继电保护第二章要点总结

三段式电流保护：共同点：反应与电流升高而动作区别：按不同整定原则选择起动电流。速断按躲开保护范围末端的最大短路电流整定；限时 速断按相邻线路电流速断保护的动作电流整定；过电流保护按躲开最大负荷电流整定电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护。为保证迅速而 有选择性的切除故障，将三种保护组合在一起，构成阶段是电流保护优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于35千伏及以下电压等级 的单侧电源电网中。缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源的 网络中才有选择性选择性和速动性：优先保证选择性：保证在下一条线路出口处短路时不起动，称为要躲开下一条线路出口短路 的条件整定优先保证速动性：采用无选择性的速断保护切除故障，再用自动重合闸装置纠正。对继电器的要求：工作可靠。动作值误差小。接点可靠。消耗的功率要小。动作迅速。热稳定、动稳定要好。 安装调试容易、运行维护方便、价格便宜。电流继电器：继电器是组成继电保护装置的基本元件。电流继电器是实现电流保护的基本元件，在电流保 护中用作测量和起动元件，它是反应电流超过某一整定值而动作的继电器。动作电流：能使继电器动作（动合触电闭合）的最小电流；返回电流：能使继电器返回（动合触电打开）的最大电流继电特性：无论起动和返回，继电器的动作是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置 返回系数：返回电流和起动电流的比值，一般都小于1动作条件：为使继电器动作，必须增大电流IK,以增大电磁转矩M，使其满足MMth+Mf 返回条件：为使继电器返回，弹簧作用力矩Mth必须大于电磁力矩M及摩擦力矩Mf之和继电器动作电流的调整方法：1）.改变线圈匝数即改变K32）.通过改变把手改变弹簧的反作用力矩3）.改变舌片初始位置即改变空气隙的长度电流互感器：将一次系统的大电流准确地变换为适合二次系统使用的小电流（额定值为1A或5A），以便 继电保护装置或仪表用于测量电流。误差分析：电流误差：归算到二次绕组的一次绕组电流I1与二次绕组I2的数量差稳态短路电流引起的误差：当电流互感器一次测流过大的短路电流时，尽管二次侧有很大的去磁安匝，由于二次负载压 降很大，二次电压仍会升高，及铁心中的磁感应强度会大大增加，以致铁芯饱和，磁阻增加， 励磁阻抗下降，励磁电流增加，二次侧电流将减小且波形发生变化。10%误差曲线：不同的负荷阻抗ZL,对应于不同的规定限值M,从而形成的一条限制曲线 暂态短路电流引起的误差减小电流互感器误差的措施：1）.从制造角度上看，应尽量加大电流互感器的励磁阻抗，增大铁芯截面或用高导磁率的镀 莫合金作铁芯。2）.从使用角度看，应尽量减小电流互感器的二次侧负载阻抗，降低励磁电压。3）.选择同型号的电流互感器串联使用，是每个电流互感器的励磁电压仅为负载压降的一半。4）.选择大变化比的电流互感器，以降低短路电流倍数。根据线路故障对主、后备保护的要求，相间短路的电流保护有三种：第一，无时限电流速断保护或无时限电流电压联锁速断保护；第二，带时限电流速断保护或带时限电流电压联锁速断保护；第三，定时限过电流保护或低电压启动过电流保护。几个基本概念：系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装 置的短路电流为最大的运行方式。系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最大，而通过保护装置 的短路电流为最小的运行方式。最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大。最小短路电流：在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小。保护装置整定：就是根据对继电保护的基本要求，确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时 限等过程。动作电流：为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处短路时，通过保护的最大短 路电流来整定。电流速断保护装置为什么要加中间继电器？线路中管型避雷器放电时间为0.040.06S，在避雷器放电时速断保护不应该动作，为此在速 断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。一方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过 管型避雷器的放电时间，防止误动作。优点：简单可靠，动作迅速。缺点：（1）不能保护线路全长；（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。（3）在线路较短时，可能无保护范围。无时限电流速断保护的作用：保证在任何情况下只切除本线路上的故障无时限电流速断整定的基本原则：电流测量元件的动作电流总必须躲过外部短路时流过保护的最大短路电流以保证保护的选 择性。电流测量元件的灵敏度则应按流过保护的可能的最小短路电流进行校验，并要满足灵 敏度的要求。带时限电流速断保护电流测量元件的整定值遵循原则：第一、在任何情况下，带时限电流速断保护均能保护本线路全长（包括本线路末端）为此， 保护范围必须延伸至相邻的下一线路，以保证保护在有各种误差的情况下仍能保护线路的全 长；第二、为了保证在相邻的下一线路出口处短路时保护的选择性，本线路的带时限电流速断保 护在动作时间和动作电流两个方面均必须和相邻线路的无时限电流速断保护配合。