第二講線路階段式保護(hù)

1、第二講第二講 線路階段式保護(hù)線路階段式保護(hù)一、三段式電流保護(hù)一、三段式電流保護(hù) 即由三套保護(hù)共同完成線路故障保護(hù)，稱(chēng)為三段。即由三套保護(hù)共同完成線路故障保護(hù)，稱(chēng)為三段。一一般用于般用于35KV35KV及以下單電源輻射性網(wǎng)絡(luò)。及以下單電源輻射性網(wǎng)絡(luò)。1 1、電流速斷保護(hù)（第、電流速斷保護(hù)（第段）段） 僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)。僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)。反應(yīng)電反應(yīng)電流升高而不帶時(shí)限動(dòng)作，電流高于動(dòng)作值時(shí)繼電器立流升高而不帶時(shí)限動(dòng)作，電流高于動(dòng)作值時(shí)繼電器立即動(dòng)作，跳開(kāi)線路斷路器。即動(dòng)作，跳開(kāi)線路斷路器。 動(dòng)作電流整定必須保證繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性，如下動(dòng)作電流整定必須保證繼電

2、保護(hù)動(dòng)作的選擇性，如下圖所示，圖所示，k1處故障對(duì)于保護(hù)處故障對(duì)于保護(hù)P1是外部故障，應(yīng)當(dāng)由保是外部故障，應(yīng)當(dāng)由保護(hù)護(hù)P2跳開(kāi)跳開(kāi)2QF。當(dāng)。當(dāng)k1處故障時(shí)短路電流也會(huì)流過(guò)保護(hù)處故障時(shí)短路電流也會(huì)流過(guò)保護(hù)P1，需要保證此時(shí)保護(hù)，需要保證此時(shí)保護(hù)P1不動(dòng)作，即不動(dòng)作，即P1的動(dòng)作電流必的動(dòng)作電流必須大于外部故障時(shí)的短路電流。須大于外部故障時(shí)的短路電流。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：僅靠動(dòng)作電流值來(lái)保證其選擇性，只僅靠動(dòng)作電流值來(lái)保證其選擇性，只能無(wú)延時(shí)能無(wú)延時(shí)地保護(hù)本線路的一部分，保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式變化較地保護(hù)本線路的一部分，保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式變化較大。大。2 2、限時(shí)電流速斷保護(hù)（第、限時(shí)電流速斷保護(hù)（第段）

3、段） 為保護(hù)線路全長(zhǎng)而設(shè)。反應(yīng)于電流增大而動(dòng)作，與相鄰線路為保護(hù)線路全長(zhǎng)而設(shè)。反應(yīng)于電流增大而動(dòng)作，與相鄰線路段配合，段配合，增設(shè)一短時(shí)限保證選擇性（一般取增設(shè)一短時(shí)限保證選擇性（一般取0.5s0.5s）。）。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長(zhǎng)，依靠動(dòng)作電流值限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長(zhǎng)，依靠動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間共同保證其選擇性，和動(dòng)作時(shí)間共同保證其選擇性，與第與第段共同構(gòu)成被保護(hù)線路的主保護(hù)，段共同構(gòu)成被保護(hù)線路的主保護(hù)，兼作第兼作第段的后備保護(hù)，但不能作為相鄰線路的后備。段的后備保護(hù)，但不能作為相鄰線路的后備。 3 3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（第、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)

4、（第段）段） 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。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(dòng)電流按躲最大負(fù)荷電流來(lái)整定。其起動(dòng)電流按躲最大負(fù)荷電流來(lái)整定。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：此保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，且能保護(hù)相鄰線路的全此保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，且能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)。長(zhǎng)。依靠動(dòng)作時(shí)間來(lái)保證其選擇性，其動(dòng)作時(shí)間按階梯原則整定。依靠動(dòng)作時(shí)間來(lái)保證其選擇性，其動(dòng)作時(shí)間按階梯原則整定。 階梯特性如下圖所示，實(shí)際上就是實(shí)現(xiàn)指定的跳閘順序，距離階梯特性如下圖所示，實(shí)際上就是實(shí)現(xiàn)指定的跳閘順序，距離故障點(diǎn)最近的（也是距離電源最遠(yuǎn)的）保護(hù)先跳閘。階梯的起點(diǎn)是故障點(diǎn)最近的

