电力系统继电保护(张保会)资料.ppt

电 力 系 统 继 电 保 护 2/528 前 言 电 力 系 统 组 成 ： 发 、 输 、 配 、 用 电 能 的 特 点 ： 一 次 设 备 ： 发 出 、 传 送 、 分 配 和 使 用 电 能 的 设 备 。 发 电 机 、 变 压 器 、 母 线 、 输 电 线 路 、 电 容器 、 电 动 机 等 属 于 一 次 设 备 二 次 设 备 ： 对 一 次 设 备 的 运 行 状 态 进 行 监 视 、 测 量 、 控 制 和 保 护 的 设 备 。 （ +管 理 ） 3/528 4/528 1.1.1 正 常 工 作 状 态 5/528 6/528 7/528 不 正 常 工 作 状 态 的 危 害 1、 过 负 荷 ： 因 负 荷 超 过 电 气 设 备 的 额 定 值 造 成 的电 流 增 大 危 害 ： 造 成 载 流 导 体 的 熔 断 或 加 速 绝 缘 材 料 的 老化 和 损 坏 从 而 导 致 故 障 2、 频 率 降 低 ： 由 于 系 统 中 出 现 有 功 功 率 缺 额 而 引起 的 危 害 1） 影 响 产 品 质 量2） 降 到 4748Hz以 下 会 引 起 频 率 崩 溃3） 使 电 压 下 降 可 能 引 发 电 压 崩 溃 8/528 不 正 常 工 作 状 态 的 危 害 3、 过 电 压 ： 发 电 机 突 然 甩 负 荷 而 产 生 危 害 ： 造 成 绝 缘 击 穿 导 致 短 路 4、 系 统 振 荡 ： 因 系 统 受 到 扰 动 而 失 去功 率 平 衡 。 危 害 ： 系 统 振 荡 时 ， 电 流 和 电 压 周 期 性 摆 动 ， 严 重 影 响 系 统 的 正 常 运 行 9/528 10/528 11/528 12/528 13/528 14/528 Company Logo 15/528 16/528 17/528 18/528 19/528 20/528 21/528 22/528 23/528 24/528 25/528 26/528 27/528 28/528 29/528 30/528 31/528 后 备 保 护 主 保 护 或 断 路 器 拒 动 时 用 来 切 除 故 障 的 保 护 。 又 分 为 远 后 备 保 护 和 近 后 备 保 护 两 种 ； 近 后 备 保 护 ： 当 主 保 护 拒 动 时 ， 由 本 设 备 或 线路 的 另 一 套 保 护 来 实 现 后 备 的 保 护 ； 当 断 路 器 拒动 时 ， 由 断 路 器 失 灵 保 护 来 实 现 近 后 备 保 护 。 远 后 备 保 护 ： 当 主 保 护 或 断 路 器 拒 动 时 ， 由 相邻 电 力 设 备 或 线 路 的 保 护 来 实 现 的 后 备 保 护 。 辅 助 保 护 ： 为 补 充 主 保 护 和 后 备 保 护 的 性 能 或 当主 保 护 和 后 备 保 护 退 出 运 行 而 增 设 的 简 单 保 护 。 32/528 33/528 34/528 35/528 36/528 37/528 二 、 选 择 性 选 择 性 是 指 电 力 系 统 发 生 故 障 时 ， 保 护 装 置 仅 将故 障 元 件 切 除 ， 而 使 非 故 障 元 件 仍 能 正 常 运 行 ，以 尽 量 缩 小 停 电 范 围 38/528 39/528 40/528 41/528 42/528 43/528 44/528 45/528 46/528 47/528 第 二 章 电 网 的 电 流 保 护2.1 单 侧 电 源 网 络 相 间 短 路 时 电流 量 值 特 征 50/528 51/528 52/528 53/528mM C 2.1.1 继 电 器 测 量 元 件 22 2rdc IM K 1 1( )th th tM M K Mdc M thMm 54/528动 作 电 流 ： 能 使 继 电 器 动 作 的 最 小 电 流 值 ， 记 作 Iop 55/528返 回 电 流 ： 能 使 继 电 器 返 回 （ 原 位 ） 的 最 大 电 流 值 Ire 56/528 57/528 58/528 59/528 60/528 2.1.2单 侧 电 源 网 络 相 间 短 路 时 电 流 量 值 特 征 目 前 ， 我 国 电 力 系 统 主 要 的 电 压 等 级 ：500kV, 330kV, 220kV, 110kV, 66kV, 35kV, 10kV, 6kV, 380/220V。110110N NU kVU kV 承 担 输 电 任 务多 电 源 环 网电 网 ： 中 性 点 直 接 接 地 运 行 方 式主 保 护 由 纵 联 保 护 承 担能 够 快 速 切 除 线 路 上 任 一 点 故 障 电 网 主 要 承 担 供 、 配 电 任 务采 用 双 电 源 互 为 备 用电 网 正 常 时 单 侧 电 源 供 电 方 式中 性 点 非 直 接 接 地 （ 为 什 么 ？ ）主 保 护 采 用 阶 段 式 特 性 的 电 流 保 护 承 担 61/528 故 障 类 型 正 序 分 量 比 例 系 数 附 加 电 抗 单 相 短 路 3两 相 短 路两 相 短 路 接地三 相 短 路 1 0)(nm )n(z(1)f(1)f(2)f (3)f(1.1)f f 0(1)Uz z (2) (0) 3 fz z z 3 )xx( xx13 )0()2( )2()0( (2) fz z (2) (0)/( 3 )fz z z f 0(1)Uz z f 0(1)Uz z f 0(1)Uz z 62/528(3) 1k s kEI Z Z l (2) 132k s kEI Z Z l 1 2Z Z前 提 ： 最 大 运 行 方 式 下 三 相 短 路最 小 运 行 方 式 下 两 相 短 路 63/528 64/528 2.1.3 电 流 速 断 保 护 对 于 仅 反 应 于 电 流 幅 值 增 大 而 瞬 时 动 作 电流 保 护 ， 称 为 电 流 速 断 保 护 。 