第6章 线路保护配置原则与实例
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电力系统继电保护配置原则一、概述电力系统是指由发电、送电、变电、配电和用电等各个环节(一次设备)所构成的有机整体,也包括相应的通信、继电保护(含安全自动装置)、调度自动化等设施(二次设备)。
电力系统安全运行是指运行中所有电力设备必须在不超过它们所允许的电流、电压、频率及时间限额内运行(强调充裕性)。
不安全的后果可能导致电力设备的损坏,大面积停电。
2003年8月14日下午,美国纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大多伦多、渥太华等城市均发生停电事故。
事故原因俄亥俄州阿克伦城的第一能源公司的两根高压电线其中一根因树枝生长碰至线路后跳闸,另外一条线路因安全自动装置误动,导致第二条线路跳闸,最终导致各个子电网潮流不能平衡,最终系统解列。
可见,要保证电力的安全稳定运行,必须配置安全可靠的继电保护装置和安全自动装置。
继电保护顾名思义在系统发生故障时及时隔离故障点保护一次设备,同时能够让电力系统继续安全稳定运行。
二、基本要求继电保护配置方式要满足电力网结构和厂站的主接线的要求,并考虑电力网和厂站的运行方式的灵活性。
所配置的继电保护装置应能满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。
1)要根据保护对象的故障特征来配置。
继电保护装置是通过提取保护对象表征其运行状况的故障量,来判断保护对象是否存在故障或异常工况并采取相应的措施的自动装置。
用于继电保护状态判别的故障量,随被保护对象而异,也随电力系统周围条件而异。
使用最普遍的工频电气量,而最基本的是通过电力元件的电流和所在母线的电压以及由这些量演绎出来的其它量,如功率、序相量、阻抗、频率等,从而构成电流保护、电压保护、方向保护、阻抗保护、差动保护等。
2)根据保护对象的电压等级和重要性。
不同电压等级的电网的保护配置要求不同。
在高压电网中由于系统稳定对故障切除时间要求比较高,往往强调主保护,淡化后备保护。
220kV及以上设备要配置双重化的两套主保护。
所谓主保护即设备发生故障时可以无延时跳闸,此外还要考虑断路器失灵保护。
开关配置和线路保护定值设定原则解析以往的配网线路一般通过配置故障指示器来防范配网故障,达到隔离故障的目的,进而定位并及时解除故障,然而由于配网实际工作运行中面临着相对复杂环境,容易遭受多种内部、外部因素等的影响,对此则十分有必要安装配网线路开关,并对线路保护进行整定,这样才能控制问题的发生,为配网的安全工作与运转创造一个良好的环境,配网线路开关的设置以及线路保护定值的设定需要遵循科学的原则,只有积极按照这些原则来配置开关,设定保护值才能从根本上缓解配网故障。
1 10kV配网线路的开关配置原则1.1 安全性原则配网线路开关的配置应该将安全放在首位,在遵照配网相关规程、规定的前提下,将配网分段,各段分别对应配置断路器、负荷开关以及刀闸,其中要控制刀闸数目,因为其使用周期较短且运转不灵活,应该从优选择负荷开关。
为了确保线路安全、稳定地运行,除了要在线路本体设主保护,也要增设主变压端的后备保护,这是因为配网长度较长,这样线路尾部故障电流可能相对微弱,保护无法及时发出动作,有必要对线路实行双重化保护,从而提升线路运行的安全性、稳定性,实现双重保护功能。
由于配网分支线路、末端等可能出现短路问题,为了防范短路威胁,可以将断路器配置于分支线路,发挥保护作用,从而确保高效、及时地阻断故障,隔离过电流线路。
1.2 经济性原则开关控制装置是整个配网线路安全控制的关键,所以配网线路配置中有必要增加对控制装置的投入,充分发挥控制装置的安全控制与保护作用,维护配网线路整体的安全,也就间接减少了配网系统维护的资金投入,保护配网安全运行也就间接控制了故障问题带来了的经济损失,也就提升了配网系统运行的经济效益,维护了供电企业的经济利益。
