繼電保護(hù)培訓(xùn)教材

1、一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的概念與作用1. 繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置。 繼電保護(hù)技術(shù)是一個完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)、繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)構(gòu)成。 繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。P1 繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。2. 電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)：（三相交流系統(tǒng)）* 故障：各種短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和斷線（單相、兩相），其中最常見且最危險的是各種類型的短路。其后果：1 I增加 危害故障設(shè)備和非故障設(shè)備；2 U增

2、加 影響用戶正常工作；3 破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大（系統(tǒng)震蕩，互解）4 I2（I0）旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加發(fā)熱 I0相鄰?fù)ㄓ嵪到y(tǒng)* 不正常運(yùn)行狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如：過負(fù)荷、過電壓、頻率降低、系統(tǒng)震蕩等。3繼電保護(hù)的作用： 故障和不正常運(yùn)行狀態(tài) >事故（P1），不可能完全避免且傳播很快（光速）要求： 幾十毫秒內(nèi)切除故障 人（×），繼電保護(hù)裝置（）任務(wù)：P2. 被形象的比喻為“靜靜的哨兵”二、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類：1 基本原理：為區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)找差別：特征。 增加 故障點(diǎn)與電源間 >過

3、電流保護(hù) U降低 >低電壓保護(hù) 變化； 正常：20°左右 >短路：60°85°>方向保護(hù). Z= 模值減少 >阻抗保護(hù) > 電流差動保護(hù) I2 、I0 序分量保護(hù)等。 另非電氣量：瓦斯保護(hù)，過熱保護(hù)原則上說：只要找出正常運(yùn)行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可找出一種原理，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。2 構(gòu)成以過電流保護(hù)為例：正常運(yùn)行：Ir=If LJ不動故障時：Ir=Id>Idz LJ動>SJ動（延時）>XJ動>信號 TQ動>跳閘（常用繼電器及觸點(diǎn)的表示方法參考 附錄1 P230）一般

4、由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。（1） 測量元件作用：測量從被保護(hù)對象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動。（2） 邏輯元件作用：根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。 邏輯回路有：或、與、非、延時啟動、延時返回、記憶等。（3） 執(zhí)行元件： 作用；根據(jù)邏輯元件傳送的信號，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)

5、。如：故障時跳閘；不正常運(yùn)行時發(fā)信號；正常運(yùn)行時不動作。3.分類： 幾種方法如下：（1） 按被保護(hù)的對象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等；（2） 按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等；（3） 按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過勵磁保護(hù)等；（4） 按繼電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等；（5） 按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等；主保護(hù) 滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安

6、全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù) 主保護(hù)或斷路器拒動時用來切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。三、對繼電保護(hù)的基本要求：對動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。 即保護(hù)四性。（一） 選擇性：P4 選擇性是指電力系統(tǒng)

7、發(fā)生故障時，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。例：當(dāng)d1短路時，保護(hù)1、2動跳1DL、2DL，有選擇性當(dāng)d2短路時，保護(hù)5、6動跳5DL、6DL，有選擇性當(dāng)d3短路時，保護(hù)7、8動跳7DL、8DL，有選擇性若保護(hù)7拒動或7DL拒動，保護(hù)5動跳5DL（有選擇性）若保護(hù)7和7DL正確動作于跳閘，保護(hù)5動跳5DL，則越級跳閘（非選擇性）小結(jié)：選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動作，區(qū)外不動作。當(dāng)主保護(hù)未動作時，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。因遠(yuǎn)后備保護(hù)比較完善（對保護(hù)裝置DL、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動作均起后備作用）且實(shí)現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用

8、。（二） 速動性：快速切除故障。1提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；2減少用戶在低電壓下的動作時間；3減少故障元件的損壞程度 ，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 ；t故障切除時間；tbh-保護(hù)動作時間；tDL-斷路器動作時間；一般的快速保護(hù)動作時間為0.060.12s，最快的可達(dá)0.010.04s。一般的斷路器的動作時間為0.060.15s，最快的可達(dá)0.020.06s。（三） 靈敏性：P5指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Klm。對反應(yīng)于數(shù)值上升而動作的過量保護(hù)（如電流保護(hù)）

9、對反應(yīng)于數(shù)值下降而動作的欠量保護(hù)（如低電壓保護(hù)）其中故障參數(shù)的最小、最大計(jì)算值是根據(jù)實(shí)際可能的最不利運(yùn)行方式、故障類型和短路點(diǎn)來計(jì)算的。在繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程（DL40091）中，對各類保護(hù)的靈敏系數(shù)Klm的要求都作了具體規(guī)定（參見附錄2，P231）。（四） 可靠性：P5指發(fā)生了屬于它改動作的故障，它能可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作（拒動）；而在不改動作時，他能可靠不動，即不發(fā)生錯誤動作（簡稱誤動）。影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素：內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡明，觸點(diǎn)多少等；外在的：運(yùn)行維護(hù)水平、調(diào)試是否正確、正確安裝上述四個基本要求是

