第4-5章 方向電流保護(hù)和接地保護(hù)1203

1、第四章 電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù)n4.1方向性問(wèn)題的提出及解決方法方向性問(wèn)題的提出及解決方法n4.2 功率方向繼電器功率方向繼電器n4.3 功率方向繼電器的接線(xiàn)方式功率方向繼電器的接線(xiàn)方式n4.4 方向電流保護(hù)的整定原則方向電流保護(hù)的整定原則4.1方向性問(wèn)題的提出及解決方法方向性問(wèn)題的提出及解決方法 n為提高供電可靠性可采用雙電源或單電源為提高供電可靠性可采用雙電源或單電源環(huán)形電網(wǎng)供電更可靠，但卻帶來(lái)新問(wèn)題環(huán)形電網(wǎng)供電更可靠，但卻帶來(lái)新問(wèn)題: :n(1)(1)、段靈敏度可能下降段靈敏度可能下降n(2)(2)無(wú)法保證無(wú)法保證段動(dòng)作選擇性段動(dòng)作選擇性在兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng)及單電源環(huán)形電在兩側(cè)電源輻

2、射形電網(wǎng)及單電源環(huán)形電網(wǎng)，須考慮保護(hù)的方向性問(wèn)題。網(wǎng)，須考慮保護(hù)的方向性問(wèn)題。(a) 兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng)兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng) (b) 單側(cè)電源環(huán)形電網(wǎng)單側(cè)電源環(huán)形電網(wǎng)(1)、段靈敏度可能下降段靈敏度可能下降以以P3段為例，整定電流應(yīng)躲過(guò)本線(xiàn)路末端短路時(shí)的最大短路電流，除段為例，整定電流應(yīng)躲過(guò)本線(xiàn)路末端短路時(shí)的最大短路電流，除了躲過(guò)了躲過(guò)P母線(xiàn)處短路時(shí)母線(xiàn)處短路時(shí)A側(cè)電源提供的短路電流，還必須躲過(guò)側(cè)電源提供的短路電流，還必須躲過(guò)N母線(xiàn)背側(cè)短路母線(xiàn)背側(cè)短路時(shí)時(shí)B側(cè)電源提供的短路電流。當(dāng)兩側(cè)電源相差較大且側(cè)電源提供的短路電流。當(dāng)兩側(cè)電源相差較大且B側(cè)電源強(qiáng)于側(cè)電源強(qiáng)于A(yíng)側(cè)電源側(cè)電源時(shí)，可能使整定電流增

3、大，縮短時(shí)，可能使整定電流增大，縮短段保護(hù)區(qū)，嚴(yán)重時(shí)喪失保護(hù)區(qū)；電流保護(hù)段保護(hù)區(qū)，嚴(yán)重時(shí)喪失保護(hù)區(qū)；電流保護(hù)段時(shí)也有類(lèi)似的問(wèn)題，除了與段時(shí)也有類(lèi)似的問(wèn)題，除了與P5的的段配合，還須與段配合，還須與P2的的段配合，可段配合，可能導(dǎo)致靈敏度下降。能導(dǎo)致靈敏度下降。(2)無(wú)法保證無(wú)法保證段動(dòng)作選擇性段動(dòng)作選擇性 段動(dòng)作時(shí)限采用段動(dòng)作時(shí)限采用“階梯特性階梯特性”，保護(hù)，保護(hù)P2、P3的的段動(dòng)作段動(dòng)作時(shí)限分別為時(shí)限分別為t2、 t3，當(dāng)，當(dāng)k1故障時(shí)，保護(hù)故障時(shí)，保護(hù)P2、P3的電流的電流段同時(shí)啟動(dòng)，按選擇性要求應(yīng)該保護(hù)段同時(shí)啟動(dòng)，按選擇性要求應(yīng)該保護(hù)P3動(dòng)作，即要求動(dòng)作，即要求t3t2，顯然無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)

4、足兩種情況下后備保護(hù)選擇性顯然無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足兩種情況下后備保護(hù)選擇性。原因分析原因分析 n造成電流保護(hù)在雙電源線(xiàn)路上應(yīng)用困難的原因是造成電流保護(hù)在雙電源線(xiàn)路上應(yīng)用困難的原因是需要考慮需要考慮“反向故障反向故障” .n以上圖中保護(hù)以上圖中保護(hù)P3為例為例 .n從保護(hù)安裝處看出去，在從保護(hù)安裝處看出去，在“母線(xiàn)指向線(xiàn)路母線(xiàn)指向線(xiàn)路”方向方向上發(fā)生的故障稱(chēng)為正向故障，反之稱(chēng)為反向故障上發(fā)生的故障稱(chēng)為正向故障，反之稱(chēng)為反向故障。解決辦法解決辦法 n利用方向元件與電流元件結(jié)合就構(gòu)成了方向電流利用方向元件與電流元件結(jié)合就構(gòu)成了方向電流保護(hù)。保護(hù)。n正方向故障時(shí)方向電流保護(hù)才可能動(dòng)作，按正方正方向故障時(shí)方向電

5、流保護(hù)才可能動(dòng)作，按正方向分組，圖中保護(hù)可以分為兩組：向分組，圖中保護(hù)可以分為兩組：P1、P3、P5為一組，整定動(dòng)作電流時(shí)考慮為一組，整定動(dòng)作電流時(shí)考慮A側(cè)電源提供的短側(cè)電源提供的短路電流；路電流；P2、P4、P6為另一組，整定時(shí)考慮為另一組，整定時(shí)考慮B側(cè)電源提供的短路電流。側(cè)電源提供的短路電流。雙側(cè)電源電網(wǎng)線(xiàn)路方向過(guò)流保護(hù)時(shí)限特性雙側(cè)電源電網(wǎng)線(xiàn)路方向過(guò)流保護(hù)時(shí)限特性(a)網(wǎng)絡(luò)圖；網(wǎng)絡(luò)圖；(b)保護(hù)時(shí)限特性保護(hù)時(shí)限特性n加裝了方向元件的電流保護(hù)叫做方向電流保護(hù)。加裝了方向元件的電流保護(hù)叫做方向電流保護(hù)。n這樣，當(dāng)雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)上的電流保護(hù)加裝了方向元件后，這樣，當(dāng)雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)上的電流保護(hù)加裝了

6、方向元件后，就可以把它們拆開(kāi)看成兩個(gè)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，其中保就可以把它們拆開(kāi)看成兩個(gè)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，其中保護(hù)護(hù)13反應(yīng)于反應(yīng)于G1供給的短路電流而動(dòng)作，保護(hù)供給的短路電流而動(dòng)作，保護(hù)26反應(yīng)反應(yīng)于于G2供給的短路電流而動(dòng)作，這樣前面所講的三段式電供給的短路電流而動(dòng)作，這樣前面所講的三段式電流保護(hù)的工作原理和整定計(jì)算就可應(yīng)用了。流保護(hù)的工作原理和整定計(jì)算就可應(yīng)用了。n保護(hù)保護(hù)1、3、5為一組，保護(hù)為一組，保護(hù)2、4、6為另一組，各同方向?yàn)榱硪唤M，各同方向保護(hù)間的時(shí)限配合仍按階梯原則來(lái)整定。當(dāng)保護(hù)間的時(shí)限配合仍按階梯原則來(lái)整定。當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)保護(hù)1、3、4、6因短路功率由母線(xiàn)

