《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》

1、 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第 一章 緒 論一 , 電力系統(tǒng)的正常工作狀態(tài), 不正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)電力系統(tǒng)在運(yùn)行中可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài),最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是各種類型的短路 .發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生以下后果:1) 通過(guò)故障點(diǎn)的短路電流和所燃起的電弧使故障設(shè)備或線路損壞.2) 短路電流通過(guò)非故障設(shè)備時(shí), 由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用 , 引起電氣設(shè)備損傷或損壞, 導(dǎo)致使用壽命大大縮減.3) 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低, 破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品的質(zhì)量.4) 破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性, 引起系統(tǒng)振蕩, 甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)瓦解 .繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)是:1) 自動(dòng)地 ,迅速地和有選

2、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)遭到破壞,保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行 .2) 反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài),并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件( 如有無(wú)經(jīng)常值班人員 )而動(dòng)作于信號(hào)的裝置.二 , 繼電保護(hù)的基本原理及其組成1, 繼電保護(hù)的基本原理電力系統(tǒng)發(fā)生故障后, 工頻電氣量變化的主要特征是:1) 電流增大 . 短路時(shí)故障點(diǎn)與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流將由負(fù)荷電流增大至大大超過(guò)負(fù)荷電流 .2) 電壓降低 . 當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時(shí),系統(tǒng)各點(diǎn)的相間電壓或相電壓值下降,且越靠近短路點(diǎn) , 電壓越低 .3) 電流與電壓之間的相位角改變. 正常運(yùn)行時(shí)電流與電壓間的相位角

3、是負(fù)荷的功率因數(shù)角,一般約為20 ;三相短路時(shí)，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定，一般為60。85 ;而在保護(hù)反方向三相短路時(shí)，電流與電壓之間的限額將則是180 +(6085 ).4) 不對(duì)稱短路時(shí), 出現(xiàn)相序分量, 如單相接地短路及兩相接地短路時(shí), 出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量 . 這些分量在正 常運(yùn)行時(shí)是不出現(xiàn)的 .利用短路故障時(shí)電氣量的變化 , 便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù). 例如 , 據(jù)短路故障時(shí)電流的增大, 可構(gòu)成 過(guò)電流保護(hù) ; 據(jù)短路故障時(shí)電壓的降低 ,可構(gòu)成 電壓保護(hù) ; 據(jù)短路故障時(shí)電流與電壓之間相角的變化 ,可構(gòu)成功率方向保護(hù); 據(jù)電壓 與電流比值的變化 ,可構(gòu)成

4、距離保護(hù) ; 據(jù)故障時(shí)被保護(hù)元件兩端電流相位和大小的變化 , 可構(gòu)成 差動(dòng)保護(hù) ; 據(jù)不對(duì)稱短路故障時(shí)出現(xiàn)的電流 , 電壓相序分量 , 可構(gòu)成零序電流保護(hù), 負(fù)序電流保護(hù)和負(fù)序功率方向保護(hù)等.2, 繼電保護(hù)的組成及分類模擬型繼電保護(hù)裝置的種類很多 ,它們都由測(cè)量回路 ,邏輯回路和執(zhí)行回路 三個(gè)主要部分組成.3, 對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求(l) , 選擇性選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí), 其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除 , 當(dāng)故障設(shè) 備或線路的保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí), 應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除.(2), 速動(dòng)性速動(dòng)性就是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障.

5、 對(duì)于反應(yīng)短路故障的繼電保護(hù), 要求快速動(dòng)作的主要理由和必要性在于1 ) 快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性.2 ) 快速切除故障可以減少發(fā)電廠廠用電及用戶電壓降低的時(shí)間 , 加速恢復(fù)正常運(yùn)行的過(guò)程 . 保證廠用電及 用戶工作的穩(wěn)定性.3 ) 快速切除故障可以減輕電氣設(shè)備和線路的損壞程度 .4 ) 快速切除故障可以防止故障的擴(kuò)大, 提高自動(dòng)重合問(wèn)和備用電源或設(shè)備自動(dòng)投人的成功率 .對(duì)于反應(yīng)不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置 , 一般不要求快速動(dòng)作, 而應(yīng)按照選擇性的條件, 帶延時(shí)地發(fā)出信號(hào)3 , 靈敏性靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情況時(shí),保護(hù)裝置的反應(yīng)能力

6、 .所謂系統(tǒng) 最大運(yùn)行方式, 就是在被保護(hù)線路末端短路時(shí), 系統(tǒng)等效阻抗最小 , 通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大的運(yùn)行 方式 ; 系統(tǒng) 最小運(yùn)行方式, 就是在同樣的短路故障情況下, 系統(tǒng)等效阻抗為最大 , 通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方式 .保護(hù)裝置的靈敏性用靈敏系數(shù)來(lái)衡量.靈敏系數(shù)表示式為 :l ) 對(duì)于反應(yīng)故障參數(shù)量增加 ( 如過(guò)電流 ) 的保護(hù)裝置:保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值2 ) 對(duì)于反應(yīng)故障參數(shù)量降低 ( 如低電壓 ) 的保護(hù)裝置:保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值4, 可靠性可靠性是指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了故障該保護(hù)應(yīng)動(dòng)作時(shí), 不應(yīng)由于它本身的缺陷而拒動(dòng)作;

7、 而在不屬于它動(dòng)作的任何情況下,則應(yīng)可靠地不動(dòng)作 .以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì), 配置和維護(hù)繼電器保護(hù)的依據(jù), 又是分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)的基礎(chǔ). 這四個(gè)基本要求之間,是相 互聯(lián)系的 ,但往往又存在著矛盾. 因此 ,在實(shí)際工作中,要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì) ,辯證地進(jìn)行統(tǒng)一 . 第二章 , 電網(wǎng)的電流保護(hù) 一 , 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù) 輸電線路發(fā)生相間短路時(shí), 電流會(huì)突然增大, 故障相間的電壓會(huì)降低. 利用電流會(huì)這一特征, 就可以構(gòu)成電流保護(hù) .電流保護(hù)裝置的中心環(huán)節(jié)是反應(yīng)于電流增大而動(dòng)作的電流繼電器.電流繼電器是反應(yīng)于一個(gè)電器量而電阻的簡(jiǎn)單繼電器的典型.1, 繼電器(1) 電磁型繼電器電磁

8、繼電器的基本結(jié)構(gòu)形式有螺管線圈式, 吸引銜鐵式和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式三種 , 如圖 2.1 所示 . 電流繼電器在電流保護(hù)中用作測(cè)量和起動(dòng)元件, 它是反應(yīng)電流超過(guò)一整定值而動(dòng)作的繼電器 . 電磁繼電器是利用電磁原理工作的 , 以吸引 銜鐵式繼電器例進(jìn)行分析, 在線圈 1 中通以電流 , 則產(chǎn)生與其成正比的磁通, 通過(guò)由鐵心 , 空氣隙和可動(dòng)舌片而成的磁路, 使舌片磁化于鐵心的磁極產(chǎn)生電磁吸力 , 其大小于 成正比 , 這樣由電磁吸引力作用到舌片上的電磁轉(zhuǎn)距可表示為( 2.1 ) 式中 比例常數(shù) ; 電磁鐵與可動(dòng)鐵心之間的氣隙.( a ) 螺管線圈式; (b) 吸引銜鐵式; (c) 轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式圖 2.1

