電力系統(tǒng)線路保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)講座.doc

電力系統(tǒng)線路保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)講座1 緒論1-1 繼電保護(hù)的作用一、故障及不正常運(yùn)行狀態(tài) Id 危害 故障元件 故 障 U 非故障元件 (各種短路) f b 用戶 電力系統(tǒng)過負(fù)荷 過電壓 危害 元件不能正常工作不正常運(yùn)行狀態(tài) f 長時(shí)間將損壞設(shè)備系統(tǒng)振蕩 發(fā)展成故障二、繼電保護(hù)的任務(wù) 故障時(shí)： 自動(dòng)、快速、有選擇性地切除故障元件系統(tǒng)事故 保證非故障部分恢復(fù)正常運(yùn)行 不正常運(yùn)行時(shí)：自動(dòng)、及時(shí)、有選擇地動(dòng)作于信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘1-2 繼保的基本原理和保護(hù)裝置的組成一、 反應(yīng)系統(tǒng)正常運(yùn)行與故障時(shí)基本參數(shù)的區(qū)別而構(gòu)成的原理（單端測量） 運(yùn)行參數(shù)：I、U、Z 反應(yīng)I過電流保護(hù) 反應(yīng)U低電壓保護(hù) 反應(yīng)Z低阻抗保護(hù)(距離保護(hù))二、反應(yīng)電氣元件內(nèi)部故障與外部故障及正常運(yùn)行時(shí)兩端電流相位和功率方向的差別而構(gòu)成的原理（雙端測量） 以A-B線路為例： 規(guī)定電流正方向：由保護(hù)安裝處母線 被保護(hù)線路1、外部短路時(shí)(及正常運(yùn)行時(shí)) d1點(diǎn)短路: Id1B(-) UB(+) PB(-) 180 Id1A(+) UA(+) PA(+) 2、內(nèi)部短路時(shí) d2點(diǎn)短路： Id2B(+) UB(+) PB(+) 0 Id2A(+) UA(+) PA(+) 3、利用以上差別，構(gòu)成差動(dòng)原理保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 相差高頻動(dòng)保護(hù) 方向高頻保護(hù)等 三、保護(hù)裝置的組成部分 輸入信號(hào) 測量 邏輯 執(zhí)行 輸出信號(hào) 整定值1-3 對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求一、選擇性：保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。 d3點(diǎn)短路： 6動(dòng)作：有選擇性 5再動(dòng)作：無選擇性如果6拒動(dòng)，5再動(dòng)作：有選擇性(5作為6的遠(yuǎn)后備保護(hù)) d1點(diǎn)短路： 1、2動(dòng)作：有選擇性 3、4動(dòng)作：無選擇性 本元件主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由前一級(jí)保護(hù)作為后備叫遠(yuǎn)后備.后備保護(hù) 本元件主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本元件的另一套保護(hù)作為后備叫近后備.二、速動(dòng)性：故障后,為防止并列運(yùn)行的系統(tǒng)失步,減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間及故障元件損壞程度，應(yīng)盡量地快速切除故障。(快速保護(hù):幾個(gè)工頻周期，微機(jī)保護(hù)：30ms以下)三、靈敏性：保護(hù)裝置對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。靈敏系數(shù)Klm用以反應(yīng)靈敏度四、可靠性：不拒動(dòng)、不誤動(dòng)。