西南交大繼電保護(hù)(底稿)

繼電保護(hù)原理,第一章 繼電保護(hù)的一般概念,第二章 電流、電壓及方向保護(hù),第一節(jié) 電磁式繼電器,第二節(jié) 電流保護(hù),第四節(jié) 方向電流保護(hù),第三節(jié) 電壓保護(hù),第三章 自動裝置,第一節(jié) 自動重合閘(ZCH)的作用及要求,第二節(jié) 單側(cè)電源線路的ZCH,第三節(jié) 雙側(cè)電源線路的ZCH,第四節(jié)備用電源自動投入裝置（BZT）,第三節(jié) ZKJ接線方式,第四節(jié) 影響距離保護(hù)正確工作的因素,第五節(jié) 距離保護(hù)的整定計(jì)算,第五章 交流牽引網(wǎng)的保護(hù),第一節(jié) 交流牽引負(fù)荷的特點(diǎn),第二節(jié) 交流牽引網(wǎng)的距離保護(hù),第三節(jié) 一般牽引網(wǎng)保護(hù)方式選擇及整定原則,第六章 變壓器的保護(hù),第一節(jié) 變壓器的故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài),第二節(jié) 變壓器的差動保護(hù),第四章 距離保護(hù)及阻抗繼電器,第一節(jié) 距離保護(hù)的作用原理,第二節(jié) 阻抗繼電器(ZKJ),第一章 繼電保護(hù)的一般概念,一、繼電保護(hù)的作用,1、斷路器的作用：帶電情況下，切斷或接通電路。 2、對斷路器的要求： 正常運(yùn)行時，處于合閘狀態(tài)； 正常停電時，人工操作完成,遠(yuǎn)端控制（在調(diào)度中心),距離控制（在主控室）,就地控制（在設(shè)備上）,發(fā)生短路故障時，使故障部分退出運(yùn)行相關(guān)DL自動跳閘。,110kV,27.5kV,問題：DL如何知道發(fā)生了故障？ DL如何自動分閘？,繼電保護(hù)完成,二、繼電保護(hù)的原理,TQ跳閘線圈,LH電流互感器,LJ電流繼電器,正常運(yùn)行時，I 很小，LJ不動作;,發(fā)生短路故障時，Id 很大，LJ動作，其接點(diǎn)閉合，回路接通，TQ受電，將DL分閘。,3、繼電保護(hù)的作用 正確識別出短路故障狀態(tài)，并給DL發(fā)出跳閘命令，有選擇的僅使離 故障點(diǎn)最近的DL跳閘，從而切除故障，保證其余部分仍能正常運(yùn)行； 出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時，發(fā)出預(yù)告信號； 與自動重合閘配合使用，使瞬時自消性故障跳閘后重新 自動合閘，不至于造成停電時間過長。,DL主接點(diǎn),DL輔助接點(diǎn),原理：反映系統(tǒng)發(fā)生故障時，所出現(xiàn)的一些不同于正常運(yùn) 行的參數(shù)變化而動作。 對電流變化進(jìn)行檢測，構(gòu)成電流保護(hù)，若對其他參數(shù)進(jìn) 行檢測，也可構(gòu)成其他保護(hù) 。例如：, Id電流保護(hù) Ud低電壓保護(hù), Zd=Ud/Id阻抗保護(hù)（距離保護(hù)） 出現(xiàn)負(fù)序或零序分量負(fù)序或零序保護(hù) 方向發(fā)生變化方向性保護(hù) 諧波含量發(fā)生變化諧波電流保護(hù),變換電路,測量比較部分,邏輯電路,整定值,跳閘信號,共同特點(diǎn)（構(gòu)成）,LH或YH,對裝置本身而言，要求裝置元件及其接線隨時處于良好狀態(tài)，不誤動，不拒動。,三、對繼電保護(hù)的要求,指系統(tǒng)發(fā)生故障后，保護(hù)裝置僅將距離故障點(diǎn)最近的DL跳閘，保證停電范圍最??；,母線電壓降低,母線電壓降低,線路電流增大,線路上的DL起動,離故障點(diǎn)最近的DL動作,1、選擇性,2、速動性,故障發(fā)生后，保護(hù)裝置盡可能快的動作，避免發(fā)展成更大的故障；,3、靈敏性,在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，能靈敏地反應(yīng)。