9、電磁型繼電器的結(jié)構(gòu)原理 1 線圈 ; 2 可動(dòng)銜鐵 ; 3 電磁鐵 ; 4 止擋 ; 5 接點(diǎn) ; 6 反作用彈簧 正常工作情況下, 線圈中流入負(fù)荷電流, 繼電器不工作, 這是由于彈簧對(duì)應(yīng)于空氣隙產(chǎn)生一個(gè)初始力矩 . 由于彈簧的張力與伸長(zhǎng)量成正比, 因此 , 當(dāng)空氣長(zhǎng)度由 減小到 時(shí),彈簧產(chǎn)生的反作用力矩為式中 比例常數(shù) .另外 , 在可動(dòng)舌片轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中 , 還必須克服摩擦力力矩. 因此1 ) 繼電器動(dòng)作的條件. 為使繼電器動(dòng)作, 必須增大電流 , 通過(guò)增大電流來(lái)增大電磁電磁轉(zhuǎn)矩 , 使其滿足關(guān)系式:2 ) 動(dòng)作電流 . 能夠滿足上述條件,使繼電器動(dòng)作的最小電流值稱為繼電器的動(dòng)作電流(起動(dòng)電

10、流 ), 記作 .3 ) 繼電器的返回條件. 繼電器動(dòng)作后, 當(dāng) 減小時(shí) , 繼電器在彈簧的作用下將返回 . 為使繼電器返回, 彈簧的作用力矩 必須大于電磁力矩及摩擦力矩 之和 , 即或4 ) 返回電流 . 滿足上述條件,使繼電器返回原位的最大值電流稱為繼電器的返回電流,記為 ,5 ) 返回系數(shù) . 返回電流和起動(dòng)電流的比值成為繼電器的返回系數(shù) , 可表示為6 )動(dòng)作電流的調(diào)整方法:改善繼電器線圈的匝數(shù);改變彈簧的張力 ;改變初始空氣隙的長(zhǎng)度.7 ) 剩余力矩 . 在繼電器的動(dòng)作過(guò)程和返回過(guò)程中,隨著氣隙 的變化 ,都將出現(xiàn)一個(gè)剩余力矩 ,從而使繼電器的動(dòng)作過(guò)程和返回過(guò)程都雪崩式的進(jìn)行,繼電器

11、要么動(dòng)作, 要么返回 ,它不可能停留在某一個(gè)中間狀態(tài),具有明顯的 繼電特性 . 同時(shí) , 該力矩還有利于繼電器的觸點(diǎn)可靠的接觸與斷開(kāi).2, 幾個(gè)基本概念1 ) 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式在被保護(hù)線末端發(fā)生短路時(shí),系統(tǒng)等值阻抗最小,而通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大的運(yùn)行方式.2 ) 最小運(yùn)行方式在同樣短路條件下,系統(tǒng)等值阻抗最大,而通過(guò)保護(hù)裝置的電流為最小的運(yùn)行方式.系統(tǒng)等值阻抗的大小與投入運(yùn)行的電氣設(shè)備及線路的多少等有關(guān).3 ) 最小短路電流與最大短路電流在最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)通過(guò)保護(hù)裝置的電流為最大, 稱之為最大短路電流. 而在最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí) , 通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小 , 稱之為最

12、小短路電流.4 ) 保護(hù)裝置的起動(dòng)值對(duì)因電流升高而動(dòng)作的電流保護(hù)來(lái)講 ,使起動(dòng)保護(hù)裝置的最小電流值稱為保護(hù)裝置的起動(dòng)電流,記作. 保護(hù)裝置的起動(dòng)值是用電力系統(tǒng)的一次側(cè)參數(shù)表示的 , 當(dāng)一次側(cè)的短路電流達(dá)到這個(gè)數(shù)值時(shí), 安裝在該處的這套保護(hù)裝置就能夠起動(dòng).5 ) 保護(hù)裝置的整定所謂整定就是根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求,確定保護(hù)裝置的起動(dòng)值( 一般情況下是指電力系統(tǒng)一次側(cè)的參數(shù)), 靈敏性 ,動(dòng)作時(shí)限等過(guò)程.3, 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)根據(jù)對(duì)保護(hù)速動(dòng)性的要求, 在滿足可靠性和保護(hù)選擇性的前提下, 保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間 , 原則上總是越快越好因此 , 各種電氣元件應(yīng)力求裝設(shè)快速動(dòng)作的繼電保護(hù). 僅反應(yīng)電流增大

13、而能瞬時(shí)動(dòng)作切除故障的保護(hù) , 稱為電流速斷保護(hù), 也稱為無(wú)時(shí)限流速斷保護(hù).(1), 工作原理無(wú)時(shí)限速斷保護(hù)是為了保證其動(dòng)作的選擇性, 一般情況下速斷保護(hù)只保護(hù)被保護(hù)線路的一部分,具體工作原來(lái)如圖 2.6 所示 .對(duì)于單側(cè)電源供電線路,在每回電源側(cè)均裝有電流速斷保護(hù).在輸電線上發(fā)生短路時(shí),流過(guò)保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流可用下式計(jì)算( 2.4 )圖 2.06 電流速斷保護(hù)的動(dòng)作特性分析i一最大運(yùn)行方式下三相短路電流；n 最小運(yùn)行方式下兩相短路電流由式 ( 2.4 )和( 2.5 )可看出 ,流過(guò)保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流值隨短路點(diǎn)的位置而變化 ,且與系統(tǒng)的運(yùn)行方式和短路類型有關(guān).和 與 的關(guān)系如圖2.6

14、中的曲線i和ii所示.從圖可看出，短路點(diǎn)距保護(hù)安裝點(diǎn)愈遠(yuǎn)， 流過(guò)保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流愈小 .(2), 整定計(jì)算1 ) 動(dòng)作電流為了保證選擇性, 保護(hù)裝置的起動(dòng)電流應(yīng)按躲開(kāi)下一條線路出口處( 如 點(diǎn)即 b 變電所短路時(shí), 通過(guò)保護(hù)的最大保護(hù)電流( 最大運(yùn)行下的三相短路電流) 來(lái)整定 . 即可靠系數(shù)對(duì)保護(hù) 1 ( 2.6 )把起動(dòng)電流標(biāo)于圖 2.6 中,可見(jiàn)在交點(diǎn)m 與保護(hù) 2 安裝處的一段線路上短路對(duì) 2 能夠動(dòng)作 .在交點(diǎn) m以后的線路上的短路時(shí),保護(hù) 2 不動(dòng)作 . 因此,一般情況下, 電流速斷保護(hù)只能保護(hù)本條線路的一部分 ,而不能保護(hù)全線路 .2 ) 保護(hù)范圍( 靈敏度) 計(jì)算 ( 校驗(yàn)