1-4 繼電保護(hù)工作特點(diǎn)及其發(fā)展史（略）2 電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)（主要用于35KV及以下線路）2-1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)一、繼電器介紹1、繼電器基本概念繼電器表示符號(hào)：（以過電流繼電器為例） 繼電器的返回系數(shù)：Kh= 動(dòng)作量：使繼電器剛好動(dòng)作的電氣量的值 返回量：使繼電器剛好返回的電氣量的值 繼電特性：無論起動(dòng)或返回，繼電器的動(dòng)作都是明確干脆的，不會(huì)停留在某個(gè)中間位置，這種特性稱為“繼電特性” 過量繼電器：反映電氣量上升而動(dòng)作的繼電器（例如過電流繼電器），其Kh12、集成電路型過電流繼電器（晶體管型：略） 3ms延時(shí)：防止干擾信號(hào)引起的誤動(dòng)(保證3ms的穩(wěn)定持續(xù)時(shí)間) 12ms展寬：使輸出動(dòng)作信號(hào)展成連續(xù)高電平。3、軟繼電器在微機(jī)保護(hù)中已不存在物理繼電器的概念，完全是由軟件（算法）構(gòu)成的邏輯繼電器。二、電流速斷保護(hù)（電流I段）電流速斷保護(hù)：瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)1、整定計(jì)算原則 (1)、短路特性分析：三相短路時(shí)d(3),流過保護(hù)安裝處的短路電流： Id = = Zd(l) Id曲線max：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路情況曲線min：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路情況 （線路上某點(diǎn)的兩相短路電流為該點(diǎn)三相短路電流的倍） (2)、動(dòng)作電流整定原則：按躲開下一條線路出口（始端）短路時(shí)流過本保護(hù)的最大短路電流來整定。（以保證選擇性）Idz.1 I(3)d.B.maxIdz.1 = KkI(3)d.B.maxIdz.2 I(3)d.c.maxIdz.2 = KkI(3)d.c.max可靠系數(shù)Kk = 1.21.3(3)、靈敏性校驗(yàn)該保護(hù)不能保護(hù)本線路全長，故用保護(hù)范圍來衡量lmax：最大保護(hù)范圍； lmin：最小保護(hù)范圍校驗(yàn)保護(hù)范圍：（lmin / L）100% 15% 20% 當(dāng)保護(hù)范圍不滿足要求時(shí)，可采用電壓電流聯(lián)鎖速斷2、電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：簡單可靠，動(dòng)作迅速缺點(diǎn)：不能保護(hù)本線路全長，直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，受線路長度的影響。三、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流II段）限時(shí)電流速斷保護(hù)：以較小的動(dòng)作時(shí)限切除本線路全線范圍內(nèi)的故障。1、動(dòng)作電流的整定保護(hù)范圍延伸到下一條線路，但不超出下一條線路速斷保護(hù)最大保護(hù)范圍的末端。(與下條線路的速斷保護(hù)配合）原則：躲開下條線路速斷的最大保護(hù)范圍末端短路時(shí)，流過本保護(hù)的最大短路電流。Idz.1 = KkIdz.2 可靠系數(shù) Kk= 1.11.22、動(dòng)作時(shí)限的選擇為保證本線路限時(shí)速斷與下條線路速斷的保護(hù)范圍重疊區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)的動(dòng)作選擇性，動(dòng)作時(shí)限按下式配合：t1 = t2 + Dt時(shí)差Dt ：0.35s0.6s 一般取0.5s3、保護(hù)裝置靈敏性的校驗(yàn)對(duì)于過量保護(hù)： 保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)的故障參數(shù)的計(jì)算值靈敏系數(shù)：Klm = 保護(hù)裝置的動(dòng)作參數(shù)電流保護(hù)的故障參數(shù)計(jì)算值：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，流過保護(hù)安裝處的最小短路電流。