城北变电所继电保护设计.doc

《城北变电所继电保护设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城北变电所继电保护设计.doc（56页珍藏版）》请在沃文网上搜索。

1、 摘 要 本文对城北变电所可能会出现的故障、进行了保护及安装配置。对二次变电站的变压器可能出现各种类型的故障和不正常运行状态进行了分析。对主接线进行选择。并按照GB142581993继电保护和安全自动化装置技术规程的规定为变压器装设瓦斯保护、差动保护、过电流保护和过负荷保护装置，提高了变压器安全运行。变电所中线路可能会出现相间短路，接地故障、过电流，根据规程配置了电流保护、电流速断保护、过电流保护及绝缘监察装置。针对变电站母线可能会出现单相接地和相间短路故障，根据母线电压等级的不同，对10kV母线采用了双母线固定连接的母线差动保护。以上保护安装构成变电所的继电保护系统，保证城北变电所的安全运行

2、及供电质量。为运行设备和运行人员的安全提供保障。关键词 差动保护，过电流保护，过负荷保护，电流速断保护AbstractIn this paper, the north substations may appear the fault, the protection and installation configuration. For the secondary substation transformer may appear various types of faults and abnormal running state are analyzed. And according to t

3、he GB14258-1993 “Technical code for relay protection and safety automation devices “regulation for transformer installed gas protection, differential protection, compound voltage starting, overcurrent protection, current instantaneous fault protection and overload protection device, improve the safe

4、 operation of the transformer.The substation circuit may occur in the interphase short circuit, grounding fault, current, according to the rules of configuration of the current protection, current instantaneous fault protection, over current protection and insulation monitoring device.Aim at substat

5、ion busbar may appear single phase grounding fault and alternate with, according to difference of busbar voltage grade, for 10 kv bus adopted the fixed connection of double busbar differential protection.Above installation of substation protection relay protection system, ensure dragon temple substa

6、tion safe operation and power supply quality. This guarantee for running equipment and personnel safety.Key words differential protection, over current protection, overload protection, current instantaneous fault protectionI沈阳工程学院毕业设计（论文）目 录摘 要IAbstractII第一章说明书11 引 言12城北新建变电所简要介绍23运行方式分析23.1最大运行方式23

7、.2最小运行方式23.3正常运行方式23.4双电源供电的运行方式34 主接线选择34.1单母线接线34.2单母线分段接线34.3带旁路母线的单母线接线44.4 单母线分段带旁路的接线44.5 双母线接线44.6 3/2接线44.7桥形接线54.8变电所主接线方案确定55选定继电保护方案66变压器保护76.1变压器的保护配置方案76.2变压器保护装设原则76.3变压器的纵联差动保护86.4变压器瓦斯保护116.5变压器的过电流保护136.6变压器的过负荷保护147线路的保护配置方案157.1中性点不接地电网故障的现象.157.2单回线路的电流速断保护167.3线路保护原理177.4单回线纵联差动

8、保护217.5纵联差动保护的整定与灵敏度校验22第二章计算书241参数计算241.1等值等值电路图（标么值）及短路故障点的选择241.2电气主要设备参数241.3标么值归算252正常方式运行下短路电流计算262.1 DQFI断开，DQF2闭合262.2 DQF1，DQF2都断开282.3 DQF1，DQF2都闭合292.4 DQFI闭合，DQF2断开313 不正常运行方式下短路电流计算333.1 东岭电厂单线送电，两台变压器正常运行333.2 变压器T2检修，T1正常运行，东岭电厂单线送电363.3 变压器T2检修，T1正常运行，东岭电厂双线送电384整定计算414.1 变压器保护整定计算41

9、4.2 东岭配电线路继点保护整定计算45总 结49致 谢50参考文献51附 录52城北变电所继电保护设计第一章说明书1 引 言本次毕业设计的内容是城北变电所继电保护设计,其目的是通过在电力系统中装设一些继电保护装置,以保证当电力系统中某电气元件发生故障时,能自动、迅速地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复运行；并且保证当系统中电气元件出现不正常运行状态时，如三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间单相断线、两相断线等，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。本设计书编写过程中曾遇到过各种各样的问题和困难，指

