第一章電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識繼電保護(hù)、自動裝置對電力系統(tǒng)起到保護(hù)和安全控制的作用，因此首先應(yīng)明確所要保護(hù)和控制對象的相關(guān)情況，涉及的內(nèi)容包括：電力系統(tǒng)的構(gòu)成，電力系統(tǒng)中性點接地方式及其特點，電力系統(tǒng)短路電流計算及其相關(guān)概念。這是學(xué)習(xí)繼電保護(hù)、自動裝置等本書內(nèi)容的基礎(chǔ)。>>第一節(jié)電力系統(tǒng)基本概念變電站(所)。變電站是電力系統(tǒng)中聯(lián)系發(fā)電廠與用戶的中間環(huán)節(jié)，具有匯集電能和分配電能、變換電壓和交換功率等功能，是一個裝有多種電氣設(shè)備的場所。根據(jù)在電力系統(tǒng)中所起的作用，可分為升壓變電站和降壓變電站；根據(jù)設(shè)備安裝位置，可分為戶外變電站、戶內(nèi)變電站、半戶外變電站和地下變電站。變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備主要有變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、避雷器、電流互感器、電壓互感器、高壓熔斷器、負(fù)荷開關(guān)等。變電站內(nèi)還配備有繼電保護(hù)和自動裝置、測量儀表、自動控制系統(tǒng)及遠(yuǎn)動通信裝置等。輸電網(wǎng)。輸電網(wǎng)是通過高壓、超高壓輸電線將發(fā)電廠與變電站、變電站與變電站連接起來，完成電能傳輸?shù)碾娏W(wǎng)絡(luò)，又稱為電力網(wǎng)中的主網(wǎng)架。配電網(wǎng)。配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設(shè)施將電能分配給用戶的電力網(wǎng)。配電設(shè)施包括配電線路、配電變壓器、配電設(shè)備等。配電網(wǎng)按照電壓等級，可分為高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)；按照地域服務(wù)對象，可分為城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)；按照配電線路類型，可分為架空配電網(wǎng)和電纜配電網(wǎng)。我國配電網(wǎng)電壓等級劃分為，高壓配電網(wǎng)電壓：35kV、66kY、110kV；中壓配電網(wǎng)電壓：10(20)kV；低壓配電網(wǎng)電壓：380／220V。負(fù)荷。電力負(fù)荷是用戶的用電設(shè)備或用電單位總體所消耗的功率，可以表示為功率(kW)、容量(kVA)或電流(A)。發(fā)電廠對外供電所承擔(dān)的負(fù)荷的總和稱為供電負(fù)荷，包括這一時刻用電負(fù)荷(用戶在某一時刻對電力系統(tǒng)的功率需求)以及能量在傳輸過程中的功率損失(網(wǎng)損)。變壓器。變壓器利用電磁感應(yīng)原理，把一種交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種或幾種交流電壓和電流。在電力系統(tǒng)中，由于傳輸電能和用戶用電的需要，無論是發(fā)電廠還是變電站，都可以看到各種型式和不同容量的電力變壓器。斷路器。斷路器是一種開關(guān)設(shè)備，既能關(guān)合、承載、開斷運行回路的負(fù)荷電流，又能關(guān)合、承載、開斷短路等異常電流。斷路器的形式較多，結(jié)構(gòu)也不盡相同，但從原理上看，均由動觸頭、靜觸頭、滅弧裝置、操動機構(gòu)、絕緣支架等構(gòu)成。隔離開關(guān)。隔離開關(guān)是將電氣設(shè)備與電源進(jìn)行電氣隔離或連接的設(shè)備，因為沒有特殊的滅弧裝置，一般只能在無負(fù)荷電流的情況下進(jìn)行分、合操作，與斷路器配合使用。