7、流向線(xiàn)路，故都能起因短路功率由母線(xiàn)流向線(xiàn)路，故都能起動(dòng)，其中按動(dòng)作方向時(shí)限最短的保護(hù)動(dòng)，其中按動(dòng)作方向時(shí)限最短的保護(hù)3和和4動(dòng)作，跳開(kāi)動(dòng)作，跳開(kāi)QF3、4，將，將wl2切除，保護(hù)切除，保護(hù)1、6返回，保證動(dòng)作選擇性。返回，保證動(dòng)作選擇性。方向過(guò)流保護(hù)原理接線(xiàn)圖方向過(guò)流保護(hù)原理接線(xiàn)圖方向過(guò)電流保護(hù)主要由方向過(guò)電流保護(hù)主要由方向元件（功率方向方向元件（功率方向繼電器）、啟動(dòng)元件（電流繼電器）、時(shí)間繼電器）、啟動(dòng)元件（電流繼電器）、時(shí)間元件元件組成組成 。 兩相式方向過(guò)電流保護(hù)接線(xiàn)圖兩相式方向過(guò)電流保護(hù)接線(xiàn)圖（原理圖及展開(kāi)圖）（原理圖及展開(kāi)圖） n階段式方向電流保護(hù)主要用于雙電源輻射階段式方向電流保

8、護(hù)主要用于雙電源輻射形網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，形網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，作為輸電線(xiàn)路作為輸電線(xiàn)路相間短路的主保護(hù)和后備保護(hù)相間短路的主保護(hù)和后備保護(hù) 。4.2 功率方向繼電器功率方向繼電器電壓電流相量圖電壓電流相量圖(a)正向故障時(shí)；正向故障時(shí)；(b)反向故障時(shí)反向故障時(shí)圖中母線(xiàn)圖中母線(xiàn)電壓電壓參考方向?yàn)閰⒖挤较驗(yàn)椤澳妇€(xiàn)指向大母線(xiàn)指向大地地”，電流參，電流參考方向?yàn)榭挤较驗(yàn)椤澳改妇€(xiàn)指向線(xiàn)路線(xiàn)指向線(xiàn)路”。正向故障正向故障1K反向故障反向故障2Kn利用判別短路功率的方向或電流與電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別故障方向。n即用短路功率的正負(fù)來(lái)判斷故障的方向，依此原理構(gòu)成的繼電器稱(chēng)為功率方向繼電器功率方向繼

9、電器（方向元件）。nk1點(diǎn)短路時(shí)nk2點(diǎn)短路時(shí) 111cos0r rrPU If=& &222cos0r rrPU If=& &短路功率短路功率n所謂所謂短路功率，短路功率，一般指短路時(shí)某點(diǎn)電壓一般指短路時(shí)某點(diǎn)電壓與電流相乘所得到的感性功率，在無(wú)串與電流相乘所得到的感性功率，在無(wú)串聯(lián)電容也不考慮分布電容的線(xiàn)路上短路聯(lián)電容也不考慮分布電容的線(xiàn)路上短路時(shí)，認(rèn)為短路功率從電源流向短路點(diǎn)。時(shí)，認(rèn)為短路功率從電源流向短路點(diǎn)。n由此可見(jiàn)，隨著短路電流的方向不同，功由此可見(jiàn)，隨著短路電流的方向不同，功率方向繼電器感受的功率也不相同。對(duì)于率方向繼電器感受的功率也不相同。對(duì)于正方向的故障，其功率為正值，反方向故

10、正方向的故障，其功率為正值，反方向故障，其功率為負(fù)值。因此，根據(jù)功率方向障，其功率為負(fù)值。因此，根據(jù)功率方向繼電器的感受功率的正、負(fù)來(lái)判別短路功繼電器的感受功率的正、負(fù)來(lái)判別短路功率方向即短路電流的方向，并決定保護(hù)是率方向即短路電流的方向，并決定保護(hù)是否動(dòng)作于跳閘。這就是功率方向繼電器之否動(dòng)作于跳閘。這就是功率方向繼電器之所以能判別短路電流方向的基本原理所以能判別短路電流方向的基本原理 。功率方向繼電器的基本要求功率方向繼電器的基本要求n 應(yīng)具有明確的方向性，即在正方向發(fā)生各種應(yīng)具有明確的方向性，即在正方向發(fā)生各種故障（包括故障點(diǎn)有過(guò)渡電阻）時(shí)能可靠動(dòng)作，故障（包括故障點(diǎn)有過(guò)渡電阻）時(shí)能可靠動(dòng)

11、作，而在反方向故障時(shí)，可靠不動(dòng)作。而在反方向故障時(shí)，可靠不動(dòng)作。n故障時(shí)功率方向繼電器的動(dòng)作有足夠的靈敏故障時(shí)功率方向繼電器的動(dòng)作有足夠的靈敏度。度。n一般的功率方向繼電器當(dāng)輸入電壓和電流的幅一般的功率方向繼電器當(dāng)輸入電壓和電流的幅值不變時(shí)，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）隨兩者間相值不變時(shí)，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）隨兩者間相位差的大小而改變，輸出為最大時(shí)的相位差稱(chēng)位差的大小而改變，輸出為最大時(shí)的相位差稱(chēng)為方向繼電器的最大靈敏角。為方向繼電器的最大靈敏角。功率方向繼電器動(dòng)作方程功率方向繼電器動(dòng)作方程功率方向繼電器動(dòng)作方程功率方向繼電器動(dòng)作方程(90)arg(90)90arg90rrjrrUIU eI 或：未采

12、用90接線(xiàn)方式:90arg90rrUI采用90接線(xiàn)方式:功率方向繼電器比相式動(dòng)作方程功率方向繼電器比相式動(dòng)作方程功率方向繼電器比幅式動(dòng)作方程功率方向繼電器比幅式動(dòng)作方程功率方向繼電器的構(gòu)成功率方向繼電器的構(gòu)成n相位比較的兩相量為相位比較的兩相量為: :n此時(shí)，動(dòng)作方程為：此時(shí)，動(dòng)作方程為：n比較兩電氣量相位原理構(gòu)成的功率方向繼電器，比較兩電氣量相位原理構(gòu)成的功率方向繼電器，稱(chēng)為相位比較式功率方向繼電器。稱(chēng)為相位比較式功率方向繼電器。n可按比較兩電氣量的可按比較兩電氣量的相位原理來(lái)構(gòu)成相位原理來(lái)構(gòu)成, ,也可按也可按幅值比較原理幅值比較原理來(lái)構(gòu)成。來(lái)構(gòu)成。CUrDIrUK UUK I 90arg

13、90CDUU (a)=90動(dòng)作邊界動(dòng)作邊界 (b) 90不動(dòng)作不動(dòng)作ADCBDCUUUUUU相位比較與幅值比較之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系相位比較與幅值比較之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系A(chǔ)BUU為動(dòng)作量，為制動(dòng)量。動(dòng)作情況ABUU為動(dòng)作量，為制動(dòng)量。=90,AB當(dāng)時(shí)， UU動(dòng)作量等于制動(dòng)量，繼電器處于臨界動(dòng)作狀態(tài)；90,AB當(dāng)時(shí)， UU動(dòng)作量大于制動(dòng)量，繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)；90,AB當(dāng)時(shí)， UU動(dòng)作量小于制動(dòng)量，繼電器處于不動(dòng)作狀態(tài)；AB幅值比較動(dòng)作方程： UUCDABUUUU將和代入，得到幅值比較的兩電氣量和。AIrUrBIrUrUK IK UUK IK U ABCDUUUU同樣如果已知和，也可求出相位比較和的兩電氣量。

14、1()21()2CABDABUUUUUUABUU相位比較與幅值比較之間的關(guān)系相位比較與幅值比較之間的關(guān)系n相位比較與幅值比較之間具有互換性。相位比較與幅值比較之間具有互換性。n條件：條件： 均為正弦量。均為正弦量。n動(dòng)作方程滿(mǎn)足：動(dòng)作方程滿(mǎn)足：,ABCDUUUU90arg90CDUUABUUIC-11IC-11整流型功率方向繼電器接線(xiàn)圖（幅值比較）整流型功率方向繼電器接線(xiàn)圖（幅值比較）交流回路圖（交流回路圖（電壓形成電壓形成）直流回路圖（直流回路圖（電壓比較電壓比較）幅值比較回路由整流和濾波、幅值比較、幅值比較回路由整流和濾波、幅值比較、執(zhí)行元件三個(gè)單元組成。常用的有循環(huán)執(zhí)行元件三個(gè)單元組成。