10、导老师XXX老师给予了宝贵的意见的精心指导，在此表示深切的谢意。由于本人水平有限，设计书中难免会有错误和不足之处，恳请老师批评指正。2城北新建变电所简要介绍为适应工农业发展的需要，新建变电所，安装7500KVA 变压器两台，66KV 侧由东岭发电厂用双条线供电。10KV侧6条出线，其中一条配电线并联地方德力电厂。出线长度见附图3运行方式分析在选择保护方式及对其进行整定运行时，都必须考虑系统运行方式变化带来的影响.所选用的保护方式，应在各种系统运行方式下都能满足选择性和灵敏性的要求.对过量保护来说，通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性

11、，在其他运行方式也一定能保证选择性;灵敏度符合要求，在其他运行方式下，灵敏度也一定能满足要求.对某些保护(例如电流电压连锁速断保护和电流速断保护)，在整定计算时，还要按正常运行方式来决定动作值或计算灵敏度.3.1最大运行方式根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行(或大部分投入运行)以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式.对继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最大的运行方式.3.2最小运行方式根据系统最小负荷，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式.对继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最小的运行方式.3.3正常运

12、行方式根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式称为正常运行方式.这种运行方式在一年之内的运行时间最长.对更复杂的系统最大、最小运行方式的判断是比较困难的，有时需要经过多次计算才能确定.对于某些特殊运行方式，运行时间很短，对保证保护的选择性或灵敏性有困难时，且在保护拒动或误动不会引起大面积停电的情况下，可不予考虑.3.4双电源供电的运行方式 根据任务书的给定的条件，本次设计的最大运行方式是东岭电厂双线同时为城北变电所(容量为27.5MW)，根据短路点的位置选择短路电流的路径，可得到流过短路器的最大电流.最小运行方式是东岭电厂单线供电给城北变电所，变电所内只有一台

13、变压器投入运行， 根据短路点的位置选择短路电流的路径，可得到流过短路器的最小电流。 4 主接线选择各种接线方式的优缺点：4.1单母线接线优点：接线简单清晰、操作方便、设备少、投资小，隔离开关仅用于检修，不作为操作电器，不容易发生误操作。 缺点：（1）母线和母线隔离开关检修或故障时，将造成全部回路停电；（2）出线断路器检修时，该回路将停电。主要用于小容量的发电厂和变电所中。4.2单母线分段接线 优点：可分段检修母线和母线隔离开关，减小母线故障的影响范围， 缺点：出线断路器检修时，该出线停电。4.3带旁路母线的单母线接线 旁路母线的作用：可以不停电地检修与它相连的任一断路器。优点：可不停电检修任一

14、出线断路器。由于旁路系统造价昂贵，同时使配电装置和运行复杂，所以规程规定：电压为35kV而出线在8回以上，110kV、6回以上，220kV、4回以上的屋外配电装置都可加设旁路母线。610kV屋内配电装置，一般不装设旁路母线。4.4 单母线分段带旁路的接线 用专门的分段断路器和旁路段路器，则断路器数目较多，造价较高，一般不用。适用于进出线不多，容量不大的中小型发电厂和变电所。4.5 双母线接线 优点： 供电可靠 运行调度灵活。 易于扩建目前我国大容量的重要发电厂和变电所中广泛采用。缺点a. 隔离开关作为操作电器容易发生误操作；b. 检修任一回路的断路器或母线故障时，仍将短时停电；c. 使用设备多

15、，配电装置复杂，投资较多。4.6 3/2接线优点 一母线故障或检修，均不致停电； 任一断路器检修不影响正常供电； 隔离开关仅作检修之用，不作为操作电器，误操作的可能性较少。 在进线功率和出线功率大致相等的情况下，就是两组母线同时故障，功率仍可继续输送。缺点使用设备较多、投资大、而且继电保护装置复杂。所以一般使用在220kV以上的超高压系统中。4.7桥形接线 当只有两台变压器和两条线路时，可以采用桥形接线。正常运行时，桥连断路器闭合。1. 内桥接线 连接桥设置在变压器侧.线路的投入和切除比较方便，变压器的投入和切除比较复杂.适用于较长的线路和变压器不需要经常切换的场合。2. 外桥接线连接桥设置在