10、分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。四、發(fā)展： 原理：隨電力系統(tǒng)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展過電流保護(hù)（最早熔斷器） 電流差動保護(hù) 方向性電流保護(hù)（1901年） （1908年） （1910年） 距離保護(hù) 高頻保護(hù) 微波保護(hù) 行波保護(hù)、光纖保護(hù) （1920年） （1927年） （50年代） （70年代誕生、50年代有設(shè)想）結(jié)構(gòu)型式： 機(jī)電型 電子型 微機(jī)型（我校80年代）(電磁型、感應(yīng)型、電動型) 晶體管 集成電路 20世紀(jì)50年代 60年代末提出 70年代后半期出樣機(jī)第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)第一節(jié) 單測電

11、源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)配置：三段式第段電流速斷保護(hù)第段限時電流速斷保護(hù)第段過電流保護(hù)主保護(hù)后備保護(hù) 一、電流速斷保護(hù)（第段）： 對于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時動作電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。1、短路電流的計(jì)算：圖中、1最大運(yùn)行方式下d(3) 2最小運(yùn)行方式下d(2) 3保護(hù)1第一段動作電流 可見，Id的大小與運(yùn)行方式、故障類型及故障點(diǎn)位置有關(guān)最大運(yùn)行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式。（Zs.min）最小運(yùn)行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最小的方式。（Zs.max）2、整定值計(jì)算及靈敏性校驗(yàn)為了保護(hù)的選擇性，動作電流按躲過本線路末端短路時的最

12、大短路短路整定 保護(hù)裝置的動作電流：能使該保護(hù)裝置起動的最小電流值，用電力系統(tǒng)一次測參數(shù)表示。（IdZ）在圖中為直線3，與曲線1、2分別交于a、b點(diǎn)可見，有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長靈敏性：用保護(hù)范圍的大小來衡量 lmax 、lmin一般用lmin來校驗(yàn)、 要求：（1520） 希望值50方法： 圖解法 解析法： 可得式中 ZL=Z1l被保護(hù)線路全長的阻抗值動作時間t=0s3、構(gòu)成 中間繼電器的作用： 接點(diǎn)容量大，可直接接TQ去跳閘 當(dāng)線路上裝有管型避雷器時，利用其固有動作時間（60ms）防止避雷器放電時保護(hù)誤動4、小結(jié) 僅靠動作電流值來保證其選擇性 能無延時地保護(hù)本線路的一部分（

13、不是一個完整的電流保護(hù)）。二、限時電流速斷保護(hù)（第段）1、 要求 任何情況下能保護(hù)線路全長，并具有足夠的靈敏性 在滿足要求的前提下，力求動作時限最小。因動作帶有延時，故稱限時電流速斷保護(hù)。2、 整定值的計(jì)算和靈敏性校驗(yàn)為保證選擇性及最小動作時限，首先考慮其保護(hù)范圍不超出下一條線路第段的保護(hù)范圍。即整定值與相鄰線路第段配合。動作電流： 動作時間： t取0.5"，稱時間階梯，其確定原則參看P18.靈敏性： 要求：1.31.5若靈敏性不滿足要求，與相鄰線路第段配合。此時：動作電流：動作時間：3、 構(gòu)成：與第段相同：僅中間繼電器變?yōu)闀r間繼電器。4、 小結(jié)： 限時電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線

14、路全長 依靠動作電流值和動作時間共同保證其選擇性 與第段共同構(gòu)成被保護(hù)線路的主保護(hù)，兼作第段的金后備保護(hù)。三、定時限過電流保護(hù)（第段）1、 作用：作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰線下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。其起動電流按躲最大負(fù)荷電流來整定的保護(hù)稱為過電流保護(hù)，此保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長，且能保護(hù)相鄰線路的全長。2、 整定值的計(jì)算和靈敏性校驗(yàn)：1）、動作電流：躲最大負(fù)荷電流 （1）在外部故障切除后，電動機(jī)自起動時，應(yīng)可靠返回。 電動機(jī)自起動電流要大于它正常工作電流，因此引入自起動系數(shù)KZq （2）式中， 顯然，應(yīng)按（2）式計(jì)算動作電流，且由（2）式可見，Kh越大，IdZ越小，Klm越大。因此，為了提

15、高靈敏系數(shù)，要求有較高的返回系數(shù)。（過電流繼電器的返回系數(shù)為0.850.9）2）、動作時間在網(wǎng)絡(luò)中某處發(fā)生短路故障時，從故障點(diǎn)至電源之間所有線路上的電流保護(hù)第段的測量元件均可能動作。例如：下圖中d1短路時，保護(hù)14都可能起動。為了保證選擇性，須加延時元件且其動作時間必須相互配合。即 、 階梯時間特性注：當(dāng)相鄰有多個元件，應(yīng)選擇與相鄰時限最長的配合3）、靈敏性近后備： Id1.min本線路末端短路時的短路電流遠(yuǎn)后備： Id2min 相鄰線路末端短路時的短路電流3、 構(gòu)成：與第段相同4、 小結(jié)： 第段的IdZ比第、段的IdZ小得多，其靈敏度比第、段更高； 在后備保護(hù)之間，只有靈敏系數(shù)和動作時限都互