15、常用的有循環(huán)電流比較式、均壓比較式二種。電流比較式、均壓比較式二種。幅值比較回路幅值比較回路循環(huán)電流式比較回路接線(xiàn)圖循環(huán)電流式比較回路接線(xiàn)圖均壓式比較回路接線(xiàn)圖均壓式比較回路接線(xiàn)圖1-鐵芯；鐵芯；2-永久磁鐵；永久磁鐵；3-銜鐵；銜鐵；4-觸點(diǎn)；觸點(diǎn)；5-右止檔；右止檔；6-左止檔左止檔極化繼電器原理結(jié)構(gòu)圖極化繼電器原理結(jié)構(gòu)圖晶體管零指示器晶體管零指示器*集成電路型功率方向繼電器集成電路型功率方向繼電器n 構(gòu)成方向繼電器的框圖構(gòu)成方向繼電器的框圖濾波濾波濾波濾波方波方波方波方波相位比較回路（用何種方法實(shí)現(xiàn)相位差比較？）相位比較回路（用何種方法實(shí)現(xiàn)相位差比較？） n目前廣泛使用的目前廣泛使用的相

16、位比較方法之一是測(cè)量?jī)蓚€(gè)電相位比較方法之一是測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓瞬時(shí)值同時(shí)為正（或同時(shí)為負(fù)）的持續(xù)時(shí)間來(lái)壓瞬時(shí)值同時(shí)為正（或同時(shí)為負(fù)）的持續(xù)時(shí)間來(lái)進(jìn)行的，進(jìn)行的，例如當(dāng)同相位時(shí)，其瞬時(shí)值同時(shí)為正的例如當(dāng)同相位時(shí)，其瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間等于工頻的半個(gè)周期，對(duì)時(shí)間等于工頻的半個(gè)周期，對(duì)50HZ而言，即為而言，即為10ms，而當(dāng)兩個(gè)電壓的相位差增至，而當(dāng)兩個(gè)電壓的相位差增至90時(shí)，其時(shí)，其瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間減至瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間減至5ms，因此，比較的，因此，比較的相位差，可通過(guò)一定的邏輯關(guān)系，用測(cè)量?jī)蓚€(gè)電相位差，可通過(guò)一定的邏輯關(guān)系，用測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓量同時(shí)為正的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)相位比較，當(dāng)兩者之壓量同時(shí)為正的

17、時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)相位比較，當(dāng)兩者之間的相差間的相差90時(shí)，其瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間必時(shí)，其瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間必然然5ms，滿(mǎn)足這個(gè)關(guān)系時(shí)，繼電器應(yīng)該動(dòng)作。，滿(mǎn)足這個(gè)關(guān)系時(shí)，繼電器應(yīng)該動(dòng)作。n (a) 臨界動(dòng)作條件臨界動(dòng)作條件n (b) 動(dòng)作最靈敏條件動(dòng)作最靈敏條件arg90jrrU eIarg0jrrU eI功率方向繼電器的動(dòng)作特性功率方向繼電器的動(dòng)作特性功率方向繼電器的動(dòng)作特性功率方向繼電器的動(dòng)作特性功率方向繼電器的動(dòng)作特性功率方向繼電器的動(dòng)作特性功率方向繼電器的動(dòng)作特性功率方向繼電器的動(dòng)作特性4.3 4.3 功率方向繼電器的接線(xiàn)方式功率方向繼電器的接線(xiàn)方式n功率方向繼電器的接線(xiàn)方式:繼電器與電流

18、繼電器與電流互感器和電壓互感器之間的連接方式互感器和電壓互感器之間的連接方式。n應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：n(1)必須保證功率方向繼電器具有良好的方向性。即正向發(fā)生任何類(lèi)型的故障都能動(dòng)作，而反向故障時(shí)則不動(dòng)作。n(2)盡量使功率方向繼電器在正向故障時(shí)具有較高的靈敏度， k接近 sen 。 減小電壓死區(qū)的措施減小電壓死區(qū)的措施AIBCU 為減小和消除死區(qū)，實(shí)際上廣泛采用非故為減小和消除死區(qū)，實(shí)際上廣泛采用非故障相的相間電壓作為參考量去判別電流的障相的相間電壓作為參考量去判別電流的相位相位，如對(duì)如對(duì)A A相的方向繼電器加入電流相的方向繼電器加入電流 和電壓和電壓 。對(duì)于相間短路保護(hù)用的功率方向繼電器為滿(mǎn)足上

19、對(duì)于相間短路保護(hù)用的功率方向繼電器為滿(mǎn)足上述要求，廣泛采用述要求，廣泛采用9090接線(xiàn)接線(xiàn)，所謂，所謂9090接線(xiàn)是指接線(xiàn)是指系統(tǒng)三相對(duì)稱(chēng)且相電流與相電壓又同相（即當(dāng)系系統(tǒng)三相對(duì)稱(chēng)且相電流與相電壓又同相（即當(dāng)系統(tǒng)為純有功負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)），每個(gè)功率方向統(tǒng)為純有功負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)），每個(gè)功率方向繼電器的電流之間的相位角都為繼電器的電流之間的相位角都為9090，這個(gè)定義，這個(gè)定義僅是為了稱(chēng)呼，無(wú)特別物理意義僅是為了稱(chēng)呼，無(wú)特別物理意義。 功率方向繼電器的功率方向繼電器的90o接線(xiàn)接線(xiàn) 功率方向繼電器功率方向繼電器90接線(xiàn)方式的相量圖和接線(xiàn)圖接線(xiàn)方式的相量圖和接線(xiàn)圖(a)以以a相為例的相量圖；相為例

20、的相量圖；(b)接線(xiàn)圖接線(xiàn)圖功率方向繼電器的功率方向繼電器的9090o o接線(xiàn)接線(xiàn)n優(yōu)點(diǎn)：n各種兩相故障均沒(méi)有電壓死區(qū)，因?yàn)槔^電器加入的是非故障的兩相電壓，其值很高。n適當(dāng)選擇a角后，對(duì)線(xiàn)路上各種相間故障都保證動(dòng)作的方向性。n缺點(diǎn)：n正方向出口三相短路時(shí)仍有死區(qū)。正方向出口三相短路時(shí)仍有死區(qū)。非故障相電流的影響及按相起動(dòng)接線(xiàn)非故障相電流的影響及按相起動(dòng)接線(xiàn)n不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)非故障相仍有電流，稱(chēng)為非不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)非故障相仍有電流，稱(chēng)為非故障相電流。故障相電流。n小電流接地系統(tǒng)中非故障相電流為負(fù)荷電小電流接地系統(tǒng)中非故障相電流為負(fù)荷電流。流。n大電流接地系統(tǒng)中還應(yīng)考慮接地故障時(shí)由大電流接地系統(tǒng)中還應(yīng)考慮

21、接地故障時(shí)由于零序電流分布系數(shù)與正負(fù)序電流分布系于零序電流分布系數(shù)與正負(fù)序電流分布系數(shù)不同造成的非故障電流。數(shù)不同造成的非故障電流。兩相短路對(duì)非故障相電流的影響兩相短路對(duì)非故障相電流的影響F所謂所謂“按相啟動(dòng)按相啟動(dòng)”接線(xiàn)是指接入同名相電流的電接線(xiàn)是指接入同名相電流的電流測(cè)量元件和方向元件的觸點(diǎn)直接串聯(lián)，而后再接流測(cè)量元件和方向元件的觸點(diǎn)直接串聯(lián)，而后再接入時(shí)間繼電器線(xiàn)圈的接線(xiàn)形式。入時(shí)間繼電器線(xiàn)圈的接線(xiàn)形式。可避免反方向不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)僅非故障相電流測(cè)量元可避免反方向不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)僅非故障相電流測(cè)量元件動(dòng)作導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)或僅由于功率方向元件誤動(dòng)件動(dòng)作導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)或僅由于功率方向元件誤動(dòng)而導(dǎo)致的保

