華中科技大學(xué)-電氣工程基礎(chǔ)課件(熊銀信)-第10章-電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

1、HUST_CEEE第十章第十章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)u第一節(jié)第一節(jié) 繼電保護(hù)的作用和原理繼電保護(hù)的作用和原理u第二節(jié)第二節(jié) 繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成u第三節(jié)第三節(jié) 對繼電保護(hù)的基本要求對繼電保護(hù)的基本要求u第四節(jié)第四節(jié) 輸電線路的電流保護(hù)輸電線路的電流保護(hù)u第五節(jié)第五節(jié) 輸電線路的自動重合閘輸電線路的自動重合閘u第六節(jié)第六節(jié) 主要電氣設(shè)備的保護(hù)配置主要電氣設(shè)備的保護(hù)配置HUST_CEEE第一節(jié)第一節(jié) 繼電保護(hù)的作用和原理繼電保護(hù)的作用和原理u一、繼電保護(hù)的作用v 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)u是一門研究自動識別故障并排除故障元件的自動裝置的技術(shù)學(xué)科。u繼電保護(hù)自動裝置：能反應(yīng)電力系

2、統(tǒng)中電氣元件故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)并動作于斷路器跳閘或發(fā)出指示信號的一種自動裝置。BkAC1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QFv 基本任務(wù)基本任務(wù)u自動、迅速、有選擇地自動、迅速、有選擇地將故障元件將故障元件從電力系統(tǒng)中從電力系統(tǒng)中切除切除，使故障元件免，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞并保證非故障元件于繼續(xù)遭到破壞并保證非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；u反應(yīng)反應(yīng)電氣元件電氣元件不正常工作狀態(tài)不正常工作狀態(tài)并根并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件作出不同反應(yīng)，如據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件作出不同反應(yīng)，如 在無人值班的變電所，一般動在無人值班的變電所，一般動作于故障元件的斷路器跳閘；作于故障元件的斷路器跳閘； 若

3、發(fā)生過負(fù)荷而有自動減負(fù)荷若發(fā)生過負(fù)荷而有自動減負(fù)荷裝置時，可動作于自動減負(fù)荷裝置時，可動作于自動減負(fù)荷裝置；裝置； 在有人值班變電所或控制室，在有人值班變電所或控制室，一般動作于發(fā)信號，提示值班一般動作于發(fā)信號，提示值班人員哪個元件出現(xiàn)了不正常工人員哪個元件出現(xiàn)了不正常工作狀態(tài)。作狀態(tài)。HUST_CEEE二、繼電保護(hù)的基本原理 利用電力系統(tǒng)發(fā)生故障和處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時一些物理量的特征和特征分量，可以構(gòu)成各種原理的保護(hù)。Bk2AC1QF2QF3QF 4QF5QF6QFk11電流保護(hù)原理電流保護(hù)原理 2低電壓保護(hù)原理低電壓保護(hù)原理3低阻抗保護(hù)原理低阻抗保護(hù)原理4方向保護(hù)原理方向保護(hù)原理5 5縱聯(lián)

4、保護(hù)原理縱聯(lián)保護(hù)原理6序分量保護(hù)原理序分量保護(hù)原理當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路時，當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路時，故障電流和電壓中含有故障電流和電壓中含有負(fù)序分量負(fù)序分量。若為不對稱若為不對稱接地接地故障時，故障電流、故障時，故障電流、電壓中還包括電壓中還包括零序分量零序分量。7其他保護(hù)原理其他保護(hù)原理瓦斯保護(hù)、瓦斯保護(hù)、行波保護(hù)行波保護(hù)HUST_CEEEu一、繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成v輸入電路：將電力系統(tǒng)中的強(qiáng)電量變換成為滿足繼電保護(hù)二次電路需要的各種弱電量。包括：各種互感器、變換器、序?yàn)V過器、濾波回路、整流電路、模數(shù)變換等部件。v測量元件。包括：u電磁型：電流、電壓、時間、中間等繼電器；u晶體管型：

5、電流、電壓、方向元件等；u微機(jī)型：通過軟件實(shí)現(xiàn)。v邏輯元件：由各種門電路、時間電路、相位或幅值比較電路、加法器、減法器、積分器及移相電路等中一個或幾個部份組成。v輸出電路：通常指開關(guān)量的輸出。v執(zhí)行元件：當(dāng)接到邏輯回路或輸出回路的跳閘或發(fā)信號等命令后，執(zhí)行其命令以完成繼電保護(hù)所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。12345給定第二節(jié)第二節(jié) 繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成HUST_CEEE第三節(jié) 對繼電保護(hù)的基本要求Bk1AC1QF5QF3QF7QF8QFk22QFk3III6QF4QF9QFu1. 有選擇性：u 指 電 力系統(tǒng)故障時，保護(hù)裝置僅切除故障元件，盡可能地縮小停電范圍，保證電力系統(tǒng)中非故障部份繼續(xù)運(yùn)行