16、线路侧。适用于线路较短和变压器需经常切换两条线路间有穿越功率时，也应采用外桥接线。3特点桥形接线有工作可靠、灵活、使用的电器少、装置简单清晰和建设费用低等优点，并且它特别容易发展为单母线分段或双母线接线。因此广泛使用在220kV及以下的变电所中，具有二路电源的工厂企业变电所也普遍采用，还可以作为建设初期的过渡接线。4.8变电所主接线方案确定通过本次设计可以初步了解城北变电所有两台变压器，变压器的高压侧连接66KV高压母线，低压侧连接10.5KV低压母线。本次设计的城北变电所的主接线形式为高压（66kV)侧采用内桥接线，低压（10.5kV）侧采用单母线分段接线。图1-1 城北变电所主接线图（简图

17、）5选定继电保护方案电气主接线是构成电力系统的重要环节，设计的合理与否直接关系到供电的可靠性以及电网运行方式的灵活性，并在很大程度上影响着电网的安全稳定运行。主接线应满足可靠性、灵活性和经济性3项基本要素，主接线可靠性的定量分析由于基础数据的缺乏和计算方法的限制尚无法准确计算，故其衡量标准主要还是靠运行实践。本次设计中考虑的变电所主接线可靠性的具体要求如下（1）开关检修时，尽可能不影响或少影响对系统的正常供电。（2）任何单一元件故障或无故障跳闸时，应尽可能保证正常设备的继续运行及主要负荷的安全供电。（3）尽量减小变电所全所停电的可能性。（4）满足故障后可靠切除故障设备的要求。 主接线同时应满足

18、调度运行、检修及扩建时的灵活性。只能满足正常情况安全运行的主接线不能称为合理的主接线。理想的主接线方案应既能满足调度运行中对各个设备的灵活投运与检修，又能兼顾扩建时过渡到最终接线的方便性。主接线在满足可靠性、灵活性的前提下，还应尽可能做到经济合理，力求投资省，占地面积小，并降低电能损耗。6变压器保护6.1变压器的保护配置方案电力变压器在电力系统中的地位非常重要，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重后果。由于绝大部分安装在户外，受自然条件的影响较大，同时受到连接负荷的影响和电力系统短路故障的威胁，变压器在运行中有可能出现各种类型的故障和不正常运行状态。因此，必须根据变压器容量和重要程度装

19、设性能良好、动作可靠的保护。变压器的故障分为内部故障和外部故障。内故障指的是变压器油箱内绕组之间发生相间短路、一相绕组中发生的匝间短路、绕组与铁芯或引出线与外壳发生的单项接地短路。外部故障指的是油箱外部引出线之间发生的各种相间短路、引出线因绝缘套管闪落或破碎通过油箱外壳发生的单项接地短路。变压器发生故障，必将对电网或变压器带来危险，特别是发生内部故障，短路电流产生发高温电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁芯，而且使绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体，导致变压器外壳局部变形、破坏甚至引起爆炸。因此，变压器发生故障时，必须将其从电力系统中切除。 变压器不正常运行状态主要指过负荷、油箱漏油造成的油面降低以及

20、外部短路引起的过电流。对于大容量变压器，因其铁芯额定工作磁通密度与饱和磁通密度比较接近，所以系统电压过高或系统频率降低时，容易过励磁。过励磁也是变压器的一种不正常运行状态，变压器处于不正常运行状态时，应发出信号。为了保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围，按照GB 142581993继电保护和安装自动装置技术规程的规定，变压器应装设以下保护装置。6.2变压器保护装设原则1.变压器的主保护回路当变压器线圈和引出线发生相间短路以及变压器发生匝间短路时,其保护应瞬时动作。这种保护由差动保护来完成，因此，差动保护为变压器的主保护。在66KV和10.5KV侧因为断路器检修

21、切换至旁路断路器时，差动保护经屏正面的电流试验端子切换至变压器套管电流互感器。切换期间保护范围缩小，但由于变压器故障少，断路器检修期不长，这样做是允许的。 当变压器油箱内部短路时，短路点电弧使变压器油分解，形成瓦斯气体。重瓦斯保护作用于断路器跳闸，为变压器的主保护；轻瓦斯作用于信号。在保护线路中通常设有切换片QP，也可将重瓦斯保护投入信号。瓦斯继电器与变压器成套供应。2.双卷和三卷变压器的后备保护对双卷变压器，无论是间侧式双侧电源，均只在变压侧闭式复合电压启动的三相式过电流保护，电压元件由低压侧电压互感器取得电压。单侧电源时，保护的第一段时限跳开低压侧母线分段（或母联）断路器，第二段时限跳开高