隔離開關(guān)由導(dǎo)電回路、絕緣支架、操作系統(tǒng)及底座支架等組成。負(fù)荷開關(guān)。負(fù)荷開關(guān)是另一種開關(guān)設(shè)備，既能關(guān)合、承載、開斷運行線路的正常電流(包括規(guī)定的過載電流)，并能關(guān)合、承載短路等異常電流，但不能開斷短路故障電流。負(fù)荷開關(guān)可以看成是斷路器功能的簡化，或隔離開關(guān)功能的延伸。負(fù)荷開關(guān)由滅弧裝置、操動機構(gòu)和絕緣支架等組成。主接線。主接線是以電源和引出線為基本環(huán)節(jié)，以母線為中間環(huán)節(jié)構(gòu)成的電能通路。變電站主接線將變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線等一次電氣設(shè)備，按照一定的順序連接，實現(xiàn)匯集和分配電能，按有無匯流母線分為有母線接線和無母線接線兩大類。變電站主接線圖一般用單線圖表示?；ジ衅?。互感器有電流互感器(TA)和電壓互感器(TV)。電流互感器是—種變流設(shè)備，將交流一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次電流，供給測量、保護(hù)等二次設(shè)備使用，一般二次額定電流為5A或1A；電壓互感器是—種變壓設(shè)備，將交流一交側(cè)高電壓轉(zhuǎn)換成二電壓，供給控制、測量、保護(hù)等二次設(shè)備使用，—般二次額定的相電壓為100/V。二、電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)中性點運行方式即中性點接地方式，是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機或變壓器的中性點的接地方式，是一種工作接地。目前，我國電力系統(tǒng)中性點接地方式分為中性點直接接地與非直接接地兩大類，具體有；中性點不接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)電抗接地、經(jīng)消弧線圈接地和直接接地等。1．中性點直接接地方式中性點直接接地是指電力系統(tǒng)中至少有一個中性點直接與接地設(shè)施相連接，如圖1-2中的N點接地，通常應(yīng)用于500kV、330kV、220kV、110kV電網(wǎng)。中性點直接接地系統(tǒng)保持接地中性點零電位，發(fā)生單相接地故障時如圖1-2所示，非故障相對地電壓數(shù)值變化較小。由于高壓、尤其是超高壓電力變壓器中性點的絕緣水平、電氣設(shè)備的絕緣水平都相對較低，采用中性點直接接地方式，對保證變壓器及其電氣設(shè)備的安全尤其重要。但由于中性點直接接地，與短路點構(gòu)成直接短路通路，故障相電流很大，造成接于故障相的電氣設(shè)備過電流。為此，需要通過繼電保護(hù)和斷路器動作，切斷短路電流。2．中性點不接地方式中性點不接地系統(tǒng)指電力系統(tǒng)中性點不接地。中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時如圖1-3所示，中性點電壓發(fā)生位移，但是三相之間的線電壓仍然對稱，且數(shù)值不變；由于沒有直接的短路通路，接地故障電流由線路和設(shè)備對地分布電容回路提供，是容性電流，通常數(shù)值不大，一般不需要立即停電，可以帶故障運行一段時間(一般不超過2h)；但非故障相對地電壓升高，數(shù)值最大為額定相電壓的倍，因此用電設(shè)備的絕緣水平需要按線電壓考慮。中性點不接地方式具有跳閘次數(shù)少的優(yōu)點，因此普遍應(yīng)用于接地電容電流不大的系統(tǒng)，例如66kV、35kV電網(wǎng)?！耙坏蛢筛呷蛔儭碑?dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生一相接地情況時,該相的對地電壓變低,甚至為零,此為一低;此時其它兩相的對地電壓升高,最大可為系統(tǒng)線電壓.