6、。2. 動作迅速：對用戶來說，快速切除故障可以減少非故障用戶元件在低電壓下運(yùn)行的時間，利于電動機(jī)自啟動，保持用戶電氣設(shè)備的不間斷運(yùn)行；對于系統(tǒng)中的電氣設(shè)備而言，保護(hù)動作越快，對通過故障電流的電氣設(shè)備損壞越小；對電力系統(tǒng)中并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)而言，保護(hù)動作太慢，可能將使發(fā)電機(jī)之間失去同步。若短路時，相關(guān)保護(hù)迅速動作切除故障，電源間功角不至拉開太大，系統(tǒng)能較容易地使失去同步的電源進(jìn)入再同步，恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。HUST_CEEE3. 靈敏度好靈敏度好：u 靈敏度是指繼電保護(hù)對其保護(hù)范圍內(nèi)故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的靈敏度是指繼電保護(hù)對其保護(hù)范圍內(nèi)故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。反應(yīng)能力。u 保護(hù)的靈敏度

7、一般用靈敏系數(shù)保護(hù)的靈敏度一般用靈敏系數(shù)(Ksen )來衡量。來衡量。 對于反應(yīng)物理量對于反應(yīng)物理量上升上升而動作的保護(hù)，其靈敏系數(shù)為：而動作的保護(hù)，其靈敏系數(shù)為： Ksen保護(hù)范圍內(nèi)金屬短路時故障參數(shù)的最小計(jì)算值保護(hù)范圍內(nèi)金屬短路時故障參數(shù)的最小計(jì)算值 保護(hù)的整定值（動作值）保護(hù)的整定值（動作值） 對于反應(yīng)物理量對于反應(yīng)物理量下降下降而動作的保護(hù)，其靈敏系數(shù)為：而動作的保護(hù)，其靈敏系數(shù)為： Ksen保護(hù)的整定值（動作值）保護(hù)的整定值（動作值） 保護(hù)范圍內(nèi)金屬短路時故障參數(shù)的最大計(jì)算值保護(hù)范圍內(nèi)金屬短路時故障參數(shù)的最大計(jì)算值 u4. 可靠性高可靠性高：保護(hù)的可靠性高是指保護(hù)的可靠性高是指屬于保

8、護(hù)范圍內(nèi)屬于保護(hù)范圍內(nèi)的短路故障，保護(hù)的短路故障，保護(hù)應(yīng)動應(yīng)動作作，對于保護(hù)，對于保護(hù)范圍外范圍外的故障則的故障則應(yīng)不動作應(yīng)不動作。該動作的而不動作稱為保護(hù)該動作的而不動作稱為保護(hù)拒動作。拒動作。不該動作的而動作稱為保護(hù)不該動作的而動作稱為保護(hù)誤動作誤動作。HUST_CEEE第四節(jié)第四節(jié) 輸電線路的電流保護(hù)輸電線路的電流保護(hù)u一、一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則u二、二、線路相間短路的電流保護(hù)線路相間短路的電流保護(hù)*u三、三、相間短路方向電流保護(hù)相間短路方向電流保護(hù)u四、四、相間短路電流保護(hù)整定計(jì)算舉相間短路電流保護(hù)整定計(jì)算舉例例u五、五、接地短路的電流保護(hù)接地短路的電

9、流保護(hù)HUST_CEEEu一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則u 技術(shù)規(guī)程對電力系統(tǒng)中的保護(hù)配置有十分詳細(xì)和具體的規(guī)定：u 對于電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)各種短路故障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置：反應(yīng)電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時可再增設(shè)輔助保護(hù)；主保護(hù)：指滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)：在主保護(hù)或斷路器拒動時，用以切除故障的保護(hù)。u 在主保護(hù)拒動時用以切除故障的保護(hù)稱近后備保護(hù)。u 在斷路器拒動時用以切除故障的保護(hù)則稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能不足或在主、后備保護(hù)退出運(yùn)行時而增設(shè)的簡單