它 是 三 段 式电 流 保 护 的 第 一 段 65/528 1电 流 速 断 保 护 动 作 电 流 的 整 的 整 定 66/528 1电 流 速 断 保 护 动 作 电 流 的 整 的 整 定 67/528 保 护 范 围 注 意 ： 保 护 范 围 可 能 为 0 68/528 69/528 动 作 时 间 保 护 本 身 没 有 延 时 ， 电 流 继 电 器 延 时 一 般 小 于 10ms； 保 护 出 口中 间 继 电 器 延 时 60-80ms， 一 方 面 延 时 动 作 可 以 躲 过 线 路 中 避 雷 器 的放 电 时 间 40-60ms， 另 一 方 面 扩 大 触 电 容 量和 数 量 。 可 见 ， 并 不 是 瞬 间 完 成 的 ， 有 一定 的 延 时 。 70/528 71/528 72/528 73/528 构 成 74/528 结 论 仅 靠 动 作 电 流 值 来 保 证 其 选 择 性 ， 保 护 范围 直 接 受 到 运 行 方 式 变 化 的 影 响 ， 一 般 不能 保 护 线 路 全 长 （ 当 线 路 末 端 为 线 路 -变压 器 单 元 时 可 以 保 护 全 长 ） ； 需 要 根 据 具体 场 合 选 择 ， 一 般 适 用 于 长 线 路 。 能 无 延 时 地 （ 相 对 而 言 ） 保 护 本 线 路 的 一部 分 （ 不 是 一 个 完 整 的 电 流 保 护 ） 。 75/528 2.1.4限 时 电 流 速 断 保 护 定 义 ： 是 带 时 限 动 作 的 保 护 ， 用 来 切 除 本 线 路 上 速 断 保护 范 围 之 外 的 故 障 ， 且 作 为 速 断 保 护 的 后 备 保护 。要 求 ： 任 何 情 况 下 能 保 护 线 路 全 长 ， 并 具 有 足 够 的 灵敏 性 ； 在 满 足 要 求 的 前 提 下 ， 可 以 带 一 定 时 间 延 时 ，但 力 求 动 作 时 限 最 小 ； 在 下 级 线 路 发 生 短 路 时 ， 保 证 下 级 保 护 优 先 切除 故 障 ， 满 足 选 择 性 要 求 。 76/528 1 启 动 电 流 的 整 定 77/528 2 动 作 时 限 的 选 择 应 比 下 一 条 线 路 速 断 保 护 的 动 作 时 限 高 出一 个 时 间 阶 梯 t II2 1t t t t通 常 取 0.5S 78/528 79/528 3 灵 敏 性 校 验按 系 统 最 小 运 行 方 式 下 ， 线 路 末 端发 生 两 相 短 路 时 的 短 路 电 流 进 行 校 验K.B.minsen IIset.2 sen 1.3 1.5IK IK 要 求 ： 80/528 81/528 限 时 电 流 速 断 动 作 时 限 的 配 合 关 系 82/528 4 限 时 电 流 速 断 保 护 的 构 成 （ 图 1） 83/528 限 时 电 流 速 断 保 护 的 构 成 （ 图 2） 84/528 小 结1. 限 时 电 流 速 断 保 护 的 保 护 范 围 大 于 本 线路 全 长 ；2. 依 靠 动 作 电 流 值 和 动 作 时 间 共 同 保 证 其选 择 性 ；3. 与 第 段 共 同 构 成 被 保 护 线 路 的 主 保 护 ，兼 作 第 段 的 后 备 保 护 。一 句 话 ： 限 时 电 流 速 断 保 护 作 为 本 线 路 首 段 的 近 后 备 、本 线 路 末 端 的 主 保 护 、 相 邻 下 一 线 路 首 端 的 远 后 备 。 85/528 2.1.5 （ 定 时 限 ） 过 电 流 保 护 过 电 流 保 护 是 指 启 动 电 流 按 躲 最 大 负荷 电 流 来 整 定 的 保 护 。 它 是 三 段 式 电 流 保护 的 第 段 。 该 保 护 不 仅 能 保 护 本 线 路 全 长 ， 且 能保 护 相 邻 线 路 的 全 长 。 可 作 为 本 线 路 主 保护 的 近 后 备 保 护 以 及 相 邻 下 一 路 保 护 的 远后 备 保 护 86/528 1 启 动 电 流 计 算动 作 电 流 : 躲 最 大 负 荷 电 流 在 外 部 故 障 切 除 后 ， 电 动 机 自 启 动 时 ， 应 可 靠 返 回 。 87/528 2 动 作 时 限 的 选 择 按 阶 梯 原 则 选 择 III III III4 3 6max ,t t t t 88/528 III III III4 3 6max ,t t t t 89/528 3 灵 敏 性 的 校 验 （ 1） 作 为 近 后 备 时 90/528 3 灵 敏 性 的 校 验 （ 1） 作 为 远 后 备 时 91/528 在 各 个 灵 敏 度 系 数 之 间 ， 要 求 灵 敏 系 数 互 相 配 合 92/528 过 电 流 保 护 的 构 成 93/528 94/528 流 入 保 护 继 电 器 的 电 流 与 电 流 互 感 器 的 二 次 电 流的 比 值 ， 称 为 接 线 系 数 95/528 96/528 97/528 两 种 接 线 方 式 在 各 种 故 障 时 的 性 能分 析1、 对 各 种 相 间 短 路 ， 两 种 接 线 方 式 均 能 正 确 反映 ； 只 是 动 作 继 电 器 的 个 数 不 同 。 2、 中 性 点 直 接 接 地 系 统 的 单 相 接 地 短 路 ， 三 相 星 形 可 反 应 各 种 接 地 故 障 ， 两 相 （ AC） 星 形不 能 反 映 B相 接 地 故 障 3、 在 小 接 地 电 流 系 统 中 ， 发 生 异 地 两 点 接 地 时 ， 一 般 只 要 求 切 除 一 个 接 地 点 ， 而 允许 带 一 个 接 地 点 继 续 运 行 一 段 时 间 。 