15、 )規(guī)程規(guī)定 ,在最小運(yùn)行方式下, 速斷保護(hù)范圍的相對(duì)值 為 15%20%,即式中 最小保護(hù)范圍 ;當(dāng)系統(tǒng)為最大運(yùn)行方式時(shí), 三相短路時(shí)保護(hù)范圍最大; 當(dāng)系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式時(shí), 兩相短路時(shí)保護(hù)范圍最小.求保護(hù)范圍時(shí)考慮后者 . 由圖 2.6 可知( 2.7 )其中 , 代入式 ( 2.7 ) 整理得( 2.8 )3 3) 動(dòng)作時(shí)限無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)沒(méi)有人為延時(shí), 只考慮繼電保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間 . 考慮到線路中管型避雷器放電時(shí)間為 0.040.06s,在避雷器放電時(shí)速斷保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作 ,為此在速斷保護(hù)裝置中加裝一個(gè)保護(hù)出口中間繼電器,一方面擴(kuò)大接點(diǎn)的容量和數(shù)量, 另一方面躲過(guò)管型避雷器的放電時(shí)間

16、, 防止誤動(dòng)作 . 由于動(dòng)作時(shí)間較小, 可認(rèn)為 t=0 .( 4 ) 電流速斷保護(hù)的接線圖1 ) 單相原理接線圖電流繼電器接于電流互感器ta 的二次側(cè) , 它動(dòng)作后起動(dòng)中間繼電器, 其觸點(diǎn)閉合后, 經(jīng)信號(hào)繼電器發(fā)出信號(hào)和接通斷路器跳閘線圈 .(5), 對(duì)電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn) : 簡(jiǎn)單可靠 , 動(dòng)作迅速 .缺點(diǎn) : 不能保護(hù)線路全長(zhǎng) .運(yùn)行方式變化較大時(shí),可能無(wú)保護(hù)范圍 .如圖 2.9 所示 ,在最大運(yùn)行方式整定后, 在最小運(yùn)行方式下無(wú)保護(hù)范圍 . 在線 路較短時(shí) ,可能無(wú)保護(hù)范圍 .4, 限時(shí)電流速斷保護(hù)由于電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路的全長(zhǎng),因此必須增設(shè)一套新的保護(hù),用來(lái)切除本線路 電流速斷

17、保護(hù)范圍以外的故障, 作為無(wú)時(shí)限速斷保護(hù)的后備保護(hù), 這就是限時(shí)電流速斷保護(hù).( 1 ) 對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)的要求增設(shè)限時(shí)電流速斷保護(hù)的主要目的是為了保護(hù)線路全長(zhǎng) , 對(duì)它的要求是在任何情況下都能保護(hù)線路全長(zhǎng)并具有足夠的靈敏性, 在滿足這個(gè)全體下具有較小的動(dòng)作時(shí)限.( 2 )工作原理1 ) 為了保護(hù)本線路全長(zhǎng) , 限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍必須延伸到下一條線線路去, 這樣當(dāng)下一條線路出口短路時(shí) , 它就能切除故障.2 ) 為了保證選擇性,必須使限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作帶有一定的時(shí)限.3 ) 為了保證速動(dòng)性, 時(shí)限盡量縮短. 時(shí)限的大小與延伸的范圍有關(guān),為使時(shí)限較小,使限時(shí)電流速斷的保護(hù)范圍不超出

18、下一條線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的范圍 . 因而動(dòng)作時(shí)限 比下一條線路的速斷保護(hù)時(shí)限高出一個(gè)時(shí)間階段.( 3 )整定計(jì)算1 ) 動(dòng)作電流動(dòng)作電流 按躲開(kāi)下一條線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的電流進(jìn)行整定( 2.9 )2 ) 動(dòng)作時(shí)限 . 為了保證選擇性, 時(shí)限速斷電流保護(hù)比下一條線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限高出一個(gè)時(shí)間階段 , 即( 2.10 )當(dāng)線路上裝設(shè)了電流速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)以后,它們聯(lián)合工作就可以0.5s 內(nèi)切除全線路范圍的故障,且能滿足速動(dòng)性的要求,無(wú)時(shí)限電流速斷和限時(shí)速斷構(gòu)成線路的主保護(hù) .3 ) 靈敏度校驗(yàn). 保護(hù)裝置的靈敏度( 靈敏性 ), 是只在它的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行

19、狀態(tài)時(shí), 保護(hù)裝置的反應(yīng)能力 . 靈敏度的高低用靈敏系數(shù)來(lái)衡量, 限時(shí)電流速斷保護(hù)靈敏度為( 2.11 )式中 被保護(hù)線路末端兩相短路時(shí)流過(guò)限時(shí)電流速斷保護(hù)的最小短路電流;當(dāng) 時(shí),保護(hù)在故障時(shí)可能不動(dòng) ,就不能保護(hù)線路全長(zhǎng) ,故應(yīng)采取以下措施:為了滿足靈敏性,就要降低該保護(hù)的起動(dòng)電流, 進(jìn)一步延伸限時(shí)電流一條線路限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍 ).為了滿足保護(hù)選擇性,動(dòng)作限時(shí)應(yīng)比下一條線路的限時(shí)電流速斷的時(shí)限高一個(gè),即速斷保護(hù)的保護(hù)范圍 , 使之與下一條線路的限時(shí)電流速斷相配合 ( 但不超過(guò)下( 4 ) 限時(shí)電流速斷保護(hù)的接線圖1 ) 單相原理接線 如圖 2.11 所示 ,( 5 )對(duì)限時(shí)電流速斷

20、保護(hù)的評(píng)價(jià)限時(shí)電流速斷保護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作可靠,能保護(hù)本條線路全長(zhǎng),但不能作為相鄰元件(下一條線路 ) 的后備保護(hù)( 有時(shí)只能對(duì)相鄰元件的一部分起后備保護(hù)作用 ). 因此 , 必須尋求新的保護(hù)形式.5, 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)( 1 ) 工作原理過(guò)電流保護(hù)通常是指其動(dòng)作電流按躲過(guò)最大負(fù)荷電流來(lái)整定 ,而時(shí)限按階梯性原則來(lái)整定的一種電流保護(hù).在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)它不起動(dòng), 而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí), 則能反應(yīng)電流的增大而動(dòng)作 ,它不僅能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)而且也能保護(hù)下一條線路的全長(zhǎng).作為本線路主保護(hù)拒動(dòng)的近后備保護(hù),也作為下一條線路保護(hù)和斷路器拒動(dòng)的遠(yuǎn)后備保護(hù). 如圖 2.13 所示 ,( 2 )整定計(jì)算1 ) 動(dòng)

