電力系統(tǒng)線路保護(hù)基礎(chǔ)知識講座.doc

電力系統(tǒng)線路保護(hù)基礎(chǔ)知識講座1 緒論1-1 繼電保護(hù)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 b 用戶 電力系統(tǒng)過負(fù)荷 過電壓 危害 元件不能正常工作不正常運行狀態(tài) f 長時間將損壞設(shè)備系統(tǒng)振蕩 發(fā)展成故障二、繼電保護(hù)的任務(wù) 故障時： 自動、快速、有選擇性地切除故障元件系統(tǒng)事故 保證非故障部分恢復(fù)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(fù)荷或跳閘1-2 繼保的基本原理和保護(hù)裝置的組成一、 反應(yīng)系統(tǒng)正常運行與故障時基本參數(shù)的區(qū)別而構(gòu)成的原理（單端測量） 運行參數(shù)：I、U、Z 反應(yīng)I過電流保護(hù) 反應(yīng)U低電壓保護(hù) 反應(yīng)Z低阻抗保護(hù)(距離保護(hù))二、反應(yīng)電氣元件內(nèi)部故障與外部故障及正常運行時兩端電流相位和功率方向的差別而構(gòu)成的原理（雙端測量） 以A-B線路為例： 規(guī)定電流正方向：由保護(hù)安裝處母線 被保護(hù)線路1、外部短路時(及正常運行時) d1點短路: Id1B(-) UB(+) PB(-) 180 Id1A(+) UA(+) PA(+) 2、內(nèi)部短路時 d2點短路： Id2B(+) UB(+) PB(+) 0 Id2A(+) UA(+) PA(+) 3、利用以上差別，構(gòu)成差動原理保護(hù) 縱聯(lián)差動保護(hù) 相差高頻動保護(hù) 方向高頻保護(hù)等 三、保護(hù)裝置的組成部分 輸入信號 測量 邏輯 執(zhí)行 輸出信號 整定值1-3 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求一、選擇性：保護(hù)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再動作：無選擇性如果6拒動，5再動作：有選擇性(5作為6的遠(yuǎn)后備保護(hù)) d1點短路： 1、2動作：有選擇性 3、4動作：無選擇性 本元件主保護(hù)拒動時，由前一級保護(hù)作為后備叫遠(yuǎn)后備.后備保護(hù) 本元件主保護(hù)拒動時，由本元件的另一套保護(hù)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的情況下工作的時間及故障元件損壞程度，應(yīng)盡量地快速切除故障。(快速保護(hù):幾個工頻周期，微機(jī)保護(hù)：30ms以下)三、靈敏性：保護(hù)裝置對于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。靈敏系數(shù)Klm用以反應(yīng)靈敏度四、可靠性：不拒動、不誤動。1-4 繼電保護(hù)工作特點及其發(fā)展史（略）2 電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)（主要用于35KV及以下線路）2-1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)一、繼電器介紹1、繼電器基本概念繼電器表示符號：（以過電流繼電器為例） 繼電器的返回系數(shù)：Kh= 動作量：使繼電器剛好動作的電氣量的值 返回量：使繼電器剛好返回的電氣量的值 繼電特性：無論起動或返回，繼電器的動作都是明確干脆的，不會停留在某個中間位置，這種特性稱為“繼電特性” 過量繼電器：反映電氣量上升而動作的繼電器（例如過電流繼電器），其Kh12、集成電路型過電流繼電器（晶體管型：略） 3ms延時：防止干擾信號引起的誤動(保證3ms的穩(wěn)定持續(xù)時間) 12ms展寬：使輸出動作信號展成連續(xù)高電平。3、軟繼電器在微機(jī)保護(hù)中已不存在物理繼電器的概念，完全是由軟件（算法）構(gòu)成的邏輯繼電器。