98/528 99/528停 电 通 知 100/528 101/528 102/528 结 论 （ 换 一 种 说 法 ） ： 当 在 Y/ 变 压 器 的 侧 发 生 两 相 短 路 时 ： 滞 后 相电 流 是 其 它 两 相 电 流 的 两 倍 并 与 它 们 反 相 位 。 当 在 Y/ 变 压 器 的 Y侧 发 生 两 相 短 路 时 ： 超 前 相电 流 是 其 它 两 相 电 流 的 两 倍 ， 并 与 它 们 反 相 位 。（ 作 业 ： 推 导 此 结 果 ） 当 过 电 流 保 护 接 于 降 压 变 压 器 的 高 压 侧 作 为 低 压侧 线 路 故 障 的 后 备 保 护 ， 采 用 两 相 星 形 接 线 时 的灵 敏 度 比 三 相 星 形 接 线 时 降 低 一 半 103/528 两 相 三 继 电 器 接 线 方 式 lYBlYCYA nInII /)( . 104/528 5 两 种 接 线 方 式 的 应 用（ 1） 三 相 星 形 接 线 ： 主 要 用 于 发 电 机 、 变 压器 的 后 备 保 护 ， 采 用 电 流 保 护 作 为 大 电 流接 地 系 统 的 保 护 （ 要 求 较 高 的 可 靠 性 和 灵敏 性 ） ； 也 用 于 中 性 点 直 接 接 地 系 统 中 ， 作 为 相 间 短路 和 单 相 接 地 短 路 的 保 护 （ 但 不 常 见 ） 。（ 2） 两 相 星 形 接 线 ： 中 性 点 不 接 地 电 网 或 经高 阻 接 地 电 网 中 ， 用 于 相 间 短 路 保 护 ；（ 注 ： 所 有 线 路 上 的 保 护 装 置 应 安 装 在 相同 的 两 相 上 ： A、 C相 ） 。 105/528 三 段 式 电 流 保 护 的 接 线 图 举 例 106/528 107/528 2.1.8 对 电 流 保 护 的 评 价1、 选 择 性 ：在 单 测 电 源 辐 射 网 中 ， 有 较 好 的 选 择 性 ，但 在 多 电 源 或 单 电 源 环 网 等 复 杂 网 络 中 可 能 无 法 保 证 选 择 性 。2、 灵 敏 性 ：受 运 行 方 式 的 影 响 大 ， 往 往 满 足 不 了 要 求 。 电 流 保 护 的缺 点例 ： 第 段 ： 运 行 方 式 变 化 较 大 且 线 路 较 短 ， 可 能 使 保 护 范 围 为 零 ；第 段 ： 长 线 路 重 负 荷 （ IL增 大 ， Id减 小 ） ， 灵 敏 性 不 满 足 要 求 。3、 速 动 性 ：一 般 情 况 下 可 以 满 足 快 速 切 除 故 障 的 要 求 （ 第 、 段 满足 ） ；第 段 越 靠 近 电 源 ， t越 长 缺 点4、 可 靠 性 ：线 路 越 简 单 ， 可 靠 性 越 高 优 点 108/528 2.2 双 侧 电 源 网 络 相 间 短 路 的方 向 性 电 流 保 护 109/528 主 要 内 容 1、 问 题 的 提 出 及 解 决 办 法 2、 功 率 方 向 继 电 器 3、 相 间 短 路 功 率 方 向 继 电 器 接 线 方 式 4、 方 向 性 电 流 保 护 整 定 计 算 特 点 5、 对 方 向 性 电 流 保 护 的 评 价 110/528 1、 问 题 的 提 出 及 解 决 办 法 111/528 112/528 113/528 （ 2） 原 因 分 析 114/528 （ 3） 解 决 方 法 115/528 116/528 2、 功 率 方 向 继 电 器 117/528 （ 1） 基 本 原 理 118/528 119/528 （ 2） 功 率 方 向 继 电 器 的 动 作 方 程 120/528 121/528 （ 2） 功 率 方 向 继 电 器 的 动 作 方 程 122/528 (二 )功 率 方 向 继 电 器 的 动 作 区 123/528LG-11整 流 型 功 率 方 向 继 电 器 124/528 125/528 126/528 127/528 128/528 129/528 130/528 LG-11、 LG-12小 常 识 131/528 LG-11、 LG-12小 常 识动 作 时 间 ： 对 于 LG-11型 ， 在 灵 敏 角 下 ， 电 压 由 额 定 突 然 降 4倍 最 小 动 作 电 压 ， 电 流 同 时 由 0升 至 额 定 电 流 时 ，动 作 时 间 不 大 于 30mS； 对 于 LG-12型 ， 在 灵 敏 角下 ， 同 时 突 然 加 入 额 定 电 流 和 4倍 最 小 动 作 电 压 时 ，动 作 时 间 不 大 于 40ms。记 忆 时 间 ： 对 于 LG-11型 ， 当 模 拟 保 护 出 口 处 短 路 在 灵 敏 角下 ， 突 然 增 加 额 定 电 流 至 10倍 额 定 电 流 ， 电 压 自100V同 时 突 然 降 到 0的 情 况 下 ， 继 电 器 应 可 靠 动作 ， 其 极 化 继 电 器 动 作 保 持 时 间 不 小 于 50ms 132/528 133/528 134/528 135/528 136/528 按 相 启 动 注 意 电 流线 圈 和 电压 线 圈 的极 性 137/528 138/528 139/528 140/528 141/528 分 析 正 方 向 远 方 两 相 短 路 142/528 143/528 144/528 145/528 146/528 147/528 148/528 149/528 （ 二 ） 限 时 电 流 速 断 保 护 的 整 定 计 算 150/528 （ 二 ） 限 时 电 流 速 断 保 护 的 整 定 计 算 151/528 （ 二 ） 限 时 电 流 速 断 保 护 的 整 定 计 算 152/528 （ 二 ） 限 时 电 流 速 断 保 护 的 整 定 计 算 153/528 154/528 5、 对 方 向 性 电 流 保 护 的 评 价 155/528 156/528 直 接 接 地 ： 110kV及 以 上 电 网 不 接 地 ： 36kV 单 相 接 地 电 流 30A 35 60kV 单 相 接 地 电 流 10A 非 直 接 接 地 ： 其 他 情 况 157/528 158/528 序 网 电 流 电 压 分 布 特 点 ： 正 序 电 压 距 故 障 点 越 近 ， 电 压 越 低 ； 距 电 源 越 近 ，电 压 越 高 。 