21、作電流 . 按躲過(guò)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流, 且在自起動(dòng)電流下繼電器能可靠返回進(jìn)行整定( 2.12 )2 ) 靈敏系數(shù)校驗(yàn). 要求對(duì)本線路及下一條線路或設(shè)備相間故障都有反應(yīng)能力 ,反應(yīng)能力用靈敏系數(shù)衡量. 本線路后備保護(hù)(近后備 )的靈敏系數(shù)有關(guān)規(guī)程中規(guī)定為( 2.13 )作為下一條線路后備保護(hù)的靈敏系數(shù)(遠(yuǎn)后備 ), 規(guī)程中規(guī)定 ( 2.14 )當(dāng)靈敏度不滿足要求時(shí),可以采用電壓閉鎖的過(guò)流保護(hù),這時(shí)過(guò)流保護(hù)自起動(dòng)系數(shù)可以取13 )時(shí)間整定.由于電流hi段的動(dòng)作保護(hù)的范圍很大，為保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，其保護(hù)延時(shí)應(yīng)比下一條線路的電流w段的電阻時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)時(shí)限階段為( 2.15 )( 3 )靈敏系數(shù)

22、和動(dòng)作時(shí)限的配合過(guò)電流保護(hù)是一種常用的后備保護(hù), 實(shí)際中使用非常廣泛. 但是 ,由于過(guò)電流保護(hù)僅是依靠選擇動(dòng)作時(shí)限來(lái)保證選擇性的 , 因此在負(fù)責(zé)電網(wǎng)的后備保護(hù)之間 , 除要求各后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限相互配合外, 還必須進(jìn)行靈敏系數(shù)的配合 ( 即對(duì)同一故障點(diǎn)而言越靠近故障點(diǎn)的保護(hù)應(yīng)具有越高的靈敏系數(shù)).( 4 )對(duì)定時(shí)限過(guò)電流的評(píng)價(jià)定時(shí)限過(guò)電流結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠 ,對(duì)單側(cè)電源的放射型電網(wǎng)能保證有選擇性的動(dòng)作 .不僅能作本線路的近后備 ( 有時(shí)作主保護(hù)), 而且能作為下一條線路的遠(yuǎn)后備 . 在放射型電網(wǎng)中獲得廣泛的應(yīng)用 , 一般在 35kv 及以下網(wǎng)絡(luò)中作為主保護(hù). 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的主要缺點(diǎn)是越靠近電

23、源端其動(dòng)作時(shí)限越大, 對(duì)靠近電源端的故障不能快速切除.6, 階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及評(píng)價(jià)電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分,限時(shí)電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路全長(zhǎng),但卻不能作為下一相相鄰的后備保護(hù) , 因此必須采用定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)作為本條線路和下一段相鄰線路的后備保護(hù). 由電流速斷保護(hù), 限時(shí)電流速斷保護(hù)及定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相配合構(gòu)成一整套保護(hù), 叫做三段電流保護(hù).實(shí)際上 , 供配電線路并不一定都要裝設(shè)三段式電流保護(hù). 比如 , 處于電網(wǎng)末端附近的保護(hù)裝置 , 當(dāng)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限不大于0.50.7s 時(shí),而且沒(méi)有防止導(dǎo)線燒損及保護(hù)配合上的要求的情況下,就可以不裝設(shè)電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù), 而將

24、過(guò)電流保護(hù)為主要保護(hù). 在某些情況下, 常采用兩段組成一套保護(hù),( 2 ) 階段式電流保護(hù)的時(shí)限階段式電流保護(hù)的時(shí)限特性是指各段電流保護(hù)的保護(hù)范圍與動(dòng)作時(shí)限的關(guān)系曲線 . 電流三段式保護(hù)的保護(hù) 特性及時(shí)限特性如圖 2.14 所示 .圖 2.14 電流三段式保護(hù)特性及時(shí)限特性分析圖繼電保護(hù)的接線圖一般可以用原理圖和展開(kāi)圖形式來(lái)表示. 電流三段式保護(hù)單相原理接線圖如圖 2.15 所示,( 3 ) 階段式保護(hù)的選擇性電流速斷保護(hù)是通過(guò)選擇動(dòng)作電流保證選擇性的 ,定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)通過(guò)選擇動(dòng)作時(shí)限來(lái)保證選擇性的,而限時(shí)電流速斷保護(hù)則是通過(guò)同時(shí)選擇動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限來(lái)保證選擇性的.這是應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)理解的環(huán)節(jié).

25、( 4 )對(duì)階段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)三段式電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單, 可靠 , 并且一般情況下都能較快切除故障, 一般用于 35kv 及以下電壓等級(jí)的單側(cè)電源電網(wǎng)中.缺點(diǎn)是它的靈敏度和保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式和短路類型的影響,此外 ,它只在單側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中才有選擇性.7, 電流保護(hù)接線方式電流保護(hù)的接線方式就是指保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次繞組之間的連接方式.( 1 ) 三相完全星型接線主要接線方式1 ) 三相完全星型接線方式如圖 2.17 所示 ,三個(gè)電流互感器與三個(gè)電流繼電器分別按相連接在一起,形成星型 .三個(gè)繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)連接 ,相當(dāng)于或 回路.三相星型接線方式的保護(hù)對(duì)各種故障,如三相 ,兩相

26、短路 ,單相接地短路都能動(dòng)作.圖 2.17 完全星型接線圖 圖 2.18 不完全星形接線圖2 ) 相不完全星型接線方式兩相不完全星型接線方式如圖 2.18 所示 . 它與三相星形的保護(hù)的區(qū)別是能反應(yīng)各種相間短路 ,但 b 相發(fā) 生單相短路時(shí), 保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作.3 2 )各種接線方式在不同故障時(shí)的性能分析1 ) 中性點(diǎn)直接接地或非直接接地電網(wǎng)中的各種相間短路 .前述三種接線方式均能反應(yīng)這些故障( 除兩相電流接線不能保護(hù)變壓器外), 不同之處在于動(dòng)作的繼電器數(shù)目不同 , 對(duì)不同類型和相別的相間短路 , 各種接線的保護(hù)裝置靈敏度有所不同 .2 ) 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中的兩點(diǎn)接地短路 圖 2.20

27、 串聯(lián)內(nèi)線路上兩點(diǎn)接地的示意圖在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng) ( 小接地電流 ) 中 , 某點(diǎn)發(fā)生單相接地時(shí), 只有不大的對(duì)地電容電流流經(jīng)故障點(diǎn) ,一般 不需要跳閘 , 而只要給出信號(hào) , 由值班人員在不停電的情況下找出接地點(diǎn)并消除之 , 這樣就能提高供電的可靠性. 因此 ,對(duì)于這種系統(tǒng)中的兩點(diǎn)接地故障,希望只切除一個(gè)故障.串聯(lián)線路上兩點(diǎn)接地情況,如圖 2.20 所示,在 和 點(diǎn)發(fā)生接地短路 ,希望切除距電源遠(yuǎn)的線路 .若保護(hù) 1 和保護(hù) 2 均采用三相星形接線時(shí), 如果它們的整定值和時(shí)限滿足選擇性, 那么 , 就能保證 100%地只切除 bc 段線路故障.如采用兩相星形接線 ,則保護(hù)就不能切除b 相

