110kV系統(tǒng)接地保護(hù)的設(shè)計(jì)

1、110kV系統(tǒng)接地保護(hù)的設(shè)計(jì)武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)1繼電保護(hù)概論大電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，首先必須建立在電力系統(tǒng) 的合理結(jié)構(gòu)布局上，這是系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)度工作中必 須重視的問題。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)保護(hù)的合理配置和正確整 定，同時(shí)配合系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置，達(dá)到電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的 目的。鑒于機(jī)、爐、電諸部分構(gòu)成電力生產(chǎn)中不可分割的整體, 任一部分的故障均將影響電力生產(chǎn)的安全，特別是大機(jī)組的 不斷增加和系統(tǒng)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，使大電力系統(tǒng)與大機(jī)組的 相互影響和協(xié)調(diào)問題成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。電力系 統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的配置方案應(yīng)考慮機(jī)、爐設(shè)備的 承受能力，機(jī)、爐設(shè)備的設(shè)

2、計(jì)制造也應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)安 全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)際需要。概念電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，于絕緣下降、污閃、風(fēng)偏、雷擊 等原因會造成各種短路故障，嚴(yán)重危及電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備 的安全運(yùn)行，必需盡快將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除。繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置是保障電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的應(yīng)急快速反應(yīng)部隊(duì)，在電力系統(tǒng)中具有特別 重要的地位。當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機(jī)、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)， 能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)生警告信號，或者直接向所控制 的斷路器發(fā)生跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動(dòng)化 措施和設(shè)備，一般通稱為繼電保護(hù)裝置。多年的運(yùn)行實(shí)踐證明，輸電線路最常見的故障是各種

3、類型的短路故障，如單相接地故障 （約占90%）.兩相接地故障 （約占5%）.兩相故障（約占2%）.三相故障（約占3%）.及少 量的轉(zhuǎn)換性故障。 功能研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工況，以探討 其對策的反事故自動(dòng)化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有 觸點(diǎn)的繼電器來保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件，使之免遭損害，所 以沿稱繼電保護(hù)?；救蝿?wù)是：1武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短 時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)生 信號值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞 和對相鄰地區(qū)供電的影響繼電保護(hù)的正確工作不僅有力地提高電力系

4、統(tǒng)運(yùn)行的 安全可靠性，并且正確使用繼電保護(hù)技術(shù)和裝置，還可能在 滿足系統(tǒng)技術(shù)條件的前提下降低一次設(shè)備的投資。繼電保護(hù) 為完成其功能，必須具備以下5個(gè)基本性能：安全性：繼電保護(hù)裝置應(yīng)在不該動(dòng)作時(shí)可靠地不動(dòng)作，即不應(yīng)發(fā)生誤動(dòng)作現(xiàn)象?？煽啃裕豪^電保護(hù)裝置應(yīng)在該動(dòng)作時(shí)可靠地動(dòng)作，即不應(yīng)發(fā)生拒動(dòng)作現(xiàn)象?？焖傩裕豪^電保護(hù)裝置應(yīng)能以可能的最短時(shí)限將故障部分或 異常工況從系統(tǒng)中切除或消除。選擇性：繼電保護(hù)裝置應(yīng)在可能的最小區(qū)間將故障部 分從系統(tǒng)中切除，以保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供 電。靈敏性：表示繼電保護(hù)裝置反映故障的能力。通常以靈敏系數(shù)Klm表示。靈敏系數(shù)有兩種表達(dá)方式 ，即反映故障 參量上升的保護(hù)靈

5、敏系數(shù)，Klm=保護(hù)區(qū)內(nèi)金屬性短路時(shí)故障 參量的最小計(jì)算值/保護(hù)的動(dòng)作參量；反映故障參量下降的 保護(hù)靈敏系數(shù) 狀舊=保護(hù)的動(dòng)作參量/保護(hù)區(qū)內(nèi)金屬性短路 時(shí)故障參量的最大計(jì)算值。繼電保護(hù)須具備的5個(gè)性能彼此緊密聯(lián)系。在選擇保護(hù)方案時(shí)，還應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng) 濟(jì)性，不僅指保護(hù)裝置的設(shè)備投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)，還必須考 慮于保護(hù)裝置不完善而發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)時(shí)對國民經(jīng)濟(jì)所造 成的損失設(shè)計(jì)原則 電網(wǎng)繼電保護(hù)一般要考慮的主要規(guī)則有：電力設(shè)備和線路必須有主保護(hù)和后背保護(hù)，必要是增加 輔助保護(hù)，其中主保護(hù)要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全；后備保 護(hù)主要是考慮主保護(hù)和斷路器拒動(dòng)是用于故障切除；輔助保 護(hù)是補(bǔ)充前二者的不足或在主

