繼電保護 第二章電網(wǎng)相間短路的電流電壓保護

1繼電保護原理2緒論

互感器及變換器

電網(wǎng)相間短路的電流電壓保護

電網(wǎng)相間短路的方向電流保護

四一二三五六七電網(wǎng)的接地保護

電網(wǎng)的距離保護

電力設備保護3常用繼電器電壓電流連鎖速斷保護反時限電流保護第三章無時限、帶時限、定時限電流速斷保護4常用繼電器電壓電流連鎖速斷保護反時限電流保護第三章無時限、帶時限、定時限電流速斷保護電磁型感應型靜態(tài)型電磁型舌片式螺管式銜鐵式電流、電壓繼電器時間繼電器中間、信號繼電器電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu)摩擦力矩彈簧力矩磁力矩轉(zhuǎn)動舌片受力情況分析繼電器動作必須：動作電流（起動電流）Iop,r：使得繼電器動作的最小電流值動作后返回繼電器返回必須：返回電流Ire,r：使得繼電器返回的最大電流值繼電特性：動作與返回都是明確的，不可能停留在中間位置返回系數(shù)：13常用繼電器電壓電流連鎖速斷保護反時限電流保護第三章無時限、帶時限、定時限電流速斷保護14線路故障對主、后備保護的要求帶時限

定時限無時限15線路故障對主、后備保護的要求帶時限

定時限無時限16無時限保護被保護線路保證選擇性不需外加延時保護外短路電流小于動作電流

17整定原則躲開下一個出口處的最大短路電流第Ι段電流保護動作電流整定可靠系數(shù)1.2-1.3最大運行方式下的三相短路電流18最大運行方式

最小運行方式運行方式系統(tǒng)等值阻抗阻抗最小電流最大系統(tǒng)等值阻抗阻抗最大電流最小被保護末端發(fā)生短路電源等值計算的相電勢系統(tǒng)阻抗線路單位正序阻抗思考：為什么整定時采用最大短路電流？靈敏度校驗：動作時限：接線方式：25優(yōu)點：簡單可靠、動作迅速結(jié)論：當運行方式變化，或者保護線路很短，不能采用缺點：不能保護線路全長；保護范圍受運行方式影響

評價26線路故障對主、后備保護的要求帶時限

定時限無時限27帶時限帶時限保證速動性保證選擇性另外保護切除

電流速斷保護的后備保護工作原理：29保護范圍必須延伸到下一條線路中速動性：保護范圍不能超過下一條線路的無時限整定范圍選擇性：動作帶有一定的時限

整定整定計算：動作電流：躲開下一條線路的速斷保護動作電流可靠性系數(shù)：1.1-1.2下一條線路電流速斷保護的動作值動作時限：斷路器跳閘時間慣性時間裕量時間繼電器時間，在微機保護中不考慮靈敏度校驗：被保護電路末端兩相短路時，流過限時電流速斷保護的最小短路電流若靈敏度不符合要求，則可以降低動作電流接線：34優(yōu)點一：簡單可靠、動作可靠缺點：不能作為相鄰元件的后備保護優(yōu)點二：能保護本條線路全長

評價35線路故障對主、后備保護的要求帶時限

定時限無時限三、定時限過電流保護定時限過電流保護的作用是做本線路主保護的近后備，并做相鄰下一線路或元件的遠后備，因此它的保護范圍要求超過相鄰線路或元件的末端。由于定時限過電流保護的動作值只考慮在最大負荷電流情況下保護不動作和保護能可靠返回的情況，而無時限電流速斷保護和帶時限電流速斷保護的動作電流則必須躲過某一個短路電流，因此，電流保護第Ⅲ段的動作電流通常比電流保護第Ⅰ段和第Ⅱ段的動作電流小得多，其靈敏度比電流保護第Ⅰ、Ⅱ段更高。當網(wǎng)絡中某處發(fā)生短路時，從故障點至電源之間所有線路上的電流保護第Ⅲ段的電測量元件均可能動作。為了保證選擇性，各線路第Ⅲ段電流保護均需增加延時元件，且各線路第Ⅲ段保護的延時必須互相配合。兩相鄰線路電流保護第Ⅲ段動作時間之間相差一個時間階段的整定方式稱為按階梯原則整定。當定時限過電流保護靈敏度不滿足要求時，可采用低電壓啟動的過電流保護。所謂低電壓啟動的過電流保護是指在定時限過電流保護中同時采用電流測量元件和低于動作電壓動作的低電壓測量元件來判斷線路是否發(fā)生短路故障的保護。四、電流保護的接線方式所謂電流保護的接線方式是指電流互感器和電流測量元件間的連接方式。為能反映所有類型的相間短路，電流保護要求至少在兩相線路上應裝有電流互感器和電流測量元件。完全星形接線方式，一般用于大接地電流系統(tǒng)。不完全星形接線方式，一般用于小接地電流系統(tǒng)。兩種接線方式均能反映所有的相間短路，兩種接線方式的區(qū)別主要有：（1）兩種接線的投資不同；（2）在大接地電流系統(tǒng)中，完全星形接線能反映所有單相接地故障，不完全星形接線不能反映B相接地故障；（3）在小接地電流系統(tǒng)中，在不同線路的不同相上發(fā)生兩點接地時，不完全星形接線只有三分之一的機會切除兩條線，而完全星形接線則均切除兩條線，因此，不完全星形接線的供電可靠性高；在串聯(lián)運行的兩相鄰線路上發(fā)生兩點接地時，不完全星形接線方式的電流保護有三分之一的機會無選擇性動作，而完全星型接線則百分之百有選擇性動作。（4）對于繞組為星型-三角形聯(lián)結(jié)的變壓器后發(fā)生兩相短路時，完全星型接線方式電流保護的靈敏度是不完全星型接線電流保護的靈敏度的二倍。電流保護的接線方式(a)