22、護(hù)誤動(dòng)。而導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)。非按相啟非按相啟動(dòng)動(dòng)按相啟動(dòng)按相啟動(dòng)4.4 方向電流保護(hù)的整定原則方向電流保護(hù)的整定原則 n方向電流保護(hù)的整定有兩個(gè)方面的內(nèi)容：方向電流保護(hù)的整定有兩個(gè)方面的內(nèi)容：n一是電流部分的整定，即動(dòng)作電流、動(dòng)作一是電流部分的整定，即動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間與靈敏度的校驗(yàn)；時(shí)間與靈敏度的校驗(yàn)；n二是方向元件是否需要裝設(shè)二是方向元件是否需要裝設(shè)(投入投入)。1.1.方向電流保護(hù)電流部分的整定方向電流保護(hù)電流部分的整定n對(duì)于其中電流部分的整定，其原則與前述的對(duì)于其中電流部分的整定，其原則與前述的三段式電流保護(hù)整定原則基本相同。不同的三段式電流保護(hù)整定原則基本相同。不同的是與相鄰保護(hù)的定值

23、配合時(shí)，只需要與相鄰是與相鄰保護(hù)的定值配合時(shí)，只需要與相鄰的同方向保護(hù)的定值進(jìn)行配合的同方向保護(hù)的定值進(jìn)行配合 。n在兩端供電或單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，在兩端供電或單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，段、段、段電流部分的整定計(jì)算可按照一般的不帶方段電流部分的整定計(jì)算可按照一般的不帶方向的電流向的電流段、段、段整定計(jì)算原則進(jìn)行。段整定計(jì)算原則進(jìn)行。第段整定原則 n一、一、段保護(hù)動(dòng)作電流段保護(hù)動(dòng)作電流n 段動(dòng)作電流需躲過(guò)被保護(hù)線(xiàn)路的段動(dòng)作電流需躲過(guò)被保護(hù)線(xiàn)路的最大負(fù)荷電流，即最大負(fù)荷電流，即n其中其中IL.max為考慮故障切除后電動(dòng)機(jī)自為考慮故障切除后電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的最大負(fù)荷電流啟動(dòng)的最大負(fù)荷電流。.maxIIIrelop

24、LreKIIKn段動(dòng)作電流還需要躲過(guò)非故障相的電段動(dòng)作電流還需要躲過(guò)非故障相的電流流I Iunfunf。n在小接地電流電網(wǎng)中，非故障相電流為負(fù)荷電流。n對(duì)于大電流接地系統(tǒng)，非故障相電流除了負(fù)荷電流外，還包括零序電流I0，則按照下式整定動(dòng)作電流n式中K為非故障相中的零序電流與故障相電流的比例系數(shù)，顯然，對(duì)于單相接地故障K為1/3。0(3)IIIoprelunfrelLIKIKIK In段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 方向電流保護(hù)方向電流保護(hù)段動(dòng)段動(dòng)作時(shí)間按照同方向階梯原則整定，即前一作時(shí)間按照同方向階梯原則整定，即前一段線(xiàn)路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間比同方向后一段線(xiàn)段線(xiàn)路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間比同方向后一段線(xiàn)路保護(hù)的

25、動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)級(jí)差。路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)級(jí)差。n保護(hù)的靈敏度配合保護(hù)的靈敏度配合 方向電流保護(hù)的方向電流保護(hù)的靈敏度，主要由電流元件決定，其電流元靈敏度，主要由電流元件決定，其電流元件的靈敏度校驗(yàn)方法與不帶方向性的電流件的靈敏度校驗(yàn)方法與不帶方向性的電流保護(hù)相同。對(duì)于方向元件，一般因?yàn)榉较虮Ｗo(hù)相同。對(duì)于方向元件，一般因?yàn)榉较蛟撵`敏度較高，故不需要校驗(yàn)靈敏度。元件的靈敏度較高，故不需要校驗(yàn)靈敏度。n圖中標(biāo)明了各個(gè)保護(hù)的動(dòng)作方向，其中1、3、5、7為動(dòng)作方向相同的一組保護(hù)，2、4、6、8為另一組同方向保護(hù)，于是它們的動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間的配合關(guān)系應(yīng)為：13571357, IIIIIIIIIII

26、IIIIIIIIIIIIIopopopopIIIItttt86428642 , IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIopopopopIIIItttt方向電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限方向電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是否裝設(shè)方向元件 n圖中如果圖中如果t t4 4 t t5 5 +t , +t ,則動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)的則動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)的一側(cè)一側(cè)( (保護(hù)保護(hù)4)4)可以不裝方向元件可以不裝方向元件, ,保護(hù)保護(hù)5 5必須必須加裝方向元件加裝方向元件. .n結(jié)論結(jié)論: :對(duì)裝設(shè)在同一母線(xiàn)上的保護(hù)來(lái)說(shuō)對(duì)裝設(shè)在同一母線(xiàn)上的保護(hù)來(lái)說(shuō), ,動(dòng)作動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)者時(shí)間較長(zhǎng)者, ,可不裝設(shè)方向元件可不裝設(shè)方向元件; ;動(dòng)作時(shí)間較動(dòng)

27、作時(shí)間較短者短者, ,必須裝設(shè)方向元件必須裝設(shè)方向元件; ;如兩保護(hù)動(dòng)作時(shí)間如兩保護(hù)動(dòng)作時(shí)間相同相同, ,則在兩保護(hù)上都必須裝設(shè)方向元件則在兩保護(hù)上都必須裝設(shè)方向元件. .單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)同方向保護(hù)的靈單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)同方向保護(hù)的靈敏系數(shù)配合問(wèn)題敏系數(shù)配合問(wèn)題22465314, 2 4 6co，以保護(hù) 、為例，保護(hù)的動(dòng)作電流k ，為配合系數(shù)，一般取1.1。IIIOPIIIIIIIIIopopopIIIIIIIIIopopopIIIopcoIIIIIIIIK雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)整定特點(diǎn)雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)整定特點(diǎn) 在兩個(gè)及兩個(gè)以上電源的網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)中，必須采用方向性保護(hù)才有可能保證各保護(hù)之間動(dòng)作

28、的選擇性，這是方向保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)增加方向元件后將使接線(xiàn)復(fù)雜、投資增加；同時(shí)方向元件還存在電壓死區(qū)的問(wèn)題。n鑒于此，在繼電保護(hù)中，應(yīng)根據(jù)各個(gè)地點(diǎn)、各段電流保護(hù)的工作情況和具體的整定計(jì)算來(lái)確定是否有必要加設(shè)方向元件。 電流速斷保護(hù)n圖中紅色曲線(xiàn)為電源圖中紅色曲線(xiàn)為電源EI 供給的電流，紫色曲線(xiàn)供給的電流，紫色曲線(xiàn)為電源為電源E供給的電流，兩端電源容量不同，因供給的電流，兩端電源容量不同，因此電流大小也不同。此電流大小也不同。EI 的容量的容量E的容量。的容量。 n對(duì)保護(hù)對(duì)保護(hù)1而言，如果反方向線(xiàn)路出口處而言，如果反方向線(xiàn)路出口處K1點(diǎn)短路點(diǎn)短路時(shí)，由電源時(shí)，由電源EII供給的最大短路電流供給

29、的最大短路電流IK1max小于本小于本保護(hù)裝置的起動(dòng)電流，則反方向任何地點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)裝置的起動(dòng)電流，則反方向任何地點(diǎn)短路時(shí)，由電流由電流EII供給的短路電流都不會(huì)引起保護(hù)供給的短路電流都不會(huì)引起保護(hù)1誤動(dòng)誤動(dòng)作。這時(shí)保護(hù)作。這時(shí)保護(hù)1的第的第I段已從定值上躲開(kāi)了反方向段已從定值上躲開(kāi)了反方向短路，因此可不設(shè)方向元件（短路，因此可不設(shè)方向元件（電源容量大的一側(cè)電源容量大的一側(cè)的保護(hù)可不設(shè)方向的保護(hù)可不設(shè)方向）。但保護(hù)）。但保護(hù)2必須裝設(shè)方向元必須裝設(shè)方向元件。這樣保護(hù)件。這樣保護(hù)1和保護(hù)和保護(hù)2的電流的電流I段整定仍按前面段整定仍按前面介紹的進(jìn)行。介紹的進(jìn)行。n max21krelopIKIm

