电网的差动保护课件.ppt
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- 电网 差动 保护 课件
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1、第七章第七章 电网的差动保护电网的差动保护 第一节第一节 电网的纵联差动保护电网的纵联差动保护第二节第二节 平行线路横联差动方向保护平行线路横联差动方向保护第一节第一节 输电线纵联差动保护输电线纵联差动保护 一、基本原理一、基本原理 电流保护:电流保护:段保护范围有限段保护范围有限 距离保护:距离保护:段保护范围为线路全长的段保护范围为线路全长的8085%其余线路故障(如:其余线路故障(如:1520%),只能由第二段),只能由第二段的时限切除的时限切除 电力系统稳定运行:重要线路不允许电力系统稳定运行:重要线路不允许 实现线路全长范围内故障的无时限切除!实现线路全长范围内故障的无时限切除!电流
2、、电压和距离保护属于单端保护,不电流、电压和距离保护属于单端保护,不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就不能满足高压输电线路系统稳定的要求。如何不能满足高压输电线路系统稳定的要求。如何保证瞬时切除高压输电线路故障?保证瞬时切除高压输电线路故障?解决办法:解决办法:线路纵差动保护是利用线路纵差动保护是利用的原理来构成输电线路保护的。当在的原理来构成输电线路保护的。当在被保护范围内任一点发生故障时,它都能瞬时切除被保护范围内任一点发生故障时,它都能瞬时切除故障。故障。被保护线路上发生短路和被保护线路被保护线路上发生短路和被保护线路外短路外短路,线线路两侧
3、电流大小和相位是不相同的。路两侧电流大小和相位是不相同的。故比较故比较线路两侧电流大小和相位线路两侧电流大小和相位,可以区分,可以区分是线路内部短路,还是线路外部短路。是线路内部短路,还是线路外部短路。一、纵联差动保护的工作原理一、纵联差动保护的工作原理 电网的纵联差动保护反应电网的纵联差动保护反应,保护整条线路,全线速动。纵,保护整条线路,全线速动。纵联差动保护原理接线如下图所示。联差动保护原理接线如下图所示。(1)(1)线路两侧线路两侧电流互感器型号、变比电流互感器型号、变比相同,性能一致。相同,性能一致。(2)(2)辅助导引线将辅助导引线将两侧的电流互感器两侧的电流互感器二次侧按环流法连
4、接成回路二次侧按环流法连接成回路.(3)(3)差动电流继电器接入差动电流继电器接入差动回路差动回路。流入继电器的电流为流入继电器的电流为I I2 2-I-I2 2,即为电流互感器二,即为电流互感器二次电流的差。次电流的差。差回路:继电器回路。差回路:继电器回路。正常运行:正常运行:流入差回路的电流流入差回路的电流 外部短路:外部短路:流入差回路中的电流为流入差回路中的电流为 实际上,差回路中还有一实际上,差回路中还有一个不平衡电流个不平衡电流I Iunbunb。差动继电器。差动继电器KDKD的起动电流是按大于不平衡的起动电流是按大于不平衡电流整定的,所以,在被保护电流整定的,所以,在被保护线路
5、正常及外部故障时差动保线路正常及外部故障时差动保护不会动作。护不会动作。01122TATArKIKIIII01122TAdTAdddrKIKIIII内部短路:内部短路:流入差动保护回路的电流为流入差动保护回路的电流为 被保护线路内部故障时,流入差回路被保护线路内部故障时,流入差回路的电流远大于差动继电器的起动电流,的电流远大于差动继电器的起动电流,差动继电器动作,瞬时发出跳闸脉冲,差动继电器动作,瞬时发出跳闸脉冲,断开线路两侧断路器。断开线路两侧断路器。结论:结论:1 1、差动保护灵敏度很高、差动保护灵敏度很高 2 2、保护范围稳定、保护范围稳定 3 3、可以实现全线速动、可以实现全线速动 4
