中低壓電網(wǎng)保護(hù)基礎(chǔ)

1、中低壓電網(wǎng)保護(hù)基礎(chǔ),110kv及以下線路保護(hù)概述,110kv及以下電網(wǎng)的線路保護(hù)配置相對(duì)簡(jiǎn)單，配置一套保護(hù)，主要以距離、零序保護(hù)及電流保護(hù)為主。后備保護(hù)一般采用遠(yuǎn)后備，采用三相一次重合閘。35kv及以下電網(wǎng)的線路保護(hù)主要以電壓電流保護(hù)為主，同時(shí)裝置集成了低周減載或低壓減載、測(cè)量控制功能，在分布式綜合自動(dòng)化變電站中安裝于開關(guān)現(xiàn)場(chǎng),110kv線路保護(hù),110kv線路保護(hù)一般配置三段式距離保護(hù)和零序保護(hù)。對(duì)于微機(jī)線路保護(hù)則配置相間和接地距離保護(hù)。對(duì)110kv配置完備的階段式相間距離和接地距離情形下則可以簡(jiǎn)化零序保護(hù)的配置，保留用于切除經(jīng)電阻接地故障的一段零序電流保護(hù)。 對(duì)于重要的110kv線路或短線

2、路可配置全線速動(dòng)的縱聯(lián)保護(hù)，一般采用光纖縱差保護(hù)作為主保護(hù)，距離和零序作為后備保護(hù)。 110kv線路保護(hù)配置三相一次重合閘。一般110kv測(cè)控功能由單獨(dú)的測(cè)控裝置完成。同時(shí)線路保護(hù)往往自帶操作回路及電壓切換回路等,距離保護(hù),距離保護(hù)是同時(shí)反應(yīng)電流增大和電壓降低（即測(cè)量阻抗降低）而動(dòng)作的一種保護(hù)。它通過計(jì)算測(cè)量阻抗并和整定阻抗進(jìn)行比較來判斷故障是否在保護(hù)區(qū)內(nèi)，由于其測(cè)量阻抗理論上和短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離成正比，故而稱為距離保護(hù)，但實(shí)際是阻抗保護(hù)，通過阻抗間接測(cè)量距離。實(shí)際構(gòu)成時(shí)大多采用比相式。距離保護(hù)的核心元件是阻抗繼電器，輔助元件:保護(hù)起動(dòng)元件、TV斷線閉鎖元件、振蕩閉鎖元件等。 距離保護(hù)具

3、有保護(hù)范圍穩(wěn)定，受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響小的優(yōu)點(diǎn)。距離保護(hù)I段幾乎不受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，其它段受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響也比電流電壓保護(hù)和零序保護(hù)小，因此在110kv及以上的高壓線路保護(hù)得到了廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)主要是構(gòu)成復(fù)雜，TV斷線要受影響、受過渡電阻影響、受電力系統(tǒng)振蕩的影響,距離保護(hù),110kv距離保護(hù)分為相間距離保護(hù)及接地距離保護(hù)，一般按照三段式構(gòu)成。相間距離保護(hù)主要作為兩相短路和三相短路故障的保護(hù)，接地距離則主要反應(yīng)各種接地故障。 相間和接地距離I段一般可保護(hù)線路全長(zhǎng)的80%左右，II段則可以保護(hù)線路全長(zhǎng)。I段和II段一起作為本線路的主保護(hù)。III段主要作為相鄰線路的后備保護(hù)。對(duì)于很短的線路一般可考慮

4、退出I段運(yùn)行，且一般應(yīng)配置縱聯(lián)保護(hù)以改善保護(hù)性能。 微機(jī)型距離保護(hù)帶平行雙回線的相繼速跳及不對(duì)稱故障相繼速跳功能。對(duì)平行雙回線，通過一回線的快速保護(hù)動(dòng)作（距離I段），另一回線的阻抗的變化（阻抗III段啟動(dòng)后返回）通過信號(hào)輸出使故障線的距離II段加速動(dòng)作。不對(duì)稱故障相繼動(dòng)作則是根據(jù)近故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)動(dòng)作后，遠(yuǎn)故障側(cè)根據(jù)負(fù)荷電流的變化來加速距離保護(hù)動(dòng)作跳閘,距離保護(hù),110kv的距離保護(hù)由于采用記憶電壓，所以對(duì)于出口故障無電壓死區(qū)（出口三相短路因測(cè)量不到電壓而使距離保護(hù)誤動(dòng)或據(jù)動(dòng)）的問題。微機(jī)型的阻抗繼電器的特性有圓特性和多邊型特性。多邊型特性的阻抗繼電器在110kv線路中應(yīng)用較廣泛，相比于方向阻抗繼

