第五章 输电线路的纵联保护

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1、第五章输电线路的纵联保护PilotProtectionforTransmissionLines华中科技大学文华学院机电学部2009.101、了解纵联保护基本原理。2、了解什么是高频保护和它是怎样构成的。3、掌握构成高频载波通道的主要元件的名称及其应用。4、掌握方向高频保护的基本工作原理和基本组成元件。5、了解距离高频保护的基本概念。本章基本要求Chapter5输电线路的纵联保护问题的提出电流保护、距离保护,I段只保护线路的80%~85%,对其余的15%~20%线路故障,只能靠带延时0.5s时间的II段来保护,对高压

2、输电线路不能满足系统稳定性的要求,需要寻求新的能保护线路全长的保护。纵联保护:用某种通信信道将输电线路两端的保护装置纵向联结起来,将一端电气量(电流、功率方向等)传到对端进行比较,判断故障在本线路范围内还是范围之外,从而决定是否切除被保护线路。可以实现本线路全长范围内任意一点故障的零秒切除的保护。纵联保护没有后备保护功能。基本概念纵联保护信号传输方式:(1)以导引线作为通信通道:纵联差动保护(2)电力线载波:高频保护(方向高频保护,相差高频保护),其中方向高频保护又包括高频闭锁方向保护,高频闭锁负序方向保护,高频闭

3、锁距离保护;(3)微波:微波保护,长线路,需要中继站;纵联保护按通道类型分类5.1输电线路的纵差保护(CurrentComparisonPilotProtection)纵联电流差动保护原理(PrincipleofCurrentComparisonPilotProtection)正常运行和外部故障(定义:正方向为从母线流向线路)线路两侧电流,其电流互感器的二次电流为:考虑励磁电流的影响流入差动电流元件的电流为正常时流入差动继电器的不平衡电流继电器不动作,此时导引线内形成环流纵差保护的不平衡电流——两侧电流互感器二次阻

4、抗及互感器本身励磁特性不一致,在正常运行及外部故障时,差回路中电流不为零,此电流称为不平衡电流。稳态下的不平衡电流:励磁电流之差暂态不平衡电流:电流互感器原次边回路对非周期分量衰减时间常数不同,综合得到最大不平衡电流电流互感器10%误差系数电流互感器的同型系数,同型号(0.5),不同型号(1.0)非周期分量系数,当接有速饱和变流器时(1.0),否则(1.5~2)当线路MN内部短路纵差保护的基本原理继电器动作,跳两侧的断路器。MN线内部短路时流入差动电流元件KD的电流为故障点总故障电流的二次值,远远大于正常运行和外部

5、短路时流入电差电流元件KD的不平衡电流。问题:因要铺设多根导引线,这种单相原理接线方式可用于短线路,电力变压器、发电机、母线。2纵差保护的整定计算纵差保护整定计算的基本原则是应保证正常运行和外部短路时保护装置不动作跳闸。因此,纵差保护的一次动作电流按满足以下条件进行选择:(1)正常运行和区外短路时差回路流过最大不平衡电流时保护不动作,即躲开外部故障时的最大不平衡电流:(2)正常运行时电流互感器二次断线时保护不动作,即躲开电流互感器二次断线:Ikmin——单侧电源作用时被保护线末端短路时,流过保护的最小短路电流取两者

6、的最大值。灵敏度校验:3纵差保护的动作特性当外部短路时,,当内部短路时,,其值在正实轴上。正好是圆的圆心4带制动特性的纵差保护式中,为了减少不平衡电流对纵差保护的影响,常采用带制动特性的纵差保护。带制动特性的差动电流测量元件的动作方程为:差电流,它将制止测量元件动作,故称为制动电流和电流,使测量元件动作的电流---+''''NMNMIIII&&&&纵联差动保护的评价及应用优点:全线速动不受负荷及系统振荡的影响,灵敏度较高缺点:需敷设与被保护线路同长的辅助导线且要求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10%的误差。

7、需敷设辅助导线断线与短路的监视装置不能作相邻线路的后备保护应用:在输电线路中,只有其他保护不能满足要求的短线路(一般不超过5-7km)。5.2高频保护概述一、概述在高压输电线路上,要求无延时地从线路两端切除被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。纵联差动保护可以瞬时动作切除保护范围内部任何地点的故障。但纵联差动保护需敷设与被保护线路等长的辅助导线,这在经济上、技术上都有难以实现。解决办法:采用高频保护高频保护:是用高频载波代替二次导线,传送线路两侧电信号,所以高频保护的原理是反应被保护线路首末

8、两端电流的差或功率方向信号,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。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,区内故障全线速动。以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护,其中高频闭锁方向保护和相差高频保护已成为高压或超高压电网的主保护。载波通道的分类相-相制:在两相线路上均装设高频装置,构成回路;相-地制:只在一相线路上均

