繼電保護(hù)講稿

1、第一部分 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)一、概述電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。因此，繼電保護(hù)的安全、可靠運(yùn)行，一直受到電網(wǎng)各級(jí)管理部門的高度重視。特別是當(dāng)前，大容量機(jī)組的增加、電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問題猶為重要。因此，對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行，提出了新的、更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。1.對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求 長(zhǎng)期以來，為保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，對(duì)繼電保護(hù)裝置提出了以下幾項(xiàng)基本要求：選擇性：指保護(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)中無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。 快速性：在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速切除故障。快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)

2、行的穩(wěn)定性、減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間、縮小故障元件的損壞程度、防止大電流流過非故障設(shè)備引起損壞等。 靈敏性：指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常的運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。實(shí)質(zhì)上是要求繼電保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)在保護(hù)范圍內(nèi)所發(fā)生的所有故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。可靠性：要求保護(hù)裝置在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)可靠動(dòng)作；在不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)，即既不應(yīng)該拒動(dòng)也不應(yīng)該誤動(dòng)。2.反措對(duì)繼電保護(hù)的要求從上個(gè)世紀(jì)90年代開始，國(guó)家電網(wǎng)公司先后頒布了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置反措要點(diǎn)、二十五項(xiàng)反措、十八項(xiàng)反措等反事故措施。根據(jù)這些反措的要求，220kV及以上的線路、母線、接入220kV電壓等級(jí)的變壓器保護(hù)必須按雙重化配置。而且，

3、反措還對(duì)保護(hù)做出了具體規(guī)定和要求。反措對(duì)保護(hù)的基本要求： 保護(hù)雙重化的基本要求（1）同一元件的兩套主保護(hù)分別安裝于不同的盤柜；（2）兩套主保護(hù)的電流分別取自電流互感器不同的二次繞組；（3）兩套主保護(hù)的直流電源須取自不同的直流母線；（4）每套主保護(hù)必須設(shè)置各自獨(dú)立的跳閘出口，動(dòng)作于斷路器不同的跳閘線圈；（5）保護(hù)裝置的操作箱、斷路器控制回路及跳閘線圈須按雙重化的原則設(shè)置，兩組跳閘回路的控制電源取自不同的直流母線；3對(duì)保護(hù)運(yùn)行和回路的基本要求（1）變壓器非電量保護(hù)不起動(dòng)失靈保護(hù)。非電量保護(hù)中，除重瓦斯投跳閘外，其它如溫度、壓力釋放等，均只投信號(hào)。二、變壓器保護(hù) 變壓器保護(hù)中最重要的保護(hù)是差動(dòng)保護(hù)。

4、還配置有方向過流保護(hù)、中性點(diǎn)零序過電流保護(hù)及本體瓦斯保護(hù)。1.差動(dòng)保護(hù)的主要功能及技術(shù)要求：(1)采用比率制動(dòng)的原理,能可靠防止區(qū)外故障時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)。新型變壓器保護(hù)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性，是把傳統(tǒng)的比率制動(dòng)特性抬高，稱高值比率特性，用特性躲過區(qū)外故障電流互感器的飽和的影響；新增加了靈敏變斜率比率制動(dòng)曲線, 為防止該特性在區(qū)外故障時(shí)TA的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和時(shí)可能引起的穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，裝置采用各相差電流的綜合諧波作為TA飽和閉鎖動(dòng)作的判據(jù)，靈敏的抗電流互感器飽和的變斜率比率制動(dòng)曲線可以保證區(qū)外嚴(yán)重故障不誤動(dòng)，區(qū)內(nèi)輕微故障可靠動(dòng)作。下圖是新型變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性。 圖 1 差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)特性圖A

5、所示是區(qū)內(nèi)故障，高值比率差動(dòng)動(dòng)作，可發(fā)跳閘令。 圖B所示是區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障，差動(dòng)速斷動(dòng)作，可發(fā)跳閘令。(2)具有電流互感器(TA)斷線判別功能，并能閉鎖差動(dòng)或報(bào)警，當(dāng)電流大于額定電流時(shí)應(yīng)自動(dòng)解除閉鎖并可動(dòng)作出口跳閘，同時(shí)發(fā)出斷線信號(hào)。雖然，差動(dòng)保護(hù)具有上述功能，但是，從安全考慮，當(dāng)差動(dòng)保護(hù)發(fā)生TA斷線時(shí)，應(yīng)允許差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，而不應(yīng)閉鎖保護(hù)，因?yàn)榧词估^續(xù)運(yùn)行，處理也不安全。1(3)為防止由于故障電流過大時(shí)，電流互感器飽和導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)，在差動(dòng)保護(hù)中裝設(shè)有差動(dòng)電流速斷保護(hù)，能夠有效保證在區(qū)內(nèi)發(fā)生各種短路故障時(shí)，保護(hù)裝置可靠動(dòng)作，如圖B所示。(4)由于各側(cè)電流互感器的變比和接線方式可能不同，有平衡

6、差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流幅值和電流相位角的功能；(5)對(duì)于變壓器的差動(dòng)保護(hù)有涌流閉鎖功能；22差動(dòng)保護(hù)中的差動(dòng)速斷的作用當(dāng)變壓器內(nèi)部故障電流過大時(shí)，變壓器差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器將要飽和，電流互感器飽和時(shí)將產(chǎn)生各種高次諧波，其中包含二次諧波分量。而變壓器差動(dòng)保護(hù)的涌流閉鎖功能，目前大部分采用二次諧波閉鎖，當(dāng)電流互感器飽和時(shí)，電流中的二次諧波分量將會(huì)使差動(dòng)保護(hù)閉鎖，不能動(dòng)作出口。這時(shí)，只能靠差動(dòng)速斷保護(hù)動(dòng)作出口，因?yàn)橛苛鏖]鎖不閉鎖速斷。因此，變壓器差動(dòng)保護(hù)中要設(shè)置速斷保護(hù)。根據(jù)差動(dòng)速斷保護(hù)的特點(diǎn)，要求差動(dòng)速斷保護(hù)滿足以下兩點(diǎn)要求：（1）動(dòng)作電流應(yīng)能躲過最大勵(lì)磁涌流電流。（2）區(qū)內(nèi)發(fā)生最大短路電流故障時(shí)，應(yīng)

7、有足夠的靈敏度（一般這種故障都是發(fā)生在高壓套管引線上）。3.差動(dòng)保護(hù)與瓦斯保護(hù)的區(qū)別當(dāng)發(fā)生變壓器內(nèi)部故障時(shí)，根據(jù)保護(hù)的特點(diǎn)，差動(dòng)保護(hù)比瓦斯保護(hù)動(dòng)作速度要快。但是，當(dāng)變壓器發(fā)生匝間短路時(shí)，由于短路的匝數(shù)不同，電流變化不一定很大，又因?yàn)樽儔浩鞯牧鬟M(jìn)、流出電流的方向不會(huì)改變，因此，差動(dòng)保護(hù)很可能不會(huì)動(dòng)作。而匝間短路故障如不及時(shí)解決、處理，將導(dǎo)致更大的故障，造成更大的損失。所以，這時(shí)依靠瓦斯保護(hù)動(dòng)作將變壓器從電網(wǎng)中斷開。所以，差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)不能互相替代。4.變壓器過激磁對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響當(dāng)系統(tǒng)電壓過高，將引起變壓器過激磁，當(dāng)變壓器過激磁時(shí)，變壓器鐵芯將飽和，鐵芯飽和后，變壓器的傳變特性會(huì)變壞，造成變