30、ax12krelopIKI限時(shí)電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)n對(duì)用于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中的限時(shí)電流速斷對(duì)用于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中的限時(shí)電流速斷保護(hù)，其整定原則基本同于單側(cè)電源網(wǎng)保護(hù)，其整定原則基本同于單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，仍應(yīng)與下一級(jí)保護(hù)的電流速斷相配絡(luò)，仍應(yīng)與下一級(jí)保護(hù)的電流速斷相配合，但要考慮保護(hù)安裝地點(diǎn)與短路點(diǎn)之合，但要考慮保護(hù)安裝地點(diǎn)與短路點(diǎn)之間有電源或有分支電路的影響。間有電源或有分支電路的影響。電網(wǎng)相間短路方向電流保護(hù)的總體評(píng)價(jià)電網(wǎng)相間短路方向電流保護(hù)的總體評(píng)價(jià) n選擇性n電流速斷保護(hù)是依靠選擇動(dòng)作電流的方法來(lái)獲得選擇性；n限時(shí)電流保護(hù)則同時(shí)依靠選擇動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限的方法獲得選擇性。而過(guò)電流保護(hù)依靠選

31、擇動(dòng)作時(shí)限的方法保證選擇性。n當(dāng)它們用于單側(cè)電源電網(wǎng)組成三段式保護(hù)時(shí)，一般能滿(mǎn)足電力系統(tǒng)對(duì)選擇性的要求；n當(dāng)它們用于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)或單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)時(shí)，借助于方向元件，一般也能滿(mǎn)足電力系統(tǒng)對(duì)選擇性的要求。n 快速性快速性n速段保護(hù)無(wú)時(shí)間元件，只有保護(hù)本身繼速段保護(hù)無(wú)時(shí)間元件，只有保護(hù)本身繼電器固有動(dòng)作時(shí)間（電器固有動(dòng)作時(shí)間（0.060.1s0.060.1s），所以），所以動(dòng)作迅速；動(dòng)作迅速；n限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般為限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般為（0.51s0.51s），動(dòng)作較快。），動(dòng)作較快。n過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，特別是靠近過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，特別是靠近電源的保護(hù)，有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)數(shù)

32、秒，所以只電源的保護(hù)，有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)數(shù)秒，所以只能作為后備保護(hù)。能作為后備保護(hù)。n靈敏性n電流保護(hù)的靈敏性和保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方電流保護(hù)的靈敏性和保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，靈敏性和保式的影響，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，靈敏性和保護(hù)范圍往往不能滿(mǎn)足要求。護(hù)范圍往往不能滿(mǎn)足要求。n對(duì)電流對(duì)電流I I段，當(dāng)被保護(hù)線(xiàn)路阻抗與保護(hù)背后系統(tǒng)阻段，當(dāng)被保護(hù)線(xiàn)路阻抗與保護(hù)背后系統(tǒng)阻抗之比很小時(shí)，它的保護(hù)范圍降到零；抗之比很小時(shí)，它的保護(hù)范圍降到零；n對(duì)電流對(duì)電流IIII段，當(dāng)相鄰線(xiàn)路阻抗很小時(shí)，靈敏度也段，當(dāng)相鄰線(xiàn)路阻抗很小時(shí)，靈敏度也往往達(dá)不到要求。往往達(dá)不到要求。n過(guò)電流保護(hù)的靈

33、敏度一般很高，但用在重負(fù)荷的過(guò)電流保護(hù)的靈敏度一般很高，但用在重負(fù)荷的長(zhǎng)線(xiàn)路時(shí)，靈敏度也不能滿(mǎn)足要求，當(dāng)線(xiàn)路阻抗長(zhǎng)線(xiàn)路時(shí)，靈敏度也不能滿(mǎn)足要求，當(dāng)線(xiàn)路阻抗很大時(shí)，作為遠(yuǎn)后備其靈敏度也達(dá)不到要求。很大時(shí)，作為遠(yuǎn)后備其靈敏度也達(dá)不到要求。n保護(hù)范圍受運(yùn)行方式影響大及靈敏度低，是電流保護(hù)范圍受運(yùn)行方式影響大及靈敏度低，是電流保護(hù)的主要缺點(diǎn)。保護(hù)的主要缺點(diǎn)。 可靠性可靠性n電流保護(hù)的組成元件都是簡(jiǎn)單的繼電器，且數(shù)量電流保護(hù)的組成元件都是簡(jiǎn)單的繼電器，且數(shù)量不多，整定計(jì)算和調(diào)試也較簡(jiǎn)單，所以可靠性高，不多，整定計(jì)算和調(diào)試也較簡(jiǎn)單，所以可靠性高，電流、電壓保護(hù)是繼電保護(hù)中最簡(jiǎn)單、最可靠的電流、電壓保護(hù)是繼

34、電保護(hù)中最簡(jiǎn)單、最可靠的保護(hù)。保護(hù)。n方向過(guò)電流保護(hù)常用于方向過(guò)電流保護(hù)常用于35KV35KV及以下兩側(cè)電源輻射及以下兩側(cè)電源輻射型電網(wǎng)和單電源環(huán)網(wǎng)中作為相間短路主保護(hù)，在型電網(wǎng)和單電源環(huán)網(wǎng)中作為相間短路主保護(hù)，在35KV35KV及及110KV110KV輻射型電網(wǎng)，常與電流輻射型電網(wǎng)，常與電流I I段配合使用，段配合使用，構(gòu)成三段方向電流保護(hù)，作為線(xiàn)路相間短路的整構(gòu)成三段方向電流保護(hù)，作為線(xiàn)路相間短路的整套保護(hù)。套保護(hù)。n電流、電壓保護(hù)廣泛用于電流、電壓保護(hù)廣泛用于35KV35KV及以下電網(wǎng)，在此及以下電網(wǎng)，在此電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，保護(hù)的電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，保護(hù)的“四性四性”均能滿(mǎn)足要均能滿(mǎn)足要求

35、，而在超高壓電網(wǎng)中，不再使用，代替它們的求，而在超高壓電網(wǎng)中，不再使用，代替它們的是距離保護(hù)、高頻保護(hù)及零序電流保護(hù)。是距離保護(hù)、高頻保護(hù)及零序電流保護(hù)。第四章作業(yè)第四章作業(yè)n如下圖所示，各斷路器上定時(shí)限過(guò)電流如下圖所示，各斷路器上定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為多少？哪些過(guò)電流保保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為多少？哪些過(guò)電流保護(hù)應(yīng)裝方向元件？（提示：分別在斷路護(hù)應(yīng)裝方向元件？（提示：分別在斷路器器9QF和和12QF后取短路點(diǎn)后取短路點(diǎn)K1和和K2）保護(hù)方向相同的保護(hù)有：一組保護(hù)1、2、4、6、12；另一組保護(hù)5、5、7、8.t1=3s、t2=2.5s、t3=1.5s、t4=1.5s、t5=2.5s、t6=1s

36、、t7=3s、t8=3.5s、t13=2.5s保護(hù)3、4、6要裝方向元件；保護(hù)2、5、7可不裝方向元件。第五章 電網(wǎng)的接地保護(hù)n5.1 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地故障保護(hù)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地故障保護(hù)n5.2 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)接地故障保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)接地故障保護(hù)n電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式：n中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地和中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)直接接地三種。電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式n中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)X0/X145,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),通過(guò)變壓器接地點(diǎn)構(gòu)成短路通路,使故障相流過(guò)很大的短路電流（大于500A），則出現(xiàn)很大的零序

