电网继电保护原理课程课件

电力系统继电保护

第四讲PEMCLaboratory电流三段保护（定时限过电流保护）前述的相间短路一、二段电流保护都是根据某点短路不动作（躲过，即乘可靠性系数）而整定的，现在讨论另一种性质截然不同的整定方法：根据躲过最大负荷工况而整定的方法：电流三段保护。注：在继电保护中重要线路或元件往往需要不同原理的保护相互补充使用。电流一、二段保护已能构成本线路的全长保护：线路首端由电流一段进行保护，线路末端由电流二段进行保护，二段保护保护区伸入到下级线路的首端的一部分（不超过下级线路一段区域）。按说电流一、二段保护构成线路的全部保护已可以了，但考虑到如果相临下级保护区内短路，相临下级保护拒动或开关拒动，岂不是故障切除不了吗？因此设置电流第三段保护：按负荷电流整定，具有更高的灵敏度（负荷电流明显小于短路电流），要校验使本段保护能够做本线路二段的后备（近后备）和相临线路的后备（远后备）。三段保护：校验远后备时要考虑分支的影响（跨过一母线）。

复习电力系统继电保护三段式电流保护第一、二段：为了保证与相临开关的选择性，是以躲开（乘可靠性系数）本保护区末端、最大方式下、最大短路电流为原则整定，计算出整定值，选择性得以保证（降低灵敏度）。1、此保护在保证了与下级相临线路选择性的基础上加以整定的，即选择性没问题，但牺牲了的灵敏度，因此需要校验；2、短路电流受系统运行方式影响较大，为了保证了选择性，必须按照最不利情况考虑，即使系统运行方式（最大和最小）不变，定值放大（可靠系数）1.3倍、校验灵敏度缩小（二相短路）0.866倍，则可能失去灵敏性至（保护范围）0.866/1.3=0.66倍，则灵敏度经常会有问题。复习电力系统继电保护灵敏度不够的情形：一段：1、短线路、小系统（大系统阻抗）； 2、运行方式变化大。二段：1、下级短线路； 2、强分支作用； 3、运行方式变化大。解决：运行方式变化的影响，使用距离代替电流做整定特征量。复习PEMCLaboratory判据中特征量不用电流而用距离，就不受运行方式的影响了。整定原理仍用三段式保护原理，按照位置点来相互配合。使用三段式保护，不管是用距离还是用电流，仍然是站在一端，即保护安装处进行测量和保护的，还是摆脱不了段的概念。只是使用了距离，不受运行方式的影响。问题是怎样测量距离：1、故障阻抗：距离保护；2、故障点的故障波反射时间：行波保护。第一节距离保护概念电力系统继电保护距离保护：Z=z’L；阻抗乃线路固有特征量，与运行情况无关。z’：单位距离线路阻抗；L：距离。阻抗的测量：Z=U/I；U、I：保护安装处的电压和电流。一段保护：Zdz1’=Kk’ZLM；Kk’=0.8~0.85，意味着可以保护线路全长的80~85%，不受运行方式的影响，和不受短路情况影响，理论上（数学上）说短线路也没关系。阻抗定值越小意味着保护范围越小（相当与电流保护定值越大）。电力系统继电保护二段保护：Zdz1”=Kk”（ZLM+Zdz2

’

）

；Kk”=0.8~0.85，Zdz2

’下级线路一段保护定值，不受运行方式的影响，和不受短路情况影响，下级短线路不行。校验灵敏度：灵敏度1.3~1.5。如下级是变压器，与变压器次级配合，考虑到变压器ZB误差较大，Kk”=0.7，Zdz1”=Kk”（ZLM+ZB

）

。与多条下级线路配合，取下级一段保护范围最小的相配合。PEMCLaboratory二段定值受分支影响：Zdz1”=Kk”（ZLM+KfzhZdz2

’