二、電流速斷保護(hù)（電流I段）電流速斷保護(hù)：瞬時動作的電流保護(hù)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(hù)安裝處的短路電流： Id = = Zd(l) Id曲線max：系統(tǒng)最大運行方式下發(fā)生三相短路情況曲線min：系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路情況 （線路上某點的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：按躲開下一條線路出口（始端）短路時流過本保護(hù)的最大短路電流來整定。（以保證選擇性）Idz.1 I(3)d.B.maxIdz.1 = KkI(3)d.B.maxIdz.2 I(3)d.c.maxIdz.2 = KkI(3)d.c.max可靠系數(shù)Kk = 1.21.3(3)、靈敏性校驗該保護(hù)不能保護(hù)本線路全長，故用保護(hù)范圍來衡量lmax：最大保護(hù)范圍； lmin：最小保護(hù)范圍校驗保護(hù)范圍：（lmin / L）100% 15% 20% 當(dāng)保護(hù)范圍不滿足要求時，可采用電壓電流聯(lián)鎖速斷2、電流速斷保護(hù)的評價優(yōu)點：簡單可靠，動作迅速缺點：不能保護(hù)本線路全長，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(hù)（電流II段）限時電流速斷保護(hù)：以較小的動作時限切除本線路全線范圍內(nèi)的故障。1、動作電流的整定保護(hù)范圍延伸到下一條線路，但不超出下一條線路速斷保護(hù)最大保護(hù)范圍的末端。(與下條線路的速斷保護(hù)配合）原則：躲開下條線路速斷的最大保護(hù)范圍末端短路時，流過本保護(hù)的最大短路電流。Idz.1 = KkIdz.2 可靠系數(shù) Kk= 1.11.22、動作時限的選擇為保證本線路限時速斷與下條線路速斷的保護(hù)范圍重疊區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時的動作選擇性，動作時限按下式配合：t1 = t2 + Dt時差Dt ：0.35s0.6s 一般取0.5s3、保護(hù)裝置靈敏性的校驗對于過量保護(hù)： 保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時的故障參數(shù)的計算值靈敏系數(shù)：Klm = 保護(hù)裝置的動作參數(shù)電流保護(hù)的故障參數(shù)計算值：系統(tǒng)最小運行方式下被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路時，流過保護(hù)安裝處的最小短路電流。對保護(hù)2的限時電流速斷：Klm = 要求：Klm 1.31.5若Klm 不滿足要求，可繼續(xù)延伸保護(hù)范圍使得： Idz.1 = KkIdz.2(與下條線路的限時速斷保護(hù)配合）同時進(jìn)一步提高時限： t1 = t2 + Dt （保證重疊區(qū)內(nèi)故障的動作選擇性）四、定時限過流保護(hù)（電流III段）1、動作電流的整定原則按躲開流過保護(hù)的最大負(fù)荷電流來整定：Idz If.max實際整定原則：考慮到外部故障切除后，電壓恢復(fù)時電動機(jī)的自啟動過程中，保護(hù)要能可靠地返回。則：Ih Izq.max = KzqIf.max(自啟動系數(shù)Kzq 1)又：Ih = KhIdz （返回系數(shù)Kh 取可靠系數(shù)Kk :1.151.25 Idz = 2、按選擇性要求確定過流保護(hù)動作時限為保證動作選擇性，動作時限按階梯原則整定t1 = MAX(t2 , t3 , t4 ) + Dt 對定時限過流保護(hù)，當(dāng)故障越靠近電源端時，此時短路電流Id越大,但過流保護(hù)的動作時限反而越長 缺點 定時限過流保護(hù)一般作為后備保護(hù)，但在電網(wǎng)的終端可以作為主保護(hù)。