6、保護(hù)退由時(shí)起保護(hù)作用；線路保護(hù)之間或線路保護(hù)與設(shè)備之間應(yīng)在靈敏度、選擇性和動(dòng) 作時(shí)間上相互配合，以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行；對線路和設(shè)備所可能的故障或異常運(yùn)行方式均應(yīng)該設(shè) 置相應(yīng)的保護(hù)裝置，以切除這些故障和給由運(yùn)行的信號；對于不同電壓等級的線路和設(shè)備，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求 配置不同的保護(hù)2武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)裝置，一般電壓等級越高，保護(hù)的性能越高越完善，如 330kV以上線路或設(shè)備的主保護(hù)采用“雙重化”保護(hù)裝置等。分類繼電保護(hù)可按以下 4種方式分類。按被保護(hù)對象分類，有輸電線保護(hù)和主設(shè)備保護(hù)（如發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、電抗器、電容器等保護(hù)）。按保護(hù)功能分類，有短路故障保護(hù)和異常

7、運(yùn)行保護(hù)。前者又可分為主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)；后者又可分為過負(fù)荷保護(hù)、失磁保護(hù)、失步保護(hù)、低頻保護(hù)、非全相運(yùn)行 保護(hù)等。按保護(hù)裝置進(jìn)行比較和運(yùn)算處理的信號量分類，有模 擬式保護(hù)和數(shù)字式保護(hù)。一切機(jī)電型、整流型、晶體管型和 集成電路型保護(hù)裝置，它們直接反映輸入信號的連續(xù)模擬 量，均屬模擬式保護(hù)；采用微處理機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的保護(hù)裝 置，它們反應(yīng)的是將模擬量經(jīng)采樣和模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的離散數(shù)字量，這是數(shù)字式保護(hù)。按保護(hù)動(dòng)作原理分類，有過電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、 過電壓保護(hù)、功率方向保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、高頻保 護(hù)等。3武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)2整定保護(hù)短路計(jì)算的基本假設(shè)忽略發(fā)電

8、機(jī)，變壓器，110kV架空線路，電纜線路等阻 抗參數(shù)的電阻部分，并假定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的正序電抗等于負(fù)序電 抗，既 X1=X2。發(fā)電機(jī)及調(diào)相機(jī)的正序電抗可采用t=0的初瞬態(tài)值Xd”的飽和值。發(fā)電機(jī)電勢可以假定均等于1且相位一致。不考慮短路電流的衰減.不考慮電容電流和負(fù)荷電流的影響。不考慮故障點(diǎn)的相間電阻和接地電阻。不考慮短路暫態(tài)電流中的非周期分量和高次諧波分量。繼電保護(hù)整定基本原則繼電保護(hù)的整定原則共有四點(diǎn)，即：可靠性 選擇性 靈敏性 速動(dòng)性如果于電網(wǎng)運(yùn)行方式，裝置性能等原因，不能兼選擇性， 靈敏性和速動(dòng)性的要求，則應(yīng)在整定時(shí)按照如下原則進(jìn)行取 舍：（1） 地區(qū)電網(wǎng)服從主系統(tǒng)電網(wǎng)（2） 下一級電網(wǎng)服從