6、 4、不能作相邻元件的后备保护、不能作相邻元件的后备保护 TAdTAdTAdddrKIKIKIIII1122二、纵联差动保护的不平衡电流二、纵联差动保护的不平衡电流 1 1稳态情况下的不平衡电流稳态情况下的不平衡电流 该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。差动回该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。差动回路中产生不平衡电流最大值为路中产生不平衡电流最大值为 式中式中 Kerr一电流互感器一电流互感器 10误差;误差;Kst电流互感器的同型系数,两侧电流互感器为同电流互感器的同型系数,两侧电流互感器为同型号时,取型号时,取0.5,否则取,否则取l;Id max被保护线路外部短路时,流过保
7、护线路的最大被保护线路外部短路时,流过保护线路的最大短路电流。短路电流。TAdsterrunbKIKKImaxmax2 2暂态不平衡电流暂态不平衡电流 纵联差动保护是全线速动保护,需要考虑在外部短路纵联差动保护是全线速动保护,需要考虑在外部短路时暂态过程中差回路出现的不平衡电流时暂态过程中差回路出现的不平衡电流,其最大值为其最大值为式中式中K Knpnp非周期分量的影响系数,在接有速饱和变流器非周期分量的影响系数,在接有速饱和变流器时,取为时,取为1 1,否则取为,否则取为1.51.5 2 2。maxmaxknpsterrunbIKKKI电流互感器二次侧断线电流互感器二次侧断线 三、纵联差动保
8、护的整定计算三、纵联差动保护的整定计算 差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定不平衡电流整定 为防止电流互感器二次断线差动保护误动,按为防止电流互感器二次断线差动保护误动,按躲开电流互感器二次断线整定躲开电流互感器二次断线整定 灵敏度校验:灵敏度校验:TAdnpsterrrelopKIKKKKImaxTALrelopKIKImax2minopdsenIIK四、纵联差动保护的评价四、纵联差动保护的评价 优点:优点:全线速动,不受过负荷及系统振荡的影响,灵敏度全线速动,不受过负荷及系统振荡的影响,灵敏度较高。较高。缺点:缺点:需敷设与被保护线
9、路等长的辅助导线需敷设与被保护线路等长的辅助导线,且要求,且要求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器1010的误差。这在经济上,技术上都难以实现。的误差。这在经济上,技术上都难以实现。需装设辅助导线断线与短路的监视装置,需装设辅助导线断线与短路的监视装置,辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。在输电线路中,只有用其它保护不能满足要求的在输电线路中,只有用其它保护不能满足要求的短线路(一般不超过短线路(一般不超过57km 线路)才采用。线路)才采用。应用:应用:它在发电机、变压器、母线保护中应用它在发电机、变压器、母线保护中应
10、用得更广泛(后述)得更广泛(后述)第二节第二节 平行线路横联差动方向保护平行线路横联差动方向保护 一、横联差动方向保护的工作原理一、横联差动方向保护的工作原理 横差方向保护:是用于横差方向保护:是用于的保护装置,它装设于的保护装置,它装设于平行线路的两侧。其保护范围为双回线的全长。横差方向保平行线路的两侧。其保护范围为双回线的全长。横差方向保护的动作原理是护的动作原理是正常运行及外部发生短路:正常运行及外部发生短路:两电流互感器差回路中的两电流互感器差回路中的电流仅为很小的不平衡电流,小于继电器的起动电电流仅为很小的不平衡电流,小于继电器的起动电流,电流继电器不会起动。流,电流继电器不会起动。
11、如在线路如在线路WLlWLl的的d d点发生短路,点发生短路,M M侧电流继电器中的电流侧电流继电器中的电流。当当I Ir rI Iopop时,电流继电器时,电流继电器1 1动作。动作。功率方向继电器功率方向继电器2 2承受正方向功率动作,功率方向继电器承受正方向功率动作,功率方向继电器3 3承受负功率不动作,因而跳开承受负功率不动作,因而跳开QF1QF1。)(111dWLdWLTArIIKI 线路线路N N侧:流过差回路中的电流侧:流过差回路中的电流 当当I Ir rI Iopop时,电流继电器动作。时,电流继电器动作。功率方向继电器功率方向继电器 2 2 承受正功率,接点闭合,跳开承受正功
