運行人員繼電保護及二次回路

1、運行人員繼電保護及二次回路培訓課件,1 緒論,1-1 繼電保護的作用 一、故障及不正常運行狀態(tài) Id 危害 故障元件 故 障 U - 非故障元件 (各種短路) f 用戶 電力系統(tǒng) 過負荷 不正常運行狀態(tài)過電壓 危害 元件不能正常工作 f - 長時間將損壞設備 系統(tǒng)振蕩 發(fā)展成故障 二、繼電保護的任務 故障時：自動、快速、有選擇性地切除故障元件,保證非故障 系統(tǒng)事故 部分恢復正常運行。 不正常運行時：自動、及時、有選擇地動作于信號、 減負荷或跳閘,1-2 繼保的基本原理和保護裝置的組成 一、反應系統(tǒng)正常運行與故障時電氣元件（設備）一端所測基本參數(shù)的變化而構成的原理（單端測量原理，也稱階段式原理）

2、,運行參數(shù)：I、U、Z 反應 I過電流保護 反應 U低電壓保護 反應 Z低阻抗保護(距離保護),二、反應電氣元件內部故障與外部故障（及正常運行）時兩端所測電流相位和功率方向的差別而構成的原理（雙端測量原理，也稱差動式原理）,以A-B線路為例： 規(guī)定電流正方向：保護處母線被保護線路 規(guī)定電壓正方向：母線高于中性點 1、外部d1點短路時： 2、內部d2點短路時： (包括正常運行時),利用以上差別，可構成差動原理保護。 如：縱聯(lián)差動保護； 方向高頻保護； 相差高頻保護 光纖差動保護等。 三、保護裝置的組成部分 輸入測量邏輯執(zhí)行 輸出 信號 信號 整定值,1-3 對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求 一、選擇

3、性：保護裝置動作時，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)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。,d3點短路：6動作：有選擇性； 5動作：無選擇性 如果6拒動，5再動作：有選擇性(5作為6的遠后備保護) d1點短路：1、2動作：有選擇性； 3、4動作：無選擇性 后備保護（本元件主保護拒動時）： (1)由前一級保護作為后備叫遠后備. (2)由本元件的另一套保護作為后備叫近后備.,二、速動性：故障后,為防止并列運行的系統(tǒng)失步,減少用戶在電壓降低情況下工作的時間及故障元件損壞程度，應盡量地快速切除故障。 (快速保護:幾個工頻周期，微機保護：30ms以下) 三、靈敏性：保護裝置對于其應

4、保護的范圍內發(fā)生故障的反應能力。（保護不該動作情況與應該動作情況所測電氣量相差越大靈敏度） 一般用靈敏系數(shù)Klm來衡量靈敏度 四、可靠性：不拒動、不誤動。 （主保護對動作快速性要求相對較高； 后備保護對靈敏性要求相對較高）,2 各電壓等級的線路保護配置,一、35kV及以下線路（小接地系統(tǒng)）：階段式過流保護，三相一次重合閘及重合閘后加速保護。少數(shù)雙電源線路配三段式方向過流保護和光纖縱差保護。 二、 110kV線路：階段式相間距離、接地距離、零序（方向）保護，必要時配備光纖縱差保護，三相一次重合閘及重合閘后加速保護。 三、220kV線路：光纖縱差保護或縱聯(lián)保護（少），階段式相間距離、接地距離、零序

5、（方向）保護，保護具有分相跳閘功能、綜合重合閘及重合閘后加速保護。,3 電網(wǎng)的電流保護和方向性電流保護,3-1 單側電源網(wǎng)絡反映相間短路的電流保護（不帶方向的電流保護） 一、三段式電流保護概述 三段式電流保護就是我們通常所說的過流I段、過流II段、過流III段保護，即電流速斷、時限電流速斷和過電流保護。,（主要用于35KV及以下線路）,二、電流速斷保護（電流I段） 電流速斷保護：反映故障時電流增大，瞬時動作的電流保護（保護固有動作時間+斷路器跳閘時間內切除故障）。 1、整定計算原則 (1) 短路特性分析： 三相短路時d(3),流過保護安裝處的短路電流：,Zd () Id,曲線max：系統(tǒng)最大運

6、行方式下發(fā)生三相短路情況。大方式：系統(tǒng)所有機組、線路、接地點均投入運行。 曲線min：系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路情況。小方式：系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最少機組、線路、接地點的運行。（線路上某點兩相短路電流 為該點三相短路電流的 倍）,(2) 動作電流整定 原則：按躲開下條線路出口（始端）短路時流過本保護的 最大短路電流整定（以保證選擇性）： IIdz.1 I(3)d.B.max IIdz.2 I(3)d.c.max ?。篒Idz.1= KkII(3)d.B.max IIdz.2= KkII(3)d.C.max （可靠系數(shù)：KkI = 1.21.3）,(3) 靈敏性校驗 該保護不能保護本線路全長， 故

7、用保護范圍來衡量： max：最大保護范圍. min：最小保護范圍. 校驗保護范圍：（min/ L）100% 15% 20%,2、電流速斷保護的評價 優(yōu)點：動作迅速(主要優(yōu)點),簡單可靠。 缺點：不能保護本線路全長（主要缺點）， 直接受系統(tǒng)運行方式的影響， 受線路長度的影響。,三、限時電流速斷保護（電流II段） 限時電流速斷保護：以較小的動作時限切除本線路全線范圍內的故障 1、動作電流的整定：與下條線路的電流I段配合。 即：保護范圍延伸到下條線路，但不超出下條線路電流I段保護范圍的末端。 即：躲開下條線路電流I段保護范圍末端短路時（即流過下條線路的短路電流剛好為其電流I段整定值時），流過本保護的