16、相配合時，才能保證選擇性； 保護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路全長； 電網(wǎng)末端第段的動作時間可以是保護(hù)中所有元件的固有動作時間之和（可瞬時動作），故可不設(shè)電流速斷保護(hù)；末級線路保護(hù)亦可簡化（或），越接近電源，t越長，應(yīng)設(shè)三段式保護(hù)。四、電流保護(hù)的接線方式1、 定義：指保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。2、 常用的兩種接線方式：三相星行接線和兩相星行接線。1）、三相星行接線的特點(diǎn)： 每相上均裝有CT和LJ、Y形接線 LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）2）、兩相星行接線的特點(diǎn)： 某一相上不裝設(shè)CT和LJ、Y形接線 LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）（通常接A、C相）上述兩種接線方式中，流入電流繼電器的電流IJ與

17、電流互感器的二次電流I2相等。接線系數(shù)： 3、 IdZ與IdZ.J之間的關(guān)系： 或4、 比較： 對各種相角短路，兩種接線方式均能正確反映。 在小接地電流系統(tǒng)中，在不同線路的不同相上發(fā)生兩點(diǎn)接地時，一般只要求切除一個接地點(diǎn)，而允許帶一個接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行一段時間。串聯(lián)線路a、 三相星行接線：保護(hù)1和保護(hù)2之間有配合關(guān)系，100切除NP線b、 兩相星行接線：2/3機(jī)會切除NP線。（即1/3機(jī)會無選擇性動作）并行線路上：（可能性大）a、三相星行接線：保護(hù)1和保護(hù)2同時動作，切除線路、。b、 兩相星行接線：2/3機(jī)會只切一條線路。 Y接線變壓器后d(2) 以Y11接線降壓變?yōu)槔?結(jié)論：滯后相電流是其它兩相

18、電流的兩倍并與它們反相位Y11升壓變：超前相電流是其它兩相電流的兩倍，并與它們反相位。（作業(yè)：推得此結(jié)果） 經(jīng)濟(jì)性：兩相星行接線優(yōu)于三相星行接線三相星行接線靈敏度是兩相星行接線的兩倍針對措施：在兩相星行接線的中線上再接入一個LJ，其電流為：，以提高靈敏性。5、 應(yīng)用三相星行接線：發(fā)電機(jī)、變壓器等（要求較高的可靠性和靈敏性）。兩相星行接線：中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中。（注：所有線路上的保護(hù)裝置應(yīng)安裝在相同的兩相上。）五、評價：1、 選擇性：在單測電源輻射網(wǎng)中，有較好的選擇性（靠IdZ、t），但在多電源或單電源環(huán)網(wǎng)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中可能無法保證選擇性。2、 靈敏性：受運(yùn)行方式的影響大，往往滿足

19、不了要求。電流保護(hù)的缺點(diǎn)例：第段：運(yùn)行方式變化較大且線路較短，可能失去保護(hù)范圍；第段：長線路重負(fù)荷（If增大，Id減小），靈敏性不滿足要求。3、 速動性：第、段滿足；第段越靠近電源，t越長缺點(diǎn)4、 可靠性：線路越簡單，可靠性越高優(yōu)點(diǎn)六、應(yīng)用范圍： 35KV及以下的單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)中；第段：110KV等，輔助保護(hù)作業(yè)：習(xí)題集：P11,題1；預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)一、二第二節(jié) 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)一. 問題的提出雙電源多電源和環(huán)形電網(wǎng)供電更可靠,但卻帶來新問題。對電流速斷保護(hù)：d1處短路， d2處短路，對過電流保護(hù)：d1處短路，d2處短路，有選擇性，但是產(chǎn)生了矛盾。上述矛盾的要求不可能同時滿足。原因分析

20、：反方向故障時對側(cè)電源提供的短路電流引起誤動。解決辦法：加裝方向元件功率方向繼電器。僅當(dāng)它和電流測量元件均動作時才啟動邏輯元件。這樣雙側(cè)電源系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)變成針對兩個單側(cè)電源子系統(tǒng)。保護(hù)1、3、5只反映由左側(cè)電源提供的短路電流，它們之間應(yīng)相互配 合。而保護(hù)2、4、6僅反映由右側(cè)電源提供的短路電流，它們之間應(yīng)相互配合，矛盾得以解決。二、功率方向繼電器的工作原理電流規(guī)定方向：從母電流向線路為正。電流本身無法判定方向，需要一個基準(zhǔn)電壓。d1處短路 d2處短路 因此：利用判別短路功率方向或電流、電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別發(fā)生故障的方向。實(shí)現(xiàn)：1、最大靈敏角：在UJ、IJ幅值不變時，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓

21、）值隨兩者之間的相位差的大小而改變。當(dāng)輸出為最大時的相位差稱最大靈敏角。2、 動作范圍： 動作方程： 或3、 動作特性:當(dāng)線路發(fā)生三相短路所以4、 死區(qū)：當(dāng)正方向出口短路時，GJ不動電壓死區(qū)。消除辦法：采用90度接線方式，加記憶回路。三、幅值比較原理和相位比較原理及其互換關(guān)系對于比較兩個電氣量的繼電器，可按幅值比較原理或相位比較原理來實(shí)現(xiàn)。幅值比較原理：相位比較原理：用四邊形法則來分析它們之間的關(guān)系： 或 可見，幅值比較遠(yuǎn)路與相位比較原理之間具有互換性。注： 1 必須是同一頻率的正弦交流量2 相位比較原理的動作邊界為四、LG11整流型功率方向繼電器它是按幅值比較原理來實(shí)現(xiàn)的：1、 構(gòu)成： 電壓

22、形成回路：由DKB、YB組成：R1、R2消除潛動、調(diào)整平衡。C1與YB的勵磁電抗形成諧振，使超前90o,其記憶作用用于消除死區(qū)，記憶時間為幾十毫秒； 比較回路：由半導(dǎo)體整流橋BZ1,BZ2組成的環(huán)流是比較回路。 執(zhí)行元件極化繼電器J,非常靈敏標(biāo)記“”，當(dāng)電流從端流入時，J動作，反之則不動。時，J動作；2、 動作方程： 3、 動作特性： 內(nèi)角（由繼電器決定）4、 死區(qū)：雖然J的動作功率很小，但最小工作電壓。當(dāng)出口接地短路時，GJ不動作死區(qū)。在記憶時間內(nèi)消除死區(qū)。5、 角度特性：當(dāng)IJ為常數(shù)時，動作電壓UJ與J之間的關(guān)系曲線，以30º為例：當(dāng)J30º時，繼電器的動作電壓最小，J

23、最靈敏。J動作范圍：以J30º為中心的90º的區(qū)域，即圖中陰影區(qū)。6、 潛動：從理論上講，當(dāng) 或 時，J不動。但由于比較回路中各元件參數(shù)的不完全對稱，可能使得在僅有或時，J動作,即潛動。僅有時動，叫電壓潛動，僅有時動，叫電流潛動潛動對保護(hù)的影響：對正方向接地短路時，有利于保護(hù)正確動作；當(dāng)反方向接地短路時，可能導(dǎo)致GJ誤動，使得保護(hù)誤動；另外，增大GJ的動作功率，可降低靈敏性； 消除方法：調(diào)R1（電流潛動時），調(diào)R2（電壓潛動時）。五、相間短路功率方向繼電器的接線方式：1、 要求：良好的方向性（與故障類型無關(guān)）和較高的靈敏性。2、 90º接線方式：指系統(tǒng)三相對稱且c

24、os=1時，的接線方式。注：90º接線方式僅為了稱呼方便，且僅在定義中成立。采用該接線方式構(gòu)成的三相式方向過電流保護(hù)的原理接線圖參看第40頁，圖237。提示：三相星形接線且按相啟動（指接入同名相電流的測量元件和功率方向元件的結(jié)點(diǎn)串聯(lián)，而后于其他元件相并聯(lián)后啟動邏輯元件。）3、 相間短路情況下90º接線功率方向繼電器動作行為分析：（1） 正方向三相短路：由于三相對稱，三只繼電器動作情況相同，故以A相為例分析：從圖中可見，JAJd90º 為使功率方向繼電器動作最靈敏 為使PJA>0一般當(dāng)，當(dāng)，所以,在三相短路時,選擇,可保證GJ動作。 （2） 正方向兩相短路，以

25、BC兩相短路為例,且空載運(yùn)行.有兩種極限情況:出口和遠(yuǎn)處出口短路 GJA:,不動作；GJB：，同三相短路；GJC：，同三相短路。所以應(yīng)選擇，使得時GJ能動作注：出口BC兩相短路，、幅值很大，B、C相功率方向繼電器動作。該接線方式可消除各種兩相短路的死區(qū)。遠(yuǎn)處短路 GJA: ,不動作；GJB：，所以應(yīng)選擇，使得B相GJ能動作；GJC：，所以應(yīng)選擇，使得C相GJ能動作綜合兩種極限情況：在正方向任何地點(diǎn)： ： ： 同理： 和時可得到相應(yīng)的結(jié)論，參看P43表22。綜上所述：為保證時，GJ在正方向任何相間短路時均能動作：（例：LG11型 或）總結(jié)：優(yōu)點(diǎn)：對各種兩相短路都沒有死區(qū)； 適當(dāng)選擇內(nèi)角后，對線路

26、上各種相間故障保證動作的方向性； 缺點(diǎn)：不能清除死區(qū)。順便指出：在正常運(yùn)行情況下，位于送電側(cè)的GJ在負(fù)荷電流的作用下一般都處于動作狀態(tài)。六雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)整定的特點(diǎn)：1 電流速斷保護(hù)無方向元件：有方向元件： 此時保護(hù)1不需方向元件。2 限時電流速斷保護(hù) 原則與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中第段的整定原則相同，與相鄰線路段保護(hù)配合。但需考慮保護(hù)安裝點(diǎn)與短路點(diǎn)之間有分支的影響，即分支電路的影響。分支電路分兩種典型情況：助增，外汲。助增：使故障線路電流增大的現(xiàn)象外汲：使故障線路電流減小的現(xiàn)象引入分支系數(shù)：當(dāng)僅有助增時： 僅有外汲時：無分支時： 既有助增，又有外汲時，可能大于1也可能小于1整定時，應(yīng)取實(shí)際可能的