8、壓器輸入輸出電流不成比列，從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。因此當(dāng)這種現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。根據(jù)分析，過激磁時(shí)，電流中的5次諧波分量較大，用5次諧波分量將差動(dòng)保護(hù)閉鎖，防止保護(hù)誤動(dòng)。三、線路縱聯(lián)保護(hù) 1.概述縱聯(lián)保護(hù)由于能夠反映被保護(hù)線路上任何一點(diǎn)的故障并以瞬時(shí)速度跳閘，因而被定義為超高壓線路的主保護(hù)。一般用于220kV線路。根據(jù)信號(hào)的傳輸方式，縱聯(lián)保護(hù)主要分為兩大類，即：由載波通道及保護(hù)裝置共同構(gòu)成的線路縱聯(lián)保護(hù)、由光纖通道及保護(hù)裝置共同構(gòu)成的線路縱聯(lián)保護(hù)。根據(jù)保護(hù)的原理，可分為縱聯(lián)方向、縱聯(lián)距離、縱聯(lián)差動(dòng)、電流相位差動(dòng)等保護(hù)。500kV線路目前都是光纖差動(dòng)保護(hù)，220kV線路目前也有很多線路將光

9、纖差動(dòng)作為主保護(hù)，但仍有一部分線路的主保護(hù)采用以載波通道為傳輸方式的縱聯(lián)保護(hù)。但均按雙重化配置。2.縱聯(lián)方向保護(hù)(1) 基本原理縱聯(lián)方向保護(hù)由載波通道和方向保護(hù)元件構(gòu)成。載波通道分專用和復(fù)用兩種。保護(hù)又分為閉鎖式和允許式.閉鎖式：當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，線路兩側(cè)保護(hù)中的起動(dòng)元件（由負(fù)序、零序或正序電流突變量元件構(gòu)成）立即起動(dòng)本側(cè)發(fā)信機(jī)發(fā)信（稱為閉鎖信號(hào)），兩側(cè)方向元件判定為正方向故障時(shí)，方向元件動(dòng)作使發(fā)信機(jī)停信，當(dāng)收信回路收不到對(duì)側(cè)及本側(cè)信號(hào)時(shí)，即輸出信號(hào)，同方向元件動(dòng)作信號(hào)構(gòu)成“與”門，發(fā)出跳閘脈沖。當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，兩側(cè)起動(dòng)元件同時(shí)起動(dòng)發(fā)信，但這時(shí)只有處于遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)的方向元件動(dòng)作，使本

10、側(cè)發(fā)信機(jī)停信，而處于近故障點(diǎn)側(cè)的方向元件不動(dòng)作，不使本側(cè)停信，因兩側(cè)收發(fā)信機(jī)使用同一頻率，故兩側(cè)仍然能收到高頻信號(hào)，兩側(cè)收信機(jī)均不輸出允許跳閘的信號(hào)，因此，兩側(cè)均不跳閘。允許式：當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)的起動(dòng)元件動(dòng)作但不起動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)信，由方向元件判斷為正方向故障后，方向元件動(dòng)作起動(dòng)發(fā)信（稱為允許信號(hào)），對(duì)側(cè)受到允許信號(hào)后，如對(duì)側(cè)的方向元件動(dòng)作，則收信輸出信號(hào)和方向元件動(dòng)作信號(hào)構(gòu)成“與”門，發(fā)出跳閘脈沖。當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，兩側(cè)的起動(dòng)元件起動(dòng)，不發(fā)信。這時(shí)，遠(yuǎn)故障點(diǎn)一側(cè)的方向元件動(dòng)作，起動(dòng)發(fā)信，由于近故障點(diǎn)側(cè)的保護(hù)為反向，方向元件不動(dòng)作，也就不起動(dòng)發(fā)信，也不發(fā)跳閘脈沖。處于遠(yuǎn)故障點(diǎn)一側(cè)的保

11、護(hù)，雖然方向元件動(dòng)作，但由于沒有收到對(duì)側(cè)的允許信號(hào)，“與”門不輸出信號(hào)，因此，也不發(fā)跳閘脈沖。除上述主保護(hù)之外，縱聯(lián)方向保護(hù)還配置了常規(guī)的距離和零序保護(hù)，作為主保護(hù)的后備。2主要功能和技術(shù)要求（1）保護(hù)裝置的起動(dòng)邏輯由反映突變量的零序和負(fù)序元件構(gòu)成。突變量元件起動(dòng)后開放保護(hù)裝置的動(dòng)作出口回路，正常運(yùn)行和系統(tǒng)振蕩時(shí)不會(huì)起動(dòng)，受外界影響小，抗干擾能力較強(qiáng)。此外，反映零序和負(fù)序突變量的元件在線路故障時(shí)起動(dòng)速度快，有助于縮短保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間，達(dá)到快速切除故障的目的。（2）對(duì)閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)，要求起動(dòng)元件（零序、負(fù)序或正序電流突變量元件）在故障初始須快速起動(dòng)發(fā)信，故障切除后，起動(dòng)元件的返回應(yīng)稍帶有一定的延

12、時(shí)。原因是保證在區(qū)外故障切除后，保證方向元件首先返回，閉鎖信號(hào)再返回。（3）無論是閉鎖式還是允許式縱聯(lián)保護(hù)，都應(yīng)設(shè)置外部保護(hù)（如母差、失靈）跳閘停信或發(fā)信回路。對(duì)閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)當(dāng)母差、失靈等保護(hù)動(dòng)作跳開本線路開關(guān)時(shí)，應(yīng)同時(shí)發(fā)出停信信號(hào)，使本側(cè)發(fā)信機(jī)停信，以便讓對(duì)側(cè)保護(hù)跳閘。對(duì)允許式縱聯(lián)保護(hù)，當(dāng)母差或失靈保護(hù)動(dòng)作時(shí)，應(yīng)同時(shí)發(fā)出發(fā)信信號(hào)，也是為了使對(duì)側(cè)保護(hù)動(dòng)作跳閘。這是因?yàn)榭紤]到，當(dāng)母差或失靈保護(hù)動(dòng)作跳本線路開關(guān)，而開關(guān)失靈、跳不開時(shí)，讓對(duì)側(cè)開關(guān)跳閘，以達(dá)到切斷故障電流的目的。（4）對(duì)縱聯(lián)方向保護(hù)裝置，應(yīng)設(shè)置PT斷線閉鎖元件。對(duì)后備距離保護(hù)，還應(yīng)設(shè)置振蕩閉鎖，系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，閉鎖距離保護(hù)的一、二段

13、。3根據(jù)規(guī)程規(guī)定，系統(tǒng)最長(zhǎng)振蕩周期應(yīng)按1.5秒考慮（整定規(guī)程），距離一、二段動(dòng)作時(shí)間較短，特別是距離一段。無法躲過系統(tǒng)振蕩，因此，必須設(shè)置正當(dāng)閉鎖功能。而三段按大于1.5秒整定，可以躲過振蕩周期。（5）載波通道是縱聯(lián)保護(hù)傳輸信號(hào)的重要途徑，線路正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有對(duì)載波通道進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)視的手段，對(duì)專用載波通道，每天均應(yīng)進(jìn)行通道對(duì)試，以保證通道的完好。對(duì)復(fù)用載波通道，應(yīng)設(shè)置與跳閘脈沖頻率不同的監(jiān)頻信號(hào)，當(dāng)通道異常時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。3.縱聯(lián)距離保護(hù)（1）基本原理縱聯(lián)距離保護(hù)與縱聯(lián)方向保護(hù)相同，作為220kV線路的主保護(hù)。一般由專用載波通道和三（四）段式相間和接地距離保護(hù)構(gòu)成，而且采用閉鎖式的形式較多。下

14、面以閉鎖式縱聯(lián)距離保護(hù)為例，說明其動(dòng)作原理。當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，線路兩側(cè)保護(hù)中的起動(dòng)元件（由負(fù)序、零序或正序電流突變量元件構(gòu)成）立即起動(dòng)本側(cè)發(fā)信機(jī)發(fā)信（稱為閉鎖信號(hào)），然后由主保護(hù)中帶方向的阻抗元件（一般按大于1.3倍線路阻抗整定）動(dòng)作后立即停信，兩側(cè)都停信后收信回路即有輸出，與帶方向的距離阻抗元件構(gòu)成“與”門，發(fā)出跳閘脈沖。當(dāng)故障發(fā)生在線路一端的出口處（區(qū)內(nèi)）時(shí)，近故障點(diǎn)側(cè)的起動(dòng)元件動(dòng)作，起動(dòng)發(fā)信。主保護(hù)中的帶方向的阻抗元件動(dòng)作停信。遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)的起動(dòng)元件動(dòng)作后起動(dòng)發(fā)信，這時(shí)由于主保護(hù)中帶方向的阻抗元件按大于被保護(hù)線路阻抗整定，能夠可靠動(dòng)作停信，收信回路的輸出信號(hào)和帶方向的阻抗元件的動(dòng)