8、最大短路電流。 IIIdz.1= KkIIIIdz.2 = KkIIKkII(3)d.C.max 可靠系數(shù)： KkII = 1.11.2 （Id中非周期分量已 衰減，故比KkI稍小）,2、動作時限的配合 為保證本線路電流II段與 下條線路電流I段的保護范圍 重疊區(qū)內短路時的動作選擇 性，動作時限按下式配合： tII1=tI2+tt （t: 0.35s0.6s,一般取0.5s） 3、保護裝置靈敏性的校驗 對于過量保護,靈敏系數(shù)： （校驗時電流保護的故障參數(shù)計算值：系統(tǒng)最小運行方式下被保護線路末端發(fā)生兩相短路時，流過本保護的最小短路電流）,對保護1的電流II段：Klm= 要求：Klm 1.31.5

9、 若Klm不滿足要求，可繼續(xù)延伸保護范圍使得： IIIdz.1= KkIIIIIdz.2 (與下條線路的電流II段保護配合） 同時進一步提高時限： tII1=tII2+t2t （保證重疊區(qū)內故障的動作選擇性） 四、定時限過流保護 （電流III段，主要作為后備保護，對靈敏性要求高） 1、動作電流的整定原則 按躲開流過保護的最大負荷電流來整定：IIIIdz Ifh.max,實際整定原則：考慮到外部故障切除后，電壓恢復時電動 機的自啟動過程中，保護要能可靠地返回，則要求： IIIIh Izq.max= KzqIfh.max (電動機負荷自啟動系數(shù)Kzq 1) 又：IIIIh = KhIIIIdz （

10、繼電器返回系數(shù)Kh 1）,（可靠系數(shù)KkIII?。?.151.25） 2、按選擇性要求確定過流保護動作時限 為保證動作選擇性，動作 時限按“階梯原則”整定: tIII1=MaxtIII2,tIII3,tIII4+t,對定時限過流保護，當故障越靠近電源端時，此時短路電 流Id越大,但過流保護的動作時限反而越長 缺點 定時限過流保護一般作為后備保護，但在電網(wǎng)的終端可以 作為主保護。 3、定時限過流保護靈敏系數(shù)的校驗 (1) 作為本線路主保護或近后備時，按本線路末端短路流過 本保護的最小短路電流來校驗： 要求 Klm 1.31.5,(2) 作為遠后備時（相鄰線路的后備），按相鄰線路末端 短路流過本保

11、護的最小短路電流來校驗： 要求Klm 1.2 (3) 要求各保護之間Klm互相配合 對同一故障點，越靠近故障點的保護，其Klm要求越大 Klm.1 IIIIdz.2 IIIIdz.3 (單側電源輻射網(wǎng)，此條件自然滿足),五、階段式電流保護的應用及評價 (1) 電流I段：由動作電流的整定來保證動作選擇性，按躲開某點的短路電流整定，動作迅速（無時限），但不能保護本線路全長，作為主保護的一部分。 (2) 電流II段：由動作電流整定與時限配合來保證動作選擇性，動作電流按躲開某點的短路電流整定，能保護本線路全長，動作時限較小，作為主保護的另一部分（電流I段的補充） (3) 電流III段：由動作時限的配合

12、來保證動作的選擇性，動作電流按躲開負荷電流整定，其值較小，靈敏度較高，然而動作時限較長，且越靠近電源短路，動作時限反而越長，一般作為后備保護，但是在電網(wǎng)終端可作為主保護。 (4)終端線路的過流保護配合：終端線路速斷保護如按照躲變壓器對側母線整定，則對本線路有足夠的靈敏度，無需再裝時限速斷保護，僅需再增加一段后備段即可。 (5)我局35kV及以下線路目前整定方法：為減少上級時限分配的難度，目前我局大多采用兩段式電流保護，即電流速斷（保護線路一部分），時限過流（III段）保護全長的主保護及其余后備保護。,六、電流保護的接線方式 LJ (接線) TA 1、兩種常用的接線方式 (1) 三相星形 (2)

13、 兩相星形 各相LJ出口采用“或”邏輯。 繼電器動作電流 Idz.J=Idz/nTA （二次電流的計算） 2、兩種接線方式的性能分析比較 (1) 對中性點接地或不接地網(wǎng)中各種相間短路兩種接線方式 均能正確反映這些故障.,(2) 對中性點非直接接地網(wǎng)中的異地兩點接地短路 （不同線路上兩點接地） 這種電網(wǎng)允許帶一個接地點繼續(xù)運行, 串聯(lián)線路上兩點接地時： 三相星形接線能保證只切除后一接地點 兩相星形接線只能保證2/3的機會切除后一接地點, 并聯(lián)線路上兩點接地時： 三相星形接線：若保護1，2時限相同，則兩接地點將同時被切除，擴大了停電范圍。 兩相星形接線：即使保護1，2時限相同（例如皆由I段動作，或

14、皆由II段動作），也能保證有2/3的機會只切除任一條線路。,(3)作為Y/接線變壓器后面短路的遠后備保護的接線方式 Y/-11接線T：正序： 側超前Y側30 負序： 側落后Y側30 現(xiàn)以Y/-11接線的降壓變壓器為例：,假設低壓側（側）發(fā)生AB兩相短路：,兩相星形的Klm比三相星形降低一半 提高兩相星形接線Klm的方法：在兩 相星形的中線上再接一個繼電器3LJ. 兩相短路時有：,3LJ中的電流: I3LJ反映了IB Klm,3、兩種接線方式的應用 (1)三相星形：接線復雜，不經(jīng)濟，但可提高保護動作的可靠性與靈敏性，廣泛用于發(fā)電機、變壓器等大型貴重元件以及110kV以上高壓線路的保護中。 (2)