5、（也是距離電源最遠(yuǎn)的）保護(hù)先跳閘。階梯的起點(diǎn)是電網(wǎng)末端，每個(gè)電網(wǎng)末端，每個(gè)“臺(tái)階臺(tái)階”是是tt，一般為，一般為0.50.5”。4、電流保護(hù)的接線方式電流保護(hù)的接線方式（1） 定義：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） 電流保護(hù)接線方式：電流保護(hù)接線方式：1）三相星形接線的特點(diǎn)）三相星形接線的特點(diǎn)(三相三）三相三） 每相上均裝有每相上均裝有CT和和LJ、Y形接線形接線 LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）的觸點(diǎn)并聯(lián)（或） 能反應(yīng)各種短路故障能反應(yīng)各種短路故障 用于發(fā)電機(jī)、變壓器等要求較高的可靠性和靈敏性的重要接線用于發(fā)電機(jī)、變壓器

6、等要求較高的可靠性和靈敏性的重要接線2）兩相星形接線的特點(diǎn)（二相二）兩相星形接線的特點(diǎn)（二相二） 某一相上不裝設(shè)某一相上不裝設(shè)CT和和LJ、Y形接線形接線 LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）（通常接的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）（通常接A、C相）相） 不能反應(yīng)不能反應(yīng)B相接地相接地 用于中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中用于中性點(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。）（注：所有線路上的保護(hù)裝置應(yīng)安裝在相同的兩相上。） 3）二相三接線）二相三接線 對(duì)于對(duì)于Y-11接線變壓器接線變壓器，當(dāng)在當(dāng)在Y/ 變壓器的側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，滯后相變壓器的側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，滯后相電流是其它兩相電流

7、的兩倍并與它們反相位。當(dāng)在電流是其它兩相電流的兩倍并與它們反相位。當(dāng)在Y/變壓器的變壓器的Y側(cè)發(fā)生兩相短路側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，超前相電流是其它兩相電流的兩倍，并與它們反相位。為提高電流保護(hù)對(duì)時(shí)，超前相電流是其它兩相電流的兩倍，并與它們反相位。為提高電流保護(hù)對(duì)Y/ 變壓器后兩相短路的靈敏度，采取的措施：在兩相星行接線的中線上再接入一變壓器后兩相短路的靈敏度，采取的措施：在兩相星行接線的中線上再接入一個(gè)個(gè)LJ，此種接線方式稱(chēng)為兩相三繼電器接線方式。，此種接線方式稱(chēng)為兩相三繼電器接線方式。4）二相一接線）二相一接線 主要用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)。主要用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)。 二、二、距離保護(hù)距離保護(hù)1、基本原理、基本原

8、理距離保護(hù)是由距離保護(hù)是由阻抗繼電器阻抗繼電器完成電壓、電流比值測(cè)量，完成電壓、電流比值測(cè)量，根據(jù)比值的大小來(lái)判斷故障的遠(yuǎn)近，并利用故障的遠(yuǎn)根據(jù)比值的大小來(lái)判斷故障的遠(yuǎn)近，并利用故障的遠(yuǎn)近確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。近確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。 Z=V/I=Z1L1）反應(yīng)短路時(shí)阻抗的下降而動(dòng)作）反應(yīng)短路時(shí)阻抗的下降而動(dòng)作低阻抗保護(hù)。（用低阻抗保護(hù)。（用于元件）于元件）2）阻抗僅僅隨著短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離而變）阻抗僅僅隨著短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離而變距距離保護(hù)。（用于線路）離保護(hù)。（用于線路）2 2、特點(diǎn)及應(yīng)用、特點(diǎn)及應(yīng)用 靈敏度高，基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，一靈敏度高，基本上不受系統(tǒng)