10、保護(hù)。各個相鄰元件的保護(hù)范圍必須有重疊區(qū)；對于電力設(shè)備和線路的異常運(yùn)行狀態(tài)（如過負(fù)荷等） 應(yīng)有反應(yīng)異常運(yùn)行的異常運(yùn)行保護(hù)。HUST_CEEEu二、相間短路的電流保護(hù)u1. 無時限電流速斷保護(hù)（電流保護(hù)I段）動作原理與整定計(jì)算：無時限電流速斷保護(hù)在任何情況下只切除本線路上的故障。以AB線路斷路器1QF處的無時限電流速斷保護(hù)為例，則必須首先計(jì)算AB線路各處三相和兩相短路時的短路電流以確定如何計(jì)算該保護(hù)的動作電流和如何校驗(yàn)該保護(hù)的靈敏度。u1QF處無時限電流速斷保護(hù)的動作電流I Iop1：u I Iop1 KIrel I K.Bmaxu 可靠系數(shù)KIrel可取1.21.3。Ak11QF2QFBxsm

11、axxsminIIOP1IkBmaxlLminLmax3120231max)2(min1min)3(maxlxXEIlxXEIssksskHUST_CEEEu動作時間：t Iop1= 0su靈敏度：用保護(hù)范圍即它所保護(hù)的線路的長度的百分?jǐn)?shù)來表示。無時限電流保護(hù)不能保護(hù)線路全長，應(yīng)采用最不利情況下的保護(hù)范圍來校驗(yàn)保護(hù)的靈敏度，一般要求保護(hù)范圍不少于線路長度的15%。IIOP1IkBmaxlLminLmax3120Ak11QF2QFBxsmaxxsmin)23(123max11minmin1max1SIopSSSIopXIExllxXEI按最小運(yùn)行方式下二相短路求lmin靈敏度： lmin15%l

12、ABHUST_CEEEu 無時限電流速斷保護(hù)構(gòu)成：&KTAIOP.r1234跳閘IKSIrIKA圖圖10-8 無時限電流速斷保護(hù)無時限電流速斷保護(hù)單相原理框圖單相原理框圖1-電流測量元件；2-否門；3-信號元件；4-閉鎖元件當(dāng)上述無時限電流速斷保護(hù)靈敏度不滿足要求時，即保護(hù) 范 圍 lm i n15%lAB時，不宜采用該保護(hù)，此時可采用無時限電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)，以提高電流保護(hù)第I段的靈敏度。HUST_CEEEu2. 帶時限電流速斷保護(hù)（電流保護(hù)II段）為什么要配置帶時限電流速斷保護(hù)？帶時限電流速斷保護(hù)的主要作用：在任何情況下，帶時限電流速斷保護(hù)均能保護(hù)本線路的全長（包括本線路的末端）

13、。為此，保護(hù)范圍必須延伸至相鄰的下一線路，以保證在有各種誤差的情況下仍能保護(hù)線路的全長；為了保證在相鄰下一線路出口處短路時保護(hù)的選擇性，本線路的帶時限電流速斷保護(hù)在動作時間和動作電流兩個方面均必須和相鄰線的無時限電流速斷保護(hù)配合。IIOP1IkBmaxIIIop1IIop2IkCmaxl0Ak11QF2QFB3QFCu 任何整定電流保護(hù)任何整定電流保護(hù)II段？段？ IIIop1 IIop2且且 IIIop1 tIop2則：則： IIIop1KIIrelIIop2/Kbmin tIIop1tIop2tt可靠系數(shù)可靠系數(shù)KIIrel一般取一般取1.11.2。HUST_CEEEu分支系數(shù)Kb定義：在

14、相鄰線路第I段保護(hù)范圍末端即k1點(diǎn)短路時，流過故障線的短路電流與流過被保護(hù)線短路電流的比值。即：uKb IBC / IABAk11QF2QFB3QFC “技術(shù)規(guī)程”規(guī)定：當(dāng)線路長度小于50km時，大于等于1.5；當(dāng)線路長度在50km200km時，大于等于1.4；當(dāng)長度大于200km時，大于等于1.3。當(dāng)該保護(hù)靈敏度不滿足要求時，動作電流可采用和相鄰線路電流保護(hù)第II段整定值配合，以降低本線路電流保護(hù)第II段的整定值而提高其靈敏度，即整定值為：u IIIop1KIIrelIIIop2/Kbminu tIIop1tIIop2tu電流保護(hù)第II段的靈敏度：5 . 13 . 11minIIopKBII