28、接地故障,只能由保護(hù)2 切除bc 線路 ,使停電范圍擴(kuò)大.這種接線方式在不同相別的兩點(diǎn)接地組合中 ,只能有 2/3 的機(jī)會(huì)有選擇地后面的一個(gè)線路 .放射性線路上兩點(diǎn)接地情況如圖 2.21 所示 ,圖 2.21 放射性線路上兩點(diǎn)接地的示意圖在 點(diǎn)發(fā)生接地短路時(shí), 希望任意切除一條線路即可. 當(dāng)采用三相星型接線時(shí), 兩套保護(hù) ( 若時(shí)限整定相同 ) 均將起動(dòng) . 如采用兩相星型接線 , 則保護(hù)有 2/3 的機(jī)會(huì)只切除任一線路 . 因此 , 在放射性的線路中, 兩相星型比三相星型應(yīng)用更廣泛.( 3 )各種接線方式的應(yīng)用三相星形接線方式能反應(yīng)各種類型的故障,保護(hù)裝置的靈敏度不因故障相別的不同而變化.主

29、要應(yīng)用如下方面:1 ) 廣泛用于發(fā)電機(jī), 變壓器 , 大型貴重電氣設(shè)備的保護(hù)中 .2 ) 用在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中 (大接地電流系統(tǒng)中 ), 作為相同短路的保護(hù), 同時(shí)也可保護(hù)單相接地(對(duì)此一般都采用專門的零序電流保護(hù)).3 ) 在采用其它更簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的接線方式不能滿足靈敏度的要求時(shí), 可采用這種接線方式.兩相星形接線方式較為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單,能反應(yīng)各種類型的相同短路 .主要應(yīng)用于如下方面 :1 ) 在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中 , 廣泛地采用它作為相間短路保護(hù)在 10kv 以上,特別在35kv 非直接接地電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用 .2 ) 在分布很廣的中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中 , 兩點(diǎn)接地短路常發(fā)

30、生在放射型線路上 . 在這種情況下, 采用兩相星形接線以保證有2/3 的機(jī)會(huì)只切除一條線路 (要使保護(hù)裝置均安裝在相同的兩相上,一般為 ac 相). 如在 6 10kv 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中對(duì)單相接地可不立即跳閘 ,允許運(yùn)行 2 小時(shí) , 因此在 610kv 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的過(guò)流保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用兩相星形接線方式.兩相電流差接線方式具有接線簡(jiǎn)單, 投資較少等優(yōu)點(diǎn) , 但是靈敏性較差, 又不能保護(hù)y/ -11 接線變壓器后面的短路 , 故在實(shí)際應(yīng)用中很少作為配電線路的保護(hù). 這種接線主要用在 6 10kv 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中 ,作為饋電線和較小容量高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù).二 , 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的

31、方向性電流保護(hù)1, 方向性電流保護(hù)的工作原理在單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中,各個(gè)電流保護(hù)線路靠近電源的一側(cè),在發(fā)生故障時(shí),它們都是在短路功率的方向從母線流向線路的情況下, 有選擇性地動(dòng)作 , 但在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中, 如只裝過(guò)電流保護(hù)是不能滿足選擇性要求.( 2 )幾個(gè)概念1 ) 短路功率 : 指系統(tǒng)短路時(shí)某點(diǎn)電壓與電流相乘所得到的感性功率 . 在不考慮串聯(lián)電容和分布電容在線 路上短路時(shí), 短路功率從電源流向短路點(diǎn) .2 ) 故障方向 :指故障發(fā)生在保護(hù)安裝處的哪一側(cè) ,通常有正向故障和反向故障之分,它實(shí)際上是根據(jù)短路功率的流向進(jìn)行區(qū)分的 .3 ) 功率方向繼電器 : 用于判別短路功率方向或測(cè)定電壓電流間的夾角

32、的繼電器, 簡(jiǎn)稱方向元件. 由于正反向故障時(shí)短路功率方向不同 ,它將使保護(hù)的動(dòng)作具有一定的方向性.4 ) 方向性電流保護(hù):加裝了方向元件的電流保護(hù). 由于元件動(dòng)作具有一定的方向性,可在反向故障時(shí)把保護(hù)閉鎖 .2, 方向過(guò)電流保護(hù)的原理接線圖方向過(guò)電流保護(hù)的原理接線圖如圖 2.25 ( a )所示 .圖 2.25 方向過(guò)電流保護(hù)的原理接線圖方向過(guò)電流保護(hù)是利用功率方向元件與過(guò)電流保護(hù)配合使用的 一種保護(hù)裝置, 以保證在反方向故障時(shí)把保護(hù)閉鎖起來(lái)而不致誤動(dòng)作.主要由方向元件 、 電流元件和時(shí)間元件組成.只有電流元件和功率方向元件同時(shí)動(dòng)作時(shí) , 保護(hù)裝置才能動(dòng)作于跳閘.3, 功率方向繼電器的 90

33、接線方式( 1 ) 功率方向繼電器的接線方式由于功率方向繼電器的主要任務(wù)是判斷短路功率的方向, 因此對(duì)其接線方式提出如下要求.1 ) 正方向任何形式的故障都能動(dòng)作 , 而當(dāng)反方向故障時(shí)則不動(dòng)作 .2 ) 故障以后加入繼電器的電流和電壓 應(yīng)盡可能地大一些. 并盡可能使接近于最大靈敏度角 , 以便消除和減小方向繼電器的死區(qū).為了滿足以上要求,廣泛采用的功率方向繼電器接線方式為 90 接線方式 .所謂90 接線方式是指在三相對(duì)稱的情況下, 當(dāng) cos =1 時(shí),加入繼電器的電流 和電壓 相位相差 90 .( 2 )方向過(guò)電流保護(hù)裝置的接線圖1 ) 接線圖如圖 2.27 所示 . 電流繼電器1 , 3

34、 是起動(dòng)元件,功率方向繼電器2 , 4 是方向元件.各相的電流繼電器和功率方向繼電器的觸點(diǎn)是串聯(lián)的 . 時(shí)間繼電器5 使保護(hù)獲得必要的動(dòng)作時(shí)限,起觸點(diǎn)閉合可以跳閘和發(fā)出信號(hào) .2 ) 按相起動(dòng)原則按相起動(dòng)原則是指接入同名相電流的電流繼電器和方向元件的觸點(diǎn)直接串聯(lián) , 而后再接入時(shí)間繼電器線圈的接線 ,3 ) 動(dòng)作特性功率方向繼電器采用 90 接線方式的保護(hù)裝置 , 主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn) : 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相的線電壓 , 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,且有較高的靈敏性.方向繼電器在一切故