37、電流，n110kV及以上的電壓等級(jí)電網(wǎng)及380V以下低壓部分中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)( (大接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)) )n3-35KV及以下的電壓等級(jí)電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)( (小接地電流系小接地電流系統(tǒng)統(tǒng)) )。n運(yùn)行接地方式的選擇，需要綜合考慮電網(wǎng)的絕緣水平、電壓等級(jí)、通信干擾、單相接地短路電流、繼電保護(hù)配置、電網(wǎng)過(guò)電壓水平、系統(tǒng)接線(xiàn)、供電可靠性和穩(wěn)定性等因素。2002年220KV電網(wǎng)輸電線(xiàn)路故障統(tǒng)計(jì)表在大接地電流電網(wǎng)中，線(xiàn)路發(fā)生單相接地短路故障在大接地電流電網(wǎng)中，線(xiàn)路發(fā)生單相接地短路故障占所有故障次數(shù)中

38、的大多數(shù)，約為占所有故障次數(shù)中的大多數(shù)，約為80%90%。裝設(shè)零序電流保護(hù)的好處n若用帶方向和不帶方向電流保護(hù)，且用三相完全若用帶方向和不帶方向電流保護(hù)，且用三相完全星形接線(xiàn)方式，也能反映接地短路，但靈敏度較星形接線(xiàn)方式，也能反映接地短路，但靈敏度較低和動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)。由于接地短路時(shí)必有零序電低和動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)。由于接地短路時(shí)必有零序電流，而在運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)下，零序電流是沒(méi)有或很流，而在運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)下，零序電流是沒(méi)有或很小的，因此采用只反映接地短路時(shí)所特有的零序小的，因此采用只反映接地短路時(shí)所特有的零序電流或零序電壓的零序保護(hù)，可提高保護(hù)的靈敏電流或零序電壓的零序保護(hù)，可提高保護(hù)的靈敏性和快速性。性

39、和快速性。而且三相只要一個(gè)電流繼電器，使而且三相只要一個(gè)電流繼電器，使接地保護(hù)裝置非常簡(jiǎn)單。接地保護(hù)裝置非常簡(jiǎn)單。 n因此，因此，線(xiàn)路除裝設(shè)反映相間短路的保護(hù)外，還應(yīng)線(xiàn)路除裝設(shè)反映相間短路的保護(hù)外，還應(yīng)裝設(shè)反映接地故障的零序電流保護(hù)裝置。裝設(shè)反映接地故障的零序電流保護(hù)裝置。中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)在發(fā)生中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)在發(fā)生各種故障時(shí)的電氣參數(shù)特征各種故障時(shí)的電氣參數(shù)特征n1正常運(yùn)行或三相短路時(shí)，由于三相電壓和電流是對(duì)稱(chēng)的，故0)(310CBAUUUU0)(310CBAIIII即沒(méi)有零序電壓和零序電流。即沒(méi)有零序電壓和零序電流。2 2兩相短路（如兩相短路（如BCBC兩相）時(shí)，在故障點(diǎn)兩相）時(shí)，在故

40、障點(diǎn)n因此故障點(diǎn)的零序電壓和零序電流為：因此故障點(diǎn)的零序電壓和零序電流為：AA1,0,2KKBKCAKAKBKCUUUUUIII ，0KKK1()03ABCUUUU01()03KAKBKCIIII在正常運(yùn)行及相間短路時(shí)，均沒(méi)有零序電在正常運(yùn)行及相間短路時(shí)，均沒(méi)有零序電壓和零序電流。壓和零序電流。3.3.單相接地短路故障時(shí)，如單相接地短路故障時(shí)，如A A相接地短路，相接地短路，則故障相電壓則故障相電壓、電流為：電流為：n故障點(diǎn)的零序電壓、零序電流為故障點(diǎn)的零序電壓、零序電流為 0,;KAKBBKCCUUUUU,0,0KAAKBKCIIII(1)011()33kKAKBKCBCUUUUUUKAII

41、31)1(0n4若兩相接地短路，以若兩相接地短路，以BC兩相接地兩相接地短路為例短路為例 ，則在故障點(diǎn)有，則在故障點(diǎn)有AKAkUUU3131)1 , 1(0)(31)1 , 1(0KCKBIII由此可見(jiàn)，出現(xiàn)零序電流和零序電壓是接由此可見(jiàn)，出現(xiàn)零序電流和零序電壓是接地故障區(qū)別于正常運(yùn)行和相間短路的基本地故障區(qū)別于正常運(yùn)行和相間短路的基本特征。特征。小結(jié)：小結(jié)：n系統(tǒng)圖中假定零序電流的參考正方向?yàn)槟妇€(xiàn)零序電流的參考正方向?yàn)槟妇€(xiàn)指向線(xiàn)路，零序電壓的參考正方向由線(xiàn)路指指向線(xiàn)路，零序電壓的參考正方向由線(xiàn)路指向大地向大地。5.零序電流和零序電壓的分布特點(diǎn)零序電流和零序電壓的分布特點(diǎn)故障點(diǎn)的零序電壓故障點(diǎn)

42、的零序電壓0000111020221()()3 ()kABCo LO TLO TUUUUZIIZZIZZ 0110 22AOO TBOO TUI ZUIZ 故障點(diǎn)的零序電流故障點(diǎn)的零序電流120OEIZZZ零序電壓和零序電流的特點(diǎn)零序電壓和零序電流的特點(diǎn)n零序電壓零序電壓n故障點(diǎn)Uk0最高,離故障點(diǎn)越遠(yuǎn), Uk0 越低,變壓器中性點(diǎn)接地處Uk0=0 。n零序電流：零序電流：系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電流，n大小大小與線(xiàn)路的零序阻抗及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)；n分布分布與變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置有關(guān)，而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)。n零序電壓和零序電流的相位零序電壓和零序電流的相位n在正方向短路下，保護(hù)

43、安裝處母線(xiàn)零序電壓與零序電流的相位關(guān)系，取決于母線(xiàn)背后元件的零序阻抗(一般為70o-80o)，而與被保護(hù)線(xiàn)路的零序阻抗和故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。n零序功率零序功率n在線(xiàn)路正方向故障時(shí)，零序功率由故障線(xiàn)在線(xiàn)路正方向故障時(shí)，零序功率由故障線(xiàn)路流向母線(xiàn)，為負(fù)值路流向母線(xiàn)，為負(fù)值；在線(xiàn)路反方向故障時(shí)，零序功率由母線(xiàn)流向故障線(xiàn)路，為正值。 變壓器中性點(diǎn)接地方式的考慮變壓器中性點(diǎn)接地方式的考慮n大電流接地電網(wǎng)中，中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目及分布，決定了零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，影響著零序電壓和零序電流的大小和分布。n為了保持零序網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，有利于繼電保護(hù)的整定，使接地保護(hù)有較穩(wěn)定的保護(hù)區(qū)和靈敏性，希望中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目及分

44、布基本保持不變；為防止由于失去接地中性點(diǎn)后發(fā)生接地故障時(shí)引起的過(guò)電壓，應(yīng)盡可能地使各個(gè)變電所的變壓器保持有一臺(tái)中性點(diǎn)接地；同時(shí)為降低零序電流，應(yīng)減少中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目。變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇原則變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇原則n中間變電所母線(xiàn)有穿越電流或變壓器低壓側(cè)有電源，因此中間變電所母線(xiàn)有穿越電流或變壓器低壓側(cè)有電源，因此至少要有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，以防止由于接地短路引起至少要有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，以防止由于接地短路引起的過(guò)電壓。的過(guò)電壓。n電廠(chǎng)并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)將部分變壓器的中性點(diǎn)接地。電廠(chǎng)并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)將部分變壓器的中性點(diǎn)接地。這樣，當(dāng)一臺(tái)中性點(diǎn)接地的變壓器由于檢修或