22、压侧断路器。双侧电源时保护的第一段时限跳开变压器低压侧断路器。第二段时限动作于总出口中间继电器。该保护作为外部相间短路和内部相间短路后备，帮称为后备保护。6.3变压器的纵联差动保护1.变压器的纵联差动保护基本原理： 变压器的纵差动保护通常采用环流法接线如图示出了双绕组变压器纵差动保护的单原理接线是将被保护元件两侧（高、低压）的电流互感器二次侧，靠近被保护元件的两端连在一起。然后，将差动继电器并联到两电流互感器上。变压器纵差动保护在原理上是比较简单的，但在实现时应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位不同。首先考虑对两侧电流进行相位补偿，然后进行数值补偿，才能保证正常运行和外部短路时流入继电器的

23、电流在理想状态时等于零。此外，还应考虑变压器励磁涌流的影响和其他一些使不平衡电流增大的因素。变压器纵差保护单相原理接线图1-2所示.在变压器纵动保护外部保护时一次侧流入的电流等于流出变压器的电流所以不平衡电流很小.差动继电器不动作.当D2点短路时此时流过差动回路的电流为I1+I2.此时电流大于差动继电器动作电流，继电器动作跳闸.在实现变压器差动保护时，应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位，一般讲它们都不同.故在实现变压器差动保护时，应首先考虑对两侧电流进行相位补偿，在进行数值补偿，都能保证正常运行和外部短路时继电器中的电流等于零(理想).此外，在实现差动保护时，还应考虑两个特点，一个是变压

24、器励磁涌流，另一个是变压器差动保护的不平衡保护. 图1-2 变压器纵差保护单相原理接线图 按环流法接线变压器纵差是利用比较变压器的高压侧和低压侧的电流和幅值和相位的原理构成的.它主要是由接于差动回路的三个差动继电器组成.为了扩大纵差保护范围，电流互感器应尽量靠近断路器.本设计的变压器容量为7.5MVA，因此采用的是BCH-2型差动继电器.它主要是用于两绕组或是三绕组电力变压器以及交流发电机的单向差动保护线路中的主保护，继电器能预防在非故障状态时出现的暂态电流作用.BCH-2型差动继电器由两部分组成:DL-11/0.2型电流继电器和一个带短路线圈的三柱式速饱和交流器。 当变压器正常运行或是外部短

25、路时，注入差动继电器的电流为不平衡电流.由于预先选择好两侧电流互感器的变比和接线方式，故该不平衡电流值很小，注入电流继电器内的电流(为两侧电流互感器二次侧电流之差)，保护不动作.当保护区内发生故障时，只要不平衡电流大于继电器的起动电流，则继电器动作，瞬时使变压器的两侧断路器7DL和9DL跳闸.注意:由于本设计变压器为两绕组变压器，接法为Y/D11.所以变压器角行侧电流互感器为星形接法，变压器星形侧电流互感器为角形接法.这样做可以补偿幅值和相位.1. BCH2型差动继电器工作原理 如图1-3，BCH-2型差动继电器工作原理是由一个DL-11/0.2型电流继电器和一个带短路线圈的三柱式速饱和变流器

26、组成。中间B柱上绕有差动线圈、平衡线圈、和短路线圈；左边A柱上绕有一个短路线圈，其中和间的连接是同向串联的，右边C柱上绕有一个二次线圈，接有作为执行元件的电流继电器。图1-3 BCH-2型差动继电器结构原理图图1-4正常运行和外部故障的情况图2. 一切电流差动保护所根据的基本原理是基尔霍夫第一定律。由图1-4可知，变压器纵联差动保护装置的保护范围，就是两侧电流互感器之间的范围。而在保护范围之外发生故障时，保护不动作。因此，不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上配合，可以构成无时限的速断保护。3.变压器差动保护整定计算原则差动继电器动作电流的整定计算应考虑以下几种情况(1)在正常运行时，防止

27、电流互感器二次回路断线时引起的差动保护误动作。所以保护装置的启动电流应大于变压器的最大负荷电流(当不能确定时，用变压器的额定电流代替)即 （1-1）可靠系数取1.3 (2)躲过外部短路时的最大不平衡电流此时有 （1-2）可靠系数取1.3区外故障时的最大不平衡电流 (3)躲过励磁涌流的影响 变压器的额定电流运行经验证明,当1.3IN时,可以躲过励磁涌流的影响,但最后还必须经过空载合闸实验差动保护的灵敏度实验此时有 （1-3） 在单侧电源供电,且系统为最小运行方式下,保护范围内部故障时,流过继电器的最小短路电流6.4变压器瓦斯保护瓦斯保护主要是有瓦斯继电器组成，它安装在油箱与油枕之间的管道上，如下

