线路保护介绍

知识点1知识点2知识点3继电保护基本知识常规线路保护不同电压等级线路保护的配置对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。（2）当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。（一）问题讨论继电保护（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。继电保护基本任务•2003年8月14日北美发生有史以来最大规模的停电灾难：•一连串相继开断－暂态电压跌落－系统振荡－发电机自我保护退出－大范围停电•雪崩式停运停运100多个电厂(20多个核电厂）停运几十条高压线路扰乱5000万人生活停电29小时经济损失高达300亿美元！可靠性快速性灵敏性保护范围内发生故障，保护装置可靠动作，而在任何不应动作的情况下，保护装置不应误动。保护装置应尽快将故障设备从系统中切除，目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。保护装置在其保护范围内发生故障或不正常运行时的反应能力。保护四性选择性保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽可能缩小，以保证系统中无故障部分继续运行。选择性问题分析：由上图所示，以保护5为例。当本线路末端K2点短路时，希望速断保护5能够瞬时动作切除故障，而当相邻线路C—D的始端K1点短路时，按照选择性的要求，速断保护5就不应该动作，该处的故障应由速断保护6动作切除。实际上，K1点和K2点短路时，从保护5安装处所流过短路电流的数值几乎是一样的。因此，希望K2点短路时速断保护5能动作，而K1点短路时又不动作的要求不可能同时得到满足。2K1K选择性问题的解决：为解决这个矛盾，可采取两种办法：第一，优先保证动作的选择性，即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时保护不启动，在继电保护技术中，这又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定；第二，当快速切除故障为首要条件时，就采用无选择性的电流速断保护，而以自动重合闸来纠正这种无选择性动作。2K1K1891年8月，出现最简单有效的保护装置1901年发明了电磁继电保护装置1960年发明晶体管继电保护装置1970年发明了集成电路继电保护装置1972年发明了微机保护装置发展历程1、按照保护对象可分为线路保护、变压器保护、母线保护、发电机保护、电容器保护、电抗器保护等等。2、按保护故障类型：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护等。3、按照保护作用可分为：主保护、后备保护、辅助保护等。（四）保护装置分类的标准逻辑判断部分采用软件方式实现传统保护微机保护方便可靠，易于实现复杂的保护原理。实现方式比较逻辑判断部分采用硬件方式实现对于比较复杂原理的继电保护，难于实现。测量回路保护装置单、三相操作箱跳合闸机构控制部分PTCT二次回路执行部分测量部分整定值逻辑部分输出信号输入信号保护装置基本构成框图1．测量部分输入测量部分是测量从被保护对象输人的信号有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等于“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该起动。2．逻辑部分逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。3．执行部分执行部分是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时，动作于跳闸；不正常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。（微机保护）基本构成框图说明一次系统示意图TVTA开关端子箱操作机构保护保护测控监控后台保护信息管理机网络二次电缆开关站保护室保护柜端子排操作箱保护光纤接口连接片（压板）复归按钮思考题：线路保护就是保护线路,保护范围是否只限于线路呢？答案：不是。单相接地故障.相间故障（两相短路）两相接地故障三相短路（三相短路接地故障）各类性质的开路1.1线路故障的类型•电流增大•出现差流•出现序分量（零序、负序）电流电压•电压降低•电流电压间相角发生变化•电流与电压比值发生变化•出现序分量(零序、负序）线路保护一般分为电流保护零序电流阻抗保护纵联保护电压保护主保护近后备保护后备保护主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护线路和设备的保护。远后备保护主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备保护。主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现的后备保护。后备保护：在要求继电保护动作有选择性的同时，必须考虑继电保护或断路器有拒绝动作的可能性，因而就需要考虑后备保护的问题。当k1点短路时，距短路点最近的保护6本应动作切除故障，但由于某种原因，该处的继电保护或断路器拒绝动作，故障便不能消除，此时如其前面一条线路（靠近电源侧）的保护5能动作，故障也可消除。能起保护5这种作用的保护称为相邻元件的后备保护。同理。按以上方式构成的后备保护是在远处实现的，因此又称为远后备保护。分析：一般情况下远后备保护动作切除故障将使供电中断的范围扩大。2K1K在复杂的高压电网中，当实现远后备保护在技术上有困难时，也可以采用近后备保护的方式。即当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护；为此，在每一元件上应装设单独的主保护和后备保护，并装设必要的断路器失灵保护。由于这种后备作用是在主保护安装处实现，因此，称它为近后备保护。分析：远后备的性能是比较完善的，它对相邻元件的保护装置、断路器、二次回路和直流电源所引起的拒绝动作，均能起到后备作用，同时它的实现简单、经济，因此，在电压较低的线路上应优先采用，只有当远后备不能满足灵敏度和速动性的要求时，才考虑采用近后备的方式。