電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理全套課程課件

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理全套課程課件第1頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一動(dòng)作電流Idz.J：能使繼電器剛好動(dòng)作的最小電流值。返回過程：

IJ↓≈<Idz.J時(shí)，由于剩余力矩ΔM

的存在，暫時(shí)還不能返回；

IJ↓↓→Mdc↓→Mdc≈<Mth-Mm

→舌片開始返回

┌Mdc↓↓┐返回過程中：δ↑→││→舌片加速返回

└Mth↓┘返回終止時(shí)出現(xiàn)剩余力矩：ΔM’=Mth-Mdc

（有利于接點(diǎn)可靠斷開）返回電流Ih.J：能使繼電器剛好返回的最大電流值。第2頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一過電流繼電器表示符號(hào)：繼電器的返回系數(shù)：繼電特性：無論起動(dòng)或返回，繼電器J的動(dòng)作都是明確干脆的，不會(huì)停留在某個(gè)中間位置，這種特性稱為“繼電特性”。過量繼電器（保護(hù)）：反映電氣量上升而使保護(hù)動(dòng)作的繼電器(保護(hù))，Kh<1低量繼電器（保護(hù)）：反映電氣量下降而使保護(hù)動(dòng)作的繼電器(保護(hù))，Kh>12、集成電路型過電流繼電器（晶體管型：略）第3頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一3ms延時(shí)：防止干擾信號(hào)引起的誤動(dòng)(干擾持續(xù)時(shí)間一般<1ms)12ms展寬：使輸出動(dòng)作信號(hào)展成連續(xù)高電平。第4頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一二、電流速斷保護(hù)（電流I段）電流速斷保護(hù)：瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)。1、整定計(jì)算原則(1)短路特性分析：三相短路時(shí)d(3),流過保護(hù)安裝處的短路電流：Zd()↑→Id↓曲線max：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路情況。曲線min：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路情況。（線路上某點(diǎn)兩相短路電流為該點(diǎn)三相短路電流的倍）

第5頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)動(dòng)作電流整定原則：按躲開下條線路出口（始端）短路時(shí)流過本保護(hù)的最大短路電流整定（以保證選擇性）：

IIdz.1>I(3)d.B.maxIIdz.2>I(3)d.c.max

?。篒Idz.1=KkI·I(3)d.B.maxIIdz.2=KkI·I(3)d.C.max（可靠系數(shù)：KkI=1.2～1.3）第6頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(3)靈敏性校驗(yàn)該保護(hù)不能保護(hù)本線路全長，故用保護(hù)范圍來衡量：max：最大保護(hù)范圍.min：最小保護(hù)范圍.校驗(yàn)保護(hù)范圍：（min/L）·100%15%～20%

第7頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作迅速(主要優(yōu)點(diǎn)),簡(jiǎn)單可靠。缺點(diǎn)：不能保護(hù)本線路全長（主要缺點(diǎn)），直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，受線路長度的影響。第8頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一三、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流II段）限時(shí)電流速斷保護(hù)：以較小的動(dòng)作時(shí)限切除本線路全線范圍內(nèi)的故障 1、動(dòng)作電流的整定：與下條線路的電流I段配合。即：保護(hù)范圍延伸到下條線路，但不超出下條線路電流I段保護(hù)范圍的末端。即：躲開下條線路電流I段保護(hù)范圍末端短路時(shí)（即流過下條線路的短路電流剛好為其電流I段整定值時(shí)），流過本保護(hù)的最大短路電流。IIIdz.1=KkII·IIdz.2=KkII·KkI·I(3)d.C.max

可靠系數(shù)：

KkII=1.1～1.2（Id中非周期分量已衰減，故比KkI稍?。┑?頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、動(dòng)作時(shí)限的配合為保證本線路電流II段與下條線路電流I段的保護(hù)范圍重疊區(qū)內(nèi)短路時(shí)的動(dòng)作選擇性，動(dòng)作時(shí)限按下式配合：

tII1=tI2+t≈t

（t:0.35s～0.6s,一般取0.5s）3、保護(hù)裝置靈敏性的校驗(yàn)對(duì)于過量保護(hù),靈敏系數(shù)：（電流保護(hù)的故障參數(shù)計(jì)算值：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，流過本保護(hù)的最小短路電流）第10頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一對(duì)保護(hù)1的電流II段：Klm=

要求：Klm

1.3～1.5

若Klm不滿足要求，可繼續(xù)延伸保護(hù)范圍使得：

IIIdz.1=KkII·IIIdz.2(與下條線路的電流II段保護(hù)配合）同時(shí)進(jìn)一步提高時(shí)限：

tII1=tII2+t≈2t

（保證重疊區(qū)內(nèi)故障的動(dòng)作選擇性）四、定時(shí)限過流保護(hù)（電流III段，主要作為后備保護(hù)，對(duì)靈敏性要求高）1、動(dòng)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：IIIIdz>Ifh.max第11頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

實(shí)際整定原則：考慮到外部故障切除后，電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)過程中，保護(hù)要能可靠地返回，則要求：

IIIIh>Izq.max=Kzq·Ifh.max(電動(dòng)機(jī)負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù)Kzq>1)

又：IIIIh=Kh·IIIIdz

（繼電器返回系數(shù)Kh<1）（可靠系數(shù)KkIII?。?.15～1.25）2、按選擇性要求確定過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為保證動(dòng)作選擇性，動(dòng)作時(shí)限按“階梯原則”整定:tIII1=Max{tIII2,tIII3,tIII4}+t

第12頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一對(duì)定時(shí)限過流保護(hù)，當(dāng)故障越靠近電源端時(shí)，此時(shí)短路電流Id越大,但過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限反而越長———缺點(diǎn)∴定時(shí)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、定時(shí)限過流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)(1)作為本線路主保護(hù)或近后備時(shí)，按本線路末端短路流過本保護(hù)的最小短路電流來校驗(yàn)：要求Klm

1.3～1.5

第13頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)作為遠(yuǎn)后備時(shí)（相鄰線路的后備），按相鄰線路末端短路流過本保護(hù)的最小短路電流來校驗(yàn)：要求Klm

1.2(3)要求各保護(hù)之間Klm互相配合對(duì)同一故障點(diǎn)，越靠近故障點(diǎn)的保護(hù)，其Klm要求越大

Klm.1<

Klm.2<

Klm.3<

Klm.4<…即要求：IIIIdz.1>IIIIdz.2>IIIIdz.3>…(單側(cè)電源輻射網(wǎng)，此條件自然滿足)第14頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一五、階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及評(píng)價(jià)(1)電流I段：由動(dòng)作電流的整定來保證動(dòng)作選擇性，按躲開某點(diǎn)的短路電流整定，動(dòng)作迅速（無時(shí)限），但不能保護(hù)本線路全長，作為主保護(hù)的一部分。(2)電流II段：由動(dòng)作電流整定與時(shí)限配合來保證動(dòng)作選擇性，動(dòng)作電流按躲開某點(diǎn)的短路電流整定，能保護(hù)本線路全長，動(dòng)作時(shí)限較小，作為主保護(hù)的另一部分（電流I段的補(bǔ)充）(3)電流III段：由動(dòng)作時(shí)限的配合來保證動(dòng)作的選擇性，動(dòng)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(dòng)作時(shí)限較長，且越靠近電源短路，動(dòng)作時(shí)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)。