3、過流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗 (1)、作為本線路主保護(hù)或近后備時按本線路末端的最小短路電流來校驗 Klm = 1.31.5 (2)、作為遠(yuǎn)后備時（相鄰線路的后備）按相鄰線路末端的最小短路電流來校驗 Klm = 1.2 (3)、要求各保護(hù)之間Klm互相配合對同一故障點，越靠近故障點的保護(hù)，其Klm要求越大Klm.1 Klm.2 Klm.3 Klm.4 Idz.2 Idz.3 . , 自然滿足此條件)五、階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及評價 電流速斷：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(hù)本線路全長，作為主保護(hù)的一部分。 限時電流速斷：由動作電流的整定與時限的確定來保證動作選擇性，動作電流按躲開某點的短路電流整定，能保護(hù)本線路全長，動作時限較小，作為主保護(hù)的另一部分（速斷的補(bǔ)充） 定時限過流保護(hù)：由動作時限的確定來保證動作的選擇性，動作電流按躲開負(fù)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(hù)，但是在電網(wǎng)終端可作為主保護(hù)。六、電流保護(hù)的接線方式 接線LJ LH1、兩種常用的接線方式 (1)、三相星形接線 (2)、兩相星形接線繼電器動作電流 Idz.j = Idz /nl2、兩種接線方式的性能分析比較 (1)、對中性點接地或不接地電網(wǎng)中各種相間短路兩種接線方式均能正確放映這些故障 (2)、對中性點非直接接地電網(wǎng)中的兩點接地短路（不同線路上兩點）Q 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(jī)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(hù)1，2時限相同，則兩接地點將同時被切除，擴(kuò)大了停電范圍。 兩相星形接線：即使保護(hù)1，2時限相同，也能保證有2/3的機(jī)會只切除任一條線路。 (3)、對Y/D接線變壓器后面的兩相短路現(xiàn)以Y/D-11接線的降壓變壓器為例：假設(shè)低壓側(cè)（D側(cè)）發(fā)生AB兩相短路IA(D) = -IB(D) IC(D) = 0 D側(cè)Y側(cè) （Y/D-11接線） IA(Y) = IC(Y)IB(Y) = 2IA(Y) 三相星形接線：能反映IB，靈敏系數(shù)Klm 大 兩相星形接線：不能反映IB，只能反映IA和IC，Klm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LJ3 Q兩相短路時有：IA + IB + IC = 0 LJ3 中的電流Ij3 = |(IA +IC )/nl|= IB /nl Ij3 反映了IB Klm 3、兩種接線方式的應(yīng)用 (1)、三相星形接線：接線復(fù)雜，不經(jīng)濟(jì)，但是可提高保護(hù)動作的可靠性與靈敏性，廣泛用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴重元件的保護(hù)中。 (2)、兩相星形接線：接線簡單、經(jīng)濟(jì)，廣泛用于各種電網(wǎng)中線路的反映相間短路的電流保護(hù)中。（對于電網(wǎng)中所有采用兩相星形接線的保護(hù)都應(yīng)裝在相同的兩相上）七、三段式電流保護(hù)的接線圖1、 原理圖:以二次元件為整體繪制 2、 展開圖（交流回路、直流回路）：以二次回路為整體繪制2-2 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)的工作原理對于雙側(cè)電源電網(wǎng) E1單獨供電：由保護(hù)1、3、5起線路保護(hù)作用 E2單獨供電：由保護(hù)6、4、2起線路保護(hù)作用 E1 、E2 同時供電：（以B母線兩側(cè)保護(hù)2,3為例） d1點短路時，要求：2動作，3不動。 假設(shè)： 速斷保護(hù)：dz.3 dz.2 過流保護(hù)：t3 t2 雖然此時能滿足選擇性，但若出現(xiàn)d2點短路，則：2誤動 非選擇性動作 分析可知：被保護(hù)線路的反方向發(fā)生短路時，由對側(cè)電源供給的短路電流可能造成該保護(hù)誤動作。