9、上一級電網(wǎng)局部問題自行消化盡可能照顧地區(qū)電網(wǎng)和下一級電網(wǎng)的需要保重要用戶供電階段式電流、電壓保護(hù)整定原則構(gòu)成原理及適用范圍電流、電壓保護(hù)裝置是反應(yīng)相間短路基本特征，并接于 全電流、全電壓的相間保護(hù)裝置。整套電流、電壓保護(hù)裝置 一般瞬時(shí)段、定時(shí)段組成，構(gòu)成三段式保護(hù)階梯特性。三段式電流、電壓保護(hù)一般用于110kV及以下電壓等級的單電源由線上，對于4武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 雙電源輻射線可以加方向元件組成帶方向的各段保護(hù)。三段式保護(hù)的I、n段為主保護(hù)，第田段為后備保護(hù)段。I 段一般不帶時(shí)限，稱瞬時(shí)電流速斷，或瞬時(shí)電流閉鎖電壓速 斷，其動(dòng)作時(shí)間是保護(hù)裝置固有的動(dòng)作時(shí)間。n段帶較小

10、延 時(shí)，一般稱為延時(shí)電流速斷或延時(shí)電流閉鎖電壓速斷。田段 稱為定時(shí)限過電流保護(hù)，帶較長時(shí)限。對于610KV線路一般采用兩段式保護(hù)。兩段式保護(hù)的第一段為主保護(hù)段，第二 段為后備保護(hù)段。電流、電壓保護(hù)簡單可靠，有一定反映弧光電阻的能力， 因此，當(dāng)保護(hù)性能滿足要求基本要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用?；疽蠹罢ㄓ?jì)算原則保護(hù)區(qū)及靈敏度保護(hù)裝置第I段，要求無時(shí)限動(dòng)作，保護(hù)區(qū)不小于線路 全長的20%第n段電流定值在本線路末端故障時(shí)靈敏度滿足： 對50km以上的線路不小于 1.3 對2050km的 線路不小于1. 4 對20km以下的線路不小于 1. 5第田段電流定值在本線路末端故障時(shí)要求靈敏系數(shù)不小于，在相鄰線路末

11、端故障時(shí)，力爭靈敏系數(shù)不小于。定值配合及動(dòng)作時(shí)間保護(hù)定值的配合包括電流、電壓元件定值的配合及動(dòng)作 時(shí)間的配合。電流、電壓元件定值可靠系數(shù)保證，動(dòng)作時(shí)間定值時(shí)間級差保證。保護(hù)裝置第I段一般只保護(hù)本線的一部 分，不與相鄰線配合。第n段一般與相鄰線路第I段配合， 當(dāng)靈敏度不足時(shí)，可與相鄰線路第n段配合。第m段與相鄰 線路第m段配合，當(dāng)靈敏度足夠時(shí)，為了降低m段動(dòng)作時(shí)間， 也可與相鄰線路第n段配合整定。計(jì)算用運(yùn)行方式及短路電流保護(hù)定值計(jì)算，靈敏度校驗(yàn)及運(yùn)行方式選擇，均采用實(shí) 際可能的最大、最小的方式及一般故障類型，不考慮特殊方 式及雙重的復(fù)雜故障類型，對于無時(shí)限動(dòng)作或遠(yuǎn)離電廠的保 護(hù)，整定計(jì)算是不考慮

12、短路電流衰減。系統(tǒng)振蕩及發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)5武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)電流、電壓保護(hù)裝在雙電源線路上，一般用整定值躲開 振蕩影響，而不設(shè)振蕩閉鎖裝置，以便簡化保護(hù)。對于振蕩 中心附近的母線單電源由線，當(dāng)系統(tǒng)振蕩可能拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)設(shè) 低電壓保護(hù)裝置，以保證線路故障可靠切除。對應(yīng)電動(dòng)機(jī)自 啟動(dòng)可能造成后備保護(hù)誤動(dòng)時(shí)，應(yīng)從定值上躲開或加低電壓 閉鎖，以防止誤動(dòng)。元件保護(hù)整定計(jì)算原則變壓器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍，占有很重要的地 位。因此提高變壓器工作的可靠性，對于保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義?，F(xiàn)代生產(chǎn)的變壓器，在構(gòu)造上是比較可靠的，故障機(jī)會 較少。但在實(shí)際運(yùn)行中，還要考慮