15、senIIKHUST_CEEEu3. 定時限過電流保護(hù)（電流保護(hù)III段）作用：作本線路主保護(hù)的后備保護(hù)（近后備保護(hù)）；作相鄰下一線路（或元件）的后備保護(hù)（遠(yuǎn)后備保護(hù)）?？煽肯禂?shù)KIIIrel一般取1.151.25電流測量元件的返回系數(shù)Kre 一般取0.85。如何整定動作電流？正常運(yùn)行并伴有電動機(jī)自啟動而流過保護(hù)的最大負(fù)荷電流為KssILmax時該電流保護(hù)不動作，即： IIIIop1 KssILmax外部故障切除后，非故障線的定時限過流保護(hù)在下一母線有電動機(jī)啟動且流過最大負(fù)荷電流時應(yīng)能可靠返回，即：u Ire= KIIIrelKssILmax 且 IIIIop1 Ireu故 動作電流Iop1

16、：max1LressIIIrelIIIopIKKKIAk11QF2QFB3QFCHUST_CEEE任何保證電流保護(hù)III段動作的選擇性？問題： IIIIop1 IIIop1 tIIIop2tIIIop3tIIIop4u即：tIIIop3 tIIIop4 tu tIIIop2 tIIIop3 tu tIIIop1 tIIIop2 t靈敏度校驗(yàn)2 . 1 3 . 1 1min11min1IIIopKCIIIsenIIIopKBIIIsenIIKIIK遠(yuǎn)后備：近后備：0tIIIop0tIIIop1tIIIop2tIIIop3tIIIop4l0QF1QF2QF3QF4QFM5QFHUST_CEEEu4

17、. 電流保護(hù)的接線方式接線方式：指電流互感器和電流測量元件間的連接方式。分類：完全星形接線：一般用于大接地電流系統(tǒng)。不完全星形接線：一般用于小接地電流系統(tǒng)。特點(diǎn)：投資不同；均能反應(yīng)所有的相間短路；在大接地電流系統(tǒng)中，完全星形接線能反應(yīng)所有單相接地故障，不完全星形接線不能反應(yīng)B相接地故障；在小接地電流系統(tǒng)中，當(dāng)在不同線路上發(fā)生兩點(diǎn)接地時，一般情況下只要求切除一個接地點(diǎn)而允許帶一個接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行一段時間。u 對在保護(hù)動作時間相同的并行線路，不完全星形接線的可靠性高；對串聯(lián)運(yùn)行的兩相鄰線路，完全星形接線百分之百有選擇性。AB CIII 1邏輯邏輯元件元件KAKAKAiaibicinAB CII 1邏

18、輯邏輯元件元件KAKAiaicinHUST_CEEEu5. 三段式電流保護(hù)的原理圖及延時特性三段式電流保護(hù)的功能框圖ABC1QFAIIIIIIIIIt2t3KCO16跳1QA5KA4KA1KA2KA3KA7KA8KA9KA2KT3KT1KS2KS3KSiaibic圖圖10-12 三段式電流保護(hù)的功能框圖三段式電流保護(hù)的功能框圖Ak2M1QFB2QFC3QFk1HUST_CEEE電磁型三段式電流保護(hù)原理電路圖舉例圖圖10-14 三段式電流保護(hù)電路的原理展開圖三段式電流保護(hù)電路的原理展開圖(a)交流回路展開圖；(b)直流回路展開圖；(c)信號回路TAABC1kA2kA3k

19、A4kA5kA6kA7kA8kA9kA(a)1KS2KS3KSWS信號(c)WC-WC1kA4kA7kA2kA5kA8kA3kA6kA9kA2KTKCO3KTQF12KT3KT2KS3KS1KSKCOYRFUFU(b)HUST_CEEE三段式電流保護(hù)的配置和延時特性電流保護(hù)配置：每一處都必須配置三段式電流保護(hù)嗎？A1B2C34DMIII段：定時限過電流段：定時限過電流 tIII40sI段：無時限電流速斷段：無時限電流速斷 tI30sIII段：段：tIII30.5sI段：段： tI20sII段：帶時限電流速斷段：帶時限電流速斷 tII20.5sIII段：段：tIII21sI段：段： tI10sI

20、I段：段： tII10.5sIII段：段：tIII11.5s延時特性：0ltI1tII1tIII1tI2tII2tIII2ttI3tIII3tIII4圖圖10-13 三段式電流保護(hù)的延時特性三段式電流保護(hù)的延時特性HUST_CEEE三段式電流保護(hù)的配置和延時特性電流保護(hù)的動作順序QF1QF2QF3短路點(diǎn)保護(hù)I段II段III段I段II段III段I段II段III段k3啟動跳閘tIII1tIII2tII3tIII3k2啟動跳閘tIII1tII2tIII2k1啟動跳閘tII1tIII1A1B2C34Dk1k2k3HUST_CEEEu三、相間短路方向電流保護(hù)u1. 采用方向電流保護(hù)的必要性Dk2CBAk