5、電器，它具有更好的躲過渡電阻的能力，并通過設(shè)置相關(guān)的特性參數(shù)來解決超越問題（相鄰線出口附近短路時(shí)由于過渡電阻等原因測(cè)量阻抗可能由區(qū)外轉(zhuǎn)入?yún)^(qū)內(nèi)和負(fù)荷限制的問題。 在TV回路斷線時(shí)距離保護(hù)將無法正常工作，裝置設(shè)置了TV斷線閉鎖功能，將距離保護(hù)自動(dòng)退出，保留相電流保護(hù)。因此當(dāng)出現(xiàn)TV回路異常時(shí)應(yīng)盡快處理以恢復(fù)距離保護(hù)及其它相關(guān)的保護(hù),零序保護(hù),零序保護(hù)是反應(yīng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)零序電流增大而動(dòng)作的保護(hù)。零序保護(hù)原理構(gòu)成簡(jiǎn)單，可靠，受過渡電阻影響小，不受系統(tǒng)振蕩影響，因而得到了廣泛的應(yīng)用。零序保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響較電流保護(hù)小，只有零序網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，零序保護(hù)的保護(hù)范圍就很穩(wěn)定，在110kv網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)

6、在大多采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開環(huán)運(yùn)行，可提高零序保護(hù)的性能,零序保護(hù),110kv電網(wǎng)一般配置III段或IV段式零序保護(hù)，作為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地故障的保護(hù)。對(duì)III段式零序保護(hù)而言，其I段和II段作為本線路主保護(hù)，III段為相鄰線路遠(yuǎn)后備；IV段式同III段式相比，增加了一段不考慮對(duì)本線末端有規(guī)定靈敏度的零序保護(hù)，其余同III段式零序保護(hù)。 對(duì)全網(wǎng)配置了微機(jī)型相間和接地距離保護(hù)的，則可僅配置一段用于切除高阻接地的零序保護(hù)即可。這將大大簡(jiǎn)化零序的整定計(jì)算。另外在發(fā)生接地故障時(shí)，對(duì)近故障點(diǎn)可由零序I段快速切除，而切除后遠(yuǎn)故障點(diǎn)的零序電流往往會(huì)增大，此時(shí)可加速零序保護(hù)動(dòng)作。 在TV斷線時(shí)，由于微機(jī)型的零序

7、保護(hù)均采用自產(chǎn)3U0，所以帶方向的零序保護(hù)將退出零序方向保護(hù)，僅保留不帶方向的零序保護(hù)。需要注意的是，盡管微機(jī)保護(hù)采用零序電流判別方向，但仍往往用外接的零序電流作為接地故障的啟動(dòng)元件，因此仍注意保證外接零序通道的正確性,電壓電流保護(hù),對(duì)于35kv及以下電網(wǎng)的線路保護(hù)主要以電流保護(hù)為主，作為各種相間故障（包括兩相短路，三相短路，兩相接地及不同線路的異名相的兩相接地故障）的保護(hù)，對(duì)多電源的較復(fù)雜電網(wǎng)則可考慮配置電壓電流保護(hù)或距離保護(hù)，必要時(shí)可配置光纖電流差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，帶時(shí)限的過電流保護(hù)為后備保護(hù),電流保護(hù),電流保護(hù)僅反應(yīng)電流增大而動(dòng)作，一般適合于35kv或10kv的單電源網(wǎng)絡(luò)。 對(duì)終端線路可

8、裝設(shè)兩段過電流保護(hù)，第一段為不帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)（保護(hù)范圍可伸到變壓器內(nèi)部）；第二段為帶時(shí)限的過電流保護(hù)，保護(hù)可采用定時(shí)限或反時(shí)限特性。 串供線路則可裝設(shè)III段式電流保護(hù)，其中I段和II段作為本線路主保護(hù)（I段作為近處故障主保護(hù)，II保本線末端靈敏度），III段為定時(shí)限或反時(shí)限過流保護(hù)作為相鄰線路后備。對(duì)很短的單電源網(wǎng)絡(luò)可考慮采用電壓電流保護(hù)，否則退出I段運(yùn)行。 電流保護(hù)原理簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，但受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響較大。尤其需注意定時(shí)限過流保護(hù)和下一級(jí)用戶的定時(shí)限或反時(shí)限保護(hù)的靈敏度和時(shí)間配合問題,電壓電流保護(hù),電壓電流保護(hù)一般用于多電源或較復(fù)雜的電網(wǎng)。電壓電流保護(hù)按照選用的測(cè)量元件的不同可分