第15頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一六、電流保護(hù)的接線方式

LJ—(接線)—TA1、兩種常用的接線方式(1)三相星形(2)兩相星形各相LJ出口采用“或”邏輯。繼電器動(dòng)作電流Idz.J=Idz/nTA

2、兩種接線方式的性能分析比較(1)對(duì)中性點(diǎn)接地或不接地網(wǎng)中各種相間短路兩種接線方式均能正確反映這些故障.第16頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)對(duì)中性點(diǎn)非直接接地網(wǎng)中的異地兩點(diǎn)接地短路（不同線路上兩點(diǎn)接地）∵這種電網(wǎng)允許帶一個(gè)接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行①串聯(lián)線路上兩點(diǎn)接地時(shí)：三相星形接線能保證只切除后一接地點(diǎn)兩相星形接線只能保證2/3的機(jī)會(huì)切除后一接地點(diǎn)第17頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一②并聯(lián)線路上兩點(diǎn)接地時(shí)：三相星形接線：若保護(hù)1，2時(shí)限相同，則兩接地點(diǎn)將同時(shí)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(shí)限相同（例如皆由I段動(dòng)作，或皆由II段動(dòng)作），也能保證有2/3的機(jī)會(huì)只切除任一條線路。(3)作為Y/接線變壓器后面短路的遠(yuǎn)后備保護(hù)的接線方式Y(jié)/-11接線T：正序：側(cè)超前Y側(cè)30°

負(fù)序：側(cè)落后Y側(cè)30°現(xiàn)以Y/-11接線的降壓變壓器為例：第18頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一假設(shè)低壓側(cè)（側(cè)）發(fā)生AB兩相短路：∴兩相星形的Klm比三相星形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(gè)繼電器3LJ.∵兩相短路時(shí)有：

∴3LJ中的電流:

∴

I3LJ反映了IB

Klm↑第19頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一3、兩種接線方式的應(yīng)用(1)三相星形：接線復(fù)雜，不經(jīng)濟(jì)，但可提高保護(hù)動(dòng)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以及110kV以上高壓線路的保護(hù)中。(2)兩相星形：接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，廣泛用于各種電網(wǎng)中反映相間短路的110kV以下中、低壓線路的電流保護(hù)中。（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，一般為A、C相）第20頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一七、三段式電流保護(hù)接線圖1、原理圖以二次元件為整體繪制。2、展開圖以二次回路為整體繪制。交流回路直流回路第21頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§3-2電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)一、方向性問題的提出（以雙側(cè)電源電網(wǎng)為例）E1單獨(dú)供電：由保護(hù)1、3、5起線路保護(hù)作用E2單獨(dú)供電：由保護(hù)6、4、2起線路保護(hù)作用E1、E2同時(shí)供電：（以B母線兩側(cè)保護(hù)2,3為例）假設(shè)：┌電流I段保護(hù)：IIdz.3>IIdz.2

└電流III段保護(hù)：tIII3>tIII2d1點(diǎn)短路時(shí)（要求：2動(dòng)作，3不動(dòng)），雖然此時(shí)可能滿足選擇性（3不誤動(dòng)）；但若出現(xiàn)d2點(diǎn)短路，則：2誤動(dòng)→非選擇性動(dòng)作。第22頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一規(guī)定保護(hù)正方向：保護(hù)安裝處母線→被保護(hù)線路分析可知：被保護(hù)線路正方向短路時(shí)：保護(hù)不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)；反方向短路時(shí)：由對(duì)側(cè)電源供給的短路電流可能造成該保護(hù)誤動(dòng)作，此時(shí)的功率方向：線路→母線

為防止保護(hù)誤動(dòng),增設(shè)功率方向閉鎖元件GJ(裝于誤動(dòng)保護(hù)上)┌正方向（母線→線路）：GJ動(dòng)作啟動(dòng)保護(hù)短路點(diǎn)位于│└反方向（線路→母線）：GJ不動(dòng)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。第23頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一二、GJ的工作原理保護(hù)1上裝設(shè)GJ假設(shè)GJ接線方式為：加入GJ的電壓：

——相電壓（以相應(yīng)相母線高于中性點(diǎn)N為正極性）

電流——相電流（以母線流向線路為正極性）。則：d1點(diǎn)三相短路時(shí)：

d2點(diǎn)三相短路時(shí)：設(shè)計(jì)一個(gè)直線動(dòng)作邊界：當(dāng)正方向短路時(shí)位于動(dòng)作區(qū)，GJ動(dòng)作當(dāng)反方向短路時(shí)位于非動(dòng)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(shí)與的相位差將變化，因此GJ的動(dòng)作邊界應(yīng)可調(diào)整）第24頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一1、相位比較式GJ相位比較器：兩輸入量：動(dòng)作條件：（銳角型）或（鈍角型）相位比較式GJ：兩輸入量：（其中——GJ的內(nèi)角）動(dòng)作條件：第25頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一其功率表示形式為：調(diào)→調(diào)GJ的動(dòng)作邊界當(dāng)超前的角度：時(shí)：垂直于動(dòng)作邊界，位于動(dòng)作范圍的正中央，GJ動(dòng)作最為靈敏可靠，此時(shí)的稱為GJ的最靈敏角，可見2、幅值比較式GJ幅值比較器：兩輸入量：動(dòng)作條件：第26頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一幅值比較器與銳角型相位比較器的關(guān)系（互換條件）：若?。簞t：①當(dāng)相位比較器位于動(dòng)作區(qū)，即：即幅值比較器也位于動(dòng)作區(qū)②當(dāng)相位比較器位于非動(dòng)作區(qū)，即：即幅值比較器也位于非動(dòng)作區(qū)∴當(dāng)滿足：時(shí)（為任意相量），幅值比較器與銳角型相位比較器具有相同的動(dòng)作特性。（幅值比較器與鈍角型相位比較器的互換關(guān)系為：

)第27頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

幅值比較式GJ：兩輸入量：則兩比較量：其特性與相位比較式GJ完全相同。三、集成電路型GJ1、相位比較式原理分析：相位比較→時(shí)間比較當(dāng)時(shí)：

的持續(xù)時(shí)間>5ms。（當(dāng)夾角為鈍角時(shí)，相應(yīng)持續(xù)時(shí)間<5ms）第28頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、集成電路型GJ

具體構(gòu)成:3、GJ的動(dòng)作特性理想GJ動(dòng)作條件:

－90o<ΦJ＋<90o

即:UJIJCos(ΦJ＋)>0實(shí)際GJ:

起動(dòng)電壓Udz.J.min：電壓回路形成方波電壓U3所需最小電壓。起動(dòng)電流Idz.J.min：電流回路形成方波電壓U4所需最小電流。第29頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