12、率,接点闭合,跳开QF 3QF 3瞬时切除故障线路瞬时切除故障线路WL1WL1,非故障线路,非故障线路WL2WL2继续运行。继续运行。12dWLTArIKI二、横联差动方向保护的相继动作区和死区二、横联差动方向保护的相继动作区和死区 1 1、相继动作区、相继动作区 相继动作:线路两侧保护装置先后动作切除故障的相继动作:线路两侧保护装置先后动作切除故障的方式。方式。相继动作区:产生相继动作的范围相继动作区:产生相继动作的范围。三、横联差动方向保护的整定计算三、横联差动方向保护的整定计算 1 1电流继电器的动作电流电流继电器的动作电流(l l)为保证横差保护范围外故障保护不动作,横差保护的)为保证
13、横差保护范围外故障保护不动作,横差保护的动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定电流继电器的起动电流电流继电器的起动电流(2 2)躲开单回线运行时的最大负荷电流)躲开单回线运行时的最大负荷电流)(maxmaxmaxunbunbrelunbrelopIIKIKITAopropKIImaxLTArerelropIKKKI四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围 优点:优点:能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障,能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障,实现起来简单、经济,不受系统振荡的影响。实现起来简单、经济,不受
14、系统振荡的影响。缺点:缺点:存在相继动作区,当故障发生在相继动作区存在相继动作区,当故障发生在相继动作区时,切除故障的时间增加时,切除故障的时间增加1 1倍。保护装置还存倍。保护装置还存在死区。需加装单回线运行时线路的主保护在死区。需加装单回线运行时线路的主保护和后备保护。和后备保护。适用于适用于66kV66kV及以下的平行线路上。及以下的平行线路上。应用:应用:输电线路纵差保护输电线路纵差保护平行输电线路横差保护平行输电线路横差保护第八章第八章 电网高频保电网高频保护护第一节第一节 高频保护的基本概念高频保护的基本概念第二节第二节 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护第三节第三节 高频闭锁距离保
15、护高频闭锁距离保护第四节第四节 相差高频保护相差高频保护第一节第一节 高频保护的基本概念高频保护的基本概念一、概述一、概述 在高压输电线路上,要求无延时地切除被在高压输电线路上,要求无延时地切除被保护线路内部的故障。此时,电流保护和距离保护线路内部的故障。此时,电流保护和距离保护都不能满足要求。纵联差动保护可以实现保护都不能满足要求。纵联差动保护可以实现全线速动。全线速动。这在经济上、技术上都有难以实现。这在经济上、技术上都有难以实现。采用高频保护采用高频保护高频保护:高频保护:是用是用,传送线路两,传送线路两侧电信号,所以高频保护的原理是侧电信号,所以高频保护的原理是,用高频载波将信号传输到
16、对侧加以比较而决用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定保护是否动作。定保护是否动作。高频保护与线路的纵联差动保护类似,正高频保护与线路的纵联差动保护类似,正常运行及区外故障时,保护不动,区内故障常运行及区外故障时,保护不动,区内故障全线速动。全线速动。二、载波通道的构成原理二、载波通道的构成原理 目前应用比较广泛的载波通道是目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地导线一大地”制。制。只需在一相线路上装设通道设备。缺点是高频信号的衰耗和受到的干扰都比较大。只需在一相线路上装设通道设备。缺点是高频信号的衰耗和受到的干扰都比较大。1.高频阻波器高频阻波器高频阻波器是由高频阻波器是由组成,当通过载波