15、作信號(hào)構(gòu)成“與”門，瞬時(shí)跳閘。達(dá)到了縱聯(lián)保護(hù)全線速動(dòng)的目的。當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，雖然遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)方向阻抗能夠停信，但近故障點(diǎn)側(cè)處于反向，阻抗元件不動(dòng)作、不停信，始終發(fā)閉鎖信號(hào)，兩側(cè)保護(hù)均不跳閘。除上述主保護(hù)外，縱聯(lián)距離保護(hù)還設(shè)置了后備相間和接地距離保護(hù)。根據(jù)距離保護(hù)的原理和特性，在電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，距離保護(hù)的阻抗元件將會(huì)誤動(dòng)。如按最長(zhǎng)的振蕩周期考慮，一、二段阻抗元件因動(dòng)作時(shí)間短，無法躲過系統(tǒng)振蕩的時(shí)間，而三段阻抗因其動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，則可以躲過系統(tǒng)振蕩。此外，當(dāng)發(fā)生PT斷線時(shí)阻抗元件也會(huì)誤動(dòng)。因此，在距離保護(hù)中，都設(shè)有振蕩閉鎖和PT斷線閉鎖，防止發(fā)生上述兩種情況時(shí)距離保護(hù)誤動(dòng)。（2）主要功能和技術(shù)要

16、求a. 保護(hù)裝置的起動(dòng)邏輯由反映突變量的零序和負(fù)序元件構(gòu)成。突變量元件起動(dòng)后開放保護(hù)裝置的動(dòng)作出口回路，正常運(yùn)行和系統(tǒng)振蕩時(shí)不會(huì)起動(dòng)，受外界影響小，抗干擾能力較強(qiáng)。此外，反映零序和負(fù)序突變量的元件在線路故障時(shí)起動(dòng)速度快，有助于縮短保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間，達(dá)到快速切除故障的目的。b. 相間距離和接地距離保護(hù)中的阻抗元件整定阻抗應(yīng)大于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的50%，一般情況下相間距離的一段阻抗整定在85%左右。接地距離因考慮接地電阻的影響，可適當(dāng)縮小范圍。對(duì)于閉鎖式縱聯(lián)距離保護(hù)的阻抗定值，也可以超范圍整定，即一段阻抗整定為線路全長(zhǎng)的120%c. 在縱聯(lián)距離保護(hù)裝置中，應(yīng)設(shè)置PT斷線閉鎖和振蕩閉鎖元件。當(dāng)放生PT

17、斷線或系統(tǒng)振蕩時(shí)閉鎖保護(hù)。振蕩閉鎖應(yīng)閉鎖距離保護(hù)的一、二段阻抗。d. 對(duì)載波通道的技術(shù)要求與縱聯(lián)方向保護(hù)相同。線路正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有對(duì)載波通道進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)視的手段，對(duì)專用載波通道，每天均應(yīng)進(jìn)行通道對(duì)試，以保證通道的完好。4. 縱聯(lián)方向保護(hù)基本原理與縱聯(lián)距離保護(hù)相同，只有以下兩點(diǎn)與縱聯(lián)距離保護(hù)有不同之處：1. 當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，線路兩側(cè)保護(hù)中的起動(dòng)元件（由負(fù)序、零序或正序電流突變量元件構(gòu)成）立即起動(dòng)，但不發(fā)信。由主保護(hù)中的方向元件動(dòng)作后發(fā)信，對(duì)側(cè)保護(hù)受到信號(hào)后，與本側(cè)方向元件構(gòu)成與門，跳開本側(cè)斷路器。區(qū)內(nèi)故障無論故障點(diǎn)發(fā)生在線路的任何一點(diǎn)，兩側(cè)保護(hù)均能快速動(dòng)作跳閘。2.區(qū)外故障時(shí)，遠(yuǎn)故障點(diǎn)

18、的保護(hù)方向元件能夠動(dòng)作，發(fā)出允許信號(hào)，但近故障點(diǎn)的方向元件不動(dòng)作，與對(duì)側(cè)允許信號(hào)構(gòu)成的與門無輸出，因此不能跳閘。遠(yuǎn)故障點(diǎn)的方向元件雖然能夠動(dòng)作發(fā)允許信號(hào)，但收不到對(duì)側(cè)允許信號(hào)，同樣由于“與”門無輸出，也不能跳閘。5. 對(duì)線路縱聯(lián)保護(hù)的評(píng)價(jià)(1)無論是縱聯(lián)方向還是縱聯(lián)距離保護(hù)，均能滿足繼電保護(hù)選擇性、靈敏性、快速性、可靠性的要求。因此，兩種保護(hù)目前仍然得到廣泛的使用。(2)設(shè)備質(zhì)量良好，性能穩(wěn)定。因裝置原因造成誤動(dòng)的情況雖有，但不是很多。(3)由于使用高頻載波作為信號(hào)的傳輸工具，所以，載波通道受環(huán)境影響較大，因天氣不好，會(huì)造成通道的衰耗增大，甚至有可能使保護(hù)短時(shí)退出運(yùn)行。(4)高頻通道設(shè)備應(yīng)定期

19、檢驗(yàn)。增加了繼電保護(hù)專業(yè)人員的維護(hù)工作量。6. 線路光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)光纖電流差動(dòng)保護(hù)是220kV、500kV線路的主保護(hù)之一。光纖作為繼電保護(hù)的通道介質(zhì)，具有不怕超高壓與雷電電磁干擾、對(duì)電場(chǎng)絕緣、頻帶寬和衰耗低等優(yōu)點(diǎn)。目前，光纖電流差動(dòng)作為220kV及以上電壓等級(jí)的線路主保護(hù)，已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用。隨著電力光纖網(wǎng)絡(luò)的逐步完善，光纖保護(hù)也將在繼電保護(hù)領(lǐng)域中得到更為廣泛的應(yīng)用。(1) 光纖的基本工作原理a光纖的結(jié)構(gòu)與分類：光纖為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，由直徑大約0.1 mm的細(xì)玻璃絲構(gòu)成。繼電保護(hù)所用光纖為通信光纖，是由纖芯和包層兩部分組成的，如圖10-1所示。纖芯區(qū)域完成光信號(hào)的傳輸；包層則是將光封閉在纖

20、芯內(nèi)，并保護(hù)纖芯，增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度。    按光在光纖中的傳輸模式，光纖可分為單模光纖和多模光纖。多模光纖(multi modefiber)的中心玻璃芯較粗(芯徑為50 m或62.5 m)，可傳多種模式的光，但其模間色散較大，限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨著距離的增加，其限制效果更加明顯。單模光纖(single mode fiber)的中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為9 m或10m)，只能傳一種模式的光，因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程傳輸，但仍存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對(duì)光源的帶寬和穩(wěn)定性有較高的要求，帶寬要窄，穩(wěn)定性要好。 b. 繼電保護(hù)用光纖的特點(diǎn)

21、：    繼電保護(hù)用光纖對(duì)衰耗值要求較高，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)衰耗值不同，表10-1對(duì)單模光纖和多模光纖在3個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域的傳輸特性進(jìn)行了比較。圖2 光纖的結(jié)構(gòu)表10-1 光纖的傳輸特性光纖類型波長(zhǎng)/m衰耗dB/km多模光纖0.8523多模光纖1.30.51.2單模光纖1.30.30.8單模光纖1.550.10.3由表10-1可以看出，單模光纖的傳輸衰耗最小，波長(zhǎng)1.31 m處是光纖的一個(gè)低損耗窗口。所以現(xiàn)在繼電保護(hù)用光纖均使用單模光纖，使用1.3 m的波長(zhǎng)段。 (2) 光纖電流差動(dòng)保護(hù)的基本工作原理超高壓輸電線路的光纖電流差動(dòng)保護(hù)是220kV、500kV線路的主保護(hù)。與

