二輸電線路的相間短路的電流保護(hù)

1、第二章：輸電線路地相間短路地電流保護(hù)GB50062-92電力裝置地繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范規(guī)定：對363kV 線路地下列故障或異常運行，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)地保護(hù)裝置：(1相間短路(2單相接地.(3過負(fù)荷.1. 310kV 線路裝設(shè)相間短路保護(hù)裝置地配置原則(1在 310kV 線路裝設(shè)地相間短路保護(hù)裝置，應(yīng)符合下列要求：1由電流繼電器構(gòu)成地保護(hù)裝置，應(yīng)接于兩相電流互感器上，同一網(wǎng)絡(luò)地所有線路均應(yīng)裝在相同地兩相上2后備保護(hù)應(yīng)采用遠(yuǎn)后備方式3當(dāng)線路短路使發(fā)電廠廠用母線或重要用戶電壓低于額定電壓地60%時，以及線路導(dǎo)線截面過小,不允許帶時限切除短路時，應(yīng)快速切除故障4當(dāng)過電流保護(hù)地時限不大于0.50.7s

2、時，且沒有第 3款所列地情況，或沒有配合上地要求時，可不裝設(shè)瞬動地電流速斷保護(hù)(2在 310kV 線路裝設(shè)地相間短路保護(hù)裝置，應(yīng)符合下列規(guī)定：1單側(cè)電源線路可裝設(shè)兩段過電流保護(hù)：第一段為不帶時限地電流速斷保護(hù)；第二段為帶時限地過電流保護(hù)可采用定時限或反時限特性地繼電器對單側(cè)電源帶電抗器地線路，當(dāng)其斷路器不能切斷電抗器前地短路時，不應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，此時，應(yīng)由母線保護(hù)或其他保護(hù)切除電抗器前地故障保護(hù)裝置僅在線路地電源側(cè)裝設(shè)2雙側(cè)電源線路可裝設(shè)帶方向或不帶方向地電流速斷和過電流保護(hù)對 12km 雙側(cè)電源地短線路，當(dāng)采用上述保護(hù)不能滿足選擇性、靈敏性或速動性地要求時，可采用帶輔助導(dǎo)線地縱差保護(hù)作主

3、保護(hù)，并裝設(shè)帶方向或不帶方向地電流保護(hù)作后備保護(hù)3并列運行地平行線路宜裝設(shè)橫聯(lián)差動保護(hù)作為主保護(hù)，并應(yīng)以接于兩回線電流之和地電流保護(hù)，作為兩回線同時運行地后備保護(hù)及一回線斷開后地主保護(hù)及后備保護(hù)4環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中地線路為簡化保護(hù)，可采用故障時先將網(wǎng)絡(luò)自動解列而后恢復(fù)地辦法，對不宜解列地線路，可參照對并列平行線路地辦法 2. 3563kV 線路相間短路保護(hù)裝置配置原則(13563kV 線路裝設(shè)地相間短路保護(hù)裝置，應(yīng)符合下列要求1對單側(cè)電源線路可采用一段或兩段電流速斷或電流閉鎖電壓速斷作主保護(hù)并應(yīng)以帶時限過電流保 護(hù)作后備保護(hù)當(dāng)線路發(fā)生短路，使發(fā)電廠廠用母線電壓或重要用戶母線電壓低于額定電壓地60%時,

4、應(yīng)能快速切除故障.2雙側(cè)電源線路.可裝設(shè)帶方向或不帶方向地電流保護(hù).當(dāng)采用電流、電壓保護(hù)不能滿足選擇性、靈敏性和速動性時，可采用距離保護(hù)裝置.雙側(cè)電源或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，不超過 34km 地短線路，當(dāng)采用電流電 壓保護(hù)不能滿足要求時，可采用帶輔助導(dǎo)線地縱差保護(hù)作主保護(hù)，并應(yīng)以帶方向或不帶方向地電流電壓保護(hù)作保護(hù)3并列運行地平行線路.可裝設(shè)橫聯(lián)差動保護(hù)作主保護(hù) 距離保護(hù)作為兩回線同時運行地后備保護(hù)及一回線斷開后地主保護(hù)及后備保護(hù)，并應(yīng)以接于兩回線電流之和地階段式保護(hù)第一節(jié)電流保護(hù)概述一、保護(hù)裝置地起動電流保護(hù)裝置中地繼電器都具有繼電特性繼電特性就是指當(dāng)輸入量 如通過地電流)變化到某一數(shù)值時，其觸點地狀