限时电流速断评价：优点：限时电流速断保护结构简单，动作可靠，能保护本条线路全长。缺点：不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护,受系统运行方式变化较大。定时限过电流保护：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以 实现过电流保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无关。定时限过电流保护的作用是做本线路主保护的近后备，并做相邻下一线路或元件的远后备， 因此它的保护范围要求超过相邻线路或元件的末端。优点：结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。不仅能作本 线路的近后备（有时作为主保护），而且能作为下一条线路的远后备。在放射型电网中获得 广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保护。缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时限越大，对靠电源端的故障不能快速切除。电流保护的接线方式：三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但B相发生单相短路时，保护装置不会动作。两种接线方式均能反映所有的相间短路，两种接线方式的区别主要有：（1）两种接线的投资不同；（2）在大接地电流系统中，完全星形接线能反映所有单相接地故障，不完全星形接线不能 反映B相接地故障；（3）在小接地电流系统中，在不同线路的不同相上发生两点接地时，不完全星形接线只有 三分之一的机会切除两条线，而完全星形接线则均切除两条线，因此，不完全星形接线的供 电可靠性高；在串联运行的两相邻线路上发生两点接地时，不完全星形接线方式的电流保护 有三分之一的机会无选择性动作，而完全星型接线则百分之百有选择性动作。（4）对于绕组为星型-三角形联结的变压器后发生两相短路时，完全星型接线方式电流保护 的灵敏度是不完全星型接线电流保护的灵敏度的二倍。（5）对于绕组为星形-三角形连接的变压器在发生两相短路时，完全星形接线方式电流保护 的灵敏度是不完全星形接线电流保护的灵敏度的2倍。方向性电流保护：功率方向元件：分析原因：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。工作原理：为了消除双侧电源网络中保护无选择性的动作，就需要在可能误动作的保护上加设一个功率 方向元件。该元件当短路功率由母线流向线路时动作;当短路功率由线路流向母线时不动作。 双测电源网络相间短路方向保护就是在单侧电源网络相间短路保护的基础上增加了方向判 别元件，以保证其选择性的保护。双测电源网络方向保护有功率方向和阻抗方向两种。当双测电源网络上的保护装设方向元件后，就可以把他们拆开成两个单侧电源网络看待，两 组方向保护之间不要求配合关系，其整定计算仍可按单侧电源网络保护原则进行。解决办法：1. 利用方向元件和电流元件结合构成了方向电流保护。2. 由于元件动作具有一定的方向性，可在反向故障是把保护闭锁。3. 正方向故障时方向电流保护才可能动作，按正方向分组。构成：方向元件、电流元件、时间元件。功率方向测量元件：短路功率由母线流向线路时动作，短路功率由线路流向母线时不动作电压死区：在其正方向出口附近短路接地时，故障相对地的电压很低，使继电器不能动作， 这称为方向继电器的“电压死区”。为了减小和消除死区，在实际上广泛采用非故障的相间电压作为接入功率继电器的电压参考 量，判别电流的相位解决方向死区的方法：方向死区产生的根本原因是由于比相的参考电压量值太低引入非故障相相电压消除方向死区（90接线功率方向元件，序分量方向元件），采用记忆电压消除方向死区功率方向继电器接线方式它与电流互感器和电压互感器的接线方式。功率方向继电器的接线方式必须正在各种短路故 障形式下，能正确的判断短路功率方向，并使加到继电器上的电流和电压值尽可能大，是相 位角接近于最灵敏角，以提高功率方向继电器的灵敏性和动作可靠性。90。接线方式:为了减小和消除死区，相间短路的功率方向测量元件广泛采用非故障的相间 电压作参考量去判别电流的相位，即90度接线方式。是指系统在方向对称且功率因数为1 时的情况下，接入功率方向测量元件的电流超前所加电压的90度90。接线方式的主要优点是：第一，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高； 第二，适当地选择继电器的内角后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。方向性过电流保护的整定计算1. 保护装置的动作电流（1）躲过被保护线路中的最大负荷电流。（2）躲过非故障电流（3）与同方向相邻线路保护装置灵敏系数相互配合。2. 保护装置灵敏度的校验：方向过电流保护的灵敏系数主要取决于电流元件的灵敏系数，其校验方法与不带方向的过电 流保护相同。3. 保护装置的动作时限：是将动作方向一致的保护按阶梯原则进行的。零序电压分布特点：零序电压是故障点叠加电压产生的，零序分量的分布取决于故障点位置和变压器接地中性点 位置。故障点零序电压最高，零序电压从故障点的最大值沿零序网逐步降低，至中性点降为零 零序电流分布特点：零序电流分布取决于零序网络结构和故障点位置。