13、發(fā)生各種故障和異常工作 情況的可能性，因此必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設(shè) 專用的保護(hù)裝置。變壓器的故障可分為本體故障和引生線故障兩種。本體 故障主要是：相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路。 發(fā)生本體故障是很危險(xiǎn)的。因?yàn)槎搪冯娏鳟a(chǎn)生的電弧不僅會 破壞繞組的絕緣，燒毀鐵芯，而且于絕緣材料和變壓器油受 熱分解而產(chǎn)生大量的氣體，還可能引起變壓器油箱的爆炸。 變壓器的引由線故障主要是：引曲線上絕緣套管的故障，這 種故障可能導(dǎo)致引由線的相間或接地短路。變壓器的異常工作情況主要是：于外部短路和過負(fù)荷引起的過電流，過 電壓，過激磁及其他異常工作情況變壓器的保護(hù)配置防御變壓器內(nèi)部的多相短路 ，大接地系統(tǒng)

14、單相接地短路 以及繞組匝間短路的差動(dòng)保護(hù)。防御相間短路的相間后備保護(hù)防御大接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)過電壓的間隙保護(hù)。防御大接地系統(tǒng)接地短路的零序電流保護(hù)。防御變壓器過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)。變壓器的非電量保護(hù)。6武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)階段式零序電流保護(hù)的整定計(jì)算在電力系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時(shí)，如下圖2-1所示，可以利用對稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負(fù)序、零序分量，并利 用復(fù)合序網(wǎng)來表示它們之間的關(guān)系。短路計(jì)算的零序網(wǎng)絡(luò)圖 如圖2-1所示，零序電流是在故障點(diǎn)施加的零序電壓Uk0產(chǎn)生的，它經(jīng)過線路、接地變壓器的接地支路構(gòu)成回路。零序 電流的規(guī)定正方向，仍然采用母線流向線路為正，

15、而對零序 電壓的正方向，規(guī)定線路高于大地的電壓為正。因此可知零 序分量的參數(shù)具有下列特點(diǎn)：系統(tǒng)接線圖零序網(wǎng)絡(luò)圖零序電壓的分布圖 圖 系統(tǒng)接地短路圖零序電壓零序電源在故障點(diǎn)，故障點(diǎn)的零序電壓最高，系統(tǒng)中距 離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低，取決于測量點(diǎn)到大地間阻 抗的大小。零序電壓的分布如圖2-1所示。在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，如果送電線路和中性點(diǎn)接地變壓器位置、數(shù)武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)就是不變的。而此 時(shí)，系統(tǒng)的正序阻抗和序列阻抗要隨著運(yùn)行方式而變化，正、負(fù)序阻抗的變化將引起故障點(diǎn)處Uk1、Uk2、Uk0三序電壓之間分配的改變，因而間接影響

16、零序分量 的大小。零序電流于零序電流是零序電壓 Uk0產(chǎn)生的，故障點(diǎn)經(jīng)線路流向 大地。流過故障點(diǎn)兩側(cè)線路保護(hù)的電流I0和I0將超前Uk090 ;而當(dāng)計(jì)及回路電阻時(shí)，列如取零序阻抗角為80時(shí)，I0和I0將超前Uk0100 o零序電流的分布，主要取決 于送電線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗，而 與電源的數(shù)目和位置無關(guān)。零序功率及電壓、電流相位關(guān)系對于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率方向與正序功率方 向相反，零序功率方向?qū)嶋H上都是線路流向母線的。從任一 保護(hù)安裝處的零序電壓和零序電流之間的關(guān)系看，例如保護(hù) 1,于A母線上的零序電壓 U*A0實(shí)際上是從該點(diǎn)到零序網(wǎng)絡(luò) 中性點(diǎn)之間零序阻抗上的電壓降

17、，因此可以表示為U。A0 =(- I0)ZT10。A0o式中ZT10是變壓器T1的零序阻抗，U流向故障處的零序電流。為A母線上的零序電壓，I0為從A母線o該處零序電流和零序電壓之間的相位差也將ZT10的阻抗角決定，而與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置 無關(guān)。用零序電流和零序電壓的幅值以及它們的相位關(guān)系即 可以實(shí)現(xiàn)接地短路的零序電流和方向保護(hù)。保護(hù)I段整定按躲開本線路末端接地短路的最大零序電流整定，即Iop 1=3Krel 式中，Krel 可靠系數(shù)，??；計(jì)算時(shí) 取。線路末端接地短路時(shí)流過保護(hù)的最大零序電流。零序電流保護(hù)I段的保護(hù)最小保護(hù)范圍亦要求不小于本保護(hù)線路長度的15%整定的動(dòng)作延時(shí)為 0

