電力系統(tǒng)繼電保護(hù)_ppt課件案例實(shí)例

1、選用教材第一章 緒論-劉偉娜第二章電網(wǎng)的電流保護(hù)-呂佳第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù)-劉偉娜第四章 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)-宗哲英第五章 輸電線路的自動(dòng)重合閘-呂佳第六章電力變壓器的繼電保護(hù)-葛麗娟第七章 發(fā)電機(jī)保護(hù)-宗哲英第八章母線保護(hù)PPT-葛麗娟第九章 微機(jī)保護(hù)概述-劉偉娜目錄第一章 緒論第一節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用 一、電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài) 電力系統(tǒng)的一次設(shè)備：發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、母線、輸電線路、補(bǔ)償電容器、電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備等。 電力系統(tǒng)的一次設(shè)備：對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)的設(shè)備。根據(jù)不同的運(yùn)行條件，可以將電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分為正常狀態(tài)、不正常狀態(tài)和故障狀態(tài)

2、。不正常運(yùn)行狀態(tài)：過(guò)負(fù)荷；系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額而引起的額定頻率減低；發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)頻率升高；中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和非有效接地系統(tǒng)中的單相接地引起的非接地相對(duì)地電壓升高；系統(tǒng)振蕩。故障：各種形式的短路；斷線故障或者幾種故障同時(shí)發(fā)生的復(fù)合故障。發(fā)生故障時(shí)可能產(chǎn)生的后果：（1）通過(guò)故障點(diǎn)的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞。（2）短路電流通過(guò)系統(tǒng)中非故障元件時(shí)，由于發(fā)熱和電動(dòng)力作用引起它們的損壞或縮短使用壽命。（3）部分電力系統(tǒng)的電壓大幅度下降，使大量電力用戶(hù)的正常工作和生活遭到破壞或產(chǎn)生廢品。（4）破壞電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。

3、二、繼電保護(hù)裝置及其任務(wù) 繼電保護(hù)裝置：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(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)裝置基本任務(wù)： (1) 發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭受破壞，保證非故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行； (2) 對(duì)不正常運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘，且能與自動(dòng)重合閘相配合。第二節(jié) 繼電保護(hù)的基本原理和 保護(hù)裝置的組成一、繼電保護(hù)的基本原理1. 利用基本電氣參數(shù)的區(qū)別（1）過(guò)電流保護(hù)。（2）低電壓保護(hù)。（3）距離保護(hù)。 3.序分量是否出現(xiàn) 電氣元件在正常運(yùn)行（或發(fā)生對(duì)稱(chēng)短路）時(shí)，負(fù)序分

4、量和零序分量為零；在發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，一般負(fù)序和零序都較大。 根據(jù)這些分量的是否存在可以構(gòu)成零序保護(hù)和負(fù)序保護(hù)。此種保護(hù)裝置都具有良好的選擇性和靈敏性。4.反應(yīng)非電氣量的保護(hù) 反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)所發(fā)生的氣體而構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組的溫度升高而構(gòu)成過(guò)負(fù)荷保護(hù)等。 二、繼電保護(hù)裝置的組成繼電保護(hù)由三個(gè)部分組成：測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。 第三節(jié) 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本性能應(yīng)滿(mǎn)足四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。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(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。 k1點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)

5、先由保護(hù)3動(dòng)作跳閘，將故障線路CD切除，而變電所A、B、C繼續(xù)供電，而不是由保護(hù)1或2首先動(dòng)作跳閘，中斷變電所B、C、D的供電，造成大面積停電。 二、速動(dòng)性 短路時(shí)快速切除故障，可以縮小故障范圍，減輕短路引起的破壞程度，減小對(duì)用戶(hù)工作的影響，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力氣保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。 故障切除的總時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。一般的快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.060.12s，最快的可達(dá)0.010.04s，一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.060.15s，最快的可達(dá)0.020.06s。三、靈敏性指對(duì)于保護(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。滿(mǎn)足靈敏性要求的保

6、護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類(lèi)型如何，以及短路點(diǎn)是否存在過(guò)渡電阻，都能敏銳感覺(jué)，正確反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量，靈敏系數(shù)越大，則保護(hù)的靈敏度就越高，反之就越低。四、可靠性指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在其他不屬于它應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。第四節(jié) 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史 首先出現(xiàn)了反應(yīng)電流超過(guò)一預(yù)定值的過(guò)電流保護(hù)。熔斷器就是最早的、最簡(jiǎn)單的過(guò)電流保護(hù)。電力系統(tǒng)的發(fā)展，熔斷器已不能滿(mǎn)足選擇性和快速性的要求，于是出現(xiàn)了作用于專(zhuān)門(mén)的斷流裝置（斷路器）的過(guò)電流繼電器。1890年出現(xiàn)了裝于斷路器上直

7、接反應(yīng)一次短路電流的電磁型過(guò)電流繼電器。20世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器才開(kāi)始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)。這個(gè)時(shí)期可認(rèn)為是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的開(kāi)端。1908年提出了比較被保護(hù)元件兩端電流的電流差動(dòng)保護(hù)原理。1910年方向性電流保護(hù)開(kāi)始得到應(yīng)用，在此時(shí)期也出現(xiàn)了將電流與電壓相比較的保護(hù)原理。在1927年前后，出現(xiàn)了利用高壓輸電線上高頻載波電流傳送和比較輸電線兩端功率方向或電流相位的高頻保護(hù)裝置。在20世紀(jì)50年代，微波中繼通訊開(kāi)始應(yīng)用于電力系統(tǒng)，從而出現(xiàn)了利用微波傳送和比較輸電線兩端故障電氣量的微波保護(hù)。在1975年前后誕生了行波保護(hù)裝置。繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展：第二章 電網(wǎng)輸電線路的電流電壓

8、保護(hù)第一節(jié) 繼電保護(hù)用繼電器和電力互感器 繼電器是組成繼電保護(hù)裝置的基本元件。電流繼電器是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件，在電流保護(hù)中用作測(cè)量和起動(dòng)元件，它是反應(yīng)電流超過(guò)某一整定值而動(dòng)作的繼電器。 電磁型繼電器的繼電特性是通過(guò)力矩相互作用實(shí)現(xiàn)的。能使繼電器動(dòng)作（動(dòng)合觸電閉合）的最小電流稱(chēng)為繼電器的動(dòng)作電流；能使繼電器返回（動(dòng)合觸電打開(kāi)）的最大電流稱(chēng)為繼電器的返回電流。由于摩擦力矩的存在，使得返回電流與動(dòng)作電流不等。 電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)矩曲線過(guò)電流繼電器的繼電特性保護(hù)繼電器的返回電流與動(dòng)作電流的比值稱(chēng)作返回系數(shù)，記為 ：將一次系統(tǒng)的大電流準(zhǔn)確地變換為適合二次系統(tǒng)使用的小電流（額定值為1A或5

9、A），以便繼電保護(hù)裝置或儀表用于測(cè)量電流。并將一次、二次設(shè)備安全隔離，使高、低壓回路不存在電的聯(lián)系。電流互感器在電路圖中的文字符號(hào)為T(mén)A。電流互感器由鐵芯及繞組組成，原方繞組和副方繞組通過(guò)一個(gè)共同的鐵芯進(jìn)行互感耦合。 電流互感器：電流互感器的等值回路及相量圖 電壓互感器：將一次系統(tǒng)的高電壓準(zhǔn)確地變換為適合二次系統(tǒng)使用的低電壓（額定值為100V或100/V）。并將一次、二次設(shè)備安全隔離，以保障二次設(shè)備和工作人員的安全。電壓互感器在電路圖中的文字符號(hào)為T(mén)V。 1.電磁式電壓互感器2.電容式電壓互感器電壓互感器的等值電路與相量圖電容式電壓互感器原理圖 第二節(jié) 相間短路的電流保護(hù) 根據(jù)線路故障對(duì)主、后

