集电线路保护.

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1、35KV集电线路保护 授课人 主要内容 小电流接地选线装置 35KV故障特点及处理方法 电力系统接地方式 35KV消弧消谐装置 电流保护 电网中性点运行方式 v中性点不接地 v中性点经消弧线圈接地 v中性点直接接地 v运行接地方式的选择，需要综合考虑电网 的绝缘水平、电压等级、通信干扰、单相 接地短路电流、继电保护配置、电网过电 压水平、系统结线、供电可靠性和稳定性 等因素 。 电网中性点运行方式 v中性点直接接地的系统X0/X145,当发 生接地故障时,通过变压器接地点构成短路 通路,使故障相流过很大的短路电流，称其 为大接地电流系统。 110kV及以上的电压等级电网中性 点直接接地运行方式

2、（大接地电流系统） 电网中性点运行方式 v变压器中性点接地方式的考虑 大电流接地电网中，中性点接地变压器的 数目及分布，决定了零序网络结构，影响着零 序电压和零序电流的大小和分布。 为了保持零序网络的稳定，有利于继电保 护的整定，使接地保护有较稳定的保护区和灵 敏性，希望中性点接地变压器的数目及分布基 本保持不变；为防止由于失去接地中性点后发 生接地故障时引起的过电压，应尽可能地使各 个变电所的变压器保持有一台中性点接地；同 时为降低零序电流，应减少中性点接地变压器 的数目。 电网中性点运行方式 v综合上述要求，变压器中性点接地方式的选择 原则如下： 中间变电所母线有穿越电流或变压器低 压侧有

3、电源，因此至少要有一台变压器中性点 接地，以防止由于接地短路引起的过电压。 电厂并列运行的变压器，应将部分变压 器的中性点接地。这样，当一台中性点接地的 变压器由于检修或其它原因切除时，将另一台 变压器中性点接地，以保持系统零序电流的大 小和分布不变。 v终端变电所变压器低压侧无电源，为提 高零序保护的灵敏性，变压器应不接地运 行。 对于双母线按固定连接方式运行的变电 所，每组母线上至少应有一台变压器中性 点直接接地。这样，当母联开关断开后， 每组母线上仍然保留一台中性点直接接地 的变压器。 变压器中性点绝缘水平较低时，中性点 必须接地。 电网中性点运行方式 v66kV及以下的电压等级电网中性

4、点 不接地或经消弧线圈接地运行方式（小接 地电流系统）。 电网中性点运行方式 v电力系统输电线路经消弧线圈接地，为小 电流接地系统的一种，当单相出现短路故 障时，流经消弧线圈的电感电流与流过的 电容电流相加为流过断路接地点的电流， 电感电容上电流相位相差180度，相互补 偿。当两电流的量值小于发生电弧的最小 电流时，电弧就不会发生，也不会出现谐 振过电压现象。10-63KV电压等级下的电 力线路多属于这种情况。 风电场集电线路接线方式 v风电场集电线路有4种常用方案：链形结 构；单边环形结构；双边环形结构；复合 环形结构。如图所示： 风电场集电线路接线方式 风电场集电线路接线方式 v链形接线结

5、构为目前国内风电场采用 最多的一种连接方式，将整个风电场 机组分为34串，每串连接813台 风力发电机组。 v单边环形接线结构是在链形接线的基础上 ，在每串风力发电机机组的末端机组增设 1条集电线路至升压站35 kV母线，这样每 串风机都有2条集电线路接人升压站35kV 母线。 v双边环形接线结构在单边环形接线基础上 有了进一步的改进，它将链形接线中2串 风电机组的末端机组用电缆连接起来。正 常运行时，风力发电机的功率通过2条集 电线路送入升压站，当其中一条集电线路 出故障时，只需短时停电，经隔离开关的 操作断开故障线路后，2串风力发电机组 的电量就可通过另一条线路送出。 v复合环形接线是将每

