220kV電網繼電輸電線路繼電保護案例4700字

220kV電網繼電輸電線路繼電保護案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u114851.1輸電線路保護分析 1179721.2縱聯保護 1222211.2.1縱聯保護的特點 1139061.2.2縱聯保護的整定與計算 2118441.3距離保護 3255021.3.1距離保護的基本概念 325481.3.2距離保護整定計算 4107411.3.3距離保護的應用 577631.4零序保護 5234911.4.1零序電流保護的特點 5196541.4.2接地短路計算的運行方式 5212351.4.3最大分支系數的運行方式和短路點位置分析 6300121.4.4零序繼電保護的整定計算 6283231.4.5零序電流保護的評價及使用范圍 71.1輸電線路保護分析根據實際情況，因為工廠都在郊區(qū)，輸電線路一般，但是在工業(yè)區(qū)，為重要的工廠提供電能，所以對可靠性的要求很高。因此，本設計中的220kV的電網繼電保護部分，對于輸電線路這一內容，設計了兩套主保護，即縱聯保護中的高頻保護和距離保護。這兩種保護，反應全線速動的是縱聯保護，其作為近端保護，而距離保護作為主保護的后備保護。在兩個供電的單回路中，可以安裝多個間隔的距離防護，在不能達到敏感度和速度的情況下，采用高頻防護，將多段距離防護做為備用。同時，一條全速保護的線路，其總的保護動作的總時間為：對近側的失效：20毫秒；遠程失?。?0毫秒（除信道發(fā)送時間外）。最后，在接地短路時，應采用有定向或無定向的多階段零序電流保護，在有些情況下，當采用有定向地間距防護能夠顯著提高整體電網的接地保護時，采用多階段零序電流防護。在兩個供電的單回路中，可以安裝多個間隔的距離防護，在不能達到敏感度和速度的情況下，采用高頻防護，將多段距離防護做為備用。1.2縱聯保護1.2.1縱聯保護的特點（1）縱聯保護的概念：在220kV電網中，針對輸電線路的部分選擇的保護，有縱聯差動保護中的高頻保護作為主保護，距離保護作為主保護的后備保護。其中，高頻保護就是利用高頻信號通過高頻電流通道，其中轉變的是線路兩端的電流相位或者功率方向，輸送到對端后，以此比較兩端電流相位或者功率的一種保護。（2）縱聯保護的優(yōu)點：高頻保護的一大優(yōu)點就是可以通過甄別來判斷故障時區(qū)內還是區(qū)外，在220kV的輸電線路中，選擇縱聯保護中的高頻保護可以及時判斷故障位置和類型，并且最快速度由兩端切除故障，所以，高頻保護對于被保護的線路來說，無疑是高效的保護方式，并且可以對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了保障。當220kV電網發(fā)生故障的時候，這時候高頻保護就可以進行保護，此時的高頻保護把判別量，判別量說就是某種電量，將其轉換為高頻電波，然后再通過特殊的通道，把判別量輸送到對側，經過區(qū)分線路接受側與本側判別量之間的關系，檢測判斷出是區(qū)內故障還是區(qū)外故障。因為判別量是某一電量，不是確定的，所以判別量在通過通道輸送的時候，其傳送方式與選取的具體通道也就會不相同。高頻保護的保護原理就是以兩側的判別量為依據，對故障進行判斷。因此，在整個線路的兩側存在的高頻保護，可以看做是一個整體，所以必須同步運行。保護的運行是否良好，與設備的的選擇也有關聯。當電流互感器在線路兩側使用的時候，其變比與型號一樣，并且保護的型號也一樣，同時保護裝置的整定值也一樣時，保護具有良好的運行。1.2.2縱聯保護的整定與計算以下的圖1.1是高頻負序功率方向保護的原理框架圖，其中有兩個元件十分重要，一個是起動元件，另一個是方向元件，前者是在外部故障時起動發(fā)動機，后者是在正向適中的時候準備好跳閘回路。