三段式电流保护(通用教材).ppt

第一章第一章 线路相间短路的三段线路相间短路的三段式电流保护式电流保护 模块1 线路相间故障的三段式电流保护（TYBZ01301001）模块2 电网相间短路的方向电流保护（TYBZ01301002）模块3 电网的接地保护（TYBZ01301003）模块1 线路相间故障的三段式电流保护（TYBZ01301001）【模块描述模块描述】本模块包含三段式电流保护的工作原理，保护范围，整定计算，正确接线和特点分析，通过对上述内容的讲解，分析，掌握继电保护的概念，三段式电流保护在保护范围，动作值，动作时间上的配合和正确的接线方式。达到全面掌握三段式电流保护的目的。三段式电流保护三段式电流保护的工作原理 三段式电流保护的组成三段式电流保护的动作电流,整定电流瞬时电流速断保护 工作原理瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大而动作，并且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路上发生短路时才动作 整定计算原则应按躲过本线路末端最大短路电流来整定计算 瞬时电流速断保护构成过电流继电器接于电流互感器TA的二次侧，当流过它的电流大于它的动作电流后，比较环节KA有输出 保护范围的校验 大于被保护线路全长的(1520)。限时电流速断保护 工作原理要求保护线路的全长，所以它的保护范围必然要延伸到下级线路中去，这样当下级线路出口处发生短路时，它就要动作，是无选择性动作，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，此时限的大小与其延伸的范围有关 限时电流速断保护整定计算原则 动作电流的整定动作时限的整定限时速断的动作时限，应选择得比下级线路速断保护的动作时限高出一个时间阶梯，限时电流速断保护构成比电流速断保护接线增加了时间继电器KT，这样当电流继电器KA启动后，还必须经过时间继电器KT的延时才能动作于跳闸 灵敏性的校验 定时限过电流保护 工作原理 为防止本线路主保护(电流速断、限时电流速断保护)拒动和下一级线路的保护或断路器拒动，装设定时限过电流保护作后备保护 定时限过电流保护整定计算原则 动作电流的整定保护装置的动作电流必须大于该线路上出现的最大负荷电流；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自启动电流作用下保护装置必须能够返回，其返回电流应大于负荷自启动电流。动作时限的整定 构成灵敏系数(Ksen)的校验当过电流保护作为本线路的主保护时，要求Ksen 1.31.5；当作为相邻线路的后备保护时，要求Ksen 1.2。模块2 电网相间短路的方向电流保护（TYBZ01301002）【模块描述模块描述】本模块讨论以电流的方向为判据，解决两侧电源或单电源环网线路电流保护的选择性问题。通过问题的提出和解决，达到理解掌握方向元件的构成，正确动作，正确接线和整定计算的目的。方向电流保护方向问题的提出两侧供电辐射形电网或单电源环形电网中存在的问题 方向电流保护解决问题的措施 在过电流保护中加一方向元件的保护称为方向电流保护。方向电流保护方向电流保护单相原理接线图 方向电流保护功率方向判别元件 正方向K1反方向K2模块3 电网的接地保护（TYBZ01301003）【模块描述模块描述】本模块包含零序电流，电压保护。通过对阶段式零序电流的工作原理，整定计算，零序功率方向元件的原理，接线方式等介绍达到掌握阶段式零序电流，零序方向保护和绝缘监察装置的目的。中性点直接接地系统发生接地故障时的零序分量 零序分量分析 零序电流滤过器零序电压滤过器 由三个单相电压互感器组成由三相五柱电压互感器组成中性点直接接地系统的接地保护 零序电流保护零序方向电流保护零序电流保护零序电流速断保护的整定原则(1)零序I段的动作电流应躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流。(2)躲过由于断路器三相触头不同时合闸所出现的最大零序电流。(3)在220kV及以上电压等级的电网中，当采用单相或综合重合闸时，会出现非全相运行状态，若此时系统又发生振荡，将产生很大的零序电流，按(1)、(2)来整定的零序I段可能误动作。如果使零序I段的动作电流按躲开非全相运行系统振荡的零序电流来整定，则整定值高，正常情况下发生接地故障时，保护范围缩小。限时零序电流速断保护(零序II段)零序II段能保护线路全长，以较短时限切除接地故障。其动作电流与下一线路的零序I段配合。零序段的动作时限比下一线路零序I段的动作时限大一个时限级差为0.5s。零序段的灵敏系数，按本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，要求Ksen1.5 零序过电流保护(零序III段)零序过电流保护在正常运行及外部相间短路时不应动作，而此时零序电流滤过器有不平衡电流输出并流过本保护，所以零序III段的动作电流应按躲过最大不平衡电流来整定零序电流I段保护的灵敏系数，按保护范围末端接地短路时的最小零序电流来校验。