高压线路保护1

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高压线路保护本讲内容1、高压线路概括2、高压线路保护的配置3、高压线路保护的原理4、高压线路保护的特点及应用场合

1高压线路概括一、以电压等级分1、35KV及以下线路2、110KV及以上线路3、220KV及以上线路二、以电源分1、单电源辐射性线路2、单电源环网线路3、双（多）电源开式和环网线路三、以中性点是否接地分1）中性点不接地2）中性点经消弧线圈接地3）中性点直接接地

235KV及以下单电源辐射性网络阶段式电流保护一、瞬时电流速断保护（又称电流Ⅰ段保护）反应电流升高而不带时限动作，电流高于动作值时继电器立即动作，跳开线路断路器。1、作用：快速切除线路首端的故障。2、工作原理：反应电流增大为保护的判据，为快速切除故障，选择性的获得靠提高动作电流的整定值来实现。

3动作电流整定必须保证继电保护动作的选择性，如下图所示，k1处故障对于保护P1是外部故障，应当由保护P2跳开2QF。当k1处故障时短路电流也会流过保护P1，需要保证此时保护P1不动作，即P1的动作电流必须大于外部故障时的短路电流。

43、整定计算三部曲：动作值、动作时限、灵敏度1）动作值：按躲过被保护线路末端短路的最大电流整定。Iop=KrelIk.max2)动作时限:t=0s3)灵敏度:与保护范围成正比方法（1）按保护范围不小于被保护线路15%~20%方法（2）用线路首端最小两相短路电流来校验。灵敏系数计算：用线路首端的最小短路电流除以动作电流。

54、特点：快速切除线路首端的故障。仅靠动作电流值来保证其选择性，只能无延时地保护本线路的一部分，保护范围随运行方式变化较大。

65、原理接线图2.2无时限电流速断保护完全星形接线方式及动作逻辑示意图

76、用“四性”评价1）选择性的获得：靠提高动作电流的整定值实现；2）快速性：保护瞬时动作不带延时；3）灵敏性：差，只能保护线路首端部分的故障，且受系统运行方式的影响。4）可靠性：好，简单可靠。

8二、限时电流速断保护（第Ⅱ段）反应电流增大并经一较短的时限动作的保护。1、作用：为保护线路全长而设。以较快的时间切除本线路内任一点的故障。与瞬时速断保护一起构成本线路的主保护。反应于电流增大而动作，与相邻线路Ⅰ段配合，增设一短时限保证选择性（一般取0.5s）。

92、工作原理：反应电流增大为保护的判据，为较快切除全线任一点的故障，选择性的获得靠动作电流和动作时间与相邻线路瞬时速断保护（或现时速断）相配合的原则整定来实现的。

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123、整定计算Ⅱ段保护整定的原则是与下线Ⅰ段保护配合：（1）动作时限配合：Ⅱ段时间应长于Ⅰ段保护动作、断路器跳闸、Ⅱ段保护返回时间之合，同时还要考虑时间继电器误差以及留有一定裕度。一般为0.3s～0.5s，一般取0.5s,时间元件精度较高时可取较小值。（2）保护区配合：Ⅱ段保护区不伸出下线Ⅰ段保护区。即1）动作值：与相邻线路瞬时速断保护相配合的原则整定。

132)动作时限:t=0.5s

143)灵敏度:设置限时电流速断保护的目的是保护线路全长，故应校验在本线路发生故障，短路电流最小的情况下保护能否动作。即在最小运行方式下线路末端最小短路电流下有足够的灵敏度。

15当灵敏度不满足要求按与相邻线路的限时速断保护配合整定。

164、特点：限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长，依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性，与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼作第Ⅰ段的后备保护，但不能作为相邻线路的后备。5、原理接线图2.6定时限过电流保护的完全星形接线方式及逻辑图

176、用“四性”评价（1）、选择性的获得：整定动作电流和动作时间按与相邻线路的瞬时速断（或限时速断）保护相配合的原则整定来实现的；（2）、快速性：较好，能较快切除全线路任一点短路。（3）、灵敏性：较好，能保护线路全长。但任受系统运行方式的影响。（4）、可靠性：好，简单可靠。

18三、定时限过电流保护（第Ⅲ段）1、作用作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。2、工作原理：反应电流增大为动作的判据，选择性主要靠整定阶梯时限获得。

193、整定计算1）动作值：为保证被保护线路通过最大负荷时不误动作，以及当外部短路故障切除后出现最大自起动电流时应可靠返回，过电流保护应按以下两个条件整定：（1）为保证过电流保护在正常运行时不动作，其动作电流应大于最大负荷电流，即：Iop>IL.max（2）保证过电流保护在外部故障切除后可靠返回，其返回电流应大于外部短路故障切除后流过保护的最大自起动电流。即:Ire>IL.max