10、備保護(hù)的要求，線路相間短路的電流保護(hù)有三種：第一，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)或無(wú)時(shí)限電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)；第二，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)或帶時(shí)限電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)；第三，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)或低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)。一、無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)依靠動(dòng)作電流來(lái)保證其選擇性，即被保護(hù)線路外部短路時(shí)流過(guò)該保護(hù)的電流總小于其動(dòng)作電流，不能動(dòng)作；而只有在內(nèi)部短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的電流才有可能大于其動(dòng)作電流，使保護(hù)動(dòng)作。故無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)不必外加延時(shí)元件即可保證保護(hù)的選擇性 。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的靈敏度是通過(guò)保護(hù)范圍的大小來(lái)衡量的，即它所保護(hù)的線路長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。保護(hù)在不同運(yùn)行方式下和不同短路類(lèi)型時(shí)，保護(hù)的靈敏

11、度即保護(hù)范圍各不相同。應(yīng)采用最不利情況下保護(hù)的保護(hù)范圍來(lái)校驗(yàn)保護(hù)的靈敏度，一般要求保護(hù)范圍不小于線路全長(zhǎng)的15% 。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)整定計(jì)算示意圖當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大，或者保護(hù)線路的長(zhǎng)度很短時(shí)，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的靈敏度就會(huì)不滿(mǎn)足要求甚至沒(méi)有保護(hù)范圍，此保護(hù)不宜使用，此時(shí)可采用無(wú)時(shí)限電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)是采用電流、電壓元件相互閉鎖實(shí)現(xiàn)的保護(hù)，只要有一個(gè)元件不動(dòng)作，保護(hù)即被閉鎖。 二、帶時(shí)限電流速斷保護(hù)電流保護(hù)第段只能保護(hù)線路的一部分，而該線路剩下部分的短路故障必須依靠電流保護(hù)第段來(lái)可靠切除。這樣，線路上的電流保護(hù)第段和第段共同構(gòu)成整個(gè)被保護(hù)線路的主保護(hù)，它能以盡可能快

12、的速度，可靠并有選擇性地切除本線路上任一處故障。 帶時(shí)限電流速斷保護(hù)電流測(cè)量元件的整定值遵循原則：第一、在任何情況下，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)均能保護(hù)本線路全長(zhǎng)（包括本線路末端），為此，保護(hù)范圍必須延伸至相鄰的下一線路，以保證保護(hù)在有各種誤差的情況下仍能保護(hù)線路的全長(zhǎng)；第二、為了保證在相鄰的下一線路出口處短路時(shí)保護(hù)的選擇性，本線路的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)在動(dòng)作時(shí)間和動(dòng)作電流兩個(gè)方面均必須和相鄰線路的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)配合。 當(dāng)帶時(shí)限電流速斷保護(hù)靈敏度不滿(mǎn)足要求時(shí)，動(dòng)作電流可采用和相鄰線路電流保護(hù)第段整定值配合的方法確定，以降低本線路電流保護(hù)第段的整定值，提高其靈敏度。三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 定時(shí)限過(guò)電流保

13、護(hù)的作用是做本線路主保護(hù)的近后備，并做相鄰下一線路或元件的遠(yuǎn)后備，因此它的保護(hù)范圍要求超過(guò)相鄰線路或元件的末端 。由于定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作值只考慮在最大負(fù)荷電流情況下保護(hù)不動(dòng)作和保護(hù)能可靠返回的情況，而無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)和帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流則必須躲過(guò)某一個(gè)短路電流，因此，電流保護(hù)第段的動(dòng)作電流通常比電流保護(hù)第段和第段的動(dòng)作電流小得多，其靈敏度比電流保護(hù)第、段更高。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某處發(fā)生短路時(shí)，從故障點(diǎn)至電源之間所有線路上的電流保護(hù)第段的電測(cè)量元件均可能動(dòng)作。為了保證選擇性，各線路第段電流保護(hù)均需增加延時(shí)元件，且各線路第段保護(hù)的延時(shí)必須互相配合。 兩相鄰線路電流保護(hù)第段動(dòng)作時(shí)間之間相差一個(gè)

14、時(shí)間階段的整定方式稱(chēng)為按階梯原則整定。 當(dāng)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)靈敏度不滿(mǎn)足要求時(shí)，可采用低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。所謂低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)是指在定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)中同時(shí)采用電流測(cè)量元件和低于動(dòng)作電壓動(dòng)作的低電壓測(cè)量元件來(lái)判斷線路是否發(fā)生短路故障的保護(hù)。 四、電流保護(hù)的接線方式 所謂電流保護(hù)的接線方式是指電流互感器和電流測(cè)量元件間的連接方式。為能反映所有類(lèi)型的相間短路，電流保護(hù)要求至少在兩相線路上應(yīng)裝有電流互感器和電流測(cè)量元件。完全星形接線方式，一般用于大接地電流系統(tǒng)。不完全星形接線方式，一般用于小接地電流系統(tǒng)。 兩種接線方式均能反映所有的相間短路，兩種接線方式的區(qū)別主要有：（1）兩種接線的投資不同；

15、（2）在大接地電流系統(tǒng)中，完全星形接線能反映所有單相接地故障，不完全星形接線不能反映B相接地故障；（3）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(shí)，不完全星形接線只有三分之一的機(jī)會(huì)切除兩條線，而完全星形接線則均切除兩條線，因此，不完全星形接線的供電可靠性高；在串聯(lián)運(yùn)行的兩相鄰線路上發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，不完全星形接線方式的電流保護(hù)有三分之一的機(jī)會(huì)無(wú)選擇性動(dòng)作，而完全星型接線則百分之百有選擇性動(dòng)作。（4）對(duì)于繞組為星型-三角形聯(lián)結(jié)的變壓器后發(fā)生兩相短路時(shí)，完全星型接線方式電流保護(hù)的靈敏度是不完全星型接線電流保護(hù)的靈敏度的二倍。 電流保護(hù)的接線方式 (a) 完全星形接線； (b)不完全星形接

16、線第三節(jié) 多側(cè)電源電網(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 為了消除雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中保護(hù)無(wú)選擇性的動(dòng)作，就需要在可能誤動(dòng)作的保護(hù)上加設(shè)一個(gè)功率方向元件。該元件當(dāng)短路功率由母線流向線路時(shí)動(dòng)作；當(dāng)短路功率由線路流向母線時(shí)不動(dòng)作。雙測(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路方向保護(hù)就是在單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路保護(hù)的基礎(chǔ)上增加了方向判別元件，以保證其選擇性的保護(hù)。雙測(cè)電源網(wǎng)絡(luò)方向保護(hù)有功率方向和阻抗方向兩種。當(dāng)雙測(cè)電源網(wǎng)絡(luò)上的保護(hù)裝設(shè)方向元件后，就可以把他們拆開(kāi)成兩個(gè)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)看待，兩組方向保護(hù)之間不要求配合關(guān)系，其整定計(jì)算仍可按單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)保護(hù)原則進(jìn)行。 二、相間短路方向繼電器的90。接線方式為了減小和消除