5、態(tài)發(fā)生突變反應(yīng)在節(jié)點地輸出），繼電器具有明確而快速地動作特性，即繼電特性，如圖 2-2 所示保護(hù)裝置中使保 護(hù)動作地最小電流叫保護(hù)地動作電流，用 lact表示；使保護(hù)返回地最大電流叫返回電流，用 Ire表示；返回 電流與動作電流地比值叫返回系數(shù)，用 Kre表示re1act二、電力系統(tǒng)地運行方式在電源電動勢一定地情況下，線路上任一點發(fā)生短路時，短路電流地大小與短路點至電源之間地總電 抗及短路類型有關(guān)，三相短路電流大小可按下式計算式中 Es系統(tǒng)等效電源地相電動勢；Xs歸算至保護(hù)安裝處至電源地等效電抗;Xi線路單位長度地正序電抗；lk短路點至保護(hù)安裝處地距離所謂最大運行方式是指：歸算到保護(hù)安裝處系統(tǒng)

6、地等值阻抗最小，即 Xs= Xs.min，通過保護(hù)地短路電流最大地運行方式；最小運行方式是指：歸算到保護(hù)安裝處地系統(tǒng)等值阻抗最大，即 Xs= Xs.max,通過保護(hù)地短路電流最小地運行方式最大和最小運行方式地選取，對不同安裝地點地保護(hù)，應(yīng)視網(wǎng)絡(luò)地實際情況而定同一運行方式下，同一故障點地iK2）3IK3）.2第二節(jié)無時限電流速斷保護(hù)一、無時限電流速斷保護(hù) 無時限電流速斷保護(hù) 又叫瞬時電流速斷保護(hù)簡稱為電流速斷保護(hù)），當(dāng)電力系統(tǒng)地相間短路故障發(fā)生在靠近 電源側(cè)時，非常大地短路電流不僅對系 統(tǒng)電力設(shè)備構(gòu)成很大地?fù)p壞，還可能危 及電力系統(tǒng)地安全，甚至造成電網(wǎng)地崩 潰，這就要求能快速地切除故障來維護(hù) 電

7、網(wǎng)地安全無時限電流速斷保護(hù)地是 反應(yīng)電流地增大而瞬時動作地一種保 護(hù)它廣泛地應(yīng)用于輸電線路及電氣設(shè) 備保護(hù)中二、無時限電流速斷保護(hù)動作電 流地整定根據(jù)繼電保護(hù)速動性地要求，保護(hù)裝置動作切除故障地時間，必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性和保證重要用戶供 電地可靠性在簡單、可靠和保證選擇性地前提下，原則上保護(hù)動作越快越好為了保護(hù)選擇性，無時限電流速斷保護(hù) 電流I段）地動作電流應(yīng)大于本線路末端地最大短路電流IK.B.max即|I|（3）1set.1Ik.B.maxreEsXsX,K 所示.在個別情況下，電流速斷保護(hù)也可以保護(hù)線路地全長.如圖 2-7 所示，當(dāng)電網(wǎng)地終端采用線路一變壓器或ISet.1VelI1k.B.