對(duì)保護(hù)2的限時(shí)電流速斷：Klm = 要求：Klm 1.31.5若Klm 不滿足要求，可繼續(xù)延伸保護(hù)范圍使得： Idz.1 = KkIdz.2(與下條線路的限時(shí)速斷保護(hù)配合）同時(shí)進(jìn)一步提高時(shí)限： t1 = t2 + Dt （保證重疊區(qū)內(nèi)故障的動(dòng)作選擇性）四、定時(shí)限過流保護(hù)（電流III段）1、動(dòng)作電流的整定原則按躲開流過保護(hù)的最大負(fù)荷電流來整定：Idz If.max實(shí)際整定原則：考慮到外部故障切除后，電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)過程中，保護(hù)要能可靠地返回。則：Ih Izq.max = KzqIf.max(自啟動(dòng)系數(shù)Kzq 1)又：Ih = KhIdz （返回系數(shù)Kh 取可靠系數(shù)Kk :1.151.25 Idz = 2、按選擇性要求確定過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為保證動(dòng)作選擇性，動(dòng)作時(shí)限按階梯原則整定t1 = MAX(t2 , t3 , t4 ) + Dt 對(duì)定時(shí)限過流保護(hù)，當(dāng)故障越靠近電源端時(shí)，此時(shí)短路電流Id越大,但過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限反而越長 缺點(diǎn) 定時(shí)限過流保護(hù)一般作為后備保護(hù)，但在電網(wǎng)的終端可以作為主保護(hù)。3、過流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn) (1)、作為本線路主保護(hù)或近后備時(shí)按本線路末端的最小短路電流來校驗(yàn) Klm = 1.31.5 (2)、作為遠(yuǎn)后備時(shí)（相鄰線路的后備）按相鄰線路末端的最小短路電流來校驗(yàn) Klm = 1.2 (3)、要求各保護(hù)之間Klm互相配合對(duì)同一故障點(diǎn)，越靠近故障點(diǎn)的保護(hù)，其Klm要求越大Klm.1 Klm.2 Klm.3 Klm.4 Idz.2 Idz.3 . , 自然滿足此條件)五、階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及評(píng)價(jià) 電流速斷：由動(dòng)作電流的整定來保證動(dòng)作選擇性，按躲開某點(diǎn)的短路電流整定，動(dòng)作迅速（無時(shí)限），但不能保護(hù)本線路全長，作為主保護(hù)的一部分。 限時(shí)電流速斷：由動(dòng)作電流的整定與時(shí)限的確定來保證動(dòng)作選擇性，動(dòng)作電流按躲開某點(diǎn)的短路電流整定，能保護(hù)本線路全長，動(dòng)作時(shí)限較小，作為主保護(hù)的另一部分（速斷的補(bǔ)充） 定時(shí)限過流保護(hù)：由動(dòng)作時(shí)限的確定來保證動(dòng)作的選擇性，動(dòng)作電流按躲開負(fù)荷電流整定，其值較小，靈敏度較高，然而動(dòng)作時(shí)限較長，且越靠近電源短路，動(dòng)作時(shí)限反而越長，一般作為后備保護(hù)，但是在電網(wǎng)終端可作為主保護(hù)。六、電流保護(hù)的接線方式 接線LJ LH1、兩種常用的接線方式 (1)、三相星形接線 (2)、兩相星形接線繼電器動(dòng)作電流 Idz.j = Idz /nl2、兩種接線方式的性能分析比較 (1)、對(duì)中性點(diǎn)接地或不接地電網(wǎng)中各種相間短路兩種接線方式均能正確放映這些故障 (2)、對(duì)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中的兩點(diǎn)接地短路（不同線路上兩點(diǎn)）Q 這種電網(wǎng)允許帶一個(gè)接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行 串聯(lián)線路上兩點(diǎn)接地時(shí)： 三相星形接線能保證只切除后一接地點(diǎn) 兩相星形接線只能保證2/3的機(jī)會(huì)切除后一接地點(diǎn)并聯(lián)線路上兩點(diǎn)接地時(shí)： 三相星形接線：若保護(hù)1，2時(shí)限相同，則兩接地點(diǎn)將同時(shí)被切除，擴(kuò)大了停電范圍。 兩相星形接線：即使保護(hù)1，2時(shí)限相同，也能保證有2/3的機(jī)會(huì)只切除任一條線路。 (3)、對(duì)Y/D接線變壓器后面的兩相短路現(xiàn)以Y/D-11接線的降壓變壓器為例：假設(shè)低壓側(cè)（D側(cè)）發(fā)生AB兩相短路IA(D) = -IB(D) IC(D) = 0 D側(cè)Y側(cè) （Y/D-11接線） IA(Y) = IC(Y)IB(Y) = 2IA(Y) 三相星形接線：能反映IB，靈敏系數(shù)Klm 大 兩相星形接線：不能反映IB，只能反映IA和IC，Klm降低一半提高兩相星形接線Klm的方法：在兩相星形的中線上再接一個(gè)繼電器LJ3 Q兩相短路時(shí)有：IA + IB + IC = 0 LJ3 中的電流Ij3 = |(IA +IC )/nl|= IB /nl Ij3 反映了IB Klm 3、兩種接線方式的應(yīng)用 (1)、三相星形接線：接線復(fù)雜，不經(jīng)濟(jì)，但是可提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性與靈敏性，廣泛用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴重元件的保護(hù)中。 (2)、兩相星形接線：接線簡單、經(jīng)濟(jì)，廣泛用于各種電網(wǎng)中線路的反映相間短路的電流保護(hù)中。（對(duì)于電網(wǎng)中所有采用兩相星形接線的保護(hù)都應(yīng)裝在相同的兩相上）七、三段式電流保護(hù)的接線圖1、 原理圖:以二次元件為整體繪制 2、 展開圖（交流回路、直流回路）：以二次回路為整體繪制2-2 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)一、方向性電流保護(hù)的工作原理對(duì)于雙側(cè)電源電網(wǎng) E1單獨(dú)供電：由保護(hù)1、3、5起線路保護(hù)作用 E2單獨(dú)供電：由保護(hù)6、4、2起線路保護(hù)作用 E1 、E2 同時(shí)供電：（以B母線兩側(cè)保護(hù)2,3為例） d1點(diǎn)短路時(shí)，要求：2動(dòng)作，3不動(dòng)。 假設(shè)： 速斷保護(hù)：dz.3 dz.2 過流保護(hù)：t3 t2 雖然此時(shí)能滿足選擇性，但若出現(xiàn)d2點(diǎn)短路，則：2誤動(dòng) 非選擇性動(dòng)作 分析可知：被保護(hù)線路的反方向發(fā)生短路時(shí)，由對(duì)側(cè)電源供給的短路電流可能造成該保護(hù)誤動(dòng)作。此時(shí)的功率方向：線路 母線 為防止保護(hù)誤動(dòng)作,增設(shè)功率方向閉鎖元件GJ(裝于誤動(dòng)保護(hù)上) 母線 線路（正方向）：GJ動(dòng)作啟動(dòng)保護(hù) 功率方向 線路 母線（反方向）：GJ不動(dòng)閉鎖保護(hù) 增設(shè)GJ后,雙側(cè)電源網(wǎng)可以按單側(cè)電源網(wǎng)的三段電流保護(hù)進(jìn)行配合二、GJ的工作原理 保護(hù)1上裝設(shè)GJ 假設(shè)：GJ的接線方式為： 加入GJ的電壓Uj為相電壓U；電流Ij為相電流I 則：d1點(diǎn)三相短路時(shí)：U=IZd1 Uj超前Ij：d （正方向） d2點(diǎn)三相短路時(shí)：U=(I )Zd2 Uj超前Ij：(180d)（反方向） 設(shè)計(jì)一個(gè)直線動(dòng)作邊界： 當(dāng)正方向短路時(shí)位于動(dòng)作區(qū)，GJ動(dòng)作 當(dāng)反方向短路時(shí)位于非動(dòng)作區(qū)，GJ閉鎖 （注：若GJ的接線方式或短路類型變化，則正向短路時(shí)Uj與Ij的相位差將變化）1、相位比較式GJ相位比較器： 兩輸入量：C、DC 相位 輸出D 比較器 動(dòng)作條件：90 arg 90 銳角型 （或：270 arg 90 鈍角型）相位比較式GJ： 兩輸入量：Uj、Ij KuUj Uj 變換器 相位 輸出Ij 比較器 KiIj （其中KuKu90，KiKi90a）動(dòng)作條件：90 arg 90 即：90a arg 90a Ij其功率表示形式為： UjUjIj cos(Fj+a) 0 a a：GJ的內(nèi)角(即Ku超前Ki的角度) 調(diào)a調(diào)GJ的動(dòng)作邊界 當(dāng)Uj超前Ij的角度：ja 時(shí)：Ij垂直于動(dòng)作邊界，位于動(dòng)作范圍的正中央，GJ動(dòng)作最為靈敏可靠，此時(shí)的j稱為GJ的最靈敏角lm 。 lma2、幅值比較式GJ幅值比較器：兩輸入量：A、BA 幅值 輸出B 比較器 動(dòng)作條件：AB 幅值比較器與相位比較器（銳角型）的關(guān)系： 若?。