21、1123456K3DKI1AKI1圖圖10-14 雙電源網(wǎng)絡(luò)中三段式電流保護(hù)的選擇性雙電源網(wǎng)絡(luò)中三段式電流保護(hù)的選擇性u2. 方向電流保護(hù)的構(gòu)成uI段：動作電流滿足選擇性時不加方向元件；uII段：動作電流和動作時間能滿足選擇性時不加方向元件；uIII段：同一變電所內(nèi)動作時間較小而可能失去選擇性時加方向元件，動作時間相同可能失去選擇性時均加方向元件。III&112345671KS102KS113KS12t2t389跳閘13KAKAKAKPKCO圖圖10-15 三段式方向電流保護(hù)單相原理框圖三段式方向電流保護(hù)單相原理框圖HUST_CEEEu3. 功率方向元件u 方向電流保護(hù)與一般電流保護(hù)的

22、差別僅多了一個功率方向元件。u功率方向元件的構(gòu)成原理u k1點(diǎn)短路時：UrIr k1(0，900)u k2點(diǎn)短路時：UrIr k2 k11800u故保護(hù)正向短路時：u 90 r 90u 保護(hù)反向短路時：ur 90 或 r 180rUrIrIk2k1IrUr1KI2KI(a)rUK1rIK2rUrI2kr0ABrUrI1kr0rUK1rIK2AB(b)圖圖11-18 功率方向測量元件功率方向測量元件(a)電流電壓的相位；電流電壓的相位；(b) 對對A、B的影響的影響rHUST_CEEEu功率方向元件的接線方式要求：相間短路時有良好的方向性和有很高的靈敏度。900接線方式：指系統(tǒng)在三相對稱且功率因

23、數(shù)為1的情況下，接入功率方向元件的電流超前所加電壓900的接線。1rbcUU1raIIaUbUcU表 10-1 功率方向元件的 90接線 功率方向測量元件 rI rU a aI bcU b bI caU c cI abU u4. 三段式方向電流保護(hù)u 三段式方向電流保護(hù)在作用原理、整定計(jì)算原則等方面與無方向三段式電流保護(hù)基本相同。HUST_CEEEu四、相間短路電流保護(hù)整定計(jì)算舉例u例10-1： 圖10-20中所示網(wǎng)絡(luò)中每條線路的斷路器處均裝三段式相間方向電流保護(hù)。試求AB線路斷路器1QF處電流保護(hù)第I、II段的動作電流、動作時間和靈敏度。圖中電源電勢為115kV，A處電源的最大、最小等值阻抗

24、為：XsAmax20，XsAmin15，B處電源的最大、最小阻抗為：XsBmax25，XsBmin20，各線路的阻抗為：XAB40，XBC26，XBD24，XDE20，電流保護(hù)第I、II段的可靠系數(shù)為：KIrel1.3，KIIrel1.15。kEABCDEBxsBEAxsA4QF6QF1QF2QF3QF5QF圖圖10-20 例圖的一次系統(tǒng)接線例圖的一次系統(tǒng)接線HUST_CEEEu解：1、斷路器1QF處電流保護(hù)第I段的整定計(jì)算：kAXXEIABsAsKB21. 140153115min)3(maxkAIKIKBIrelIop57. 121. 13 . 1)3(max160.162057. 121

25、1523max1min1sAIopSXIElx%15%6 .41%100406 .161min1ABlxlxu電 流 保 護(hù) 第 I 段 的 動 作 時 間 為tIop1=0su當(dāng)電流保護(hù)第I段的動作電流應(yīng)躲最大振蕩電流時應(yīng)按下式計(jì)算： IIop1 = KIrel IOSmaxkAXXXEISBABsAsOS77. 1204015311522minminmaxHUST_CEEEu2、電流保護(hù)第II段的整定計(jì)算u 斷路器1QF處電流保護(hù)第II段的動作電流應(yīng)和相鄰線BD電流保護(hù)第I段配合，即：min41/bIopIIrelIIopKIKI(3)4maxminmin115/31.32.23()/55

26、/2024IIsoprelkDrelsABSBBDEIKIKkAXXXX2 . 3255511maxminminSBABSAbXXXKu故： IIop1 =1.31.77=2.3kAu電流保護(hù)第I段的靈敏度校驗(yàn)為：%15%5 .121min1ABlxlx不滿足靈敏度的要求，應(yīng)考慮用不滿足靈敏度的要求，應(yīng)考慮用無時限電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。無時限電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。HUST_CEEE14min/1.15 2.23/3.20.8 IIIIIoprelopbIKIKkA所以不滿足要求故 4 . 12 . 18 . 096. 0 1)2(minIIopKBIIsenIIKkAXXEIABsAsKB96