35、障情況下都能動(dòng)作的條件為兩相式接線適用于小接地電流系統(tǒng), 作為各種形式相間短路的保護(hù), 在大接地電流系統(tǒng)中 , 如果裝有專門的接地保護(hù) , 也以采用兩相式接線作為相間短路的保護(hù).4 , 對(duì)方向性電流保護(hù)的評(píng)價(jià)1 ) 方向性電流保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是在單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和多電源輻射型電網(wǎng)中 , 都能保證動(dòng)作的選擇性.2 ) 理論上當(dāng)保護(hù)安裝地點(diǎn)附近正方向發(fā)生三相短路時(shí), 由于母線電壓降低至零, 保護(hù)裝置拒動(dòng), 出現(xiàn) 死區(qū) .運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)指出 , 三相短路的幾率很小.3 ) 由于保護(hù)中采用了方向元件使接線復(fù)雜, 投資增加 , 可靠性降低. 因此 , 在應(yīng)用中如果保護(hù)裝置在起動(dòng)值,動(dòng)作時(shí)限整定以后,能夠滿足選擇性

36、要求,就可以不用方向元件.例如 :1 ,對(duì)電流速斷保護(hù)來(lái)講 ,如圖 2.28 的保護(hù) 7 ,如果反方向線路 cd 出口處 短路時(shí) , 由電源 供給的短路電流 , 那么 , 在反方向任何地點(diǎn)短路時(shí), 保護(hù) 7 都不會(huì)誤動(dòng). 即從整定值上躲開(kāi)了反方向的 , 這時(shí)可以不用方向元件 .2 , 對(duì)過(guò)電流保護(hù)來(lái)講 , 仍以上述保護(hù)7 為例 , 如果其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大于保護(hù) 2 過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限 ,即在在反方向發(fā)生短路時(shí),從時(shí)限上保證了動(dòng)作的選擇性, 因此保護(hù) 7 可以不用方向元件(但保護(hù) 2 必須采用方向元件).方向過(guò)電流保護(hù), 常用于 35kv 以下的兩側(cè)電源輻射型電網(wǎng)和單電源環(huán)型電網(wǎng)中作為主要保

37、護(hù) , 在電壓為35kv及 110kv 輻射型電網(wǎng) , 常常與電流速斷保護(hù)配合使用 , 構(gòu)成三段式方向電流保護(hù), 作為線路相間短路的整套保護(hù) .三 , 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)接短路的零序電流及方向保護(hù)1, 接地短路時(shí)零序電流, 零序電壓和功率的分布中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),接地短路電流很大. 接地故障具有如下特點(diǎn) :1 ) 故障帶內(nèi)的零序電壓最高 , 離故障點(diǎn)越遠(yuǎn), 零序電壓越低 .2 ) 零序電流的分布,決定于線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗及變壓器接地中性點(diǎn)的數(shù)目和位置 , 而與電源的數(shù)量和位置無(wú)關(guān).3 ) 故障線路零序功率的方向與正序功率的方向相反, 是由線路流向母線的

38、 .4 ) 某一保護(hù) ( 如保護(hù) 1 ) 安裝地點(diǎn)處的零序電壓與零序電流之間 ( 如 與 ) 的相位差取決于背后元件( 如變壓器 ) 的阻抗角 , 而與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān).2, 零序電壓 , 電流過(guò)濾器( 1 ) 零序電流過(guò)濾器為取得零序電流, 可以采用三個(gè)電流互感器按圖 2.31 ( a ) 的方式連接,此時(shí)流入繼電器中的電流為接地故障時(shí)流入繼電器的電流為零序電流,即在正常運(yùn)行和相間短路時(shí), 零序電流濾過(guò)器也存在一個(gè)不平衡電流, 即它是由于三個(gè)互感器鐵心的飽和程度不同,以及制造過(guò)程中的某些差別而引起的.( 2 )零序電壓過(guò)濾器為了取得零序電壓 ,通常采用如圖 2.32 所

39、示的三個(gè)單相電壓互感器或三相五柱式電壓互感器 , 其一次繞組接成星形并將中性點(diǎn)接地, 二次繞組接成開(kāi)口三角形. 從 m,n 端子上得到的輸出電壓為發(fā)生接地故障時(shí), 輸出電壓 u 為零序電壓 , 即正常運(yùn)行和電網(wǎng)相間短路時(shí),理想輸出 . 實(shí)際上由于電壓互感器的誤差及三相系統(tǒng)對(duì)地不完全平衡 ,在開(kāi)口三角形側(cè)也有電壓輸出 ,此電壓稱不平衡電壓 , 以 表示 ,即3, 零序電流速斷保護(hù)零序電流速斷保護(hù)又稱零序i 段 .4, 1 ) 整定計(jì)算與相間短路的電流保護(hù)類似,零序電流速斷保護(hù)起動(dòng)值的整定原則如下:1 ) 躲開(kāi)下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流3 , 即 ( 2. 17

40、 )2 ) 躲過(guò)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)出現(xiàn)的零序電流3 , 即( 2. 18 )根據(jù)式 ( 2. 17 ), 式( 2. 18 ) 的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,先取其中的較大值作為保護(hù)裝置的整定值 .3 ) 如果線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí), 零序電流速斷應(yīng)躲過(guò)非全相運(yùn)行又產(chǎn)生震蕩時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流4 , 限時(shí)零序電流速斷保護(hù)限時(shí)零序電流速斷保護(hù)又稱n段.( 1 ) 整定計(jì)算1 ) 動(dòng)作電流零序n段的起動(dòng)電流應(yīng)與下一段線路的i段保護(hù)相配合 當(dāng)該保護(hù)與下一段線路保護(hù)之間無(wú)中性點(diǎn)接地變壓器時(shí),該保護(hù)的起動(dòng)電流為( 2.21 )下一段線路零序i段保護(hù)的起動(dòng)值. 當(dāng)該保護(hù)與下一段線路保護(hù)有中性點(diǎn)接地變壓器

41、時(shí), 該保護(hù)的起動(dòng)電流為( 2.22 )在下一段相鄰線路保護(hù)零序i段保護(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時(shí)，流過(guò)本保護(hù)裝置的零序電流計(jì)算值.2 ) 動(dòng)作時(shí)限零序n段的動(dòng)作時(shí)限與相鄰線路保護(hù)零序i段相配合，動(dòng)作時(shí)限一般取0.5秒.( 2 ) 靈敏度校驗(yàn)零序u段的靈敏系數(shù)，應(yīng)按本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流來(lái)校驗(yàn)，并滿足 1.5的要求，即= ( 2.23 )式中 本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流.5, 零序過(guò)電流保護(hù)零序過(guò)電流保護(hù)又稱hi段保護(hù)，它用于本線路接地故障的近后備保護(hù)和相鄰元件(線路，母線,變壓器)接地故障的后備保護(hù).在本線路零序電流保護(hù)i, ii段拒動(dòng)和相鄰元件的保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)靠它來(lái)最終切