18、。8武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)保護(hù)n段整定此段保護(hù)按滿足以下條件整定：按與相鄰下一級線路的零序電流保護(hù)I段配合整定，即Iop1 =KrelIop2Kbmin式中,Krel可靠系數(shù)，取；Kbmin分支系數(shù)，按實(shí)際情況選取可能的最小值；Iop2 相鄰下一級線路的零序電流保護(hù)I段整定 值。當(dāng)按此整定結(jié)果達(dá)不到規(guī)定靈敏系數(shù)時(shí)，可改為與相鄰 下一級線路的零序電流保護(hù)n段配合整定：Iop1 =KrelIop2Kbmin零序n段的靈敏度校驗(yàn)：Ksen =3I0minIop1 零序電流保護(hù)n段的動(dòng)作時(shí)間：當(dāng)動(dòng)作電流按式計(jì)算時(shí)，t opltop2t當(dāng)動(dòng)作電流按式計(jì)算時(shí)，t 保護(hù)in段整定此段

19、保護(hù)一般是起后備保護(hù)作用。田段保護(hù)通常是作為 零序電流保護(hù)n段保護(hù)的補(bǔ)充作用。零序電流保護(hù)田段保護(hù) 按滿足以下條件整定：按躲開下一條線路由口處發(fā)生三相短路時(shí)，流過保護(hù)裝 置的最大不平衡電流來整定KI (8)式中，Krel 可靠系數(shù)，取。最大不平衡電流。其中3) =KnpKstKerI零序出段的靈敏度校驗(yàn)：當(dāng)作為近后備保護(hù)時(shí)。Ksen3I0minIop1 (10)當(dāng)作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)。Ksen3I1minKbmaxIop1 (11)式中，I0min 本線路末端短路時(shí)在最小方式運(yùn)行 下的最小零序電流。Ilmin 下一級線路末端短路時(shí)在最小方式運(yùn)行下的 最小零序電流。Kbmax 最大分支系數(shù)。零序電流

20、保護(hù)田段的動(dòng)作時(shí)間：時(shí)限的確定：對于環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，若按階梯原則與相鄰線路 配合時(shí)，會產(chǎn)生斷路器誤動(dòng)的現(xiàn)象因此應(yīng)找曲解環(huán)點(diǎn)所以必 須選由更一線路的保護(hù)田段與其相鄰的保護(hù)n段配合此即 環(huán)網(wǎng)保護(hù)田段的動(dòng)作時(shí)限的起始點(diǎn)，此起始點(diǎn)的選擇原則 是：應(yīng)考慮盡可能使整個(gè)環(huán)網(wǎng)中保護(hù)三段的保護(hù)靈敏度較 高。10武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)3 110KV系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)電網(wǎng)的保護(hù)裝置與自動(dòng)裝置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖可知，不管在什么運(yùn)行情況下，系統(tǒng)中都有 變壓器接地，因此發(fā)生短路故障時(shí)有零序電流由現(xiàn)，于零序 電流保護(hù)簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠，發(fā)生故障時(shí)零序電流很大，所 以零序電流保護(hù)的靈敏度也高，在中性點(diǎn)直接接地的高壓電

21、 網(wǎng)中十分適用，在此系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中也選用零序電流保護(hù)。對于自動(dòng)裝置，可以選用自動(dòng)重合閘，加入自動(dòng)重合閘 后，當(dāng)線路由現(xiàn)故障，繼電保護(hù)使斷路器跳閘后，自動(dòng)重合 閘裝置經(jīng)短時(shí)間間隔后使斷路器重新合上。大多數(shù)情況下,線路故障是暫時(shí)性的，斷路器跳閘后線路的絕緣性能能得到 恢復(fù)，再次重合能成功，這就提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。 少數(shù)情況屬永久性故障，自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后靠繼電保護(hù) 動(dòng)作再跳開，查明原因，予以排除再送電。一般情況下，線 路故障跳閘后重合閘越快，效果越好。重合閘允許的最短問 隔時(shí)間為秒。線路額定電壓越高，絕緣去電離時(shí)間越長。為了能盡量利用重合閘所提供的條件以加速切除故障， 繼電保護(hù)與之配合時(shí)，一