27、最小值以保證選擇性。七對方向性電流保護(hù)的評價1 在多電源網(wǎng)絡(luò)及單電源環(huán)網(wǎng)中能保證選擇性2 快速性和靈敏性同前述單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的電流保護(hù)3 接線較復(fù)雜，可靠性稍差，且增加投資4 出口時，GJ有死區(qū)，使保護(hù)有死區(qū)缺點(diǎn) 力求不用方向元件（如果用動作電流和延時能保證選擇性）原則：對于電流速斷保護(hù)（第、段）如： 故障，保護(hù)1可不加GJ 故障，保護(hù)2要加GJ對過流保護(hù)故障時， 保護(hù)2、3要加GJ故障時， 保護(hù)3要加GJ 保護(hù)1可不加GJ即：動作延時長的可不加GJ，動作延時小的或相等的要加GJ。作業(yè)：P17題1，P14題4，P18題4第三節(jié) 輸電線路的接地保護(hù)大接地電流系統(tǒng):系統(tǒng)中主變壓器中性點(diǎn)直接接地在此系

28、統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生接地故障時,通過變壓器接地點(diǎn)構(gòu)成短路通路,使故障相流過很大的短路電流.110KV及以上電網(wǎng) 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)60KV及以下電網(wǎng) 中性點(diǎn)不接地或不直接接地(小接地電流系統(tǒng))運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,d(1)幾率占總故障率的70%90% .所以如何正確設(shè)置接地故障的保護(hù)是該系統(tǒng)的中心問題之一.而在該系統(tǒng)中發(fā)生d(1),系統(tǒng)中會出現(xiàn)零序分量,而正常運(yùn)行時無零序分量.故可利用零序分量構(gòu)成接地短路的保護(hù).一、 零序分量的特點(diǎn)(一) 零序電壓 : 故障點(diǎn)U0最高,離故障點(diǎn)越遠(yuǎn), U0越低.變壓器中性點(diǎn)接地處U0=0(二) 零序電流分布: 中性點(diǎn)接地變壓器的位置有關(guān)大小: 線路及中

29、性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)(三) 零序功率 短路點(diǎn)最大(與U0相同). 方向:與正序相反,從線路母線(四) 相位差由ZB10的阻抗角決定與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無關(guān)二、 零序電流保護(hù)三段式或四段式段:速動段保護(hù)段(、段)應(yīng)能有選擇性切除本線路范圍的接地故障，其動作時間應(yīng)盡量縮短最末一段：后備三段式零序電流保護(hù)原理與三段式電流保護(hù)是相似的（一）段<1>躲過下一個線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0max 1.21.3求3 I0max 故障點(diǎn)：本線路末端 故障類型： （假設(shè)X1X2） (串) （并）當(dāng)Z0>Z1 I0(1)>I0(1.1) 采用I0（1）當(dāng)

30、Z0<Z1 I0(1)<I0(1.1) 采用I0（1.1）當(dāng)Z0=Z1 I0(1)=I0(1.1) 任取 運(yùn)行方式 各系統(tǒng)最大運(yùn)行方式 Z1 Z2 接地點(diǎn)： 保護(hù)安裝側(cè) 接地點(diǎn)最多Z0m 對側(cè) 接地點(diǎn)最少Z0n （2）躲短路器三相觸頭不同時合閘而出現(xiàn)的三倍零序電流 3I0bt II0dzKKI.3I0bt KKI1.11.2求 3I0bt ： 兩相先合 一相斷線 并 一相先合 兩相斷線 串 取大者原則（2）所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低，此時渴考慮使段帶一小的延時（0.1s）躲開不同時合閘時間。靈敏性： 要求與段電流保護(hù)相同 （15%20%）(二)段與相鄰線路零序電流段

31、配合 KK1.11.2靈敏性校驗(yàn)： 若不滿足要求： 與相鄰線段配合或接地距離保護(hù)（三）段：躲線路末端變壓器為另一側(cè)短路時可能出現(xiàn)的最大不平衡電流Ibp.max 非周期分量系數(shù) t0s時取1.52 t=0.5 s時取1； 同型系數(shù)。同型時取0.5、不同型時取1； CT誤差 取0.1；線末變壓器另一側(cè)短路時流過保護(hù)的最大短路電流。靈敏性： 近后備和遠(yuǎn)后備時均校驗(yàn)動作時間（限）：從零序網(wǎng)的最末級開始按階梯原則向電源方向推算三、 方向性零序電流保護(hù)在多電源的大接地電流系統(tǒng)中，為保證選擇性，需要裝設(shè)零序功率方向繼電器，構(gòu)成方向性零序電流保護(hù)（P55 圖255）1、 零序功率方向繼電器正方向接地故障 d0