通常用靈敏系數(shù)Klm來衡量；,4、可靠性,四、繼電保護(hù)的分類及發(fā)展,（一）分類 1、根據(jù)原理分： 2、根據(jù)構(gòu)成保護(hù)的元件分： 3、根據(jù)被保護(hù)對象分：,電流保護(hù)電壓保護(hù)阻抗保護(hù),電磁型感應(yīng)型晶體管型集成電路型數(shù)字型,線路保護(hù)變壓器保護(hù)母線保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù),（二）發(fā)展,電磁型,感應(yīng)型,感應(yīng)型,電磁型,數(shù)字型（微機(jī)型）,晶體管、集成電路型,有接點(diǎn)的機(jī)電型,軟接點(diǎn)靜止型,晶體管、集成電路型,數(shù)字型（微機(jī)型）,第二章 電流、電壓及方向保護(hù),第一節(jié) 電磁式繼電器,1、原理分析：當(dāng)線圈中通入電流Ij時， 產(chǎn)生磁通j （Fdc） Mdz使銜鐵有轉(zhuǎn) 動的趨勢。,一、動作原理,吸引銜鐵式制動力矩：Mz,Mth,M,Wj,Mdz,（2）Ij繼續(xù)增大銜鐵開始順時針轉(zhuǎn)動，則MMdz-Mz,使得銜鐵的轉(zhuǎn)動迅速完成，接點(diǎn)閉合； （繼電器的動作）,（3）IjjMdz=Mz=Mth-M逆時針旋轉(zhuǎn)的臨界件；,（4）Ij繼續(xù)減小Mdz1,電流繼電器：Kfh,V,3、時間繼電器SJ,延時閉合的常開接點(diǎn),延時打開的常開接點(diǎn),延時閉合的常閉接點(diǎn),延時打開的常閉接點(diǎn),4、中間繼電器ZJ,5、信號件電器XJ:給信號,擴(kuò)大接點(diǎn)的數(shù)量,增大接點(diǎn)的容量,第二節(jié) 電流保護(hù),當(dāng)線路中發(fā)生短路故障時，特征之一是電流急劇增大構(gòu)成電流保護(hù),電流保護(hù),過電流保護(hù),電流速斷保護(hù),限時電流速斷保護(hù),組成三段電流保護(hù),一、過電流保護(hù),1、原理接線圖分析,TQ,LH, 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時, Ij為正常時的值IdzLJ動作，其接點(diǎn)閉合 回路+LJ接點(diǎn)SJ的線圈-通SJ線圈受電其常開接點(diǎn) 經(jīng)過規(guī)定的延時閉合回路+SJ接點(diǎn)XJ線圈(給信號) DL輔助常開接點(diǎn)TQ（DL跳閘）-通,遵循原則: 系統(tǒng)正常運(yùn)行時,保護(hù)不應(yīng)該動作，IdzIfmax； 外部故障切除后，應(yīng)該保證保護(hù)可靠返回；,2、過電流保護(hù)的整定計(jì)算,IZQ=KZQIfmax (KZQ=1.53),為保證2DL處的保護(hù)可靠返回，要求IhIZQ,Kfh =,Ih,Idz,=,KkIZQ,Idz,=,KkKZQ,If.max,Idz,=,Idz,=,KkKZQ,Kfh,If.max,根據(jù)：,其中Kk=1.2-1.3,KZQ=1.5-3,Kfh=0.85-0.9,母線電壓降低,母線電壓降低,線路電流增大,線路上的DL起動,DL被保護(hù)動作切除,電動機(jī)被制動,母線電壓正常,電動機(jī)起動(IZQ很大),3、時限特性,1DL,2DL,3DL,按照選擇性的要求：,即： t1=t2+t 其中t=t3DL+tf2+tz2+t t2=t3+t 一般取t=0.30.5s,d1點(diǎn)短路，保護(hù)1動作將1DL跳閘；,d2點(diǎn)短路，保護(hù)1、2均起動，僅保護(hù)2動作將2DL跳閘；,d3點(diǎn)短路，保護(hù)1、2、3均起動，僅保護(hù)3動作將3DL跳閘；,1,2,3,t,t1,t2,t3,t,t,階梯時限特性圖,l,1,2,3,4,5,例題：已知t1、t2、t4，求t3、t5 ?,解：若 t1t2 t3=t1+t ；t3t4 t5=t3+t,4、靈敏系數(shù)的校驗(yàn),Klm=,Id.min,Idz,1,其中Id.min為保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)的最小短路電流,規(guī)程規(guī)定：主保護(hù)Klm=1.31.5 后備保護(hù)Klm=1.2,二、電流速斷保護(hù),定義：是一種反映電流增大而瞬時動作的電流保護(hù),1,2,3,最大運(yùn)行方式,最小運(yùn)行方式,Idz,l1,l2,為了保證選擇性 在過電流保護(hù)中：t1t2t3 在電流速斷保護(hù)中：Idz1Idz2Idz3,1、整定計(jì)算,Idz=KkId.max (Kk1),其中：Idmax最大運(yùn)行方式下，保護(hù)末端的三相保護(hù)電流 Kk=1.21.3 Idz1= KkId.max.AB Idz1=KkId.max.BC Idz1=KkId.max.CD整定結(jié)果：電流速斷不能保護(hù)到線路全長,Kk取大于1的原因：在實(shí)際中，上一段線路末端（d1點(diǎn)）發(fā)生短路時的電流數(shù)值與下一段線路首端（d2點(diǎn)）短路時的電流數(shù)值相差很小d2點(diǎn)短路時被保護(hù)1誤判為d1點(diǎn)短路而引起誤動作。