22、普通的電流差動(dòng)保護(hù)在原理上區(qū)別不大。就電流差動(dòng)保護(hù)本身而言，具有原理簡(jiǎn)單，不受運(yùn)行方式變化的影響、動(dòng)作靈敏度高、快速、可靠，而且能適應(yīng)電力系統(tǒng)振蕩、非全相運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。是其他保護(hù)形式所無法比擬的。光纖電流差動(dòng)保護(hù)在繼承了電流差動(dòng)保護(hù)的這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，以其可靠穩(wěn)定的光纖傳輸通道，保證了傳輸電流幅值和相位的正確可靠。進(jìn)一步提高了繼電保護(hù)運(yùn)行的安全性和可靠性。光纖電流差動(dòng)保護(hù)通過光纖電纜傳輸繼電保護(hù)需要的模擬量信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)。正常運(yùn)行時(shí)，通過光纜將線路對(duì)側(cè)的電流幅值和相位傳送到本側(cè)，與本側(cè)的電流幅值和相位進(jìn)行比較。線路正常輸送負(fù)荷的情況下，兩側(cè)的電流幅值相等，相位互差1800 。保護(hù)中的差電流為0，

23、保護(hù)裝置不動(dòng)作。當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)的電流相位相差00，兩側(cè)保護(hù)瞬時(shí)跳開本側(cè)開關(guān)。區(qū)外故障時(shí)，兩側(cè)電流的相位與正常運(yùn)行時(shí)相同，相差1800。兩側(cè)電流的幅值則因?yàn)楣收想娏鞯拇笮〔煌坏?。特別是當(dāng)區(qū)外故障電流較大時(shí)，由于兩側(cè)CT的特性差異，會(huì)造成電流差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流增加，差流增大，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。為此，光纖電流差動(dòng)保護(hù)具有比率制動(dòng)特性，可有效的保證區(qū)外故障時(shí)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。在復(fù)用通道的光纖電流差動(dòng)保護(hù)中，保護(hù)與復(fù)用裝置時(shí)間同步的問題對(duì)于光纖電流差動(dòng)保護(hù)的正確運(yùn)行起到關(guān)鍵的作用，因此，目前光纖差動(dòng)電流保護(hù)都采用主、從方式，以保證時(shí)鐘的同步；同時(shí)，在線監(jiān)視誤碼率，當(dāng)通道異常時(shí)自動(dòng)閉鎖差

24、動(dòng)保護(hù)。線路的光纖電流差動(dòng)保護(hù)中還設(shè)置了后備保護(hù)。后備保護(hù)通常是三段式距離和零序電流保護(hù)。當(dāng)光線通道異常、電流差動(dòng)保護(hù)退出運(yùn)行時(shí)，起到后備保護(hù)的作用。對(duì)后備距離、零序保護(hù)的要求與縱聯(lián)保護(hù)相同。光纖差動(dòng)保護(hù)還具有“直跳”和“遠(yuǎn)傳”的功能，當(dāng)本側(cè)失靈、過電壓等保護(hù)動(dòng)作時(shí)，由這些保護(hù)發(fā)出“直跳”或“遠(yuǎn)傳”命令，使對(duì)側(cè)開關(guān)跳閘。(3) 主要功能和技術(shù)要求a保護(hù)中的總起動(dòng)元件由反映工頻變化量的相電流和零序電流元件組成，起動(dòng)元件動(dòng)作時(shí)，短時(shí)開放出口繼電器。既保證了出口繼電器可靠動(dòng)作跳閘，又能保證正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)的安全可靠。b光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置具有64Kbit（或2M）的數(shù)據(jù)通信接口，能夠較好、準(zhǔn)確的傳送保

25、護(hù)數(shù)字信號(hào)。裝置有通道自動(dòng)監(jiān)測(cè)、在線顯示誤碼率的功能，當(dāng)通道異常時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)閉鎖保護(hù)。c裝置應(yīng)設(shè)置PT斷線閉鎖和振蕩閉鎖功能，防止在PT斷線或系統(tǒng)振蕩情況下后備距離保護(hù)誤動(dòng)。四、線路的后備保護(hù)一、距離保護(hù)1距離保護(hù)工作原理（包括相間和接地距離保護(hù)）在線路發(fā)生短路時(shí),距離保護(hù)測(cè)量阻抗ZK=UKIKZd等于保護(hù)安裝點(diǎn)到故障點(diǎn)的(正序)阻抗。顯然該阻抗和故障點(diǎn)的距離是成比例的。因此習(xí)慣地將距離保護(hù)繼電器稱為阻抗繼電器。三段式距離保護(hù)的原理和電流保護(hù)是相似的，其差別在于距離保護(hù)反應(yīng)的是電力系統(tǒng)故障時(shí)測(cè)量阻抗的下降，而電流保護(hù)反映是電流的升高。距離保護(hù)的動(dòng)作特性是復(fù)平面第二象限上一個(gè)帶方向的圓特

26、性或多邊形特性。如圖10-2所示： a 圓特性方向阻抗繼電器 b 多邊形方向阻抗繼電器 圖3 阻抗繼電器動(dòng)作特性圖3（a）中，ZZD 為阻抗繼電器的整定阻抗，圓內(nèi)為繼電器的動(dòng)作區(qū)，當(dāng)線路的正方向發(fā)生故障，測(cè)量阻抗小于整定阻抗、進(jìn)入圓內(nèi)時(shí)，繼電器動(dòng)作。圓周即為動(dòng)作邊界。當(dāng)測(cè)量阻抗與整定阻抗差1800 時(shí)，屬于反向故障，繼電器不動(dòng)作。ZK 即為線路正方向保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，阻抗繼電器測(cè)量到的阻抗。 圖3（b）中，F(xiàn)1為多邊形阻抗繼電器的方向邊界線，F(xiàn)1之上為正方向，動(dòng)作區(qū)，F(xiàn)1之下為反向，非動(dòng)作區(qū)。X-X0是接地阻抗繼電器在線路單相經(jīng)過渡電阻接地時(shí)，防止繼電器不正確動(dòng)作而采取的措施，使繼電器的上邊下

27、斜一個(gè)角度，以減小過渡電阻的影響。一般相間阻抗繼電器上邊是直線，沒有下斜角度。4距離保護(hù)一般設(shè)置為三段，一段為瞬動(dòng)段，即在一段范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，距離一段瞬時(shí)動(dòng)作跳閘。一段的整定范圍為被保護(hù)線路全長(zhǎng)的（接地距離短些，6070。）這是由于距離保護(hù)第1段的動(dòng)作時(shí)限為保護(hù)本身的固有動(dòng)作時(shí)間，為了和相鄰的下一條線路的距離保護(hù)第1段有選擇性的配合，兩者范圍不能有重疊的部分，否則，本線路第1段的保護(hù)范圍會(huì)延伸到下一線路，造成無選擇動(dòng)作。另外，保護(hù)定值計(jì)算用的線路參數(shù)有誤差，電壓互感器和電流互感器的測(cè)量也有誤差，考慮最不利的情況，如果這些誤差為正值相加，而且第I段的保護(hù)范圍為被保護(hù)線路全長(zhǎng)的100%，就不可避