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1、第五章输电线路的纵联保护PilotProtectionforTransmissionLines华中科技大学文华学院机电学部2009.101、了解纵联保护基本原理。2、了解什么是高频保护和它是怎样构成的。3、掌握构成高频载波通道的主要元件的名称及其应用。4、掌握方向高频保护的基本工作原理和基本组成元件。5、了解距离高频保护的基本概念。本章基本要求Chapter5输电线路的纵联保护问题的提出电流保护、距离保护,I段只保护线路的80%~85%,对其余的15%~20%线路故障,只能靠带延时0.5s时间的II段来保护,对高压

2、输电线路不能满足系统稳定性的要求,需要寻求新的能保护线路全长的保护。纵联保护:用某种通信信道将输电线路两端的保护装置纵向联结起来,将一端电气量(电流、功率方向等)传到对端进行比较,判断故障在本线路范围内还是范围之外,从而决定是否切除被保护线路。可以实现本线路全长范围内任意一点故障的零秒切除的保护。纵联保护没有后备保护功能。基本概念纵联保护信号传输方式:(1)以导引线作为通信通道:纵联差动保护(2)电力线载波:高频保护(方向高频保护,相差高频保护),其中方向高频保护又包括高频闭锁方向保护,高频闭锁负序方向保护,高频闭

3、锁距离保护;(3)微波:微波保护,长线路,需要中继站;纵联保护按通道类型分类5.1输电线路的纵差保护(CurrentComparisonPilotProtection)纵联电流差动保护原理(PrincipleofCurrentComparisonPilotProtection)正常运行和外部故障(定义:正方向为从母线流向线路)线路两侧电流,其电流互感器的二次电流为:考虑励磁电流的影响流入差动电流元件的电流为正常时流入差动继电器的不平衡电流继电器不动作,此时导引线内形成环流纵差保护的不平衡电流——两侧电流互感器二次阻

4、抗及互感器本身励磁特性不一致,在正常运行及外部故障时,差回路中电流不为零,此电流称为不平衡电流。稳态下的不平衡电流:励磁电流之差暂态不平衡电流:电流互感器原次边回路对非周期分量衰减时间常数不同,综合得到最大不平衡电流电流互感器10%误差系数电流互感器的同型系数,同型号(0.5),不同型号(1.0)非周期分量系数,当接有速饱和变流器时(1.0),否则(1.5~2)当线路MN内部短路纵差保护的基本原理继电器动作,跳两侧的断路器。MN线内部短路时流入差动电流元件KD的电流为故障点总故障电流的二次值,远远大于正常运行和外部

5、短路时流入电差电流元件KD的不平衡电流。问题:因要铺设多根导引线,这种单相原理接线方式可用于短线路,电力变压器、发电机、母线。2纵差保护的整定计算纵差保护整定计算的基本原则是应保证正常运行和外部短路时保护装置不动作跳闸。因此,纵差保护的一次动作电流按满足以下条件进行选择:(1)正常运行和区外短路时差回路流过最大不平衡电流时保护不动作,即躲开外部故障时的最大不平衡电流:(2)正常运行时电流互感器二次断线时保护不动作,即躲开电流互感器二次断线:Ikmin——单侧电源作用时被保护线末端短路时,流过保护的最小短路电流取两者

6、的最大值。灵敏度校验:3纵差保护的动作特性当外部短路时,,当内部短路时,,其值在正实轴上。正好是圆的圆心4带制动特性的纵差保护式中,为了减少不平衡电流对纵差保护的影响,常采用带制动特性的纵差保护。带制动特性的差动电流测量元件的动作方程为:差电流,它将制止测量元件动作,故称为制动电流和电流,使测量元件动作的电流---+''''NMNMIIII&&&&纵联差动保护的评价及应用优点:全线速动不受负荷及系统振荡的影响,灵敏度较高缺点:需敷设与被保护线路同长的辅助导线且要求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10%的误差。

7、需敷设辅助导线断线与短路的监视装置不能作相邻线路的后备保护应用:在输电线路中,只有其他保护不能满足要求的短线路(一般不超过5-7km)。5.2高频保护概述一、概述在高压输电线路上,要求无延时地从线路两端切除被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。纵联差动保护可以瞬时动作切除保护范围内部任何地点的故障。但纵联差动保护需敷设与被保护线路等长的辅助导线,这在经济上、技术上都有难以实现。解决办法:采用高频保护高频保护:是用高频载波代替二次导线,传送线路两侧电信号,所以高频保护的原理是反应被保护线路首末

8、两端电流的差或功率方向信号,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。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,区内故障全线速动。以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护,其中高频闭锁方向保护和相差高频保护已成为高压或超高压电网的主保护。载波通道的分类相-相制:在两相线路上均装设高频装置,构成回路;相-地制:只在一相线路上均

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