,結(jié)論：電流速斷不能保護(hù)到線路全長，不適宜單獨(dú)作為線路的 主保護(hù)，主要是和其他保護(hù)配合使用。,2、電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)校驗(yàn),舊規(guī)程：最小保護(hù)范圍不得小于線路全長的15%新規(guī)程：Klm=Id/Idz1 其中：Id正常運(yùn)行方式下，線路首端的最小短路電流,3、電流速斷保護(hù)的動作時限,1,2,3,t,t1,l,t2,t3,其中：t1、t2、t3為保護(hù)裝置本身固有動作時間,4、原理接線圖,TQ,LH,ZJ(快速ZJ),采用ZJ的原因：當(dāng)線路上裝有避雷裝置時，利用ZJ來增大保護(hù) 裝置本身的固有動作時間，以防止避雷器放電 時引起電流速斷保護(hù)誤動作。,DL,三、三段電流保護(hù),（一）、限時電流速斷保護(hù),1,2,3,t,t1,t2,t3,l,d1,t1,t2,t3,保護(hù)1的電流速斷不動作，如果在1處設(shè)過電流保護(hù)作為電流速斷的后備保護(hù)（1）切除d1點(diǎn)短路的時限太長； （2）在過電流保護(hù)拒動時，d1點(diǎn)短路故障將無法 切除設(shè)置限時電流速斷保護(hù),圖中d1點(diǎn)短路時，超出了保護(hù)1的電流速斷保護(hù)范圍,1、對限時電流速斷保護(hù)的要求,（1）作為電流速斷保護(hù)的后備，以較短的時限來切除電流速斷 保護(hù)以外的故障，保護(hù)到線路的末端；（2）限時電流速斷的保護(hù)范圍不能超過下一段線路電流速斷的 保護(hù)范圍；,2、限時電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算,Idz1=KkIdz2 Kk=1.1 1.5Idz2=KkIdz3,3、校驗(yàn),Klm=,Id.min,Idz,1.5,4、時限特性,其中： Id.min本段線路末端的最小短路電流,1,2,3,t,t1,t2,l,d2,t1,t2,t3,d1,d4,注：在速斷電流保護(hù)范圍內(nèi)就一定在限時速斷保護(hù)內(nèi),d3點(diǎn)故障發(fā)生時，Id3Idz2同時，Id3Idz2, Id3Idz1所以，保護(hù)2的速斷、限時速斷均起動，由于t2t2,因此由保護(hù)2的速斷動作將2DL跳閘，切除故障，限時速斷返回。,若保護(hù)2的速斷拒動，則t2延時到達(dá)后，由保護(hù)2的限時速斷動作切除故障，體現(xiàn)了限時速斷作為速斷的后備作用。,5、原理接線圖,TQ,LH,SJ,DL,t,(二)、三段電流保護(hù),段：電流速斷,段：限時電流速斷,線路的主保護(hù),段：過電流保護(hù)作為本段線路主保護(hù)的近后備保護(hù)， 同時作為相鄰線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù)。,1、時限特性配合圖,1,2,3,t,t1,t2,l,d2,t1,t2,t3,d1,d3,t1,t2,t3,t,t,t,t,d3點(diǎn)發(fā)生故障：保護(hù)1的三段，保護(hù)2的一段、二段、三段均起 動，即有四種保護(hù)。,2、單相原理接線圖,TQ,LH,I,1LJ,ZJ,1XJ,DL,I,2LJ,1SJ,2XJ,I,3LJ,3XJ,t,2SJ,t,四、電流保護(hù)的接線方式,1、三相星形接線,TQ,LH,IA,1LJ,ZJ,DL,IB,2LJ,IC,3LJ,A,B,C,特點(diǎn)：任何一個LJ動作，可使后面的ZJ或SJ動作去跳閘和給信 號，主要用于三相變壓器保護(hù)。,2、兩相星形接線,LH,IA,1LJ,DL,IC,3LJ,A,B,C,特點(diǎn)：不能反映B相中 流過的短路電 流，因此不能 完全反應(yīng)單相 接地短路。,應(yīng)用：很廣泛，主要用于反映相間短路。,3、三相差電流接線,LH,IA,1LJ,DL,IC,3LJ,A,B,C,特點(diǎn)：靈敏系數(shù)較低，主 要用于10kV以下電 網(wǎng)中，作為饋線及 較小容量高壓電動 機(jī)的保護(hù)。