當(dāng)線路正向出口附近故障使：

UJ<Udz.J.min時(shí)，

GJ拒作，出現(xiàn)電壓死區(qū)（由于故障時(shí)電流IJ較大，不存在電流死區(qū)）。

GJ的“潛動(dòng)”問題：在只加電壓UJ或只電流加IJ時(shí)，GJ就能動(dòng)作。（零點(diǎn)飄移造成，是不利因素）集成電路GJ采用“同為正”及“同為負(fù)”的持續(xù)時(shí)間皆大于5ms的“與”門輸出來消除“潛動(dòng)”，但同時(shí)也就增大了死區(qū)。四、相間短路GJ的接線方式要求：(1)正方向任何相間故障:GJ動(dòng)作反方向任何相間故障:GJ不動(dòng)

(2)加入GJ的UJ、IJ應(yīng)盡量大,

且使正向故障的ΦJ→Φlm

第30頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

90o接線方式:

線路正方向各種相間短路時(shí),90o接線方式的工作情況分析：1、正方向三相短路∵三相完全對(duì)稱∴以GJA為例分析(GJB、GJC相同):

（Φd：線路阻抗角）當(dāng)Zd→0時(shí)，UJ→0<Udz.J.min，GJ拒動(dòng)，存在死區(qū)。為使GJ動(dòng)作靈敏，應(yīng)盡量使Φlm→-(90o-Φd),

即:→(90o-Φd)

第31頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、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(dòng)作情況不定（但由于IA＝Ifh很小，A相電流元件LJA不起動(dòng)，則不需考慮GJA）分析故障相方向元件GJB、GJC的情況：第32頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(1)d(2)點(diǎn)位于保護(hù)安裝處附近（Zd<<ZS，Zd≈0）

(2)d(2)點(diǎn)遠(yuǎn)離保護(hù)安裝處（Zd>>ZS）第33頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一同理可分析AB、CA兩相短路的情況

3、結(jié)論：①在線路正方向各種相間故障情況下,故障相GJ的ΦJ是在以-(90o-Φd)為中心左右偏離不超過30o的范圍內(nèi)。（反方向各種相間故障時(shí),故障相GJ的ΦJ是在以180o-(90o-Φd)=90o+Φd為中心左右偏離不超過30o的范圍內(nèi)）②對(duì)三相短路存在死區(qū)（保護(hù)安裝處正向出口附近），但對(duì)各種兩相短路不存在死區(qū)（UJ中包含非故障相電壓，其值較大）。第34頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一③若線路阻抗角為Φd，為降低死區(qū)，應(yīng)盡量使：

Φlm→-(90o-Φd)即：→(90o-Φd)④功率方向元件GJ與電流元件LJ應(yīng)采用按相啟動(dòng)原則(即相應(yīng)相的GJ與相應(yīng)相的LJ相“與”后作為該相出口，然后各相出口再相“或”輸出）。⑤只需采用兩個(gè)方向元件（一般接于A，C相）即可反映各種相間短路的正、反方向。⑥三相短路的死區(qū)，對(duì)于動(dòng)作速度要求不高的線路可由前級(jí)線路的保護(hù)作為遠(yuǎn)后備來切除；對(duì)動(dòng)作速度要求高的線路可利用記憶作用來消除死區(qū)（由于故障前的電壓UJ[0]與故障后的電壓UJ同相，故可用UJ[0]代替UJ與電流IJ比相，而UJ[0]的值較大，無死區(qū)）第35頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一4、方向性電流保護(hù)原理接線圖第36頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一五、多電源網(wǎng)中電流保護(hù)整定的特點(diǎn)1、電流I段的特殊整定方法由電流I段保護(hù)整定原則：IIdz.1>I(3)d1.max；IIdz.2>I(3)d2.max若?。篒Idz.1=IIdz.2=KkI·Max{I(3)d1.max，I(3)d2.max}則d1點(diǎn)及d2點(diǎn)短路，保護(hù)1、2皆不會(huì)動(dòng)作。即保護(hù)的反方向短路皆不誤動(dòng)，故保護(hù)1、2皆不需裝設(shè)GJ。但這樣整定后，原整定值較小的保護(hù)由于其整定值提高→保護(hù)范圍↓（靈敏度↓），所以必須在最小保護(hù)范圍滿足要求的前提下，才可采用這種整定方法。第37頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、分支電路對(duì)電流II段整定的影響分支系數(shù)：(1)助增電流的影響

保護(hù)2的電流I段的保護(hù)范圍末端M短路（即IBC=IIdz.2時(shí)），流過保護(hù)1的電流：IAB=IBC/Kfz=IIdz.2/Kfz

∴IIIdz.1=KkII·IAB=KkII·IIdz.2/KfzKfz的求?。旱?8頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)外汲電流的影響

IIIdz.1=KkII·IAB=KkII·IIdz.2/Kfz

(3)根據(jù)實(shí)際可能的多種運(yùn)行方式，在電流II段整定時(shí)Kfz應(yīng)按可能的最小值考慮。

六、方向元件GJ的裝設(shè)原則∵GJ存在死區(qū)，∴一般只在必須裝GJ的保護(hù)上裝設(shè)GJ。

GJ裝設(shè)原則：(1)所有負(fù)荷支路（對(duì)側(cè)無電源的支路）上不裝設(shè)GJ。第39頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)電流I段：在保護(hù)反方向短路時(shí)，若流過保護(hù)的短路電流大于保護(hù)整定值，則該保護(hù)上必須裝GJ。在雙端電源的某線路兩端的保護(hù)中，整定值較小的保護(hù)上必須裝GJ，整定值較大的保護(hù)上可不裝GJ。例如IIdz.1>IIdz.2，則IIdz.1>I(3)d2.max,則保護(hù)1反方向短路不會(huì)誤動(dòng)。若電流I段采用特殊整定方法（線路兩端保護(hù)整定值相同），則兩端保護(hù)皆可不裝GJ。(3)電流II段：在該保護(hù)反方向線路的電流I段保護(hù)范圍末端以外發(fā)生短路時(shí)，若流過該保護(hù)的短路電流大于保護(hù)整定值，則該保護(hù)上必須裝GJ。第40頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一在雙端電源的某線路兩端的保護(hù)中，整定值較小的保護(hù)上必須裝GJ，整定值較大的保護(hù)上可不裝GJ。例如IIIdz.1>IIIdz.2,則有IIIdz.1>IIdz.3,即保護(hù)1電流II段反方向保護(hù)范圍不超過保護(hù)3電流I段保護(hù)范圍，即保護(hù)1反方向保護(hù)范圍內(nèi)短路將由保護(hù)3的電流I段動(dòng)作，而保護(hù)1的電流II段不會(huì)誤動(dòng)）。(4)電流III段：在某一母線各側(cè)有源支路的保護(hù)中，動(dòng)作時(shí)限唯一最長的保護(hù)上可不裝GJ，其余的必須裝GJ（考慮到誤差，一般要求比其他保護(hù)動(dòng)作時(shí)限長t以上）。例如保護(hù)1動(dòng)作時(shí)限唯一最長，則其反方向短路時(shí)皆由其他保護(hù)先動(dòng)作跳閘，而保護(hù)1不會(huì)誤動(dòng)。第41頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§4-1中性點(diǎn)接地方式及特點(diǎn)1、中性點(diǎn)接地方式2、單相接地故障時(shí)，不同中性點(diǎn)接地方式的特點(diǎn)(1)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