27、. 023max)2(minu電流保護(hù)第II段應(yīng)與相鄰線路電流保護(hù)第II段配合，即：min41/bIIopIIrelIIopKIKI46minmax115/3/1.15 1.31.69(1540)/2044IIIIIIIIoprelopbrelrelKEIKIKKKIkAHUST_CEEEkAKIKIbIIopIIrelIIop61. 02 . 3/69. 115. 1/ min41動作電流：滿足要求。靈敏度： 4 . 158. 161. 096. 0 1)2(minIIopKBIIsenIIKstttIIopIIop1 41動作時間：HUST_CEEEu五、接地短路的電流保護(hù)u1. 大接地系

28、統(tǒng)中的多段式零序電流保護(hù)u大接地電流系統(tǒng)接地故障的特征BkAT1T2Z0T1Z01Z02Z0T20U0I01I02I圖10-21 大接地電流系統(tǒng)中的單相接地短路HUST_CEEE系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電流且零序電流的分布與接地點(diǎn)的位置和數(shù)目相關(guān)。發(fā)生接地短路時，系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電壓，且故障點(diǎn)零序電壓U0最高，而變壓器中性點(diǎn)的零序電壓為0，保護(hù)安裝處母線A、B的零序電壓取決于變壓器零序阻抗的大小。零序功率S0=U0I0。故障點(diǎn)的零序功率最大，零序功率方向在故障線上是由線路指向母線，在非故障線路上卻從母線流向線路。在故障線路上，零序電壓和零序電流間的相差角0取決于線路和變壓器的零序阻抗角K0，即-0=180

29、-K0。若k0為80左右，則0在-100左右。HUST_CEEEu變壓器中性點(diǎn)接地方式的安排u“應(yīng)盡量保持變電所零序阻抗基本不變”u多段式零序電流保護(hù)u零序電流保護(hù)一般為四段式，即零序電流保護(hù)I段、II段、III段和IV段。與相間短路電流保護(hù)類同，零序電第I、II段為線路接地故障的主保護(hù)，而第III、IV段為線路接地故障的后備保護(hù)。u2. 大接地電流系統(tǒng)中的方向零序電流保護(hù)u多段方向零序電流保護(hù)的構(gòu)成僅在多段式零序電流保護(hù)中增加一個零序功率方向元件，并與零序電流測量元件構(gòu)成與門共同判別是否在保護(hù)線路正方向發(fā)生了接地短路。HUST_CEEE 故障點(diǎn)的電流為全系統(tǒng)非故障相對地電容電流之和，其相位超

30、前零序電壓的角度900； 故障線的零序電流等于除故障線外的全系統(tǒng)中其它元件的電容電流之和，其值遠(yuǎn)大于非故障線的零序電流，且方向與非故障線相反，由線路指向母線且滯后零序電壓的角度900； 故障線的零序功率與非故障線的零序功率方向相反。3. 小接地電流系統(tǒng)中單相接地零序電壓、電流及功率方向保護(hù)小接地電流系統(tǒng)中單相接地零序電壓、電流及功率方向保護(hù)u中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地故障的特征及保護(hù)方式中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地故障的特征及保護(hù)方式a. 單相接地的特征單相接地的特征 全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓和零序電流；全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓和零序電流； 非故障線的零序電流為該線非故障相對地電容電流之和，非故障線的零序電

31、流為該線非故障相對地電容電流之和，方向由母線指向線路且超前零序電壓的角度為方向由母線指向線路且超前零序電壓的角度為900；HUST_CEEEb. 保護(hù)方式保護(hù)方式 絕緣監(jiān)視裝置絕緣監(jiān)視裝置 零序電流保護(hù)零序電流保護(hù) 零序功率方向保護(hù)零序功率方向保護(hù)u中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護(hù)方式中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護(hù)方式 用絕緣監(jiān)視裝置用絕緣監(jiān)視裝置 用單相接地時產(chǎn)生的高次諧波分量構(gòu)成保護(hù)用單相接地時產(chǎn)生的高次諧波分量構(gòu)成保護(hù) 用接地故障暫態(tài)過程中的故障分量的某些特征構(gòu)成用接地故障暫態(tài)過程中的故障分量的某些特征構(gòu)成保護(hù)保護(hù)HUST_CEEE第五節(jié)第五節(jié) 輸電線路的自動重