15、兩相星形：接線簡單、經(jīng)濟，廣泛用于各種電網(wǎng)中反映相間短路的110kV以下中、低壓線路的電流保護中。（電網(wǎng)中所有采用兩相星形接線的保護都應裝在相同的兩相上，一般為A、C相） (3)目前微機保護，基本全部采用三相星形接線。,七、三段式電流 保護接線圖 1、原理圖 以二次元件為 整體繪制。 2、展開圖 以二次回路為 整體繪制。 交流回路 直流回路,八、微機型電流保護實現(xiàn)原理,3ms延時：防止干擾信號引起的誤動(干擾持續(xù)時間一般1ms) 12ms展寬：使輸出動作信號展成連續(xù)高電平。,3-2 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護 一、方向性問題的提出（以雙側電源電網(wǎng)為例）,E1單獨供電：由保護1、3、5起線路保

16、護作用 E2單獨供電：由保護6、4、2起線路保護作用 E1、E2同時供電：（以B母線兩側保護2,3為例） 假設： 電流I段保護： IIdz.3IIdz.2 電流III段保護：tIII3tIII2 d1點短路時（要求：2動作，3不動），雖然此時可能滿足選擇性（3不誤動）； 但若出現(xiàn)d2點短路，則：2誤動 非選擇性動作。,規(guī)定保護正方向：保護安裝處母線 被保護線路 分析可知： 被保護線路正方向短路時：保護不會出現(xiàn)誤動； 反方向短路時：由對側電源供給的短路電流可能造成該保護 誤動作，此時的功率方向（為什么用GJ ）：線路 母線 為防止保護誤動,增設功率方向閉鎖元件GJ(裝于誤動保護上) 正方向（母線

17、 線路）：GJ動作啟動保護 短路點位于 反方向（線路 母線）：GJ不動閉鎖保護 增設GJ后,雙側電源網(wǎng)可以按單側電源網(wǎng)的三段電流保護 進行配合 。,二、方向性電流保護原理接線圖,4-1 中性點接地方式及特點 (非根3倍，是非金屬性接地） 1、中性點接地方式 2、單相接地故障時，不同中性點接地方式的特點 (1)中性點不接地系統(tǒng) *無短路回路，無Id，只有經(jīng)等效對地C形成的大容抗回路，故障點只有較小的IC，允許系統(tǒng)繼續(xù)運行12h，保護不需跳閘，因此供電可靠性相對較高。 *故障相對地電壓降低，但非故障相對地電壓升高（若為金屬性接地故障，非故障相對地電壓將由正常時的相電壓升高為線電壓），因此對系統(tǒng)中設

18、備的對地絕緣要求高。（如何升高的向量圖）,4 電網(wǎng)接地故障的零序保護,(2)中性點直接接地系統(tǒng) *有短路回路，有很大的Id，不允許系統(tǒng)繼續(xù)運行，保護必須立即切除故障，供電可靠性相對較低。 *由于中性點對地電壓被鉗制為0，則各相對地電壓不會超過相電壓(或超過不多)，因此系統(tǒng)中設備的對地絕緣要求不高。（向量圖） 3、不同中性點接地方式的應用特點 由于110kV以上系統(tǒng)，其設備費用將隨著對地絕緣要求的提高而大幅增加，因此我國規(guī)定110kV及以上系統(tǒng)采用中性點直接接地系統(tǒng)（其供電可靠性可通過其他措施來保證，例如采用雙回線供電、環(huán)網(wǎng)供電等）； 110kV以下系統(tǒng)采用中性點非直接接地系統(tǒng)（不接地系統(tǒng)） 。

19、 當中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，若故障點對地電容電流IC大到一定程度，要求采取措施降低IC，則可在中性點增設消弧線圈（或高阻）來降低IC 。,4-2 中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護 一、電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時零序分量的特點 規(guī)定正方向： 零序電流：母線線路； 零序電壓：線路高于大地） (1)故障點零序電壓最高， 距故障點越遠，零序電壓越低；零序電流分布取決于零序網(wǎng)。 (2) 某點零序電壓U0取決于該點至接地中性點的零序阻抗， 零序電流I0超前零序電壓U0：(180-d0)， 零序功率實際方向：線路母線（與正序相反）。 (3)零序分量受系統(tǒng)運行方式變化的影響小（零序網(wǎng)基

20、本不變）,二、零序過濾器 （簡單講解對稱分量法） 1、零序電壓過濾器: 系統(tǒng)正常及相間短路時： 2、零序電流過濾器 系統(tǒng)正常及相間短路時：,三、零序（方向）過流保護概述,同電流保護，零序電流保護也是反映單端故障量的保護，是需逐級配合的保護，也可稱為階段式零序電流保護，可以是兩段、三段或四段，根據(jù)整定部門的配合需求去配置整定。 零序電流保護是反映大接地系統(tǒng)接地故障的保護，主要用于110kV及以上的線路及變壓器。 根據(jù)電網(wǎng)中中性點接地的情況，考慮是否需要帶方向。,四、零序電流速斷保護（零序電流I段） 1、動作電流整定原則： (1) 躲開下條線路出口 處(即本線末端)接地短路時, 本保護所測的最大零

21、序電流： IIdzKkI3Id0.bm.max （KkI：取1.21.3） (2) 躲開QF三相觸頭不同期合閘時出現(xiàn)的最大零序電流： IIdzKkI3I0.btq 若保護動作時限ttQF，可不考慮此條件 (例如在手動合閘或自動重合閘時，使保護帶0.1s的小延時),(3) 當線路具有單相重合閘ZCH時（例如220kV及以上線路），躲開非全相運行狀態(tài)下系統(tǒng)又發(fā)生振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流： IIdzKkI3I0.fqx （其值較大Klm） 對具有單相ZCH的線路可設置兩個零序電流I段： * 靈敏I段：按條件(1)或(2)整定 （動作值小，靈敏度高） * 不靈敏I段：按條件(3)整定 （動作值大，靈