此為兩高;由于中性點沒有接地,此時接地相沒有形成電流通路,接地時三相對地電流基本不變(先前有每相的對地電容電流,一般很小)當(dāng)為三不變了.正因如此,線電壓是肯定不變的了。3．中性點經(jīng)消弧線圈接地方式當(dāng)電網(wǎng)的電容電流不大時，單相接地故障點的電弧可以自行熄滅；如果電容電流較大，接地故障點的電弧不會自行熄滅，并且產(chǎn)生間歇性電弧，引起過電壓，可能導(dǎo)致絕緣損壞，使故障擴大。因目前，10kV電網(wǎng)采用的中性點接地低值電阻一般為10Ω。對于6kV和10kV主要由架空線構(gòu)成的系統(tǒng)，單相接地故障電流較小時(接地故障電流小于10A)，為了防止諧振、間歇性電弧接地過電壓等對設(shè)備的損害，可以采用中性點經(jīng)高值電阻接地。此時發(fā)生單相接地故障時，不立即跳閘，可運行一段時間。>>第二節(jié)電力系統(tǒng)短路故障一、短路的一般概念電力系統(tǒng)應(yīng)該正常不間斷地供電，保證用戶生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。但是當(dāng)發(fā)生短路故障時，可能破壞電力系統(tǒng)正常運行，從而影響用戶的生產(chǎn)和生活?！岸搪贰笔侵鸽娏ο到y(tǒng)中相與相之間或相與地之間，通過電弧或其他較小阻抗形成的一種非正常連接。電力系統(tǒng)中發(fā)生短路的原因有多種，歸納如下：1)電氣設(shè)備絕緣損壞。其原因有設(shè)計不合理、安裝不合格、維護(hù)不當(dāng)?shù)?，還有外界原因如架空線斷線、倒桿及挖溝時損壞電纜、雷擊或過電壓等。2)運行人員誤操作。如帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān)(刀閘)、帶地線合閘、誤將帶地線的設(shè)備投入等。3)其他原因。如鳥獸跨接導(dǎo)體造成短路等。電力系統(tǒng)短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路等。各種短路故障示意圖和代表符號如表1-1所示，其中三相短路為對稱短路，其他為不對稱短路。運行經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，電力系統(tǒng)中各種短路故障發(fā)生的幾率是不同的，其中發(fā)生三相短路的幾率最少，發(fā)生單相接地短路的幾率最大。在實際工程問題中，經(jīng)常需要計算短路電流，計算中涉及到如下概念：(1)無限大容量系統(tǒng)。無限大容量電力系統(tǒng)指，容量相對于被供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，其特征是，當(dāng)被供電系統(tǒng)中負(fù)荷變動甚至發(fā)生短路故障，電力系統(tǒng)母線電壓及頻率基本維持不變。一般，電力系統(tǒng)等值電源阻抗不超過短路電路阻抗的5％～10％，或電力系統(tǒng)容量超過被供電系統(tǒng)容量50倍時，可視為無限大容量電力系統(tǒng)，簡稱無限大系統(tǒng)或無窮大系統(tǒng)。實際應(yīng)用中對11OkV配電網(wǎng)，可將供電變壓器看作無窮大系統(tǒng)對11OkV配電網(wǎng)供電。(2)短路電流周期分量。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，與正常負(fù)荷狀態(tài)相比，供電回路的阻抗大為減小，因此出現(xiàn)數(shù)值很大的短路電流。顯然，短路電流的大小由電源電壓和短路回路阻抗決定，電源電壓是正弦周期分量，與之對應(yīng)，產(chǎn)生的是短路電流中的周期分量。在計算中，通常求取的就是這個短路電流周期分量，即在非周期分量衰減完畢后的穩(wěn)態(tài)短路電流。(3)短路電流非周期分量。電力系統(tǒng)正常運行時，線路和設(shè)備上流過負(fù)荷電流，當(dāng)發(fā)生短路時，在短路回路中將流過短路電流。