9、運(yùn)行方式的影響，一般作為般作為110KV110KV及以上輸電線路的主保護(hù)，及以上輸電線路的主保護(hù)，220KV220KV及以上及以上則與高頻保護(hù)共同作為主保護(hù)則與高頻保護(hù)共同作為主保護(hù)且兼作后備保護(hù)。且兼作后備保護(hù)。3、距離保護(hù)基本組成、距離保護(hù)基本組成 距離保護(hù)一般都做成三段式，它有三個(gè)動(dòng)作范圍，與其距離保護(hù)一般都做成三段式，它有三個(gè)動(dòng)作范圍，與其相對(duì)應(yīng)的有三個(gè)動(dòng)作時(shí)限。相對(duì)應(yīng)的有三個(gè)動(dòng)作時(shí)限。 1） I段：瞬時(shí)速斷動(dòng)作段：瞬時(shí)速斷動(dòng)作 主保護(hù)主保護(hù) 第第I I段的保護(hù)范圍一般為線路全長(zhǎng)的段的保護(hù)范圍一般為線路全長(zhǎng)的808085%85%，動(dòng)作時(shí)，動(dòng)作時(shí)限為各繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間，約為限為各繼電

10、器的固有動(dòng)作時(shí)間，約為0.1S0.1S左右。左右。 2）II段：段：t=0.5 限時(shí)速斷動(dòng)作限時(shí)速斷動(dòng)作 主保護(hù)主保護(hù) 第第IIII段的保護(hù)范圍為被保護(hù)線路的全長(zhǎng)并對(duì)下一線段的保護(hù)范圍為被保護(hù)線路的全長(zhǎng)并對(duì)下一線路有一定的保護(hù)長(zhǎng)度，其動(dòng)作時(shí)限要與下一線路保護(hù)第路有一定的保護(hù)長(zhǎng)度，其動(dòng)作時(shí)限要與下一線路保護(hù)第I I段的動(dòng)作時(shí)限相配合，一般為段的動(dòng)作時(shí)限相配合，一般為0.5S0.5S左右。左右。 3）III段：躲最小負(fù)荷阻抗，階梯時(shí)限特性。段：躲最小負(fù)荷阻抗，階梯時(shí)限特性。后備保護(hù)后備保護(hù) 第第段為后備保護(hù)，通常其保護(hù)范圍較長(zhǎng)，包括本段為后備保護(hù)，通常其保護(hù)范圍較長(zhǎng)，包括本線路和下一線路的全長(zhǎng)乃至

11、更遠(yuǎn)，其動(dòng)作時(shí)限是按階梯線路和下一線路的全長(zhǎng)乃至更遠(yuǎn)，其動(dòng)作時(shí)限是按階梯原則來(lái)整定的。原則來(lái)整定的。A ZL1B12L2CL3dIt1It2IIIt1IIIt2L(Z)IzdZ2IIt1IIt2IzdZ1IIzdZ1ZAB+ZdZzd距離保護(hù)裝置由起動(dòng)元件、測(cè)量元件與邏輯回路三部分距離保護(hù)裝置由起動(dòng)元件、測(cè)量元件與邏輯回路三部分組成。組成。4、阻抗繼電器、阻抗繼電器（1 1）作用：）作用：是距離保護(hù)中的核心元件，用來(lái)測(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝是距離保護(hù)中的核心元件，用來(lái)測(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗（距離），并與整定值比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。處的阻抗（距離），并與整定值比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)

12、作。（2 2）接線方式）接線方式：1 1）基本要求：）基本要求：要求測(cè)量阻抗要求測(cè)量阻抗正比于保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的阻抗。正比于保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的阻抗。要求測(cè)量阻抗的值僅與保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離有關(guān)，而與故障要求測(cè)量阻抗的值僅與保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離有關(guān)，而與故障類(lèi)型無(wú)關(guān)。類(lèi)型無(wú)關(guān)。2 2）常用接線方式）常用接線方式 0 0接線接線、+30+30接線接線、-30-30接線接線、零序補(bǔ)償接線。其中、零序補(bǔ)償接線。其中0 0接線，接線，+30+30接線和接線和-30-30接線的阻抗繼電器用于反映各種相間短路。接線的阻抗繼電器用于反映各種相間短路。 0 0接線接線常用作常用作測(cè)量元件；測(cè)量元件；