篈CD，BCD 則： 當(dāng)相位比較器位于動(dòng)作區(qū) 即：90 arg 90時(shí) 有：AB 即幅值比較器也位于動(dòng)作區(qū) 當(dāng)相位比較器位于非動(dòng)作區(qū) 即：90 arg 90時(shí) 有：A B 即幅值比較器也位于非動(dòng)作區(qū) 故：當(dāng)滿足：ACD，BCD 時(shí)幅值比較器與相位比較器具有相同的動(dòng)作特性（幅值比較器與鈍角型相位比較器的互換關(guān)系為：ACD，BCD）幅值比較式GJ：兩輸入量：Uj、Ij A = KuUj+KiIj Uj 變換器 幅值 輸出Ij 比較器 B = KuUj-KiIj 其特性與相位比較式GJ完全相同三、集成電路型GJ1、構(gòu)成2、原理分析(相位比較) U1與U2同相時(shí) 的持續(xù)時(shí)間10ms (半個(gè)周期) 當(dāng)90arg90時(shí) 的持續(xù)時(shí)間5ms,有輸出,動(dòng)作。 3、GJ的動(dòng)作特性 理想GJ動(dòng)作條件:90ja 90即 Cos(ja)0實(shí)際GJ: 電壓回路形成方波電壓U3所需最小起動(dòng)電壓Udzjmin 電流回路形成方波電壓U4所需最小起動(dòng)電流Idzjmin 角度特性（Ij固定）： Udz.jf(j) P39 圖2-34 當(dāng)正向故障時(shí)Uj Udzjmin 時(shí)，GJ拒作，出現(xiàn)電壓死區(qū)。（由于故障時(shí)電流Ij較大，不存在電流死區(qū)） 伏安特性（jlm）：Udz.jf(Ij) P40 圖2-35 “潛動(dòng)”問題：在只加入U(xiǎn)j或只加入Ij的情況下，GJ就能動(dòng)作。（不利因素）四、相間短路GJ的接線方式 要求：(1)正方向任何故障: GJ動(dòng)作 反方向故障: GJ不動(dòng) (2)加入GJ的Ij、Uj應(yīng)盡量大,且jlm A相GJ: IjIA, UjUBC 90接線方式 B相GJ: IjIB, UjUCA C相GJ: IjIC, UjUAB 線路正方向各種相間短路時(shí),90接線方式的工作情況1、正方向三相短路 三相完全對(duì)稱 以A相GJA為例分析（GJB 、GJC 相同）: IjIA UjUBC j-90d （d：線路阻抗角） 要使GJA 動(dòng)作,則需Cos（ja） 0 即：-90 -90da 90 線路阻抗角d的可能取值范圍：090 d 0 ： 0 180 0 a 90 d 90：90 90 0 a 90時(shí),無論d為何值的線路上發(fā)生正向三相短路時(shí),GJA 總能正確動(dòng)作。 當(dāng)Zd 0時(shí),Uj 0 Udz.j.min, GJ拒動(dòng), 存在死區(qū)。 為使GJ動(dòng)作靈敏，應(yīng)盡量使ja0,即 a90d2、正方向兩相短路 以BC兩相短路為例分析： A相為非故障相，Ifh方向不定，故GJA 動(dòng)作情況不定，但由于 IAIfh 很小，A相保護(hù)不起動(dòng)。 分析GJB 、GJc 的情況： (1)d(2) 點(diǎn)位于保護(hù)安裝處附近: ZdZs Zd0 IBIC, UAEA UBUdBEA UCUdCEA (UdB = EBZs = EA ) GJB ： IjIB UjUCA j-90d 要使GJB 動(dòng)作,則需： -90-90da 90 d：090 a 取值范圍： 0 a 90 GJC ： IjIC UjUAB j-90d 要使GJC 動(dòng)作,則需： -90-90da 90 d：090 a 取值范圍： 0 a Zs Zs0 IBIC, UAEA UBEB UCEC GJB ： IjIB UjUCA j-120d 要使GJB 動(dòng)作,則需： -90-120da 90 d：090 a 取值范圍： 30 a 120 GJC ： IjIC UjUAB j-60d 要使GJC 動(dòng)作,則需： -90-60da 90 d：090 a 取值范圍： -30 a 60 由以上分析得：對(duì)于任意線路上（d任意），正方向任何位置上（無論遠(yuǎn)近）發(fā)生BC兩相短路時(shí)，要使GJB 能正確動(dòng)作，則 a 應(yīng)滿足：0 a 90 公共范圍：30 a 9030 a 120 對(duì)于任意線路上（d任意），正方向任何位置上（無論遠(yuǎn)近）發(fā)生BC兩相短路時(shí)，要使GJC 能正確動(dòng)作，則 a 應(yīng)滿足： 0 a 90 公共范圍： 0 a 60 -30 a 60 同理可分析AB、CA兩相短路的情況 結(jié)論： *在線路正方向各種故障情況下，故障相GJ的j是以-90d為中心左右偏離不超過30的范圍內(nèi)。 *在任何線路上發(fā)生各種故障的情況下，GJ都能正確動(dòng)作的條件：30 a 1 ) 2、外汲電流的影響保護(hù)2的電流I段的最大保護(hù)范圍末端M短路：IAB.M = IBC.M / Kfz = Idz.2/ Kfz Idz.1 = KkIAB.M = KkIdz.2/Kfz Kfz = IBC/IAB = (外汲電流情況Kfz tDL ，可不考慮此條件 (3)當(dāng)線路采用單相ZCH時(shí)，躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)又發(fā)生振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流（其值較大） 靈敏I段： 按條件(1),(2)整定 不靈敏I段：按條件(3)整定系統(tǒng)全相運(yùn)行時(shí)： 靈敏I段起作用（動(dòng)作值小，靈敏度高）系統(tǒng)非全相運(yùn)行時(shí)：靈敏I段閉鎖，不靈敏I段起作用（保護(hù)范圍比相間短路I段保護(hù)大 ） 動(dòng)作時(shí)限：t0s四、零序電流限時(shí)速斷保護(hù)（零序II段）1、整定原則：躲開下條線路零序I段最大保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)流過本保護(hù)的最大零序電流。 (1)無分支情況：Idz.1KkIdz.2 （Kk取1.11.2） (2)有分支情況： 3Id0.BC 3Id0.AB 3Id0.T2 Idz.1k3Id0.js （3Id0.js Idz.23Id0.T2 ） 3Id0.js ：保護(hù)1零序I段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的零序電流計(jì)算值。2、校驗(yàn)靈敏度： lm 1.5 （3Id0.min.m ：被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)所出現(xiàn)的最小零序電流） 動(dòng)作時(shí)限：t1 t2 t0.5s 若lm不滿足要求，采用以下方式解決： (1)使零序II段保護(hù)與下一條線路的零序II段相配合，時(shí)限再抬高一級(jí) 例如：無分支時(shí)：Idz.1KkIdz.2 t1 t2 tt2 2t1s (2)保留0.5s的零序II段，并增加按(1)整定的零序II段 (3)改用接地距離保護(hù)五、零序過電流保護(hù)（零序III段）1、整定原則：躲開下條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流Ibp.max： Idz.jKkIbp.max 實(shí)際整定：應(yīng)考慮滿足靈敏系數(shù)按逐級(jí)配合的原則即：本保護(hù)零序III段的保護(hù)范圍不超出下條線路零序III段的保護(hù)范圍： Idz.1Kk3Id0.js （Kk1.11.2） 3Id0.js ：下條線路零序III段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的零序電流計(jì)算值。2、校驗(yàn)靈敏度： 近后備：lm 3Id0.min.bm /Idz1.5 近后備：lm 3Id0.min.xm /Idz1.23Id0.min.bm ：本線路末端接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的零序電流計(jì)算值3Id0.min.xm ：下條線路末端接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的零序電流計(jì)算值3、動(dòng)作時(shí)限： 為保證動(dòng)作選擇性，保護(hù)時(shí)限按階梯原則整定 t1 t2 t t2 t3 t t3 0s 安裝在受端變壓器上的零序III段保護(hù)可以瞬動(dòng) 零序網(wǎng)范圍正序網(wǎng)范圍 零序III段電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限 Idz.3 t3 Idz.2 t2 Ifh.max (大） 零序過電流保護(hù)： IdzIbp.max (小) 故：零序過電流保護(hù) Klm零序網(wǎng)正序網(wǎng)零序過流保護(hù) t (2)、零序電流速斷及限時(shí)速斷受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響小，較穩(wěn)定，且保護(hù)范圍，Klm (3)、零序電流保護(hù)不受過負(fù)荷及系統(tǒng)振蕩的影響 尚有不足： (1)、對(duì)短線路或運(yùn)行方式變化很大的情況，往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。 (2)、由于單相重合閘的使用將出現(xiàn)非全相運(yùn)行，再考慮系統(tǒng)兩側(cè)電機(jī)發(fā)生搖擺，則可能出現(xiàn)較大零序電流，影響零序電流保護(hù)的正確工作。 (3)、當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，任一網(wǎng)絡(luò)的接地短路都將在另一網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生零序電流，使零序保護(hù)的整定配合復(fù)雜化。2-4 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、電流及方向保護(hù)一、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn) 以線路II上A相接地故障為例（忽略線路上阻抗壓降）1、零序電壓： UAD 0 UBD EB EA UCD EC EA Ud0 （UAD UBD UCD ）EA （ EA + EB + EC = 0 ） 2、零序電流： 各元件對(duì)地電容電流： 3I0I （IAI IBI ICI）jCI（UAD UBD UCD ）j3CI Ud0 3I0II j3CII Ud0 3I0f j3Cf Ud0 各元件出口處所測零序電流： 3I0I 3I0I j3CI Ud0 3I0f 3I0f j3Cf Ud0 3I0II3（I0II0f）j3（CI Cf）Ud0j3（CCII）Ud0 C ：系統(tǒng)所有元件對(duì)地電容的總和3、結(jié)論： (1)系統(tǒng)單相接地時(shí)(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓U0 EA (2)流過非故障元件的零序電流等于其本身對(duì)地電容電流 方向：母線 元件（U0 超前I0 ：90） (3)流過故障元件的零序電流等于全系統(tǒng)所有非故障元件對(duì)地電容電流的總和 方向：元件 母線（U0 超前I0 ：90）二、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)1、絕緣監(jiān)視裝置 系統(tǒng)正常運(yùn)行及相間短路時(shí)：Uj Ubp Udz.j 延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào) 此裝置可確定故障相別（UA0，UBUCE， E：相電壓） 但無法確定故障點(diǎn)位置（即無法確定故障線路），無選擇性，需運(yùn)行人員手動(dòng)依次短時(shí)跳開線路的DL加以判斷。2、零序電流保護(hù) 系統(tǒng)正常及相間短路時(shí)：3I0 0 其他線路單相接地時(shí)： 3I0 3C0 Ud0 (小) 本線路單相接地時(shí)： 3I0 3（C0 C0 ）Ud0 (大) 保護(hù)整定電流：Idzk3C0 Ud0 靈敏系數(shù)：lm ( 出線越多 C0lm)3、零序功率方向保護(hù) 系統(tǒng)正常及相間短路：U0 0 I0 0 GJ0 不動(dòng) 非故障元件： U0 超前I0 ：90 GJ0 不動(dòng) 故障元件： U0 超前I0 ：90 GJ0 動(dòng)作 保護(hù)中只有方向元件GJ0 ，無電流啟動(dòng)元件LJ lm三、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)1、 零序電壓：同中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地時(shí)(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓U0 EA 2、 零序電流：消弧線圈L的作用：降低單相接地時(shí)故障點(diǎn)的接地電流。 