17、死區(qū)，相間短路的功率方向測(cè)量元件廣泛采用非故障的相間電壓作參考量去判別電流的相位，即90。接線方式。所謂90。接線方式是指系統(tǒng)在三相對(duì)稱(chēng)且功率因數(shù)為1的情況下，接入功率方向測(cè)量元件的電流超前所加電壓90。的接線方式。90。接線方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：第一，對(duì)各種兩相短路都沒(méi)有死區(qū)，因?yàn)槔^電器加入的是非故障的相間電壓，其值很高；第二，適當(dāng)?shù)剡x擇繼電器的內(nèi)角后，對(duì)線路上發(fā)生的各種故障，都能保證動(dòng)作的方向性。因此接線得到了廣泛的應(yīng)用。 第四節(jié) 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù) 當(dāng)中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時(shí)，將出現(xiàn)很大的零序電流。我國(guó)110kV及以上的電力系統(tǒng)均為大電流接地系統(tǒng)。單

18、相短路將產(chǎn)生很大的故障相電流和零序電流，必須裝設(shè)接地短路的相應(yīng)保護(hù)裝置。接地短路時(shí)必有零序電流，而在正常負(fù)荷狀態(tài)下，零序電流沒(méi)有或很小，因此采用反應(yīng)零序電流的接地保護(hù)將能取得較高靈敏度，而且三相只要一個(gè)電流繼電器，使接地保護(hù)裝置非常簡(jiǎn)單。 大接地電流系統(tǒng)中的多段式零序電流保護(hù) ：零序電流速斷（零序段）保護(hù) ；零序電流限時(shí)速斷（零序段）保護(hù) ；定時(shí)限零序過(guò)電流（零序段）保護(hù) ；零序電流濾過(guò)器零序電壓濾過(guò)器方向性零序電流保護(hù) 。在變壓器接地?cái)?shù)目比較多的復(fù)雜環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，為了簡(jiǎn)化整定計(jì)算及保護(hù)之間相互的配合，并保證保護(hù)的選擇性，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問(wèn)題。在零序電流保護(hù)上增加功率方向元件，

19、利用正方向和反方向故障時(shí)，零序功率方向的差別，來(lái)閉鎖可能誤動(dòng)作的保護(hù)，才能保證動(dòng)作的選擇性。多段式方向零序電流保護(hù)的構(gòu)成僅在零序電流保護(hù)第、各段中分別增加一個(gè)零序功率方向測(cè)量元件，并與零序電流測(cè)量元件構(gòu)成與門(mén)，共同判別是否在保護(hù)線路正方向發(fā)生了接地短路。 第五節(jié) 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、電流及功率方向保護(hù) 電壓為335kV的電網(wǎng)，采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，統(tǒng)稱(chēng)為中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)。中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，雖然系統(tǒng)的中性點(diǎn)電位發(fā)生變化，相電壓不對(duì)稱(chēng)，但相間電壓卻還保持對(duì)稱(chēng)狀態(tài)，因此不影響供電，可維持電網(wǎng)在故障后短時(shí)間運(yùn)行，不必立即跳該故障線路的

20、斷路器（在危及人身、設(shè)備安全時(shí)則應(yīng)立即跳閘），但為了防止事故擴(kuò)大，應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)以便運(yùn)行人員及時(shí)檢查和排除故障。一、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)有以下特征：1、在發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓和零序電流；2、非故障線的零序電流為該線非故障相對(duì)地電容電流之和，方向?yàn)橛赡妇€指向線路且超前零序電壓90。 ；3、故障點(diǎn)的電流為全系統(tǒng)非故障相對(duì)地電容電流之和，其相位超前零序電壓90。 ；4、故障線的零序電流等于除故障線外的全系統(tǒng)中其他元件非故障相的電容電流之和，其值遠(yuǎn)大于非故障線的零序電流，且方向與非故障線電流的方向相反，由線路指向母線，且滯后零序電壓90。 ；5、故障線的零序功率與非故障線的零序

21、功率方向相反。 根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的各種特征，這種系統(tǒng)可構(gòu)成以下原理的接地短路保護(hù)方式。1、絕緣監(jiān)視裝置 2、零序電流保護(hù) 3、零序功率方向保護(hù) 二、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)及保護(hù)方式 。在中性點(diǎn)和大地之間接入一個(gè)帶鐵芯的電感線圈L，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)就有一個(gè)電感分量的電流通過(guò)，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流相抵消，就可以減少故障點(diǎn)的接地電流，因此稱(chēng)它為消弧線圈。 根據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，消弧線圈可以有下列三種補(bǔ)償方式：完全補(bǔ)償 、欠補(bǔ)償 、過(guò)補(bǔ)償 。采用過(guò)補(bǔ)償后，該系統(tǒng)中零序分量的特征如下： 1、全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓和零序電流；2、由于過(guò)補(bǔ)償作

22、用使流經(jīng)故障點(diǎn)、故障線路的零序電流大大減小，因此它的大小與非故障線路的零序電流值差別不大，其次由于補(bǔ)償系數(shù)不大，所以采用零序電流保護(hù)很難滿(mǎn)足靈敏系數(shù)的要求；3、采用過(guò)補(bǔ)償方式后故障線零序電流和零序功率方向與非故障線零序電流和零序功率方向相同，就無(wú)法利用零序功率方向保護(hù)來(lái)選擇故障線路；4、在接地短路暫態(tài)過(guò)程中，接地電流中含有豐富的高次諧波分量；5、接地故障時(shí)，暫態(tài)過(guò)程中的暫態(tài)電容電流比穩(wěn)態(tài)電容電流大得多，且在過(guò)渡過(guò)程中首半波幅值出現(xiàn)最大。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)一般用以下保護(hù)方式： 1采用絕緣監(jiān)視裝置 2零序電流保護(hù) 3短時(shí)投入電阻 4利用單相接地電流中的高次諧波分量5利用單相接地瞬間的波過(guò)程

23、中，故障線路與非故障線路上零序電流大小或方向的差別，構(gòu)成有選擇性的保護(hù)； 6利用接地故障暫態(tài)過(guò)程中的故障分量的特征構(gòu)成保護(hù)。 第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù)第一節(jié) 距離保護(hù)概述 一、距離保護(hù)的基本概念電流保護(hù)對(duì)于容量大、電壓高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，難于滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)保護(hù)的要求。一般只適用于35kv及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)。對(duì)于110kv及以上電壓等級(jí)的復(fù)雜電網(wǎng)，必須采用性能更加完善的保護(hù)裝置，距離保護(hù)就是適應(yīng)這種要求的一種保護(hù)原理。距離保護(hù)：反應(yīng)保護(hù)安裝地點(diǎn)至故障點(diǎn)之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。主要元件為距離繼電器，可根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測(cè)知保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)間的阻抗值。距離

24、保護(hù)保護(hù)范圍通常用整定阻抗 的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量到的阻抗為負(fù)荷阻抗 ，即 (3-1)式中 被保護(hù)線路母線的相電壓，測(cè)量電壓； 被保護(hù)線路的電流，測(cè)量電流； 測(cè)量電壓與測(cè)量電流之比，測(cè)量阻抗。在被保護(hù)線路任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)安裝處的測(cè)量電壓為 ，測(cè)量電流為故障電流 ，這時(shí)的測(cè)量阻抗為保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的短路阻抗 ， (3-2)當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí)，即 時(shí)繼電器不動(dòng)。當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍內(nèi)，即 繼電器動(dòng)作。二、時(shí)限特性距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l的關(guān)系稱(chēng)為距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是階梯型時(shí)限特性，稱(chēng)為距離保護(hù)的、段距離保護(hù)的第段是瞬時(shí)動(dòng)作

