集电线路保护

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* 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)。 序保护。
* 取出零序分量用以构成专门的接地保护，称为零
* 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
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* 零序电压的取得方法：
（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。
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* ③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。 ④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。 ⑤变压器中性点绝缘水平较低时，中性点必须接 地。
* 66kV及以下的电压等级电网——中性点不接地或
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* (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。
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* 绘制展开图时应遵守下列规则： * 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； * 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； * 3)每一行中各元件(继电器的线圈、触点等)按 实际顺序绘制。
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。
* 人工拉线 * 趋势：接地电流自动跟踪补偿和选线一体化。
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* 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，直到零序电压消失。
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* 综合上述要求，变压器中性点接地方式
的选择原则如下： ①中间变电所母线有穿越电流或变 压器低压侧有电源，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。 ②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。
*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
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* 消弧线圈作用原理及国内外现状 * 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。
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* 当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效的减少产
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。
* 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 用高于链型结构。
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*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。
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* 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。
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* 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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，其中Ⅰ段瞬 时电流速断保护、Ⅱ段限时电流速断保护是主保 护，Ⅲ段定时限过电流保护是后备保护。
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*如图所示，当在L1线路首端短路时，
保护1的I、Ⅱ、Ⅲ段均起动，由Ⅰ段将 故障瞬时切除，Ⅱ段和Ⅲ段返回；在 线路末端短路时，保护Ⅱ段和Ⅲ段起 动，Ⅱ段以0．5s时限切除故障，Ⅲ段 返回。若I、Ⅱ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。
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* 3.零序过电流保护（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。
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* 小电流接地系统发生单相接地故障时，凡是对地
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* 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
（DL/T 620—1997）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。 小电阻接地。
* 35kV侧常用的中性点接地方式有消弧线圈接地和
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* 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.
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* 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 。
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
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V=（IC-IL）/IC
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* 当V=0时，称为全补偿，
当V>0时为欠补偿， 当V<0时为过补偿。
* 过去规定：不采用全补偿和欠补偿。全补偿将发
* 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。
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继电保护接线图分原理图、展开图和安装图三 种。
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* (1)原理图。把整个继电器和有关的一、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。
* 中性点直接接地的系统X0/X1≤4～5,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（大接地电流系统）
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* 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。
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* 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：
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*链形接线结构为目前国内风
电场采用最多的一种连接方式， 将整个风电场机组分为3～4串， 每串连接8～13台风力发电机 组。
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* 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。
* 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。
* 复合环形接线是将每组风力发电机组的末端连接
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* 自动跟踪补偿系统的工作方式是：自动跟踪电网
电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使消弧线 圈量调在最佳位置。
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* 目前，自动补偿的消弧线圈国内主要有四种产品，
分别是调气隙式、调匝式、偏磁式、调晶闸管式。
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*调气隙式属于随动式补偿系统。其消
弧线圈属于动芯式结构，通过移动铁 芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的 目的。然而其调整只能在低电压或无 电压情况下进行，其电感调整范围上 下限之比为2.5倍。控制系统的电网正 常运行情况下将消弧线圈调整至全补 偿附近，将约100欧电阻串联在消弧线 圈上。用来限制串联谐振过电压，使 稳态过电压数值在允许范围内（中性 点电位升高小于15%的相电压）。当发 生单相接地后，必须在0.2S内将电阻 短接实现最佳补偿，否则电阻有爆炸 的危险。
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。
* 目前：消弧线圈经阻尼电阻接地，可以工作在全
补偿、过补偿、欠补偿的全工况状态。
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