32、70o80o o（110o100o）lm105o左右（ ）目前，整流型和晶體管型：lm70o85o接線: 由于越靠近故障點(diǎn)的零序電壓越高 出口短路時 GT0無死區(qū)遠(yuǎn)處故障時 U0 I0 可能不動 。為此須校驗(yàn)靈敏性（作相鄰元件后備） 相鄰元件末端短路（二次側(cè)）四、 評價三相星形接線相間短路電流保護(hù)，也可反映d（1），作比較優(yōu)點(diǎn)：（1） 零序電流保護(hù)更靈敏 、受運(yùn)行方式影響較小，段保護(hù)范圍長且穩(wěn)定，段靈敏性易于滿足 段躲不平衡電流，定值低更靈敏且時間較短 （2） GT0 出口無死區(qū)，接線簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠。 （3） 系統(tǒng)振蕩、短時過負(fù)荷等情況下（三相對稱）I0不受影響缺點(diǎn)： 不能反映相間短路故障

33、作業(yè) P22 題1 P25 題5、6 第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù)第一節(jié) 距離保護(hù)的作用原理一基本概念電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：簡單可靠經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：選擇性靈敏性快速性很難滿足要求（尤其35kv以上的系統(tǒng)）。距離保護(hù)的性能比電流保護(hù)更加完善。，反映故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離距離保護(hù)，它基本上不說系統(tǒng)的運(yùn)行方式的影響。二距離保護(hù)的時限特性距離保護(hù)分為三段式： I段：，瞬時動作 主保護(hù) II段：，t=0.5 III段：躲最小負(fù)荷阻抗，階梯時限特性。后備保護(hù)第二節(jié) 阻抗繼電器阻抗繼電器按構(gòu)成分為兩種：單相式和多相式單相式阻抗繼電器：指加入繼電器的只有一個電壓UJ（相電壓或線電壓）和一個電流IJ（相電流或兩相電流之差）的

34、阻抗繼電器。 測量阻抗ZJ=R+jX 可以在復(fù)平面上分析其動作特性它只能反映一定相別的故障，故需多個繼電器反映不同相別故障。多相補(bǔ)償式阻抗繼電器：加入的是幾個相的補(bǔ)償后的電壓。它能反映多相故障，但不能利用測量阻抗的概念來分析它的特性。本節(jié)只討論單相式阻抗繼電器。一阻抗繼電器的動作特性BC線路距離I段內(nèi)發(fā)生單相接地故障，Zd在圖中陰影內(nèi)。由于1）線路參數(shù)是分布的， d有差異 2)CT,PT有誤差 3）故障點(diǎn)過渡電阻 4）分布電容等所以Zd會超越陰影區(qū)。因此為了盡量簡化繼電器接線，且便于制造和調(diào)試，把繼電器的動作特性擴(kuò)大為一個圓，見圖。圓1：以od為半徑全阻抗繼電器（反方向故障時，會誤動，沒有方向

35、性）圓2：以od為直徑方向阻抗繼電器（本身具有方向性）圓3：偏移特性繼電器另外，還有橢圓形，橄欖形，蘋果形，四邊形等二利用復(fù)數(shù)平面分析阻抗繼電器它的實(shí)現(xiàn)原理：幅值比較原理 相位比較原理 （一） 全阻抗繼電器特性：以保護(hù)安裝點(diǎn)為圓心（坐標(biāo)原點(diǎn)），以Zzd為半徑的圓。圓內(nèi)為動作區(qū)。 Zdz.J測量阻抗正好位于圓周上，繼電器剛好動作，這稱為繼電器的起動阻抗。 無論d多大，它沒有方向性。1. 幅值比較原理：兩變同乘，且，所以，這也就是動作方程。2. 相位比較原理 分子分母同乘以IJ， （二） 方向阻抗繼電器以Zzd為直徑，通過坐標(biāo)原點(diǎn)的圓。圓內(nèi)為動作區(qū)。Zdz.J隨J改變而改變，當(dāng)J等于Zzd的阻抗角

36、時，Zdz.J最大，即保護(hù)范圍最大，工作最靈敏。 lm最大靈敏角，它本身具有方向性。1. 幅值比較原理：2. 相位比較原理： （三） 偏移特性阻抗繼電器 正方向：整理阻抗Zzd 反方向：偏移-Zzd(<1) 圓內(nèi)動作。圓心 半徑： Zdz.J隨 J變化而變化,但沒有安全的方向性。1. 幅值比較原理 2. 相位比較原理總結(jié)三種阻抗的意義：1） 測量阻抗ZJ：由加入繼電器的電壓UJ與電流IJ的比值確定。 2） 整定阻抗Zzd：一般取繼電器安裝點(diǎn)到保護(hù)范圍末端的線路阻抗。全阻抗繼電器：圓的半徑方向阻抗繼電器：在最大靈敏角方向上圓的直徑偏移特性阻抗繼電器：在最大靈敏角方向上由原點(diǎn)到圓周的長度。3