42、除故障.在中 性點(diǎn)接地電網(wǎng)中的終端線路上也可作為主保護(hù).( 1 ) 整定計(jì)算 躲開(kāi)在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流 即( 2.24 )式中可靠系數(shù)，取1.11.2 ; 下一條線路出口處相間短路時(shí)的最大不平衡電流.與下一線路零序m段相配合就是本保護(hù)零序w段的保護(hù)范圍，不能超出相鄰線路上零序w段的保護(hù)范圍.當(dāng)兩 個(gè)保護(hù)之間具有分支電路時(shí)( 有中性點(diǎn)接地變壓器時(shí)), 起動(dòng)電流整定為( 2.25 )式中可靠系數(shù)，取1.11.2 ;在相鄰線路的零序m段保護(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時(shí)，流過(guò)本保護(hù)范圍的最大零序電流計(jì)算值.如與相鄰線路保護(hù)間有分支電路時(shí)，則 取下一條相鄰線路零序w段的起動(dòng)值.取

43、，中最大者.( 2 ) 靈敏度校驗(yàn)1 )作為本線路近后備保護(hù)時(shí)，按本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)的最小零序電流3來(lái)校驗(yàn)，要求學(xué)2 ,即( 2.26 )2 ) 作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí), 按相鄰線路保護(hù)范圍末端發(fā)生接地故障時(shí), 流過(guò)本保護(hù)的最小零序電流3來(lái)校驗(yàn)，要求 1.5即( 3 ) 動(dòng)作時(shí)限零序w段電流保護(hù)的起動(dòng)值一般很小，在同電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地短路時(shí)，都可能動(dòng)作.為保證選擇性，各保 護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也按階梯原則來(lái)選擇 .如圖 2.33 所示 ,只有在兩個(gè)變壓器間發(fā)生接地故障時(shí),才能引起零序電流 , 所以只有保護(hù)4 , 5 , 6 才能采用零序保護(hù). 圖 2.33 中同時(shí)示出了零序過(guò)電流保護(hù)和相間

44、短路的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限, 相比可知前者具有較小的動(dòng)作時(shí)限, 這是它的優(yōu)點(diǎn)之一.6, 方向性零序電流保護(hù)7, 1 ) 構(gòu)成方向性零序電流保護(hù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1 ) 在多電源大接地電流系統(tǒng)中 , 每個(gè)變電站至少有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地, 以防止單相接地短路時(shí), 非故障相產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓 .2 )在圖 2.34 所示雙側(cè)電源供電系統(tǒng)中,它的兩側(cè)電源處的變壓器中性點(diǎn)均直接接地.如將 tm-1 側(cè)的電源去掉 , 則為單電源供電網(wǎng)絡(luò), 在相間短路的電流保護(hù)中, tm-2 變壓器短路時(shí), 短路電流不流過(guò)保護(hù)1 . 但在零序電流保護(hù)中 , tm-2 變壓器短路時(shí),零序電壓側(cè)流過(guò)保護(hù)1 . 此時(shí) ,為了保證保

45、護(hù)1 動(dòng)作的選擇性,就須采用方向性零序電流保護(hù), 這一點(diǎn)應(yīng)特別注意. 即在零序電流保護(hù)正方向有中性點(diǎn)接地的變壓器的情況下 , 不管被保護(hù)線路的對(duì)側(cè)有無(wú)電源, 為了防止保護(hù)的靈敏度過(guò)低和動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng) , 就須采用方向性零序電流保護(hù) .3 2) 動(dòng)作特性以圖 2.34 為例 ,在 點(diǎn)接地短路時(shí),一部分零序電流要經(jīng)過(guò) tm-2 變壓器構(gòu)成回路 ,一部分零序電流要經(jīng)過(guò)tm-1變壓器構(gòu)成回路.斷路器1qf4qf處的零序電流保護(hù)均可能動(dòng)作，為保證動(dòng)作的選擇性，2qf 3qf 的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為同理 , 在 點(diǎn)發(fā)生接地故障時(shí),要求顯然 , 零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限同時(shí)滿足這兩個(gè)條件是不可能的 , 必須加裝功率方向

46、元件, 構(gòu)成方向性零序電流保護(hù) .( 3 )解決措施1 ) 假設(shè)母線零序電壓為正, 零序電流由母線流向線路方向?yàn)檎? 故障線路兩側(cè)零序電流的實(shí)際方向?yàn)樨?fù), 零序功率為負(fù) , 非故障線路遠(yuǎn)離短路點(diǎn)側(cè)的零序電流也為負(fù) , 近短路點(diǎn)側(cè)零序電流的方向?yàn)檎?. 這時(shí)只須加裝反應(yīng)零序功率而動(dòng)作的繼電器就可保證選擇性.在 點(diǎn)接地 ,只需滿足 在 點(diǎn)接地 ,只需滿足即可保證選擇性.四, 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護(hù)在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí), 由于故障點(diǎn)的電流很小, 而且三相之間的線電壓仍然保持對(duì)稱對(duì)負(fù)荷供電沒(méi)有影響.在一般情況下都允許再繼續(xù)運(yùn)行12h .因此單相接地時(shí)，一般只要求繼電

47、保護(hù)有選擇地發(fā)出信號(hào) , 而不必跳閘.1, 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地的特點(diǎn)( 1 ) 單電源單線路系統(tǒng)的單相接地如圖 2.39 所示的單電源單線路系統(tǒng), 在正常運(yùn)行情況下, 三相對(duì)地有相同的電容,在相電壓 作用下 ,每相都有一個(gè)電容電流流入地中 , 而三相電流之和等于零. 即在 a 相接地時(shí) ( 圖 2.40 ), 各相對(duì)地的電壓為故障相電壓為零, 非故障相對(duì)地電壓升高為原來(lái)的 倍 . 因此 , 故障點(diǎn) d 的零序電壓為可見(jiàn) , 故障點(diǎn)的零序電壓 大小與相電壓相等 . 各相對(duì)地電容電流為其有效值為從接地點(diǎn)流回的電流為即為正常運(yùn)行時(shí), 三相對(duì)地電容電流的算術(shù)和.( 2 )單電源多線路系統(tǒng)的單相

48、接地如圖2.41所示，當(dāng)線路u a相接地時(shí)，電容電流分布在圖中用表示.類似于簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)的分析,在此接地電流為有效值式中 全系統(tǒng)每相對(duì)地電容的總和.從分析各元件( 發(fā)電機(jī)出線端 ,線路始端的 ) 電流互感器所反應(yīng)的零序電流可得如下結(jié)論:1 ) 單相接地時(shí), 全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓 , 而短路點(diǎn)的零序電壓在數(shù)值上為相電壓 ;2 ) 在非故障元件上有零序電流,其數(shù)值等于本相原對(duì)地電容電流, 電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向線路 ;3 ) 在故障元件上, 零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之相量和, 電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流向母線 .2, 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的接地保護(hù)根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