此時的功率方向：線路 母線 為防止保護(hù)誤動作,增設(shè)功率方向閉鎖元件GJ(裝于誤動保護(hù)上) 母線 線路（正方向）：GJ動作啟動保護(hù) 功率方向 線路 母線（反方向）：GJ不動閉鎖保護(hù) 增設(shè)GJ后,雙側(cè)電源網(wǎng)可以按單側(cè)電源網(wǎng)的三段電流保護(hù)進(jìn)行配合二、GJ的工作原理 保護(hù)1上裝設(shè)GJ 假設(shè)：GJ的接線方式為： 加入GJ的電壓Uj為相電壓U；電流Ij為相電流I 則：d1點三相短路時：U=IZd1 Uj超前Ij：d （正方向） d2點三相短路時：U=(I )Zd2 Uj超前Ij：(180d)（反方向） 設(shè)計一個直線動作邊界： 當(dāng)正方向短路時位于動作區(qū)，GJ動作 當(dāng)反方向短路時位于非動作區(qū)，GJ閉鎖 （注：若GJ的接線方式或短路類型變化，則正向短路時Uj與Ij的相位差將變化）1、相位比較式GJ相位比較器： 兩輸入量：C、DC 相位 輸出D 比較器 動作條件：90 arg 90 銳角型 （或：270 arg 90 鈍角型）相位比較式GJ： 兩輸入量：Uj、Ij KuUj Uj 變換器 相位 輸出Ij 比較器 KiIj （其中KuKu90，KiKi90a）動作條件：90 arg 90 即：90a arg 90a Ij其功率表示形式為： UjUjIj cos(Fj+a) 0 a a：GJ的內(nèi)角(即Ku超前Ki的角度) 調(diào)a調(diào)GJ的動作邊界 當(dāng)Uj超前Ij的角度：ja 時：Ij垂直于動作邊界，位于動作范圍的正中央，GJ動作最為靈敏可靠，此時的j稱為GJ的最靈敏角lm 。 lma2、幅值比較式GJ幅值比較器：兩輸入量：A、BA 幅值 輸出B 比較器 動作條件：AB 幅值比較器與相位比較器（銳角型）的關(guān)系： 若?。篈CD，BCD 則： 當(dāng)相位比較器位于動作區(qū) 即：90 arg 90時 有：AB 即幅值比較器也位于動作區(qū) 當(dāng)相位比較器位于非動作區(qū) 即：90 arg 90時 有：A B 即幅值比較器也位于非動作區(qū) 故：當(dāng)滿足：ACD，BCD 時幅值比較器與相位比較器具有相同的動作特性（幅值比較器與鈍角型相位比較器的互換關(guān)系為：ACD，BCD）幅值比較式GJ：兩輸入量：Uj、Ij A = KuUj+KiIj Uj 變換器 幅值 輸出Ij 比較器 B = KuUj-KiIj 其特性與相位比較式GJ完全相同三、集成電路型GJ1、構(gòu)成2、原理分析(相位比較) U1與U2同相時 的持續(xù)時間10ms (半個周期) 當(dāng)90arg90時 的持續(xù)時間5ms,有輸出,動作。 3、GJ的動作特性 理想GJ動作條件:90ja 90即 Cos(ja)0實際GJ: 電壓回路形成方波電壓U3所需最小起動電壓Udzjmin 電流回路形成方波電壓U4所需最小起動電流Idzjmin 角度特性（Ij固定）： Udz.jf(j) P39 圖2-34 當(dāng)正向故障時Uj Udzjmin 時，GJ拒作，出現(xiàn)電壓死區(qū)。（由于故障時電流Ij較大，不存在電流死區(qū)） 伏安特性（jlm）：Udz.jf(Ij) P40 圖2-35 “潛動”問題：在只加入Uj或只加入Ij的情況下，GJ就能動作。（不利因素）四、相間短路GJ的接線方式 要求：(1)正方向任何故障: GJ動作 反方向故障: GJ不動 (2)加入GJ的Ij、Uj應(yīng)盡量大,且jlm A相GJ: IjIA, UjUBC 90接線方式 B相GJ: IjIB, UjUCA C相GJ: IjIC, UjUAB 線路正方向各種相間短路時,90接線方式的工作情況1、正方向三相短路 三相完全對稱 以A相GJA為例分析（GJB 、GJC 相同）: IjIA UjUBC j-90d （d：線路阻抗角） 要使GJA 動作,則需Cos（ja） 0 即：-90 -90da 90 線路阻抗角d的可能取值范圍：090 d 0 ： 0 180 0 a 90 d 90：90 90 0 a 90時,無論d為何值的線路上發(fā)生正向三相短路時,GJA 總能正確動作。 