,4、三相星形接線和兩相星接的優(yōu)劣比較,（1）對于中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中的各種相 間短路,相同之處：均能正確反映這些故障；不同之處：動作的繼電器數(shù)目不一樣,兩相：一個,三相：兩個,（2）對中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)和非直接接地系統(tǒng)中的兩點(diǎn)接地 短路（前提：希望只切除一個故障點(diǎn)，因?yàn)樵试S單相接地 時繼續(xù)短時運(yùn)行）,、兩條線路串接,2,1,A,B,C,A,B,C,線路1,線路2,發(fā)生兩點(diǎn)接地短路，也希望切除距離電源較遠(yuǎn)的線路2，保證對線路1的供電。,A、若采用三相星接,由于保護(hù)與保護(hù)整定值時限都是按照選擇性要求配合整定的，故能保證100%切除線路2，使線路1繼續(xù)短時運(yùn)行。,B、若采用兩相星接,由于線路2上是B相接地，保護(hù)2不動作而只能由保護(hù)1動作將線路1停電，擴(kuò)大了停電范圍。,結(jié)論：三相星接優(yōu)于兩相星接,2,1,A,B,C,線路1,線路2,、兩條線路并接,希望任意切除一個故障點(diǎn)，假設(shè)t1=t2，B相上設(shè)有保護(hù)，因此保護(hù)1不動作，僅保護(hù)2動作將2DL跳閘。,結(jié)論：兩相星接優(yōu)于三相星接,第四節(jié) 方向電流保護(hù),一、基本原理,1,3,5,6,2,4,t,t,t1,t3,t5,t2,t4,t6,l,l,d1點(diǎn)短路時，根據(jù)選擇性要求保護(hù)3、4動作跳閘但是t2t3，t5MZ（阻力矩）時，GJ動作。,把剛好使GJ動作的UjIj稱為起動功率，用Sdz表示。,KUjIjcos(j+)=Mz,Sdz=,Mz,Kcos(j+),當(dāng)j=-時，起動功率最小，即GJ的動作最靈敏。對 應(yīng)于此時j的稱為GJ的最靈敏角，用lm表示。,三、方向性過電流保護(hù)的接線方式,TQ,LH,SJ,DL,t,YH,A,B,C,a,b,c,要求：正方向短路時，至少有一個GJ動作，反方向短路時， 任何一個GJ均不動作。正方向短路時，盡量使輸入GJ的Uj和Ij大一些，并盡 量使j等于或接近lm采用90接線方式。,-,-,j,a,1、正方向發(fā)生三相短路,=,=,j,d,對于A相GJ：,j=-(90- d)= d-90 j+a=d+a-90,A相GJ可以動作，同理可分析知B、C相GJ均會動作，但存在動 作死區(qū)，需加電流速斷保護(hù)作為輔助保護(hù)。,假設(shè)：d=65a=30、45,jB,=,=,=,a,M=KUjBIjBcos(jB+),jB=-(90- d),0,母線附近發(fā)生B、C兩相間 短路時，不存在動作死區(qū)。,2、母線附近發(fā)生B、C兩相間短路,=,=,=,-,1,2,=0,=,=,-,2,-,Zz,第三節(jié) 電壓保護(hù),當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，母線電壓降低電壓保護(hù),V1 不能滿足要求,為保證KlmIdz=KkKZQIe/Kfh當(dāng)出現(xiàn)If.max有可能使保護(hù)誤動作增加一個電壓元件,因?yàn)镮f.max很大Idz很大,YMa,YMb,YJ,LJ,LJ,YJ,SJ,SJ,XJ,DL,XJ,交流電壓回路,交流電流回路,起動回路,跳閘回路,信號回路, 系統(tǒng)正常運(yùn)行 出現(xiàn)If.max Idz LJ動作，但YJ 不動作電壓 元件起到了閉 鎖作用。,TQ, 發(fā)生短路時， LJ動作，YJ動作 保護(hù)動作跳閘,第三章 自動裝置,第一節(jié) 自動重合閘(ZCH)的作用及要求,一、ZCH的作用,1、故障分類,永久性故障,瞬時自消性故障,跳閘,故障原因依然存在,故障原因已消失滿足恢復(fù)供電的條件ZCH,2、ZCH的作用：自動將跳閘后的斷路器合閘，恢復(fù)由于瞬時自 消性故障引起的停電。,二、對ZCH的要求,1、正常分閘時，ZCH不應(yīng)動作；2、手動合閘到故障線路上時，ZCH不應(yīng)動作；3、DL處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時，不應(yīng)進(jìn)行重合；4、ZCH動作的次數(shù)應(yīng)符合規(guī)定；5、ZCH動作后應(yīng)能自動復(fù)歸；6、ZCH動作后應(yīng)能給出信號；7、在雙側(cè)電源線路上進(jìn)行重合時，應(yīng)考慮合閘時的同步問題；8、考慮與繼電保護(hù)的配合； 前加速：ZCH動作前加速繼電保護(hù)動作無選擇性 后加速：ZCH動作后加速繼電保護(hù)動作可保證選擇性,第二節(jié) 單側(cè)電源線路的ZCH,三、ZCH的起動方法,1、“不對應(yīng)”原理：,利用DL的狀態(tài)與控制開關(guān)的位置不對應(yīng)來起動。