第1讲线路保护原理课件

线路保护基本原理线路保护基本原理西南交通大学电气工程学院西南交通大学电气工程学院v继电保护概述继电保护概述v电流保护电流保护v距离保护距离保护主要内容主要内容2一、电力系统构成及运行状态一、电力系统构成及运行状态电力系统的构成电力系统的构成 发电输电变电用电电力系统的运行状态电力系统的运行状态短路（电压，电流）不正常运行状态第第1 1节节 继电保护概述继电保护概述3发生故障的后果发生故障的后果短路电流以及电弧短路电流以及电弧烧坏设备烧坏设备短路电流产生的短路电流产生的热和电动力使设备的热和电动力使设备的使用寿命缩短使用寿命缩短 电压降低将破坏用户工作的稳定性或电压降低将破坏用户工作的稳定性或影响产品质量影响产品质量4发生过负荷的后果发生过负荷的后果加速了绝缘材料的老化和损坏，甚至加速了绝缘材料的老化和损坏，甚至引起事故扩大造成严重故障引起事故扩大造成严重故障电能的质量电能的质量设备的寿命设备的寿命用户生产产品的质量用户生产产品的质量5二、继电保护的作用二、继电保护的作用定义定义反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置 作用作用切除故障自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证无故障部分迅速恢复正常运行。6反应不正常运行状态根据运行维护条件，动作于发信号或跳闸，一般不要求迅速动作（延时动作）。基本原理基本原理提取电力系统元件在三种运行状态下的“差异”；区分出三种运行状态（故障、不正常、正常）；识别出发生故障和出现异常的元件；完成继电保护任务。7三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求可靠性可靠性安全性要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作（不误动）。依赖性在保护范围内发生应该动作的故障时应可靠动作（不拒动）。提高不误动的安全性措施与提高不拒动的依赖提高不误动的安全性措施与提高不拒动的依赖性措施相互矛盾性措施相互矛盾。8选择性选择性保护装置动作时，在可能最小的区间将故障从系统中切除，最大限度的保证系统中无故障部分继续运行。只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障；相邻元件的保护装置对它起后备保护的作用。9速动性速动性尽可能快的切除故障，以减少设备和用户在大短路电流和低电压下的运行时间，降低设备的损坏程度，提高系统运行的稳定性。需要快速切除的故障：需要快速切除的故障：高压输电线路上的故障（系统稳定性）；发电厂或重要用户的母线电压低于允许值（一般为0.7倍额定电压）；大容量的发电机、变压器及电动机内部发生的故障；线路导线截面过小，不允许延时切除的故障；故障切除时间故障切除时间=保护装置动作时间保护装置动作时间+断路器动作时间断路器动作时间10灵敏性灵敏性对保护范围内发生故障和不正常运行状态的反应能力，一般用灵敏系数和灵敏度衡量。增大灵敏度，增大保护动作的依赖性，但有时与保护的安全性相矛盾。上述四个基本要求是评价和研究继电保护性能上述四个基本要求是评价和研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又要的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又要根据被保护元件在电力系统中的作用，使以上根据被保护元件在电力系统中的作用，使以上四个基本要求在所配置的保护中得到统一。四个基本要求在所配置的保护中得到统一。11第第2 2节节 电流保护原理电流保护原理短路电流与电力系统运行方式短路电流与电力系统运行方式电流速断保护电流速断保护限时电流速断保护限时电流速断保护过电流保护过电流保护12最小运行方式最小运行方式最大运行方式最大运行方式一、短路电流与电力系统运行方式一、短路电流与电力系统运行方式 二、电流速断保护（电流二、电流速断保护（电流段）段）当所在线路保护范围内发生短路时，反应当所在线路保护范围内发生短路时，反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护。v工作原理工作原理：电流速断保护为了保证其保护电流速断保护为了保证其保护的选择性，一般情况下速断保护只保护被保的选择性，一般情况下速断保护只保护被保护线路的一部分。