9、為，電壓閉鎖電流保護(hù)、電流閉鎖電壓保護(hù)及電壓電流聯(lián)鎖保護(hù)等。 電壓閉鎖電流保護(hù)是用電流保護(hù)作測(cè)量元件，電壓元件作為閉鎖元件，其I、II段的整定引入方法同電流保護(hù)，在III段整定時(shí)，由于有電壓閉鎖元件所以可不用考慮電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)系數(shù)，因而保護(hù)靈敏度和可靠性得到提高。 電流閉鎖電壓保護(hù)指用電壓元件作測(cè)量和主要的保護(hù)元件，用電流元件作為閉鎖元件。電壓元件控制保護(hù)范圍，電流元件需保證靈敏度。一般短線路采用。 電流電壓聯(lián)鎖保護(hù)指電壓和電流元件均作為測(cè)量元件，速斷按照二者的保護(hù)范圍在常見方式下相同來整定，由于運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，電壓元件和電流元件的保護(hù)范圍變化相反，可起到相互閉鎖的作用，因而稱為聯(lián)鎖速斷。

10、一般在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需改善保護(hù)性能時(shí)采用。而用電壓電流聯(lián)鎖保護(hù)仍很難滿足時(shí)應(yīng)當(dāng)采用距離保護(hù)來改善電網(wǎng)保護(hù)性能,方向元件,根據(jù)不同的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可考慮選用不同的電壓電流保護(hù)。需注意的是對(duì)帶方向的電流保護(hù)在TV斷線時(shí)將失去方向性成為電流保護(hù)。方向電流保護(hù)的方向元件一般采用90接線，即Ia和Ubc，Ib和Uca，Ic和Uab進(jìn)行相位比較。微機(jī)性電壓電流保護(hù)的方向元件可通過控制字進(jìn)行投退，同時(shí)由于采用了記憶電壓所以不存在電壓死區(qū)問題。 當(dāng)采用電壓電流保護(hù)仍不能滿足要求時(shí)可考慮采用距離保護(hù)或光纖縱差保護(hù)。同時(shí)對(duì)存在系統(tǒng)振蕩的多電源網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)保證速斷電流元件能可靠躲過振蕩電流,自動(dòng)重合閘,110kv電網(wǎng)的微機(jī)

11、型線路保護(hù)均集成了自動(dòng)重合閘。110kv電網(wǎng)的自動(dòng)重合閘一般采用三相一次自動(dòng)重合閘，用于在線路發(fā)生瞬時(shí)性故障后快速恢復(fù)供電，提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。單電源的電網(wǎng)不需要考慮同步的問題，多電源則需要根據(jù)具體情況考慮采用何種同步方式，微機(jī)型自動(dòng)重合閘一般通過整定控制字可提供不檢同步，檢無壓，檢同期三種方式。 重合閘應(yīng)在線路正常工作情況下才能投入工作，即通常所說的重合閘在滿足充電條件后經(jīng)過設(shè)定的時(shí)間（一般15到20秒）投入工作。充電的條件一般是線路投入運(yùn)行（TWJ0，HHJ=1），斷路器工作正常(無各種機(jī)構(gòu)閉鎖信號(hào))及無其它閉鎖信號(hào)。當(dāng)出現(xiàn)下列情況應(yīng)閉鎖重合閘（重合閘放電）：線路退出運(yùn)行（手跳或遙跳）

12、,斷路器機(jī)構(gòu)閉鎖（如壓力低，彈簧未儲(chǔ)能等），手動(dòng)合閘于故障，低周保護(hù)動(dòng)作等,自動(dòng)重合閘的要求,重合閘應(yīng)滿足以下要求： a.起動(dòng)方式可由保護(hù)起動(dòng)和/或斷路器控制狀態(tài)與位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)，位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)可通過整定控制字選擇投退，它可解決斷路器偷跳的問題； b手跳或遙跳斷路器時(shí)，重合閘不應(yīng)動(dòng)作。手動(dòng)合閘于故障后一般線路保護(hù)會(huì)有加速跳閘的邏輯，此時(shí)斷路器跳開后應(yīng)閉鎖重合閘。 c自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后，應(yīng)能經(jīng)整定的時(shí)間后自動(dòng)復(fù)歸； d. 自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)具有接收外來閉鎖信號(hào)的功能。 e.自動(dòng)重合閘裝置和保護(hù)的配合方式可分為前加速和后加速。前加速一般用于串供線路，僅在電源側(cè)裝設(shè)重合閘，當(dāng)在串供線路發(fā)生故障時(shí)均無

