线路保护与母线保护

线路保护与母线保护一、线路保护1.纵联保护（LongitudinalProtection)2.距离保护(DistanceProtection)3.接地保护(Earth-faultProtection)4.自动重合闸(AutomaticReclosing)1.纵联保护①概念纵联保护：利用通道，将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，进行信息交换，通过比较线路两侧电气量的大小和相位差值来确定故障的位置。②信号种类闭锁信号允许信号跳闸信号③保护通道电力线载波通道的高频保护，通道有相地耦合式和相相耦合式之分，相地应用最广泛。光纤通道保护，利用光缆传送保护信号，可靠性高，采用PCM调制方式，传输路由和距离都非常灵活。导引线保护，需要沿线路敷设电缆，适合较短线路。微波通道保护，可与通信、远动通道复用，与输电线路没有直接联系。④电流相位差高频保护原理：根据比较被保护线路两端电流相位的原理构成。可以判断是外部故障还是内部故障。2.距离保护①保护原理主要是以距离测量元件为基础构成的保护装置。其动作和选择性取决于本地测量参数（阻抗、电抗、方向）与设定的被保护区段参数比较结果，阻抗、电抗与输电线路的长度成正比。②保护范围距离保护一般是三段式或四段式，第一、二段带方向性，作为本线路的主保护。其中第一段保护线路的80%～90%，第二段保护余下的10%～20%并做相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向，有的还设有不带方向的第四段保护，作本线及相邻线路的后备保护。③装置构成故障启动、故障测距、时间逻辑回路、电压回路断线闭锁。有的还设有振荡闭锁。④图解a)距离保护的基本原理当被保护线路上发生短路故障时，阻抗继电器的测量阻抗为设阻抗继电器的工作电压为阻抗继电器的整定阻抗是指保护安装处至保护末端的阻抗。由此可见：保护区内短路故障，工作电压小于0；而保护外或反方向短路故障，工作电压大于0。opmmsetUUIZsetZmZb)距离保护的时限特性距离保护时限特性与三段式电流保护相似。c)距离保护的构成由起动元件、方向元件、测量元件、时间元件和执行部分组成。起动元件：发生短路故障时瞬时起动保护装置。方向元件：判断短路方向。测量元件：测量短路点至保护安装处距离。时间元件：根据预定的时限特性动作，保证保护动作的选择性。执行元件：作用于跳开断路器。起动元件输入信号方向元件时间元件跳闸阻抗元件出口元件⑤影响阻抗继电器正常测量的因素故障点的过渡的电阻保护安装处与故障点的助增电流和汲出电流测量互感器的误差电力系统振荡电压二次回路断线被保护线路的串联补偿电容3.接地保护①接地保护方式：大短路电流接地系统中输电线路的保护方式主要有：纵联保护（相差高频、方向高频）、零序电流保护和接地距离保护等。②零序保护：在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电量构成保护接地短路故障的继电保护装置统称为零序保护。③零序电流保护的组成：零序电流（电压）滤过器、电流继电器和零序方向继电器。④零序保护在运行中注意的问题：当电流回路断线时，可能造成保护误动作。当电力系统出现不对称运行时，也要出现零序电流。地理位置靠近的平行线路，当一条线路线路出故障时，可能引起另一条线路出现感应零序电流，造成反方向侧零序方向继电器误动作。⑤零序电流的获取线路零序保护的零序电流，除了单台Y，d变压器单回出线的变电所，可以取自变压器中性点电流互感器外，一般都取自线路的并由三相电流互感器组成的零序电流滤过器cbaIIII3⑥零序电流滤过器0.....3IIIIIcbak⑧零序分量参数的特点零序电压的分布：故障点的零序电压最高，离故障点越远处零序电压越低；零序电流的分布：决定于线路零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源数目和位置无关；零序功率的实际方向：由线路流向母线，与短路功率方向相反；保护安装处零序电压、电流间的相位差与故障点的位置无关。⑨零序电流滤过器0.....3IIIIIcbak⑩阶段式零序电流保护a.零序电流速断保护（Ⅰ段）此保护不带时限，动作电流按下述原则整定（并取其中较大者）：躲过下一线路出口接地短路可能出现最大零序电流躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流采用单相重合闸时，系统可能出现非全相运行状态下又产生振荡，装设两个零序Ⅰ段（灵敏Ⅰ段在重合闸起动时将其闭锁）b.限时零序电流速断（零序Ⅱ段）保护动作参数整定：与下一线路Ⅰ段进行配合灵敏度校验：以被保护线路末端作校验点，要求Ksen≥1.5灵敏度不满足要求时的处理方法：（1）零序Ⅱ段与下一线路Ⅱ段进行配合（减小动作电流，加长动作时限－－1.0~1.2S)。（2）保留0.5S零序Ⅱ段，同时再增加一段按前述条件整定零序Ⅱ段。（3）从电网全局考虑，改用接地距离保护。c.