由于短路回路存在電感，導(dǎo)致電流不能突變，因此，在電流變化的過渡過程中，將出現(xiàn)一個隨時間衰減的非周期分量電流，即短路電流中的非周期分量。(4)短路沖擊電流。短路全電流中的最大瞬時值稱為短路沖擊電流，其數(shù)值約為短路電流周期分量的1.8倍。二、三相對稱短路在電力系統(tǒng)的各種短路故障中，雖然三相短路發(fā)生的幾率最小，但其對電力系統(tǒng)的影響和危害最大。無窮大系統(tǒng)發(fā)生三相短路示意圖如圖1-9所示。三相短路時，三相仍然對稱，三相的短路回路完全相同，短路電流相等，相位互差120o因此只計算一相即可。根據(jù)電路計算原理，采用有名值計算三相短路電流周期分量如下：（1-1）式中——三相短路電流周期分量有效值；——等值電源線電動勢，實際計算時可采用平均額定電壓；——短路回路總電抗，通常計算時不考慮回路的電阻。例1-1某電力系統(tǒng)如圖1-10所示，在母線B和母線C分別發(fā)生三相短路，試求短路點的短路電流周期分量。（等值電源電抗為，線路單位電抗為，變壓器T1、T2的額定容量為1000kVA、短路電壓為）解：（1）母線B三相短路。（2）母線C三相短路。計算時需要將等值電源電抗和線路電抗折算到0.4kV側(cè)，并計算變壓器電抗（詳細(xì)論述請參考電力系統(tǒng)故障分析計算的有關(guān)書籍）。三、不對稱短路電力系統(tǒng)不對稱短路包括兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。（一）序分量的概念當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，三相不再對稱，三相的電流和電壓數(shù)值也不再相等。如果將此不對稱的電流或電壓進(jìn)行分解，可以分解出正序分量、負(fù)序分量，對于接地短路還有零序分量，分別用下標(biāo)1、2和0表示。以電流為例，各序分量電流相量圖如圖1-11所示，對于工頻50Hz，正序電流三相對稱，即大小相等，相位互差120o；負(fù)序電流三相對稱，即大小相等，相位互差120o；但相序與正序電流相反；零序電流三相大小相等，相位相同。三相短路電流為（1-2）可得零序電流為用瞬時值表示為顯然，電力系統(tǒng)正常運行時僅有正序分量。（二）短路電流1、兩相短路無窮大系統(tǒng)供電發(fā)生BC兩相短路示意圖如圖1-12所示。電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路，經(jīng)故障相和短路點構(gòu)成短路回路，由故障相電源的線電動拋產(chǎn)生短路電流，流過故障線路，非故障線路沒有短路電流，因此出現(xiàn)三相不對稱。不在計負(fù)荷電流的情況下，三相的短路電流分別為（1-4）可見兩相短路時的特點是，三相不對稱，出現(xiàn)負(fù)序電流；只有故障相存在短路電流，且兩相的短路電流數(shù)值相等，相位相反。根據(jù)圖1-12，短路電流數(shù)值可計算如上：（1-5）式中——兩相短路電流周期分量有效值。——等值電源線電動勢，實際計算進(jìn)可以采用平均額定電壓；——一相短路回路總電抗。將式（1-5）與式（1-1）比較可得（1-6）式（1-6）說明，兩相短路電流數(shù)值為同一地點三相短路電流的0.866倍，在實際計算中，常常求出三相短路電流后，直接用以上關(guān)系得到兩相短路電流。2、單相接地短路（1）中性點直接接地系統(tǒng)。中性點直接接地的無窮大系統(tǒng)供電，發(fā)生A相單相接地短路示意圖如圖1-13所示。中性點直接接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，經(jīng)直接接地的中性點、故障相和短路點構(gòu)成短路回路，由故障相電源電動勢產(chǎn)生短路電流，流過故障線路，非故障線路沒有短路電流，因此出現(xiàn)三相不對稱，在不計負(fù)荷電流的情況下，三相的短路電流分別為（1-7）可見單相接地短路時的特點是，三相不對稱，出現(xiàn)負(fù)序電流和零序電流；故障相存在短路電流，在圖1-13（b）中的數(shù)值為3I。