37、） 起動阻抗（動作阻抗）Zdz.J：它表示當(dāng)繼電器剛好動作時，加入繼電器的電壓UJ 和 電流IJ的比值。除全阻抗繼電器以外：Zdz.J隨J的不同而改變。當(dāng)J=lm時，Zdz.J=Zzd，此時最大。三阻抗繼電器的構(gòu)成主要由兩大基本部分組成：電壓形成路和幅值比較或相位比較回路。 UAUBUCUD基本上是由UJ和IJZzd組合而成。而UJ可直接從PT二次側(cè)取得，必要時經(jīng)YB變換。而IJZzd則經(jīng)過DKB獲得。（一） 方向阻抗繼電器交流回路的原理接線 其它的繼電器的交流回路的組成，可參照此圖自行作成。（二） 幅值比較回路將UA和UB分別整流后進(jìn)行幅值比較，有兩種類型：1 均壓式UA整流后在R1上產(chǎn)生U

38、a，UB整流后在R2上產(chǎn)生Ub。繼電器反應(yīng)Uab=Ua-Ub而動作。2環(huán)流式 UA整流后在R1回路產(chǎn)生Ia, UB整流后在R2回路產(chǎn)生Ib。 繼電器反應(yīng)Ia-Ib而動作。（三） 相位比較回路它是以測定UC和UD同時為正的時間來判斷它們的相位。2脈沖式比相電路 加移相器后移相90º， 第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式一基本要求 要使ZJ正比于ld，且與故障類型無關(guān)。二常用接線方式 參見P90，表3-2，其中0º接線，+30º接線和-30º接線的阻抗繼電器用于反映各種相間短路。相電壓和具有k3I0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€用于反映各種接地故障。三分析（一） 母線殘壓計(jì)算公

39、式： 假設(shè)：Z1=Z2，不計(jì)負(fù)荷電流 （其中：k=(Z0-Z1)/3Z1，零序補(bǔ)償系數(shù)）同理：（二） 0º接線方式的分析（設(shè)nPT=nl=1）1 三相短路因?yàn)槿鄬ΨQ，繼電器1，繼電器2，繼電器3工作情況完全相同，所以就以繼電器1為例分析。 同理ZJ2=Zj3=Z1ld結(jié)論：在三相短路時，ZJ1，ZJ2，ZJ3均等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處點(diǎn)的線路正序阻抗。2 兩相短路以BC兩相短路為例。 結(jié)論：接于故障環(huán)路的阻抗繼電器可以正確反映保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的線路正序阻抗。其余兩只阻抗繼電器的測量阻抗很大，不會動作。這也就是為什么要用三個阻抗繼電器并分別接于不同相間的原因。3 中性點(diǎn)直接接地電

40、網(wǎng)的兩相接地短路仍然以BC兩相接地短路為例 結(jié)論：同兩相短路。（三） 接地短路阻抗繼電器的接線方式以A相接地短路為例 可見：它能正確測量以短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間線路正序阻抗。 均不動所以必須采用三個阻抗繼電器。該接線方式能正確反映兩相短路和三相短路。（自行分析）第四節(jié) 方向阻抗繼電器的特性分析由于方向阻抗繼電器的應(yīng)用最為廣泛，故進(jìn)一步分析之。一方向阻抗繼電器的死區(qū)和清除方法（一） 產(chǎn)生死區(qū)的原因在保護(hù)正方向出口發(fā)生相間短路時，UJ=0，繼電器不動作。發(fā)生這種情況的一定范圍，就稱為“死區(qū)”。1 幅值比較式而實(shí)際上，繼電器的執(zhí)行元件動作需要一定的功率，所以繼電器不動。2 相位比較式因?yàn)閁J=0，無

41、法比相，所以繼電器不動。（二） 消除死區(qū)的方法引入極化電壓UP，要求如下：1） 與UJ同相位2） 出口短路時，UP應(yīng)具有足夠的數(shù)值或能保持一段時間逐漸衰減到零。（三） 獲取極化電壓的方法分析如下：1 記憶回路它是由一個R，L，C組成的工頻串聯(lián)諧振電路。因?yàn)閣L=1/wc，電路呈純阻性，所以當(dāng)出口短路時，UJ=0。借助諧振，Up在一定時間內(nèi)逐漸衰減，其相位保持原先的相位不變。這就相當(dāng)于把原先的電壓記憶下來，故稱為“記憶回路”。2引入非故障電壓正常運(yùn)行時，UAB較大，RS又很大。IR主要由UAB產(chǎn)生，第三相電壓基本上不起作用。當(dāng)AB相間短路時，UAB=0，記憶回路發(fā)揮作用。但Up將逐漸衰減到零，此

42、時第三相電壓的作用將表現(xiàn)出來。因?yàn)?，所以IS與UAC同相位。 見左邊向量圖，Up與UAB(EAB)同相位所以出口兩相短路時，因?yàn)榈谌嚯妷憾a(chǎn)生的Up可保證繼電器的方向性。但三相短路時，無第三相電壓，故不能消除出口三相短路的死區(qū)。其它方法：集成電路保護(hù)中，利用高Q值的50HZ帶通有源濾波器響應(yīng)特性的時間延遲，起到記憶作用。微機(jī)保護(hù)中，可用故障前電壓與故障電流比相來實(shí)現(xiàn)。（二）極化電壓的引入對方向阻抗繼電器初態(tài)特性的影響穩(wěn)態(tài)特性：在正常運(yùn)行和短路后達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的繼電器動作特性。初態(tài)特性：在發(fā)生短路的最初瞬間，繼電器的動作特性。短路發(fā)生后，Up有一個過渡過程。繼電器特性則由初態(tài)特性逐步向穩(wěn)態(tài)特性過渡