28、免地要延伸到相鄰下一條線路。此時(shí)，若下一線路出口故障，則相鄰的兩條線路都將跳閘，這將使保護(hù)失去選擇性，擴(kuò)大停電范圍。所以，阻抗一段定值按線路末端故障可靠不動(dòng)作整定，取線路全長(zhǎng)的8085。接地距離由于相鄰線路出口故障時(shí)，有可能會(huì)誤動(dòng)，因此保護(hù)范圍稍短些。二段和三段為延時(shí)動(dòng)作段，也稱為后備段，二段阻抗整定范圍不超過相鄰線路I段的保護(hù)范圍。為保證選擇性，延時(shí)0.5S左右(微機(jī)保護(hù)為0.4S)動(dòng)作。三段阻抗按躲開正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷阻抗來整定。動(dòng)作延時(shí)按規(guī)程要求，應(yīng)大于1.5S。2保護(hù)的功能和技術(shù)要求（1）記憶功能，當(dāng)故障發(fā)生在線路出口處，無論保護(hù)采用母線PT還是線路PT，電壓都會(huì)突然降到零。為保證阻抗元件

29、在這種情況下可靠動(dòng)作，阻抗元件中設(shè)置了記憶回路。將故障前的電壓記憶下來，當(dāng)發(fā)生線路出口故障時(shí)，利用記憶電壓的作用，使保護(hù)正確可靠動(dòng)作。記憶回路的記憶時(shí)間不應(yīng)小于100mS。此外，當(dāng)發(fā)生反方向出口故障時(shí)，記憶電壓還能夠使距離保護(hù)保證方向性，不使保護(hù)誤動(dòng)。（2）自動(dòng)偏移功能，當(dāng)距離保護(hù)采用線路PT，手動(dòng)合閘或單相重合于永久性故障線路時(shí)，線路電壓沒有恢復(fù)，阻抗元件中也沒有電壓，阻抗元件在這種情況下具有自動(dòng)偏移功能，將阻抗元件變成一個(gè)偏移阻抗繼電器（如圖10-3所示），把坐標(biāo)原點(diǎn)包括在阻抗特性圓內(nèi)，使阻抗元件能夠可靠動(dòng)作。 圖4 偏移阻抗特性（3）躲弧光電阻和過渡電阻的能力，電力系統(tǒng)中短路一般都不是純

30、金屬性的，而是在短路點(diǎn)存在過渡電阻，過渡電阻一般是由電弧電阻引起的。它的存在，使得距離保護(hù)的測(cè)量阻抗發(fā)生變化。一般情況下，會(huì)使保護(hù)范圍縮短。但有時(shí)候也能引起保護(hù)超范圍動(dòng)作或反方向動(dòng)作(誤動(dòng))。這里指的是接地距離保護(hù)。所以，阻抗元件必須具備抗過渡電阻的能力。圖3（b）中的阻抗特性就是一種抗過渡電阻影響的阻抗元件。 （4）振蕩閉鎖功能，根據(jù)阻抗元件的原理特點(diǎn)，當(dāng)電壓降低、電流增大時(shí)，測(cè)量阻抗就會(huì)減小，當(dāng)測(cè)量阻抗減小到進(jìn)入阻抗動(dòng)作范圍時(shí)，阻抗繼電器就會(huì)動(dòng)作。線路短路時(shí)，就是這種情況，保護(hù)動(dòng)作是正確的。然而，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)振蕩、振蕩中心處于保護(hù)安裝處時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)這種情況，如果這時(shí)保護(hù)動(dòng)作就不正確了。因此阻

31、抗元件須能夠正確判斷短路故障和系統(tǒng)振蕩。為此，在阻抗元件中設(shè)置了振蕩閉鎖功能，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，瞬時(shí)閉鎖距離保護(hù)。由于系統(tǒng)振蕩周期最長(zhǎng)一般在1.5S左右，這對(duì)于距離保護(hù)的一、二段則無法躲過，距離三段由于動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，靠時(shí)間能躲過振蕩周期。因此，振蕩閉鎖只閉鎖一、二段。 （5）PT斷線閉鎖功能，距離保護(hù)在PT斷線時(shí)將會(huì)發(fā)生誤動(dòng)，因此，保護(hù)設(shè)置了判斷PT斷線閉鎖的功能，當(dāng)發(fā)生PT斷線時(shí)立即閉鎖保護(hù)，防止誤動(dòng)。二、零序電流保護(hù)和方向性零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)是線路的后備保護(hù)。當(dāng)超高壓線路發(fā)生接地故障時(shí)，起后備保護(hù)作用。零序電流保護(hù)一般設(shè)置三段或四段。零序電流保護(hù)原理簡(jiǎn)單、動(dòng)作速度快，但要有選擇性

32、，保護(hù)定值整定要與相鄰線路保護(hù)配合。以下是零序電流保護(hù)整定的基本原則。1零序電流速斷(零序I段)保護(hù)整定原則(1)躲開被保護(hù)線路末端單相或兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0max。(2)躲過斷路器三相觸頭不同時(shí)閉合時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流3I0bt當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，通常是設(shè)置兩個(gè)零序I段保護(hù)。其中：一個(gè)是按條件(1)、（2）整定。由于其整定值較小，保護(hù)范圍較大，靈敏度較高。因此，稱為靈敏I段，它的主要任務(wù)是對(duì)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用，具有較大的保護(hù)范圍，而當(dāng)單相重合閘起動(dòng)時(shí)，則因保護(hù)尚未復(fù)歸，需待恢復(fù)全相運(yùn)行時(shí)才能重新投入。另一個(gè)是按躲過非全相振蕩時(shí)出現(xiàn)的最大零序電

33、流整定。由于它的定值較大，因此稱為不靈敏I段。裝設(shè)它的主要目的，是為了在單相重合閘過程中其它兩相又發(fā)生接地故障時(shí)，用以彌補(bǔ)失去靈敏I段的缺陷，盡快地將故障切除。當(dāng)然，不靈敏I段也能反應(yīng)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障，只是其保護(hù)范圍較靈敏I段為小。2零序電流限時(shí)速斷(零序II段)保護(hù) 零序II段即帶時(shí)限的零序電流速斷保護(hù)，它的原理及整定計(jì)算與用于相間短路保護(hù)的電流II段相似，它能夠保護(hù)線路的全長(zhǎng)，起動(dòng)電流要考慮和下一條線路的零序電流速斷相配合，并帶有高出一個(gè)t的時(shí)限、以保證動(dòng)作的選擇性。 零序II段應(yīng)當(dāng)考慮分支電路的影響，因?yàn)樗鼘⑹沽阈螂娏鞯姆植及l(fā)生變化。3零序過電流(零序III段)保護(hù)零序III段保

34、護(hù)的作用，在一般情況下是作為本線路接地故障的近后備保護(hù)和和相鄰元件接地故障的遠(yuǎn)后備保護(hù)使用，但在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的終端線路上，它也可以作為主保護(hù)使用。 在零序過電流保護(hù)中，對(duì)繼電器的起動(dòng)電流，原則上是按照躲開在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Iunb.max來整定。同時(shí)還必須要求各保護(hù)之間的靈敏系數(shù)上要互相配合，滿足靈敏系數(shù)和選擇性的要求。 因此，實(shí)際上對(duì)零序過電流保護(hù)的整定計(jì)算，必須按逐級(jí)配合的原則來考慮。具體地說，就是本保護(hù)零序III段的保護(hù)范圍，不能超出相鄰線路零序III段的保護(hù)范圍。4零序方向電流保護(hù) 在雙側(cè)或多側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中，處于電源點(diǎn)的變壓器中性點(diǎn)一般至少有一臺(tái)要

35、接地，由于零序電流的實(shí)際流向是由故障點(diǎn)流向各個(gè)中性點(diǎn)接地的變壓器，因此在變壓器接地?cái)?shù)目比較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問題。 零序功率方向繼電器的輸入取自零序電壓和零序電流，零序功率方向元件的動(dòng)作與否，取決于零序功率的方向。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，方向應(yīng)工作在最靈敏的條件之下。5 五、 線路自動(dòng)重合閘裝置1.概述在電力系統(tǒng)的線路故障中，架空線路故障大部分都是瞬時(shí)性故障。例如，由雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)、大風(fēng)引起的碰線、通過鳥類以及樹枝等物掉落在導(dǎo)線上引起的短路等，當(dāng)線路被斷路器迅速斷開以后，電弧即行熄滅，故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度重新恢復(fù)，外界物體(如樹枝、鳥類等)也被電弧燒掉而消失