當(dāng)Zd 0時,Uj 0 Udz.j.min, GJ拒動, 存在死區(qū)。 為使GJ動作靈敏，應(yīng)盡量使ja0,即 a90d2、正方向兩相短路 以BC兩相短路為例分析： A相為非故障相，Ifh方向不定，故GJA 動作情況不定，但由于 IAIfh 很小，A相保護(hù)不起動。 分析GJB 、GJc 的情況： (1)d(2) 點位于保護(hù)安裝處附近: ZdZs Zd0 IBIC, UAEA UBUdBEA UCUdCEA (UdB = EBZs = EA ) GJB ： IjIB UjUCA j-90d 要使GJB 動作,則需： -90-90da 90 d：090 a 取值范圍： 0 a 90 GJC ： IjIC UjUAB j-90d 要使GJC 動作,則需： -90-90da 90 d：090 a 取值范圍： 0 a Zs Zs0 IBIC, UAEA UBEB UCEC GJB ： IjIB UjUCA j-120d 要使GJB 動作,則需： -90-120da 90 d：090 a 取值范圍： 30 a 120 GJC ： IjIC UjUAB j-60d 要使GJC 動作,則需： -90-60da 90 d：090 a 取值范圍： -30 a 60 由以上分析得：對于任意線路上（d任意），正方向任何位置上（無論遠(yuǎn)近）發(fā)生BC兩相短路時，要使GJB 能正確動作，則 a 應(yīng)滿足：0 a 90 公共范圍：30 a 9030 a 120 對于任意線路上（d任意），正方向任何位置上（無論遠(yuǎn)近）發(fā)生BC兩相短路時，要使GJC 能正確動作，則 a 應(yīng)滿足： 0 a 90 公共范圍： 0 a 60 -30 a 60 同理可分析AB、CA兩相短路的情況 結(jié)論： *在線路正方向各種故障情況下，故障相GJ的j是以-90d為中心左右偏離不超過30的范圍內(nèi)。 *在任何線路上發(fā)生各種故障的情況下，GJ都能正確動作的條件：30 a 1 ) 2、外汲電流的影響保護(hù)2的電流I段的最大保護(hù)范圍末端M短路：IAB.M = IBC.M / Kfz = Idz.2/ Kfz Idz.1 = KkIAB.M = KkIdz.2/Kfz Kfz = IBC/IAB = (外汲電流情況Kfz tDL ，可不考慮此條件 (3)當(dāng)線路采用單相ZCH時，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（其值較大） 靈敏I段： 按條件(1),(2)整定 不靈敏I段：按條件(3)整定系統(tǒng)全相運行時： 靈敏I段起作用（動作值小，靈敏度高）系統(tǒng)非全相運行時：靈敏I段閉鎖，不靈敏I段起作用（保護(hù)范圍比相間短路I段保護(hù)大 ） 動作時限：t0s四、零序電流限時速斷保護(hù)（零序II段）1、整定原則：躲開下條線路零序I段最大保護(hù)范圍末端接地短路時流過本保護(hù)的最大零序電流。 (1)無分支情況：Idz.1KkIdz.2 （Kk取1.11.2） (2)有分支情況： 3Id0.BC 3Id0.AB 3Id0.T2 Idz.1k3Id0.js （3Id0.js Idz.23Id0.T2 ） 3Id0.js ：保護(hù)1零序I段保護(hù)范圍末端接地短路時，流過本保護(hù)的零序電流計算值。2、校驗靈敏度： lm 1.5 （3Id0.min.m ：被保護(hù)線路末端接地短路時所出現(xiàn)的最小零序電流） 動作時限：t1 t2 t0.5s 若lm不滿足要求，采用以下方式解決： (1)使零序II段保護(hù)與下一條線路的零序II段相配合，時限再抬高一級 例如：無分支時：Idz.1KkIdz.2 t1 t2 tt2 2t1s (2)保留0.5s的零序II段，并增加按(1)整定的零序II段 (3)改用接地距離保護(hù)五、零序過電流保護(hù)（零序III段）1、整定原則：躲開下條線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流Ibp.max： Idz.jKkIbp.max 實際整定：應(yīng)考慮滿足靈敏系數(shù)按逐級配合的原則即：本保護(hù)零序III段的保護(hù)范圍不超出下條線路零序III段的保護(hù)范圍： Idz.1Kk3Id0.js （Kk1.11.2） 3Id0.js ：下條線路零序III段保護(hù)范圍末端接地短路時，流過本保護(hù)的零序電流計算值。