负 序 、 零 序 距 故 障 点 越 近 ， 电 压 越 高 。 各 序 分 量 经 变 压 器 后 的 相 位 变 化 ： Y0 ： 正 序 分 量 逆 时 针 转 300； 负 序 分 量 顺 时针 转 300； 侧 无 零 序 流 出 。 Y0： 正 序 分 量 顺 时 针 转 300； 负 序 分 量 逆 时针 转 30 0； 侧 无 零 序 流 出 ； Y0侧 无 零 序 流 出 。 159/528 160/528 161/528 线 路 L-4和 变 压 器 T-4包 含 在 正 （ 负 ） 序 网 络 中 ，但 是 变 压 器 T-4中 性 点 未 接 地 ， 不 能 流 通 零 序 电 流 ，所 以 他 们 不 包 括 在 零 序 网 络 中相 反 ， 线 路 L-3和 变 压 器 T-3因 为 空 载 不 能 流 通 正（ 负 ） 序 电 流 而 不 包 括 在 正 （ 负 ） 序 网 络 中 ， 但因 变 压 器 T-3中 性 点 接 地 。 故 L-3和 T-3能 够 流 通 零序 电 流 ， 所 以 他 们 包 含 在 零 序 网 络 中 162/528 163/528 164/528 165/528 166/528 对 称 分 量 法 的 基 本 原 理 )0( )2( )1(22 11111 aaacba FFFaa aaFFF abc1120 FTF cbaaaa FFFaa aaFFF 1111131 2 2)0( )2( )1( 120abc TFF 167/528 168/528 169/528 170/528 171/528 注 意 ： 正 常 运 行 和 电 网 相 间 短 路 时 ， 由 于 电 压 互感 器 的 误 差 以 及 三 相 系 统 对 地 不 完 全 平 衡 ，在 开 口 三 角 形 侧 也 可 能 有 数 值 不 大 的 电 压输 出 ， 此 电 压 称 为 不 平 衡 电 压 ， 以 UUnb表 示 。 当 系 统 中 存 在 有 三 次 谐 波 分 量 时 ， 一 般 三相 中 的 三 次 谐 波 电 压 是 同 相 位 的 ， 在 零 序电 压 过 滤 器 的 输 出 端 也 有 三 次 谐 波 电 压 输出 。 对 反 应 于 零 序 电 压 而 动 作 的 保 护 装 置 ，应 该 考 虑 躲 开 它 们 的 影 响 。 172/528 173/528 174/528 175/528 2.3.3 零 序 电 流 速 断 保 护（ I） 段 176/528 177/528 178/528 179/528 II II Iset.2 rel set.1 0.1/I K I KII02 01It t t 180/528 181/528 unb.max np st er k.maxI K K K I式 中 182/528 183/528 184/528 185/528 186/528 187/528 188/528 189/528 190/528 191/528 192/528 193/528G 194/528 195/528 =0 196/528 197/528 发 电 机 出 线 端 的 零 序 电 流 （ 图 ） 198/528 在 故 障 线 路 上 （ 图 ） 199/528 200/528 中 性 点 不 接 地 系 统 发 生 单 相 接 地 后 零 序 分 量 分 布 的 特 点 ： 201/528 202/528 5.中 性 点 不 接 地 电 网 中 单 相 接 地 的 保 护 203/528 (2)零 序 电 流 保 护 利 用 故 障 线 路 零 序 电 流 较 非 故 障 线 路 为 大 的 特 点来 实 现 有 选 择 性 地 发 出 信 号 或 动 作 于 跳 闸 。 5.中 性 点 不 接 地 电 网 中 单 相 接 地 的 保 护 204/528 (2)零 序 电 流 保 护 利 用 故 障 线 路 零 序 电 流 较 非 故 障 线 路 为 大 的 特 点来 实 现 有 选 择 性 地 发 出 信 号 或 动 作 于 跳 闸 。 5.中 性 点 不 接 地 电 网 中 单 相 接 地 的 保 护 205/528 (2)零 序 电 流 保 护 利 用 故 障 线 路 零 序 电 流 较 非 故 障 线 路 为 大 的 特 点来 实 现 有 选 择 性 地 发 出 信 号 或 动 作 于 跳 闸 。 5.中 性 点 不 接 地 电 网 中 单 相 接 地 的 保 护 206/528 (3)零 序 功 率 方 向 保 护 利 用 故 障 线 路 与 非 故 障 线 路 零 序 功 率 方 向 相 反 的特 点 来 实 现 有 选 择 性 的 保 护 。 用 于 零 序 电 流 保护 不 满 足 要 求 和 接 线 复 杂 的 网 络 中 。 207/528 在 各 级 电 压 网 络 中 ， 当 全 系 统 的电 容 电 流 超 过 下 列 数 值 时 ， 即 应装 设 消 弧 线 圈 ：3 6kV电 网 30A；lOkV电 网 20A；22 66kV电 网 10A。 