22、般采用重合閘前加速和重合閘后加 速保護(hù)兩種方式。此系統(tǒng)是 110KV系統(tǒng)，應(yīng)該采用重合閘后 加速保護(hù)，采用后加速保護(hù)時(shí)，線路發(fā)生故障時(shí)，第一次有 選擇性地切除故障，不會擴(kuò)大停電范圍，保證了永久性故障 能瞬時(shí)切除，并仍然是有選擇性的。零序電流保護(hù)整定計(jì)算零序電流保護(hù)包括無時(shí)限零序電流保護(hù)、帶時(shí)限零序電 流保護(hù)和零序過電流保護(hù)，包含此三種保護(hù)的保護(hù)裝置稱為三段式零序電流 保護(hù)，在系統(tǒng)中采用三段式零序電流保護(hù)。無時(shí)限零序過電流速斷保護(hù)無時(shí)限零序電流保護(hù)應(yīng)躲過相鄰的下一線路由口，即本 線路末端單相或亮相接地短路時(shí)可能由現(xiàn)的最大3倍零序電流 3I0max,即：Iop1=3Krel對于AB線路，應(yīng)躲過B點(diǎn)

23、的最大3倍零序 短路電流，計(jì)算如下：11武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)X1X2(3010)|(3010)2040X010|104045于X0X1,因此當(dāng)由現(xiàn)單相接地短路故障時(shí)零序電流有最 大值。 I0BmaxEsX1X2X0115/3404045 kA=kA=3 kA = Iop=3Krel1靈敏度校驗(yàn)：設(shè)保護(hù)范圍為L,則有：3115/3(3010)|(3010)20L210|1040L解由保護(hù)范圍L= % 15 % ,滿足靈敏度的要求。整定動(dòng)作時(shí)間top10對于B嗷路，應(yīng)躲過C點(diǎn)的最大3倍零序短路電流3I0Cmax , 計(jì)算 如下：X1X2(3010)|(3010)2020

24、60X010|10404085于X0X1,因此當(dāng)由現(xiàn)單相接地短路故障時(shí)零序電流有最 大值 I0C。max。I0C。maxEsX1X2X0115/3606085 kA=kA=3 KA = Iop2=3Krel 靈敏度校驗(yàn)：12武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)設(shè)保護(hù)范圍為L,則有：3115/3(3010)|(3010)2020L210|104040L解由保護(hù)范圍L= % 15 % ,滿足靈敏度的要求。整定動(dòng)作時(shí)間top0。 2對于CD線路，應(yīng)躲過D點(diǎn)的最 大3倍零序短路電流3I0D o max,計(jì)算如下： X1X2(3010)|(3010)202040100X010|1040408

25、0165于X0X1,因此當(dāng)由現(xiàn)單相接地短路故障時(shí)零序電流有最大值。 I0CmaxEsX1X2X0115/3100100165 kA=kA=3 kA = kA Iop3=3Krel 靈敏度校驗(yàn)：設(shè)保護(hù)范圍為L,則有：3115/3(3010)|(3010)202040L210|10404080L解由保護(hù)范圍L= % 15 % ,滿足靈敏度的要求。0o整定動(dòng)作時(shí)間 帶時(shí)限零序電流保護(hù)線路AB的n段保護(hù)應(yīng)與相鄰下一線路的零序電流保護(hù)I段配合，即Iop1 =KrelIop2Kbmin其中，Kbmin=IBCIABIABIBIAB1IBIAB13武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)設(shè)發(fā)電機(jī)至母