,2、利用保護(hù)裝置起動應(yīng)該加記憶電路來實(shí)現(xiàn)自保持。,正常運(yùn)行時： DL合閘狀態(tài) WK“合后”位 分閘狀態(tài) “分后”位短路故障時：保護(hù)動作，DL分閘狀態(tài)，WK“合后”位,其中：TWJ跳閘位置 繼電器SJ加速繼電器 TBJ跳躍閉鎖 繼電器BH閉合表示線 路上所設(shè)的 任一種保護(hù) 動作,WK,WK,2SJ,21 23,-,+,2 4,220V,2SJ1,TWJ,起動回路,閉鎖重合閘,出口回路,加速繼電器,燈光監(jiān)視,手動合閘回路,防跳閘線圈,手動分閘回路,跳閘位置繼電器,保護(hù)跳閘回路,繼電保護(hù)回路,加速跳閘回路,3R,1SJ2,C,ZJ,2R,重合閘繼電器內(nèi)部接線,1SJ,1SJ1,1R,BD,4R,ZJ4,WK,25 28,WK,5 8,WK,2SJ2,JSJ,ZJ3,ZJ2,ZJ1,ZJ,XJ,JSJ,TBJ1,TBJ,HC,DL1,TBJ2,TWJ,5R,TBJ,DL2,TQ,BH,1、正常運(yùn)行時,DL處于合閘狀態(tài)DL輔助常開接點(diǎn)閉合，輔助常閉接點(diǎn)斷開。,電容C充電（1520S）,BD亮,2、發(fā)生故障時，保護(hù)動作,BH閉合,2SJ1 、2SJ2閉合,TQ受電DL跳閘,DL1閉合,TWJ受電其接點(diǎn)閉合,TWJ閉合,1SJ受電其接點(diǎn)閉合,1SJ1閉合,電容C放電,ZJ(V)受電,ZJ13閉合,ZJ(I)受電實(shí)現(xiàn)自保持,DL2斷開,XJ受電動作給出信號,HC受電動作將DL重合閘,DL2閉合,若故障是瞬時自消性的,DL1斷開,ZJ4斷開,WK在“合后”位,6 7,WK在“合后”位,其中：TWJ跳閘位置 繼電器SJ加速繼電器 TBJ跳躍閉鎖 繼電器BH閉合表示線 路上所設(shè)的 任一種保護(hù) 動作,WK,WK,2SJ,21 23,-,+,2 4,220V,2SJ1,TWJ,起動回路,閉鎖重合閘,出口回路,加速繼電器,燈光監(jiān)視,手動合閘回路,防跳閘線圈,手動分閘回路,跳閘位置繼電器,保護(hù)跳閘回路,繼電保護(hù)回路,加速跳閘回路,3R,1SJ2,C,ZJ,2R,重合閘繼電器內(nèi)部接線,1SJ,1SJ1,1R,BD,4R,ZJ4,WK,25 28,WK,5 8,WK,2SJ2,JSJ,ZJ1,ZJ2,ZJ3,ZJ,XJ,JSJ,TBJ1,TBJ,HC,DL1,TBJ2,TWJ,5R,TBJ,DL2,TQ,BH,2、發(fā)生故障時，保護(hù)動作,若故障是瞬時自消性的,TWJ失電其接點(diǎn)斷開,TWJ斷開,SJ失電,SJ1斷開,C重新充電1520s后充滿 表明ZCH復(fù)歸,若故障是永久性的，DL重新合閘后，故障依然存在，保護(hù)再次動作。,JSJ受電其接點(diǎn)閉合,JSJ接點(diǎn)閉合,TQ受電DL第二次跳閘,C再次放電，但由于充電時間短，C上電壓低，不足以起動ZJ(V),重合不成功,6 7,其中：TWJ跳閘位置 繼電器SJ加速繼電器 TBJ跳躍閉鎖 繼電器BH閉合表示線 路上所設(shè)的 任一種保護(hù) 動作,WK,WK,2SJ,21 23,-,+,2 4,220V,2SJ1,TWJ,起動回路,閉鎖重合閘,出口回路,加速繼電器,燈光監(jiān)視,手動合閘回路,防跳閘線圈,手動分閘回路,跳閘位置繼電器,保護(hù)跳閘回路,繼電保護(hù)回路,加速跳閘回路,3R,1SJ2,C,ZJ,2R,重合閘繼電器內(nèi)部接線,1SJ,1SJ1,1R,BD,4R,ZJ4,WK,25 28,WK,5 8,WK,2SJ2,JSJ,ZJ1,ZJ2,ZJ3,ZJ,XJ,JSJ,TBJ1,TBJ,HC,DL1,TBJ2,TWJ,5R,TBJ,DL2,TQ,BH,WK在“合后”位,6 7,、手動操作分閘時（要求ZCH不動作）,WK在“分”位,TQ受電DL被手動分閘,電容C迅速放電保證不重合,、手動合閘到故障線路上時（要求ZCH不動作）,WK在“合”位,HC受電DL合閘,JSJ受電其接點(diǎn)閉合,JSJ閉合,C開始充電,由于線路上有故障，故BH閉合,2SJ受電其接點(diǎn)閉合,2SJ2閉合,TQ受電,DL跳閘啟動ZCH,C開始放電,由于充電時間短C上充電電壓低放電電流不足以起動ZJ重合不成功,WK,WK,2SJ,21 23,-,+,2 4,220V,2SJ1,TWJ,3R,1SJ2,C,ZJ,2R,1SJ,1SJ1,1R,BD,4R,ZJ4,WK,25 28,WK,5 8,WK,2SJ2,JSJ,ZJ1,ZJ2,ZJ3,ZJ,XJ,JSJ,TBJ1,TBJ,HC,DL1,TBJ2,TWJ,5R,TBJ,DL2,TQ,BH,6 7,5、TBJ的作用,目的：防止斷路器發(fā)生跳躍現(xiàn)象。