17、频组成,当通过载波频率时,它所呈现的阻抗最大。对工频电流而言,阻抗较小,因率时,它所呈现的阻抗最大。对工频电流而言,阻抗较小,因而工频电流可畅通无阻,不会影响输电线路正常传输。而工频电流可畅通无阻,不会影响输电线路正常传输。并联谐振频率(并联谐振频率(50300kHz2.2.结合电容器结合电容器 它是一个高压电容器,它是一个高压电容器,对工频电压呈现很大,对工频电压呈现很大的阻抗,使收发信机与高压输电线路绝缘,载频信号顺利的阻抗,使收发信机与高压输电线路绝缘,载频信号顺利通过。结合电容器通过。结合电容器2 2与连接滤波器与连接滤波器3 3组成带通滤波器,对载组成带通滤波器,对载频进行滤波。频进
18、行滤波。3.3.连接滤波器连接滤波器 它是一个可调节的空心变压器,与结合电容器共同组成它是一个可调节的空心变压器,与结合电容器共同组成带通滤波器。带通滤波器。带通滤波器从带通滤波器从与输电线路波阻抗(约为与输电线路波阻抗(约为400)匹配,)匹配,而而与高频电缆波阻抗(与高频电缆波阻抗(100)匹配。可避免高频信)匹配。可避免高频信号的电磁波在传送中发生反射,减少高频能量附加衰耗。号的电磁波在传送中发生反射,减少高频能量附加衰耗。4.4.高频电缆高频电缆用来连接户内的收发信机和装在户外的连接滤波器。为用来连接户内的收发信机和装在户外的连接滤波器。为屏蔽干扰信号,减少高频损耗,采用单芯同轴电缆,
19、其波阻屏蔽干扰信号,减少高频损耗,采用单芯同轴电缆,其波阻抗为抗为100100。5.5.保护间隙保护间隙保护间隙是高频通道的辅助设备。用它来保护高频电缆保护间隙是高频通道的辅助设备。用它来保护高频电缆和高频收发信机免遭过电压的袭击。和高频收发信机免遭过电压的袭击。6.6.接地刀闸接地刀闸 接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或检修高频接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或检修高频收发信机和连接滤波器时,用它来进行安全接地,以保证人收发信机和连接滤波器时,用它来进行安全接地,以保证人身和设备的安全。身和设备的安全。7.7.高频收、发信机高频收、发信机 高频收发信机的作用是发送和接收高频信号。
20、发信机高频收发信机的作用是发送和接收高频信号。发信机部分是由继电保护来控制。高频收信机接收到由本端和对部分是由继电保护来控制。高频收信机接收到由本端和对端所发送的高频信号。经过比较判断之后,再动作于跳闸端所发送的高频信号。经过比较判断之后,再动作于跳闸或将它闭锁。或将它闭锁。三、高频信号的利用方三、高频信号的利用方式式按高频通道的工作方式分成按高频通道的工作方式分成 在这两种工作方式中,按传送的信号性质,又在这两种工作方式中,按传送的信号性质,又可以分为传送可以分为传送三种三种类型。类型。经常有高频电流经常有高频电流 经常无高频电流经常无高频电流 收不到这种信号是高频保护动作收不到这种信号是高
21、频保护动作跳闸的必要条件。跳闸的必要条件。三、高频信号的利用方三、高频信号的利用方式式收到这种信号是高频保护动作跳闸收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件的必要条件。收到这种信号是保护动作于跳闸充分收到这种信号是保护动作于跳闸充分而必要条件的条件而必要条件的条件。第二节第二节 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护是通过高频通道间接高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向,以判别比较被保护线路两侧的功率方向,以判别是被保护范围内部故障还是外部故障。是被保护范围内部故障还是外部故障。一、高频闭锁方向保护的基本原理一、高频闭锁方向保护的基本原理 当当,被保护线路,
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