26、線B的等效零序阻抗為XA B母線經(jīng)變壓 器到地的零序等效阻抗為XB,則Kbmin=1XXAB上式可以看由，當(dāng) XA取最小值，XB取最大值時(shí)，即在 最大運(yùn)行方式下，單臺變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)，Kbmin有最小值。此時(shí)，XA=45, XB=5dKbmin=1 =Iop1= kA = kA靈敏度校驗(yàn)：Ksen =3I0minIop1而在最小運(yùn)行方式下發(fā)生接地短路時(shí)，AB線路末端零序短路電流有最小值I0Bmin。止匕時(shí)：X1X1(3010)2060X0104050于X0滿足靈敏度的要求。整定時(shí)間topi 。14武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)零序定時(shí)限過電流保護(hù)按躲開下一條線路由口處發(fā)

27、生三相短路時(shí)，流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流來整定：Iop1(3) =KrelKnpKstKer當(dāng)在最大運(yùn)行方式下B母線處發(fā)生三相短路時(shí)：(3)EsX1 =115/3(3010)|(3010)20 kA=kAIop1 = KrelKnpKstKer(3)= x x x x kA = kA靈敏度校驗(yàn)：作為近后備保護(hù)時(shí)Ksen=3I0minIop1 =3= 滿足要求。作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)Ksen3I1minKbmaxIop1其中Ilmin是系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下下一級線路末端發(fā)生短路時(shí)的零序電流值。KbKbm二m是最大的分支系數(shù)，前述知 =1XXABIBCIABIABIBIAB1IBIAB ,則應(yīng)使 XA

28、最大，為單電源 最小方式下運(yùn)行；使XB最小，為兩變壓器接地運(yùn)行，則 C母線處 發(fā)生短路時(shí)可得：X1X2=+20+20=80X0=+40=9015武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)EsX1X1X0115/3I1min=808090KA1 Kbma=xXXAB =1=3Ksen104050|503I1minKbmaxIop1=3= 滿足要求。top2t 。16武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)4二次回路斷線閉鎖電壓互感器二次回路在運(yùn)行中容易發(fā)生單相接地和相 間短路，造成保護(hù)裝置交流失壓，失壓引起保護(hù)裝置的誤動(dòng)，造成不應(yīng)有的損失。于這種不利因素的存在，許 多保護(hù)裝 置在設(shè)計(jì)時(shí)

29、都考慮了斷線閉鎖回路。變電站中PT發(fā)生斷線是一種常見的故障。一旦PT斷線失壓，會使得保護(hù)裝置的電壓量發(fā)生偏差，從而造成電動(dòng)機(jī)和進(jìn)線的低電壓保護(hù)不正 確動(dòng)作，給工廠生產(chǎn)造成較大影響，為此，在工廠供電中， 對于電動(dòng)機(jī)和進(jìn)線回路，當(dāng)發(fā)生PT及PT二次回路故障時(shí)保護(hù)裝置必須準(zhǔn)確判斷和處理，避免保護(hù)誤動(dòng)作。斷線閉鎖保護(hù)的原理1JB N600 1YMa 1YMb 1YMc YMN JD YHa YHb YHc 1ZK A602 A601 2ZK B602 B601 3ZK C601 C602 CG A630I B630I C630I 圖4-1 PT 電壓回路接線圖 斷路閉鎖接線如圖所示，斷線閉鎖繼電器兩個(gè)

30、線圈組成，一個(gè)線圈接在3個(gè)電容器組成的零序電壓慮過器輸由端， 另一個(gè)線圈接在電壓互感器開口三角形組成的零序?yàn)V過器 上，且2個(gè)線圈極性相反，產(chǎn)生的勢相互抵消。正常情況下， 于三相對稱，三個(gè)電容器組成的零序電壓濾過器沒有輸生， 斷線閉鎖繼電器 K線圈1中無電流，繼電器不啟動(dòng)。當(dāng)發(fā)生 一相或兩線斷線是，于加在斷線閉鎖元件電壓三相不對稱， 斷線閉鎖繼電器線圈1有電流流過，繼電器啟動(dòng)，將保護(hù)閉 鎖。為了防止三相熔斷器同時(shí)熔斷，在其中一相熔斷器上并 聯(lián)一個(gè)電容器，如圖 5-1所示。當(dāng)三相熔斷器同時(shí)熔斷時(shí)， 并聯(lián)電容器的一相仍然可以構(gòu)成閉鎖通路，閉鎖元件仍然可 以起到閉鎖作用。當(dāng)一次系統(tǒng)由現(xiàn)接地短路故障時(shí)，