32、合閘輸電線路的自動重合閘u一、概述一、概述u二、三相自動重合閘二、三相自動重合閘u三、單相重合閘三、單相重合閘u四、綜合重合閘四、綜合重合閘u五、重合閘和繼電保護(hù)的配合五、重合閘和繼電保護(hù)的配合HUST_CEEE一、概述一、概述u自動重合閘的作用自動重合閘的作用 在線路上發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)供電，在線路上發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)供電，從而可提高供電的可靠性；從而可提高供電的可靠性； 對于有雙側(cè)電源高壓輸電線路，可以提高系統(tǒng)對于有雙側(cè)電源高壓輸電線路，可以提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；并列運(yùn)行的穩(wěn)定性； 可以糾正由于斷路器機(jī)構(gòu)不良，或繼電保護(hù)誤可以糾正由于斷路器機(jī)構(gòu)不良，或繼電保護(hù)誤動作引起

33、的誤跳閘；動作引起的誤跳閘； 在電網(wǎng)建設(shè)過程中，考慮自動重合閘作用，可在電網(wǎng)建設(shè)過程中，考慮自動重合閘作用，可暫緩架設(shè)雙回線路以節(jié)約投資。暫緩架設(shè)雙回線路以節(jié)約投資。HUST_CEEEu對自動重合閘的基本要求 動作迅速； 不允許任意多次重合； 動作后應(yīng)能自動復(fù)歸； 手動跳閘時不應(yīng)重合； 手動合閘于故障線路不重合； 一般自動重合閘ARD可用控制開關(guān)位置和斷路器位置不對應(yīng)啟動，對綜合重合閘ARD宜用不對應(yīng)原則和保護(hù)同時啟動； 應(yīng)考慮繼電保護(hù)和自動重合閘之間動作的相互配合。HUST_CEEEu自動重合閘的類型自動重合閘的類型 三相重合閘三相重合閘指不論在輸、配線上發(fā)生單相短路還是相間短路，繼電保護(hù)裝

34、指不論在輸、配線上發(fā)生單相短路還是相間短路，繼電保護(hù)裝置均將線路三相斷路器同時跳開，然后啟動自動重合閘同時合三相置均將線路三相斷路器同時跳開，然后啟動自動重合閘同時合三相斷路器。若為暫時性故障則重合閘成功。否則保護(hù)再次動作跳三相斷路器。若為暫時性故障則重合閘成功。否則保護(hù)再次動作跳三相斷路器。斷路器。 單相重合閘單相重合閘指線路上發(fā)生單相接地故障時，保護(hù)動作只跳開故障相的斷路指線路上發(fā)生單相接地故障時，保護(hù)動作只跳開故障相的斷路器，然后進(jìn)行單相重合。如果故障是暫時性的，則重合后，便恢復(fù)器，然后進(jìn)行單相重合。如果故障是暫時性的，則重合后，便恢復(fù)三相供電；如果故障是永久性的，而系統(tǒng)又不允許長期非全

35、相運(yùn)行三相供電；如果故障是永久性的，而系統(tǒng)又不允許長期非全相運(yùn)行時，則重合后，保護(hù)動作跳開三相斷路器，不再進(jìn)行重合。時，則重合后，保護(hù)動作跳開三相斷路器，不再進(jìn)行重合。 綜合重合閘綜合重合閘將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起。當(dāng)發(fā)生單相接地故障將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，采用單相重合閘方式；當(dāng)發(fā)生相間短路時，采用三相重合閘方時，采用單相重合閘方式；當(dāng)發(fā)生相間短路時，采用三相重合閘方式。綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一般都具有單相重合閘，式。綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一般都具有單相重合閘，三相重合閘，綜合重合閘和直跳等四種運(yùn)行方式。三相重合閘，綜合重合閘

36、和直跳等四種運(yùn)行方式。HUST_CEEEu 自動重合閘的配置原則1kV及以上架空線和電纜與架空線混合線路，在具有斷路器的條件下，如用電設(shè)備允許且無備用電源自動投入時，應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置；旁路斷路器和兼作旁路的母聯(lián)斷路器或分段斷路器，應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置；低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，可裝設(shè)自動重合閘裝置；必要時，母線故障可采用自動重合閘裝置。二、三相自動重合閘二、三相自動重合閘u單電源線路的三相一次自動重合閘單電源線路的三相一次自動重合閘u雙電源的三相自動重合閘與雙電源的三相自動重合閘與同期同期問題問題三、單相重合閘三、單相重合閘四、綜合重合閘四、綜合重合閘五、重合閘和繼電保護(hù)的配合五、重合閘