43、。1 穩(wěn)態(tài)特性分析分析如下：（1）幅值比較式 B A B A當(dāng)臨界動作時，所以引入Up不改變繼電器的靜態(tài)特性。而當(dāng)正方向出口短路時，UJ=0能滿足，故能消除死區(qū)，且能防止反方向出口短路時誤動。（2） 相位比較式因?yàn)閁p與UJ同相位，所以所以極化電壓Up并不改變繼電器的穩(wěn)態(tài)特性。而正方向出口短路時，而。因而繼電器能夠正確判別方向，即能消除死區(qū)。2 初態(tài)特性（設(shè)nl=nPT=1）（1） 正方向短路時：空載 其動作特性是以Zzd，-Zs末端連線為直徑的圓。結(jié)論：1）初態(tài)特性圓包括坐標(biāo)原點(diǎn)，故保證出口短路時可靠動作。2）初態(tài)特性圓比穩(wěn)態(tài)特性圓大，有利于躲過渡電阻的影響。3）正方向的保護(hù)范圍不變。（2）

44、 反方向短路時 其動作特性是Zzd，Z0末端的連線為直徑的圓。結(jié)論：在反方向短路時，繼電器有明確的方向性。第五節(jié) 阻抗繼電器的精確工作電流 阻抗繼電器式利用測量阻抗來反映故障點(diǎn)的位置，即與的比值，其動作特性在理想條件下是常數(shù)，也就是說與無關(guān)。例：全阻抗繼電器（整流型）理想臨界動作條件：.即實(shí)際上執(zhí)行元件是需要動作功率的，即實(shí)際臨界動作條件為：由此可見，與，有關(guān)（）的關(guān)系曲線可繪制如下圖由圖可見，當(dāng)較小時，將比整定阻抗明顯減小，即實(shí)際的保護(hù)范圍將比整定范圍小，這將影響到與它相鄰的保護(hù)的配合，而可能引起非選擇性動作。每個阻抗繼電器都有它實(shí)際的曲線，為了把動作阻抗與整定阻抗的差距限制在一定的范圍內(nèi)，

45、規(guī)定了精確工作電流這項(xiàng)指標(biāo)。精確工作電流：是指繼電器的動作阻抗與整定阻抗之間的差距等于整定阻抗的10（即0.9）時，加入阻抗繼電器的電流。記做。當(dāng)保護(hù)范圍末端短路時，應(yīng)大于或等于，才能保證，此誤差在選擇可靠系數(shù)時已考慮。 第六節(jié) 影響距離保護(hù)正確動作的因素及防止方法阻抗繼電器的測量阻抗時受很多因素影響的。主要有： 短路點(diǎn)的過渡電阻； 電力系統(tǒng)振蕩； 保護(hù)安裝處與故障點(diǎn)之間有分支電路； CT,PT的誤差； PT二次回路斷線； 串連補(bǔ)償電容。 本節(jié)著重討論,兩因素的影響及相應(yīng)的措施。一.短路點(diǎn)過渡電阻的影響及相應(yīng)措施：短路一般是非金屬性的，即存在過渡電阻使得測量阻抗變化，保護(hù)范圍可能縮短，可能超范

46、圍或反方向誤動。（一）.過渡電阻的影響：1. 過渡電阻的性質(zhì)：電弧電阻電弧電阻，桿塔電阻，大地電阻阻抗繼電器感受到的可能不是純電阻性的。 其中為附加阻抗， ，為超前的角度討論：.,單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò) 純電阻性 增大. . 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)受電側(cè)>0, 電阻電感性 電抗部分增大送電側(cè)<0, 電阻電容性 電抗部分減小 2. 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中過渡電阻的影響B(tài)C線路出口經(jīng)短路當(dāng)較大，超出其段范圍而落入段范圍內(nèi)，而仍在段的保護(hù)范圍內(nèi)，則保護(hù)1和2將同時以第段時限動作，造成保護(hù)誤動。小結(jié)：.短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處越近，影響越大，反之影響越小；.保護(hù)裝置整定值越小，相對的受過渡電阻影響越大3. 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中過渡電阻的影響：BC線路出口經(jīng)短路M側(cè)為送電側(cè). 保護(hù)3：正方向出口短路，<0，落在第四象限，拒動. 保護(hù)2：反方向出口短路，落在第二象限，誤動. 保護(hù)1：區(qū)外短路，落入動作特性圓，誤動以上分析是針對方向阻抗繼電器，對其它特性阻抗繼電器也有類似的情形。一般而言，阻抗繼電器動作特性在R軸方向上所占面積越大，受過渡電阻的影響就越小。（二）.減小過渡電阻的措施： 兩種措施：在保護(hù)范圍不變的前提下，采用動作特性在R軸方向上有較大面積的阻抗繼電器（參看P105.圖358）.采用瞬時測量