作近后备时，校验点取本线路末端，要求Ksen1.5；作下一线路的远后备时，校验点取下一线路末端，要求Ksen1.25。方向性问题的提出零序方向电流保护零序方向电流保护零序功率方向元件 测量零序电压和零序电流的夹角，满足下述动作方程继电器动作，反之继电器不动作。阶段式零序方向电流保护 中性点不接地系统单相接地时的电流和电压 中性点不接地电网单相接地的保护绝缘监视装置 零序电流保护零序功率方向保护绝缘监视装置绝缘监视装置零序电流保护当发生单相接地时，故障线路的零序电流是所有非故障元件的零序电流之和，故障线路零序电流比非故障线路大，利用这个特点可以构成零序电流保护。保护装置通过零序电流互感器取得零序电流，电流继电器用来反映零序电流的大小并动作于信号。零序功率方向保护利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点，可以构成有选择性的零序功率方向保护，发生接地故障时，故障线路的零序电流滞后于零序电压90，若使零序功率方向继电器的最大灵敏角为，则此时保护装置灵敏动作。非故障线路的零序电流超前零序电压90，零序电流落人非动作区，保护不动作。第二章第二章 电网的距离保护电网的距离保护 模块1 距离保护的基本原理（TYBZ01302001）模块2 阻抗继电器的构成原理及应用（TYBZ01302002）模块3 影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法（TYBZ01302003）模块4 阶段式距离保护（TYBZ01302004）模块5 接地距离保护（TYBZ01302005）模块1 距离保护的基本原理（TYBZ01302001）【模块描述】本模块包含三段式距离保护的工作原理，保护范围和特点分析。通过对上述内容的介绍，达到理解三段式距离保护的目的。距离保护的工作原理 距离保护，就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护装置 距离保护的保护范围的整定 动作时间的整定 模块2 阻抗继电器的构成原理及应用（TYBZ01302002）【模块描述模块描述】本模块包括反应相间故障和接地故障的阻抗继电器的构成原理，正确接线及应用。通过介绍其测量阻抗，整定阻抗，动作阻抗等内容，达到深刻理解阻抗继电器的构成的目的。阻抗继电器的构成原理 阻抗继电器的工作电压 阻抗继电器的构成原理 阻抗继电器的动作方程和动作特 阻抗继电器的构成原理阻抗继电器的动作方程和动作特 阻抗继电器的构成原理反映相间故障阻抗继电器的接线方式模块3 影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法（TYBZ01302003）【模块描述模块描述】本模块介绍影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法，通过分析过度电阻，助增，外汲电流，系统震荡对阻抗继电器的影响，找到克服的方法。增加了TV断线闭锁距离保护。影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法 分支电流的影响和克服方法 影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法外汲电流的影响和克服方法 影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法电力系统振荡的影响及振荡闭锁回路电力系统振荡 影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法振荡闭锁电力系统发生振荡和短路时的主要区别 振荡时，电流和各点电压的幅值均呈现周期性变化而短路后，短路电流和各点的电压幅值是不变的 振荡时，电流和各点电压的变化速度较慢；而短路时，电流是突然增大，电压也突然降低，变化速度很快。振荡时，任一点的电流与电压之间的相位关系都随的变化而改变；而在发生短路时，电流和电压之间的相位是不变的。4振荡时，三相完全对称，系统中无负序分量出现；而短路时，总要长时间(在不对称短路过程中)或瞬间(在三相短路开始时)出现负序分量。影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法电压回路断线的影响和断线闭锁 运行中，当电压互感器二次回路断线时，Um0，测量阻抗Zm0；保护将误动作。为防止这种误动作，应设一闭锁装置，当出现电压互感器二次回路断线时，将距离保护闭锁。模块4 阶段式距离保护（TYBZ01302004）【模块描述模块描述】本模块包含三段式距离保护的整定计算，逻辑框图。通过整定计算原则的讲解逻辑框图的绘制，达到深刻全面理解三段式距离保护的目的 阶段式距离保护的整定计算原则距离保护是反映故障点到保护安装处的距离并根据距离的远近决定动作时间的保护。