*無短路回路，無Id，只有經(jīng)等效對(duì)地C形成的大容抗回路，故障點(diǎn)只有較小的IC，允許系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行1~2h，保護(hù)不需跳閘，因此供電可靠性相對(duì)較高。

*故障相對(duì)地電壓降低，但非故障相對(duì)地電壓升高（若為金屬性接地故障，非故障相對(duì)地電壓將由正常時(shí)的相電壓升高為線電壓），因此對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備的對(duì)地絕緣要求高。§4電網(wǎng)接地故障的零序保護(hù)第42頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)

*有短路回路，有很大的Id，不允許系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，保護(hù)必須立即切除故障，供電可靠性相對(duì)較低。

*由于中性點(diǎn)對(duì)地電壓被鉗制為0，則各相對(duì)地電壓不會(huì)超過相電壓(或超過不多)，因此系統(tǒng)中設(shè)備的對(duì)地絕緣要求不高。3、不同中性點(diǎn)接地方式的應(yīng)用特點(diǎn)由于110kV以上系統(tǒng)，其設(shè)備費(fèi)用將隨著對(duì)地絕緣要求的提高而大幅增加，因此我國規(guī)定110kV及以上系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（其供電可靠性可通過其他措施來保證，例如采用雙回線供電、環(huán)網(wǎng)供電等）；110kV以下系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（不接地系統(tǒng)）。當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，若故障點(diǎn)對(duì)地電容電流IC大到一定程度，要求采取措施降低IC，則可在中性點(diǎn)增設(shè)消弧線（或高阻）來降低IC

。第43頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§4-2中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)

一、電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時(shí)零序分量的特點(diǎn)規(guī)定正方向：零序電流：母線→線路；零序電壓：線路高于大地）(1)故障點(diǎn)零序電壓最高，距故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低；零序電流分布取決于零序網(wǎng)。(2)

某點(diǎn)零序電壓U0取決于該點(diǎn)至接地中性點(diǎn)的零序阻抗，零序電流I0超前零序電壓U0：(180o-Φd0)，

零序功率實(shí)際方向：線路母線（與正序相反）。(3)零序分量受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響?。阈蚓W(wǎng)基本不變）第44頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一二、零序過濾器

1、零序電壓過濾器:系統(tǒng)正常及相間短路時(shí)：2、零序電流過濾器系統(tǒng)正常及相間短路時(shí)：第45頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一三、零序電流速斷保護(hù)（零序電流I段）1、動(dòng)作電流整定原則：(1)躲開下條線路出口處(即本線末端)接地短路時(shí),

本保護(hù)所測(cè)的最大零序電流：

IIdz＝KkI·3Id0.bm.max

（KkI：取1.2～1.3）(2)躲開QF三相觸頭不同期合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流：

IIdz＝KkI·3I0.btq

若保護(hù)動(dòng)作時(shí)限t>tQF，可不考慮此條件(例如在手動(dòng)合閘或自動(dòng)重合閘時(shí)，使保護(hù)帶0.1s的小延時(shí))第46頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(3)當(dāng)線路具有單相重合閘ZCH時(shí)（例如220kV及以上線路），躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)又發(fā)生振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流：

IIdz＝KkI·3I0.fqx

（其值較大→Klm↓）對(duì)具有單相ZCH的線路可設(shè)置兩個(gè)零序電流I段：*靈敏I段：按條件(1)或(2)整定（動(dòng)作值小，靈敏度高）*不靈敏I段：按條件(3)整定（動(dòng)作值大，靈敏度低）

第47頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一①系統(tǒng)全相運(yùn)行時(shí)：靈敏I段起作用（單相故障時(shí)保護(hù)首次動(dòng)作由靈敏I段切除）。

②系統(tǒng)非全相運(yùn)行時(shí)（保護(hù)已首次動(dòng)作跳開故障相QF）：靈敏I段退出（即被閉鎖），不靈敏I段起作用（若ZCH重合于永久故障上，保護(hù)由不靈敏I段再次切除；若不靈敏I段動(dòng)不了，則只能由帶延時(shí)的II段或后備保護(hù)切除）2、保護(hù)范圍：零序電流I段也不能保護(hù)本線路全長，但保護(hù)范圍比相間短路電流I段大3、動(dòng)作時(shí)限：tI≈0s第48頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一四、零序電流限時(shí)速斷保護(hù)（零序電流II段）1、整定原則：與下條線路的零序電流I段配合。動(dòng)作電流整定：躲開下條線路零序電流I段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)（即流過下條線路的零序電流剛好為其零序電流I段整定值時(shí)）流過本保護(hù)的最大零序電流。IIIdz.1＝KkII·3Id0.AB.max＝KkII·IIdz.2/Kfz.min

KkII：取1.1～1.2；分支系數(shù)Kfz＝3Id0.BC/3Id0.AB，Kfz.min：Kfz可能的最小值。動(dòng)作時(shí)限：tII1＝tI2+Δt≈Δt≈0.5s第49頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

2、校驗(yàn)靈敏度：要求：Klm1.5

（3Id0.bm.min：本線路末端接地短路時(shí)所出現(xiàn)的最小零序電流）

若Klm不滿足要求，采用以下方式解決：

(1)本線路零序電流II段與下條線路的零序電流II段相配合：

IIIdz.1＝KkII·IIIdz.2/Kfz.min；tII1＝tII2+Δt≈2Δt≈1.0s(2)保留0.5s的零序II段，并增加按(1)整定的零序電流II段(3)改用接地距離保護(hù)

第50頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一五、零序過電流保護(hù)（零序電流III段）1、整定原則：躲開下條線路出口處相間短路時(shí)所測(cè)的最大不平衡電流：

IIIIdz＝KkIII·3I0.bp.max

實(shí)際整定：應(yīng)考慮滿足各級(jí)線路靈敏系數(shù)按逐級(jí)配合的原則，即本保護(hù)零序電流III段的保護(hù)范圍不超出下條線路零序電流III段的保護(hù)范圍，即本線路零序電流III段與下條線路的零序電流III段配合：

IIIIdz.1＝KkIII·IIIIdz.2/Kfz.min

（KkIII＝1.1～1.2）

動(dòng)作時(shí)限按“階梯原則”配合.