28、图所示.FJ3-80型复合式瓦斯继电器结构如左图所示.这类继电器有较好的防震性能.它是由挡板和开口杯复合而成的，上下方各有一个带干簧触点的开口杯，正常时，上下开口杯都浸在油内.由于开口杯及附件在油内的策略所产生的力矩比平衡锤4产生的力矩小，因此，开口杯处于上升位置，干簧触点3断开。当发生轻微故障时，分解出少量气体，此气体上升并聚集在瓦斯继电器上部，使瓦斯继电器中油面下降，上开口杯露出油面.此时，开口杯及附件在空气中的重力加上杯中油的重量，所产生的力矩大于在油中平衡锤所产生的力矩，因此，开口杯顺时针方向转动，带动磁铁靠近，使上方的干簧触点闭合，发出轻瓦斯动作信号.当发生严重故障时，产生大量气体，

29、在气流和油流的冲击下，挡板带动下开口杯转动，使下干簧触点闭合，发生挑闸脉冲.当严重漏油时，油面极度下降，与上开口杯动作原理相同，也可是下开口杯动作于跳闸.图1-5瓦斯保原理电路工作原理:1是瓦斯继电器;2是信号继电器;3是出口继电器;4是连片.当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，瓦斯继电器的上触点闭合，作用于延时信号;发生严重故障时，重瓦斯冲出，瓦斯继电器的下触点闭合，经信号继电器，发出报警信号，同时通过连片使出口继电器动作使短路器跳闸.瓦斯继电器的下触点闭合，也可以利用切换片XB切换位置，只给出报警信号.为了消除复合式瓦斯继电器的下触点在发生重瓦斯时可能有跳动(接触不稳定)现象，出口继

30、电器有自保持触点.只要瓦斯继电器的下触点一闭和，CKJ就动作并自保持.当短路器跳闸后，短路器的辅助触点断开自保持回路，使CKJ恢复起始位置.6.5变压器的过电流保护图1-6 变压器过电流保护单项原理接线图变压器的过电流保护主要是装设在降压变压器的高压侧.过电流保护的测量元件为电流继电器，延时元件时间继电器,其保护单相原理如图1-6所示.当短路电流达到或超过电流继电器的动作定值时,电流继电器动作并起动时间继电器，经给定的延时后时间继电器的动合触点闭合，出口继电器将变压器从运行的设备中切除保证电网的正常运行.过电流保护的电流互感器采用三相完全星形接线方式，这样可以提高灵敏度。动作电流应按躲过变压器

31、可能出现的最大负荷电流来整定，即： （1-4）式中 可靠系数，一般取1.21.3；返回系数，一般取0.85；变压器的最大负荷电流，其值可以按以下情况考虑。对并列运行的变压器，应考虑切除一台时所产生的过负荷，如各台变压器容量相等，可按下式计算： （1-5）式中 并列运行变压器的最少台数； 每台变压器的额定电流。对降压变压器应考虑由电动机启动时的最大电流，即： （1-6）式中 自启动系数，其数值与负荷性质及用户与电流的电气距离有关；正常的最大负荷电流。保护装置的灵敏度，按下式检验： （1-7）被保护变压器低压母线发生短路时，要求=1.52而在后备保护范围末端短路时，要求1.2。6.6变压器的过负荷

32、保护由于本次设计的变压器容量7.5MVA属于中、小型变压器。所以采用的是定时限过负荷保护,反应变压器三相对称过负荷,变压器的过负荷原理与发电机相似也是由电流继电器和SJ组成。因为是反应三相对称过负荷,所以只需在一相中接入电流继电器动作后延时发出信号。正常运行时电流继电器不动作，当出现过负荷电流时,故障电流大于电流继电器动作值或定值，电流继电器动作时间继电器开始计时,到达设定时间后故障仍未消失,发出信号报警。 图1-7 过负荷保护原理图过负荷的保护的动作电流，按躲过额定电流来整定。即： （1-8）式中 保护安装侧的额定电流；可靠系数取1.05； 返回系数取0.85。过负荷保护的动作时限，应大于过

