超高压输电线路继电保护1-3章(研究生2006) - 图文

超高压输电系统继电保护

参考书：

电力系统继电保护原理 贺家李 宋从矩 主编 中国电力出版社 高压电网继电保护原理与技术 朱声石主编 电力工业出版社

新型继电保护与故障测距原理与技术 葛耀中主编 西安交通大学出版社 课程内容：

超高压输电线路保护

超高压电力系统变压器保护 超高压电力系统母线保护

第一章 概述

超高压的定义（电压等级及对保护的要求）

输电线路保护（电流保护，距离保护，纵联保护等的优缺点）

电流保护：受运行方式影响（例如：电流速断保护的整定是以最大运行方式、三相短路再乘大于1的可靠系数，所以，整定值受故障类型影响，两相短路时保护范围缩短，灵敏度降低。速动保护范围比线路全长短。

距离保护：受运行方式影响小（一段不受运行方式的影响，二段由于有分支系数的引入，三段按照躲最小负荷阻抗整定），不受故障类型的影响，速动保护范围比线路全长短，作为超高压输电线路的后备保护。

纵联保护：超高压输电线路的主保护，能实现全线的速动，保护范围是线路全长。但需要通讯通道。

回顾本科学习的距离保护的概念。

一．距离保护的定义

电流保护的主要优点是简单、经济及工作可靠。但是，电流保护的灵敏性直接受电网运行方式的影响，所以，在35千伏及以上电压的复杂网络中，它们很难满足选择性、灵敏性以及快速切除故障的要求。

距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的—种保护装置。该装置的主要元件为距离继电器，也称为阻抗继电器。它根据其端子上所加的电压和电流的比值测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。系统正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗，数值较大；当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长。

1

如图所示，当k点短路时，保护l的测量阻抗是ZK，保护2的测量阻抗是ZAB?ZK。由于保护1距短路点较近，保护2距短路点较远，所以应使保护1的动作时间比保护2的动作时间短，故障将由保护1切除，而保护2不致误动作，这样就保证了有选择性地切除故障线路。而选择性的满足，是靠各个保护的整定值和动作时限相互配合来实现的。

二、距离保护的时限特性

距离保护的动作时间与保护安装地点至短路点之间距离的关系t?f?l?，称为距离保护的时限特性。为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，如图所示，并分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，和电流速断、限时电流速断以及过电流保护相对应。

距离Ⅰ段是瞬时动作的， t1为保护本身的固有动作时间，它只能保护线路全长的（80-85）%；距离保护Ⅱ段以反应本线路末端（15-20）%范围内的故障为主，同时作为距离Ⅰ段的后备。距离Ⅱ段定值的选择与限时电流速断相似，即应使其不超出下一条线路距离Ⅰ段的保护范围，同时高出一个Δt的时限，以保证选择性。距离Ⅰ段与Ⅱ段的联合工作构成本线路的主保护。为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的远后备保护，同时也作为距离Ⅰ、Ⅱ段的近后备保护，还应该装设距离保护的第Ⅲ段。

阻抗继电器的主要作用是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。它是距离保护装置的核心元件。

三．在阻抗平面上园或直线特性继电器的表示方法 各种阻抗继电器都是利用比较两个（或两个以上）电气量之间的大小关系或相位关系而构成。

反应两个电气量之间大小关系的继电器，可以利用“比幅器”来比较它们的绝对值。设动作量为A，制动量为B，则继电器的理想动作条件为：

|A| ? |B|

??或

|AB??| ?1 （1-1）

反应两个电气量之间相位关系的继电器，可以利用“比相器”比较它们之间的相位差。设用C和D来表示这两个电气量，则继电器的理想动作条件为：

2

?2?ArgCD??CD????1

CD??

??

?? （1—2）

符号Arg表示取复数的相角，当C超前于D时，ArgCD为正。在

??CD的复数平面上，式

（1—2）表示与实数轴成?2和?1角的两直线围成的区域。当矢量域内时，继电器动作。

CD落在图中绘有阴影的区

（a）一般情况

（b）余弦型

（c）正弦型

比相器动作特性

由图可见，对余弦和正弦型比相器的动作条件亦可分别表示为：

Re(?)?0

D和

?C? （1-3）

CIm(?)?0 DC?

? （1-4）

式中，Re(?)---表示取复数?的实部；Im（?）--表示取其虚部，

DDD现对电力系统中常用的几种园或直线特性的继电器，简要说明如下。

1．全阻抗继电器：如图所示，是以原点为园心，整定阻抗Zy为半径所画之园，测量阻抗Z位于园内为动作区。因此，用绝对值比较方式表示的动作条件为：

C?C|Zy|?|Z|

两端均乘以电流I，因Z=

（1-5）

UI??（U为加入继

电器的电压，I为加入的电流）因此上式可转化为两个电压量的绝对值比较：

3

全阻抗继电器

|IZY|?|U|

?? （1-6）

当用相位比较方式表示继电器的动作特性时，由图可见，应为：

90?Arg?Zy?ZZy?Z??90? （1-7）

270??ArgZ?ZyZ?Zy ?90? （1-8）

两种表达式实质上是一样的。将（1-8）式分子、分母同乘以电流I，则也可以转化为

两个电压量的相位比较：

270??ArgU?IZyU?IZy?????90?

（1-9）

继电器动作的边界，即90o和270o，对应于特性园的两个半园周。

2．方向阻抗继电器：如图所示，是以Zy为直径，园周过原点的园，测量阻抗Z位于园内为动作区，同上分析其动作条件可分别表示为：

11|Zy|?|Z?Zy| 22?1?1?|IZy|?|U?IZy| 22270??Arg或

（1-10） （1-11）

Z?90?

Z?Zy （1-12）

270??ArgUU?IZy????90?

（1-13）

3．偏移特性阻抗继电器，如图所示，正方向整定阻抗为Zy，反方向偏移为??Zy，?通常采用0.1-0.2。

方向阻抗继电器

特性园以（1+?）Zy为直径，包括原点在内，测量阻抗Z位于园内为动作区。其动作条件分别表示为：

11|(1??)Zy|?|Z?(1??)Zy| 22?1?1?|I(1??)Zy|?|U?I(1??)Zy| 22270?Arg?（1-14） （1-15）

Z??ZyZ?Zy?90? （1-16）

270??ArgU?I?ZyU?IZy?????90? （1-17）

4．抛球式阻抗继电器，如图所示，相当于

偏移性阻抗继电器

4

向正方向偏移??Zy，因此只需将（1-14）～（1-17）式中?前面的符号作相应的变化（正变负、负变正），即可获得这一特性。

抛球式阻抗继电器

5．电抗型继电器，如图所示，通过y点作与R轴平行的直线，测量阻抗位于直线下面为动作区，当用相位比较方式表示继电器的动作特性时，应为：

180??Arg?R?0?

Z?Zy （1-18）

180??Arg或

IRU?IZy???0? < …… 此处隐藏：1511字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……