即动作时间与故障点到保护安装处的距离成正比，即故障点离保护安装处越近，动作时间越短。距离保护做成三段。第I段，动作时限为零(不含阻抗元件的固有动作时间)，只能保护被保护线路首端起全长的8085，否则满足不了选择性的要求。第段保护线路末端(即第工段保护不到的部分)和下级线路首端的一部分。上级第段的保护，范围不能超过下级第I段保护范围，否则也会无选择动作,动作时限取0.5s，。第III段仍为后备保护，按负荷阻抗的大小整定，正常运行不误动，为阶梯型动作时限特性。模块5 接地距离保护（TYBZ01302005）【模块描述模块描述】本模块介绍接地故障时的特点和测量阻抗的大小，影响接地继电器正确动作的因素和解决方法。通过对上述内容的介绍，达到深刻理解接地距离保护的目的。接地距离保护反应接地故障阻抗继电器的接线方式接地距离保护故障点过渡电阻的影响 对于接地短路，杆塔接地电阻是过渡电阻的主要部分。对于单侧电源线路，过渡电阻的存在使阻抗继电器的测量阻抗增大，保护范围缩小，使保护的灵敏性降低。但由于过渡电阻对不同安装地点的距离保护的测量阻抗影响程度不同，有时会导致无选择性动作。对于双侧电源线路，过渡电阻的存在也可能导致距离继电器的无选择性动作。接地距离保护克服的方法 第三章第三章 输电线路全线速动保输电线路全线速动保护护 模块1 线路的差动保护（TYBZ01303001）模块2 高频保护的基本原理（TYBZ01303002）模块3 高频闭锁方向保护（TYBZ01303003）模块4 相差高频保护（TYBZ01303004）模块5 保护通道（TYBZ01303005）模块1 线路的差动保护（TYBZ01303001）【模块描述模块描述】本模块介绍线路差动保护的工作原理。通过对差动保护原理，存在问题和解决方法的讲解，分析，达到全面掌握差动保护的目的。着重介绍了光纤差动的工作原理存在问题和解决方法。纵联差动保护的基本原理 输电线的纵联差动保护是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量(电流、功率的方向等)传送到对端，比较两端的电气量，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否跳闸。因此，从理论上讲这种纵联差动保护有绝对的选择性。比较不同的电气量构成不同原理的纵联保护。目前，光纤纵联电流差动保护得到了广泛的应用。光纤纵联电流差动保护 工作原理 光纤纵联电流差动保护工作原理差动继电器的分类稳态量的分相差动继电器工频变化量的分相差动继电器 零序差动继电器稳态量的分相差动继电器稳态量的分相差动继电器 工频变化量的分相差动继电器 工频变化量的分相差动继电器 零序差动继电器零序差动继电器由于该继电器反应的是两侧零序电流的关系，没有选相功能，所以应再用稳态量的分相差动继电器选相。零序差动继电器与稳态量的分相差动继电器构成与逻辑。做成延时100ms选相跳闸的零序电流差动I段和延时250ms三相跳闸的零序电流差动II段。模块2 高频保护的基本原理（TYBZ01303002）【模块描述模块描述】本模块介绍高频保护的原理和分类，高频通道的构成和作用，高频信号的分类。通过上述内容的介绍，达到掌握高频保护的目的输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析两端电流相量和的故障特征输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析两端功率方向的故障特征 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析两端电流相位特征 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析两端测量阻抗的特征纵联保护的基本原理通过上述对输电线两端电气量在正常运行、区外短路和区内短路时特征差异的分析，利用两端的这些特征差异可以构成不同原理的输电线路纵联保护。纵联保护的分类纵联电流差动保护方向比较式纵联保护 电流相位比较式纵联保护 纵联距离保护纵联电流差动保护纵联电流差动保护方向比较式纵联保护 利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征可以构成方向比较式纵联保护。当系统中发生故障时，两端保护的功率方向元件判别流过本端的功率方向，功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端的保护，称为闭锁式方向纵联保护；或者功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸，称为允许式方向纵联保护。电流相位比较式纵联保护利用两端电流相位的特征差异，比较两端电流的相位关系构成电流相位比较式纵联保护。