零序网结构取决于接地变压器位置和接线组别。阶梯式零序电流保护：零序I段为瞬时动作的零序电流速断，只保护线路的一部分零序II段为零序电流限时速断，可保护线路全长，并与相邻元件保护相配合，动作一般带0.5S延时零序III段为零序过电流保护，作为本线路和相邻线路的后备保护零序电流保护的整定：零序I段的整定：躲开下级线路出口接地故障时最大零序电流；躲开短路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流；零序II段的整定：启动电流与下一级线路零序I段保护范围末端配合，并高出一个动作时限的级差整定应考虑分支线路的影响，选取最小的零序分支系数整定。零序III段的整定：躲开下级线路出口处相间短路的最大零序不平衡电流考虑各保护间灵敏度的配合，按逐级配合的原则考虑。即本本级线路的零序III段不能超出 相邻线路零序III段的保护范围。单相接地故障的零序分量具有以下特点：1. 零序电压的最高点位于接地故障处，离故障点越远，零序电压越低。保护安装处的母线零 序电压大小主要取决于有关变压器的零序阻抗，零序功率方向继电器的输入电压与输入电流 之间的相位差则完全取决于变压器的零序阻抗角。2. 零序电流的分布，取决于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及变压器接地中 性点的数目和位置，而与电流的数量和位置无关。3. 零序功率是故障点流向电源，亦即故障点流向母线，通常母线流向线路的功率为正，所以 零序功率继电器是在负值零序功率下动作的。4. 某一保护安装地点处的零序电压和零序电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角，而与 被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。5. 在系统运行方式变化时，正、负序阻抗随之变化，引起故障点各序分量电压之间电压分配 的改变，因而间接地影响零序分量的大小。多段式方向零序电流保护的构成仅在零序电流保护第I、II、III各段中分别增加一个零序功 率方向测量元件，并与零序电流测量元件构成与门，共同判别是否在保护线路正方向发生了 接地短路。零序电流保护评价:优点：1. 零序过电流保护的灵敏度高，保护时间按短.2. 零序过电流保护受运行方式变化小3. 当系统发生某些不正常状态时，零序保护不受其影响4. 零序保护具有显著地优越性缺点：1. 对于短路或者运行方式变化很大时，保护往往不能满足系统运行所提出的要求。2. 在重合闸动作的过程中，将出现非全相运行状态，可能出现较大的零序电流，因而影响零 序电流保护的正常工作。3. 当采用自耦变压器；联系两个不同电压等级的网络时，则任一网络的接地短路都将在另一 网络中产生零序电流，是整定计算复杂，并且增加二段的动作时限。中性点直接接地系统：1、故障点的零序电压最高，距故障点越远零序电压越低2、零序电压的分布决定于线路零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与电源数目无关3、对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率的方向实 际上都是由线路流向母线的4、某一保护安装地点处于零序电压和电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角，而与被 保护线路的零序阻抗和故障点的位置无关5、在系统运行方式变化时，正序阻抗随之变化，引起故障点各序分量电压UK1。UK2.UK0 之间电压分配的改变，因而间接的影响零序分量的大小中性点不接地电网发生单相接地时有以下特征：1、在发生单相接地时，全系统出现零序电压和零序电流；2、非故障线的零序电流为该线非故障相对地电容电流之和，方向为由母线指向线路且超前 零序电压90。；3、故障点的电流为全系统非故障相对地电容电流之和，其相位超前零序电压90。4、故障线的零序电流等于除故障线外的全系统中其他元件非故障相的电容电流之和，其值 远大于非故障线的零序电流，且方向与非故障线电流的方向相反，由线路指向母线，且滞后 零序电压90。；5、故障线的零序功率与非故障线的零序功率方向相反。中性点非直接接地系统单相接地故障特点：当发生接地故障时，故障电流很小。三相线电压保持对称，对负荷供电没有影响。非故障相对地电压升高根号3倍中性点不接地系统可构成以下原理的接地短路保护方式：1、绝缘监视装置2、零序电流保护3、零序功率方向保护中性点经消弧线圈接地系统：根据对电容电流补偿程度的不同，消弧线圈可以有下列三种补偿方式:完全补偿、欠补偿、过补偿采用过补偿后，该系统中零序分量的特征如下：1、全系统出现零序电压和零序电流；2、由于过补偿作用使流经故障点、故障线路的零序电流大大减小，因此它的大小与非故障 线路的零序电流值差别不大，其次由于补偿系数不大，所以采用零序电流保护很难满足灵敏 系数的要求；3、采用过补偿方式后故障线零序电流和零序功率方向与非故障线零序电流和零序功率方向 相同，就无法利用零序功率方向保护来选择故障线路；4、在接地短路暂态过程中，接地电流中含有丰富的高次谐波分量；5、接地故障时，暂态过程中的暂态电容电流比稳态电容电流大得多，且在过渡过程中首半 波幅值出现最大。中性点经消弧线圈接地系统一般用以下保护方式：1. 采用绝缘监视装置2. 零序电流保护3. 短时投入电阻4. 利用单相接地电流中的高次谐波分量5. 利用单相接地瞬间的波过程中，故障线路与非故障线路上零序电流大小或方向的差别， 构成有选择性的保护；6. 利用接地故障暂态过程中的故障分量的特征构成保护。