33、电流保护动作时限12个时限级差。过负荷保护动作只发生信号，过负荷保护与过电流保护合用一组电流互感器。7线路的保护配置方案电力系统是由发电机、变压器、输电线路以及负荷所组成的总体.因此，输电线路的保护也至关重要的.7.1中性点不接地电网故障的现象.(1)发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流.(2)非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流.容性无功功率是由母线指向非故障线路.(3)故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和.而容性无功功率是由故障线路指向母线，即其功率方向与非故障线路方向相反.根据以上线路故障是出现的现象，DL400-91规程对线路的保护配置提出了以下要

34、求.(1)100KV-200KV直接接地电力网的线路，应装设反应相间短路和接地短路的保护.(2)110KV线路宜采用远后备方式.(3)对接地短路，应按下列之一装设保护:(4)可采用接地距离保护，并辅之以阶段式或反时限零序电流保护.(5)对相间短路，应按下列规定装设保护装置:1)单侧电流单回路可装设三相电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护;根据以上规程的要求，我为大新线路配置了距离保护、中性点不接地系统的接地保护(零序电流保护)以及绝缘监视装置.线路配置方案:1. 距离保护;2. 绝缘监视装置.7.2单回线路的电流速断保护1电流速断保护电流速断保护的保护范围限制在本段线路，保护的启动电流

35、整定，这样就不需要考虑与下一段线路在动作时间上相配合，瞬时动作。(1)限时电流速此类保护的工作原理与整定1）原理:由于要求限时电流速断保护必须保护线路全长，这样它的保护范围必然延伸到下一条线路。当下一条线路出口处发生短路故障时，它就会起动，若不采取措施，就会失去选择性。为此，必须使保护带有一定时限，此时限的大小与其延伸的保护区，其动作时限则比相邻线路无时限电流速断保护高出一个时间级差。2）保护整定的计算： （1-9）可靠系数，考虑继电器整定的误差，以及短路电流中非周期分量的影响，一般取1.21.3。3）灵敏度校验整定了限时电流整断保护的动作电流和动作时限，使之满足选择性要求。但其是否能在任何情

36、况下都能保护线路的全长，还需进行校验。为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵敏度。作为主保护时灵敏系数应按下式校验 （1-10）保护安装处两相短路电流；继电器的一次动作电流。 如果灵敏度不符合要求，可以采用纵联差动保护，用以实现瞬时切除故障。7.3线路保护原理1 无限时电流速断保护电流速断保护根据对继电保护速动性的要求，在简单、可靠和保证选择性的前提下，原则上力求装设快速动作的保护。无限时电流速断保护（又称I段电流保护）就是这样的保护，它是反应电流升高而不带时限的一种电流保护。无限时电流速断保护的选择性是靠动作电流来保证的，灵敏性是用

37、其最小保护范围来衡量的，最小保护范围不应小于线路全厂的15%20%。无限时电流速断保护是有电流继电器KA，中间继电器KM和信号继电器KS组成。正常运行时，负荷电流流过线路，反应到电流继电器中的电流小于KA的动作电流，KA不动作，起动合触点是断开的，KM动合触点也是断开的，信号继电器线圈和跳闸线圈TQ中无电流，断路器主触头闭合处正常送电状态。当线路短路时，短路电流超过保护动作电流，KA动合触点闭合起动中间继电器，中间继电器动合触点闭合将正电源接入KS线圈，并通过断路器的动合辅助触点QF1，接到跳闸线圈TQ构成通路，断路起跳闸后切除故障线路。（如图1-8所示）图1-8无限时电流保护作用原理图2限时

38、电流速断保护由于无时限电流速断保护一般不能保护线路全长，无法切除本线路无实现电流速断保护范围以外的短路故障，为此增设了第二套电流速断保护必须带时限，一边和线路I段电流速断保护相配合，通常所带的时限只比瞬时电流速断保护大一个或两个时限级差，所以称它为限时电流速断保护。此情况下，它的保护范围不超越相邻I段或段电流保护的范围。由于要求限时电流速断保护必须保护线路全场，这样它保护范围必然延伸到下一条线路。当下一条线路出口处发生短路故障时，它就会起动，若不采取措施，就会失去选择性。为此必须使保护带有一定时限，此时限的大小与其延伸的范围有关。为尽量缩短这一时限，通常使保护范围不超出相邻线路无时限电流速断保