45、其它原因切除這樣，當(dāng)一臺(tái)中性點(diǎn)接地的變壓器由于檢修或其它原因切除時(shí)，將另一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，以保持系統(tǒng)零序電流的大時(shí)，將另一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，以保持系統(tǒng)零序電流的大小和分布不變。小和分布不變。n終端變電所變壓器低壓側(cè)無(wú)電源，為提高零序保護(hù)的靈敏終端變電所變壓器低壓側(cè)無(wú)電源，為提高零序保護(hù)的靈敏性，變壓器應(yīng)不接地運(yùn)行。性，變壓器應(yīng)不接地運(yùn)行。n對(duì)于雙母線(xiàn)按固定連接方式運(yùn)行的變電所，每組母線(xiàn)上至對(duì)于雙母線(xiàn)按固定連接方式運(yùn)行的變電所，每組母線(xiàn)上至少應(yīng)有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地。這樣，當(dāng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)少應(yīng)有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地。這樣，當(dāng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，每組母線(xiàn)上仍然保留一臺(tái)中性點(diǎn)直接接地的變壓器

46、。后，每組母線(xiàn)上仍然保留一臺(tái)中性點(diǎn)直接接地的變壓器。n變壓器中性點(diǎn)絕緣水平較低時(shí)，中性點(diǎn)必須接地。變壓器中性點(diǎn)絕緣水平較低時(shí)，中性點(diǎn)必須接地。零序電流和零序電壓零序電流和零序電壓的獲取方法 n(1)微機(jī)保護(hù)自產(chǎn)：微機(jī)保護(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的三相電流值再用軟件進(jìn)行相加得到值。n(2)微機(jī)保護(hù)外接：如下圖所示。零序電流的獲取方法零序電流的獲取方法n對(duì)于架空線(xiàn)路，可用零序電流濾過(guò)器。架空線(xiàn)路，可用零序電流濾過(guò)器。n對(duì)于對(duì)于電纜線(xiàn)路電纜線(xiàn)路，可用零序電流互，可用零序電流互感器（感器（TAN）來(lái)獲得零序電流）來(lái)獲得零序電流。零序電流濾過(guò)器零序電流濾過(guò)器n(3)零序電流濾過(guò)器，其最大不平衡電流零序電流濾

47、過(guò)器，其最大不平衡電流nKnp為短路電流非周期分量系數(shù)為短路電流非周期分量系數(shù),采用重合采用重合閘加速時(shí)，取閘加速時(shí)，取1.52，否則取，否則取1。nKst為為T(mén)A的同型系數(shù)，相同型號(hào)取的同型系數(shù)，相同型號(hào)取0.5，不，不同型號(hào)取同型號(hào)取1；nKer為為T(mén)A的的10%電流誤差，取電流誤差，取0.1。n 最大外部三相短路電流。最大外部三相短路電流。 .max.max/unbnpsterkTAIK K K IK(3).maxkI零序電流互感器零序電流互感器零序電壓的獲取方法零序電壓的獲取方法1零序電壓的獲取方法零序電壓的獲取方法2三相五柱式電壓互感器三相五柱式電壓互感器三相五柱式電壓互感器三相五柱

48、式電壓互感器 n三相五柱式TV的磁路及接線(xiàn)n(a) 磁路 n(b)接線(xiàn)零序電壓的獲取方法零序電壓的獲取方法3、4n自產(chǎn) 3U0方式n微機(jī)保護(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的三相電壓值再用軟件進(jìn)行矢量相加得到3U0值，在線(xiàn)路保護(hù)中3U0主要用于接地故障時(shí)判別故障方向。零序電壓的獲取方法零序電壓的獲取方法5零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)n作為接地短路保護(hù)的后備保護(hù)，一般配置三段式或作為接地短路保護(hù)的后備保護(hù)，一般配置三段式或四段式零序電流保護(hù)。四段式零序電流保護(hù)。n(1)(1)零序電流零序電流段為無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)；段為無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)；n(2)(2)零序電流零序電流段為帶時(shí)限零序電流速斷保護(hù)；段為帶時(shí)

49、限零序電流速斷保護(hù)；n(3)(3)零序電流零序電流段為零序過(guò)電流保護(hù)。段為零序過(guò)電流保護(hù)。三段式零序電流保護(hù)原理接線(xiàn)圖三段式零序電流保護(hù)原理接線(xiàn)圖1. 無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)(零序電流零序電流I段段)n無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)工作原理，與無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)工作原理，與無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)相似，靠整定零序無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)相似，靠整定零序電流的大小來(lái)獲得選擇性。電流的大小來(lái)獲得選擇性。n為保證保護(hù)的動(dòng)作選擇性，零序電流為保證保護(hù)的動(dòng)作選擇性，零序電流I段段保護(hù)區(qū)不能超出本線(xiàn)路末端，其動(dòng)作電保護(hù)區(qū)不能超出本線(xiàn)路末端，其動(dòng)作電流按下述原則整定流按下述原則整定：n(1)躲過(guò)被保護(hù)

50、線(xiàn)路末端發(fā)生單相或兩相躲過(guò)被保護(hù)線(xiàn)路末端發(fā)生單相或兩相接地短路時(shí)流過(guò)本線(xiàn)路的最大零序電流接地短路時(shí)流過(guò)本線(xiàn)路的最大零序電流，即：即：0.0.max3,1.21.3IIIoprelrelIKIK 取。n(2)躲過(guò)手動(dòng)合閘或自動(dòng)重合閘期間斷路器躲過(guò)手動(dòng)合閘或自動(dòng)重合閘期間斷路器三相觸頭不同時(shí)合上所出現(xiàn)的最大零序電流三相觸頭不同時(shí)合上所出現(xiàn)的最大零序電流.n(3)躲過(guò)非全相運(yùn)行期間振蕩所造成的最大躲過(guò)非全相運(yùn)行期間振蕩所造成的最大零序電流：零序電流：n三個(gè)原則中取大值三個(gè)原則中取大值作為零序作為零序I段的動(dòng)作電流，段的動(dòng)作電流，零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)I段的最小保護(hù)范圍要求不小段的最小保護(hù)范圍要求不

51、小于本線(xiàn)路全長(zhǎng)的于本線(xiàn)路全長(zhǎng)的15%20%，其動(dòng)作時(shí)間，其動(dòng)作時(shí)間為為0。0.op0.31.11.2IIIrelustrelIKIK，取。n零序零序段與電流段與電流段一樣，也是按躲開(kāi)線(xiàn)路未端段一樣，也是按躲開(kāi)線(xiàn)路未端短路整定，因此，它短路整定，因此，它只能保護(hù)本線(xiàn)路的一部分只能保護(hù)本線(xiàn)路的一部分，但由于線(xiàn)路的零序阻抗遠(yuǎn)較正序阻抗大但由于線(xiàn)路的零序阻抗遠(yuǎn)較正序阻抗大（ x0=(23.5)x1），），3I0=f(l) 曲線(xiàn)較陡，因此曲線(xiàn)較陡，因此零序零序段的保護(hù)范圍比相間電流段的保護(hù)范圍比相間電流段要大得多。段要大得多。另一方面由于零序電流受運(yùn)行方式的變化影響小，另一方面由于零序電流受運(yùn)行方式的變

52、化影響小，因此因此它的保護(hù)范圍較穩(wěn)定它的保護(hù)范圍較穩(wěn)定（由于系統(tǒng)運(yùn)行方式變（由于系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，一般變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和分布保護(hù)不化時(shí)，一般變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和分布保護(hù)不變，也即零序阻抗保護(hù)不變，所以零序變，也即零序阻抗保護(hù)不變，所以零序段受運(yùn)段受運(yùn)行方式變化影響小）。行方式變化影響小）。 帶時(shí)限零序電流速段保護(hù)帶時(shí)限零序電流速段保護(hù)(零序電流零序電流II段段) n帶時(shí)限零序電流速斷保護(hù)帶時(shí)限零序電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流動(dòng)作電流的整的整定定原則與相間短路的限時(shí)電流速斷保護(hù)原則與相間短路的限時(shí)電流速斷保護(hù)相同相同。整定時(shí)應(yīng)注意將零序電流的分流因素考慮在內(nèi)。n動(dòng)作時(shí)限：比下一條線(xiàn)路零序電流I段