,跳躍現(xiàn)象：由于ZJ常開接點(diǎn)粘連， 使得當(dāng)發(fā)生永久性故障時，DL 被保護(hù)動作跳閘后，經(jīng)粘連的 ZJ接點(diǎn)使斷路器重復(fù)發(fā)生“分 合分合”現(xiàn)象。,措施：加入TBJ,假設(shè)ZJ13接點(diǎn)粘連，線路上發(fā)生永久性故障時：,TQ受電DL分閘,TBJ(I)受電動作,TBJ1閉合,因?yàn)閆J13粘連，故TBJ(V)實(shí)現(xiàn)自保持，保證TBJ2斷開，從而使得ZCH的重新合閘回路始終保持?jǐn)嚅_，避免跳躍現(xiàn)象的發(fā)生。,、1SJ的時限整定, DL跳閘后，短路點(diǎn)絕緣介質(zhì)的恢復(fù)需要一定的時間, DL動作后，DL操作機(jī)構(gòu)的復(fù)位需要一定時間取0.33S,第三節(jié) 雙側(cè)電源線路的ZCH,一、雙側(cè)電源線路ZCH的特點(diǎn)及要求,1、當(dāng)線路發(fā)生故障時，兩側(cè)保護(hù)可能以不同的時限將兩側(cè)的 DL跳閘兩側(cè)的ZCH必須保證在兩側(cè)的DL都跳閘以后，再 進(jìn)行重合。2、在某些情況下，DL跳閘后，線路兩側(cè)的電源之間失去同步 進(jìn)行重合時，必須考慮電源是否同步或是否允許非同步 合閘。,二、雙側(cè)電源線路ZCH工作方式,1、非同步重合閘：同單側(cè)電源線路的ZCH2、檢查無電壓和檢查同步的ZCH,V,V-V,ZCH,+,+,V,+,+,V-V,ZCH,A,B,TJJ,YJ,YH,DL,LP,由圖可知：線路兩側(cè)除裝設(shè)ZCH外，其中一側(cè)（例如A側(cè)）還裝 設(shè)了檢查線路有無電壓的低電壓繼電器YJ，另一側(cè) 裝設(shè)檢查兩側(cè)電源是否同步的同步檢定繼電器TJJ。,同步檢定繼電器（TJJ）： 反應(yīng)兩個電壓差而動作,同步時：TJJ不動作，接點(diǎn)閉合 不同步時：TJJ動作，接點(diǎn)斷開,V-V,U母線,U線路,V,V-V,ZCH,+,+,V,+,+,V-V,ZCH,A,B,TJJ,YJ,YH,DL,LP,當(dāng)故障發(fā)生時，保護(hù)動作將兩側(cè)DL跳閘,若： 故障是瞬時自消性的, 故障是永久性的,U線=0,YJ動作,接點(diǎn)閉合,ZCH動作進(jìn)行重合,A側(cè)重合成功,U線0,TJJ檢查是否同步,同步：TJJ接點(diǎn)閉合,ZCH動作進(jìn)行重合,B側(cè)重合成功,不同步：TJJ等待至同步后進(jìn)行重合,ZCH動作,保護(hù)動作重新將DL跳閘,A側(cè)重合不成功,TJJ檢查到不同步,B側(cè)不進(jìn)行重合,A側(cè)DL動作兩次,條件艱苦,LP輪換,LP輪換, 因某種原因使檢查無電壓側(cè)（如：A側(cè)）DL誤跳閘,DL誤跳閘,YJ不動作,不進(jìn)行重合,措施：并聯(lián)一個TJJ,第四節(jié)備用電源自動投入裝置（BZT）,一、BZT的作用,當(dāng)工作電源因故障而斷開以后，自動而迅速地將備用電源投入運(yùn)行或?qū)⒂脩羟袚Q到備用電源。,二、對BZT的要求,1、BZT在工作電源因任何原因失電時，必須迅速地動作；,2、BZT應(yīng)保證停電時間最短；,3、BZT只應(yīng)動作一次；,4、BZT應(yīng)在工作電源確已斷開后，在將備用電源投入；,5、當(dāng)電壓二次側(cè)的熔斷器熔斷時，BZT不應(yīng)該動作；,6、當(dāng)備用電源沒有電壓時，BZT不應(yīng)該動作；,合閘部分：將備用電源投入運(yùn)行,BZT的組成,低壓起動部分：判斷工作電源是否失電,三、BZT的原理接線圖分析,V,-,-,+,+,+,+,-,+,-,-,3HQ,-,4HQ,-,饋線,1YJ,2YJ,3SJ,4ZJ,5ZJ,6ZJ,7ZJ,3YJ,B2（備用）,4DL1,3DL1,2DL,2DL13,1DL,1DL1,1號電源進(jìn)線,2號電源進(jìn)線,110KV,110KV,27.5KV,V,饋線,饋線,、正常運(yùn)行時（號系統(tǒng)工作，號系統(tǒng)備用）,2、因任何原因使27.5KV母線失電時,3DL,4DL,1DL合閘,2DL合閘,3DL分閘,4DL分閘,110kV母線有電,110kV母線有電,3YJ受電接點(diǎn)閉合,7ZJ受電接點(diǎn)閉合,27.5kV母線也有電,1YJ、2YJ接點(diǎn)斷開,1YJ、2YJ接點(diǎn)閉合,3SJ動作接點(diǎn)延時閉合,4ZJ動作接點(diǎn)閉合,1TQ受電,2TQ受電,1DL跳閘,2DL1、2DL3跳閘,5ZJ失電接點(diǎn)延時打開,6ZJ受電接點(diǎn)閉合,3HQ受電,4HQ受電,3DL合閘,4DL合閘,號系統(tǒng)投入運(yùn)行,5ZJ延時結(jié)束接點(diǎn)打開,若自投不成功5ZJ接點(diǎn)已打開不再進(jìn)行自投,、展開原理圖,3SJ,1YJ,2YJ,3SJ,4ZJ,4ZJ1,1TQ,1DL1,4ZJ2,2TQ,2DL1,2DL2,5ZJ,2DL3,6ZJ,5ZJ,3YJ,7ZJ,7ZJ1,3HC,6ZJ1,7ZJ2,4HC,6ZJ2,3DL1,4DL1,低壓起動部分,1DL跳閘回路,2DL跳閘回路,合閘起動部分,3DL合閘回路,4DL合閘回路,第四章 距離保護(hù)及阻抗繼電器,一、基本概念,第一節(jié) 距離保護(hù)的作用原理,在110kV線路及27.5kV饋線中，采用電流保護(hù)，存在以下問題：,1、高電壓、重負(fù)荷線路中，電流保護(hù)靈敏系數(shù)較低，電流速斷保護(hù)范圍不穩(wěn)定，而過電流保護(hù)動作時間太長；,2、多電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中用方向性電流保護(hù)已不能滿足選擇性要求。,高電壓：Zx.1大Id小Klm低,重負(fù)荷：If.maxIdz大Klm低,1,2,3,6,5,4,d1,d2,假設(shè)16處均設(shè)置了方向性電流保護(hù)為了保證動作的選擇性，要求：,d1點(diǎn)短路時：t2 t4t6,d2點(diǎn)短路時：t4 t6t2,矛盾,3、電流速斷保護(hù)范圍不穩(wěn)定，過電流保護(hù)動作時間長，不能 滿足高電壓，重負(fù)荷輸電線路對保護(hù)速動性的要求,基于上述三點(diǎn)距離保護(hù)：是反應(yīng)故障點(diǎn)與保護(hù)安裝點(diǎn)之間的 距離（阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動作時間的一種 保護(hù)。,二、距離保護(hù)的時限特性,階梯形時限特性：具有三段保護(hù)范圍,段：和電流速斷保護(hù)類似，為保證選擇性，不讓其保護(hù)到本 段線路全長，一般選為（0.80.85）l全,Zdz.1=(0.80.85)ZAB,Zdz.2=(0.80.85)ZBC,時限t，取保護(hù)本身固有的動作時間,1,2,3,段：和限時電流速斷類似，要求保護(hù)到本段線路末端，不能 超過相鄰線路段保護(hù)范圍,Zdz.1=Kk(ZAB+ Zdz.2) Kk=0.8,時限t.1=t.2+t 段+段構(gòu)成線路的主保護(hù),段：作為本段線路的近后備保護(hù)，相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù),時限t =tmax+t tmax本保護(hù)范圍內(nèi)最大動作時限,1,2,3,t,l,三、距離保護(hù)的主要組成元件,1-起動元件,作用：在故障發(fā)生時，起動整套保護(hù)裝置采用：LJ，ZKJ,2-方向元件,作用：判別短路方向采用：GJ，方向元件和阻抗元件組合而成的方向ZKJ,I,Z,Z,t,t,LH,YH,1,2,3,4,5,6,7,跳閘,3、4-測量元件,作用：判斷故障的位置采用：ZKJ,5、6-時間元件,作用：建立、段的延時采用：SJ,7-執(zhí)行元件,采用：電磁式LJ,動作情況分析：,系統(tǒng)正常運(yùn)行時,系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,1,2,3,t,l,a、假設(shè)故障點(diǎn)在段保護(hù)范圍內(nèi)；,b、假設(shè)故障點(diǎn)超出段保護(hù)范圍而在段保護(hù)范圍內(nèi)；,c、假設(shè)故障點(diǎn)超出、段保護(hù)范圍或、段保護(hù)拒動；,第二節(jié) 阻抗繼電器(ZKJ),一、ZKJ的構(gòu)成基本原則,若d1點(diǎn)短路，要求ZjZdz不動作,d1,d2,Zdz,二、ZKJ的分類,(1)按動作特性分,全ZKJ,方向ZKJ 圓特性ZKJ,(2)按比較的對象分,整流式ZKJ：比較兩個電壓的幅值,感應(yīng)式ZKJ：比較兩個電壓的相位差角,(3)按實(shí)現(xiàn)的元件分,晶體管型ZKJ,集成電路型ZKJ,數(shù)字電路型ZKJ,(4)按動作特性形狀分,圓特性ZKJ,四邊形ZKJ,L形ZKJ,組合形ZKJ,偏移ZKJ,1、整流型ZKJ,(1) 