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三段式电流保护的整定及计算

2023-03-01 来源:年旅网
第1章 输电线路呵护配置与整定计算 之公保含烟创作

重点 :掌握110KV及以下电压品级输电线路呵护配置办法与整定计算原则. 难点 :呵护的整定计算

能力培养要求:基天性对110KV及以下电压品级线路的呵护停止整定计算. 学时:4学时

主呵护:反映整个呵护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的呵护称为主呵护.

后备呵护:主呵护拒动时,用来切除故障的呵护,称为后备呵护. 辅佐呵护:为弥补主呵护或后备呵护的缺乏而增设的复杂呵护. 一、线路上的故障类型及特征:

相间短路(三相相间短路、二相相间短路)

接地短路(单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路)

其中,三相相间短路故障发作的危害最严重;单相接地短路最罕见.相间短路的最根本特征是:故障相活动短路电流,故障相之间的电压为零,呵护装置处母线电压降低;接地短路的特征: 1、中性点不直接接地系统 特点是:

①全系统都呈现零序电压,且零序电压全系统均相等.

②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成,零序电流超前零序电压90°. ③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成,零序电流滞后零序电压90°.显然,当母线上出线愈多时,故障线路流过的零序电流愈年夜. ④故障相电压(金属性故障)为零,非故障相电压升高为正常运行时的相间电压. ⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和年夜小不相同.

因其中性点不直接接地系统中,线路单

相故障可以反响零序电压的呈现构成零序电压呵护;可以反响零序电流的年夜小构成零序电流呵护;可以反响零序功率的方向构成零序功率方向呵护. 2、中性点直接接地系统

接地时零序重量的特点:

①故障点的零序电压最高,离故障点越远处的零序电压越低,中性点接地变压器处零序电压为零.

②零序电流的散布,主要决议于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗,而与电源的数目和位置无关.

③在电力系统运行方式变卦时,如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变,则零序阻抗和零序等效网络就是不变的.但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变卦,将直接影响零序重量的年夜小.

④关于发作故障的线路,两端零序功率方向与正序功率方向相反,零序功率方向实际上都是由线路流向母线的. 二、呵护的配置

小电流接地系统(35KV及以下)输电线路一般采用三段式电流呵护反响相间短路故障;由于小电流接地系统没有接所在,故单相接地短路仅视为异常运行状态,一般应用母线上的绝缘监察装置发信号,由运行人员“分区”停电寻找接地设备.关于变电站来讲,母线上出线回路数较多,也涉及供电的延续性问题,故一般采用零序电流或零序方向呵护反响接地故障.

关于短线路、运行方式变卦较年夜时,可不思索Ⅰ段呵护,仅用Ⅱ段+Ⅲ段呵护辨别作为主呵护和后备呵护使用.

110KV输电线路一般采用三段式相间间隔呵护作为相间短路故障的呵护方式,采用阶段式零序电流呵护作为接地短路的呵护方式.对极一般十分短的线路,如有需要也可以思索采用纵差呵护作为主呵护. 注意:

1、在双侧电源的输电线路上,当反方向短路时,如果呵护能够失去选择性的话,就应该增设方向元件,构成方向电流呵护.

2、变压器——线路组接线时,将线路视为变压器绕组的引出线,不再独自设置呵护.

3、呵护的配置没有定则,只要能反响对象上能够呈现的所有故障且满足呵护的四个根本要求的方案都可以,最经济的方案就是最好的.无论那种呵护,其灵敏度都应满足规程要求,否则应改换其它呵护方式.

三、三段式电流呵护的整定计算 1、瞬时电流速断呵护

整定计算原则:躲开本条线路末端最年夜短路电流 整定计算公式:

式中:

Iact——继电器举措电流 Kc——呵护的接线系数

IkBmax——最年夜运行方式下,呵护区末端B母线处三相相间短路时,流经呵护的短路电流.