208/528 209/528 采 用 过 补 偿 后 ， 通 过 故 障 线 路 保 护 安 装 处的 电 流 为 补 偿 以 后 的 感 性 电 流 。 其 方 向 是由 母 线 流 向 线 路 ， 与 非 故 障 线 路 的 方 向 一样 。 它 的 数 值 也 和 非 故 障 线 路 容 性 电 流 差不 多 。 因 此 前 述 的 零 序 电 流 保 护 和 零 序 功率 方 向 保 护 均 不 能 采 用 。 目 前 消 弧 线 圈 接 地 电 网 的 单 相 接 地 保 护 方式 主 要 还 有 有 下 列 几 种 ： 210/528 (2)利 用 破 坏 补 偿 的 方 法 。 在 发 生 接 地 故 障 后 ， 利 用出 现 的 U0的 特 点 ， 短 时 将 消 弧 线 圈 切 除 ， 这 样 可以 根 据 不 接 地 系 统 所 采 用 的 方 式 实 现 有 选 择 的 保护 。 待 保 护 动 作 后 ， 再 将 消 弧 线 圈 投 入(3)短 时 投 入 有 效 电 阻 的 方 法 。 发 生 单 相 接 地 时 ， 在中 性 点 与 地 之 间 投 入 一 个 有 效 电 阻 ， 使 在 接 地 点产 生 一 有 效 分 量 电 流 ， 再 利 用 余 弦 型 功 率 方 向 继电 器 进 行 选 择 故 障 线 路 。 经 一 定 延 时 后 再 把 电 阻切 除 。 此 外 ， 还 有 反 映 5次 谐 波 电 流 的 接 地 保 护 和 反 映暂 态 零 序 电 流 首 半 波 的 接 地 保 护 到 目 前 为 止 ， 中 性 点 经 消 弧 线 圈 接 地 系 统 的 单相 接 地 保 护 ， 还 没 有 令 人 满 意 的 保 护 方 案 。 211/528 212/528 213/528 214/528 215/528 216/528 217/528 218/528 故 障 类 型 正 序 分 量 比 例 系 数 附 加 电 抗 单 相 短 路 3两 相 短 路两 相 短 路 接地三 相 短 路 1 0)(nm )n(z(1)f(1)f(2)f (3)f(1.1)f zz )1( 0fU fzzz 3)0()2( 3 2)0()2( )2()0( )xx( xx13 fzz )2(2) (0)/( 3 )fz z Z zz )1( 0fU zz )1( 0fU zz )1( 0fU 219/528 220/528 221/528 222/528 223/528 224/528 225/528 226/528 227/528 228/528 返 回 230/528 231/528 正 常 运 行 时 电 压 、 电 流 和 测 量 阻 抗 的 关 系 232/528 233/528 234/528 距 离 保 护 的 动 作 时 间 t与 保 护 安 装 点 至 短 路点 之 间 的 距 离 l的 关 系 称 为 距 离 保 护 的 时 限特 性 235/528 断 路 器 2的三 段 t2III应与 继 电 器 3的 三 段 配合 236/528 237/528 3.1.3 距 离 保 护 的 具 体 组 成 元 件 238/528 3.2 阻 抗 继 电 器 3.2.1 阻 抗 继 电 器 的 分 类按 加 入 继 电 器 的 补 偿 电 压 分 类单 相 式 ， 多 相 式按 继 电 器 的 动 作 特 性 分 类圆 特 性 、 非 圆 特 性按 比 较 回 路 实 现 方 法 分 类比 幅 式 、 比 相 式 239/528 240/528 241/528 全 阻 抗 继 电 器 动 作 特 性 242/528 方 向 阻 抗 继 电 器 的 动 作 特 性 243/528 偏 移 特 性 阻 抗 继 电 器 的 动 作 特 性 244/528 苹 果 型 动 作 特 性 245/528 橄 榄 型 动 作 特 性 246/528 多 边 形 特 性 （ 一 ） 247/528 3.2.3 阻 抗 继 电 器 的 特 性 分 析 248/528 249/528 250/528 1） 幅 值 比 较 动 作 方 程 251/528 2） 相 位 比 较 动 作 方 程 252/528 253/528 1） 幅 值 比 较 动 作 方 程 （ 比 幅 式 ） 254/528 2） 相 位 比 较 动 作 方 程 255/528 256/528 1） 幅 值 比 较 动 作 方 程 257/528 1） 幅 值 比 较 动 作 方 程 258/528 2） 相 位 比 较 动 作 方 程 259/528 260/528 261/5283.3 阻 抗 继 电 器 的 实 现 方 法 262/528 回 顾 （ 比 幅 与 比 相 的 关 系 ） 263/528 1） 幅 值 比 较 动 作 方 程 （ 比 幅 式 ） 264/528 3.3.1 幅 值 比 较 原 理 的 实 现比 幅 式 阻 抗 继 电 器 构 成 框 图 265/528Ku为 实 数 266/528 幅 值 比 较 回 路 （ 1） 均 压 式 267/528 （ 2） 环 流 式 268/528 （ 回 顾 ） 相 位 比 较 动 作 方 程 269/528 270/528 271/528 272/528 273/528 3.4 距 离 保 护 的 实 现 方 法1 基 本 要 求（ 1） 测 量 阻 抗 正 比 于 保 护 安 装 处 到 短 路 点 之 间 的 距 离（ 2） 测 量 阻 抗 与 故 障 类 型 无 关2 常 用 的 几 种 接 线 方 式 274/528 3.母 线 残 压 的 计 算 公 式零 序 电 流 补 偿 系 数 275/528 276/528 4. 