37、和繼電保護(hù)的配合u自動重合閘前加速保護(hù)自動重合閘前加速保護(hù)u動作自動重合閘后加速保護(hù)動作動作自動重合閘后加速保護(hù)動作HUST_CEEE第六節(jié)第六節(jié) 主要電氣設(shè)備的保護(hù)配置主要電氣設(shè)備的保護(hù)配置 u一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則 u二、電力變壓器的保護(hù)配置二、電力變壓器的保護(hù)配置 u三、同步發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的保護(hù)配置三、同步發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的保護(hù)配置 u四、母線的保護(hù)配置四、母線的保護(hù)配置 HUST_CEEE一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的合理配置，是保護(hù)能否園滿電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的合理配置，是保護(hù)能否園滿地完成所擔(dān)負(fù)任務(wù)的

38、一個十分重要的因素。對于電地完成所擔(dān)負(fù)任務(wù)的一個十分重要的因素。對于電力系統(tǒng)的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)各種短路故力系統(tǒng)的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)各種短路故障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置；反應(yīng)電力設(shè)備和線路短障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置；反應(yīng)電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時可再，必要時可再增設(shè)輔助保護(hù)增設(shè)輔助保護(hù)；重要的設(shè)備要求配置雙重主保護(hù)重要的設(shè)備要求配置雙重主保護(hù)；各個相鄰元件保護(hù)區(qū)域之間需有重疊區(qū)，各個相鄰元件保護(hù)區(qū)域之間需有重疊區(qū)，不允許有不允許有無保護(hù)的區(qū)域無保護(hù)的區(qū)域；必要時線路應(yīng)裝設(shè)將斷路器自動合；必要時線路應(yīng)裝設(shè)將斷路器自動合閘的自

39、動重合閘裝置。閘的自動重合閘裝置。 HUST_CEEE二、電力變壓器的保護(hù)配置二、電力變壓器的保護(hù)配置 對于油浸式變壓器，由于故障使油箱內(nèi)產(chǎn)生瓦斯和油面下降，對于油浸式變壓器，由于故障使油箱內(nèi)產(chǎn)生瓦斯和油面下降，應(yīng)裝反應(yīng)箱內(nèi)氣體容量和流速的應(yīng)裝反應(yīng)箱內(nèi)氣體容量和流速的輕、重瓦斯保護(hù)輕、重瓦斯保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)動作于信號，重瓦斯動作于跳變壓器各側(cè)斷路器；動作于信號，重瓦斯動作于跳變壓器各側(cè)斷路器； 對于變壓器引出線、套管內(nèi)及油箱內(nèi)部的短路應(yīng)按變壓器的容對于變壓器引出線、套管內(nèi)及油箱內(nèi)部的短路應(yīng)按變壓器的容量及實(shí)際運(yùn)行條件裝設(shè)量及實(shí)際運(yùn)行條件裝設(shè)主保護(hù)主保護(hù)并動作于變壓器各側(cè)斷路器跳閘；

40、并動作于變壓器各側(cè)斷路器跳閘；電力變壓器的主保護(hù)有電力變壓器的主保護(hù)有電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)和和縱差保護(hù)縱差保護(hù)；對于變壓器；對于變壓器高壓側(cè)電壓在高壓側(cè)電壓在330kV及以上時，可裝雙重縱差保護(hù)；及以上時，可裝雙重縱差保護(hù)； 對于變壓器外部短路引起的變壓器過電流，應(yīng)根據(jù)變壓器的容對于變壓器外部短路引起的變壓器過電流，應(yīng)根據(jù)變壓器的容量和類型裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)作為主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件的量和類型裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)作為主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件的后備保護(hù)后備保護(hù)；如；如過流保護(hù)，復(fù)合電壓啟動的過流保護(hù)，負(fù)序電流過流保護(hù)，復(fù)合電壓啟動的過流保護(hù)，負(fù)序電流及單相式低電壓啟動的過流保護(hù)及單相式低電壓啟動的過流保護(hù)等；這些保護(hù)延時動作于變壓等；這些保護(hù)延時動作于變壓器各側(cè)斷路器跳閘；器各側(cè)斷路器跳閘；500kV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器高、中壓側(cè)均應(yīng)裝系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器高、中壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)設(shè)阻抗保護(hù)阻抗保護(hù)；HUST_CEEE 對于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的變壓器，若中性點(diǎn)直接接地對于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的變壓器，若中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，對外部單相接地引起的過電流應(yīng)裝運(yùn)行，對外部單相接地引起的過電流應(yīng)裝零序過電流保護(hù)零序過電流保護(hù)；對于在中性點(diǎn)直