原理类型分析故障电流IIset阶段式电流保护优点：简单、可靠，能反映各种性质的故障。缺点：直接受电网的接线以及电力系统运行方式变化的影响瞬时电流速断定时限过电流限时电流速断反时限过电流保护配置原则：在35kV及以上中性点非直接接地电网的线路上，应装设反映相间短路的保护装置，一般装设三段式电流保护。①对单相接地*故障，一般装设单相接地信号装置。有条件时，应装设单相接地保护。②在单侧电源的链式单回线路上，应尽量采用阶段式的电流电压保护，当不能满足快速性和灵敏性要求时，可允许速断保护无选择性动作，而以重合闸来补救。③在运行中可能经常出现过负荷的电缆线路应装设过负荷保护，一般作用于信号。必要时动作于跳闸。配电线路保护－（35--60）kv电网（国网教材）配置原则：在10kV中性点非直接接地电网中的架空线和电缆线路上，应装设相间短路及单相接地的保护装置。①对于单侧电源辐射形电网的单回路，可装设两段过电流保护：第一段为不带时限的电流速断保护；第二段为带时限的过电流保护。（允许只装设I、III段或II、III段或只装设第III段电流保护。）②对于单相接地故障，在出线不多的情况下，一般装设反应零序电压信号的选线装置。在出线较多的情况下，则应装设接地保护动作于信号。只有在根据人身及设备安全的要求需要时，才装设动作于跳闸的接地保护。③对运行中可能出现过负荷的电缆线路或者元件保护，可装设过负荷保护，一般动作于信号，必要时动作于跳闸。配电线路保护－10kv及以下电网（国网教材）10kv配电线路保护图例—成都新津顺江站三段式第Ⅰ段――瞬时电流速断保护第Ⅱ段――限时电流速断保护第Ⅲ段――定时限过电流保护主保护后备保护优点：反应电流电压（如电压闭锁方向电流保护，多电源时）变化，原理简单、可靠；缺点：受系统运行方式影响大，保护范围变化大，灵敏度低，不适合高压电网。三段式电流保护三段式电流保护：仅反应于电流增大而瞬时动作，和其它线路间没有配合关系。保护范围：只能保护线路一部分,最大运行方式约全长的50%，最小保护范围不应小于全长的15％—20％,(不能到80%左右，过负荷20%范围就到线路末端了，会失去选择性。)动作速度快，但有0.06左右延时。构成：硬件结构如图：工作原理：正常运行时，负荷电流流过线路，反映在电流继电器1中的电流小于启动电流，1不动作，其常开触点是断开的，2常开触点也是断开的，信号继电器3线圈和断路器QF跳闸线圈中无电流，断路器主触头闭合处于送电状态。当线路短路时，短路电流超过保护装置的启动电流，电流继电器1常开触点闭合启动中间继电器2,2常开触点闭合将正电源接入3的线圈，并通过断路器的常开辅助触点QFI，接到跳闸线圈TQ构成通路，断路器DL执行跳闸动作，DL跳闸后切除故障线路。中间继电器2的作用:一方面是利用2的常开触点（大容量）代替电流继电器1的小容量触点，接通TQ线圈；另一方面是利用带有0.06一0.08s延时的中间继电器，以增大保护的固有动作时间，躲过避雷器放电时间（一般放电时间可达0.04—0.06s)，以防止避雷器放电引起保护误动作。信号继电器3的作用是用于指示该保护动作，以便运行人员处理和分析故障。对每一套保护装置来讲，在系统最大运行方式下发生三相短路故障时，通过保护装置的短路电流为最大，称为系统最大运行方式；在系统最小运行方式下发生两相短路时，则短路电流为最小，则称为系统最小运行方式。(系统正序和负序等值阻抗相等时，有两相短路电流等于该点三相短路电流的√3/2=0.866倍)对每套保护装置来讲：一般情况下，应按系统最大运行方式下发生三相短路故障时运行方式和故障类型来整定其保护范围。IdZⅠ的整定：IdZⅠ=（1.2-1.3）×I本线路末端三相短路时流过本保护的电流瞬时电流速断保护的校验：一般情况下，应按系统最小运行方式下的两相短路时的运行方式和故障类型来校验其保护范围。规程规定，最小保护范围不应小于线路全长的15％—20％。由于保护的动作时限与短路电流的大小无关(大于门限值)，是固定的，故称为限时电流速断。限时电流速断保护用来切除本线路上速断范围以外的故障，能保护本线路的全长，同时也能作为本段瞬时速断保护的近后备保护。保护范围：可以保护本线路全长，通常要求Ⅱ段延伸到下一段线路的保护范围，但不能超出下一段线路Ⅰ段的保护范围。在线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作就可以保证全线路范围内的故障都能在0.5s的时间内予以切除，在一般情况下都能满足速动性的要求。具有这种性能的保护称为该线路的主保护。分析：动作时间带延时的原因，由于要求限时电流速断保护必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路时，它就要误动。为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限。一般动作时限比下一条线路的电流速断保护（Ⅰ段）高出一个Δt的时间阶段，通常取0.5s，微机保护取0．3s。构成：硬件结构与第Ⅰ段类似。IdZⅡ的整定：为了使Ⅱ段电流保护能保护本线路全长，且不能超出下一段线路Ⅰ段的保护范围。则Ⅱ段电流保护的动作电流:IdZⅡ=（1.1-1.2）×I下一段线路Ⅰ段电流保护的动作电流采用电流第Ⅲ段的原因：Ⅰ段电流速断保护可无时限地切除故障线路，但它不能保护线路的全长（15%-50%）。Ⅱ段限时电流速断保护虽然可以较小的时限切除线路全长上任一点的故障，但它不能作相邻线路故障的后备，即不能保护相邻线路的全长.因此，引入定时限过电流保护，又称为Ⅲ段电流保护。保护范围：它不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，作为本线路Ⅰ段、Ⅱ段主保护的近后备以及相邻下一线路保护的远后备。第Ⅲ段的IdZⅢ比第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多。其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高；动作电流IdZⅢ的整定：①按躲过被保护线路最大负荷电流整定，②返回电流：要求在相邻下段线路上的短路故障切除后保护能可靠返回（即