6、组风力发电机组的末 端连接起来，这种结构的可靠性很高，只 要有一条线路正常工作，即可将全部容量 送出，但任意一回线路故障时需短时全厂 停电，以便进行隔离开关倒闸操作。 风电场集电线路接线方式 v上述四种方案中，链型结构简单，控制也 就相应简洁，同时投资较低；但其缺点是 若某处线路发生故障，其后的一系列风机 都无法送出功率。环形结构可以通过改变 潮流方向来减小线路故障带来的损失，但 另一方面，正是由于环形结构需要根据故 障情况改变潮流方向的特点使其在控制上 更加复杂，尤其是复合环形结构，同时， 由于环形结构在线路长度、线路截面、 35kV开关柜数量及容量等几方面的增加， 使得设备投资和维护费用高

7、于链型结构。 35kV侧中性点接地方式 v交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 （DL/T 6201997）规定当单相接地 故障电容电流超过10A时，应采用消弧线 圈接地方式。风电场由于电缆线路较长， 通常单相接地故障电容电流都超过10A， 为保证运行设备以及人员的安全，35kV侧 中性点应采取适当的方式接地。 v35kV侧常用的中性点接地方式有消弧线 圈接地和小电阻接地。 35KV线路相间短路电流保护 v单侧电源辐射状中低压线路，只要灵 敏性能满足要求，首先选用简单可靠 的三段式电流保护。 段过流保护0”跳闸 段过流保护 v在被保护线路上发生短路时，流过保护安 装点的短路电流值，随短路点的位置

8、不同 而变化。在线路的始端短路时，短路电流 值最大；短路点向后移动，短路电流将随 线路阻抗的增大而减小，直至线路末端短 路时短路回路的阻抗最大，短路电流最小 。短路电流值还和系统的运行方式及故障 类型有关。 段过流保护 段过流保护 v瞬时电流速断保护的优点是：0秒跳闸。 v瞬时电流速断保护的灵敏度: 最大运行方式，保护区线路全长的50， 最小运行方式发生两相短路，能保护线路 全长的1520，即可装设。 段过流保护（限时电流速断保护） 段过流（定时限过电流保护） v瞬时电流速断保护和限时电流速断保护能 保护线路全长，可作为线路主保护用。为 防止本线路的主保护拒动(或断路器拒动) 及下一线路的保护

9、或断路器拒动，必须给 线路装设后备保护，以作为本线路的近后 备和下一线路的远后备。这种后备保护通 常采用定时限过电流保护。其动作电流按 躲过最大负荷电流整定，动作时限按保证 选择性的阶梯时限特性整定。接线图同于 限时电流速断保护。 线路相间短路的三段式电流保护装置 v由瞬时电流速断保护、限时电流速断保护 、定时限过电流保护组合构成三段式电流 保护装置。这三部分保护分别叫作、 、段，其中段瞬时电流速断保护、 段限时电流速断保护是主保护，段定时 限过电流保护是后备保护。 三段式电流保护各段保护范围及时限的配合 v如图所示，当在L1线路首端短路时，保护1的I 、段均起动，由段将故障瞬时切除， 段和段

10、返回；在线路末端短路时，保护 段和段起动，段以05s时限切除故障， 段返回。若I、段拒动，则过电流保护以较长 时限将QFl跳开，此为过电流保护的近后备作用 。当在线路L2上发生故障时，应由保护2动作跳 开QF2，但若QF2拒动，则由保护1的过电流保 护动作将QFl跳开，这是过电流保护的远后备作 用。 线路充电时过流加速段：0.3”跳闸 v为了更可靠切除被充电母线上的故障，应 设置过流加速段，作为线路充电保护。充 电保护只在母线充电时投入，当充电良好 后，应及时停用。 电流保护的接线图 v 继电保护接线图分原理图、展开图和安 装图三种。 电流保护的接线图 v(1)原理图。把整个继电器和有关的一、

11、二 次元件绘制在一起，能直观而完整地表示 它们之间的电气连接及工作原理的接线图 ，称为原理图。 电流保护的接线图 v(2)展开图。以电气回路为基础，将继电器 和各元件的线圈、触点按保护动作顺序， 自左而右、自上而下绘制的接线图，称为 展开图。 三段式电流保护的接线图 v绘制展开图时应遵守下列规则： v 1)回路的排列次序，一般是先交流电流 、交流电压回路，后是直流回路及信号回 路； v 2)每个回路内，各行的排列顺序，对交 流回路是按a、b、C相序排列，直流回路 按保护的动作顺序自上而下排列； v 3)每一行中各元件(继电器的线圈、触 点等)按实际顺序绘制。 电流保护的接线图 v（3）安装图。