零序过电流（零序Ⅲ段）保护零序过电流保护主要作为本线路零序Ⅱ段的近后备保护和相邻线路、母线、变压器接地短路的远后备保护动作电流整定：1)躲过下一线路出口相间短路时所出现最大不平衡电流。2)与相邻线路零序Ⅲ段进行灵敏度配合，以保证动作的选择性。动作时限整定：按照阶梯原则进行整定。4.自动重合闸（ARC）①重合闸分类：按动作性能：机械式和电气式按重合闸动作于断路器的方式：三相、单相和综合重合闸按动作次数，分一次式和二次式（多次式）按重合闸的使用条件：单侧电源重合闸和双侧电源重合闸。双侧电源重合闸又可分为检定无压和检定同期重合闸、非同期重合闸。②对自动重合闸的基本要求：在值班人员手动跳闸或通过遥控装置跳闸时，重合闸不应动作；手动合闸，由于线路上有故障，而随即被保护跳闸时，重合闸不应动作；当断路器由继电保护动作或其他原因跳闸后，重合闸均应动作。自动重合闸次数应符合规定；重合闸动作后一般不能自动复归，准备好下一次的再重合；应能和继电保护配合实现前加速或后加速故障的切除；在双侧电源的电路上实现重合闸时，应考虑重合闸时两侧电源的同期问题，即能实现无压检定和同期检定；当断路器处于不正常状态而不允许重合闸时，应自动将重合闸闭锁；自动重合闸应采用控制开关位置与断路器位置不对应的原则来启动重合闸。a)功率方向保护(powerdirectionprotection)利用电压和电流的乘积判明电流流向（相位）的继电保护。用于多侧电源的系统。其主要元件是功率方向继电器，由电流互感器和电压互感器取得电流、电压信号，以判明短路故障位于保护装置处的正向或反向。功率方向继电器的接入必须十分注意电流、电压接线端子的极性，以免造成系统继电保护的大面积误动或拒动。b)零序电流方向保护零序电流方向保护反应线路发生接地故障时零序电流分量大小和方向的多段式电流方向保护装置，在我国大短路电流接地系统不同电压等级电力网的线路上，根据部颁规程规定，都装设了这种接地保护装置作为基本保护。电力系统事故统计材料表明，大电流接地系统电力网中线路接地故障占线路全部故障的80％一90％，零序电流方向接地保护的正确动作率约97％，是高压线路保护中正确动作率最高的一种。1.母线充电保护(BusBarChargeProtection)2.母差保护(BusBardifferentialProtection)3.短引线保护(ProtectionofShortLead)二、母线保护(BusBarProtection)1.母线充电保护母充保护(又叫母联充电保护)：为了更可靠地切除被充电母线上的故障，在母联开关或母线分段开关上设置相电流或零序电流保护，作为专用的母线充电保护。如果母联合于有故障的母线，充电保护会立即跳开母联。而当充电保护一投入时，充电保护就去闭锁母差保护，以防母联合于故障母线时，母差动作跳开所有出线，扩大事故范围。充电保护并不是要防止母差拒动。恰恰是为了闭锁母差。母线充电良好后，该保护应退出运行，因其定值较小，时限短，过于灵敏，容易误动。2.母差保护母差保护采用比例差动保护和差动速断保护，保护原理同变压器差动保护原理相同。500kV母差保护要双重化配置，第一套母差保护的失灵保护功能使用，第二套母差保护的失灵保护功能停用。unbIIIII321TAK.maxunb.max/n0.1II母线完全差动保护工作原理由于电流互感器的特性不完全一致，因此，在正常运行或外部故障时流入差动继电器的电流为不平衡电流，简单认为，流过差动继电器的不平衡电流为：不平衡电流的特点：故障线路电流互感器的励磁电流，其相位滞后于该线路二次电流的相位小于或接近于90°，波形完全偏向时间轴的一侧，含有大量的非周期分量。要求：若保证母线差动保护的选择性，差动继电器的动作电流必须大于最大不平衡电流。a、正常运行或外部故障时b、母线故障时321IIII流入继电器的电流等于故障点的总短路电流。该电流数值很大，足以使差动继电器动作，从而跳开所有的断路器。3.短引线保护短引线保护主要用于3/2或4/3断路器接线每串的分叉处。如图，当L1或L2推出运行，隔离开关G1或G2断开时，仍要求该串闭合运行，就要投入短引线保护C1或C2，以保护分叉处的故障。三、直流输电系统保护（HVDCprotection）1.概念指检测发生于直流输电系统中交、直流开关场，或整流逆变两端交流系统的故障，并发出相应的处理指令，以保护直流系统免受过电流、过电压、过热和过大电动力的危害，避免系统事故的进一步扩大。2.要求直流输电保护的特性要求直流输电系统保护除了与交流继电保护一样，应能满足快速性、灵敏性、选择性和可靠性的要求，还应特别注意其抗电磁干扰和抗暂态谐波干扰的性能、双极系统中两个单极的保护必须完全独立等特性；直流保护应为多重化配置，并应具有很强的软、硬件自检功能。因此，新建的直流工程多采用微机型数字式直流系统保护。3.保护配置直流输电系统保护通常分为如下保护分区：换流站交流开关场保护区。包括换流变压器及其阀侧连线、交流滤波器和并联电容器及其连线、换流母线；换流阀保护区直流开关场保护区。包括平波电抗器和直流滤波器，及其相关的设备和连线；中性母线保护区。包括单极中性母线和双极中性母线；Ä接地极引线和接地极保护区；直流线路保护区。各保护区的保护范围应是重叠的，不允许存在死区。