10kV线路保护

主讲教师：张迎峰[e-mail]1.掌握10kV线路保护装置的典型功能及使用方法2.会识读10kV线路保护装置的原理接线图3.单侧电源的三段式电流保护的原理4.会进行三段式电流保护的整定计算5.掌握电压闭锁电流保护的原理6.掌握双侧电源的方向电流保护原理7.掌握小电流接地选线的作用和原理8.掌握低频减载的作用和原理主接线图国电南瑞科技的产品产品说明书装置背板端子图馈线开关柜端子排图交流电压图电流图lXXEIssk1)3(lXXEIssk1)2(23最大运行方式：是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。最小运行方式：是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。系统Xsmax＝7.9Ω，Xsmin=5.4Ω，线路AB长20km，线路电抗0.4Ω/km，A母线电压35kV。求B母线短路最大短路电流和最小短路电流，并画出短路电流随短路点与电源点的距离变化的曲线。B母线发生短路时的最大短路电流为：最小短路电流为：)(1590)204.04.5(3371)3(maxAlXXEIsskBAlXXEIsskB1160)204.09.7(33723231)2(min.【问题】K1与K2两点短路时流过保护1的短路电流差别不大。保护1无法区分本线路末端短路和相邻线路首端的短路。【解决】优先保证选择性：保证下一条线路出口处短路时不启动（按躲开下一条线路出口处短路的条件整定）对保护1，它的整定动作电流必须大于母线B上可能出现的最大短路电流（在最大运行方式下该点发生三相短路时的电流）。可靠性系数=1.2~1.3max.1kBIrelIopIKI2020/9/25广东水利电力职业技术学院max.1kBIrelIopIKIIopI1：保护1的电流Ⅰ段整定值OP－Operate：保护的电流Ⅰ段的可靠性系数rel－ReliableIrelK本线路末端短路时保护不能启动，也就是该保护不能保护线路全长。要求在系统最小运行方式下的两相短路时，保护可以动作的范围不小于线路全长的15%~20%。从该式中求得minmax.min23lXXEIlssminl如图所示网络，已知：kV，最大运行方式下系统的等值阻抗，最小运行方式下系统的等值阻抗，线路单位长度正序阻抗X1＝0．4/km，，试对电流保护1的Ⅰ段和电流保护2的Ⅰ段进行整定计算。100km～G90km12ABCD100kmL1L2L23115sE14minsX15maxsX2.1IrelK0),(0.847.70602.10),475.1229.12.1I)(045.1)1004.015/()3/115()23()(706.0)]100100(4.014/[)3/115()(229.1)1004.014/()3/115(2)3(max21)3(max1)2(min)3(max)3(maxICkIrelIopIBkIrelIopBkCkBktkAIKItkAIKIkAIkAIkAI（段的整定：电流短路电流计算：均满足灵敏性要求。%22.3210022.57%,22.32,4.04015311523847.0%96.5910096.59%,96.59,4.015311523475.123minminminminminminminmax.1lllllllXXEIlssIop已知系统最大运行方式下的阻抗，系统最小运行方式下的阻抗，线路的X1＝0.4/km，变压器的阻抗XT＝44，若B母线没有别的引出线，试求线路的瞬时电流速断保护是否能保护线路全长。40km～XT12ABCkV3/1153.13minsX19maxsX解：B母线没有别的引出线，变压器故障时允许线路的瞬时电流速断保护动作，故该瞬时电流速断保护动作电流可按大于整定。段可以保护线路全长。的电流所以保护I11387.1178.1634.1)(178.1906.03.1)(643.1)404.019(311523)(906.0)44404.03.13(31151minmax1minmaxIopkBsenkcrelIopkBkcIIKkAIKIkAIkAI(3)..maxkcI1任何情况下都可以保护线路全长3力求最小的动作时限2满足灵敏性的要求4与下一级保护之间满足选择性的要求选择性选择性•保护范围延伸到下一条线路•带时限•与下一条线路的限时电流速断保护配合•时限比下一条线路的限时电流速断保护长一个时阶。如图所示网络，已知：kV，最大运行方式下系统的等值阻抗，最小运行方式下系统的等值阻抗，线路单位长度正序阻抗X1＝0．4/km，，，试对电流保护1的Ⅰ段和Ⅱ段进行整定计算。100km～G90km12ABCD100kmL1L2L23115sE14minsX15maxsX2.1IrelK1.1IIrelK限时电流速断保护的整定ttIKIIopIIrelIIop,212.1~1.1IrelKIopt1IIopt1Iopt2IIopt2tl灵敏度系数：Sensitiveness－灵敏度5.1~3.11minIIopksenIIK)(045.1)1004.015/()3/115()23()(706.0)]90100100(4.014/[)3/115()(706.0)]100100(4.014/[)3/115()(229.1)1004.014/()3/115()2(min)3(max)3(max)3(maxkAIkAIkAIkAIBkDkCkBk不满足灵敏度要求。