完全星形接線；(b)不完全星形接線第三節(jié)多側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護

一、方向性電流保護的工作原理

為了消除雙側(cè)電源網(wǎng)絡中保護無選擇性的動作，就需要在可能誤動作的保護上加設一個功率方向元件。該元件當短路功率由母線流向線路時動作；當短路功率由線路流向母線時不動作。雙測電源網(wǎng)絡相間短路方向保護就是在單側(cè)電源網(wǎng)絡相間短路保護的基礎上增加了方向判別元件，以保證其選擇性的保護。雙測電源網(wǎng)絡方向保護有功率方向和阻抗方向兩種。當雙測電源網(wǎng)絡上的保護裝設方向元件后，就可以把他們拆開成兩個單側(cè)電源網(wǎng)絡看待，兩組方向保護之間不要求配合關(guān)系，其整定計算仍可按單側(cè)電源網(wǎng)絡保護原則進行。

二、相間短路方向繼電器的90。接線方式為了減小和消除死區(qū)，相間短路的功率方向測量元件廣泛采用非故障的相間電壓作參考量去判別電流的相位，即90。接線方式。所謂90。接線方式是指系統(tǒng)在三相對稱且功率因數(shù)為1的情況下，接入功率方向測量元件的電流超前所加電壓90。的接線方式。90。接線方式的主要優(yōu)點是：第一，對各種兩相短路都沒有死區(qū)，因為繼電器加入的是非故障的相間電壓，其值很高；第二，適當?shù)剡x擇繼電器的內(nèi)角后，對線路上發(fā)生的各種故障，都能保證動作的方向性。因此接線得到了廣泛的應用。

第四節(jié)中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護

當中性點直接接地的電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時，將出現(xiàn)很大的零序電流。我國110kV及以上的電力系統(tǒng)均為大電流接地系統(tǒng)。單相短路將產(chǎn)生很大的故障相電流和零序電流，必須裝設接地短路的相應保護裝置。接地短路時必有零序電流，而在正常負荷狀態(tài)下，零序電流沒有或很小，因此采用反應零序電流的接地保護將能取得較高靈敏度，而且三相只要一個電流繼電器，使接地保護裝置非常簡單。

大接地電流系統(tǒng)中的多段式零序電流保護：零序電流速斷（零序Ⅰ段）保護；零序電流限時速斷（零序Ⅱ段）保護；定時限零序過電流（零序Ⅲ段）保護；零序電流濾過器零序電壓濾過器方向性零序電流保護。在變壓器接地數(shù)目比較多的復雜環(huán)形網(wǎng)絡中，為了簡化整定計算及保護之間相互的配合，并保證保護的選擇性，就需要考慮零序電流保護動作的方向性問題。在零序電流保護上增加功率方向元件，利用正方向和反方向故障時，零序功率方向的差別，來閉鎖可能誤動作的保護，才能保證動作的選擇性。多段式方向零序電流保護的構(gòu)成僅在零序電流保護第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各段中分別增加一個零序功率方向測量元件，并與零序電流測量元件構(gòu)成與門，共同判別是否在保護線路正方向發(fā)生了接地短路。

第五節(jié)中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、電流及功率方向保護

電壓為3～35kV的電網(wǎng)，采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，統(tǒng)稱為中性點非直接接地電網(wǎng)。中性點非直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，雖然系統(tǒng)的中性點電位發(fā)生變化，相電壓不對稱，但相間電壓卻還保持對稱狀態(tài)，因此不影響供電，可維持電網(wǎng)在故障后短時間運行，不必立即跳該故障線路的斷路器（在危及人身、設備安全時則應立即跳閘），但為了防止事故擴大，應發(fā)出報警信號以便運行人員及時檢查和排除故障。一、中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時有以下特征：1、在發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓和零序電流；2、非故障線的零序電流為該線非故障相對地電容電流之和，方向為由母線指向線路且超前零序電壓90。；3、故障點的電流為全系統(tǒng)非故障相對地電容電流之和，其相位超前零序電壓90。；4、故障線的零序電流等于除故障線外的全系統(tǒng)中其他元件非故障相的電容電流之和，其值遠大于非故障線的零序電流，且方向與非故障線電流的方向相反，由線路指向母線，且滯后零序電壓90。；5、故障線的零序功率與非故障線的零序功率方向相反。

根據(jù)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的各種特征，這種系統(tǒng)可構(gòu)成以下原理的接地短路保護方式。1、絕緣監(jiān)視裝置

2、零序電流保護

3、零序功率方向保護

二、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點及保護方式。在中性點和大地之間接入一個帶鐵芯的電感線圈L，當發(fā)生單相接地故障時，在接地點就有一個電感分量的電流通過，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流相抵消，就可以減少故障點的接地電流，因此稱它為消弧線圈。

根據(jù)對電容電流補償程度的不同，消弧線圈可以有下列三種補償方式：完全補償、欠補償、過補償。采用過補償后，該系統(tǒng)中零序分量的特征如下：

1、全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓和零序電流；2、由于過補償作用使流經(jīng)故障點、故障線路的零序電流大大減小，因此它的大小與非故障線路的零序電流值差別不大，其次由于補償系數(shù)不大，所以采用零序電流保護很難滿足靈敏系數(shù)的要求；3、采用過補償方式后故障線零序電流和零序功率方向與非故障線零序電流和零序功率方向相同，就無法利用零序功率方向保護來選擇故障線路；4、在接地短路暫態(tài)過程中，接地電流中含有豐富的