49、的的但相接地時(shí)的以上特點(diǎn),可構(gòu)成相應(yīng)的各種保護(hù).( 1 ) 零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)是利用故障線路另序電流較非故障線路為大的特點(diǎn),來(lái)實(shí)現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的保護(hù)裝置 .零序電流保護(hù)的原理接線圖如圖 2.42 所示 , 保護(hù)裝置由零序電流互感器 和零序電流繼電器所組成 . 零序電流保護(hù)裝置的起動(dòng)電流 必須大于本線路的零序電容電流( 即非故障時(shí)本身的電容電流), 即零序電流保護(hù)裝置的靈敏度,可以按被保護(hù)線路上發(fā)生接地故障時(shí)流經(jīng)保護(hù)的最小零序電流( 即為全網(wǎng)絡(luò)中非故障線路電容電流的總和 ) 來(lái)校驗(yàn) , 靈敏系數(shù)為由上式可見(jiàn), 當(dāng)系統(tǒng)出線越多時(shí), 全網(wǎng)絡(luò)的電流越大; 或被保護(hù)線路的電容電流

50、越小時(shí), 零序電流保護(hù)的靈敏系數(shù)就越容易滿足要求.( 2 )方向性零序電流保護(hù)在出線較少的情況下, 非故障線路零序電流與故障線路零序電流差別可能不大, 采用零序電流保護(hù)靈敏度很難滿足要求. 此時(shí)可采用方向性零序電流保護(hù). 由上節(jié)分析可知, 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí), 非故障線路零序電流超前零序電壓 ; 故障線路零序電流滯后零序電壓. 因此 , 利用零序功率方向繼電器可明顯區(qū)分故障線路和非故障線路 .此時(shí) , 方向性零序電流保護(hù)的接線和工作原理與大電流接地系統(tǒng)的方向性零序電流保護(hù)極為類似, 只是在使用中應(yīng)注意相應(yīng)的零序功率方向繼電器要采用正極性接入方式接入 3 和 3 , 且最大靈敏角為

51、90 度 .4, 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地的特點(diǎn)在36kv電網(wǎng)中，如果單相接地時(shí)接地電容電流的總和大于30a , 10kv電網(wǎng)大于20a , 2266kv 電網(wǎng)大于 10a ,那么單相接地短路會(huì)過(guò)渡到相間短路, 因此在電源中性點(diǎn)需加裝一個(gè)電感線圈 .單相接地時(shí)用它產(chǎn)生的感性電流,去補(bǔ)償全部或部分電容電流 .這樣就可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流 ,避免在接地點(diǎn)燃起電弧 , 把這個(gè)電感線圈稱為消弧線圈 .在圖2.43所示電網(wǎng)中，在電源中性點(diǎn)接入一消弧線圈.當(dāng)線路u上 a相接地時(shí)的電流分布如圖2.43所示,與圖 2.41 相比 ,不同之處是在接地點(diǎn)又增加了一個(gè)電感分量的電流 , 因此,從中性點(diǎn)流

52、回的總電流為 消弧線圈的電流, 設(shè)用 l 表示它的電感, 則 .由于 和 的相位大約相差, 因此 將因消弧線圈的補(bǔ)償而減少.根據(jù)對(duì)電容電流的補(bǔ)償程度不同 ,消弧線圈可以有完全補(bǔ)償 ,欠補(bǔ)償及過(guò)補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式.( 1 ) 完全補(bǔ)償法完全補(bǔ)償就是使,接地點(diǎn)的電流近似為零 , 從消除故障點(diǎn)電弧,避免出現(xiàn)弧光過(guò)電壓的角度來(lái)看,這種補(bǔ)償方式是最好的 . 但是由于對(duì)于 交流電感 l 和三相對(duì)地電容將產(chǎn)生串聯(lián)諧振, 從而使電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓嚴(yán)重升高, 這是不允許的 ,因此在實(shí)際上不能采用這種方式.( 2 )欠補(bǔ)償法欠補(bǔ)償法就是使, 補(bǔ)償后的接地點(diǎn)電流仍然是電容性的 . 如果系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化 , 當(dāng)某個(gè)

53、元件被切除或因故障跳閘 , 則電容電流就將減少, 很可能又出現(xiàn) 的情況 . 和 ( 1 ) 有相同的缺點(diǎn) . 因此這種方式一般也是不采用的 . 這里順便說(shuō)明 , 一般在電力網(wǎng)中欠補(bǔ)償方式是不采用的 .( 3 )過(guò)補(bǔ)償法過(guò)補(bǔ)償法就是使補(bǔ)償后的殘余電流是電感性的 . 采用這種方式不可能發(fā)生串聯(lián)諧振的過(guò)電壓?jiǎn)栴} , 因此在實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用 .大于 的程度用脫諧度p 來(lái)表示 , 其關(guān)系為一般選擇脫諧度p為5%10%，而不大于10% .采用過(guò)補(bǔ)償時(shí)，由于，所以 的實(shí)際方向與圖 2.43 所示的方向相反.距離保護(hù) , 就是一種可以滿足高壓電網(wǎng)發(fā)展要求的新原理保護(hù), 它可以在任何形式的電網(wǎng)中選擇性地切

54、除故障.并且有足夠的快速性和靈敏性.第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù)一 , 距離保護(hù)的概念距離保護(hù)是反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)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 . 測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離,實(shí)際上是測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的阻抗大小 ,故有時(shí)又稱阻抗保護(hù) .正常運(yùn)行時(shí) , 保護(hù)安裝處測(cè)量到的線路阻抗為負(fù)荷阻抗, 即當(dāng)發(fā)生線路故障時(shí),母線測(cè)量電壓為,輸電線路上測(cè)量電流為,這時(shí)的測(cè)量阻抗為保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的短路阻抗 , 即在短路以后. 母線電壓下降, 而流經(jīng)保護(hù)安裝處的電流增大, 這樣短路阻抗 比正常時(shí)測(cè)量到的 大大降低 ,距離保護(hù)的實(shí)質(zhì)是用整定阻抗 與被保護(hù)線路的測(cè)量阻抗 比較 . 如圖 3.1 所示當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以內(nèi)時(shí),即當(dāng) 時(shí)保護(hù)動(dòng)作 ;當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí),即當(dāng) 時(shí),保護(hù)不動(dòng)作.因此 , 距離保護(hù)又叫低阻抗保護(hù).2, 距離保護(hù)的時(shí)限特性距離保護(hù)是利用測(cè)量阻抗來(lái)反應(yīng)保護(hù)安裝處到至短路點(diǎn)這間距離的 , 為了保證選擇性, 獲得廣泛應(yīng)用的是階梯型時(shí)限特性, 這種時(shí)限特性與三段式電流保護(hù)的時(shí)限