8、max所示.而當(dāng)線路較短時，因為短路電流曲線變化平圖 2-4 無時限電圖 2-5 系統(tǒng)運行方式變化時對速斷保護(hù)地影響第三節(jié)限時電流速斷保護(hù)一、限時電流速斷保護(hù)地作用無時限電流速斷保護(hù)地保護(hù)范圍只是線路地一部分，為了保護(hù)線路地其余部分，又能較快地切除故障，往往需要再裝設(shè)一套具有延時地電流速斷保護(hù)（又稱延時電流速斷保護(hù) .限時電流速斷保護(hù)就 是在速斷保護(hù)地基礎(chǔ)上加 一定地延時構(gòu)成地.如圖 2-8 所示，本線路末端 Ki點短路與相鄰線路首端 K2點短路時，其短路電流 基本相同為了保護(hù)線路 全長，本線路限時電流速 保護(hù)地保護(hù)范圍必須延伸到相鄰線路內(nèi)考慮到選擇性 護(hù)相配合EsXsALi-H：-B ki圖

9、 2-8 限時電流速斷保護(hù)L2，限時電流速斷保護(hù)地動作時限和動作電流都必須與相鄰元件無時限速斷保組地接線方式時，因為線路和變壓器可以看成是一個元件 側(cè)線路出口處Ki點地短路來整定，因為變壓器地阻抗一般較大，所以 Ki點地短路電流就大為減小，這樣整定之后，電流速斷就可以保護(hù)線路A-E地全長，并能保護(hù)變壓器地一部分需要說明地是電流速斷保護(hù)地選擇性在此處沒有得 到滿足，即保護(hù)失去選擇性，為了減少停電范圍，應(yīng)與自動 重合閘進(jìn)行配合當(dāng)變壓器故障時，線路首端地速斷保護(hù) 動作跳開斷路器，變壓器速斷保護(hù)也動作跳變壓器，而線 路首端地自動重合閘將線路斷路器重合，恢復(fù)線路供電四、靈敏度校驗 無時限電流速斷保護(hù)地靈

10、敏度通常是用保護(hù)范圍地大小來衡量，保護(hù)范圍越大，說明保護(hù)越靈敏圖 2-3 所示，這樣電流速斷保護(hù)就可以按照躲開變壓器低圖 2-7在不同地運行方式下，保護(hù)范圍可能變化很大，所以無時限電流速斷保護(hù)地靈敏度用最大保護(hù)范圍和最小 保護(hù)范圍來衡量根據(jù)式2-1），可求得最大運行方式下地最大保護(hù)范圍i Es1max二(I Xsmin)2-6)Xi1set式中：iSet動作電流因為兩相短路電流為三相短路電流地3倍，因此可求得最小運行方式下地兩相短路地最小保護(hù)范2Imin一v(c1 IXs.max丿Xi21set大t,即Iset22-9 )式中 Kj 可靠系數(shù)，考慮保護(hù)帶，可以選得小些，通常取 1.11.2.式

11、中Krll可靠系數(shù).考慮到電流互感器和電流繼電器地誤差以及因為變壓器分接頭改變而影響短路 電流地大小等因素，它地數(shù)值取 1.31.4.為了保證選擇性應(yīng)取式2-9） 、 式2-10 ）地較大值作為保護(hù)地動作電流.四、靈敏度校驗限時電流速斷保護(hù)裝置地靈敏度用起動元件（即電流元件 地靈敏系數(shù)Ksen地數(shù)值大小來衡量.它是指在系統(tǒng)最小運行方式下，被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路時，通過電流元件地電流Ik2min與動作電流IL.1地比值，即Ksen=畢 KMslL.max(2-13因為電流元件（即過電流保護(hù)裝置地起動元件地返回電流小于起動電流所以從圖 2-11 可見，只要IreKMSlL.max地條件能得到滿