K1rel——牢靠系数,一般取1.2~1.3. I1op1——呵护举措电流的一次侧数值. nTA——呵护装置处电流互感器的变比. 灵敏系数校验:

式中: X1——Ω/KM; Xsmax——系统最年夜短路阻抗. 要求最小

呵护范围不得低于15%~20%线路全长,才允许使用. 2、限时电流速断呵护

整定计算原则:

不超越相邻下一元件的瞬时速断呵护范围.所以呵护1的限时电流速断呵护的举措电流年夜于呵护2的瞬时速断呵护举措电流,且为担保在下一元件首端短路时呵护举措的选择性,呵护1的举措时限应该比呵护2年夜.故:

式中:

KⅡrel——限时速断呵护牢靠系数,一般取1.1~1.2; △t——时限级差,一般取0.5S; 灵敏度校验:

规程要求:

3、定时限过电流呵护 定时限过电流呵护一般是作为后备呵护使用.要求作为本线路主呵护的后备 以及相邻线路或元件的远后备.

举措电流按躲过最年夜负

荷电流整定.

式中:

KⅢrel——牢靠系数,一般取1.15~1.25;

Krel——电流继电器返回系数,一般取0.85~0.95; Kss——电动机自起动系数,一般取1.5~3.0; 举措时间按阶梯原则递推.

灵敏度辨别按近后备和远后备停止计算.

式中:

Ikmin——呵护区末端短路时,流经呵护的最小短路电流.即:最小运行方式下,两相相间短路电流.

要求:作近后备使用时,Ksen≥1.3~1.5

作远后备使用时,Ksen≥1.2

注意:作近后备使用时,灵敏系数校验点取本条线路最末端;作远后备使用时,灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端; 4、三段式电流呵护整定计算实例

如图所示单侧电源放射状网络,AB和BC均设有三段式电流呵护.已知:1)线路

AB长20km,线路BC长30km,线路电抗每公里0.4欧姆;2)变电所B、C中变压器衔接组别为Y,d11,且在变压器上装设差动呵护;3)线路AB的

最年夜传输功率为9.5MW,功率因数0.9,自起动系数取1.3;4)T1变压器归算至被呵护线路电压品级的阻抗为28欧;5)系统最年夜电抗7.9欧,系统最小电抗4.5欧.试对AB线路的呵护停止整定计算并校验其灵敏度.

解:

(1)短路电流计算

注意:短路电流计算值要注意归算至呵护装置处电压品级,否则会呈现毛病;双侧甚至多侧电源网络中,应取流经呵护的短路电流值;在有限系统中,短路电流数值会随时间衰减,整定计算及灵敏度校验时,准确计算应取相应时间处的短路电流数值.

B母线短路三相、两相最年夜和最小短路电流为:

=1590(A)

=1160(A) C母线短路电流为:

E母线短路电流为: 整定计算

①呵护1的Ⅰ段定值计算

工程实践中,还应依据呵护装置处TA变比,折算出电流继电器的举措值,以便于设定.

最小呵护范围的校验:

满足要求

②呵护1限时电流速断呵护

按躲过变压器高压侧母线短路电流整定:

与相邻线路瞬时电流速断呵护配合

××840 =1210A

选上述计算较年夜值为举措电流计算值,举措时间0.5S. 灵敏系数校验:

可见,如与相邻线路配合,将不满足要求,改为与变压器配合. ③呵护1定限时过电流呵护

按躲过AB线路最年夜负荷电流整定:

举措时限按阶梯原则推.此处假定BC段呵护最年夜时限为1.5S,T1上呵护举措最年夜时限为0.5S,则该呵护的举措时限为1.5+0.5=2.0S. 灵敏度校验: 近后备时:

远后备时: 注意:不能作T1的远后备.

四、间隔呵护的整定计算

相间间隔呵护多采用阶段式呵护,三段式间隔呵护整定计算原则与三段式电流呵护基内幕同.

