高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置課件

高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

第一節(jié)輸電線路階段式零序電流保護(hù)高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

第一節(jié)輸電線路階段式一、接地故障時(shí)零序分量的分布特點(diǎn)一、接地故障時(shí)零序分量的分布特點(diǎn)ABT1MNT2(1)k(a)網(wǎng)絡(luò)圖k0I&.'0I."0I1T0Z2T0Z'k0Z"k0Z(c)零序網(wǎng)絡(luò)圖NMk0U&M0U&k0U&N0U&(d)零序電壓分布."0I.'0I0100o(e)零序電流、零序電壓的向量圖M0U&(b)復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖3.1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)零序電流電壓分布ABT1MNT2(1)k(a)網(wǎng)絡(luò)圖k0I&.'0I."0高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置課件3．2反方向接地短路故障時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)圖3．2反方向接地短路故障時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)圖二、輸電線路階段式零序電流保護(hù)二、輸電線路階段式零序電流保護(hù)(1)無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)被保護(hù)線路末端發(fā)生接地短路時(shí)流過(guò)本線路的最大零序電流，即：(1)無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)被保護(hù)線路末端（2）按躲過(guò)斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，即：（2）按躲過(guò)斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，即2.限時(shí)零序電流速段保護(hù)（零序電流II段）2.限時(shí)零序電流速段保護(hù)（零序電流II段）3．零序過(guò)電流保護(hù)（零序電流III段）零序過(guò)電流保護(hù)的工作原理與相間過(guò)電流保護(hù)的工作原理相似3．零序過(guò)電流保護(hù)（零序電流III段）零序過(guò)電流保護(hù)的工作原圖3.5三段式零序電流保護(hù)原理圖圖3.5三段式零序電流保護(hù)原理圖高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置課件圖3.7零序功率方向元件動(dòng)作特性圖3.7零序功率方向元件動(dòng)作特性圖3.8三段式零序方向電流保護(hù)原理圖圖3.8三段式零序方向電流保護(hù)原理圖第二節(jié)輸電線路階段式距離保護(hù)一、距離保護(hù)的基本原理1．距離保護(hù)的基本概念距離保護(hù)是測(cè)量故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù).距離越遠(yuǎn)動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)，距離越近動(dòng)作時(shí)間越短。第二節(jié)輸電線路階段式距離保護(hù)一、距離保護(hù)的基本原理保護(hù)安裝處的電壓與流過(guò)被保護(hù)線路電流的比值稱為保護(hù)的測(cè)量阻抗圖3.9測(cè)量阻抗在復(fù)平面上表示（a）正常運(yùn)行及K點(diǎn)短路（b）復(fù)平面保護(hù)安裝處的電壓與流過(guò)被保護(hù)線路電流的比值稱為保護(hù)的測(cè)量阻抗我們用與保護(hù)范圍AB對(duì)應(yīng)的線路阻抗用整定阻抗表示，其模等于線路長(zhǎng)度AB的阻抗值，一般每公里4歐姆左右，其輻角等于線路阻抗角，一般為至。這樣，在保護(hù)范圍AB以內(nèi)短路時(shí)，測(cè)量阻抗小于整定阻抗保護(hù)動(dòng)作，在正常運(yùn)行或保護(hù)范圍AB外部短路時(shí)保護(hù)不動(dòng)作，顯然距離保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為我們用與保護(hù)范圍AB對(duì)應(yīng)的線路阻抗用整定阻抗表示，其模等于線2．階段式距離保護(hù)的構(gòu)成

（1）階段式距離保護(hù)的保護(hù)范圍和時(shí)限特性。

圖3.10三段式距離保護(hù)的時(shí)限特性2．階段式距離保護(hù)的構(gòu)成

（1）階段式距離保護(hù)的保護(hù)范圍和時(shí)（2）階段式距離保護(hù)的構(gòu)成（2）階段式距離保護(hù)的構(gòu)成二、距離保護(hù)的阻抗元件圖3.13全阻抗元件動(dòng)作特性圖3.12阻抗元件KR接線圖二、距離保護(hù)的阻抗元件圖3.13全阻抗元件動(dòng)作特性圖3.圖3.14阻抗元件動(dòng)作特性方向阻抗特性(b)偏移阻抗特性(c)四邊形阻抗特性圖3.14阻抗元件動(dòng)作特性測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的二次測(cè)量阻抗，二次測(cè)量阻抗與一次測(cè)量阻抗的關(guān)系為測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的二次測(cè)量阻抗，二次測(cè)量阻抗與一次1．全阻抗元件的動(dòng)作特性式(3.22)阻抗元件動(dòng)作方程1．全阻抗元件的動(dòng)作特性方向阻抗元件動(dòng)作方程為：

偏移阻抗元件動(dòng)作方程為：方向阻抗元件動(dòng)作方程為：

偏移阻抗元件動(dòng)作方程為：四邊形阻抗元件動(dòng)作方程為：四邊形阻抗元件動(dòng)作方程為：

三、阻抗元件的接線方式阻抗元件的接線方式是指構(gòu)成阻抗元件所取測(cè)量電壓與測(cè)量電流的相別組合方式。為了準(zhǔn)確測(cè)量保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的阻抗（距離），阻抗元件的接線方式應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：（1）要求測(cè)量阻抗正比于保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的距離，與系統(tǒng)運(yùn)行方式無(wú)關(guān)。（2）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)，而與故障類型無(wú)關(guān)。三、阻抗元件的接線方式（1）相間距離保護(hù)接線方式。（1）相間距離保護(hù)接線方式。（2）接地距離保護(hù)零序電流補(bǔ)償接線方式

（2）接地距離保護(hù)零序電流補(bǔ)償接線方式四、距離保護(hù)的振蕩閉鎖和斷線閉鎖1．距離保護(hù)的振蕩閉鎖并列運(yùn)行的系統(tǒng)或發(fā)電廠失去同步的現(xiàn)象稱為系統(tǒng)振蕩，電力系統(tǒng)振蕩時(shí)兩側(cè)電源的夾角在0～360o周期性的變化，從而引起電壓電流作周期性變化，導(dǎo)致距離保護(hù)的測(cè)量阻抗也作周期性的變化，當(dāng)測(cè)量阻抗進(jìn)入保護(hù)的動(dòng)作區(qū)時(shí)將導(dǎo)致阻抗元件動(dòng)作，從而引起保護(hù)誤動(dòng)。因此在距離保護(hù)中必須考慮振蕩的影響。四、距離保護(hù)的振蕩閉鎖和斷線閉鎖2.距離保護(hù)的電壓回路斷線閉鎖距離保護(hù)是通過(guò)對(duì)電壓電流的比值來(lái)判斷線路是否故障的，而電壓取自TV二次側(cè)，因此在TV二次電壓回路斷線時(shí)會(huì)造成保護(hù)無(wú)法完成阻抗的測(cè)量。2.距離保護(hù)的電壓回路斷線閉鎖五、距離保護(hù)整定計(jì)算1、整定原則距離保護(hù)的整定阻抗角為線路阻抗角，各段原則如下。五、距離保護(hù)整定計(jì)算①I段整定

I段保護(hù)區(qū)不能伸出本線路，即整定阻抗小于被保護(hù)線路阻抗。0.8～0.85②II段整定

II段延時(shí)動(dòng)作，保護(hù)區(qū)不能伸出相鄰元件或線路瞬時(shí)段的保護(hù)區(qū)，并按照最小分支系數(shù)考慮。因此（1）與相鄰線路I段配合，圖3－15中保護(hù)PD1的II段整定阻抗為：①I段整定0.8～0.85②II段整定

取以上兩者較小者作為II段整定阻抗，動(dòng)作時(shí)間比相鄰線路I段長(zhǎng)，一般取0.5s。按照線路末端發(fā)生金屬性短路來(lái)校驗(yàn)靈敏系數(shù)。保護(hù)PD1的靈敏系數(shù)為：

若靈敏系數(shù)不滿足要求，則可以與相鄰II段配合。取以上兩者較小者作為II段整定阻抗，動(dòng)作時(shí)間比相鄰線路I③III段整定作為后備保護(hù)的III段，正常時(shí)不起動(dòng)。因此整定阻抗按躲開(kāi)最小的負(fù)荷阻抗。為保護(hù)PD1的III段整定阻抗為：一般取1.5～3。一般取1.2～1.3；一般取1.1③III段整定保護(hù)PD1的III段整定阻抗為：一般取1.5～采用圓特性方向阻抗繼電器時(shí)，保護(hù)PD1的靈敏系數(shù)為：作為MN線路近后備：作為NP線路遠(yuǎn)后備：

采用圓特性方向阻抗繼電器時(shí)，保護(hù)PD1的靈敏系數(shù)為：作為NP高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置課件高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

第一節(jié)輸電線路階段式零序電流保護(hù)高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

第一節(jié)輸電線路階段式一、接地故障時(shí)零序分量的分布特點(diǎn)一、接地故障時(shí)零序分量的分布特點(diǎn)ABT1MNT2(1)k(a)網(wǎng)絡(luò)圖k0I&.'0I."0I1T0Z2T0Z'k0Z"k0Z(c)零序網(wǎng)絡(luò)圖NMk0U&M0U&k0U&N0U&(d)零序電壓分布."0I.'0I0100o(e)零序電流、零序電壓的向量圖M0U&(b)復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖3.1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)零序電流電壓分布ABT1MNT2(1)k(a)網(wǎng)絡(luò)圖k0I&.'0I."0高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置課件3．2反方向接地短路故障時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)圖3．2反方向接地短路故障時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)圖二、輸電線路階段式零序電流保護(hù)二、輸電線路階段式零序電流保護(hù)(1)無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)被保護(hù)線路末端發(fā)生接地短路時(shí)流過(guò)本線路的最大零序電流，即：(1)無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)被保護(hù)線路末端（2）按躲過(guò)斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，即：（2）按躲過(guò)斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，即2.限時(shí)零序電流速段保護(hù)（零序電流II段）2.限時(shí)零序電流速段保護(hù)（零序電流II段）3．零序過(guò)電流保護(hù)（零序電流III段）零序過(guò)電流保護(hù)的工作原理與相間過(guò)電流保護(hù)的工作原理相似3．零序過(guò)電流保護(hù)（零序電流III段）零序過(guò)電流保護(hù)的工作原圖3.5三段式零序電流保護(hù)原理圖圖3.5三段式零序電流保護(hù)原理圖高壓輸電線路繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置課件圖3.7零序功率方向元件動(dòng)作特性圖3.7零序功率方向元件動(dòng)作特性圖3.8三段式零序方向電流保護(hù)原理圖圖3.8三段式零序方向電流保護(hù)原理圖第二節(jié)輸電線路階段式距離保護(hù)一、距離保護(hù)的基本原理1．距離保護(hù)的基本概念距離保護(hù)是測(cè)量故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù).距離越遠(yuǎn)動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)，距離越近動(dòng)作時(shí)間越短。第二節(jié)輸電線路階段式距離保護(hù)一、距離保護(hù)的基本原理保護(hù)安裝處的電壓與流過(guò)被保護(hù)線路電流的比值稱為保護(hù)的測(cè)量阻抗圖3.9測(cè)量阻抗在復(fù)平面上表示（a）正常運(yùn)行及K點(diǎn)短路（b）復(fù)平面保護(hù)安裝處的電壓與流過(guò)被保護(hù)線路電流的比值稱為保護(hù)的測(cè)量阻抗我們用與保護(hù)范圍AB對(duì)應(yīng)的線路阻抗用整定阻抗表示，其模等于線路長(zhǎng)度AB的阻抗值，一般每公里4歐姆左右，其輻角等于線路阻抗角，一般為至。這樣，在保護(hù)范圍AB以內(nèi)短路時(shí)，測(cè)量阻抗小于整定阻抗保護(hù)動(dòng)作，在正常運(yùn)行或保護(hù)范圍AB外部短路時(shí)保護(hù)不動(dòng)作，顯然距離保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為我們用與保護(hù)范圍AB對(duì)應(yīng)的線路阻抗用整定阻抗表示，其模等于線2．階段式距離保護(hù)的構(gòu)成

（1）階段式距離保護(hù)的保護(hù)范圍和時(shí)限特性。

圖3.10三段式距離保護(hù)的時(shí)限特性2．階段式距離保護(hù)的構(gòu)成

（1）階段式距離保護(hù)的保護(hù)范圍和時(shí)（2）階段式距離保護(hù)的構(gòu)成（2）階段式距離保護(hù)的構(gòu)成二、距離保護(hù)的阻抗元件圖3.13全阻抗元件動(dòng)作特性圖3.12阻抗元件KR接線圖二、距離保護(hù)的阻抗元件圖3.13全阻抗元件動(dòng)作特性圖3.圖3.14阻抗元件動(dòng)作特性方向阻抗特性(b)偏移阻抗特性(c)四邊形阻抗特性圖3.14阻抗元件動(dòng)作特性測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的二次測(cè)量阻抗，二次測(cè)量阻抗與一次測(cè)量阻抗的關(guān)系為測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的二次測(cè)量阻抗，二次測(cè)量阻抗與一次1．全阻抗元件的動(dòng)作特性式(3.22)阻抗元件動(dòng)作方程1．全阻抗元件的動(dòng)作特性方向阻抗元件動(dòng)作方程為：

偏移阻抗元件動(dòng)作方程為：方向阻抗元件動(dòng)作方程為：

偏移阻抗元件動(dòng)作方程為：四邊形阻抗元件動(dòng)作方程為：四邊形阻抗元件動(dòng)作方程為：

三、阻抗元件的接線方式阻抗元件的接線方式是指構(gòu)成阻抗元件所取測(cè)量電壓與測(cè)量電流的相別組合方式。為了準(zhǔn)確測(cè)量保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的阻抗（距離），阻抗元件的接線方式應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：（1）要求測(cè)量阻抗正比于保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的距離，與系統(tǒng)運(yùn)行方式無(wú)關(guān)。（2）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)，而與故障類型無(wú)關(guān)。三、阻抗元件的接線方式（1）相間距離保護(hù)接線方式。（1）相間距離保護(hù)接線方式。（2）接地距離保護(hù)零序電流補(bǔ)償接線方式

（2）接地距離保護(hù)零序電流補(bǔ)償接線方式四、距離保護(hù)的振蕩閉鎖和斷線閉鎖1．距離保護(hù)的振蕩閉鎖并列運(yùn)行的系統(tǒng)或發(fā)電廠失去同步的現(xiàn)象稱為系統(tǒng)振蕩，電力系統(tǒng)振蕩時(shí)兩側(cè)電源的夾角在0～360o周期性的變化，從而引起電壓電流作周期性變化，導(dǎo)致距離保護(hù)的測(cè)量阻抗也作周期性的變化，當(dāng)測(cè)量阻抗進(jìn)入保護(hù)的動(dòng)作區(qū)時(shí)將導(dǎo)致阻抗元件動(dòng)作，從而引起保護(hù)誤動(dòng)。因此在距離保護(hù)中必須考慮振蕩的影響。四、距離保護(hù)的振蕩閉鎖和斷線閉鎖2.距離保護(hù)的電壓回路斷線閉鎖距離保護(hù)是通過(guò)對(duì)電壓電流的比值來(lái)判斷線路是否故障的，而電壓取自TV二次側(cè)，因此在TV二次電壓回路斷線時(shí)會(huì)造成保護(hù)無(wú)法完成阻抗的測(cè)量。2.距離保護(hù)的電壓回路斷線閉鎖五、距離保護(hù)整定計(jì)算1、整定原則距離保護(hù)的整定阻抗角為線路