39、护的保护区，其动作时限则比相邻线路无时限电流速断保护高出一个时间级差。（如图1-9所示）图1-9 限时电流速断保护工作原理图3定时限过电流保护限时电流速断保护虽能保护线路全长，但不能作为下一线路保护的后备。而定时限过电流保护不仅能保护线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后备保护的作用。这是因为过电流保护不是按躲过某一短路电流，而是按躲过最大负荷电流来整定的，故它的动作电流值较低，灵敏度较高，保护范围大。同限时电流速断保护一样，定时限过电流保护也是适当选取动作电流和动作时限来获得选择性的。定时限过电流保护动作电流的整定原则，定时限过电流保护动作电流的整定要考虑以下两个条件：（1） 为确保过

40、电流保护在正常运行情况下不动作，保护装置的动作电流应整定得大于该线路上可能出现的最大负荷电流，即 （2）在外部短路故障切除后，已动作的电流继电器能可靠返回。4 阶段式电流保护图1-10三段式电流保护接线图无限时电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护，它们各有优缺点，为了保证迅速可靠地切除故障，常常将无限时、限时电流速断及定时限过电流保护组合在一起，构成一整套保护，使之相互补充和配合，成为三段式电流保护。在线路首端附近发生故障，由第段切除，线路末端附近发生短路故障，由第段切除，第段只起后备作用。因此输电线路任何处发生的短路故障，一般可在0.5s时限内优选则性的被切除。三段式电流保护不一

41、定三段都全部投入，处在电网末端的输电线路，可能出现限时电流速断与过电流保护的动作时限相等的情况，此时，段可不必投入。（如图1-10所示） 单回线的定时限过电流保护，作为限时电流速断保护或纵联差动保护的后备保护。 定时限过电流保护动作电流的整定原则： 定时限过电流保护动作电流的整定要考虑以下两个（1） 为确保过电流保护在正常运行情况下不动作，保护装置的动作电流应整定得大于该线路上可能出现的最大负荷电流，即 （1-11）（2）在外部短路故障切除后，已动作的电流继电器能可靠返回。综合考虑以上两个条件，引入返回系数，则保护装置的动作电流用下式来确定 （1-12）式中 可靠系数，一般取1.151.25；

42、电流继电器的返回系数，一般取0.85。过电流保护灵敏度校验：整定了定时限过电流保护的动作电流后，尚需对其进行灵敏度校验，看其是否能在保护区内短路故障时可靠动作。灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑：（1）当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点应选在本线路末端，。（2）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时，其校验点应选在相邻线路（元件）末端，要求。当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能更好的保护方式。7.4单回线纵联差动保护1.纵联差动保护的基本原理所谓带辅助导线的纵联差动保护，就是被保护线路一端的电流状况与经过辅助导线传送过来的另一端的电流状况进行比较，以辨别短路时是发生在被保

43、护线路的内部还是外部，从而判断保护是否应该动作的一种保护方式。辅助导线所传送的电流状况大致上可分为两大类。一类是传送电流的大小（瞬时值），另一类是传送电流的方向。根据传送电流的大小（瞬时值）以辨别内部抑或外部的短路的保护方式，按照在辅助导线中电流的流动方式分为环流式和均压式。在下图可知，在被保护线路两侧装有相间变化的电流互感器，把线路两侧电流互感器二次侧带*号的极性端子且辅助导线联接起来，把线路两侧电流互感器二次侧非*号的极性端子也用辅助导线联接起来，电流继电器接在差流回路上。在正常运行和外部（指两电流互感器所包围的范围以外）D1点短路时，流入继电器线圈的电抗为在理想情况下，经线路两侧的一次电

44、流相等，于是两侧电流互感器的二次电流和也相等，并在辅助导线构成的回路中形成环流，这时L侧的一次电流方向不变。II侧的一次电流方向与外部短路时的正好相反（上图虚线所示）所以流入继电器的电流为： （1-13）电流互感器的变化；故障点的短路电流。 当流入继电器的电流大于继电器的动作电流时，继电器动作，当故障线路自两侧同时切除。由此分析可看出，纵联差差保护范围，就是两侧电流互感器所包括的范围。在保护范围内短路时，保护能瞬时动作，在保护范围外短路时，保护不能动作，因此不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上进行配合。7.5纵联差动保护的整定与灵敏度校验1整定计算纵联差保护的动作电流按以下二式整定，并取其中较大者作为差动继电器的整定值。(1)躲过外部短路的最大不平衡电流 （1-14）可靠系数，一般取1