起動的元件瞎用的是反向負序功率方向繼電器KA-，所謂的反向就是它的方向是從線路到母線的。方向元件就是與之相反，是正向的負序功率方向繼電器KA+，所謂的正向就是與反向的方向相反，從母線到線路的方向。為了使保護的可靠性增強，還會對元件進行加裝，比如會加裝負序電流元件I2。如果內部發(fā)生了故障，那么KA不動作，反之，如果外部發(fā)生了故障，近故障側的KA-則會動作，進而發(fā)出高頻信號閉鎖兩側表保護，達到不跳閘的結果。因為這種保護的結構比較簡單，所以需進行整定計算的動作參數主要有起動元件KA-、方向元件KA+和負序電流元件I圖1.1保護的原理框架圖保證被保護線路末端故障時有足夠的靈敏度。如果是利用的相敏負序功率元件，那么，就可以把正定的方法進行簡化，正向負序功率元件的整定轉變?yōu)樨撔螂娏?，然后來進行轉變后。整定值可以按照下面的兩條件確定并選其中較大者。 Idz（+）=I2在這個式子中，當被保護的線路的末端發(fā)生短路的時候，通過本側的最小的負序電流為I2min當穩(wěn)態(tài)負序電容電流出現的時候，此時，是躲開空載線路兩項先合閘的情況，此時的穩(wěn)態(tài)負序電流也就是I2c Idz（+）=KkKkL——整個被保護線路的長度，單位是km。I2c——整個被保護線路中，如果一側接通了電源，但是由于三相觸頭不一樣，所以就是使得合閘導致的負序電容電流每單位km的穩(wěn)態(tài)值。從相關資料查得，因為此線路的等級電壓為220kV，所以，二相先合閘時的充電電容的電流值為0.1271.3距離保護1.3.1距離保護的基本概念（1）距離保護概念本設計把距離保護作為220kV輸電線路中的后備保護。距離保護的工作原理是通過與受保護部件的一端相比較，確定其失效部位與保護裝置之間的距離，并與保護區(qū)域相對應的距離進行對比，確定其失效部位的具體情況，進而確定其性能。很明顯，該方法不會受到操作模式和線路的限制。（2）距離保護技術的基本特征距離保護是一種相間的保護器，其反應了從失效位置到保護安裝部分的阻抗值（間距），它是一種主要的部件（測試部件），其工作時刻呈階梯狀。并且可適用于各種復雜的構造；在各種工況下，可進行有選擇的電網；快速地將各相故障進行截斷。當電力系統(tǒng)的結構和工作模式變化較大時，常規(guī)的電流電壓保護無法達到使用的目的時，應當考慮使用遠距離保護。1.3.2距離保護整定計算（1）Ⅰ段的原理圖如圖1.2所示，求解相間距離保護的Ⅰ段數值的整定。①Ⅰ段距離保護，其整定值計算可得：Z式中，KrelⅠ②相間距離保護中，Ⅰ段的保護范圍，也就是Ⅰ段的靈敏度，這個保護范圍即靈敏度的范圍，也就是整個被保護線路的85%。③由此算得其動作時間，也就是相間距離保護的第Ⅰ段動作時間為：t圖1.2第Ⅰ段的整定原理圖（2）在相間距離保護中，繼續(xù)求解Ⅱ段的整定①計算P1的Ⅱ段的整定阻抗，由此得出： ZⅡsetⅠ=②求出Ⅱ段的靈敏度校驗值，可得： KsetII=Zset1③計算可得，Ⅱ段的動作時間是： topⅠⅠ=（3）在相間距離保護中，求Ⅲ段的整定①求阻抗，此時的阻抗是躲過被保護線路的最小負荷阻抗。最小負荷阻抗計算為： ZL0.min=0.9如果元件選用的是方向阻抗元件，那么此時的整定值為： Zset1Ⅲ=Z②在相間距離保護，繼續(xù)計算Ⅲ段的靈敏度校驗：假設距離保護為近后備的時候： KsenⅢ=Z假設距離保護為遠后備的時候： KsenⅢ=Z③由此求得，Ⅲ段動作時間計算結果為： top1Ⅲ=3（S） 1.3.3距離保護的應用因為距離保護本身的含義就是，能夠讓其在復雜多變、電源數量多的情況下，確保能夠選擇性動作。如果改變系統(tǒng)的運行方式，那么可能會影響其它各段，但是這種影響是非常小的，并且短路的種類也不會影響保護的范圍。