31、于存在 零序分量，三個(gè)電容構(gòu)成的零序電壓濾過器有輸由。為防止 此時(shí)的誤閉鎖，繼電器的線圈 2接在電壓互感器的開口三角 形側(cè)，也有零序電壓存在，流過2線圈的電流產(chǎn)生的磁勢相互抵消，繼電器不啟動(dòng)，保護(hù)不被閉鎖。三相電壓求和閉鎖元件武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓基本對稱。若電壓互感器二次回路完好，相電壓依次為Ua、Ub、Uc,三相電壓的向量和Ua+Ub+Uc=0即使由現(xiàn)不平衡電壓，數(shù)值也很小。當(dāng)電壓互 感器二次由現(xiàn)一相或兩相斷線時(shí)，三相電壓的對稱被破壞， 由現(xiàn)較大的零序電壓。當(dāng)a相斷線時(shí)，平衡被破壞，三相電壓向量和Ua+Ub+U聲0。當(dāng)三相電壓互感器斷線時(shí)，三相電

32、壓數(shù)值和為 |Ua|+|Ub|+|Uc| 弋0,實(shí)際采用 |Ua|+|Ub|+|Uc| W（UN為一定 值）條件作為判據(jù)。在一相或兩相斷線時(shí)，三相電壓數(shù)值和為|Ua|+|Ub|+|Uc|UpM因此，可以通過判別三相電壓的向量和大小來判斷一相或兩相斷路；通過判別三相電壓數(shù)值 和大小可以判別三相電壓斷線。通過檢測電壓互感器開口三 角形零序電壓與三相電壓向量和的差作為斷線閉鎖的依據(jù)， 動(dòng)作條件方程為：Ud=|KUx -|上式中Ud為差電壓；Ux是根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)定的值；相電壓依次為Ua、UbUc。K為計(jì)及電壓互感器變比的系數(shù)，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 時(shí)K=1/3 ,中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)時(shí)K=3o上式為三相

33、斷線時(shí)發(fā)送閉鎖信號和不發(fā)送閉鎖信號的臨界情況。二次回路斷線閉鎖判定根據(jù)以上斷線失壓工作原理的分析電壓互感器二次一相或兩相斷線的判據(jù)是：|Ua+Ub+Uc| AU式中 UPNPN是一整定值，根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際情況整定；在實(shí)際中常選用|Ua+Ub+Uc| 8Vo即為一相或兩相斷線 的判據(jù)。當(dāng)發(fā)生三相斷線時(shí)，考慮到由口處保護(hù)安裝處的電壓很低，此時(shí)若用|Ua|+|Ub|+|Uc|w條件判別，將造成嚴(yán)重后果。為了保證斷線閉鎖元N件工作可靠性，可考慮檢測電流是否大于負(fù)荷電流，則動(dòng)作條件是：|Ua|+|Ub|+|Uc| Iop IsetN式中，U& Ub Uc為電壓互感器二次側(cè)電壓 ； UN 為根據(jù)電力系統(tǒng)整定

34、的定值；18武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)Iset為整定電流，可取過電流保護(hù)定值； Iop為測得的電流值。19武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)5 AB線路接地保護(hù)原理圖綜合以上分析及計(jì)算可以得到AB接地保護(hù)三段式零序保護(hù)原理框圖如圖5-1所示。QFYRQF 信 號 信 號 信 號KS3KS6KS9KA1I1KMKA4I2KT5t1KA7I3KT8t2TA圖 5-1 三段式零序電流保護(hù)的原理框圖展開圖三段式電流保護(hù)電路的原理展開圖如圖5-2所示。KA1KT5KA4KA7KS3KMKS6KT5KS9KT8QFYRKT8TAKA7 KA8 KA9交流回路展開圖KM直流回路展開圖20武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)W1 2 3信信號回路圖圖5-2三段式電流保護(hù)電路的原理展開圖電壓互感器二次