13、 +30+30接線和接線和-30-30接線接線常用作起動(dòng)元件。常用作起動(dòng)元件。相電壓和具有相電壓和具有k3Ik3I0 0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€用于反映各種接地故障。補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€用于反映各種接地故障。 5 5、影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及防止方法、影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及防止方法阻抗繼電器的測(cè)量阻抗時(shí)受很多因素影響的。主要有：阻抗繼電器的測(cè)量阻抗時(shí)受很多因素影響的。主要有： （1 1）短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻）短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻使測(cè)量阻抗增大，保護(hù)拒動(dòng)或失去選擇使測(cè)量阻抗增大，保護(hù)拒動(dòng)或失去選擇性。性。在保護(hù)范圍不變的前提下，選擇適當(dāng)?shù)淖杩估^電器；在保護(hù)范圍不變的前提下，選擇適當(dāng)?shù)淖杩估^電器；. .采采

14、用瞬時(shí)測(cè)量裝置用瞬時(shí)測(cè)量裝置。 （2 2）電力系統(tǒng)振蕩）電力系統(tǒng)振蕩使測(cè)量阻抗減小，保護(hù)誤動(dòng)使測(cè)量阻抗減小，保護(hù)誤動(dòng). .延長(zhǎng)保護(hù)裝延長(zhǎng)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間（如距離置的動(dòng)作時(shí)間（如距離段）；段）；. .把定值壓低，使振蕩中心位于特把定值壓低，使振蕩中心位于特性圓外；性圓外；增設(shè)振蕩閉鎖回路。增設(shè)振蕩閉鎖回路。 （3 3）保護(hù)安裝處與故障點(diǎn)之間有分支電路）保護(hù)安裝處與故障點(diǎn)之間有分支電路使測(cè)量阻抗增大（減使測(cè)量阻抗增大（減?。┬。┰谡ㄓ?jì)算中引入分支系數(shù)。在整定計(jì)算中引入分支系數(shù)。（4 4）CT,PTCT,PT的誤差的誤差使測(cè)量阻抗增大（減?。┦箿y(cè)量阻抗增大（減?。? 5）PTPT二次回路斷線二

15、次回路斷線使測(cè)量阻抗減小為使測(cè)量阻抗減小為0 0增設(shè)增設(shè)斷線斷線閉鎖回路閉鎖回路 （6 6）串連補(bǔ)償電容串連補(bǔ)償電容使測(cè)量阻抗減小使測(cè)量阻抗減小 三、三、輸電線路的接地保護(hù)輸電線路的接地保護(hù) （1）中性點(diǎn)接地方式）中性點(diǎn)接地方式電力系統(tǒng)中主變壓器中性點(diǎn)接地方式主要有以下幾種：電力系統(tǒng)中主變壓器中性點(diǎn)接地方式主要有以下幾種：1）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)110KV及以上電網(wǎng)及以上電網(wǎng) 2）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)小接地電流系統(tǒng)小接地電流系統(tǒng)60KV及以下電網(wǎng)及以下電網(wǎng) 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在中性點(diǎn)直接接地

16、系統(tǒng)中在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,d(1)幾率占總故障率的幾率占總故障率的70%90% .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(wèn)題所以如何正確設(shè)置接地故障的保護(hù)是該系統(tǒng)的中心問(wèn)題之一之一. .而在該系統(tǒng)中發(fā)生而在該系統(tǒng)中發(fā)生d(1),系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)零序分量系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)零序分量,而正常運(yùn)行時(shí)無(wú)零而正常運(yùn)行時(shí)無(wú)零序分量序分量.故可利用零序分量構(gòu)成接地短路的保護(hù)故可利用零序分量構(gòu)成接地短路的保護(hù). （2 2）零序分量的特點(diǎn)）零序分量的特點(diǎn) 1) 零序電壓零序電壓 : 故障點(diǎn)故障點(diǎn)U0最高最高,離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)離故障點(diǎn)越遠(yuǎn), U0越低越低；變壓器中性點(diǎn)接變壓器中性點(diǎn)接地處地處U0=02) 零序