而且配网运行中易受多种条件、多方因素的不良干扰,例如外部环境条件、系统停电时间、供电企业的经管能力、配网规划等,通过提高控制装置的质量,确保其及时动作,保护配网安全,才能有效抵御各类不良因素的干扰,从而减少配网运维的各项投入,提高配网运行效率,保护配网安全。
110kV 线路保护配置一般装设反应相间故障的距离保护和反应接地故障的零序方向电流保护(或接地距离保护) ,采用远后备方式。
当距离、零序电流保护灵敏度不满足要求或110kV 线路涉及系统稳定运行问题或对发电厂、重要负荷影响很大时,考虑装设全线路快速动作的纵联保护作为主保护,距离、零序电流(或接地距离)保护作为后备保护。
必须指出,目前110kV 数字式线路保护装置一般同时具有接地距离保护与零序电流保护功能,在零序电流保护整定特别是Ⅱ段整定出现灵敏度不满足要求的情况下,可考虑通过降低电流定值,延长保护动作时间等方法进行整定,由于接地距离保护一般灵敏度都能满足要求,因此保护对于接地短路的速动性不会受到影响。
1距离保护距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小(距离大小)的阻抗继电器为主要元件(测量元件) ,动作时间具有阶梯特性的相间保护装置。
当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大于预定值时,表示故障点在保护范围之外,保护不动作;当上述阻抗小于预定值时,表示故障点在保护范围之内,保护动作。
当再配以方向元件(方向特性)及时间元件,即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。
距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中,能有选择地、较快地切除相同短路故障。
在电网结构复杂,运行方式多变,采用一般的电流、电压保护不能满足运行要求时,则应考虑采用距离保护装置。
距离保护的基本原则如下:(1)距离保护具有阶梯式特性时,其相邻上、下级保护段之间应在动作时间及保护范围上相互配合。
同时,距离保护也应与上、下相邻的其他保护装置的动作时间及保护范围上相配合。
例如:当相邻为发电机变压器组时,应与其过电流保护相配合;当相邻为变压器或线路时,若装设电流、电压保护,则应与电流、电压保护之动作时间及保护范围相配合。
(2)在某些特殊情况下,为了提高保护某段的灵敏度,采用所谓“非选择性动作,再由重合闸加以纠正”的措施。
例如:当某一较长线路的中间接有分支变压器时,线路距离保护装置第Ⅰ段可允许按伸入至分支变压器内部整定,即可仍按所保护线路总阻抗的80%~85%计算,但应躲开分支变压器低压母线故障;当变压器内部发生故障时,线路距离保护第Ⅰ段可能与变压器差动保护同时动作(因变压器差动保护设有出口跳闸自保护回路) ,而由线路自动重合闸加以纠正,使供电线路恢复正常供电。
线路保护的配置和基本原理
线路保护是电力系统中的一项重要技术,其配置和基本原理包括以下几个方面:
1. 保护配置:
a. 选择保护器:根据线路的特点和要求选择合适的保护器,常见的有过流保护器、距离保护器、差动保护器等。
b. 选择保护区域:确定需要保护的线路区域范围,一般是线路的起点和终点之间的区域。
c. 设定保护参数:配置保护器的动作参数,如过流保护器的额定电流、距离保护器的整定值等。
2. 基本原理:
a. 过电流保护:通过检测电流的大小来判断线路是否存在过电流故障,当电流超过设定值时,保护器会发出动作信号,切断故障部分。
b. 距离保护:通过测量线路的电气距离来判断故障的位置,当故障发生时,保护器会根据故障距离和设定值的比较结果决定是否动作。
c. 差动保护:通过比较线路两端的电流差异来判断是否存在故障,当差流超过设定值时,保护器会动作切断故障。
线路保护的基本原理是通过检测和判断线路的电流、电压等参数的异常情况来实现保护动作,及时切断故障,保护电力系统的安全运行。
不同类型的线路保护器
适用于不同类型的线路故障,通过合理配置和设置保护参数,可以提高电力系统的可靠性和安全性。