护线路的一部分。14v整定计算整定计算可靠性系数，可靠性系数，一般取一般取1.21.21.31.3最大运行方式下的最大运行方式下的三相短路电流三相短路电流整定原则整定原则：躲开下一条线路出口处的最大短路躲开下一条线路出口处的最大短路电流电流。动作电流动作电流动作时限动作时限 没有人为延时，只考虑继电没有人为延时，只考虑继电保护固有动作时间保护固有动作时间15v保护范围校验保护范围校验最大运行方式下三相短路时保护范围最大，最小运行方式下两相短路时保护范围最小。线路全长最小运行方式下两相短路时的保护范围16v 电流速断保护的评价电流速断保护的评价 优点：优点：简单可靠，动作迅速简单可靠，动作迅速 缺点：缺点：不可能保护线路的全长不可能保护线路的全长保护范围直接受系统运行方式变化的保护范围直接受系统运行方式变化的影响。影响。结论结论：当系统运行方式变化很大，或者当系统运行方式变化很大，或者被保护线路的长度很短时，速断保护就被保护线路的长度很短时，速断保护就可能没有保护范围，因而不能采用。可能没有保护范围，因而不能采用。17三、限时电流速断保护（电流三、限时电流速断保护（电流段）段）切除本线路上电流速断保护范围以外的切除本线路上电流速断保护范围以外的故障，作为电流速断保护的后备保护。故障，作为电流速断保护的后备保护。v工作原理工作原理18v整定原则整定原则 保护范围必须延伸到下一条线路中去保护范围必须延伸到下一条线路中去动作带有一定的时限（选择性）动作带有一定的时限（选择性）v整定计算整定计算动作电流动作电流：动作电流按躲开下一条线路流速动作电流按躲开下一条线路流速断保护的动作电流进行整定。断保护的动作电流进行整定。保护范围不超出下一条线路无时限电流速断保护范围不超出下一条线路无时限电流速断保护的范围（速动性）保护的范围（速动性）可靠系数，一般可靠系数，一般取取1.11.11.21.2 下一条线路电流速下一条线路电流速断保护的动作值断保护的动作值19动作时限动作时限20被保护线路被保护线路末端两相短路时末端两相短路时流过限流过限时电流速断保护的时电流速断保护的最小短路电流最小短路电流 灵敏度校验灵敏度校验限时电流速断保护灵敏度限时电流速断保护灵敏度若灵敏度不满足要求，可采用降低动作电若灵敏度不满足要求，可采用降低动作电流的方法，使本线路限时速断保护与下一流的方法，使本线路限时速断保护与下一线路限时速断保护配合。线路限时速断保护配合。21v对限时电流速断保护的评价对限时电流速断保护的评价优点优点结构简单，动作可靠结构简单，动作可靠能保护本条线路全长能保护本条线路全长缺点缺点不能作为相邻元件（下一条线路）的后备不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护，只能对相邻元件的一部分起后备保保护，只能对相邻元件的一部分起后备保护作用。护作用。22四、定时限过电流保护（电流四、定时限过电流保护（电流段）段）反应电流增大而动作，它要求能保护本条线反应电流增大而动作，它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长。作为本条线路路的全长和下一条线路的全长。作为本条线路主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护。保护和断路器拒动的远后备保护。M23动作电流动作电流：按躲开被保护线路的最大负荷电流按躲开被保护线路的最大负荷电流 ，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定。，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定。v整定原则及计算整定原则及计算自起动系数，自起动系数，取取1 13 3 可靠系数，可靠系数，一般取一般取1.151.151.251.25 继电器的返回系数继电器的返回系数 24动作时限动作时限动作时限与电流大小无关，为此称为定时限。动作时限与电流大小无关，为此称为定时限。25灵敏度校验灵敏度校验作本条线路主保护或后备保护（近后备）作本条线路主保护或后备保护（近后备）作为下一条线路后备保护（远后备）作为下一条线路后备保护（远后备）26v评价评价优点优点：结构简单，工作可靠。不仅能作为本结构简单，工作可靠。