22、敏度低）,系統(tǒng)全相運行時： 靈敏I段起作用 （單相故障時保護首次動作由靈敏I段切除）。 系統(tǒng)非全相運行時（保護已首次動作跳開故障相QF）： 靈敏I段退出（即被閉鎖），不靈敏I段起作用 （若ZCH重合于永久故障上，保護由不靈敏I段再次切除；若不靈敏I段動不了，則只能由帶延時的II段或后備保護切除） 2、保護范圍： 零序電流I段也不能保護本線路全長， 但保護范圍比相間短路電流I段大 3、動作時限：tI0s,四、零序電流限時速斷保護（零序電流II段） 1、整定原則：與下條線路的零序電流I段配合。 動作電流整定：躲開下條線路零序電流I段保護范圍末端接地短路時（即流過下條線路的零序電流剛好為其零序電流I

23、段整定值時）流過本保護的最大零序電流。,IIIdz.1KkII3Id0.AB.maxKkIIIIdz.2 /Kfz.min KkII：取1.11.2； 分支系數(shù)Kfz3Id0.BC/3Id0.AB，Kfz.min：Kfz可能的最小值。 動作時限：tII1tI2+tt0.5s,2、校驗靈敏度： 要求：Klm1.5 （3Id0.bm.min：本線路末端接地短路時所出現(xiàn)的最小零序電流） 若Klm不滿足要求，采用以下方式解決： (1)本線路零序電流II段與下條線路的零序電流II段相配合： IIIdz.1KkIIIIIdz.2 /Kfz.min ； tII1tII2+t2t1.0s (2)保留0.5s的

24、零序II段，并增加按(1)整定的零序電流II段 (3)改用接地距離保護,五、零序過電流保護（零序電流III段）指最末一段 1、整定原則：躲開下條線路出口處相間短路時所測的最大不平衡電流： IIIIdzKkIII3I0.bp.max 實際整定：應考慮滿足各級線路靈敏系數(shù)按逐級配合的原則，即本保護零序電流III段的保護范圍不超出下條線路零序電流III段的保護范圍，即本線路零序電流III段與下條線路的零序電流III段配合： IIIIdz.1KkIIIIIIIdz.2/Kfz.min （KkIII1.11.2） 動作時限按“階梯原則”配合. （保證各級線路保護的動作選擇性）,由于零序電流不會穿越Y/接

25、線的變壓器T，因此安裝在 受端T上的零序電流III段保護可以瞬動，即零序電流III段 是以受端T為時限配合起點（相間短路電流III段是以整個電 網(wǎng)終端負荷支路為時限配合起點）。 零序網(wǎng)范圍 正序網(wǎng)范圍 零序電流III段動作時限 相間短路電流III段動作時限 2、校驗靈敏度： 近后備：Klm= 要求：Klm 1.5,遠后備：Klm= 要求：Klm 1.2 3Id0.bm.min：本線路末端接地短路時，流過本保護的最小零序電流。 3Id0.xm.min：下條線路末端接地短路時，流過本保護的最小零序電流。 3、對于220kV及以上的高壓線路，當對后備保護的動作速度 要求較高時，本線路零序電流III段

26、可采用與下條線路的零序 電流II段配合（在靈敏度滿足要求的前提下）： IIIIdz.1KkIIIIIIdz.2/Kfz.min ；tIII1tII2+t2t1.0s 同時可增設與下條線路零序電流III段配合的零序電流IV段： IIVdz.1KkIVIIIIdz.2/Kfz.min ；tIV1tIII2+t,六、方向性零序電流保護 1、多臺變壓器中性點接地的復雜網(wǎng)中零序保護的方向問題 d1短路：若 IIdz.2 IIdz.3 ,保護3的I段會誤動 若 tIII2 tIII3， 保護3的III段會誤動 d2短路：若 IIdz.3 IIdz.2 ,保護2的I段會誤動 若 tIII3 tIII2， 保

27、護2的III段會誤動 為防止誤動，在可能誤動的保護上增設零序功率方向元件GJ0 （規(guī)定保護正方向：安裝處母線被保護線路） 通常加入GJ0的 以高于大地為正極性； 以母線線路為正極性。,保護正方向接地短路時： 超前 ：(180-d0) 則GJ0的最靈敏角應為：lm=(180-d0) 例如d0=70，則lm取為110 （LG-11整流型GJ0：其lm只能設為銳角，此時取lm=d0， 為確保正方向接地短路時正確動作，只需將加入GJ0的 或 任意一個反極性接入即可） 保護越靠近接地短路點，3U0越大， 則零序電流保護的GJ0不存在死區(qū)。,若保護越遠離接地短路點，3U0、3I0， 則對于長線路，零序電流

28、保護的GJ0需校驗Klm： 近后備：Klm 要求：Klm 2 遠后備：Klm 要求：Klm 1.5 （Sdz.0：GJ0的啟動功率） 2、三段式方向性 零序電流保護的 原理接線：,七、對零序電流保護的評價 1、優(yōu)點： (1) 相間短路的電流III段：IIIIdz Ifh.max (大) 零序電流III段： IIIIdz Ibp.max (小) 故：零序電流III段Klm 零序網(wǎng) 正序網(wǎng) 零序電流III段的t III (2) 零序電流I段及零序電流II段受系統(tǒng)運行方式影響小，較穩(wěn)定，且保護范圍，Klm （3Id0曲線陡；曲線max與曲線min相差?。?(3) 零序電流保護不受過負荷及系統(tǒng)振蕩的影