36、。此時(shí)，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能夠恢復(fù)正常的供電，因此，稱這類故障是瞬時(shí)性故障。除此之外，也有永久性故障。例如由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障，在線路被斷開之后，它們?nèi)匀皇谴嬖诘摹＿@時(shí)，即使再合上電源，由于故障仍然存在，線路還要被繼電保護(hù)再次斷開，因而就不能恢復(fù)正常的供電。由于輸電線路上的故障具有以上的性質(zhì)，因此，在線路被斷開以后再進(jìn)行一次合閘，就能在多數(shù)情況下重合成功,從而提高了供電的可靠性和連續(xù)性。為此在電力系統(tǒng)中采用了自動(dòng)重合閘裝置。在線路上裝設(shè)重合閘以后，不論是瞬時(shí)性故障還是永久性故障都必須完成一次重合。因此，在重合以后可能成功(指恢復(fù)供電不再斷開)，也可能不

37、成功（永久性故障，重合后保護(hù)再次動(dòng)作跳閘，不再重合）。用重合成功的次數(shù)與總動(dòng)作次數(shù)之比來表示重合閘的成功率。根據(jù)運(yùn)行資料的統(tǒng)計(jì)，成功率一般在6090之間。以前的重合閘裝置，由于電磁式保護(hù)制造水平有限，功能不夠完善，因此，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，只能靠零序電流保護(hù)動(dòng)作起動(dòng)重合閘，經(jīng)重合閘選相跳閘。所以，重合閘裝置中設(shè)置有選相元件。目前的微機(jī)保護(hù)中已經(jīng)有了功能完善的接地阻抗元件，發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)可以正確判斷故障，直接跳閘。因此，現(xiàn)在的重合閘裝置不設(shè)置選相元件。2.基本功能和原理(1) 起動(dòng)方式自動(dòng)重合閘裝置是高壓線路的自動(dòng)裝置。其起動(dòng)方式有兩種，即保護(hù)起動(dòng)和不對(duì)應(yīng)起動(dòng)。當(dāng)線路故障，保護(hù)動(dòng)作跳閘的

38、同時(shí)，起動(dòng)重合閘裝置，重合閘起動(dòng)后，待開關(guān)跳閘后，經(jīng)一個(gè)延時(shí)，發(fā)出合閘脈沖。這種起動(dòng)方式為保護(hù)起動(dòng)。在線路正常運(yùn)行時(shí)，如發(fā)生開關(guān)偷跳，裝置可以根據(jù)合閘手把與開關(guān)的位置不對(duì)應(yīng)狀態(tài)，起動(dòng)重合閘，發(fā)出合閘脈沖，這種方式為不對(duì)應(yīng)起動(dòng)。(2) 重合次數(shù)根據(jù)我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行習(xí)慣和要求，重合閘裝置一般只重合一次。為此，在裝置中設(shè)置一個(gè)充電電容，這個(gè)電容在開關(guān)合閘、正常運(yùn)行時(shí)充電，充電時(shí)間為1520S，只能提供一次合閘的能量。當(dāng)開關(guān)在分閘位置時(shí)，用開關(guān)的常閉輔助接點(diǎn)，將電容放電，使電容不能充電。線路發(fā)生永久性故障，重合后再次跳閘，充電電容要等1520S后才能再次發(fā)合閘脈沖，況且開關(guān)一旦跳閘，其常閉接點(diǎn)已將電

39、容放電回路接通，不會(huì)再充電，因此，能夠保證只重合一次。(3) 重合方式根據(jù)有關(guān)的規(guī)程和要求，重合閘裝置必須具備以下幾種重合方式可供選擇：（1）單重方式:當(dāng)線路發(fā)生單相故障時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，跳閘的同時(shí)起動(dòng)重合閘。開關(guān)跳閘后，經(jīng)單重時(shí)間，裝置發(fā)出合閘脈沖。當(dāng)線路發(fā)生相間故障，保護(hù)動(dòng)作跳三相，雖然保護(hù)動(dòng)作的同時(shí)，發(fā)出了起動(dòng)重合閘的命令信號(hào)，但由于選定方式為“單重”，開關(guān)三相跳閘時(shí)，重合閘裝置閉鎖重合閘，不發(fā)合閘脈沖，保證單相跳閘能重合，三相跳閘不重合。（2）三重方式:選擇三重方式時(shí),無論線路發(fā)生單相或相間故障，重合閘均使開關(guān)三相跳閘,然后再重合三相。（3）綜重方式：選擇綜重方式時(shí)，線路發(fā)生單相故

40、障，跳單相，重合單相。發(fā)生相間故障時(shí)，開關(guān)三相跳閘，重合三相。（4）停用方式：當(dāng)選擇重合閘為停用時(shí)，裝置即閉鎖重合閘。無論線路發(fā)生單相或相間故障，均使開關(guān)跳三相不重合。(4) 重合時(shí)間重合閘裝置在開關(guān)跳閘之后，需要經(jīng)一個(gè)延時(shí)，再發(fā)出合閘脈沖。這是考慮躲開開關(guān)跳閘時(shí)間和故障點(diǎn)的熄弧時(shí)間，再加一個(gè)可靠系數(shù)，以保證重合時(shí)，故障已確實(shí)消失，如果是瞬時(shí)故障，不等故障點(diǎn)熄弧就重合，相當(dāng)于重合到故障點(diǎn)上，導(dǎo)致保護(hù)再次動(dòng)作跳閘，重合失敗。重合閘裝置中的重合時(shí)間分為三重時(shí)間和單重時(shí)間兩種。應(yīng)能夠分別整定。一般單重時(shí)間較長(zhǎng)，三重時(shí)間較短。當(dāng)線路發(fā)生單相故障跳單相后，由于另外兩健全相與故障相之間存在著互感，又由于超

41、高壓線路對(duì)地有電容電流，互感電流和電容電流都經(jīng)故障線路、故障點(diǎn)和電源點(diǎn)形成回路，這個(gè)回路中的電流稱為“潛供電流”。如圖5所示： 圖5 潛供電流示意圖由于“潛供電流”的存在，延長(zhǎng)了故障點(diǎn)的熄弧時(shí)間，為此，超高壓線路的綜合重合閘裝置的單重時(shí)間應(yīng)考慮潛供電流的影響。所以，單重時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些。潛供電流的大小與線路長(zhǎng)短、電壓等級(jí)及線路是否有并聯(lián)電抗器有關(guān)，特別是500kV線路，單重時(shí)間的整定應(yīng)視具體情況而定。*線路發(fā)生相間故障跳三相后，由于三相都已斷開，感應(yīng)電流、電容電流均不存在，因此，故障點(diǎn)的熄弧時(shí)間就很短，重合時(shí)間不需要很長(zhǎng)，只要保證開關(guān)三相跳開，稍加一點(diǎn)裕度即可。綜上所述，重合閘裝置的單重和三重時(shí)間

42、必須能夠分開整定。3. 對(duì)自動(dòng)重合閘裝置的基本要求(1) 手動(dòng)或由自動(dòng)控制裝置（如NCS）合閘、分閘時(shí)，不起動(dòng)、并閉鎖重合閘。而且手動(dòng)合閘于故障線路時(shí)，應(yīng)加速跳閘。(2) 有加速功能，無論手合或自動(dòng)重合后，均能與保護(hù)配合，實(shí)現(xiàn)加速跳閘。(3) 重合方式功能完善，可選擇。(4) 單重和三重時(shí)間可分別整定。(5) 功能完善，能與各種類型的保護(hù)配合。如有些超高壓線路，出于對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的考慮，對(duì)線路故障后保護(hù)的切除及重合時(shí)間有一定的要求，超過這個(gè)時(shí)間，即使是單相、瞬時(shí)故障，也不允許重合。這個(gè)時(shí)間整定范圍一般在250mS以內(nèi)，稱之為“有效時(shí)間”。(6) 應(yīng)能夠反映斷路器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)氣壓及SF6壓力，當(dāng)這些壓力