0o 接 线 方 式 分 析 (1) 三 相 (金 属 性 )短 路 时 277/528 （ 2） BC两 相 短 路 时 278/528 （ 2） BC两 相 短 路 时 279/528 在 两 相 短 路 时 ， 只 有 接 于 故 障 环 路 的 阻 抗继 电 器 的 测 量 阻 抗 等 于 短 路 点 到 保 护 安 装地 点 的 线 路 正 序 阻 抗 。 其 余 两 只 阻 抗 继 电器 的 测 量 阻 抗 偏 大 ， 不 会 误 动 作 。 这 也 就是 为 什 么 要 用 三 个 阻 抗 继 电 器 并 分 别 接 于不 同 相 间 的 原 因 。 280/528 （ 3） 中 性 点 直 接 接 地 电 网 的 两 相 （ 金 属 性 ）接 地 短 路 时 在 两 相 接 地 短 路 时 ， 只 有 接 于 故 障 环 路 得 阻 抗 继电 器 测 量 阻 抗 等 于 短 路 点 到 保 护 安 装 地 点 的 线 路正 序 阻 抗 。 其 余 两 只 阻 抗 继 电 器 的 测 量 阻 抗 较 大 ，不 会 误 动 作 281/528 5.具 有 零 序 电 流 补 偿 的 0o接 线 方 式 的 分 析（ 1） A相 接 地 短 路 282/528 5.具 有 零 序 电 流 补 偿 的 0o接 线 方 式 的 分 析 在 单 相 接 地 短 路 时 ， 只 有 接 于 故 障 相 的 阻抗 继 电 器 的 测 量 阻 抗 等 于 短 路 点 到 保 护 安装 地 点 的 线 路 正 序 阻 抗 。 其 余 两 只 阻 抗 继电 器 的 测 量 阻 抗 偏 大 ， 不 会 误 动 作 。 这 也就 是 为 什 么 要 用 三 个 阻 抗 继 电 器 并 分 别 接于 不 同 相 的 原 因 283/528 5.具 有 零 序 电 流 补 偿 的 0o接 线 方 式 的 分 析（ 2） 两 相 接 地 短 路 ， ， 00 fcfbfa UUI fcfbfafafafa UUUaa aaUUU 1111131 2 2)0( )2( )1( fafafafa UUUU 31)0()2()1( 0021 )fa()fa()fa( III 284/528 5.具 有 零 序 电 流 补 偿 的 0o接 线 方 式 的 分 析（ 2） 两 相 接 地 短 路 285/528 5.具 有 零 序 电 流 补 偿 的 0o接 线 方 式 的 分 析 在 两 相 接 地 短 路 时 接 在 故 障 相 的 阻 抗 继 电 器 的 测 量 阻 抗 等 于短 路 点 到 保 护 安 装 地 点 的 线 路 正 序 阻 抗 。 接 在 非 故 障 相 的 两 只 阻 抗 继 电 器 的 测 量 阻抗 较 大 ， 不 会 误 动 作 。 286/528 5.具 有 零 序 电 流 补 偿 的 0o接 线 方 式 的 分 析（ 3） 两 相 短 路 287/528 288/528 3.5 阻 抗 继 电 器 的 精 确 工 作 电 流与 精 确 工 作 电 压 289/528 在 灵 敏 角 条 件 下 ， 方 向 阻 抗 继 电 器 的 实 际 动 作 条 件 290/528 291/528 292/528 293/528 294/528 3.6 阻 抗 继 电 器 的 死 区 295/528 296/528 297/528 298/528 299/528 300/528 (1) 记 忆 回 路记 忆 回 路 是 一 个 由 R、 L、 C组 成 的 电 路 301/528 (2) 引 入 第 三 相 电 压 思 考 ： 记 忆 回 路 只 能 保 证 方 向 阻 抗 继 电 器 在 暂 态 过程 中 正 确 动 作 ， 但 它 的 作 用 时 间 有 限 。解 决 方 法 ： 引 入 非 故 障 相 电 压 。 第 三 相 电 压 为 C相 ， 它通 过 高 阻 值 的 电 阻 R接 到 记忆 回 路 中 Cj和 Rj的 连 接 点 上 。 正 常 时 ： 电 压 较 高 且 L j、 Cj处 于 工 频 谐 振 状 态 ， 而 R值 又很 大 ， 第 三 相 电 压 基 本 上 不 起 作 用 。 ABU CU 302/528 当 系 统 中 AB相 发 生 突 然 短 路 时 ： jLjRLjcjj LjRcj RjxIjxjxR jxII LjRjcjR XIjRIU (2) 引 入 第 三 相 电 压 303/528 结 论 ： 超 前 近 90， 电 阻 Rj上 电 压 降 超 前 90， 即 极 化电 压 与 故 障 前 电 压 同 相 位 。 因 此 ， 当 出 口 两 相 短 路 时 ，第 三 相 电 压 可 以 保 证 方 向 阻 抗 继 电 器 正 确 动 作 ， 即 能 消除 死 区 。cjI RI RU ACUABU(2) 引 入 第 三 相 电 压 304/528 (2) 引 入 非 故 障 相 电 压 305/528 F出 口 两 相 短 路 时 ， 引 入 第 三 相 电 压 而 产 生的 UP 可 保 证 继 电 气 的 方 向 性F三 相 短 路 时 ， 无 第 三 相 电 压 ， 故 不 能 消 除出 口 三 相 短 路 的 死 区 3.7 影 响 距 离 保 护 正 确 工 作 的因 素 及 对 策 306/528 影 响 阻 抗 继 电 器 正 确 工 作 的 因 素 短 路 点 的 过 渡 电 阻 电 力 系 统 振 荡 保 护 安 装 处 与 故 障 点 之 间 的 分 支 电 路 TA、 TV的 误 差 TV二 次 回 路 断 线 串 联 补 偿 电 容 307/528 3.6 短 路 点 过 渡 电 阻 对 距 离 保 护 的 影 响 308/528 309/528 310/528 M1 M2 311/528 312/528 313/528 314/528 3.7.2 电 力 系 统 振 荡 对 距 离 保 护 的 影 响 315/528 316/528 317/528 此 处有 