29、響,2、尚有不足： (1) 對短線路或運行方式變化很大的情況，往往不能滿足系統(tǒng)運行要求。 (2) 由于單相重合閘的使用將出現(xiàn)非全相運行，再考慮系統(tǒng)兩側電機發(fā)生搖擺，則可能出現(xiàn)較大零序電流，影響零序電流保護的正確工作。 (3) 當采用自耦變壓器聯(lián)系兩個不同電壓等級網(wǎng)絡時，任一網(wǎng)絡的接地短路都將在另一網(wǎng)絡中產(chǎn)生零序電流，使零序電流保護的整定配合復雜化。,4-3 中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、電流及方向保護 一、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點 以線路II上A相金屬性接地故障為例(忽略線路上阻抗壓降) 1、零序電壓：,2、零序電流： 各元件對地電容電流： 各元件出口處所 測零序電

30、流： * 非故障元件： * 故障元件： （C：系統(tǒng)所有元件對地電容的總和）,3、結論： (1)系統(tǒng)單相接地時(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓 (2)流過非故障元件的零序電流等于其本身對地電容電流。 方向：母線 元件（ ：90） (3)流過故障元件的零序電流等于全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流的總和。 方向：元件 母線（ ：90） 二、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地的保護 1、絕緣監(jiān)視裝置 （過去） (1)系統(tǒng)正常及相間短路時： UJUbpUdz.J 裝置不動作。,(2)單相接地故障時（設A相接地）： 全系統(tǒng)出現(xiàn)3U03EX （EX：相電壓） UJ3EX/nTV Udz.J 裝置延時動作于發(fā)信號。 *

31、 此裝置可確定故障相別， （UA0，UBUC EX ） * 但無法確定故障線路，無選擇性。 需由運行人員手動依次短時拉開各線路QF加以判斷（或 按接地檢查按鈕，短時跳開QF，再由重合閘重合），若接地 信號短時消失，則接地故障點位于本線路上。 （適用于要求不高，且出線少的變電所）,2、零序電流保護（有選擇性保護）（不用） 系統(tǒng)正常及相間短路時：3I00 其他線路單相接地時：3I0Cb3EX (小) 本線路單相接地時：3I0(CCb)3EX (大) 保護整定動作電流：IdzKKCb3EX 靈敏系數(shù)： (出線越少CKlm) 3、零序功率方向保護（有選擇性保護）（小電流接地選線） 系統(tǒng)正常及相間短路：

32、3U00 3I00 GJ0不動 單相接地時的非故障元件： ：90GJ0不動 單相接地時的故障元件： ：90 GJ0動作 保護中只有方向元件GJ0，無電流啟動元件LJKlm,三、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點 1、零序電壓：同中性點不接地電網(wǎng) 系統(tǒng)單相接地時(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓 2、零序電流： 消弧線圈L的作用：降低單相接地時故障點的接地電流。 故障點總電流：,三種補償方式： 完全補償：3C=1/(L) IC.=IL Id0.0 但是在系統(tǒng)正常運行時，若線路三相對地電容不對稱或斷 路器三相觸頭不同時閉合將出現(xiàn)一個零序分量電壓源串在回 路中串聯(lián)諧振很大的諧振電流 中性點過電

33、壓。 故不能采用完全補償。 欠補償：3C1/(L) IC.IL 當系統(tǒng)運行方式變化時（例如某元件退出或被切除）C 3C=1/(L) 諧振過電壓，不宜采用。 過補償：3C1/(L)IC.IL （廣泛采用） 過補償度 p=(ILIC.)/IC. 一般選擇 p = 5%10%,過補償系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時： * 流過非故障元件的零序電流等于其本身對地電容電流。 方向：母線 元件 即 ：90 * 流過故障元件的零序 電流等于全系統(tǒng)所有 非故障元件對地電容 電流的總和與消弧線圈上流過的電感電流的相量和。 即其值 = 本身對地電容電流+總電容電流的p倍 方向：母線 元件，即 ：90 可見：故障元件的零序

34、電流其值與非故障元件的相近，方向與非故障元件的一致。,可見，利用零序電流和零序方向無法區(qū)分故障元件和非故障 元件，故不能采用零序電流和零序功率方向構成有選擇性的接 地保護。 3、保護方式 (1)絕緣監(jiān)視裝置（反映零序電壓構成，無選擇性，過去） (2)反映高次諧波的接地保護。（24）小電流接地選線裝置） 對于基波：電感電流IL起過補償作用 但對于高次諧波（k次）： 3kC增加k倍IC.增加k倍 1/(kL)縮小k倍IL縮小k倍 故：IC.IL ,相當于L不起作用（同中性點不接地電網(wǎng)）。 因此，可構成反映高次諧波（一般為5次）的零序電流及零序方向保護。,高次諧波接地保護的不足： 諧波分量較小，不易

35、測量； 諧波分量大小與許多因素有關，不易確定，使整定困難； 出線較少時，Klm低。 (3)反映暫態(tài)電流的保護 設線路II上A相接地： 暫態(tài)過程中： * 消弧線圈中iL0 (電感中電流不能突變) * A相對地電容直接放電，放電電流不經(jīng)電源，回路中阻抗小，時間常數(shù)小，放電電流振蕩頻率高（幾千Hz），衰減快。 * B、C相對地電容經(jīng)電源回路充電。充電電流經(jīng)過電源，回路中阻抗大，時間常數(shù)大，充電電流振蕩頻率低（幾百Hz），衰減慢。,因此，在暫態(tài)過程中（首半波），主要是B、C相電容的充 電電流，而A相電容的放電電流和消弧線圈的電感電流基本 不起作用，類似于中性點不接地電網(wǎng)。 故可構成反映暫態(tài)分量的零序電

36、流及零序方向保護。 不足：暫態(tài)分量不易測量，且需要自保持； 當相電壓瞬時值過零點附近發(fā)生該相接地故障時，暫態(tài)分量不能區(qū)分故障元件與非故障元件； 出線較少時，Klm低。 (4)其他方法： 注入法；有功分量法；負序分量法；相間工頻變化量比較法；零序導納法；能量法；小波變換法等。,5 電網(wǎng)的距離保護,5-1 距離保護的作用原理 一、距離保護基本概念（低量保護） 距離保護：反應映故障點至保護安裝處之間的距離（阻 抗），并根據(jù)距離的遠近（阻抗的大?。┒_定動作時間 的一種保護裝置，分為相間距離和接地距離保護，相間距離可反映兩相、三相短路及兩相接地短路，接地距離反映單相及兩相接地故障。 測量阻抗： ZJ

37、Zdz 保護不動作； ZJ Zdz 保護動作 特點：* 故障時：即反映U,又反映IKlm * 系統(tǒng)運行方式變化時，ZJ不變，故不受運行方式 變化的影響,（主要用于110KV及以上線路）,二、三段式距離保護基本配置原則 I段：ZIdz.1=KIkZAB ； ZIdz.2=KIkZBC （KIk取0.80.85） tI 0s II段：ZIIdz.1=KIIk(ZAB+ZIdz.2) (KIIk取0.8) tII1= tI2+t 0.5s III段：ZIIIdz Zfh.min tIII按階梯原則配合 三、三段式距離保護 基本邏輯框圖,5-2 阻抗測量元件（阻抗繼電器）ZKJ 一、ZKJ基本概念 一

38、次阻抗與二次阻抗的折算： 為消除過渡電阻Rg及TA、TV角誤差的影響，盡量簡化繼 電器接線，通常把動作特性設計為一個圓（或透鏡形、蘋果 形、多邊形）。 圓內為動作區(qū)，圓外為非動作區(qū)。,三種常用的圓特性ZKJ： 3個阻抗概念： * 測量阻抗ZJ：加入繼電器的電壓 與電流 的比。 * 動作阻抗Zdz.J：在某個角度方向上剛好使ZKJ動作時，加入ZKJ的電壓 與電流 的比。 * 整定阻抗Zzd：在最大靈敏角lm方向（特性圓直徑正方向）上的動作阻抗。,5-3 ZKJ的接線方式 一、對接線方式的基本要求 (1) ZJ 短路點到保護安裝處間的距離 (2) ZJ應與故障類型無關（保護范圍不隨故障類型變化）

39、二、反映相間短路ZKJ的0接線方式 0接線方式 1、三相短路 由于三相對稱，三個ZKJ情況相同，以ZKJ1為例： ZJ1能反映 l 而正確動作。 （z1：線路單位正序阻抗；l：短路點至保護安裝處距離）,2、兩相短路 以AB兩相短路為例 ZKJ1： ZKJ1能反映 l 而正確動作 ZKJ2： （ 包含非故障相電壓） ZJ2 ZJ1，不能正確反映z1l ，ZKJ2可能出現(xiàn)拒動。 ZKJ3：情況同ZKJ2 為確保保護正確動作，三個ZKJ出口采用“或”邏輯。,3、中性點直接接地電網(wǎng)中的兩相接地短路 以AB兩相接地短路為例 ZKJ1： ZKJ1能反映 l 而正確動作 ZKJ2： ZJ.2 ZJ.1，不能

40、正確反映z1l ，ZKJ2可能拒動。 ZKJ3：情況同ZKJ2,因為保護區(qū)內兩相或兩相接地故障時，只有一個相應 的ZKJ能正確動作。為了反映各種相間故障必須采用三個 ZKJ（分別接于不同的相間），且三個ZKJ的出口采用“或” 邏輯。 三、反映接地短路ZKJ的零序電流補償接線方式 單相接地短路時（A相接地）： 故障相電壓UA,故障相電流IA 對ZKJ1：假設： 可行性分析： 將故障點電壓 與流過保護的故障相電流 分解為對稱分量：,保護安裝處A相電壓的各序分量： （z1 ：線路單位正序(負序)阻抗；z0 ：線路單位零序阻抗） 保護安裝處A相電壓： 不能正確反映z1l,正確的接線方式（零序電流補償接

41、線方式）： 其中零序電流補償系數(shù)： （K為常數(shù)，取決于線路參數(shù)） 由于單相接地故障時，只有一個ZKJ可正確動作，因此 必須采用三個ZKJ（分別接于不同相），且三個ZKJ的出口 采用“或”邏輯。,5-4 影響距離保護正確工作的因素及防止方法 一、短路點過渡電阻Rg對距離保護的影響 （了解，從保護原理和整定計算的角度去消除） 1、Rg的性質 接地短路的Rg 相間短路的Rg 接地短路Rg：基本不隨時間t變化 相間短路Rg：t Rg （主要是電弧電阻） 2、雙側電源線路上Rg的影響 若BC線路出口附近經(jīng)Rg短路：,若Zd很小，尤其當角 為負時，保護可能出現(xiàn)： 保護1，2的I段皆不動作，而由 保護1的I

42、I段動作，失去了選擇性。 *保護距短路點越近，受Rg影響越大。 *保護整定值越小(如短線路距離保護)，受Rg影響越大。,3、Rg對不同動作特性ZKJ的影響 保護范圍內經(jīng)Rg短路時： ZJ=Zd+Rg Rg Rg1,透鏡型阻抗ZKJ開始拒動 Rg Rg2,方向阻抗ZKJ開始拒動 Rg Rg3,全阻抗ZKJ開始拒動 ZKJ動作特性在+R軸方向所占面積越大， 受Rg影響越小。 4、防止Rg影響的措施 (1)采用能容許較大Rg而不致拒動的ZKJ （動作特性在+R軸方向所占面積較大）,(2)采用瞬時測量裝置（只針對相間距離II段） 對于相間短路，Rg主要是電弧電阻，該Rg是逐漸增大 的，在短路初瞬間其值