（保證各級(jí)線路保護(hù)的動(dòng)作選擇性）第51頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

由于零序電流不會(huì)穿越Y(jié)/接線的變壓器T，因此安裝在受端T上的零序電流III段保護(hù)可以瞬動(dòng)，即零序電流III段是以受端T為時(shí)限配合起點(diǎn)（相間短路電流III段是以整個(gè)電網(wǎng)終端負(fù)荷支路為時(shí)限配合起點(diǎn)）?！吡阈蚓W(wǎng)范圍<

正序網(wǎng)范圍

∴零序電流III段動(dòng)作時(shí)限<相間短路電流III段動(dòng)作時(shí)限2、校驗(yàn)靈敏度：近后備：Klm=

要求：Klm

1.5

第52頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一遠(yuǎn)后備：Klm= 要求：Klm

1.2

3Id0.bm.min：本線路末端接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的最小零序電流。

3Id0.xm.min：下條線路末端接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的最小零序電流。3、對(duì)于220kV及以上的高壓線路，當(dāng)對(duì)后備保護(hù)的動(dòng)作速度要求較高時(shí)，本線路零序電流III段可采用與下條線路的零序電流II段配合（在靈敏度滿足要求的前提下）：

IIIIdz.1＝KkIII·IIIdz.2/Kfz.min

；tIII1＝tII2+Δt≈2Δt≈1.0s同時(shí)可增設(shè)與下條線路零序電流III段配合的零序電流IV段：

IIVdz.1＝KkIV·IIIIdz.2/Kfz.min

；tIV1＝tIII2+Δt第53頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一六、方向性零序電流保護(hù)1、多臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地的復(fù)雜網(wǎng)中零序保護(hù)的方向問題

d1短路：若IIdz.2>IIdz.3,保護(hù)3的I段會(huì)誤動(dòng)若tIII2>tIII3，保護(hù)3的III段會(huì)誤動(dòng)

d2短路：若IIdz.3>IIdz.2,保護(hù)2的I段會(huì)誤動(dòng)若tIII3>tIII2，保護(hù)2的III段會(huì)誤動(dòng)

為防止誤動(dòng)，在可能誤動(dòng)的保護(hù)上增設(shè)零序功率方向元件GJ0

（規(guī)定保護(hù)正方向：安裝處母線→被保護(hù)線路）

通常加入GJ0的以高于大地為正極性；以母線→線路為正極性。第54頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

保護(hù)正方向接地短路時(shí)：超前

：－(180o-Φd0)

則GJ0的最靈敏角應(yīng)為：Φlm=－(180o-Φd0)

例如Φd0=70o，則Φlm取為－110o

（LG-11整流型GJ0：其Φlm只能設(shè)為銳角，此時(shí)取Φlm=Φd0，為確保正方向接地短路時(shí)正確動(dòng)作，只需將加入GJ0的或任意一個(gè)反極性接入即可）保護(hù)越靠近接地短路點(diǎn)，3U0越大，則零序電流保護(hù)的GJ0不存在死區(qū)。第55頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一若保護(hù)越遠(yuǎn)離接地短路點(diǎn)，3U0↓、3I0↓，則對(duì)于長線路，零序電流保護(hù)的GJ0需校驗(yàn)Klm：近后備：Klm＝要求：Klm

2

遠(yuǎn)后備：Klm＝要求：Klm

1.5

（Sdz.0：GJ0的啟動(dòng)功率）2、三段式方向性零序電流保護(hù)的原理接線：第56頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一七、對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)1、優(yōu)點(diǎn)：

(1)相間短路的電流III段：IIIIdz>Ifh.max

(大)

零序電流III段：IIIIdz>Ibp.max

(小)

故：零序電流III段Klm↑

零序網(wǎng)<正序網(wǎng)→零序電流III段的tIII↓(2)零序電流I段及零序電流II段受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響小，較穩(wěn)定，且保護(hù)范圍↑，Klm↑

（3Id0曲線陡；曲線max與曲線min相差?。?/p>

(3)零序電流保護(hù)不受過負(fù)荷及系統(tǒng)振蕩的影響第57頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、尚有不足：

(1)對(duì)短線路或運(yùn)行方式變化很大的情況，往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。

(2)由于單相重合閘的使用將出現(xiàn)非全相運(yùn)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(gè)不同電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，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，使零序電流保護(hù)的整定配合復(fù)雜化。第58頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§4-3中性點(diǎn)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(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)

以線路II上A相金屬性接地故障為例(忽略線路上阻抗壓降)

1、零序電壓：

第59頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、零序電流：各元件對(duì)地電容電流：各元件出口處所測(cè)零序電流：*非故障元件：

*故障元件：（CΣ：系統(tǒng)所有元件對(duì)地電容的總和）第60頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一3、結(jié)論：(1)系統(tǒng)單相接地時(shí)(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓(2)流過非故障元件的零序電流等于其本身對(duì)地電容電流。方向：母線元件（：－90o）(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(duì)地電容電流的總和。方向：元件母線（：90o）二、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)1、絕緣監(jiān)視裝置(1)系統(tǒng)正常及相間短路時(shí)：

UJ＝Ubp<Udz.J

裝置不動(dòng)作。第61頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)單相接地故障時(shí)（設(shè)A相接地）：全系統(tǒng)出現(xiàn)3U0＝3EX

（EX：相電壓）

UJ＝3EX/nTV>Udz.J

裝置延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。*此裝置可確定故障相別，（UA＝0，UB＝UC＝EX

）*但無法確定故障線路，無選擇性。需由運(yùn)行人員手動(dòng)依次短時(shí)拉開各線路QF加以判斷（或按接地檢查按鈕，短時(shí)跳開QF，再由重合閘重合），若接地信號(hào)短時(shí)消失，則接地故障點(diǎn)位于本線路上。（適用于要求不高，且出線少的變電所）第62頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、零序電流保護(hù)（有選擇性保護(hù)）系統(tǒng)正常及相間短路時(shí)：3I0≈0

其他線路單相接地時(shí)：3I0＝ωCb·3EX(小)

本線路單相接地時(shí)：3I0＝ω(CΣ－Cb)·3EX(大)∴保護(hù)整定動(dòng)作電流：Idz＝KK·ωCb·3EX

靈敏系數(shù)：

(出線越少→CΣ↓→Klm↓)3、零序功率方向保護(hù)（有選擇性保護(hù)）系統(tǒng)正常及相間短路：3U0≈03I0≈0GJ0不動(dòng)單相接地時(shí)的非故障元件：：－90°GJ0不動(dòng)單相接地時(shí)的故障元件：：90°GJ0動(dòng)作保護(hù)中只有方向元件GJ0，無電流啟動(dòng)元件LJ→Klm↑第63頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一三、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)1、零序電壓：同中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地時(shí)(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓2、零序電流：消弧線圈L的作用：降低單相接地時(shí)故障點(diǎn)的接地電流。故障點(diǎn)總電流：第64頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一三種補(bǔ)償方式：①完全補(bǔ)償：3ωCΣ=1/(ωL)→IC.Σ=IL→Id0.Σ＝0

但是在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，若線路三相對(duì)地電容不對(duì)稱或斷路器三相觸頭不同時(shí)閉合將出現(xiàn)一個(gè)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(diǎn)過電壓。故不能采用完全補(bǔ)償。

②欠補(bǔ)償：3ωCΣ>1/(ωL)→IC.Σ>IL

當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)（例如某元件退出或被切除）→CΣ↓→3ωCΣ=1/(ωL)→

諧振過電壓，不宜采用。③過補(bǔ)償：3ωCΣ<1/(ωL)→IC.Σ<IL

（廣泛采用）過補(bǔ)償度p=(IL–IC.Σ)/IC.Σ

一般選擇p=5%～10%

第65頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一過補(bǔ)償系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)：*流過非故障元件的零序電流等于其本身對(duì)地電容電流。方向：母線元件即：－90o