43、降低、不允許重合閘時(shí)，應(yīng)立即將重合閘閉鎖。此時(shí)，無論線路發(fā)生何種故障均跳三相，不重合。(7) 當(dāng)線路發(fā)生單相故障保護(hù)動(dòng)作跳開單相后，在非全相運(yùn)行過程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，即所謂“相繼故障”，保護(hù)應(yīng)能有選擇性地予以切除。上述故障如發(fā)生在單相重合閘的脈沖發(fā)出以前，則在故障切除后能進(jìn)行三相重合；如發(fā)生在重合閘脈沖發(fā)出以后，則切除三相不再進(jìn)行重合。(8) 在發(fā)電廠一次系統(tǒng)為單元式接線（發(fā)變組直接帶線路）時(shí)，為保證機(jī)組的安全，應(yīng)考慮重合閘只選擇單重方式，不能使用三重方式。目前，我國(guó)大部分地區(qū)的超高壓輸電線路，只采用單相重合的方式，一般不采用三重和綜重方式。110kV線路一般只采用三重方式。六、

44、 母差保護(hù)及斷路器失靈保護(hù)1. 母差保護(hù)母線差動(dòng)保護(hù)是電力系統(tǒng)發(fā)電廠及變電站高壓母線的主保護(hù)。目前普遍采用的是中阻抗母差保護(hù)和微機(jī)型母差保護(hù)，按反措要求，220kV及以上系統(tǒng)的母差保護(hù)均按雙重化配置。母差保護(hù)主要有以下幾種：中阻抗電磁式母差，型號(hào)為RADSS，上海繼電器廠引進(jìn)ABB技術(shù)生產(chǎn)。特點(diǎn)是制造工藝精細(xì)，質(zhì)量可靠，動(dòng)作速度快。但裝置體積大，調(diào)試工作量較大，試驗(yàn)較復(fù)雜。微機(jī)型母差保護(hù)，型號(hào)為RCS-915，南瑞繼電保護(hù)公司生產(chǎn)。特點(diǎn)是裝置外形尺寸小，質(zhì)量可靠，動(dòng)作速度快。此外，調(diào)試工作量小。微機(jī)型母差保護(hù)，型號(hào)為BP-2B，深圳南瑞公司生產(chǎn)。特點(diǎn)與RCS-915相同。微機(jī)型母差保護(hù)，型號(hào)為

45、CSC-150，北京四方公司生產(chǎn)。按雙重化配置的母差保護(hù)，一般均采用上述母差保護(hù)中的兩種。母差保護(hù)的基本原理，就是節(jié)點(diǎn)電流定律，即I=0。有以下幾項(xiàng)主要功能：（1）復(fù)合電壓閉鎖，對(duì)用于雙母線的母差保護(hù)，根據(jù)反措要求，必須有復(fù)合電壓閉鎖功能。包括低電壓、零序、負(fù)序電壓等。這是為了防止在正常運(yùn)行中，由于各種原因使母差保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)于3/2接線，沒有該項(xiàng)要求。（2）互聯(lián)功能，用于雙母線的母差保護(hù)，根據(jù)目前的母差保護(hù)原理,在一次系統(tǒng)倒方式的過程中，應(yīng)投入互聯(lián)功能。因倒閘操作時(shí)，兩條母線的隔離開關(guān)跨接在兩母線之間，如果這時(shí)母線發(fā)生故障，母差保護(hù)無法正確判斷。因此，這時(shí)應(yīng)投入互聯(lián)方式，即非選擇方式。在一些微

46、機(jī)母差保護(hù)中，能夠自動(dòng)判斷是否進(jìn)行倒閘操作，自動(dòng)投入互聯(lián)功能。但一般都有互聯(lián)壓板。對(duì)3/2接線的廠、站，不存在這個(gè)問題。（3）可以允許各連接元件的CT變比不同。在保護(hù)中進(jìn)行設(shè)置，以滿足母差保護(hù)的運(yùn)行條件。（4）母差保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)給線路縱聯(lián)保護(hù)發(fā)出允許或閉鎖信號(hào)，以便使對(duì)側(cè)開關(guān)跳閘2. 斷路器失靈保護(hù)(1) 失靈保護(hù)的功能和基本原理當(dāng)被保護(hù)線路或元件發(fā)生故障,繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘,脈沖已經(jīng)發(fā)出，而斷路器卻因本身原因沒有跳開，失靈保護(hù)則以較短的延時(shí)，跳開故障開關(guān)的相鄰開關(guān)，或故障開關(guān)所在母線上所有其它開關(guān)。以盡快將故障線路或元件從電力系統(tǒng)切除。根據(jù)失靈保護(hù)的上述功能，要求繼電保護(hù)在動(dòng)作跳閘的同時(shí)起動(dòng)失

47、靈保護(hù)。失靈保護(hù)的設(shè)置形式與一次系統(tǒng)的接線形式有關(guān)。在雙母線接線形式的廠、站，只設(shè)置一套失靈保護(hù)，母線上連接的任何一個(gè)元件（線路或變壓器）的保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘的同時(shí)，均起動(dòng)失靈保護(hù)。失靈保護(hù)根據(jù)故障開關(guān)所在的位置，動(dòng)作后切除相應(yīng)母線上的其它開關(guān)。在3/2接線的廠、站中，失靈保護(hù)是按斷路器設(shè)置的，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，斷路器跳不開時(shí)，故障開關(guān)本身的失靈保護(hù)起動(dòng)，如果故障開關(guān)是中間開關(guān)，則跳開相鄰的兩個(gè)邊開關(guān)。如果是邊開關(guān)故障，則一方面跳開中間開關(guān)，另一方面，起動(dòng)所在母線的母差保護(hù)動(dòng)作，跳開所在母線上的其他開關(guān)。按反措要求，雙母線的失靈保護(hù)與母差保護(hù)相同，為防止正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)誤動(dòng)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合電壓閉鎖。在發(fā)

48、電廠或變電站，無論一次系統(tǒng)是哪種接線形式，均只設(shè)置一套失靈保護(hù)。2對(duì)失靈保護(hù)的技術(shù)要求（1）對(duì)雙母線接線的失靈保護(hù)，當(dāng)變壓器保護(hù)起動(dòng)失靈保護(hù)時(shí)，應(yīng)有解除電壓閉鎖的輸入回路。這是因?yàn)?，?dāng)變壓器內(nèi)部或低壓側(cè)故障時(shí)，失靈保護(hù)中的低電壓和負(fù)序電壓的靈敏度可能不夠，造成不能開放跳閘回路，跳不開母線上的其它斷路器。因此，反措中明確要求，變壓器起動(dòng)失靈保護(hù)要解除復(fù)合電壓閉鎖。（2）失靈保護(hù)跳閘時(shí)，應(yīng)同時(shí)起動(dòng)斷路器的兩組跳閘線圈。（3）對(duì)用于3/2接線的失靈保護(hù)，在保護(hù)動(dòng)作之后，以較短的延時(shí)，再次給故障開關(guān)一次跳閘脈沖，以較長(zhǎng)的延時(shí)跳相鄰開關(guān)。（4）失靈保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)給線路縱聯(lián)保護(hù)發(fā)出允許或閉鎖信號(hào)，以便使對(duì)

49、側(cè)開關(guān)跳閘。第二部分 電壓互感器和電流互感器第一節(jié) 電壓互感器目前電力系統(tǒng)中普遍采用電容式電壓互感器，電容式電壓互感器最顯著的特點(diǎn)是“瞬變響應(yīng)”。所謂“瞬變響應(yīng)”是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，如在線路出口處短路，有兩種情況，一是在電壓波的峰值處短路，第二種情況是在電壓波過零時(shí)短路。相當(dāng)于電壓互感器一次電壓從額定突然降至零，二次電壓隨即出現(xiàn)衰減。二次電壓的衰減都會(huì)有一個(gè)延時(shí)。這個(gè)延時(shí)的長(zhǎng)短，對(duì)繼電保護(hù)有著較大的影響。有許多保護(hù)反應(yīng)的是電流的增大同時(shí)伴隨著電壓降低，如果二次電壓衰減比較慢，勢(shì)必影響保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。因此，IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電容式電壓互感器一次側(cè)發(fā)生對(duì)地短路時(shí)（單相），在20mS內(nèi)，二次暫態(tài)