2、校驗靈敏度： 近后備：lm 3Id0.min.bm /Idz1.5 近后備：lm 3Id0.min.xm /Idz1.23Id0.min.bm ：本線路末端接地短路時，流過本保護(hù)的零序電流計算值3Id0.min.xm ：下條線路末端接地短路時，流過本保護(hù)的零序電流計算值3、動作時限： 為保證動作選擇性，保護(hù)時限按階梯原則整定 t1 t2 t t2 t3 t t3 0s 安裝在受端變壓器上的零序III段保護(hù)可以瞬動 零序網(wǎng)范圍正序網(wǎng)范圍 零序III段電流保護(hù)動作時限 Idz.3 t3 Idz.2 t2 Ifh.max (大） 零序過電流保護(hù)： IdzIbp.max (小) 故：零序過電流保護(hù) Klm零序網(wǎng)正序網(wǎng)零序過流保護(hù) t (2)、零序電流速斷及限時速斷受系統(tǒng)運行方式影響小，較穩(wěn)定，且保護(hù)范圍，Klm (3)、零序電流保護(hù)不受過負(fù)荷及系統(tǒng)振蕩的影響 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(cè)電機(jī)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(hù)的正確工作。 (3)、當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個不同電壓等級網(wǎng)絡(luò)時，任一網(wǎng)絡(luò)的接地短路都將在另一網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生零序電流，使零序保護(hù)的整定配合復(fù)雜化。2-4 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(hù)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相接地故障為例（忽略線路上阻抗壓降）1、零序電壓： UAD 0 UBD EB EA UCD EC EA Ud0 （UAD UBD UCD ）EA （ EA + EB + EC = 0 ） 2、零序電流： 各元件對地電容電流： 3I0I （IAI IBI ICI）jCI（UAD UBD UCD ）j3CI Ud0 3I0II j3CII Ud0 3I0f j3Cf Ud0 各元件出口處所測零序電流： 3I0I 3I0I j3CI Ud0 3I0f 3I0f j3Cf Ud0 3I0II3（I0II0f）j3（CI Cf）Ud0j3（CCII）Ud0 C ：系統(tǒng)所有元件對地電容的總和3、結(jié)論： (1)系統(tǒng)單相接地時(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓U0 EA (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（U0 超前I0 ：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（U0 超前I0 ：90）二、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)1、絕緣監(jiān)視裝置 系統(tǒng)正常運行及相間短路時：Uj Ubp Udz.j 延時動作于發(fā)信號 此裝置可確定故障相別（UA0，UBUCE， E：相電壓） 但無法確定故障點位置（即無法確定故障線路），無選擇性，需運行人員手動依次短時跳開線路的DL加以判斷。