*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(duì)地電容電流的總和與消弧線圈上流過的電感電流的相量和。即其值=本身對(duì)地電容電流+總電容電流的p倍方向：母線元件，即：－90o可見：故障元件的零序電流其值與非故障元件的相近，方向與非故障元件的一致。第66頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一可見，利用零序電流和零序方向無法區(qū)分故障元件和非故障元件，故不能采用零序電流和零序功率方向構(gòu)成有選擇性的接地保護(hù)。3、保護(hù)方式

(1)絕緣監(jiān)視裝置（反映零序電壓構(gòu)成，無選擇性）

(2)反映高次諧波的接地保護(hù)對(duì)于基波ω：電感電流IL起過補(bǔ)償作用但對(duì)于高次諧波（k次）：

3kωCΣ增加k倍→IC.Σ增加k倍

1/(kωL)縮小k倍→IL縮小k倍故：IC.Σ>>IL

,相當(dāng)于L不起作用（同中性點(diǎn)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)。第67頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一高次諧波接地保護(hù)的不足：諧波分量較小，不易測(cè)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(shí)，Klm低。(3)反映暫態(tài)電流的保護(hù)設(shè)線路II上A相接地：暫態(tài)過程中：*消弧線圈中iL≈0

(電感中電流不能突變)*A相對(duì)地電容直接放電，放電電流不經(jīng)電源，回路中阻抗小，時(shí)間常數(shù)小，放電電流振蕩頻率高（幾千Hz），衰減快。*B、C相對(duì)地電容經(jīng)電源回路充電。充電電流經(jīng)過電源，回路中阻抗大，時(shí)間常數(shù)大，充電電流振蕩頻率低（幾百Hz），衰減慢。第68頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

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(diǎn)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(cè)量，且需要自保持；當(dāng)相電壓瞬時(shí)值過零點(diǎn)附近發(fā)生該相接地故障時(shí)，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(shí)，Klm低。(4)其他方法：注入法；有功分量法；負(fù)序分量法；相間工頻變化量比較法；零序?qū)Ъ{法；能量法；小波變換法等。第69頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§5電網(wǎng)的距離保護(hù)

§5-1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(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離（阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近（阻抗的大?。┒_定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。測(cè)量阻抗：

ZJ>Zdz保護(hù)不動(dòng)作；ZJ<Zdz保護(hù)動(dòng)作特點(diǎn)：*故障時(shí)：即反映U↓,又反映I↑→Klm↑*系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，ZJ不變，故不受運(yùn)行方式變化的影響（主要用于110KV及以上線路）

第70頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一二、三段式距離保護(hù)基本配置原則I段：ZIdz.1=KIk·ZAB

；ZIdz.2=KIk·ZBC

（KIk取0.8～0.85）

tI≈0sII段：ZIIdz.1=KIIk·(ZAB+ZIdz.2)(KIIk取0.8)tII1=tI2+Δt≈0.5sIII段：ZIIIdz<Zfh.min

tIII按階梯原則配合三、三段式距離保護(hù)基本邏輯框圖第71頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§5-2阻抗測(cè)量元件（阻抗繼電器）ZKJ

一、ZKJ基本概念

一次阻抗與二次阻抗的折算：

為消除過渡電阻Rg及TA、TV角誤差的影響，盡量簡(jiǎn)化繼電器接線，通常把動(dòng)作特性設(shè)計(jì)為一個(gè)圓（或透鏡形、蘋果形、多邊形）。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)。

第72頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一三種常用的圓特性ZKJ：

3個(gè)阻抗概念：

*測(cè)量阻抗ZJ：加入繼電器的電壓與電流的比。

*動(dòng)作阻抗Zdz.J：在某個(gè)角度方向上剛好使ZKJ動(dòng)作時(shí)，加入ZKJ的電壓與電流的比。

*整定阻抗Zzd：在最大靈敏角φlm方向（特性圓直徑正方向）上的動(dòng)作阻抗。

第73頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一二、圓特性ZKJ的動(dòng)作特性分析1、全阻抗ZKJ

以阻抗平面的坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心，以整定阻抗Zzd為半徑的一個(gè)圓。ZKJ的動(dòng)作阻抗|Zdz.J|與測(cè)量阻抗角φJ(rèn)無關(guān)，無方向性。(1)幅值比較式動(dòng)作條件：|ZJ|<|Zzd|

即：動(dòng)作條件為的幅值比較器的兩比較量：第74頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)相位比較式動(dòng)作條件：即：（或：）動(dòng)作條件為的鈍角型相位比較器的兩比較量：（當(dāng)時(shí)，幅值比較器與鈍角型相位比較器具有相同的動(dòng)作特性）第75頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、方向阻抗ZKJ

以整定阻抗Zzd為直徑，且過坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓。

ZKJ的動(dòng)作阻抗|Zdz.J|與φJ(rèn)有關(guān)，具有完全方向性。

(1)幅值比較式

動(dòng)作條件：即：動(dòng)作條件為的幅值比較器的兩比較量：(2)相位比較式

動(dòng)作條件：第76頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一3、偏移特性ZKJ

正方向整定阻抗為Zzd時(shí)，向反方向偏移一個(gè)Zzd(0<<1，一般為0.1～0.2)

圓心坐標(biāo)Z0=(1-)Zzd,半徑r=|(1+)Zzd|

ZKJ的動(dòng)作阻抗|Zdz.J|與φJ(rèn)有關(guān)，具有不完全方向性。(1)幅值比較式動(dòng)作條件：即：動(dòng)作條件為的幅值比較器的兩比較量：第77頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)相位比較式動(dòng)作條件：三、ZKJ比較相量形成回路1、變換器

(1)電壓變換器YB

原邊高電壓→副邊低電壓（副邊接大阻抗負(fù)載）第78頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)電流變換器LB

原邊大電流→副邊小電流（副邊接小阻抗負(fù)載）*副邊并一小電阻R后，可將系統(tǒng)中所測(cè)電流變?yōu)榕c其成正比的電壓量。（集成電路及微機(jī)保護(hù)中的芯片一般只處理電壓量）(3)電抗變換器DKB

原邊電流量→副邊電壓量（副邊接大阻抗負(fù)載）

DKB結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鐵心有氣隙，勵(lì)磁阻抗ZL很小。

DKB等效電路：第79頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一W3開路時(shí)：（DKB的轉(zhuǎn)移阻抗ZK

：副邊電壓與原邊電流的比）

ZL≈jXL，相當(dāng)于電抗，角度基本為90

（故稱為電抗變換器）為了調(diào)整轉(zhuǎn)移阻抗ZK的角度K，可在W3副邊并聯(lián)電阻R（或電容C）。此時(shí)：ZK=ZL//R=jXL//R

R↓→ZK的角度K↓

第80頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、全阻抗ZKJ比較相量形成回路幅比式：相比式：（由于全阻抗ZKJ無方向性，DKB無需增設(shè)帶可調(diào)電阻的副繞組來調(diào)整角度）第81頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一3、方向阻抗ZKJ比較相量形成回路幅比式：相比式：第82頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一4、偏移特性ZKJ比較相量形成回路幅比式：相比式：第83頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