17、電流零序電流分布分布: 與與中性點(diǎn)接地變壓器的位置有關(guān)中性點(diǎn)接地變壓器的位置有關(guān)大小大小: 與與線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗及接地?cái)?shù)目有關(guān)線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗及接地?cái)?shù)目有關(guān)3) 零序功率零序功率 短路點(diǎn)最大短路點(diǎn)最大(與與U0相同相同). 方向方向:與正序相反與正序相反,從線路從線路母線母線 （3 3）零序電流保護(hù)）零序電流保護(hù) 三段式或四段式三段式或四段式1 1）段段:速動(dòng)段保護(hù)速動(dòng)段保護(hù)2 2）段段(、段段) )應(yīng)能有選擇性切除本線路范圍的接地故障，其動(dòng)作時(shí)間應(yīng)應(yīng)能有選擇性切除本線路范圍的接地故障，其動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡量縮短。盡量縮短。3 3）最末一段：后備）最末一段：后備 三段

18、式零序電流保護(hù)原理與三段式電流保護(hù)是相似的。但與三相星形接線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。但與三相星形接線相間短路電流保護(hù)相間短路電流保護(hù) （也可反映（也可反映d d（1 1）作比較，則有）作比較，則有優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1） 零序電流保護(hù)更靈敏零序電流保護(hù)更靈敏，、受運(yùn)行方式影響較小，受運(yùn)行方式影響較小，段保護(hù)范段保護(hù)范圍長(zhǎng)且穩(wěn)定，圍長(zhǎng)且穩(wěn)定，段靈敏性易于滿足，段靈敏性易于滿足，段躲不平衡電流，定值低更靈敏且時(shí)間較短。段躲不平衡電流，定值低更靈敏且時(shí)間較短。 2） 零序功率繼電器（零序功率繼電器（在多電源的大接地電流系統(tǒng)中，為保證選擇性，在多電源的大接地電流系統(tǒng)中，為保證選擇性

19、，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)）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)）出口無(wú)死區(qū)，接出口無(wú)死區(qū)，接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠。線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠。 3） 系統(tǒng)振蕩、短時(shí)過(guò)負(fù)荷等情況下（三相對(duì)稱(chēng)）系統(tǒng)振蕩、短時(shí)過(guò)負(fù)荷等情況下（三相對(duì)稱(chēng)）I0不受影響不受影響缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不能反映相間短路故障不能反映相間短路故障四、四、 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)1、問(wèn)題的提出、問(wèn)題的提出 為提高供電的可靠性，出現(xiàn)了單電源環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)、雙電源或?yàn)樘岣吖╇姷目煽啃裕霈F(xiàn)了單電源環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)、雙電源或多電源網(wǎng)絡(luò)。但在這樣的網(wǎng)絡(luò)中簡(jiǎn)單的電流保護(hù)不能滿足要求。多電源

20、網(wǎng)絡(luò)。但在這樣的網(wǎng)絡(luò)中簡(jiǎn)單的電流保護(hù)不能滿足要求。 如如對(duì)過(guò)電流保護(hù)：對(duì)過(guò)電流保護(hù)：d1d1處短路，要求處短路，要求t3t2，d2d2處短路，要求處短路，要求t2t3， 顯然，這種要求是矛盾的。顯然，這種要求是矛盾的。上述矛盾的要求不可能同時(shí)滿足。上述矛盾的要求不可能同時(shí)滿足。 2、作用原理、作用原理 用于用于雙電源（多電源）開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)形電網(wǎng)。在原來(lái)電流保護(hù)的雙電源（多電源）開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)形電網(wǎng)。在原來(lái)電流保護(hù)的基礎(chǔ)上加裝方向基礎(chǔ)上加裝方向元件元件功率方向繼電器。功率方向繼電器。電流規(guī)定方向：從母線流向線路為正方向。電流規(guī)定方向：從母線流向線路為正方向。電流本身無(wú)法判定方向，需要一個(gè)基準(zhǔn)電流本身無(wú)法判定方向，需要一個(gè)基準(zhǔn)母線電壓；在電壓一定的情況下，母線電壓；在電壓一定的情況下，電流的方向就是功率的方向。電流的方向就是功率的方向。 方向過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間按逆向階梯原則整定。方向過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)