）；

Kfzh分支系数取可能的最小值。1、电源分支，Kfzh>1；助增作用。电力系统继电保护2、负荷分支，Kfzh<1，汲出作用；有些负荷分支可以忽略。电力系统继电保护三段保护按最大负荷阻抗整定，时限同电流三段。Zdz’”=Zfz.min/(KK’”KfhKzq);Zfz.min=0.9Ue/Ifz.maxKK’”=1.2~1.3可靠性系数，Kfh=1.1~1.15返回系数Kzq=1以上,自启动系数由系统实际情况定要校验远后备和近后备灵敏度,要求1.2以上。远后备要跨过本线路L1末端母线计算到相临线路L2末端，要考虑分支的影响。Klm1’”=Zdz1’”/（ZL1+KfzhZL2）；负荷分支小于1，电源分支大于1。PEMCLaboratory第二节距距离离保护的的原理1、三相相短路UM/Id=z1lMGUM保护安装装处测量量的相电电压Id保护安装装处测量量的相电电流z1线路单位位公里正正序阻抗抗lMG保护安装装处至故故障点的的距离公公里数PEMCLaboratory2、不对对称短路路序电流：：I1、I2、I0和序网单单位阻抗抗Z1、Z2、Z0，G点短路相电流：：Ia、Ib、Ic，相电压UMGa、UMGb、UMGc，输电线路路无分支支，Z1=Z2，线路自阻阻抗和互互阻抗zL，zM，红字为向量UMGa=（I1Z1+I2Z2+I0Z0）lMG=（I1+I2+I0）Z1lMG+I0（Z0-Z1）lMG=IaZ1lMG+I0（Z0-Z1）lMGz1=z2=zL-zM，z0=zL+2zM，k=zM/zLzM=（z0-z1）/3，，UMGa=IaZ1lMG+I03ZMlMG=（Ia+3kI0）Z1lMGUMGb=IbZ1lMG+I03ZMlMG=（Ib+3kI0）Z1lMGUMGc=IcZ1lMG+I03ZMlMG=（Ic+3kI0）Z1lMGPEMCLaboratoryUMGab=（Ia-Ib）Z1lMGUMGbc=（Ib-Ic）Z1lMGUMGca=（Ic-Ia）Z1lMG第三节单单相阻抗抗继电器的的构成原理理1、全阻抗抗继电器Zd≤Zdz，阻抗绝对值值比较。ZJ测量阻抗，，Zdz整定阻抗ZJ=UJ/IJ，区内区外PEMCLaboratory比幅式判据据：A=IJZdz，B=UJ；A≥B比相式判据据：C=A+B=IJZdz+UJ，D=A-B=IJZdz-UJ。-90°≤≤argD/C≤90°°PEMCLaboratory2、方向阻阻抗继电器器A=IJZdz/2；B=UJ-IJZdz/2C=A+B=UJ；D=A-B=IJZdz-UJ判据：A≥B或-90°≤≤argD/C≤90°°圆内为动作作区，具有有方向性。。PEMCLaboratory同样负载阻阻抗情况下下方向阻抗继电器器比全阻抗抗继电器灵敏。Zdz1’”=Zfz.min/[Kk’”KfhKzqCOS(L-fz)]PEMCLaboratory距离保护评评价：1、一段不不受系统运运行方式影影响，快速速保护线路路全长80%2、二、三三段由于有有分支，受受运行方式式影响，但但相对较小小。3、可以有有方向，如如方向阻抗抗继电器，，但首端有有死区。4、仍未摆摆脱三段式式的束缚，，不能快速速保护线路路全长。5、受振荡荡、PT断线影响，，装置相对对复杂。PEMCLaboratoryPEMCLaboratoryPEMCLaboratory复习和自学学：P32-49振荡对单相相阻抗继电电器的影响响PEMCLaboratory第五章差差动保护相间电流保保护：三段段式，方向向电压保护：：电流闭锁锁零序电流保保护：三段段式，方向向距离保护：：三段式、、零序距离离保护，全全阻抗、方方向、直线线特性站在保护安安装处测量量，实现保保护，常规规电流电压压方法不可可能无法实实现全线路路速断保护护。高压、超高高压线路客客观上需要要全线路速速动保护。。PEMCLaboratory理论依据：：克希霍夫夫定律内部如果没没有消耗，，按相∑∑I=0，否则按相∑∑I≠0被保护设备备PEMCLaboratory1、差动保保护区内故障，，流入继电电器电流为为和电流PEMCLaboratory区外故障，，流入继电电器电流为为差电流，，为0不反映外部部故障，不不能作为相相临线路的的后备保护护PEMCLaboratory内部故障：：流入继电电器的差动动电流为短短路电流水水平外部部故故障障：：流流入入继继电电器器的的差差动动电电流流为为零零特点点：：灵灵敏敏，，可可以以保保护护线线路路全全长长，，不不能能作作为为相相临临元元件件的的后备备保保护护，，需需要要架架设设导导引引线线，，长长线线路路困困难难。。整定定：：躲躲过过外外部部最最大大短短路路电电流流引引起起的的不不平平衡衡电电流流不严严格格地地说说：：二二侧侧CT有变变比比误误差差，，引引起起差差动动电电流流的的不不平平衡衡，，外外部部故故障障的的穿穿越越性性电电流流越越大大，，不不平平衡衡电电流流也也越越大大。。不平平衡衡电电流流：：分分稳稳态态和和暂暂态态下面面分分析析不不平平衡衡电电流流PEMCLaboratoryCT的等等效效电电路路为为典典型型的的变变压压器器电电路路，，励励磁磁绕绕组组激激磁磁阻阻抗抗Zu和漏漏抗抗Z’’，，激励励为为受受控控电电流流源源，，差差动动继继电电器器阻阻抗抗Zc。PEMCLaboratoryPEMCLaboratory阻抗抗继继电电器器的的精精工工电电流流Ijg和精精工工电电压压Ujg：精（（确确））工工（（作作））电电流流：当当实实际际阻阻抗抗为为Zdz时，，当当Ij很小小时时测测量量不不出出Zdz，当Ij加大大到到一一定定程程度度时时，，可可以以测测量量出出Zdz，此最最小小Ij为最最小小精精工工电电流流Ijgmin。即当当Ij<Ijg时将将有有10%以以上上的的Zdz测量量误误差差。。精（（确确））工工（（作作））电电压压：Ujg=Ijgmin*ZdzPEMCLaboratory阻抗抗继继电电器器的的接接线线方方式式1、、Uy/Iy（0°°接线线方方式式））Zj=Uy/Iy=（I1z1l+I2z2l+I0z0l）/（I1+I2+I0）=z1l+I0/IY（z0-z1）l测量阻抗与运运行方式有关关，并不只正正比正序阻抗抗和短路距离离。接地故障（有有Io），不能用。2、Uy/（Iy+3kI0）（带零序补偿的的0°接线线方式）UMGa=IaZ1lMG+I03ZMlMG=（Ia+3kI0）Z1lUMGb=IbZ1lMG+I03ZMlMG=（Ib+3kI0）Z1lUMGc=IcZ1lMG+I03ZMlMG=（Ic+3kI0）Z1lPEMCLaboratoryUy/（Iy+3kI0）=Z1l，故障相测量阻阻抗与运行方方式无关，并并只正比正序序阻抗和短路路距离。适用与接地故故障。非故障障相无上述关关系，需要做做故障选相。。测量，电压U