不仅能作为本线路的近后备（有时作为主保护），而且能线路的近后备（有时作为主保护），而且能作为下一条线路的远后备。作为下一条线路的远后备。缺点缺点：越靠近电源端其动作时限越大，对靠越靠近电源端其动作时限越大，对靠近电源端的故障不能快速切除。近电源端的故障不能快速切除。27五、三段式电流保护应用及评价五、三段式电流保护应用及评价v三段式电流保护：三段式电流保护：由电流速断保护、限时电由电流速断保护、限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护。的一整套保护。v评价评价优点：优点：简单、可靠，并且在一般情况下也能够简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。满足快速切除故障的要求。缺点：缺点：直接受电网的接线以及电力系统运行方直接受电网的接线以及电力系统运行方式变化的影响，而灵敏性则必须用系统最小运式变化的影响，而灵敏性则必须用系统最小运行方式来校验，故往往不能满足灵敏系数或保行方式来校验，故往往不能满足灵敏系数或保护范围的要求。护范围的要求。28小小 结结保护保护动作值动作值动作时限动作时限灵敏度校验灵敏度校验电流速断保电流速断保护护（段）限时电流速限时电流速断断（段）过电流保护过电流保护（段）29第第3 3节节 距离保护原理距离保护原理一、一、问题的提出问题的提出高压长距离重负荷输电线路，负荷电流大，线路末端短路时，短路电流的数值和负荷电流相差不大，故电流保护不能满足灵敏度的要求；电流速断保护受电网运行方式的影响，保护范围不稳定，甚至无保护范围。因此，电压、电流保护作为主保护一般只适应于35kV及以下电压等级电网；对于110kV及以上电压等级的复杂电网，线路保护常采用距离保护。距离保护是反应保护安装处至故障点的距离（阻抗大小）而确定动作时限的一种保护装置（阻抗保护）。30二、距离保护的工作原理ABCZ正常情况下：测量阻抗 d故障时：测量阻抗 123431距离保护的实质是用测量阻抗 与被保护线路的整定阻抗 比较。当短路点在保护范围以外时，即 时，继电器不动作；当短路点在保护范围以内时，即 时，继电器动作。Z123432AB321ZZZC距离保护分为距离保护分为三段式三段式：段段：Zset.3=(0.80.85)ZAB 瞬时动作瞬时动作 段段：Zset.3=Krel(ZAB+KbraZact.2)段段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性 后备保护后备保护主保护三、距离保护的整定33四、距离保护的时限特性距离保护的动作时间 t 与保护安装处到故障点的距离 l 之间的关系称为距离保护的时限特性=t2t=t”2tAB321ZZZCt3t”3t”3t2t”2t1t”2保护保护3 3的的段段保护保护3 3的的段段保护保护3 3的的段段lt34五、阻抗继电器特性五、阻抗继电器特性单相式阻抗继电器的构成方式有两种：对电气量的幅值进行比较（比幅式阻抗继电器）和对电气量的相位进行比较（比相式阻抗继电器）。1、全阻抗继电器（1）幅值比较RjXZKZset动作与边界条件：35（2）相位比较RjXoZsetRjXoZsetRjXoZsetZKZset+ZKZKZsetZKZK ZsetZset+ZKZKZset+ZKZK Zset（a）测量阻抗在圆上 （b）测量阻抗在圆内 （c）测量阻抗在圆外 动作与边界条件：（a）（b）（c）362、方向阻抗继电器（1）幅值比较动作与边界条件：RjXoZsetZK（2）相位比较动作与边界条件：或（a）幅值比较的分析RjXoZsetZK（b）相位比较的分析373、偏移特性阻抗继电器（1）幅值比较动作与边界条件：RjXoZsetZkoZkZoo38（2）相位比较动作与边界条件：RjXoZsetZkoZKZsetZK+Zset39写在最后写在最后成功的基成功的基础在于好的学在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits40谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干,是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard,Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal