繼電保護(hù) 第二章電網(wǎng)相間短路的電流電壓保護(hù)

1繼電保護(hù)原理2緒論

互感器及變換器

電網(wǎng)相間短路的電流電壓保護(hù)

電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù)

四一二三五六七電網(wǎng)的接地保護(hù)

電網(wǎng)的距離保護(hù)

電力設(shè)備保護(hù)3常用繼電器電壓電流連鎖速斷保護(hù)反時(shí)限電流保護(hù)第三章無(wú)時(shí)限、帶時(shí)限、定時(shí)限電流速斷保護(hù)4常用繼電器電壓電流連鎖速斷保護(hù)反時(shí)限電流保護(hù)第三章無(wú)時(shí)限、帶時(shí)限、定時(shí)限電流速斷保護(hù)電磁型感應(yīng)型靜態(tài)型電磁型舌片式螺管式銜鐵式電流、電壓繼電器時(shí)間繼電器中間、信號(hào)繼電器電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu)摩擦力矩彈簧力矩磁力矩轉(zhuǎn)動(dòng)舌片受力情況分析繼電器動(dòng)作必須：動(dòng)作電流（起動(dòng)電流）Iop,r：使得繼電器動(dòng)作的最小電流值動(dòng)作后返回繼電器返回必須：返回電流Ire,r：使得繼電器返回的最大電流值繼電特性：動(dòng)作與返回都是明確的，不可能停留在中間位置返回系數(shù)：13常用繼電器電壓電流連鎖速斷保護(hù)反時(shí)限電流保護(hù)第三章無(wú)時(shí)限、帶時(shí)限、定時(shí)限電流速斷保護(hù)14線(xiàn)路故障對(duì)主、后備保護(hù)的要求帶時(shí)限

定時(shí)限無(wú)時(shí)限15線(xiàn)路故障對(duì)主、后備保護(hù)的要求帶時(shí)限

定時(shí)限無(wú)時(shí)限16無(wú)時(shí)限保護(hù)被保護(hù)線(xiàn)路保證選擇性不需外加延時(shí)保護(hù)外短路電流小于動(dòng)作電流

17整定原則躲開(kāi)下一個(gè)出口處的最大短路電流第Ι段電流保護(hù)動(dòng)作電流整定可靠系數(shù)1.2-1.3最大運(yùn)行方式下的三相短路電流18最大運(yùn)行方式

最小運(yùn)行方式運(yùn)行方式系統(tǒng)等值阻抗阻抗最小電流最大系統(tǒng)等值阻抗阻抗最大電流最小被保護(hù)末端發(fā)生短路電源等值計(jì)算的相電勢(shì)系統(tǒng)阻抗線(xiàn)路單位正序阻抗思考：為什么整定時(shí)采用最大短路電流？靈敏度校驗(yàn)：動(dòng)作時(shí)限：接線(xiàn)方式：25優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠、動(dòng)作迅速結(jié)論：當(dāng)運(yùn)行方式變化，或者保護(hù)線(xiàn)路很短，不能采用缺點(diǎn)：不能保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)；保護(hù)范圍受運(yùn)行方式影響

評(píng)價(jià)26線(xiàn)路故障對(duì)主、后備保護(hù)的要求帶時(shí)限

定時(shí)限無(wú)時(shí)限27帶時(shí)限帶時(shí)限保證速動(dòng)性保證選擇性另外保護(hù)切除

電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)工作原理：29保護(hù)范圍必須延伸到下一條線(xiàn)路中速動(dòng)性：保護(hù)范圍不能超過(guò)下一條線(xiàn)路的無(wú)時(shí)限整定范圍選擇性：動(dòng)作帶有一定的時(shí)限

整定整定計(jì)算：動(dòng)作電流：躲開(kāi)下一條線(xiàn)路的速斷保護(hù)動(dòng)作電流可靠性系數(shù)：1.1-1.2下一條線(xiàn)路電流速斷保護(hù)的動(dòng)作值動(dòng)作時(shí)限：斷路器跳閘時(shí)間慣性時(shí)間裕量時(shí)間繼電器時(shí)間，在微機(jī)保護(hù)中不考慮靈敏度校驗(yàn)：被保護(hù)電路末端兩相短路時(shí)，流過(guò)限時(shí)電流速斷保護(hù)的最小短路電流若靈敏度不符合要求，則可以降低動(dòng)作電流接線(xiàn)：34優(yōu)點(diǎn)一：簡(jiǎn)單可靠、動(dòng)作可靠缺點(diǎn)：不能作為相鄰元件的后備保護(hù)優(yōu)點(diǎn)二：能保護(hù)本條線(xiàn)路全長(zhǎng)

評(píng)價(jià)35線(xiàn)路故障對(duì)主、后備保護(hù)的要求帶時(shí)限

定時(shí)限無(wú)時(shí)限三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的作用是做本線(xiàn)路主保護(hù)的近后備，并做相鄰下一線(xiàn)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(xiàn)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Ⅲ段的動(dòng)作電流通常比電流保護(hù)第Ⅰ段和第Ⅱ段的動(dòng)作電流小得多，其靈敏度比電流保護(hù)第Ⅰ、Ⅱ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(xiàn)路上的電流保護(hù)第Ⅲ段的電測(cè)量元件均可能動(dòng)作。為了保證選擇性，各線(xiàn)路第Ⅲ段電流保護(hù)均需增加延時(shí)元件，且各線(xiàn)路第Ⅲ段保護(hù)的延時(shí)必須互相配合。兩相鄰線(xiàn)路電流保護(hù)第Ⅲ段動(dòng)作時(shí)間之間相差一個(gè)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(xiàn)路是否發(fā)生短路故障的保護(hù)。四、電流保護(hù)的接線(xiàn)方式所謂電流保護(hù)的接線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)方式，一般用于大接地電流系統(tǒng)。不完全星形接線(xiàn)方式，一般用于小接地電流系統(tǒng)。兩種接線(xiàn)方式均能反映所有的相間短路，兩種接線(xiàn)方式的區(qū)別主要有：（1）兩種接線(xiàn)的投資不同；（2）在大接地電流系統(tǒng)中，完全星形接線(xiàn)能反映所有單相接地故障，不完全星形接線(xiàn)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(xiàn)路的不同相上發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，不完全星形接線(xiàn)只有三分之一的機(jī)會(huì)切除兩條線(xiàn)，而完全星形接線(xiàn)則均切除兩條線(xiàn)，因此，不完全星形接線(xiàn)的供電可靠性高；在串聯(lián)運(yùn)行的兩相鄰線(xiàn)路上發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，不完全星形接線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)方式電流保護(hù)的靈敏度是不完全星型接線(xiàn)電流保護(hù)的靈敏度的二倍。電流保護(hù)的接線(xiàn)方式(a)

完全星形接線(xiàn)；(b)不完全星形接線(xiàn)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(xiàn)流向線(xiàn)路時(shí)動(dòng)作；當(dāng)短路功率由線(xiàn)路流向母線(xiàn)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(xiàn)方式為了減小和消除死區(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(xiàn)方式。所謂90。接線(xiàn)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(xiàn)方式。90。接線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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Ⅰ段）保護(hù)；零序電流限時(shí)速斷（零序Ⅱ段）保護(hù)；定時(shí)限零序過(guò)電流（零序Ⅲ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，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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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(xiàn)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3～35kV的電網(wǎng)，采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)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(xiàn)路的斷路器（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(xiàn)的零序電流為該線(xiàn)非故障相對(duì)地電容電流之和，方向?yàn)橛赡妇€(xiàn)指向線(xiàn)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(xiàn)的零序電流等于除故障線(xiàn)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(xiàn)的零序電流，且方向與非故障線(xiàn)電流的方向相反，由線(xiàn)路指向母線(xiàn)，且滯后零序電壓90。；5、故障線(xiàn)的零序功率與非故障線(xiàn)的零序功率方向相反。

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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)圈。

根據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，消弧線(xiàn)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)償作用使流經(jīng)故障點(diǎn)、故障線(xiàn)路的零序電流大大減小，因此它的大小與非故障線(xiàn)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(xiàn)零序電流和零序功率方向與非故障線(xiàn)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(xiàn)路；4、在接地短路暫態(tài)過(guò)程中，接地電流中含有豐富的