错讲 完改 318/528 319/528 320/528 321/528 322/528 323/528 324/528 325/528 326/528 327/528 F当 保 护 安 装 处 越 靠 近 振 荡 中 心 时 ， 受到 影 响 越 大F振 荡 中 心 在 保 护 范 围 以 外 或 位 于 保 护的 反 方 向 时 ， 则 在 振 荡 的 影 响 下 距 离保 护 不 会 误 动 328/528 系 统 振 荡 对 不 同 特 性 的 阻 抗 继 电 器 的 影 响 329/528 继 电 器 的 动 作 特 性 在 阻 抗 平 面 上 沿 方 向所 占 面 积 越 大 ， 受 振 荡 的 影 响 就 越 大 当 保 护 的 动 作 带 有 较 大 的 延 时 时 ， 可躲 过 振 荡 的 影 响 距 离 保 护 的 第 I段 和 第 II段 ， 必 须 经 过 振 荡 闭 锁 控 制 ； 距 离 保 护 的 第 三 段 ， 可 以 利 用 延 时 躲 过 振 荡 的 影 响 OO( 1.5s) 330/528 5.振 荡 闭 锁 措 施基 本 要 求当 系 统 只 发 生 振 荡 而 无 故 障 时 ， 应 可 靠 闭 锁 保 护区 外 故 障 而 引 起 系 统 振 荡 时 ， 应 可 靠 闭 锁 保 护区 内 故 障 ， 不 管 系 统 是 否 发 生 振 荡 ， 都 不 应 闭 锁保 护振 荡 闭 锁 措 施 利 用 短 路 出 现 负 序 分 量 而 震 荡 时 无 负 序 分 量 利 用 振 荡 和 短 路 时 电 气 量 变 化 速 度 不 同 331/528 利 用 短 路 出 现 负 序 分 量 而 震 荡 时 无 负 序 分 量 332/528 333/528 利 用 振 荡 和 短 路 时 电 气 量 变 化 速 度 不 同 利 用 振 荡 和 短 时 电 气量 变 化 速 度 不 同 334/528 3.8 距 离 保 护 的 整 定 计 算 及 对 距 离 保 护 的 评 价 3.8.1 距 离 保 护 的 整 定 计 算1距 离 保 护 段 整 定 阻 抗 335/528 2.距 离 保 护 段 整 定 阻 抗 336/528 2.距 离 保 护 段 整 定 阻 抗 337/528 距 离 保 护 动 作 时 间 的 配 合欠 量 保 护 ， 灵 敏 度 表 示 方 法 与电 流 保 护 不 同 338/528 339/528 340/528 341/528 4.整 定 计 算 举 例 342/528 343/528 344/528 345/528 346/528 347/528 348/528 电 力 系 统 纵 联 保 护4.1 输 电 线 路 纵 联 保 护 概 述 350/528 1.反 应 单 侧 电 气 量 的 缺 陷 351/528 352/528 353/528 高 电 压 ， 短 线 路 354/528 355/528 356/528 357/528 358/528 359/528 阻 波 器 ： 由 一 电 感 线 圈 与 可 变 电 容 器 并 联 组 成的 回 路 ， 其 谐 振 频 率 为 载 波 频 率 对 载 波 电 流 ： Z 1000 将 高 频 电流 限 制 在 被 保 护 线 路 以 内 对 工 频 电 流 ： Z 0.04 工 频 电流 可 畅 通 无 阻 。 360/528 361/528 362/528 结 合 电 容 器结 合 电 容 器 的 电 容 量 很 小 ， 对 工 频 电 流 具 有 很 大 的 阻 抗 ， 可 防 止 工 频 电压 侵 入 高 频 收 信 机 。 对 高 频 电 流 则 阻 抗 很 小 ， 高 频 电 流 可 顺 利 通过 。 结 合 电 容 器 与 连 接 滤 波 器 共 同 组 成 带 通 滤波 器 ， 只 允 许 通 带 内 的 高 频 电 流 通 过 363/528 连 接 滤 波 器 ： 连 接 滤 波 器 是 一 个 可 调 节 的空 心 变 压 器 。 在 其 连 接 至 高 频 电缆 一 侧 的 线 圈 中 串 接 有 电 容 器 连 接 滤 波 器 与 结 合 电 容 器 共同 组 成 带 通 滤 波 器 ， 使 所 需 频 带的 高 频 电 流 能 够 通 过 364/528 高 频 电 缆 的 作 用 是 将 位 于 主 控 室的 高 频 收 、 发 信 机 与 户 外 变 电 站的 带 通 滤 波 器 连 接 起 来 365/528 保 护 间 隙 是 带 通 频 道 的 辅 助 设 备 ，用 它 保 护 高 频 收 发 信 机 和 高 频 电缆 免 受 过 电 压 的 袭 击 366/528 接 地 刀 闸接 地 刀 闸 也 是 高 频 通 道 的 辅 助 设备 。 在 调 整 或 维 修 高 频 收 发 信 机和 连 接 滤 波 器 时 ， 将 它 接 地 ， 以保 证 人 身 安 全 。 367/528 高 频 收 发 信 机 ： 用 来发 出 和 接 收 高 频 信 号 368/528 高 频 收 发 信 机 ： 用 来发 出 和 接 收 高 频 信 号 369/528 370/528 371/528 372/528 373/528 374/528 375/528 376/528 377/528 378/528 379/528 这 种 按 闭 锁 信 号 构 成 的 保 护 只 在 非 故 障 线 路 上 才 传 送 高 频信 号 ， 而 在 故 障 线 路 上 并 不 传 送 高 频 信 号 。 