50、電壓峰值應(yīng)衰減至額定峰值的10%以下。第二節(jié) 電流互感器電流互感器飽和及誤差，一直是我們非常重視的問題。電網(wǎng)容量的增大，提高了短路電流水平，由于在短路開始時(shí)，短路電流中含有大量的直流分量，因此，會(huì)使電流互感器出現(xiàn)飽和。微機(jī)保護(hù)的采用大大降低了電流互感器的二次阻抗（但仍然應(yīng)注意二次電纜的長(zhǎng)度），導(dǎo)致電流互感器飽和的原因，除短路電流中的直流分量外，還有一個(gè)重要的因素就是電流互感器中的“剩磁”。目前我國(guó)220kV以下系統(tǒng)，大多采用根據(jù)GB12081997生產(chǎn)的“P”類電流互感器（5P、10P）。這種互感器對(duì)剩磁無限制。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重短路后，鐵芯會(huì)殘留剩磁，這個(gè)剩磁大小不定。特別是微機(jī)保護(hù)的采用，使電

51、流互感器的二次負(fù)荷由阻感性變?yōu)殡娮栊?，使得“P”類電流互感器鐵芯中的殘留剩磁大大增加。另外一個(gè)導(dǎo)致電流互感器飽和的原因就是短路電流中的非周期分量或直流分量。由于剩磁的存在，導(dǎo)致電流互感器在正常運(yùn)行時(shí)其電流就疊加在剩磁上，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)造成短路電流完全偏移，使電流互感器很快飽和。從而使電流差動(dòng)保護(hù)區(qū)外產(chǎn)生誤動(dòng)和距離保護(hù)I段延時(shí)動(dòng)作。短路時(shí)電流互感器一、二次電流的波形如下圖所示：6 圖6 短路時(shí)一次電流、磁通和二次電流的波形解決“P”類電流互感器飽和的辦法是：1.盡量減小電流互感器二次負(fù)載電阻。如必要時(shí)增加電纜截面積。2.選用“PR”類電流互感器。該類互感器對(duì)剩磁規(guī)定了限制標(biāo)準(zhǔn)，即不超過10

52、%。目前，有些廠家的保護(hù)裝置對(duì)電流互感器的飽和采取了許多辦法，其中之一就是在飽和之前，就已判斷出故障的類型和故障是否在區(qū)內(nèi)。如南瑞繼電保護(hù)公司的RCS915以及深圳南瑞的BP2B等。飽和總是有一個(gè)過程的，在CT尚未飽和前就將故障的性質(zhì)、類型固定。此刻，電流互感器再飽和，也不能影響保護(hù)動(dòng)作。7關(guān)于“TPY”電流互感器。用于500kV系統(tǒng)的繼電保護(hù)中，該類型的電流互感器其鐵芯中帶有小氣隙?？箷簯B(tài)飽和能力強(qiáng)，對(duì)鐵芯剩磁的要求也是小于10%?！癟PY”電流互感器在目前華北500kV電力系統(tǒng)中運(yùn)用非常普遍。主要用于線路、變壓器的主保護(hù)。但是，“TPY”電流互感器在嚴(yán)重短路后，剩磁的衰減比較慢，延時(shí)較長(zhǎng)，

53、對(duì)某些保護(hù)不適用。如：失靈保護(hù)的電流判別元件。因剩磁衰減慢，導(dǎo)致電流元件返回就必然要慢，為防止誤起動(dòng)失靈保護(hù)，保護(hù)中的電流判別元件就不能用“TPY”型的電流互感器，仍采用“P”類電流互感器。這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)就需考慮。以上所講的電壓互感器和電流互感器的特點(diǎn)，都是對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生不利影響的方面，要使我們的繼電保護(hù)裝置能夠安全可靠的運(yùn)行，就必須了解這些。8如：高壓輸電線路的后備距離保護(hù)，是利用電流增大和電壓降低的特點(diǎn)來判斷故障，但由于故障開始時(shí)，電壓不能很快衰減，則保護(hù)不能很快動(dòng)作，當(dāng)電壓衰減到保護(hù)能夠起動(dòng)時(shí)，電流互感器又飽和了，最終可能導(dǎo)致保護(hù)不能正確動(dòng)作。而目前普遍采用的光纖差動(dòng)保護(hù)，采用單一模擬量

54、判斷故障，情況就好多了，加之保護(hù)中快速判別故障性質(zhì)的功能，就能可靠保證快速切除故障。第三部分 關(guān)于繼電保護(hù)“反措”一、電壓互感器和電流互感器的二次接地。 1.電壓互感器的二次接地 反措中關(guān)于電壓互感器二次接地的問題,在1994年電力工業(yè)部頒布的反措要點(diǎn)中有明確的規(guī)定：對(duì)雙母線接線形式變電站或發(fā)電廠的升壓站的兩組電壓互感器，其二次的接地點(diǎn)應(yīng)選擇在繼電保護(hù)室的電壓互感器接口屏上。兩組電壓互感器的二次電纜引至接口屏上以后，將二次所有的“N600”在屏上連接在一起，然后一點(diǎn)接地。采取這種接地方式的主要原因是： 在雙母線接線形式的變電站或發(fā)電廠的升壓站，兩條母線的電壓互感器的安裝位置有一定的距離，如果P

55、T二次選擇在端子箱接地，當(dāng)一次系統(tǒng)在附近發(fā)生接地短路時(shí)，由于低電位的變化，將使得兩個(gè)PT二次中性點(diǎn)之間產(chǎn)生電位差，在選擇這種接地方式時(shí)，繼電保護(hù)反措要點(diǎn)中規(guī)定：“已在控制室一點(diǎn)接地的電壓互感器二次線圈，如認(rèn)為必要，可以在開關(guān)場(chǎng)將二次線圈中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙或氧化鋅閥片接地”（詳見反措要點(diǎn)8.4條）。這樣規(guī)定主要是防止當(dāng)變電站或發(fā)電廠附近有接地短路時(shí)，導(dǎo)致地電位升高，由于電壓互感器二次接地點(diǎn)不在就地，如果二次電纜較長(zhǎng)，由于電容效應(yīng)，使電壓互感器二次對(duì)地電位升高，二次線圈絕緣受到破壞。對(duì)于其它接線形式的發(fā)電廠或變電站的電壓互感器二次的接地點(diǎn)，未做要求。如3/2接線形式的500kV變電站或發(fā)電廠升壓站，

56、此外，如發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓互感器的二次中性點(diǎn)接地，均未做嚴(yán)格的要求?？梢栽诰偷囟俗酉浣拥?，也可以在繼電保護(hù)室內(nèi)的電壓互感器接口屏上接地。但是，要考慮到，如果在電壓互感器接口屏上接地，當(dāng)發(fā)生“PT斷線”時(shí)，在就地端子箱處，PT二次就將失去接地點(diǎn)。對(duì)電壓互感器二次絕緣不利。因此，一般情況下，無特殊問題，采用在就地端子箱接地。如果采用在繼電保護(hù)室電壓互感器接口屏上接地，應(yīng)注意就地端子箱內(nèi)也應(yīng)裝有氧化鋅避雷器。道理與上面相同。2. 電流互感器的二次接地電流互感器的二次接地點(diǎn)一般選擇在就地端子箱。盡管是變壓器或發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)，也可以選擇將電流互感器的二次接地點(diǎn)放在就地端子箱。在微機(jī)保護(hù)出現(xiàn)之前，一些變壓器或發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)，屬于電