12、足ICtIL.max地條件也必然能得到滿足不等式（2-12可以改寫成為以下地等式IllKrelKMslLmax2-14)在式（2-14中，是Kr!為可靠系數(shù)，考慮到電流繼電器誤差和計算誤差等因素，它地數(shù)值取 115125因為返回電流與動作電流地比值稱為返回系數(shù)，即元件地保護(hù)動作時限相差一個時間級差t這種選擇動作時限地原則稱為階梯時限原則即：t1=t2十/t圖 2-12 所示地電網(wǎng)中，所有線 路都裝有定時限過電流保護(hù) .3 和 5 地動作時限最小、如果t3取 t3與 t5中大者,t2應(yīng)該等于 t3十t.t2既要比 t3大t,又要比 t5大t.如 果 t2 t4,那么 t1應(yīng)該等于 t2十t.也就

13、是說,階梯原則在配合過 程中，不僅要與線路中地保護(hù)時限 進(jìn)行配合，還要與母線上地出線進(jìn) 行配合.即本線路上定時限過電流 保護(hù)地動作時限與線路末端母線 上所有出線中時限最長地一條線路相配合從迅速切除短路故障來看，希Kre=丄邑或者：Iset=上IactKre代入 （2-14,得到計算過電流保護(hù)動作電流地公式:Iset.1=KKIL.max2-16 )Kre根據(jù)上式2-16）所求得地是一次動作電流如果要計算保護(hù)裝置地二次電流,還需要計及電流互感器地變比nTAK川K川=KrelKMS Iset.1KcomIL.max217)式中：Is：1為保護(hù)裝置地二次電流三、靈敏度校驗過電流保護(hù)裝置地靈敏度用電流

14、元件地靈敏系數(shù)Ksen地數(shù)值大小來衡量過電流保護(hù)作為本線路地近后備保護(hù)，以被保護(hù)線路末端作為校驗點進(jìn)行校,其靈敏度為:嚴(yán))Ksen 1.5 2 18)Iset.1過電流保護(hù)作為相鄰線路地遠(yuǎn)后備保護(hù)，以相鄰線路末端作為校驗點進(jìn)行校驗,其靈敏度為:Ksenv遠(yuǎn))IK.C.minpr-set.12 19)四、動作時限地確定前面所講地保護(hù)原理中已說明，為了保證選擇性動作時限離電源最遠(yuǎn)地元件地保護(hù)動作時限最小，電網(wǎng)中各個定時限過電流保護(hù)裝置必須具有適當(dāng)?shù)?以后地各個元件地保護(hù)動作時限逐級遞增，相鄰兩個望時限級差t 愈小愈好；但是為了保證選擇性t應(yīng)該符合以下條件/t=ta+ tb+tc+td ；tb前面一

15、個保護(hù)動作時間地正誤差（實際動作時間比整定時間大 ；tc一后面一個保護(hù)動作時間地負(fù)誤差（實際動作時間比整定時間小 ；td時間裕度根據(jù)式（2-20來確定t,它地意思就是：如果前后兩個保護(hù)地動作時間都有誤差，也能保證在線路負(fù)荷側(cè)一個元件地斷路器切除短路電流以前，電源側(cè)保護(hù)不會發(fā)跳閘脈沖，而且還有一些時間裕度由式（2-20可見，“ t 地大小決定于斷路器和保護(hù)裝置地性能目前在定時限過電流保護(hù)整定時，一般t 取 0.3 0.5s.第五節(jié)階段式電流保護(hù)n段，構(gòu)成兩段式電流保護(hù)隨著電力網(wǎng)地快速發(fā)展，輸電線路越來越短，系統(tǒng)阻抗很小，大多數(shù)限時電流速 斷保護(hù)難以達(dá)到保護(hù)線路全長地目標(biāo)，所以，限時電流速斷保護(hù)在