12、安装图主要用于安装、配 线、调试及试验。 接地故障 v在小电流接地系统中最常见的故障是单相 接地。接地故障（1）对电力设备、通信 、人身危害小；（2）线电压保持对称。 不影响电网正常运行，可以继续运行12 小时。但过电压危害绝缘，需尽快选出故 障线路。 v故障316线单相接地故障.doc v故障324线和314线同时跳闸.doc 零序电流保护 v接地故障产生零序分量是最显著的特点。 正常运行和三相短路及两相短路都不产生 零序分量(分析省略)。 v取出零序分量用以构成专门的接地保护， 称为零序保护。 v零序分量的取得方法: (1)零序电流滤过器 (2)零序电流互感器 零序电流保护 v零序电压的取

13、得方法： （a）由三个单相电压互感器组成； （b）由三相五柱式电压互感器组成； （c）由发电机中性点电压互感器（零序电 压互感器）取得零序电压。 零序电流保护 v零序电流保护一般配置三段式或四段式零 序电流保护。 （1）零序电流段为速动段保护； （2）零序电流段为带时限零序电流 速段保护； （3）零序电流段为零序过电流保护 。 零序电流保护 v1. 零序电流速断保护（零序电流I段） 无时限零序电流速断保护工作原理，与 无时限电流速断保护相似，靠整定零序电 流的大小来获得选择性。 零序电流保护 零序电流保护 v 当在被保护线路MN上发生单相或两相接 地短路时，故障点沿线路MN移动时，流 过M处保

14、护的最大零序电流变化曲线如图 (b)所示，为保证保护的动作选择性，零序 电流I段保护区不能超出本线路. 2. 带时限零序电流速段保护（零序电流II段） 零序电流保护 v 带时限零序电流速断保护动作电流的整 定原则与相间短路的限时电流速断保护相 同。整定时应注意将零序电流的分流因素 考虑在内 。 零序电流保护 v3.零序过电流保护（零序电流III段） 零序过电流保护在正常时应当不起动， 故障切除后应当返回，为保证选择性，动 作时间应当与相邻线路III段按照阶梯原则 配合。 零序电流III段的动作电流应躲过下一线 路始端（即本线路末端）三相短路时流过 本保护的最大不平衡电流Iub.max。 自动跟

15、踪补偿及接地选线 v小电流接地系统发生单相接地故障时，凡 是对地有电容的线路都将有零序电流通过 ，但由于零序电流较小，又有很大的分散 性，依靠零序电流构成保护，其灵敏度往 往达不到要求。选择接地线路有一定困难 ；若系统中有消弧线圈，困难更大。 v人工拉线 v趋势：接地电流自动跟踪补偿和选线一体 化。 绝缘监视 绝缘监视 v 如上图所示，通过对母线零序电压的监视，可 以知道电网是否有接地故障。当零序电压较大 时，值班人员轮流拉开各出线的断路器，如果 零序电压消失，说明所拉线路就是故障线路； 如果拉开线路后，零序电流依然存在，说明所 拉线路不是故障线路，则把所拉开线路断路器 合上，继续拉下一条线路

16、，直到零序电压消失 。 v故障4.30风机箱变高压电缆单相接地短路事故 的内部分析2.pdf 35KV消弧消谐装置 v消弧线圈作用原理及国内外现状 v 消弧线圈的作用是当电网发生单相接 地故障后，提供一电感电流，补偿接地电 容电流，使接地电流减小，也使得故障相 接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到 熄灭电弧的目的。 35KV消弧消谐装置 v当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效的 减少产生弧光接地过电压的机率，还可以 有效的抑制过电压的辐值，同时也最大限 度的减小了故障点热破坏作用及接地网的 电压等。所谓正确调谐，即电感电流接地 或等于电容电流，工程上用脱谐度V来描 述调谐程度 v V=（IC-IL）/IC 35KV消弧消谐装置 v当V=0时，称为全补偿， 当V0时为欠补偿， 当V0时为过补偿。 v过去规定：不采用全补偿和欠补偿。全补 偿将发生谐振，产生谐振过电压。欠补偿 在切除若干线路后也可能进入全补偿状态 。 v目前：消弧线圈经阻尼电阻接地，可以工 作在全补偿、过补偿、