25、的， 是保護(hù)本身的固有動(dòng)作時(shí)間。以保護(hù)3為例，其起動(dòng)阻抗的整定值必須躲開(kāi)這一點(diǎn)短路時(shí)所測(cè)量到的阻抗 ，即 ?？紤]到阻抗繼電器和電流、電壓互感器的誤差，需引入可靠系數(shù) （一般取0.80.85）：為了切除本線路末端15%20%范圍以?xún)?nèi)的故障，需要設(shè)置距離保護(hù)第段。距離段整定值的選擇不超過(guò)下一條線路距離段的保護(hù)范圍，同時(shí)高出一個(gè) 的時(shí)限，以保證選擇性。引入可靠系數(shù) ，則保護(hù)3的起動(dòng)阻抗為距離段和段的聯(lián)合工作構(gòu)成本線路的主保護(hù)。三、距離保護(hù)的組成 三段式距離保護(hù)裝置一般由以下四種元件組成，其邏輯關(guān)系如圖3-2所示。 第二節(jié) 阻抗繼電器阻抗繼電器是距離保護(hù)裝置的核心元件，其主要作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝

26、處之間的距離，并與整定阻抗值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。阻抗繼電器按其構(gòu)成方式可分為單相式和多相補(bǔ)償式。單相式阻抗繼電器是指加入繼電器的只有一個(gè)電壓 (可以是相電壓或線電壓)和一個(gè)電流 （可以是相電流或兩相電流之差）的阻抗繼電器。 和 的比值稱(chēng)為繼電器的測(cè)量阻抗 。由于 可以寫(xiě)成 的復(fù)數(shù)形式，所以可以利用復(fù)數(shù)平面來(lái)分析這種繼電器的動(dòng)作特性，并用一定的幾何圖形把它表示出來(lái)。 一、具有圓及直線動(dòng)作特性的阻抗繼電器單相式圓特性和直線特性阻抗繼電器的構(gòu)成方法有兩種：比幅式阻抗繼電器，比相式阻抗繼電器。（一）特性分析及電壓形成回路1全阻抗繼電器（1）幅值比較全阻抗繼電器的動(dòng)作與邊界條件為： 或 比

27、較兩電壓量幅值的全阻抗繼電器的電壓形成回路：（2）相位比較相位比較的動(dòng)作特性如圖3-6 所示，繼電器的動(dòng)作與邊界條件為 與 的夾角小于等于 ，即 (3-6)兩邊同乘以電流量得 (3-7)上式中， 量超前于 量時(shí) 角為正，反之為負(fù)。構(gòu)成相位比較的電壓形成回路如圖3-7所示。2.方向阻抗繼電器(1) 幅值比較方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性為一個(gè)圓，動(dòng)作具有方向性，幅值比較的動(dòng)作與邊界條件為： (3-8)兩邊同乘以電流得 (3-9)（2）相位比較相位比較的方向阻抗繼電器動(dòng)作特性如圖3-8（b）所示，其動(dòng)作與邊界條件為 (3-10)分式上下同乘以電流 (3-11)方向阻抗繼電器相位比較的電壓形成回路，如圖3

28、-10所示。3偏移特性阻抗繼電器（1）幅值比較 偏移特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性，圓的直徑為 與 之差。動(dòng)作條件： 兩邊同乘以電流：（2）相位比較偏移特性阻抗繼電器相位比較分析，如圖3-12所示，其相位比較的動(dòng)作與邊界條件為兩邊同乘以電流得 (3-15)偏移特性阻抗繼電器幅值比較和相位比較的電壓形成回路與方向阻抗繼電器的類(lèi)似，這里從略。4直線特性阻抗繼電器幅值比較動(dòng)作條件：相位比較動(dòng)作條件：(二)阻抗繼電器的比較回路 具有圓或直線特性阻抗繼電器可以用比較兩個(gè)電氣量幅值的方法來(lái)構(gòu)成，也可以用比較兩個(gè)電氣量相位的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。1 微機(jī)保護(hù)中幅值比較的實(shí)現(xiàn)：設(shè)由傅氏算法算出的電壓和電流實(shí)、虛部分別用 、

29、和 、 表示， 2. 微機(jī)保護(hù)中相位比較的實(shí)現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)中，相位比較既可以用阻抗形式實(shí)現(xiàn)，也可以用電壓的形式實(shí)現(xiàn)。在用電壓比較方式的情況下，分為相量比較和瞬時(shí)采樣值比較兩種：(1) 相量比較方式。動(dòng)作范圍：比相動(dòng)作條件：動(dòng)作范圍：比相動(dòng)作條件：(2) 瞬時(shí)采樣值比較方式。這種算法只需要用相隔1/4工頻周期的兩個(gè)采樣值就可以完成比相，故可稱(chēng)為比相的兩點(diǎn)積算法。由于該方法用瞬時(shí)值比相，受輸入量中的諧波等干擾信號(hào)的影響較大，故必須先用數(shù)字濾波算法濾除輸入中的干擾信號(hào)，然后再進(jìn)行比相。二具有多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器如圖3-16所示，阻抗繼電器準(zhǔn)四邊形動(dòng)作特性，準(zhǔn)四邊形以?xún)?nèi)為動(dòng)作區(qū)，以外為不動(dòng)區(qū)，即測(cè)

30、量阻抗末端位于準(zhǔn)四條邊上為動(dòng)作邊界。設(shè)測(cè)量阻抗 的實(shí)部為 ，虛部為 ，則圖3-16在第象限部分的特性可以表示為 (3-36) 第象限部分的特性可以表示為 (3-37) 第象限部分的特性可以表示為 (3-38)綜合以上三式，動(dòng)作特性可以表示為 （3-39）其中 若取 ， ， ，則 ， ， ，式（3-39）又可表示為 (3-40)該式可以方便地在微機(jī)保護(hù)中實(shí)現(xiàn)。 三. 方向阻抗繼電器的死區(qū)及死區(qū)的消除方法對(duì)于方向阻抗繼電器，當(dāng)保護(hù)出口短路時(shí)，故障線路母線上的殘余電壓將降低到零，即 。對(duì)幅值比較的方向阻抗繼電器，其動(dòng)作條件為 當(dāng) 時(shí)，該式變?yōu)?，此時(shí)被比較的兩個(gè)電壓變?yōu)橄嗟龋碚撋咸幱趧?dòng)作邊界，實(shí)際

31、上，由于繼電器的執(zhí)行元件動(dòng)作需要消耗一定的功率，因此，在這樣情況下繼電器不動(dòng)作。對(duì)于相位比較的方向阻抗繼電器，其動(dòng)作條件為 ，當(dāng) 時(shí)，無(wú)法進(jìn)行比相，繼 電器也不動(dòng)作。這種不動(dòng)作的范圍，稱(chēng)為保護(hù)裝置的“死區(qū)”。利用記憶回路和引入第三相電壓減小和消除死區(qū)。 1記憶回路 對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作的距離I段方向阻抗繼電器，在電壓 的回路中廣泛采用“記憶回路”的接線，即將電壓回路看作是一個(gè)對(duì)50HZ工頻交流的串聯(lián)諧振回路，其原理接線圖如圖3-17所示，圖3-18是常用的實(shí)際接線之一。圖3-18中， 、 、 是在原幅值比較的測(cè)量電壓 回路中接入一個(gè)串聯(lián)諧振回路。取 ，則諧振回路中的電流 與外加測(cè)量電壓 同相位，所以在電

32、阻 上的壓降 也與外加電壓 同相位，記憶電壓 通過(guò)記憶變壓器T與 同相位。 .引入記憶電壓以后，幅值比較的動(dòng)邊條件為： (3-41) 在出口短路時(shí)， =0，由于諧振回路的儲(chǔ)能作用，記憶電壓 在衰減到零之前存在，且與故障前 同相位。由于繼電器記錄了故障前的電壓，故方向阻抗繼電器消除了死區(qū)。 2引入第三相電壓 記憶回路只能保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過(guò)程中正確動(dòng)作，但它的作用時(shí)間有限。為了克服這一缺點(diǎn)，再引入非故障相電壓。圖3-19（a）所示為在方向阻抗繼電器中引入第三相電壓，并將第三相電壓和記憶回路并用的方案。由圖3-19（a）可見(jiàn)，第三相電壓為C相，它通過(guò)高阻值的電阻R接到記憶回路中 和 的連接點(diǎn)

33、上。正常時(shí) ，由于 電壓較高且 、 處于工頻諧振狀態(tài)，而R值又很大，使作用在 上的電流主要來(lái)自 且是電阻性的，第三相電壓 基本上不起作用。當(dāng)系統(tǒng)中AB相發(fā)生突然短路時(shí)， 突然為零,此時(shí)記憶回路發(fā)揮了作用，使繼電器得到一個(gè)和故障前 相位相同的極化 電壓，但它將逐漸衰減到零，這時(shí)第三相電壓的作用表現(xiàn)出來(lái)，圖3-19（b）為圖3-19(a)在保護(hù)出口AB兩相短路時(shí),記憶電壓消失后的等值電路。電阻R中的電流 與 同相位,因?yàn)殡娮鑂的數(shù)值遠(yuǎn)大于 的值,而 在 、 支路中的分流為在電阻 上的壓降 從向量圖3-19（c）中可以看出， 超 前近 ，電阻 上電壓降 超前 ，即極化電壓與故障前電壓 同相位。因此，

34、當(dāng)出口兩相短路時(shí)，第三相電壓可以在繼電器中產(chǎn)生和故障前電壓 （即 ）同相的而且不衰減的極化電壓 ，以保證方向阻抗繼電器正確動(dòng)作，即能消除死區(qū)。 3記憶電壓對(duì)方向阻抗繼電器特性的影響方向阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)特性： (2)方向阻抗繼電器的初態(tài)特性 相位比較的方向阻抗繼電器在引入記憶電壓 以后，其動(dòng)作與邊界條件已變?yōu)椋?保護(hù)正方向短路此處 為 和短路點(diǎn)過(guò)渡阻抗之和，從而有繼電器動(dòng)作條件為 (3-46)如果短路前為空載，則 ，從而有 (3-47)在記憶回路作用下的動(dòng)態(tài)特性圓擴(kuò)大了動(dòng)作范圍，而又不失去方向性，因此，對(duì)消除死區(qū)和減小過(guò)渡電阻的影響都是有利的。 保護(hù)反方向短路 系統(tǒng)的接線及參數(shù)如圖3-23所示，

35、此時(shí)短路電流由 供給，但仍假定電流的正方向由母線流向被保護(hù)線路，且 ，因 ， ， ，若短路前是空載，則在記憶作用消失前，記憶電壓 ，繼電器的動(dòng)作條件為 (3-48)將 代入上式，得 (3-49)此時(shí)繼電器的動(dòng)作特性為以向量（ ）為直徑所作的圓，如圖3-24所示，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。當(dāng)反方向短路時(shí)，必須出現(xiàn)一個(gè)正的短路阻抗才可能引起繼電器的動(dòng)作，但實(shí)際上繼電器測(cè)量到的是 ，在第象限，因此，在反方向短路時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，繼電器有明確的方向性。四、阻抗繼電器的精工電流和精工電壓 精工電流：當(dāng) 時(shí)，繼電器的動(dòng)作阻抗 ，即比整定阻抗縮小了10%。因此，當(dāng) 時(shí)，就可以保證起動(dòng)阻抗的誤差在10%以?xún)?nèi)，而這個(gè)誤差在選

36、擇可靠系數(shù)時(shí)，已經(jīng)被考慮進(jìn)去了。精工電壓：精工電流和整定阻抗的乘積：第三節(jié)阻抗繼電器的接線方式 一、對(duì)距離保護(hù)接線方式的要求根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，加入繼電器的電壓和電流應(yīng)滿(mǎn)足：繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)能準(zhǔn)確判斷故障地點(diǎn)，即與故障點(diǎn)至保障安裝處的距離成正比。繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類(lèi)型無(wú)關(guān)，即保護(hù)范圍不隨故障類(lèi)型而變化。.阻抗繼電器的常用接線方式 二、反應(yīng)相間短路阻抗繼電器的接線三相短路如圖3-26所示，由于三相對(duì)稱(chēng)，三個(gè)阻抗繼電器 的工作情況完全相同，以 為例分析。設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)千米，線路每千米的正序阻抗為 ，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓：三個(gè)繼電器的測(cè)量阻抗均等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地

37、點(diǎn)之間的正序阻抗，三個(gè)繼電器均能正確動(dòng)作。 2兩相短路設(shè)以AB兩相短路為例，分析此時(shí)三個(gè)阻抗繼電器的測(cè)量阻抗。對(duì) 而言 能正確動(dòng)作。 、 測(cè)量阻抗大于 ，不能動(dòng)作。但 能正確動(dòng)作，所以 和 拒動(dòng)不會(huì)影響整套保護(hù)的動(dòng)作。3.中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中兩相接地短路繼電器 的測(cè)量阻抗為 三、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線在大接地電流系統(tǒng)中，零序電流保護(hù)不能滿(mǎn)足要求時(shí)，一般采用接地距離保護(hù)。 單相接地故障時(shí)，只有故障相電壓降低，電流增大，而任何相間電壓都是很高的。因此應(yīng)將故障相的電壓和電流加入到繼電器中，即采用表3-1所示的第四種接線方式。當(dāng)發(fā)生A相單相接地短路時(shí)，對(duì)A相阻抗繼電器，接入繼電器的電壓為 (3-

38、53)式中 稱(chēng)為零序補(bǔ)償電流，其中 ，為常數(shù)； 、 、 分別為線路的正序阻抗、負(fù)序阻抗和零序阻抗，且 。 接入繼電器的電流 ，則故障相阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為它能正確地測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)間的阻抗。這種接線方式同樣能夠正確反應(yīng)兩相接地短路和三相短路。第四節(jié) 影響距離保護(hù)正確工作的因素及采取的防止措施影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素很多，如電網(wǎng)的接線中可能具有分支電路；在Y/接線變壓器后面發(fā)生短路；輸電線路可能具有串聯(lián)電容補(bǔ)償；電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩；短路點(diǎn)具有過(guò)渡電阻；電流互感器和電壓互感器的誤差、過(guò)渡過(guò)程及二次回路斷線等等。一、短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響 當(dāng)短路點(diǎn)存在過(guò)渡電阻時(shí)，必然直接影響阻抗

39、繼電器的測(cè)量阻抗。例如,對(duì)圖3-29(a) 所示的單電源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)線路 的出線端經(jīng)過(guò) 短路時(shí)，保護(hù)1的測(cè)量阻抗為 ，保護(hù)2的測(cè)量阻抗為 。. 由以上分析可見(jiàn)，保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過(guò)渡電阻的影響越大，同時(shí)保護(hù)裝置的整定值越小，則相對(duì)地受過(guò)渡電阻的影響也越大。對(duì)雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻可能使測(cè)量阻抗增大，也可能使測(cè)量阻抗減小。 當(dāng) 為正時(shí)，測(cè)量阻抗增大，當(dāng) 為負(fù)時(shí)，測(cè)量阻抗的電抗部分將減小。在后一種情況下，可能導(dǎo)致保護(hù)無(wú)選擇性的動(dòng)作。為了使阻抗繼電器能正確動(dòng)作，必須采取措施來(lái)消除或減小過(guò)渡電阻的影響。短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻主要是純電阻性的電弧電阻Rg，且電弧的長(zhǎng)度和電流的大小都隨時(shí)間而變化，

40、在短路開(kāi)始瞬間電弧電流很大，電弧的長(zhǎng)度很短， Rg很小。隨著電弧電流的衰減和電弧長(zhǎng)度的增長(zhǎng)， Rg隨著增大，大約經(jīng)0.10.15秒后， Rg劇烈增大。為了減小過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響，通常采用瞬時(shí)測(cè)定裝置和應(yīng)用帶偏移特性的阻抗繼電器。 （1）采用瞬時(shí)測(cè)定裝置 （2）采用帶偏移特性的阻抗繼電器二、電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，所有接入系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)都處于同步運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)因短路切除太慢或因遭受較大沖擊時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失去同步，系統(tǒng)發(fā)生振蕩，振蕩時(shí)，系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)電勢(shì)間的相角差發(fā)生變化。因此，可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作。但通常系統(tǒng)振蕩若干周期后可以被拉入同步，恢復(fù)正常

41、運(yùn)行。因此，距離保護(hù)必須考慮系統(tǒng)振蕩對(duì)其工作的影響。（一）電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的分布圖3-32為簡(jiǎn)化系統(tǒng)等值電路圖, 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，設(shè) 超前于 的相位角為 ，且系統(tǒng)中各元件的阻抗角相等，則振蕩電流為 系統(tǒng)振蕩時(shí)Z點(diǎn)位于 處。當(dāng) 時(shí), 達(dá)最大值，電壓 ，此點(diǎn)稱(chēng)為系統(tǒng)振蕩中心。(二)電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響系統(tǒng)振蕩時(shí)，M母線上阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為. （三）振蕩閉鎖回路（1）利用負(fù)序(和零序)分量或其增量起動(dòng)的振蕩閉鎖回路。 負(fù)序電壓濾過(guò)器參數(shù)關(guān)系為 ， 。當(dāng)輸入端只有正序電壓加入時(shí)，其向量圖如圖3-38(a)所示，在 端的空載輸出電壓為當(dāng)輸入端只有負(fù)序電壓加入時(shí)，其向量圖如圖3-38

42、(b)所示，在 端的空載輸出電壓為當(dāng)輸入端只有零序電壓加入時(shí),在 端的空載輸出電壓為 負(fù)序電流濾過(guò)器 當(dāng)輸入端加入正序電流時(shí)，輸出電壓為： 當(dāng)選取參數(shù)為 ,則 。當(dāng)只有零序電流輸入時(shí)，當(dāng)只輸入負(fù)序電流時(shí)，（2）利用電氣量變化速度的不同來(lái)構(gòu)成振蕩閉鎖回路 系統(tǒng)振蕩與發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)有關(guān)，振蕩過(guò)程中 、 等諸電氣量變化很慢，而突然短路將引起這些量的劇烈快速變化，因此振蕩閉鎖裝置可根據(jù)這些電氣量變化速度慢的特性構(gòu)成，也可采用兩個(gè)靈敏度不同的阻抗繼電器，測(cè)定這兩個(gè)繼電器先后動(dòng)作時(shí)間差值來(lái)區(qū)分短路與振蕩，時(shí)間差值小的是短路，大的是振蕩。三、分支電流的影響 當(dāng)短路點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間存在有分支電路時(shí)，就出現(xiàn)

43、分支電流，距離保護(hù)受到此分支電流的影響，其阻抗繼電器的測(cè)量阻抗將增大或減小。如圖3-41所示電路，當(dāng)在BC線路上的D點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)故障線路的電流 。此值將大于 ， 這種使故障線路電流增大的現(xiàn)象，稱(chēng)為助增。這時(shí)在變電所A距離保護(hù)1的測(cè)量阻抗為 (3-54) 式中 ， 為分支系數(shù) 。一般情況下， 為一復(fù)數(shù)，但在實(shí)用中可以近似認(rèn)為兩個(gè)電流同相位，而取為實(shí)數(shù)，在有助增電流時(shí) 。由于助增電流 的存在，使保護(hù)A的測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短。 又如圖3-42所示電路，當(dāng)在平行線路上的D點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)故障線路的電流 將小于線路AB中的電流 。這種使故障線路中電流減小的現(xiàn)象稱(chēng)為外汲。這時(shí)在變電所A距離保

44、護(hù)1的測(cè)量阻抗 (3-55)式中 為分支系數(shù)。具有外汲電流時(shí)， ，與無(wú)分支的情況相比，將使保護(hù)1的測(cè)量阻抗減小，保護(hù)范圍增大，可能引起無(wú)選擇性動(dòng)作。四、電壓回路斷線對(duì)距離保護(hù)的影響 當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時(shí)，距離保護(hù)將失去電壓，這時(shí)阻抗元件失去電壓而電流回路仍有負(fù)荷電流通過(guò)，可能造成誤動(dòng)作。對(duì)此，在距離保護(hù)中應(yīng)裝設(shè)斷線閉鎖裝置。 第五節(jié) 距離保護(hù)的整定計(jì)算以圖3-44 為例，說(shuō)明三段式距離保護(hù)的整定計(jì)算。 一、距離保護(hù)第段的整定 1.動(dòng)作阻抗 對(duì)輸電線路，按躲過(guò)本線路末端短路來(lái)整定，即取 (3-56)式中 為可靠系數(shù)，取0.80.85。 2動(dòng)作時(shí)限距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)限是由保護(hù)裝置的繼電器固有

45、動(dòng)作時(shí)限決定，人為延時(shí)為零，即 秒。 二、距離保護(hù)第段的整定 1動(dòng)作阻抗 （1）與下一線路的第一段保護(hù)范圍配合，并用分支系數(shù)考慮助增及外汲電流對(duì)測(cè)量阻抗的影響，即 (3-57)式中， 為可靠系數(shù)，取0.8； 為分支系數(shù)，取相鄰線路距離保護(hù)第一段保護(hù)范圍末端短路時(shí)，流過(guò)相鄰線路的短路電流與流過(guò)被保護(hù)線路的短路電流實(shí)際可能的最小比值，即（2）與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合 (3-58)式中， 為變壓器短路阻抗；考慮到 的數(shù)值有較大偏差，所以取 =0.7; 也取實(shí)際可能的最小值。 ?。?）、（2）計(jì)算結(jié)果中的小者作為 。 2. 動(dòng)作時(shí)限 保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)限，應(yīng)比下一線路保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段

46、， (3-59) 3.靈敏度校驗(yàn) (3-60)如靈敏度不能滿(mǎn)足要求，可按照與下一線路保護(hù)第段相配合的原則選擇動(dòng)作阻抗，即 這時(shí)，第段的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比下一線路第段的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段，即 三、 距離保護(hù)的第段的整定 1動(dòng)作阻抗 按躲開(kāi)最小負(fù)荷阻抗來(lái)選擇，若第段采用全阻抗繼電器，其動(dòng)作阻抗為 (3-61)式中 可靠系數(shù)，取1.21.3； 繼電器返回系數(shù),取1.11.15; 考慮電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)的自起動(dòng)系數(shù); 最小負(fù)荷阻抗， ； 被保護(hù)線路可能最大負(fù)荷電流。2動(dòng)作時(shí)限 保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)限較相鄰與之配合的元件保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段，即 3靈敏度校驗(yàn)作近后備保護(hù)時(shí) (3-63)作遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí) (3

47、-64)如果選取方向阻抗繼電器的最大靈敏角，則方向阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗為采用方向阻抗繼電器時(shí)，保護(hù)的靈敏度比采用全阻抗繼電器時(shí)可提高四、精確工作電流校驗(yàn) 為保證阻抗繼電器的測(cè)量誤差不超過(guò)10%，要求流過(guò)距離保護(hù)的短路電流應(yīng)大于每段阻抗繼電器的最小精確工作電流，并有一定的裕度。裕度系數(shù)式中 為流過(guò)保護(hù)的可能的最小短路電流； 阻抗繼電器的最小精確工作電流。對(duì)于計(jì)算 時(shí)短路點(diǎn)的選?。壕_計(jì)算時(shí)應(yīng)選在各段保護(hù)范圍的末端。通常對(duì)于距離段近似選在本線末端，第段近似選在相鄰線路中間，第段近似選為相鄰線路末端。 五、對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià) 1主要優(yōu)點(diǎn) （1）能滿(mǎn)足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對(duì)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要求。 （2）阻抗繼

48、電器是同時(shí)反應(yīng)電壓的降低與電流的增大而動(dòng)作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度。其中段距離保護(hù)基本不受運(yùn)行方式的影響，而、段仍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響，但比電流保護(hù)要小些，保護(hù)區(qū)域和靈敏度比較穩(wěn)定。2. 主要缺點(diǎn) （1）不能實(shí)現(xiàn)全線瞬動(dòng)。對(duì)雙側(cè)電源線路，將有全線的30%40%范圍以第段時(shí)限跳閘，這對(duì)穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不能接受的。 （2）阻抗繼電器本身較復(fù)雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此，距離保護(hù)裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對(duì)低些。第四章 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理和分類(lèi) 4.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的通信通道 4.3 輸電線路的導(dǎo)

49、引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 4.4 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)4.5 相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)基本原理和分類(lèi)一、縱聯(lián)保護(hù)及其構(gòu)成 輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)，就是用某種通信通道(簡(jiǎn)稱(chēng)通道)將輸電線兩端或各端(對(duì)于多端線路)的保護(hù)裝置縱向連接起來(lái)，將各端的電氣量(電流、功率的方向等) 傳送到對(duì)端，將各端的電氣量進(jìn)行比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍之外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。 二、縱聯(lián)保護(hù)的基本原理保護(hù)原理的本質(zhì)是甄別系統(tǒng)正常和故障狀態(tài)下電氣量或非電氣量之間的差別，縱聯(lián)保護(hù)也不例外。輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)就是利用線路兩端的電氣量在故障與非故障時(shí)的特征差異構(gòu)成的。當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障

50、時(shí)，電力線兩端電流波形、功率、電流相位以及兩端的測(cè)量阻抗都有明顯的差異，利用這些差異就可以構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護(hù)。1.兩側(cè)電流量特征 雙端電源線路區(qū)內(nèi)、外故障示意圖(a)內(nèi)部故障；(b)外部故障如圖所示，有 ，在故障點(diǎn)有較大短路電流流出; 如圖所示，線路兩端電流相量關(guān)系為 。當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)， 當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外短路故障或正常運(yùn)行時(shí)， 2兩側(cè)電流相位特征兩端輸電線路，若全系統(tǒng)阻抗角均勻，且兩端電動(dòng)勢(shì)角相等，則當(dāng)線路MN發(fā)生區(qū)內(nèi)短路故障時(shí)，兩側(cè)電流同相位，即、相位差為0；而當(dāng)正常運(yùn)行或發(fā)生區(qū)外短路故障時(shí)，兩側(cè)電流反相，即電流、相位差為180。3兩側(cè)功率方向特征 當(dāng)線路上發(fā)生區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障時(shí)，

51、輸電線兩端的功率方向也有很大差別。令功率正方向由母線指向線路，則線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩端功率方向都由母線流向線路，兩端功率方向相同，同為正方向；而發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，遠(yuǎn)故障點(diǎn)端功率由母線流向線路，功率方向?yàn)檎收宵c(diǎn)端功率由線路流向母線，功率方向?yàn)樨?fù)，兩端功率方向相反。4兩側(cè)測(cè)量阻抗值特征三、縱聯(lián)保護(hù)的分類(lèi) 當(dāng)線路區(qū)內(nèi)短路時(shí)，輸電線路兩端的測(cè)量阻抗都是短路阻抗，一定位于距離保護(hù)段的動(dòng)作區(qū)內(nèi)，兩側(cè)的段同時(shí)啟動(dòng)；當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)的測(cè)量阻抗是負(fù)荷阻抗，距離保護(hù)段不會(huì)啟動(dòng)；當(dāng)發(fā)生外部短路時(shí)，兩側(cè)測(cè)量阻抗也是短路阻抗，但一側(cè)為反方向，若采用方向特性的阻抗繼電器，則至少有一側(cè)的距離段不會(huì)啟動(dòng)。三、縱聯(lián)保護(hù)

52、的分類(lèi)縱聯(lián)保護(hù)按照所利用信息通道的不同類(lèi)型可以分為導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)、電力線載波縱聯(lián)保護(hù)、微波縱聯(lián)保護(hù)和光纖縱聯(lián)保護(hù)四種。縱聯(lián)保護(hù)按照保護(hù)動(dòng)作原理，可以分為方向比較式縱聯(lián)保護(hù)和縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)兩類(lèi)。4.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的通信通道 一、通信通道的構(gòu)成和特點(diǎn) 1導(dǎo)引線通道導(dǎo)引線通道是縱聯(lián)保護(hù)最早使用的通信通道，是由和被保護(hù)線路平行敷設(shè)的金屬導(dǎo)線構(gòu)成，用來(lái)傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通信通道。2電力線載波（高頻）通道 3微波通道4光纖通道電力線載波通道構(gòu)成示意圖1阻波器；2結(jié)合電容器；3連接濾波器；4電纜；5高頻收發(fā)信;6刀閘阻波器：阻波器是由一個(gè)電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成的回路。 結(jié)合電容器：結(jié)合電

53、容器與連接濾過(guò)器共同配合將載波信號(hào)傳遞至輸電線路，同時(shí)使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線路絕緣。 連接濾波器：連接濾波器由一個(gè)可調(diào)節(jié)的空心變壓器及連接至高頻電纜一側(cè)的電容器組成。 高頻收、發(fā)信機(jī)：發(fā)信機(jī)部分系由繼電保護(hù)裝置控制，通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)起動(dòng)之后它才發(fā)出信號(hào)。 二、高頻信號(hào)的分類(lèi) 按照信號(hào)的性質(zhì)或作用，可以將其分為閉鎖信號(hào)、允許信號(hào)和跳閘信號(hào)。這三種信號(hào)可用以上任一中種通信通道產(chǎn)生和傳送。1閉鎖信號(hào)。即無(wú)閉鎖信號(hào)是保護(hù)作用于跳閘的必要條件，或者說(shuō)閉鎖信號(hào)是阻止保護(hù)動(dòng)作于跳閘的信號(hào)。2允許信號(hào)。允許信號(hào)是允許保護(hù)作用于跳閘的信號(hào)，或者說(shuō)有允許信號(hào)是保護(hù)動(dòng)作于跳閘的必要條件。 3跳