16、實際線路上使用比較少 .、階段式電流保護(hù)地時限特性如圖 2-13 所示為階段式電流保護(hù)地時限特性、三段式電流保護(hù)地動作電流、保護(hù)范圍及動作時限地配合情況由圖可見，在被保護(hù)線路首端故障時，保護(hù)地第I段將瞬時動作；在被保護(hù)線路末端故障時，保護(hù)地第n段將帶 0.5s 時限切除故障；而第川段只起后備作用所以，裝有三段式電流保護(hù)地線路，一般情況下，都可以在 0.5s 時間內(nèi)切除故障本線路地第川段應(yīng)與相鄰下一線路地第川段從時限上進(jìn)行配合，當(dāng)前后兩線路地負(fù)荷變化不大時，還應(yīng)從靈敏度上進(jìn)行配合.三、三段式電流保護(hù)原理與展開圖繼電保護(hù)地接線圖一般分為原理圖，展開圖和安裝圖三種形式.微機(jī)型保護(hù)裝置因為其實現(xiàn)原理比

17、較復(fù)雜，一般畫出方框圖或邏輯圖，表示出保護(hù)裝置地基本功能及它們之間地聯(lián)系.方框圖是原理圖地設(shè)計依據(jù)；邏輯圖則表示出各元件或回路之間地邏輯關(guān)系一、階段式電流地構(gòu)成無時限電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路首端地 一部分，限時電流速斷保護(hù)能保護(hù)本線路全長，但不能作相鄰下一線路地后備，定時限過電流保護(hù) 能保護(hù)本線路及相鄰下一線路全長，然而動作時限較長為了迅速、可靠地切除被保護(hù)線路上地 故障，可將上述三種保護(hù)組合在一起構(gòu)成一套保 護(hù),稱為階段式電流保護(hù)由瞬時電流速斷保護(hù)構(gòu) 成電流I段；限時電流速斷保護(hù)為第n段；過 電流保護(hù)為第川段，i、n段共同構(gòu)成主保護(hù)，能 以最快地速度切除線路首端故障和以較快地速 度切除線路全

18、長范圍內(nèi)地故障；第川段，作為后備保護(hù)既作為本線路i、n段保護(hù)地近后備保 護(hù),也作下線線路地遠(yuǎn)后備保護(hù).階段式電流保護(hù) 不一定都用三段，也可以只用兩段，即瞬時或限時 電流速斷保護(hù)作為第I段、過電流保護(hù)作為第k1L1IkBks_V*2L2I；et.1Iset1lH1lm1,IIset.2tIH1-i-ItfrI2圖 2-13 單側(cè)電源線路限時電流速斷保護(hù)地配合整定說明1EsXsA保護(hù)裝置地原理圖（又稱歸總式原理圖 可以清楚地表示出接線圖中各元件間地電氣聯(lián)系和動作原理在原理接線圖上所有電氣元件都是以整體形式表示，其相互聯(lián)系地電流回路、電壓回路和直流回路都綜合在一起為了便于閱讀和表明動作原理，一般還將

19、一次回路地有關(guān)部分，如斷路器、跳閘線圈、輔助（a原理圖；（b展開圖接點以及被保護(hù)地設(shè)備等都畫在一起這種原理圖能使初學(xué)者對整套保護(hù)裝置地構(gòu)成和工作原理有一個明確地整體概念.展開圖是原理圖地另一種表示方法.它地特點是按供電給二次回路地每個獨立電源來劃分地，即將裝置地交流電流回路，交流電壓回路和直流回路分開來表示.在原理圖中所包括地繼電器和其它電器地各個 組成部分如線圈、觸點等在展開圖中被分開畫在它們所屬地不同回路中，屬于同一個繼電器地全部元件要注以同一文字符號，以便在不同回路中查找.二、方向過電流保護(hù)動作時限整定及方向元件地裝設(shè)原則同一母線兩側(cè)地方向過電流保護(hù)，若動作時限不等，則較長地 長出之值不小于一個時限級差t）方 向元件可以省去，若動作時限相等，則都需加方向元件.I用電純I修電噸I桎制世甄不吠八KAI KA.l三、方向元件地基本原理和接線方式方向元件通常采用90接線方式，即在一次系統(tǒng)三相對稱，且功率因數(shù)C0S$=1時，方向元件地 Um與 Im之間地相位差角為 90 ,這種接線方式稱為 90接線 電流超前電壓 90）如