1、相间间隔Ⅰ段呵护的整定 相间间隔呵护第Ⅰ段举措阻抗为:

牢靠系数取0.8~0.85.

若被呵护对象为线路变压器组,则举措阻抗为:

如果整定阻抗角与线路阻抗角相等,则呵护区为被呵护线路全长的80%~85%. 2、相间间隔Ⅱ段呵护的整定

相间间隔Ⅱ段应与相邻线路相间间隔第Ⅰ段或与相邻元件速动呵护配合. ①与相邻线路第Ⅰ段配合 举措阻抗为: 式中:

Kbmin——最小分支系数.

KⅡrel——牢靠系数,一般取0.8. 关于分支系数:

助增分支(呵护装置处至故障点有电源注入,呵护丈量阻抗将增年夜)

B、汲出分支(呵护装置处至故障点有负荷引出,呵护丈量阻抗将减小.)

Znp1——引出负荷线路全长阻抗 Znp2——被影响线路全长阻抗

Zset——被影响线路间隔Ⅰ段呵护整定阻抗 汲出系数是小于1的数值.

C、助增分支、汲出分支同时存在时 总分支系数为助增系数与汲出系数相乘. 例题:分支系数计算

Ω/KM ,平行线路70km、MN线路为40km,间隔Ⅰ段呵护牢靠系数取0.85.M侧电源最年夜阻抗ZsM.max=25Ω、最小等值阻抗为ZsM.min=20Ω;N侧电源最年夜ZsN.max=25Ω、最小等值阻抗辨别为ZsN.min=15Ω, 试求MN线路M侧间隔呵护的最年夜、最小分支系数. 解:

(1)求最年夜分支系数 最年夜助增系数:

最年夜汲出系数:

最年夜汲出系数为1. 总的最年夜分支系数为:

(2)求最小分支系数 最小助增系数:

最小汲出系数:

总分支系数:

②与相邻元件的速动呵护配合 灵敏度校验:

要求:≥

若灵敏系数不满足要求,可与相邻Ⅱ段配合,举措阻抗为

举措时间:

3、相间间隔Ⅲ段呵护的整定

整定计算原则:按躲过最小负荷阻抗整定 ①按躲过最小负荷阻抗整定

牢靠系数取1.2~1.3;全阻抗继电器返回系数取1.15~1.25. 若丈量元件采用方向阻抗继电器:

Ψlm——方向阻抗继电器灵敏角 Ψld——负荷阻抗角 ②灵敏度校验

近后备时: 要求≥1.3~1.5

远后备时: 要求≥

注意:以上举措阻抗为一次侧计算值,工程实践中还应换算成继电器的整定值:

五、阶段式零序电流呵护的整定 三段式零序电流呵护原理接线图

1、零序电流速断呵护

与反响相间短路故障的电流呵护相似,零序电流呵护只反响电流中的零序重量.躲过被呵护线路末端接地短路时,呵护装置处丈量到的最年夜零序电流整定.

由于是呵护举措速度很快,举措值还应与“断路器三相触头分歧时闭合”、“非全相运行陪伴振荡”等现象发作的零序电流配合,以担保选择性.按非全相且振荡条件整定定值能够过高,灵敏度将不满足要求.

办法:通常设置两个速断呵护,灵敏Ⅰ段按条件①和②整定;不灵敏Ⅰ段按条件③整定.在呈现非全相运行时闭锁灵敏Ⅰ段. 2、限时零序电流速断呵护

基来源根基理与相间短路时阶段式电流呵护相同,不再赘述.当灵敏度不满足要求时:可采用与相邻线路的零序Ⅱ段配合,其举措电流、举措时间均要配合. 3、零序过电流呵护 举措电流整定条件:

①躲过下级线路相间短路时最年夜不服衡电流

②零序Ⅲ段呵护之间在灵敏度上要逐级配合

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