54、閘信號(hào)。跳閘信號(hào)是直接引起跳閘的信號(hào)，或者說(shuō)收到跳閘信號(hào)是跳閘的充要條件。 高頻保護(hù)信號(hào)邏輯圖(a)閉鎖信號(hào)；(b)允許信號(hào)；(c)跳閘信號(hào)4.3輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 4.4方向比較式縱聯(lián)保護(hù)一、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù) 1閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的基本原理 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)作原理2閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的基本構(gòu)成 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的原理接線圖區(qū)外短路故障；兩端供電線路區(qū)內(nèi)短路故障； 單電源供電線路區(qū)內(nèi)短路故障。 3影響方向比較式縱聯(lián)保護(hù)正確動(dòng)作的因素 系統(tǒng)非全相運(yùn)行的影響 系統(tǒng)一相僅在一側(cè)斷開(kāi)的情況 (a)負(fù)序電壓分布圖；(b)相量圖實(shí)際非全相運(yùn)行狀態(tài)是一相在兩側(cè)同時(shí)斷開(kāi)的狀態(tài)，特別是考慮分布電

55、容的影響后，需要分析有兩個(gè)斷線端口的復(fù)雜故障下負(fù)序電壓、電流的相位關(guān)系，結(jié)論同樣是：當(dāng)使用線路側(cè)電壓時(shí)，受電側(cè)功率方向?yàn)檎?，送電?cè)的負(fù)序功率方向?yàn)樨?fù)，發(fā)出閉鎖信號(hào)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作；如果使用母線電壓，兩側(cè)的負(fù)序功率方向同時(shí)為正，保護(hù)將誤動(dòng)作。零序功率方向在非全相運(yùn)行期間與負(fù)序功率方向的特點(diǎn)一致。克服非全相運(yùn)行期間負(fù)序、零序方向縱聯(lián)保護(hù)誤動(dòng)的措施一般是：使用線路側(cè)電壓，這也是超高壓線路電壓互感器裝于線路側(cè)的主要原因；在兩相運(yùn)行期間退出負(fù)序、零序方向元件，僅保留使用工頻突變量的方向元件。 功率倒向?qū)Ψ较虮容^式縱聯(lián)保護(hù)的影響及應(yīng)對(duì)措施 功率導(dǎo)向電網(wǎng)示意圖系統(tǒng)中假設(shè)故障發(fā)生在線路L1上靠近M側(cè)k點(diǎn)，斷路

56、器QF3先于斷路器QF4跳閘。在斷路器QF3跳閘之前，線路L2中短路功率由N側(cè)流向M側(cè)，線路L2中N側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)，方向元件不動(dòng)作，向M側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào)。 在斷路器QF3跳閘后QF4跳閘前，線路L2中的短路功率突然倒轉(zhuǎn)方向，由M側(cè)流向N側(cè)，這一現(xiàn)象稱(chēng)為功率倒向。反應(yīng)負(fù)序、零序和故障分量的方向元件在短路功率倒向時(shí)如果動(dòng)作不協(xié)調(diào)會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。在斷路器QF3跳閘后QF4跳閘前，M側(cè)功率方向由負(fù)變?yōu)檎?，功率方向元件?dòng)作，停止發(fā)信并準(zhǔn)備跳閘；此時(shí)N側(cè)的功率方向由正變負(fù)，方向元件應(yīng)立即返回并向M側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，但是可能M側(cè)的方向元件動(dòng)作快，N側(cè)的方向元件返回慢，這被稱(chēng)為“觸點(diǎn)競(jìng)賽”。由于這個(gè)原因，會(huì)有一段時(shí)間

57、兩側(cè)方向元件均處于動(dòng)作狀態(tài)，M側(cè)沒(méi)有閉鎖信號(hào)，造成線路兩端的保護(hù)誤動(dòng)。如果增加延時(shí)返回時(shí)間元件t1，使發(fā)信元件動(dòng)作后經(jīng)時(shí)間t1延時(shí)返回，就可以解決這個(gè)問(wèn)題。時(shí)間t1要大于兩側(cè)方向元件動(dòng)作與返回的最大時(shí)間差，再加一個(gè)適當(dāng)裕度時(shí)間。二、閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)簡(jiǎn)介 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)實(shí)際上是由兩端完整的三段式距離保護(hù)附加高頻通信部分組成。4.5相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 一、工作原理相差高頻保護(hù)工作原理(a)網(wǎng)絡(luò)圖(b)內(nèi)部故障時(shí)兩端電流波形(c)外部故障時(shí)兩端電流波形二、相差高頻保護(hù)的構(gòu)成 故障啟動(dòng)發(fā)信元件 啟動(dòng)跳閘元件 發(fā)信操作元件 收信比較時(shí)間元件 閉鎖式縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)的原理框圖三、相差高頻保護(hù)的相

58、位特性和相繼動(dòng)作 線路內(nèi)部對(duì)稱(chēng)故障時(shí)的矢量圖這種一側(cè)保護(hù)隨著另一側(cè)保護(hù)動(dòng)作而動(dòng)作的情況被稱(chēng)為保護(hù)的“相繼動(dòng)作”，保護(hù)相繼動(dòng)作的一側(cè)故障切除時(shí)間變慢。 相位特性曲線和閉鎖角的選擇四、長(zhǎng)距離輸電線路的分布電容對(duì)相差高頻保護(hù)的影響 長(zhǎng)距離輸電線路的型等值電路由于線路具有分布電容，正常運(yùn)行和外部短路時(shí)線路兩端電流之和不為零，而為線路電容電流，對(duì)較短的高壓架空線路，電容電流不大，線路兩側(cè)電流之和不大，縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)可用不平衡電流的門(mén)限值躲過(guò)它。對(duì)于高壓長(zhǎng)距離架空輸電線路或電纜線路，充電電容電流很大，若用門(mén)限值躲電容電流，將極大的降低靈敏度，所以通常采用電壓測(cè)量來(lái)補(bǔ)償電容電流。對(duì)于一般長(zhǎng)度的輸電線路，可

59、以將分布參數(shù)等值為集中參數(shù)。 五、對(duì)相差高頻保護(hù)的評(píng)價(jià)相差高頻保護(hù)有一系列重要優(yōu)點(diǎn)，在輸電線路縱聯(lián)保護(hù)發(fā)展過(guò)程中起了重要作用，目前在國(guó)外仍有應(yīng)用。我國(guó)實(shí)現(xiàn)保護(hù)微機(jī)化后，因相差高頻保護(hù)比相的分辨率決定于采樣率，在采樣率為每周期20次時(shí)，兩次采樣之間的間隔為18，亦即比相的分辨率為18。這大大影響了相差高頻保護(hù)的性能，因而沒(méi)有得到應(yīng)用。隨著微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，高采樣率硬件在性?xún)r(jià)比逐漸提高后，微機(jī)相差高頻保護(hù)必將重新得到廣泛應(yīng)用。第五章 輸電線路的自動(dòng)重合閘 在電力系統(tǒng)輸電線路上，采用自動(dòng)重合閘的作用可歸納如下：1、可大大提高供電的可靠性，在線路上發(fā)生暫時(shí)性故障時(shí)，迅速恢復(fù)供電，減少線路停電的次數(shù)，

60、這對(duì)單側(cè)電源的單回線路尤為顯著；2、在有雙側(cè)電源的高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；第一節(jié) 自動(dòng)重合閘的作用及要求 3、在電網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，即可以暫緩架設(shè)雙回線路，以節(jié)約投資； 4、自動(dòng)重合閘可以糾正因斷路器本身機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起的誤跳閘。 根據(jù)生產(chǎn)的需要和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)線路的自動(dòng)重合閘裝置，提出了如下基本要求。1、手動(dòng)跳閘時(shí)不應(yīng)重合2、手動(dòng)合閘于故障線路時(shí)自動(dòng)重合閘不重合3、用不對(duì)應(yīng)原則啟動(dòng)4、 動(dòng)作迅速5不允許任意多次重合 6動(dòng)作后應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸 7能與繼電保護(hù)動(dòng)作配合 第二節(jié) 三相自動(dòng)重合閘 三相重合閘：不論在輸、配