202)动作时限:按时限的“阶梯特性”整定。阶梯特性如下图所示，实际上就是实现指定的跳闸顺序，距离故障点最近的（也是距离电源最远的）保护先跳闸。阶梯的起点是电网末端，每个“台阶”是Δt，一般为0.5”，Δt的考虑与Ⅱ段保护动作时限一样。

213）灵敏系数校验过电流保护用于本线路近后备保护，同时作为相邻线路的远后备保护。故应按这两种情况校验灵敏系数，即以最小运行方式下本线路末端两相金属性短路时的短路电流，校验近后备灵敏度；以最小运行方式下相邻线路末端两相金属性短路时的短路电流，校验远后备灵敏度。4、特点此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。依靠动作时间来保证其选择性，其动作时间按阶梯原则整定。5、原理接线与电流Ⅱ段类似，只是时间按阶梯原则整定。

22图2.6定时限过电流保护的完全星形接线方式及逻辑图

23四、阶段式电流保护1、主保护与后备保护无时限电流速断保护和限时电流速断的保护共同构成了线路的主保护，所谓主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。仅Ⅰ段保护不能构成主保护，因为Ⅰ段保护不能切除线路上所有的故障。由Ⅰ、Ⅱ段构成的主保护最长的切除故障时间为0.5秒。除了主保护，线路上还应配有后备保护，所谓后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。一旦主保护设备或断路器发生故障拒动，依赖后备保护切除故障。定时限过电流保护（电流Ⅲ段保护）就是后备保护。后备保护分为远后备、近后备两种方式。近后备是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现的后备保护。所谓远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备。

242、阶段式电流保护组成由电流Ⅰ段、电流Ⅱ段、电流Ⅲ段组成，三段保护构成“或”逻辑出口跳闸。电流Ⅰ段、电流Ⅱ段为线路的主保护，本线路故障时切除时间为数十毫秒（电流Ⅰ段固有动作时间）至0.5秒。电流Ⅲ段保护为后备保护，为本线路提供近后备作用，同时也为相邻线路提供远后备作用。电流保护一般采用不完全星形接线。电流Ⅰ段保护按躲过本线末端最大运方下三相短路电流整定以保证选择性，快速性好，但灵敏性差，不能保护本线全长。电流Ⅱ段保护整定时与下线电流Ⅰ段保护配合，由动作电流、动作时限保证选择性，动作时限为0.5s，动作电流躲过下线Ⅰ段保护动作电流，快速性较Ⅰ段保护差，灵敏性较好，能保护本线全长。电流Ⅲ段保护按阶梯特性整定动作时限以保证选择性，整定动作电流时按正常运行时不起动、外部故障切除后可靠返回计算，动作慢，但灵敏性好，能保护下线全长。

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27下图所示为三段式电流保护的保护区，当线路NQ上故障，保护P2或断路器2QF拒动时，需要由保护P1提供后备作用，跳开1QF以切除故障。如k3处故障，P1Ⅰ段拒动，由Ⅱ段跳开1QF。如k1处故障，P2或2QF拒动，P1Ⅱ段跳开1QF。不难看出，Ⅰ段保护不能保护本线全长，无后备保护作用；Ⅱ段保护具有对本线路Ⅰ段保护的近后备作用以及对下线保部分的远后备作用。对于图中k2处故障，若P2或2QF拒动，保护P1Ⅱ无法反应，故障将不能被切除，这是不允许的，因此，必须设立Ⅲ段保护提供完整的远后备，显然Ⅲ段应能保护下线全长。

28方向电流保护一、问题的提出为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源或多电源网络。但在这样的网络中简单的电流保护不能满足要求。针对以下双侧电源供电网络，分析如下：对电流速断保护：d1处短路，若Id1>Idz3I，则保护3误动，d2处短路，若Id2>Idz2I，则保护2误动。对过电流保护：d1处短路，要求t3>t2，d2处短路，要求t2>t3，显然，这种要求是矛盾的。上述矛盾的要求不可能同时满足。

29原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。解决办法：加装方向元件——功率方向继电器。当方向元件和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源的子系统。由下图可见，保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合。而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合，矛盾得以解决。

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31方向电流保护简化框图

32方向保护工作原理在原来电流保护基础上加装方向元件，规定：正方向从母线指向线路。方向不同者用方向元件保证选择性，方向相同者用时间元件保证选择性。时间元件按逆向阶梯原则整定，即在某一动作方向下，从远离电源处到靠近电源处动作时间逐级增加。