動作特性分析,jx,R,4=Zzd,0,Zj落在圓周外時，不動作；,根據(jù)動作特性形狀可得：,動作特性方程為： |Zj|Zzd| 動作,Zj落在圓周上時，動作邊界；,Zj落在圓周內(nèi)時，動作；,組成：,1 中間變壓器YB,2 電抗變換器DKB,3 極化繼電器執(zhí)行元件,4、5 橋式整流器 交流直流,J,4,5,2,1,3,通過橋式整流橋,=I1,=I2,I2-I1 加到極化繼電器上,I2,I1,I2-I1,極化繼電器動作條件：,I2-I1=0 動作邊界,I2-I10 動作,I2-I1,分析：,=,=,令,=|Zzd|Zj|=|Zzd| 動作邊界,同理可得：,|Zj|Zzd| 不動作,通過分析可知：,動作特性形狀,動作特性方程,原理接線圖,(2) ZKJ的精確工作電流Ijq,|Zj|Zzd|動作,是從理想條件出發(fā)，而實(shí)際上由于ZKJ存在阻力矩為使ZKJ動作，輸入的電流Ij必須滿足一定的要求。,Zzd.j,Ij,0,0.9Zzd,Izd.x,IT,把Zzd.j= 0.9Zzd對應(yīng)的電流稱為精確工作電流Ijq,Ijq的意義： 要求在保護(hù)范圍末端短路時最小短路電流與Ijq之比大于或等于1.5，以保證ZKJ的誤差在10%。,2、整流型方向ZKJ,全阻抗ZKJ的優(yōu)點(diǎn)：簡單,缺點(diǎn)：無方向性,方向ZKJ,(1) 動作特性分析,R,Zzd,0,jx,圓外為非動作區(qū)；,圓內(nèi)為動作區(qū)；,圓周上為動作邊界；,根據(jù)動作特性形狀可得：,動作特性方程|Zj- Zzd| Zzd|動作,兩邊同乘,-,1,2,Zzd,1,2,Zzd,根據(jù)動作特性方程可得方向ZKJ的原理接線圖：,1,2,Zzd,1,2,Zzd,實(shí)際中，由于JJ存在阻力矩當(dāng)保護(hù)出口處發(fā)生三相或兩相短路時Uj=0,-,1,2,Zzd,1,2,Zzd,=,ZKJ不動作, 現(xiàn)有方向ZKJ存在動作死區(qū),1,2,1,2,措施, 在現(xiàn)有方向ZKJ引入極化電壓, 偏移ZKJ,(2) 具有極化電壓Uj的整流型方向ZKJ,Zaz,=,Rm,DKB,1BZ,2BZ,Ujab,=,Ky,YB,RJ,CJ,LJ,R5,R6,a,b,c,原有方向ZKJ：,1BZ,2BZ,1,2,Zzd,=,1,2,-,1,2,Zzd,=,-,1,2,引入 后：,+,-,+,-,原有方向ZKJ的動作條件：,1,2,-,1,2,引入 后：,+,-,+,-,當(dāng)滿足 和 同相位，則引入 不改變原有方向ZKJ動作條件。,-,推導(dǎo)臨界條件為：,1,2,=,-,1,2,=,+,-,=,+(,-,),+,-,+(,-,),ZKJ的動作條件為： |Zj-Z0|Zzd-Z0| | - Zzd(1-)| Zzd(1+)|,1,2,1,2,根據(jù)動作特性方程構(gòu)建原理接線圖：,Z0,Rm,DKB,2BZ,1BZ,Uj,Ky,YB,R3,C2,R5,Z0,R4,2BZ,N2,R1,C1,R2,1BZ,N1,J,J,三、圓特性ZKJ的普遍規(guī)律,動作條件：,全ZKJ： | | Zzd|,方向ZKJ： | - Zzd| Zzd|,偏移ZKJ： | - Zzd(1-)| Zzd(1+)|,1,2,1,2,1,2,1,2,| | |,制動電壓 工作電壓,按比較絕對值原理構(gòu)成的ZKJ原理框圖：,電壓形成回路,整流,整流,絕對值比較元件,LH,YH,輸出,1、電壓形成回路, Zzd 由DKB完成 Ky 由YB完成,2、絕對值比較元件,由極化繼電器完成,| | |Ig=I1-I2產(chǎn)生g 12,接點(diǎn)1-3斷開，接點(diǎn)1-2接通JJ動作ZKJ動作,L1中1=01+ g,L2中2=02+ g,當(dāng)| | |時Ig方向相反JJ不動作ZKJ不動作,JJ未動作時，由于01| |時| |90,當(dāng)| |90,和比較兩個電壓的絕對值類似，可以通過比較兩個電壓 、 的相位差角來構(gòu)成ZKJ,電壓形成回路,相位比較元件,LH,YH,輸出,相位比較元件,同極圓筒式感應(yīng)元件構(gòu)成,晶體管構(gòu)成,晶體三極管相位比較回路,二極管環(huán)形相位比較回路,第三節(jié) ZKJ接線方式,一、對接線方式的基本要求,1、ZKJ的測量阻抗正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝點(diǎn)之間的距離,2、ZKJ的測量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，也就