5、集成電路型ZKJ比較相量的形成回路以幅比式方向阻抗ZKJ為例：四、幅值比較器

1、均壓式：

，Uab>0→J動(dòng)作2、環(huán)流式：

，Ia－Ib>0→J動(dòng)作3、執(zhí)行元件J：(1)極化繼電器；(2)晶體管零指示器；(3)集成電路比較器

第84頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一五、相位比較器異或門比相電路:

時(shí)：

UI、UII瞬時(shí)值相異（一正一負(fù)）的時(shí)間>5ms①6端7端：相“或”輸出：不拒動(dòng)為主時(shí)采用。②6端8端：相“與”輸出：不誤動(dòng)為主時(shí)采用。（例如穿越功率較大的弱聯(lián)絡(luò)線，誤跳閘將會(huì)造成兩側(cè)系統(tǒng)的嚴(yán)重振蕩）12ms延時(shí)：將零點(diǎn)飄移造成的周期為20ms，寬度已展為10ms左右的誤動(dòng)方波消除。第85頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§5-3ZKJ的接線方式一、對(duì)接線方式的基本要求(1)ZJ

短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處間的距離(2)ZJ應(yīng)與故障類型無關(guān)（保護(hù)范圍不隨故障類型變化）二、反映相間短路ZKJ的0接線方式0接線方式1、三相短路由于三相對(duì)稱，三個(gè)ZKJ情況相同，以ZKJ1為例：

ZJ1能反映

l

而正確動(dòng)作。（z1：線路單位正序阻抗；l：短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處距離）第86頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一2、兩相短路以AB兩相短路為例ZKJ1：

ZKJ1能反映

l而正確動(dòng)作ZKJ2：（包含非故障相電壓）∴ZJ2↑>ZJ1，不能正確反映z1l

，ZKJ2可能出現(xiàn)拒動(dòng)。ZKJ3：情況同ZKJ2

為確保保護(hù)正確動(dòng)作，三個(gè)ZKJ出口采用“或”邏輯。第87頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一3、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的兩相接地短路以AB兩相接地短路為例

ZKJ1：

ZKJ1能反映

l而正確動(dòng)作ZKJ2：∴ZJ.2↑>ZJ.1，不能正確反映z1l

，ZKJ2可能拒動(dòng)。ZKJ3：情況同ZKJ2第88頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一因?yàn)楸Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)兩相或兩相接地故障時(shí)，只有一個(gè)相應(yīng)的ZKJ能正確動(dòng)作。為了反映各種相間故障必須采用三個(gè)ZKJ（分別接于不同的相間），且三個(gè)ZKJ的出口采用“或”邏輯。三、反映接地短路ZKJ的零序電流補(bǔ)償接線方式單相接地短路時(shí)（A相接地）：故障相電壓UA↓,故障相電流IA↑

對(duì)ZKJ1：假設(shè)：可行性分析：將故障點(diǎn)電壓與流過保護(hù)的故障相電流分解為對(duì)稱分量：第89頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一保護(hù)安裝處A相電壓的各序分量：（z1

：線路單位正序(負(fù)序)阻抗；z0

：線路單位零序阻抗）∴保護(hù)安裝處A相電壓：不能正確反映z1l第90頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一正確的接線方式（零序電流補(bǔ)償接線方式）：其中零序電流補(bǔ)償系數(shù)：（K為常數(shù)，取決于線路參數(shù)）由于單相接地故障時(shí)，只有一個(gè)ZKJ可正確動(dòng)作，因此必須采用三個(gè)ZKJ（分別接于不同相），且三個(gè)ZKJ的出口采用“或”邏輯。

第91頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§5-4方向阻抗ZKJ應(yīng)用特點(diǎn)及集成電路型構(gòu)成一、方向阻抗ZKJ的死區(qū)及消除死區(qū)的方法保護(hù)安裝處正方向出口各種短路時(shí)：殘余電壓：Ucy≈0→UJ≈0→ZJ≈0,ZKJ拒動(dòng)，出現(xiàn)死區(qū)。減小和消除死區(qū)的方法：1、諧振記憶回路對(duì)于相間短路的兩故障相間電壓或單相接地短路的故障相電壓，由于故障前電壓UJ[0]與故障后電壓UJ同相位，可用記憶住的UJ[0]取代UJ，而UJ[0]較大，則不再有死區(qū)。在電壓回路中利用電容C、電感L形成工頻串聯(lián)諧振電路。第92頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，UR反映UJ[0]（同相位）當(dāng)保護(hù)出口短路時(shí)，UJ↓≈0，

回路諧振→諧振電流IR→UR=IRR≠0（記憶作用）一般按回路自由振蕩頻率經(jīng)幾個(gè)周波才衰減為0∴利用此電壓的記憶作用可消除死區(qū)?；芈纷杂烧袷庮l率：0=諧振回路中參數(shù)R、L、C的選擇：(1)為了使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，UR與UJ[0]同相位則需：L=1/C

即：=

（：工頻角頻率）如此選擇后，>0

,故障后暫態(tài)過程中不能完全諧振，UR與故障前電壓UJ[0]的相位逐漸拉開，時(shí)間越長，UR越不能反映故障前UJ[0]

第93頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)為了使故障后暫態(tài)過程中達(dá)到完全諧振則需：=0=

即：如此選擇后，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)回路呈容性，故系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，UR與UJ[0]不同相（UR超前UJ[0]：5～8，有誤差）綜合考慮2、采用高Q（品質(zhì)因數(shù)）值50HZ有源帶通濾波器高Q值50Hz有源帶通濾波器具有記憶作用。Q=5，可記憶4～5個(gè)工頻周波。3、引入非故障相電壓兩相短路時(shí)，故障相電壓，非故障相電壓仍很高，故引入非故障相電壓可消除兩相短路的死區(qū)。第94頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一方向阻抗ZKJ原動(dòng)作條件（以接于BC相間的ZKJ為例）：引入非故障相電壓后動(dòng)作條件：*引入量不應(yīng)改變?cè)嗔康南辔?，即引入量在各種情況下都應(yīng)與同相*該方法不能消除三相短路時(shí)的死區(qū)。4、裝設(shè)輔助保護(hù)（如：按同時(shí)躲過下條線路出口短路和反方向出口短路的短路電流的特殊整定方法整定的電流速斷）第95頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一二、極化回路記憶作用對(duì)ZKJ特性的影響方向阻抗ZKJ動(dòng)作條件：相位比較的兩個(gè)比較量分別稱為：極化電壓；補(bǔ)償電壓采用記憶回路后，極化電壓:

（故障前母線電壓）動(dòng)作條件：(1)保護(hù)正方向短路時(shí)的暫態(tài)特性∴動(dòng)作條件：第96頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一

基本同相位（若短路前為空載:）∴動(dòng)作條件：此動(dòng)作特性為向第三象限擴(kuò)大且包含原點(diǎn)的圓（相當(dāng)于偏移特性）∴可消除正方向短路時(shí)的死區(qū)，且容許過渡電阻Rg的能力提高。(2)保護(hù)反方向短路時(shí)的暫態(tài)特性∴動(dòng)作條件：第97頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一∴動(dòng)作條件：此動(dòng)作特性向上移至第一象限內(nèi)部的一個(gè)圓（相當(dāng)于拋圓特性）,

而此時(shí)ZJ=－Zd,位于第三象限（特性圓外），故ZKJ不會(huì)誤動(dòng)。三、集成電路型方向阻抗ZKJ構(gòu)成框圖

第98頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一四、ZKJ的精確工作電流以方向阻抗ZKJ為例.