43、很小。 對反映相間短路的距離 II段利用瞬時測量裝置保 持短路瞬間保護動作狀態(tài)。 （距離I段本身是瞬時動作；距離III段動作特性圓很大,不受Rg影響） (3)采用交叉極化阻抗繼電器（多相補償式ZKJ） (4)采用微機保護裝置（利用微機對不同時刻的采樣值的運算來消除Rg的影響。,二、系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響及振蕩閉鎖回路（距離保護原理所必須考慮的問題） 系統(tǒng)振蕩(同步振蕩或異步運行) I，U Z 距離保護可能誤動 1、系統(tǒng)振蕩時的測量阻抗分析 以雙側電源輻射網(wǎng)為例: （三相對稱，只分析單相） 振蕩時， 繞 擺動或旋轉 （ 與 的夾角在 間變化） (其中h =EN/EM )。,若 EM=EN（即：

44、h=1），則： 變化 ZJ.M沿著直線OO變化， 振蕩中心位于全系統(tǒng)的（Z/2）處。 若振蕩中心在本保護動作特性區(qū)內， 則本保護可能出現(xiàn)誤動。,對于相同Zzd的ZKJ，在系統(tǒng)振蕩時： 全阻抗ZKJ誤動區(qū)方向阻抗ZKJ誤動區(qū)透鏡型ZKJ誤動區(qū) 一般而言：ZKJ動作特性沿OO 方向所占面積越大，受系統(tǒng) 振蕩的影響越大。 設：ZJ.M經(jīng)過誤動區(qū)的時間：twd. 若保護動作延時ttwd.（1.5S）， 則可躲過振蕩的影響。 （如距離III段） 2、振蕩與短路的主要區(qū)別：,3、對振蕩回路的基本要求： *系統(tǒng)振蕩無故障應可靠閉鎖 *系統(tǒng)故障（包括轉換性短路）保護不應閉鎖 *先振蕩，后故障，保護應正確動作

45、*先故障，后振蕩，保護不應無選擇性動作,*三、電壓互感器TV二次回路斷線對距離保護的影響 TV二次斷線 U Z 距離保護誤動 微機保護可通過負序、零序電流啟動元件可起到TV斷線閉鎖作用，但是在斷線時又發(fā)生外部故障的情況下，將導致斷線閉鎖失敗。 （集成電路保護或微機保護中，利用自產(chǎn)零序電壓與外引零序電壓比較構成TV斷線信號） ？,5-5 距離保護整定計算原則及對距離保護的評價 一、距離保護的整定計算原則 1、距離I段 * 整定：躲過下個元件出口短路時本保護的測量阻抗。 ZIdz.1KkIZABd （KkI取0.80.85） 二次ZKJ整定阻抗：ZIzd.J.1ZIdz.1(nTA/nTV) *

46、動作時限：tI0s 2、距離II段 * 整定：躲過下個元件瞬動保護范 圍末端短路時本保護的測量阻抗。 (1) ZIIdz.1KkII(ZAB+Kfz.minZIdz.2)d KkII取0.8 (2) ZIIdz.1KkII(ZAB+Kfz.minZT)d KkII取0.7 取(1),(2)中較小者作為最終整定值。 二次ZKJ整定阻抗：ZIIzd.J.1ZIIdz.1(nTA/nTV),* 動作時限：tII1=tI2+t0.5s * 校驗Klm： 要求Klm1.25 若Klm不滿足要求，可延伸 保護范圍，使其與下條線路 的距離II段相配合： ZIIdz.1KkII(ZAB+KfzZIIdz.2)

47、d； tII1=tII2+t1.0s 3、距離III段 * 整定：躲過最小負荷阻抗：ZIIIdz.1Zfh.min=Ufh.min/Ifh.max 考慮到外部故障切除后，電動機自啟動時，距離III段須可 靠返回，則： （可靠系數(shù)KkIII, 自啟動系數(shù)Kzq, 返回系數(shù)Kh皆為大于1的數(shù)）,6 輸電線路縱聯(lián)保護,6-1 輸電線路光纖縱差保護 （單端測量即階段式保護問題：不能實現(xiàn)全線速動，不適用于220kV及以上線路） 一、差動式原理： 規(guī)定正方向：每端以流向本線路 中間為正（母線線路為正）。 差動電流取為：Icd =| | (1)正常運行及外部故障時 Icd =0，保護不動作。 (2)內部短路

48、時 皆為正， Icd =| |=Id / nTA為短路點的總短路電流，保護動作。,二、動作過程及評價： 輸電線路兩端的電流信號通過編碼形成碼流形式然后轉換成光信號經(jīng)光纖傳到對端，包含幅值和相位信息，保護裝置收到對端傳來的光信號先轉換成電信號再與本端的電流構成縱差保護。當然，光纖也可以傳送開關位置，遠跳，差動允許等邏輯信號。 光纖電流縱差保護原理簡單，運行維護方便，動作可靠性高，無疑是220KV及以上線路全線速動保護的最佳選擇。110及以下線路上也有應用。 光纖電流差動保護易受線路電容電流影響，另外也許考慮CT斷線誤動的可能。,6-2 輸電線的高頻保護（簡單了解） 一、高頻保護基本概念 高頻保護

49、：利用輸電線路本身作為保護信號的傳輸通道，在 輸送50Hz工頻電能的同時疊加傳送50300kHz的高頻訊號（保 護測量信號），以進行線路兩端電氣量的比較而構成的保護。 由于高頻通道干擾大，不能準確傳送線路兩端電量的全信 息，因此一般只傳送兩端的狀態(tài)信息（如：方向，相位）。 高頻保護分類： 方向高頻：比較線路兩端功率方向（即要測U又要測I） 相差高頻：比較線路兩端電流相位（只要測量I） 二、高頻通道構成原理,1、阻波器（L、C組成的并聯(lián)電路）：通工頻，阻高頻 * 對高頻：并聯(lián)諧振，呈大阻抗，不能通過，限制在本段輸電線內。 * 對工頻：無諧振，呈小阻抗，能順利通過，不影響工頻電量傳輸。 2、結合電