2、零序電流保護(hù) 系統(tǒng)正常及相間短路時：3I0 0 其他線路單相接地時： 3I0 3C0 Ud0 (小) 本線路單相接地時： 3I0 3（C0 C0 ）Ud0 (大) 保護(hù)整定電流：Idzk3C0 Ud0 靈敏系數(shù)：lm ( 出線越多 C0lm)3、零序功率方向保護(hù) 系統(tǒng)正常及相間短路：U0 0 I0 0 GJ0 不動 非故障元件： U0 超前I0 ：90 GJ0 不動 故障元件： U0 超前I0 ：90 GJ0 動作 保護(hù)中只有方向元件GJ0 ，無電流啟動元件LJ lm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U0 EA 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：Id0IC + IL = j3CUd0 + Ud0/(jL)= j Ud0 3C - 1/(L)*完全補(bǔ)償：3C = 1/(L) Id00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壓故不能采用完全補(bǔ)償*欠補(bǔ)償：3C 1/(L) 即：IC IL當(dāng)系統(tǒng)運行方式變化時（例如某元件退出或被切除）C3C = 1/(L)諧振過電壓，不宜采用。*過補(bǔ)償：3C 1/(L) 即：IC IL , 相當(dāng)于L不起作用（同中性點不接地電網(wǎng)）因此，可構(gòu)成反映高次諧波（一般為5次）的零序電流及零序方向保護(hù)（不足：諧波分量較小，不易測量；諧波分量大小與許多因素有關(guān)，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(hù)以線路II上A相接地為例：暫態(tài)過程中：消弧線圈中電流iL0 (電感中電流不能突變)A相的對地電容放電；B、C相的對地電容充電A相電容的放電電流不經(jīng)電源，故回路中阻抗小，時間常數(shù)小，放電電流振蕩頻率高（幾千Hz），衰減快。B、C相電容的充電電流經(jīng)過電源，故回路中阻抗大，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(gòu)成反映暫態(tài)分量的零序電流及零序方向保護(hù)（不足：暫態(tài)分量不易測量；需要自保持；當(dāng)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） 3 電網(wǎng)的距離保護(hù) （主要用于110KV及以上線路）3-1 距離保護(hù)的作用原理一、距離保護(hù)基本概念（低量保護(hù)）距離保護(hù)：反應(yīng)映故障點至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動作時間的一種保護(hù)裝置。 測量阻抗Zj= ZjZdz 保護(hù)不動作 ZjZdz 保護(hù)動作特點：故障時：即反映U,又反映I Klm 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二、三段式距離保護(hù) I段： Zdz.1KkZAB ； Zdz.2KkZBC （Kk取0.80.85） t0s II段： Zdz.1Kk( ZAB + Zdz.2 ) (Kk取0.8) t1 t2 t 0.5s III段：Z Zf.min t按階梯原則配合三、三段式距離保護(hù)基本邏輯框圖3-2 阻抗繼電器（ZKJ） 單相式：加入一個電壓Uj,一個電流Ij 多相補(bǔ)償式：加入多個電壓，多個電流 一、構(gòu)成阻抗繼電器的基本原則P67 圖3-3 Zj= = = Zd 繼電器起動阻抗：Zdz.j = Zdz 為消除過渡電阻Rg及LH誤差的影響，盡量簡化繼電器接線 通常把動作特性擴(kuò)大為一個圓（或透鏡形、蘋果形、多邊性形） 三種常用的圓特性阻抗繼電器： 圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為非動作區(qū)。 測量阻抗Zj：加入繼電器的電壓Uj與電流Ij的比。動作阻抗Zdz.j ：剛好使ZKJ動作時，加入ZKJ的電壓Uj與電流Ij的比整定阻抗Zzd ：在最大靈敏角jlm方向（特性圓直徑正方向）上的動作阻抗。二、利用復(fù)平面分析圓或直線特性ZJ1、全阻抗ZKJ 以原點為圓心，以整定阻抗Zzd為半徑的一個圓 繼電器的動作阻抗|Zdz.j|與jj 無關(guān)，無方向性 （jj ：測量阻抗角， jj = arg ） (1)、幅值比較