13、選擇性的由電源側(cè)保護(hù)加速跳閘，重合一次，若故障仍存在則有選擇性的切除故障。后加速應(yīng)用廣泛，第一次故障有選擇性跳閘，若為永久性故障則可加速保護(hù)跳閘,自動(dòng)重合閘的同步方式,單電源的線路采用不檢同步的工作方式 并列運(yùn)行的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)之間，具有四條以上聯(lián)系的線路或三條緊密聯(lián)系的線路，可采用不檢查同步的工作方式，因?yàn)榇藭r(shí)即便線路三相跳開，線路兩側(cè)系統(tǒng)通過其它緊密的聯(lián)絡(luò)線可保持同步。 并列運(yùn)行的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)之間，具有兩條聯(lián)系的線路或三條聯(lián)系不緊密的線路，可采用同步檢定和無電壓檢定的三相重合閘方式； a.解列重合閘方式，即將一側(cè)電源解列，另一側(cè)裝設(shè)線路無電壓檢定的重合閘方式； b.當(dāng)水電廠條件許可時(shí)

14、，可采用自同步重合閘方式； c.為避免非同步重合及兩側(cè)電源均重合于故障線路上，可采用一側(cè)無電壓檢定，另一側(cè)采用同步檢定的重合閘方式,低周減載/低壓減載,低頻減負(fù)荷或低壓減負(fù)荷是保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本措施。低頻減載的作用是在當(dāng)系統(tǒng)由于擾動(dòng)失去部分電源(如切除發(fā)電機(jī)，系統(tǒng)解列等)而引起頻率降低時(shí)，將頻率降低限制在短時(shí)允許范圍內(nèi)，并使頻率在允許時(shí)間內(nèi)恢復(fù)至長(zhǎng)時(shí)間允許值。低壓減載則是防止當(dāng)由于系統(tǒng)擾動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)無功無足或不平衡，某些節(jié)點(diǎn)電壓可能降至不允許的范圍，甚至電壓崩潰。這兩種自動(dòng)裝置均屬于系統(tǒng)的頻率或電壓異常的緊急控制措施。 中低壓微機(jī)型線路保護(hù)大多集成了低周減載或低壓減載功能，并且能實(shí)現(xiàn)更靈活的控

15、制功能，形成所謂的分布式控制,低周減載,低周減載的基本原理是通過檢測(cè)系統(tǒng)電壓的頻率下降到整定的動(dòng)作值時(shí)經(jīng)延時(shí)切除本線路。實(shí)際構(gòu)成時(shí)有相關(guān)的閉鎖條件防止其它情況誤切線路。一般有滑差閉鎖、電壓閉鎖、無流閉鎖等條件。 所謂滑差閉鎖指裝置檢測(cè)電壓頻率下降的速度，當(dāng)下降的速度df/dt超過整定值時(shí)閉鎖低周保護(hù)以防止頻率下降過快（非失去穩(wěn)定導(dǎo)致）導(dǎo)致的誤動(dòng)；低壓閉鎖指系統(tǒng)電壓下降到整定值時(shí)閉鎖低周，以防止某些情況由于頻率降低而誤切，而這種頻率降低在重合閘后可恢復(fù)； 無流閉鎖指當(dāng)檢測(cè)到本線路的電流很小，認(rèn)為線路不在運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)退出低周。低周動(dòng)作后同時(shí)對(duì)自動(dòng)重合閘放電,低周減載,在進(jìn)行變電站的低周減載方案設(shè)

16、計(jì)時(shí)，通過對(duì)不同線路的頻率值及動(dòng)作時(shí)間的設(shè)定來分輪次切除負(fù)荷，一般先切除不重要的負(fù)荷，再切除重要的負(fù)荷。需注意的是在TV斷線時(shí)由于不能檢測(cè)系統(tǒng)頻率會(huì)閉鎖低周，有些裝置當(dāng)出現(xiàn)負(fù)序電壓（認(rèn)為短路）時(shí)亦會(huì)閉鎖，作試驗(yàn)時(shí)應(yīng)加三相對(duì)稱電壓，還有一些裝置在頻率異常如低于45HZ會(huì)退出低周，或低周投入時(shí)系統(tǒng)頻率偏離正常系統(tǒng)頻率均會(huì)退出低周。在進(jìn)行低周的運(yùn)行調(diào)試時(shí)應(yīng)注意上述相關(guān)的閉鎖條件,低壓減載,低壓減載的基本原理是檢測(cè)系統(tǒng)電壓降到整定動(dòng)作值時(shí)延時(shí)動(dòng)作。低壓減載同樣有許多閉鎖條件。電壓變化率閉鎖，當(dāng)電壓變化率超過整定值（故障）時(shí)閉鎖低壓減載；TV斷線閉鎖；負(fù)序電壓閉鎖；無流閉鎖等。運(yùn)行調(diào)試時(shí)需注意相關(guān)閉鎖條