幅比式理想動(dòng)作條件：實(shí)際動(dòng)作條件：（Uz：門檻電壓）設(shè)在最靈敏角lm方向的實(shí)際動(dòng)作阻抗為：Zdz.J.lm

則有：第99頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一可見：實(shí)際上在最靈敏角方向的動(dòng)作阻抗：

Zdz.J.lm<Zzd→出現(xiàn)誤差,

實(shí)際保護(hù)范圍縮小。加入ZKJ的IJ↓→

誤差↑精確工作電流Ijg：對(duì)應(yīng)于IJ=Ijg時(shí)，ZKJ在lm方向上的動(dòng)作阻抗Zdz.J.lm=0.9Zzd

（即對(duì)應(yīng)于誤差剛好為10%時(shí)，通入ZKJ的電流）。

IJ>Ijg→

誤差<10%(ZKJ的Ijg越小越好)第100頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一§5-5影響距離保護(hù)正確工作的因素及防止方法一、短路點(diǎn)過渡電阻Rg對(duì)距離保護(hù)的影響1、Rg的性質(zhì)接地短路的Rg>相間短路的Rg

接地短路Rg：基本不隨時(shí)間t變化相間短路Rg：t

Rg（主要是電弧電阻）2、雙側(cè)電源線路上Rg的影響若BC線路出口經(jīng)Rg短路：第101頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一尤其當(dāng)角為負(fù)時(shí)，保護(hù)可能出現(xiàn)：保護(hù)1，2的I段皆不動(dòng)作，而由保護(hù)1的II段動(dòng)作，失去了選擇性。*保護(hù)距短路點(diǎn)越近，受Rg影響越大。*保護(hù)整定值越小(如短線路距離保護(hù))，受Rg影響越大。第102頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一3、Rg對(duì)不同動(dòng)作特性ZKJ的影響保護(hù)范圍內(nèi)經(jīng)Rg短路時(shí)：

ZJ=Zd+Rg

Rg

Rg1,透鏡型阻抗ZKJ開始拒動(dòng)

Rg

Rg2,方向阻抗ZKJ開始拒動(dòng)

Rg

Rg3,全阻抗ZKJ開始拒動(dòng)

ZKJ動(dòng)作特性在+R軸方向所占面積越大，受Rg影響越小。4、防止Rg影響的措施(1)采用能容許較大Rg而不致拒動(dòng)的ZKJ

（動(dòng)作特性在+R軸方向所占面積較大）第103頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一(2)采用瞬時(shí)測(cè)量裝置（只針對(duì)相間距離II段）對(duì)于相間短路，Rg主要是電弧電阻，該Rg是逐漸增大的，在短路初瞬間其值很小。對(duì)反映相間短路的距離

II段利用瞬時(shí)測(cè)量裝置保持短路瞬間保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)。（距離I段本身是瞬時(shí)動(dòng)作；距離III段動(dòng)作特性圓很大,不受Rg影響）(3)采用交叉極化阻抗繼電器（多相補(bǔ)償式ZKJ）(4)采用微機(jī)保護(hù)裝置（利用微機(jī)對(duì)不同時(shí)刻的采樣值的運(yùn)算來消除Rg的影響。第104頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一二、系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路系統(tǒng)振蕩(同步振蕩或異步運(yùn)行)→I?，U?→Z?→距離保護(hù)可能誤動(dòng)1、系統(tǒng)振蕩時(shí)的測(cè)量阻抗分析以雙側(cè)電源輻射網(wǎng)為例:（三相對(duì)稱，只分析單相）振蕩時(shí)，繞擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)（與的夾角δ在

間變化）

(其中h=EN/EM)。第105頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一若EM=EN（即：h=1），則：δ變化→ZJ.M沿著直線OO’變化，振蕩中心位于全系統(tǒng)的（ZΣ/2）處。若振蕩中心在本保護(hù)動(dòng)作特性區(qū)內(nèi)，則本保護(hù)可能出現(xiàn)誤動(dòng)。第106頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一對(duì)于相同Zzd的ZKJ，在系統(tǒng)振蕩時(shí)：全阻抗ZKJ誤動(dòng)區(qū)>方向阻抗ZKJ誤動(dòng)區(qū)>透鏡型ZKJ誤動(dòng)區(qū)一般而言：ZKJ動(dòng)作特性沿OO’

方向所占面積越大，受系統(tǒng)振蕩的影響越大。設(shè)：ZJ.M經(jīng)過誤動(dòng)區(qū)的時(shí)間：twd.

若保護(hù)動(dòng)作延時(shí)t>twd.（≥1.5S），則可躲過振蕩的影響。（如距離III段）2、振蕩與短路的主要區(qū)別：第107頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一3、對(duì)振蕩回路的基本要求：*系統(tǒng)振蕩無故障應(yīng)可靠閉鎖*系統(tǒng)故障（包括轉(zhuǎn)換性短路）保護(hù)不應(yīng)閉鎖*先振蕩，后故障，保護(hù)應(yīng)正確動(dòng)作*先故障，后振蕩，保護(hù)不應(yīng)無選擇性動(dòng)作振蕩短路I,U幅值隨周期性變化不計(jì)短路后衰減，I,U幅值不變=180時(shí)最嚴(yán)重(I最大，U最低)短路瞬間最嚴(yán)重dI/dt,dU/dt,dZ/dt小dI/dt,dU/dt,dZ/dt大U,I夾角隨變化U,I夾角不變（為線路阻抗角d）三相對(duì)稱不對(duì)稱短路：三相不對(duì)稱（對(duì)稱短路：初瞬間不對(duì)稱）第108頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一4、振蕩閉鎖回路工作原理：(1)利用負(fù)序（和零序）分量元件起動(dòng)的振蕩閉鎖回路系統(tǒng)正常及振蕩時(shí)：無負(fù)序及零序電流分量（增量），保護(hù)不啟動(dòng)系統(tǒng)不對(duì)稱故障時(shí)：有負(fù)序或零序電流分量（增量），保護(hù)啟動(dòng)并自保持系統(tǒng)對(duì)稱故障時(shí)：初瞬間有負(fù)序或零序分量（增量），保護(hù)啟動(dòng)并自保持（自保持時(shí)間一般為10s左右）負(fù)序過濾器：第109頁，共196頁，2023年，2月20日，星期一改進(jìn)型負(fù)序過濾器：

(利用負(fù)序、零序電流啟動(dòng)元件雖然可以構(gòu)成振蕩閉鎖回路，但是在振蕩時(shí)又發(fā)生外部故障或外部故障時(shí)又出現(xiàn)振蕩的情況下，可能導(dǎo)致振蕩閉鎖失敗)(2)反映測(cè)量阻抗變化速度的振蕩閉鎖回路保護(hù)范圍內(nèi)故障：ZI，ZII，ZIII同時(shí)啟動(dòng)，則允