,3.112.1932.0/045.1/5.0)(932.0847.01.10),(847.0706.02.11)2(min21212)3(max2IIopBkIIsenIIIIopIIrelIIopICkIrelIopIIkstttkAIKItkAIKI灵敏度不满足要求时,要与相邻线路的限时电流速断保护配合。tttIKIIIopIIopIIopIIrelIIop2121满足灵敏度要求。配合，并使与，使可适当降低,3.141.1743.0/045.1/)(743.0637.01.1)(637.0612.01.1)(612.051.02.111)2(min2132)3(max321211IIopBkIIsenIIopIIrelIIopIopIIrelIIopDkIrelIopIIIIIIopIIopIIopIIkkAIKIkAIKIkAIKIstttIIIK2点故障，保护1、保护2起动保护2动作，切除故障保护1返回1K1K1K2K信号QF1QF2QF3K可以保护本线路的全长定时限过电流保护范围可以保护相邻线路的全长动作电流的整定：按照躲过最大负荷电流整定QF1QF2QF3K95.0~85.0:1:max.返回系数，一般采用荷性质决定。，由网络具体接线和负自启动系数，大于ressLressIIIrelIIIopKKIKKKI依靠时限保证选择性tl△t△t0QF1QF2QF3灵敏度系数近后备保护：灵敏度系数要达到1.3~1.5远后备保护：灵敏度系数要达到1.2IIIopksenIIKmin.保护1的电流Ⅲ段电流整定值为求出二次动作电流及动作时间，并进行灵敏度校验。30kmxⅠ=0.4Ω/km～T1G90km电流互感器变比为600/5Xs.max=5.5Ω;Xs.min=6.7Ω110kV12ABCt3=0.5st4=1s,5651AIIIIop86.144.52)71.45600565sensenKKstA远后备的灵敏度系数：近后备的灵敏度系数：动作时间：（二次动作电流值如图所示网络的已知参数已标于图上，线路电抗X1＝0．42/km，最小运行方式下的系统等值电抗,试求：(1)选择线路AB过电流保护用电流互感器的变比；(2)选择线路AB过电流保护的动作电流，并进行灵敏系数校验；(3)选择线路AB过电流保护的动作时限。10km～G4km1ABC1.5s0.5s10kV4km1s1.5s1s15A25A45A125A60A)(682.0)410(42.082.135.1023)(872.01042.082.135.1023)(38127085.012.1)2(5/300AB)(27060125452515AB1minminmax1maxkAIkAIAIKKKIKAIkCkBLressIIIrelIIIopTAL比为线路的电流互感器的变选择的最大负荷电流：）线路（)(5.25.0)5.05.1()5.1(3,2.179.1381.0682.0,5.125.2381.0872.0stttKKIIIsenIIIsen）（满足灵敏度要求校验：相邻线路远后备灵敏度满足灵敏度要求校验：本线路的近后备灵敏度给保护1~5选择配置什么样的电流保护◦提示：电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护都要配置吗？◦如何取舍？求AB线路保护1的瞬时电流速断保护的动作电流。已知：A母线电压为110kV，AB线路长75km，线路电抗0.4Ω/km，Xsmin＝12.6Ω，Xsmax＝18.8Ω。如果线路长度减小到50km，25km，重复计算，分析计算结果，可得到什么结论？～12ABL1可见，线路越短，保护范围越小，甚至没有保护范围。%0%,0,82.3:25%5.14%,0,65.2:50%8.31%,0,03.2:75min1min1min1lstkAIkmllstkAIkmllstkAIkmlIopIopIop请根据原理图画出展开图低电压闭锁元件低电压继电器躲过变压器的励磁涌流60%~70%额定电压双侧电源网络单点故障，保护动作，任何一母线都不会停电。电流速断保护1.依靠电流定值来保证选择性2.与大的短路电流进行电流整定，灵敏度下降•如果与小的短路电流配合，不能保证选择性定时限过电流保护1.依靠时限定值来保证选择性2.母线两侧的时限矛盾，不能完全依靠时间来保证选择性当短路功率的方向是从母线指向线路时，保护动作才是有选择性的特点实现原有电流保护的基础上加装一个功率方向判别元件每个保护（？）上加装功率方向元件保护1、3、5反应于左侧电源供给的电路电流而动作保护2、4、6反应于右侧电源供给的短路电流而动作方向电流保护两组方向电流保护之间不需要配合功率方向相位关系123加入A相的电压和A相电流在最常见的短路情况下，动作最灵敏，最大灵敏角为功率方向继电器的动作角度是一个范围60ksen0)cos(90arg9090arg90senrrrsenrrsenrjrIUIUIeUsen用功率的形式表示：采用功率方向元件接入相电压和相电流的方式，在正方向出口接地短路时，故障相对地的电压很低，功率方向元件不能动作，成为“电压死区”。1加入BC相的电压和A相电流0)cos(A0)cos(-90arg-90,-9090arg90-90rABCrrrrrkrjrIUIUIUIeUk：相的功率方向元件而言对用功率的形式表示：，功率方向继电器的内角）（功率方向继电器电流电压KP1KP2KP3rIrUAIBCUBICAUCIABU【注意】电流线圈和电压线圈的极性必须正