因 此 ， 在 故 障线 路 上 由 于 短 路 使 高 频 通 道 可 能 遭 到 破 坏 时 ， 并 不 会 影 响保 护 的 正 确 动 作 380/528 低 定 值 电 流 启 动发 信 原 件高 定 值 电 流 启动 停 信 原 件功 率 方向 元 件 381/528 延 时 200ms返 回 延 时 4-16ms 382/528 距 离 保 护 本 身 的 启 动 元 件 或 第 III段 距 离 元 件第 II段 方 向 距 离 元 件 383/528 384/528 385/528 386/528 387/528 388/528 389/528 390/528 391/528 392/528 393/528 394/528 395/528 396/528 397/528 398/528 399/528 400/528 401/528 402/528 403/528 404/528 405/528 5.2.1 单 侧 电 源 线 路 的 三 相 一 次 重 合 闸 三 相 一 次 重 合 闸 就 是 不 论 在 本 线 路 上 发 生任 何 类 型 的 故 障 ， 继 电 保 护 装 置 均 将 线 路三 相 断 路 器 一 起 断 开 ， 然 后 重 合 闸 装 置 起动 ， 将 三 相 断 路 器 一 起 合 上 。 若 故 障 为 永久 性 故 障 ， 则 继 电 保 护 装 置 将 再 次 将 断 路器 三 相 一 起 断 开 ， 而 不 再 重 合 。 406/528 407/528 408/528 409/528 410/528 411/528 412/528 413/528 414/528 415/528 416/528 417/528 418/528 419/528 420/528 421/528 422/528 423/528 424/528 425/528 426/528 427/528 428/528 F外 部 相 间 短 路 引 起 的 过 电 流F外 部 接 地 短 路 引 起 的 过 电 流 和 中 性 点 过 电压F负 荷 超 过 额 定 容 量 引 起 的 过 负 荷F漏 油 等 原 因 引 起 的 油 面 降 低F过 励 磁 429/528 430/528 431/528 432/528 433/528 434/528 435/528 436/528 437/528 438/528 439/528 2.三 相 变 压 器 接 线 产 生 的 不 平 衡 电 流 440/528 441/528 442/528 443/528 444/528 445/528 446/528 6.2.3 具 有 制 动 特 性 的 差 动 继 电 器1.BCH-1型 差 动 继 电 器 的 制 动 特 性 447/528 448/528 449/528 450/528 K=2 451/528 变 压 器 相 间 短 路 的 后 备 保 护 452/528 大 于 变 压 器 正 常 运行 的 负 荷 电 流 453/528 454/528 455/528 456/528 457/528 458/528 459/528 460/528 462/528 463/528 464/528 465/528 466/5283 2 1t t t 467/528 468/528 469/528 发 电 机 的 故 障 定 子 绕 组 定 子 绕 组 及 引 出 线 上 的 相 间 短 路 定 子 绕 组 的 匝 间 短 路 定 子 绕 组 的 单 相 接 地 故 障 转 子 绕 组 一 点 接 地 或 两 点 接 地 转 子 励 磁 回 路 励 磁 电 流 消 失 470/528 471/528 472/528 473/528 474/528 475/528 2 不 正 常 运 行 状 态定 子 绕 组 过 电 流对 称 过 负 荷负 序 过 电 流 和 过 负 荷定 子 绕 组 过 电 压转 子 绕 组 过 负 荷逆 功 率 。 476/528 477/528 478/528 479/528 总 结 ： 发 电 机 应 装 设 的 保 护 （ 1） 发 电 机 纵 差 动 保 护 ： 定 子 绕 组 及 其 引 出 线 的 相间 短 路 保 护 横 差 动 保 护 ： 定 子 绕 组 一 相 匝 间 短 路 的 保 护 单 相 接 地 保 护 ： 对 发 电 机 定 子 绕 组 单 相 接 地 短路 的 保 护 发 电 机 的 失 磁 保 护 ： 反 应 转 子 励 磁 回 路 励 磁 电流 急 剧 下 降 或 消 失 过 电 流 保 护 ： 反 应 外 部 短 路 引 起 的 过 电 流 ， 同时 兼 作 纵 差 动 保 护 的 后 备 保 护 负 序 电 流 保 护 ： 反 应 不 对 称 短 路 或 三 相 负 荷 不对 称 时 ， 发 电 机 定 子 绕 组 中 出 现 的 负 序 电 流 480/528 总 结 ： 发 电 机 应 装 设 的 保 护 （ 2） 过 负 荷 保 护 ： 发 电 机 长 时 间 超 过 额 定 负 荷 运 行时 作 用 于 信 号 的 保 护 过 电 压 保 护 ： 反 应 突 然 甩 负 荷 而 出 现 的 过 电 压 转 子 一 点 接 地 保 护 和 两 点 接 地 保 护 ： 励 磁 回 路的 接 地 故 障 保 护 转 子 过 负 荷 保 护 ： 逆 功 率 保 护 ： 当 汽 轮 机 主 汽 门 误 关 闭 而 发 电 机出 口 断 路 器 未 跳 闸 ， 发 电 机 失 去 原 动 力 而 变 为电 动 机 运 行 ， 从 电 力 系 统 中 吸 收 有 功 功 率 。 危害 ： 汽 轮 机 尾 部 叶 片 有 可 能 过 热 而 造 成 事 故 。 非 电 量 保 护 ： 如 断 水 保 护 481/528 482/528 各 项 保 护 可 动 作 于 ：停 机解 列 灭 磁解 列减 出 力缩 小 故 障 影 响 范 围程 序 跳 闸信 号 483/528 484/528 485/528通 常 取 0.3Ign 486/528 487/528 488/5280时 ，环 流 较 小 ，保 护 有 死 区 4