两端保护各将本侧电流的正、负半波信息转换为表示电流相位并利于传送的信号，送往对端，同时接收对端送来的电流相位信号与本侧的相位信号比较。当输电线路发生区内短路时，两端电流相角差为0，保护动作，跳开本端断路器。而正常运行或发生区外短路时两端电流相角差180，保护不动作。纵联距离保护它的构成原理和方向比较式纵联保护相似，只是用阻抗元件替代功率方向元件。它较方向比较式纵联保护的优点在于：当故障发生在保护段范围内时相应的方向阻抗元件才启动，当故障发生在距离保护段以外时相应的方向阻抗元件不启动，减少了方向元件的启动次数从而提高了保护的可靠性。高频信号的性质 闭锁信号 允许信号。模块3 高频闭锁方向保护（TYBZ01303003）【模块描述模块描述】本模块介绍高频闭锁方向保护的构成和工作原理，存在问题和解决方法。通过对上述内容的分析，达到全面掌握高频闭锁方向保护的目的。基本原理 高频闭锁方向保护是利用高频信号，间接地比较线路两侧电气量的方向，以判别是被保护线路内部故障还是外部故障，决定其是否动作的一种保护 简略原理框图 简略原理框图各侧保护动作情况分析 远方起信功能的设置 通道检查模块4 相差高频保护（TYBZ01303004）【模块描述模块描述】本模块包含相差高频保护的组成元件和工作原理。通过对各组成元件的分析，达到掌握相差高频保护的目的。相差高频保护的工作原理 相差高频保护的基本工作原理是比较被保护线路两侧电流的相位即利用高频信号将电流的相位传送到对侧去进行比较，这种保护称为相差高频保护。模块5 保护通道（TYBZ01303005）【模块描述模块描述】本模块包含高频通道，光纤通道，导引线通道的构成，特点。通过对其比较分析，达到熟悉保护通道的目的。目前常用的通信方式 载波通道微波通道光纤通道导引线通道 导引线通信 环流式 均压式电力线载波通信电力线载波通信的构成及其作用 电力线载波通信的构成及其作用 阻波器它的作用是阻止高频电流向母线分流而增加衰耗。耦合电容器它的作用是为使工频对地泄漏电流减到极小，采用耦合电容器，它的电容量极小，对工频信号呈现非常大的阻抗，同时可以防止工频电压侵入高频收、发信机；对高频载波电流则阻抗很小，与连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许此通带频率内的高频电流通过。电力线载波通信的构成及其作用 结合滤波器它由有电磁耦合的两个电感线圈组成。它的作用是进行阻抗匹配。与耦合电容器一起构成带通滤波器，使高频电流能顺利流通。在结合滤波器线路侧的线圈两端还并接避雷器和接地刀闸。当有高电压从输电线路侵入时，可通过避雷器入地，保护了高频电缆和高频收发信机设备以及人身安全。当工作人员在结合滤波器上工作时或结合滤波器退出工作时将接地刀闸合上，以保障人身安全。电力线载波通信的构成及其作用 高频电缆它将户外的结合滤波器与户内的收发信机（载波机）联系起来。高频电缆有对称电缆和不对称电缆两种。5高频收、发信机高频收发信机由继电保护部分控制发出预定频率(可设定)的高频信号。电力线载波通道的特点1通信距离长。电力线载波通信距离可达几百公里。2经济、使用方便。3工程施工比较简单。输电线路建好后，装上阻波器、耦合电容器、结合滤波器，放好高频载波电缆，然后安装载波机，就可以进行调试。电力线载波通道的工作方式1正常无高频电流方式。在电力系统正常工作条件下发信机不发信，沿通道不传送高频电流，发信机只在电力系统发生故障期间才由保护的启动元件启动发信，因此又称之为故障启动发信的方式。在利用正常无高频电流方式时，为了确知高频通道完好，往往采用定期检查的方法，定期检查又可分为手动和自动两种。在手动检查的条件下，值班员手动启动发信，并检查高频信号是否合格，通常是每班一次。该方式在我国电力系统中得到了广泛的采用。自动检查的方法是利用专门的时间元件按规定时间自动启动，检查通道，并向值班员发出信号。电力线载波通道的工作方式2正常有高频电流方式。在电力系统正常工作条件下发信机处于发信状态，沿高频通道传送高频电流，因此又称之为长期发信方式。其主要优点是使高频保护中的高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性较高；此外，无需收、发信机启动元件，使装置稍为简化。它的缺点是因为经常处于发信状态，增加了对其他通信设备的干扰时间；因为经常处于收信状态，外界对高频信号干扰的时间长，要求自身有更高的抗干扰能力。电力线载波通道的工作方式3移频方式。在电力系统正常工作条件下，发信机处在发信状态，向对端送出频率为的高频电流，这一高频电流可作为通道的连续检查或闭锁保护之用，在线路发生故障时，保护装置控制发信机停止发送频率为的高频电流，改发频率为的高频电流。这种方式能监视通道的工作情况，提高了通道工作的可靠性，并且抗干扰能力较强；但是它占用的频带宽，通道利用率低。光纤通信光纤的结构光纤通信的构成 光纤通信的特点 光纤的结构光纤的结构光纤通信的构成 光纤通信的特点 通信容量大；中继距离长；不受电磁干扰；资源丰富；重量轻体积小等等