53、的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差t。3. .零序過(guò)電流保護(hù)零序過(guò)電流保護(hù)( (零序電流零序電流IIIIII段段) )n零序電流零序電流IIIIII段的作用與電流保護(hù)段的作用與電流保護(hù)段相同；但段相同；但其動(dòng)作時(shí)限從其動(dòng)作時(shí)限從零序網(wǎng)的最末級(jí)零序網(wǎng)的最末級(jí)開(kāi)始按階梯原則向開(kāi)始按階梯原則向電流方向推算。電流方向推算。 01maxoprelunbIKI動(dòng)作電流的整定：(1)躲下一級(jí)線(xiàn)路出口三相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大不平衡電流 相鄰線(xiàn)路始端三相短路時(shí)，零序電流濾過(guò)器中相鄰線(xiàn)路始端三相短路時(shí)，零序電流濾過(guò)器中出現(xiàn)的最大不平衡電流。出現(xiàn)的最大不平衡電流。maxunbIn在同一線(xiàn)路上的在同一線(xiàn)路上的零序過(guò)電流保護(hù)零

54、序過(guò)電流保護(hù)與相間短路的過(guò)與相間短路的過(guò)電流保護(hù)相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序過(guò)電流保護(hù)相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序過(guò)電流保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。電流保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。零序保護(hù)相間保護(hù)方向性零序電流保護(hù) n在變壓器接地?cái)?shù)目比較多的復(fù)雜環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，為了簡(jiǎn)化整定計(jì)算及保護(hù)之間相互的配合，并保證保護(hù)的選擇性，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問(wèn)題。在零序電流保護(hù)上增加功率方向元件，利用正方向和反方向故障時(shí)，零序功率方向的差別，來(lái)閉鎖可能誤動(dòng)作的保護(hù)，才能保證動(dòng)作的選擇性。零序方向電流保護(hù)工作原理說(shuō)明圖零序方向電流保護(hù)工作原理說(shuō)明圖(a)網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)圖；網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)圖；(b)K1點(diǎn)短路零序網(wǎng)絡(luò)；點(diǎn)短路零序網(wǎng)絡(luò)；(

55、c)K2點(diǎn)短路零序網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)短路零序網(wǎng)絡(luò)零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)+ 零序功率方向繼電器零序功率方向繼電器= 方向性零序方向性零序電流保護(hù)電流保護(hù)零序功率方向繼電器的接線(xiàn)方式零序功率方向繼電器的接線(xiàn)方式零序功率方向繼電器的接線(xiàn)方式零序功率方向繼電器的接線(xiàn)方式中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的零序電中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù)流保護(hù) 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù) n中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)（又稱(chēng)小接地電流系統(tǒng)）中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)（又稱(chēng)小接地電流系統(tǒng)）發(fā)生單相接地故障時(shí)，雖然系統(tǒng)的中性點(diǎn)電位發(fā)生單相接地故障時(shí)，雖然系統(tǒng)的中性點(diǎn)電位發(fā)生變化，相電壓不對(duì)稱(chēng)，但由于故障的電流發(fā)

56、生變化，相電壓不對(duì)稱(chēng)，但由于故障的電流很小，而且三相線(xiàn)電壓仍保持對(duì)稱(chēng)，對(duì)負(fù)荷供很小，而且三相線(xiàn)電壓仍保持對(duì)稱(chēng)，對(duì)負(fù)荷供電沒(méi)有影響，一般情況下允許帶故障繼續(xù)運(yùn)行電沒(méi)有影響，一般情況下允許帶故障繼續(xù)運(yùn)行1-21-2小時(shí)，而不必立即跳開(kāi)該故障線(xiàn)路的斷路器小時(shí)，而不必立即跳開(kāi)該故障線(xiàn)路的斷路器（在危及人身、設(shè)備安全時(shí)則應(yīng)立即跳閘），（在危及人身、設(shè)備安全時(shí)則應(yīng)立即跳閘），但為防止事故擴(kuò)大，應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便運(yùn)但為防止事故擴(kuò)大，應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便運(yùn)行人員及時(shí)檢查和排除故障。行人員及時(shí)檢查和排除故障。中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的特點(diǎn)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的特點(diǎn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地短路特點(diǎn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單

57、相接地短路特點(diǎn)單電源多線(xiàn)路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地時(shí)電壓、電流相量圖單電源多線(xiàn)路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地時(shí)電壓、電流相量圖n故障線(xiàn)路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地故障線(xiàn)路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和；電容電流之總和；n方向?yàn)閺木€(xiàn)路流向母線(xiàn)，恰好與非故障線(xiàn)路零序方向?yàn)閺木€(xiàn)路流向母線(xiàn)，恰好與非故障線(xiàn)路零序電流的方向相反。電流的方向相反。n在非故障線(xiàn)路在非故障線(xiàn)路WL1WL1上：上：零序電流為線(xiàn)路零序電流為線(xiàn)路I I 本本身的電容電流；方向?yàn)閺哪妇€(xiàn)流向線(xiàn)路；身的電容電流；方向?yàn)閺哪妇€(xiàn)流向線(xiàn)路；n發(fā)電機(jī)出線(xiàn)端的零序電流發(fā)電機(jī)出線(xiàn)端的零序電流：零序電流為發(fā)：零序電流為發(fā)電機(jī)本身的

58、電容電流；方向?yàn)閺哪妇€(xiàn)流向電機(jī)本身的電容電流；方向?yàn)閺哪妇€(xiàn)流向發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)。n在故障線(xiàn)路在故障線(xiàn)路WL3WL3上：上：故障線(xiàn)路的零序電流等故障線(xiàn)路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和；于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和；方向?yàn)閺木€(xiàn)路流向母線(xiàn)，恰好與非故障線(xiàn)方向?yàn)閺木€(xiàn)路流向母線(xiàn)，恰好與非故障線(xiàn)路零序電流的方向相反。路零序電流的方向相反。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)有以下特征中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)有以下特征n中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，電網(wǎng)各處中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，電網(wǎng)各處故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至電

59、網(wǎng)電壓，全系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電壓，大小等于電電網(wǎng)電壓，全系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電壓，大小等于電網(wǎng)正常時(shí)的相電壓。網(wǎng)正常時(shí)的相電壓。 非故障線(xiàn)保護(hù)安裝處流過(guò)的零序電流為非故障非故障線(xiàn)保護(hù)安裝處流過(guò)的零序電流為非故障相的對(duì)地電容電流之和，方向由母線(xiàn)指向線(xiàn)路且相的對(duì)地電容電流之和，方向由母線(xiàn)指向線(xiàn)路且超前零序電壓超前零序電壓90度。度。n 故障線(xiàn)路保護(hù)安裝處的零序電流為全系統(tǒng)其他故障線(xiàn)路保護(hù)安裝處的零序電流為全系統(tǒng)其他元件非故障相的零序電容電流之和，其值遠(yuǎn)大于元件非故障相的零序電容電流之和，其值遠(yuǎn)大于非故障線(xiàn)的零序電流，其方向由故障線(xiàn)路指向母非故障線(xiàn)的零序電流，其方向由故障線(xiàn)路指向母線(xiàn)，滯后零序電壓線(xiàn)，滯后零序

60、電壓90度。度。n故障線(xiàn)的零序功率與非故障線(xiàn)的零序功率方向故障線(xiàn)的零序功率與非故障線(xiàn)的零序功率方向相反。相反。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障保護(hù)n根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的各種特征，這種系統(tǒng)可構(gòu)成以下原理的各種特征，這種系統(tǒng)可構(gòu)成以下原理的接地短路保護(hù)方式。的接地短路保護(hù)方式。n1 1、絕緣監(jiān)視裝置、絕緣監(jiān)視裝置 n2 2、零序電流保護(hù)、零序電流保護(hù) n3 3、零序功率方向保護(hù)、零序功率方向保護(hù) 絕緣監(jiān)視裝置的構(gòu)成及工作原理絕緣監(jiān)視裝置的構(gòu)成及工作原理n用途：用途：利用發(fā)生單相接地故障時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓的特點(diǎn)，利用發(fā)生單相接地故障時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓的特