17、件,附錄PSL640線路保護(hù),PSL 640 系列數(shù)字式線路保護(hù)裝置是以電流電壓保護(hù)及三相重合閘為基本配置的成套線路保護(hù)裝置適用于66kV 及以下電壓等級(jí)的配電線路 本保護(hù)裝置基本配置為兩個(gè)CPU 模件,其一為由32 位微處理器構(gòu)成的保護(hù)及重合閘功能單元,該單元配置了大容量的RAM 和Flash Memory,具有極強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理邏輯運(yùn)算和信息存儲(chǔ)能力另一CPU 由總線不出芯片的單片機(jī)構(gòu)成通用的人機(jī)接口單元兩個(gè)CPU 模件之間相互獨(dú)立無依存關(guān)系各種保護(hù)功能及自動(dòng)化功能均由軟件實(shí)現(xiàn)保護(hù)的邏輯關(guān)系符合四統(tǒng)一設(shè)計(jì)原則,保護(hù)配置,方向元件,低電壓元件,低電壓元件在三個(gè)線電壓中的任意一個(gè)低于低電壓定值時(shí)動(dòng)

18、作開放被閉鎖保護(hù)元件 利用此元件可以保證裝置在電機(jī)反饋等非故障情況下不出現(xiàn)誤動(dòng)作,過電流元件,裝置實(shí)時(shí)計(jì)算并進(jìn)行三段過流判別當(dāng)任一相電流大于I 段電流定值1.2 倍時(shí)裝置瞬動(dòng)段出口跳閘的時(shí)間不大于40ms(包括繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間) 為了躲開線路避雷器的放電時(shí)間本裝置中I 段也設(shè)置了可以獨(dú)立整定的延時(shí)時(shí)間 裝置在執(zhí)行三段過流判別時(shí)各段判別邏輯一致其動(dòng)作條件如下 1） IIdn Idn 為n 段電流定值I為相電流 2 ）TTdn Tdn 為n 段延時(shí)定值 3 ）相應(yīng)于過流相的方向條件及低電壓條件滿足若需要,零序過電流元件,零序過電流元件的實(shí)現(xiàn)方式基本與過流元件相同滿足以下條件時(shí)出口跳閘 1） 3

19、I0I0n I0n 為接地n 段定值 2） TT0n T0n 為接地n 段延時(shí)定值 3） 相應(yīng)的方向條件滿足若需要 對(duì)于此元件的瞬時(shí)段當(dāng)零序電流3I0 大于1.2 倍的I 段定值時(shí)裝置的出口跳閘時(shí)間不大于40ms(包括繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間,反時(shí)限元件,反時(shí)限保護(hù)元件是動(dòng)作時(shí)限與被保護(hù)線路中電流大小自然配合的保護(hù)元件通過平移動(dòng)作曲線可以非常方便地實(shí)現(xiàn)全線的配合常見的反時(shí)限特性解析式大約分為三類即標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限非常反時(shí)限極端反時(shí)限本裝置中反時(shí)限特性由整定值中反時(shí)限指數(shù)整定各反時(shí)限特性公式如下,其中 tp 為時(shí)間系數(shù)范圍是0.05 1 Ip 為電流基準(zhǔn)值 I 為故障電流 t 為跳閘時(shí)間,三相重合閘,充電條件 斷路器合位且無閉鎖重合閘信號(hào)經(jīng)15 秒后完成重合閘充電充電過程中重合閘軟壓板燈發(fā)閃光充電完成后發(fā)平光不再閃爍 啟動(dòng)方式 完成重合閘充電后可以由保護(hù)啟動(dòng)和不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)兩種方式啟動(dòng)重合閘保護(hù)啟動(dòng)重合閘為保護(hù)動(dòng)作判別斷路器位置和無電流后開放重合閘10s在不