50、容器：其電抗Xc=1/(C)；通高頻，阻工頻。 （同時起到隔離高壓線路與高頻收發(fā)訊機的作用） 3、連接濾波器（由可調空心變和高頻電纜側電容組成） * 結合電容器+連接濾波器 帶通濾波器 （提取所需高頻信號， 濾除其余高頻干擾）,* 為消除高頻波反射，減小高頻能量損耗，帶通濾波器的波阻抗： 輸電線側與輸電線波阻抗（400）匹配 高頻電纜側與電纜波阻抗（100）匹配 * 接地刀閘6用于檢修連接濾波器。 4、高頻電纜 5、高頻收、發(fā)訊機 * 發(fā)訊機：由繼電保護控制 發(fā)訊方式分：故障發(fā)訊； 長期發(fā)訊。 * 收訊機：可收到對端（閉鎖式也可收到本端）發(fā)訊機所發(fā)高頻訊號。按所收高頻信號的性質可分為： 閉鎖信

51、號；允許信號；跳閘信號。,輸電線路的重合閘,一、重合閘概述：重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是“瞬時性”的，永久性的故障一般不到10%。因此，在由繼電保護動作切除短路故障后，電弧將自動熄滅，絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動恢復。因此，自動將斷路器重合，不僅提高了供電的安全性和可靠性，減少了停電損失，而且還提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)水平，增大了高壓線路的送電容量，也可糾正由于斷路器或繼電保護裝置造成的誤跳閘。所以，架空線路要采用自動重合閘。,二、對重合閘的基本要求： 1、動作迅速可靠，動作后應能自動復歸，準備好下次動作。

52、2、不允許多次重合，即動作次數(shù)應符合預先規(guī)定的次數(shù)。多數(shù)情況為一次重合閘。 3、重合閘時間應能整定，能與繼電保護相配合。 4、雙電源線路應考慮兩側電源的同步問題（同期） 5、以下情況重合閘不應動作：手動跳閘、手合于故障線路、斷路器狀態(tài)不正常、重合閘停用、單重相間故障等。,三、微機保護的重合閘的啟動方式： 1、保護啟動：主要方式，保護動作后，若重合閘充好電，無放電條件，則啟動重合閘。 2、不對應啟動：防斷路器不正常跳閘，220KV線路，斷路器的TWJ任一相有開入（表明斷路器已跳閘），KK合后常閉無閉重開入（把手在合后位置），表明不對應，啟動重合閘。 3、偷跳啟動：裝置檢測到TWJ有開入而此時保護

53、未動作，認為斷路器偷跳，啟動重合閘。多用于110KV及以下線路。,四、重合閘前加速和后加速：后加速應用廣泛： 1、前加速：當線路上發(fā)生故障時，靠近電源側的保護先無選擇性地瞬時動作于跳閘，而后再靠重合閘來糾正這種非選擇性動作，前加速一般用于具有幾段串聯(lián)的輻射線路中，重合閘裝置僅裝在靠近電源的一段線路上。 2、后加速：當線路發(fā)生故障后，保護有選擇性地動作切除故障，重合閘進行一次重合后回復供電。若重合于永久性故障時，保護裝置不帶時限無選擇性的動作跳開斷路器，這種方式稱為重合閘后加速。重合閘成功與否取決于故障的類型，要是永久性故障，無論那種方式都一樣不能成功。只能說前加速跳閘快，可以減少瞬時性故障發(fā)展

54、成永久性故障的概率。但重合閘前加速的應用停電面積大，沒有選擇性，所以應用較后加速少。,五、重合閘的檢同期和檢無壓：用于雙電源線路的三相重合閘，防止非同期合閘，母線電壓取自母線PT,線路電壓取自線路PT. 線路重合閘一側投檢同期，一側投檢無壓，且投檢無壓側同時投檢同期。 原理：（1）線路兩次斷路器斷開后，檢無壓側先動作，合上斷路器，若重合不成功則斷路器再次跳開，線路無電壓，檢同期側不動作；若重合成功，對側檢同期后繼電器動作合上斷路器，線路重合成功。 （2）若檢無壓側單側斷路器斷開（誤碰誤跳等），對側為動作，線路有電壓，故不能動作，為防止此情況，檢無壓側投入檢同期。在發(fā)生上述情況時，通過檢同期繼電

55、器動作，合上跳開的斷路器，線路重合成功。,六、220KV線路重合閘 1、單重、三重、綜重、停用在各種故障情況下的動作行為： 單重:單相故障，跳開故障相并單相重合;相間故障三跳不重合。 三重：不管單相故障還是相間故障，都跳開三相，再三相重合閘。 綜合重合閘是指:單相故障時采用單相重合閘方式,當發(fā)生相間短路時采用三相重合閘方式。 停用：當重合閘把手打到停用位置，重合閘放電，應該是三跳不重。 重合閘的方式必須根據(jù)具體的系統(tǒng)結構及運行條件,經(jīng)過分析后選定。弱聯(lián)系電網(wǎng)一般采用單重，網(wǎng)架結構比較強大，則采用三重方式，我區(qū)目前多采用單重方式。,七、重合閘其他： 1、重合閘在運行中要特別注意巡視重充電燈狀態(tài)，充電燈不亮，表明重合閘已失去作用。 2、220KV雙套保護重合閘出口壓板只能投在一套上，防二次重合。另外為了防止一套保護拒動造成無法重合，設置重合閘互起功能，有重合閘互起壓板，正常運行時兩個壓板全部投入。 3、關于退重合閘的問題： 3.1三面組屏線路保護： 3.1.1 線路退出重合閘：退出重合閘出口壓板，將兩套保護的重合閘把手打到停用位置。否則非全相動，慢。 3.1.2 退出單套保