因此，距離保護的保護范圍是非常穩(wěn)定的，動作的時限相較而言更短，并且更加固定。距離保護的褒貶不一，雖然距離保護確實存在一些缺點，但距離保護的優(yōu)勢更加明顯，因為距離保護不管在什么形勢的電壓網絡中，都能保證有選擇性的動作。座椅，在距離保護的應用中，會廣泛地應用在35kV及其以上的電網中。因為距離保護不是全線速動保護，所以對此沒有要求的，可以選擇距離保護為主保護。1.4零序保護1.4.1零序電流保護的特點零序電流保護就是當中性點和地直接相連的時候，也就是直接與接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路的時候，此時由大量的零序電流分量產生。零序電流保護的缺點在電流保護方面的體現，就是零序電流保護會受到電力系統(tǒng)的影響，一旦電力系統(tǒng)的運行方式發(fā)生變化，零序電流保護也往往會受到影響，一般會變現為零序電流保護的靈敏度下降。比如，最常見的就是當短距離的線路上，或者是在復雜的環(huán)形網絡中，因為在速凍段的保護范圍變小了，甚至沒有了保護范圍，因此往往會導致零序電流保護的每一段的功能下降，同時伴隨著保護的動作時間延長，靈敏度下降。1.4.2接地短路計算的運行方式對零序電流保護進行整定計算，首先就是要對零序電流進行數值大小的計算，并且還要對其分布的運行方式，進行選擇。所謂的運行方式的選擇，就是需要確認零序電流保護是否可以適應變壓器、發(fā)電機和線路變化的情況。換個角度講，就是在變電站中，一定要按照變壓器設備的絕緣要求，確定下來中性點是否接地。還有就是應該把該母線的零序電抗在運行中的變化最小作為出發(fā)點，以此考慮。如果變壓器的臺數多，就可以把幾臺變壓器進行組合，以此方法使得零序電抗變化的值最小。1.4.3最大分支系數的運行方式和短路點位置分析（1）假如電網類型是輻射形電網，那么其中的線路保護分支系數，和短路電的位置沒有任何關聯。（2）假如電網類型是環(huán)狀的，那么其分支系數和短路電未知的關系就是，離的短路電位置越遠，分支系數就越少。（3）如果是環(huán)外線路或者是環(huán)內線路，其分支系數也和短路電為之相關，當短路電距離較遠的時候，分支系數將逐漸變大，并且增加到很大，但在整的過程中并不是會選擇一個最大值進行整定，而會根據世紀正定的配合點進行分支系數的計算。1.4.4零序繼電保護的整定計算（1）計算最大的零序電流，即當本線路末端接地短路的時候，計算可得： I0.set1Krel①靈敏度校驗：保護15%處短路時流過保護的最小零序電流值應大于整定值即最小保護范圍要求不小于本保護線長度的15%，零序整定圖如圖1.3所示。最小的保護范圍應該大于該線路被保護長度的15%。②整定的時候，其動作無延時，也就是動作延時為0s。圖1.3零序整定圖（2）零序電流保護Ⅱ段的整定①計算整定值的時候，應該和下一條線路中的零序第Ⅰ段相配合： I0.set1②靈敏度的校驗：被保護線路的末端接地故障時，流過保護的最小三倍零序電流，以此為依據進行校驗，即3I③動作時間為1s。（3）1QF零序電流保護Ⅲ段的整定①當下一級的線路末端短路被躲過時，可能出現的最大不平衡電流Iunb.maxI在這個式子中：KnpKstKer被稱為電流互感器的10%誤差，數值選定為0.1。Ik.②根據以上內容，進行靈敏度校驗：如果其作為近后備保護的時候：K如果其作為遠后備保護的時候：K③動作時間取為1.5s。1.4.5零序電流保護的評價及使用范圍接地電流系統(tǒng)中，采用零序電流保護和零序方向電流保護與采用三相完全星形接線的電流保護和方向電流保護來防御接地短路相比較，前者具有較突出的優(yōu)點：靈敏度高，延時小。接地電流系統(tǒng)中，有很多保護可以選擇，比如零序電流保護、零序方向電流保護或者是三相完全星形接線的電流保護和方向電流保護。這些保護都可以