故障點(diǎn)總電流：Id0IC + IL = j3CUd0 + Ud0/(jL)= j Ud0 3C - 1/(L)*完全補(bǔ)償：3C = 1/(L) Id00但是在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，若線路三相對(duì)地電容不對(duì)稱或斷路器三相觸頭不同時(shí)閉合將出現(xiàn)一個(gè)零序分量電壓源串在回路中串聯(lián)諧振很大的諧振電流中性點(diǎn)過電壓故不能采用完全補(bǔ)償*欠補(bǔ)償：3C 1/(L) 即：IC IL當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)（例如某元件退出或被切除）C3C = 1/(L)諧振過電壓，不宜采用。*過補(bǔ)償：3C 1/(L) 即：IC IL , 相當(dāng)于L不起作用（同中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)）因此，可構(gòu)成反映高次諧波（一般為5次）的零序電流及零序方向保護(hù)（不足：諧波分量較小，不易測量；諧波分量大小與許多因素有關(guān)，不易確定，使整定困難；出線較少時(shí)，Klm低）(3)反映暫態(tài)電流的保護(hù)以線路II上A相接地為例：暫態(tài)過程中：消弧線圈中電流iL0 (電感中電流不能突變)A相的對(duì)地電容放電；B、C相的對(duì)地電容充電A相電容的放電電流不經(jīng)電源，故回路中阻抗小，時(shí)間常數(shù)小，放電電流振蕩頻率高（幾千Hz），衰減快。B、C相電容的充電電流經(jīng)過電源，故回路中阻抗大，時(shí)間常數(shù)大，充電電流振蕩頻率低（幾百Hz），衰減慢。因此，在暫態(tài)過程中（首半波），主要是B、C相電容的充電電流，而A相電容的放電電流和消弧線圈的電感電流基本不起作用，類似于中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)。 故可構(gòu)成反映暫態(tài)分量的零序電流及零序方向保護(hù)（不足：暫態(tài)分量不易測量；需要自保持；當(dāng)相電壓瞬時(shí)值過零點(diǎn)附近發(fā)生該相接地故障時(shí)，暫態(tài)分量不能區(qū)分故障元件與非故障元件；出線較少時(shí)，Klm低） 3 電網(wǎng)的距離保護(hù) （主要用于110KV及以上線路）3-1 距離保護(hù)的作用原理一、距離保護(hù)基本概念（低量保護(hù)）距離保護(hù)：反應(yīng)映故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。 測量阻抗Zj= ZjZdz 保護(hù)不動(dòng)作 ZjZdz 保護(hù)動(dòng)作特點(diǎn)：故障時(shí)：即反映U,又反映I Klm 系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，Zj不變，故不受運(yùn)行方式變化的影響二、三段式距離保護(hù) I段： Zdz.1KkZAB ； Zdz.2KkZBC （Kk取0.80.85） t0s II段： Zdz.1Kk( ZAB + Zdz.2 ) (Kk取0.8) t1 t2 t 0.5s III段：Z Zf.min t按階梯原則配合三、三段式距離保護(hù)基本邏輯框圖3-2 阻抗繼電器（ZKJ） 單相式：加入一個(gè)電壓Uj,一個(gè)電流Ij 多相補(bǔ)償式：加入多個(gè)電壓，多個(gè)電流 一、構(gòu)成阻抗繼電器的基本原則P67 圖3-3 Zj= = = Zd 繼電器起動(dòng)阻抗：Zdz.j = Zdz 為消除過渡電阻Rg及LH誤差的影響，盡量簡化繼電器接線 通常把動(dòng)作特性擴(kuò)大為一個(gè)圓（或透鏡形、蘋果形、多邊性形） 三種常用的圓特性阻抗繼電器： 圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)。 測量阻抗Zj：加入繼電器的電壓Uj與電流Ij的比。動(dòng)作阻抗Zdz.j ：剛好使ZKJ動(dòng)作時(shí)，加入ZKJ的電壓Uj與電流Ij的比整定阻抗Zzd ：在最大靈敏角jlm方向（特性圓直徑正方向）上的動(dòng)作阻抗。二、利用復(fù)平面分析圓或直線特性ZJ1、全阻抗ZKJ 以原點(diǎn)為圓心，以整定阻抗Zzd為半徑的一個(gè)圓 繼電器的動(dòng)作阻抗|Zdz.j|與jj 無關(guān)，無方向性 （jj ：測量阻抗角， jj = arg ） (1)、幅值比較