關(guān)于單相接地短路電流計算及兩相接地短路問題需要用到復(fù)合序網(wǎng)等概念，在此不作介紹。（2）中性點不接地系統(tǒng)。中性點不接地的無窮大系統(tǒng)供電，發(fā)生單相接相短路時的特點和短路電流分布見第三章的第三節(jié)。（三）短路特征根據(jù)以上分析，歸納不對稱短路的部分特征如表1-2。表1-2不對稱短路部分特征短路類型兩相短路單相接地短路（中中性點直接接接地系統(tǒng)）兩相接地短路對稱性三相不對稱三相不對稱三相不對稱負(fù)序電流有負(fù)序電流有負(fù)序電流有負(fù)序電流零序電流無零序電流有零序電流有零序電流第二章電力二次系統(tǒng)概述本章介紹電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、安全自動裝置(以下簡稱自動裝置)、二次回路的相關(guān)概念，使讀者掌握其作用和三者之間的關(guān)系；介紹電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)和自動裝置的四個基本要求、繼電保護(hù)和自動裝置的基本組成，為讀者學(xué)習(xí)和分析繼電保護(hù)、自動裝置的具體問題打下基礎(chǔ)。>>第一節(jié)繼電保護(hù)、自動裝置、二次回路一、繼電保護(hù)電力系統(tǒng)在運行中會發(fā)生故障，最常見的故障是各種類型的短路。當(dāng)短路故障發(fā)生時，將伴隨出現(xiàn)很大的短路電流和部分地區(qū)電壓降低，對電力系統(tǒng)可能產(chǎn)生以下后果：(1)破壞電力系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，引發(fā)電力系統(tǒng)振蕩，甚至造成系統(tǒng)瓦解、崩潰；(2)故障點通過很大的短路電流和燃燒電弧，損壞或燒毀故障設(shè)備；(3)在電源到短路點之間，短路電流流過非故障設(shè)備，產(chǎn)生發(fā)熱和電動力，造成非故障設(shè)備損壞或縮短使用壽命；(4)故障點附近部分區(qū)域電壓大幅度下降，用戶的正常工作遭到破壞或影響產(chǎn)品質(zhì)量。電力系統(tǒng)運行中還可能出現(xiàn)異常運行狀態(tài)，使電力系統(tǒng)的正常工作受到干擾，運行參數(shù)偏離正常值。最常見的電力系統(tǒng)異常狀態(tài)是過負(fù)荷，過負(fù)荷使電力系統(tǒng)元件或設(shè)備溫度升高，加速絕緣老化，甚至發(fā)展成故障。另外，電力系統(tǒng)異常狀態(tài)還有電辦系統(tǒng)振蕩、頻率降低、過電壓等。故障和異常運行如果得不到及時處理，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。電力系統(tǒng)事故是指整個系統(tǒng)或部分的正常運行遭到破壞，造成對用戶少送電或電能質(zhì)量嚴(yán)重惡化，甚至造成人身傷亡、電氣設(shè)備損壞或大面積停電等事故。針對電力系統(tǒng)可能發(fā)生的故障和異常運行狀態(tài)．需要裝設(shè)繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置是在電力系統(tǒng)故障或異常運行情況下動作的一種自動裝置，與其他輔助設(shè)備及相應(yīng)的二次回路一起構(gòu)成繼電保護(hù)系統(tǒng)。因此，繼電保護(hù)系統(tǒng)是保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的安全運行，迅速檢出故障或異常情況，并發(fā)出信號或向斷路器發(fā)跳閘命令，將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)切除或終止異常運行的一整套設(shè)備。繼電保護(hù)的任務(wù)是：1)反映電力系統(tǒng)元件和電氣設(shè)備故障,自動、有選擇性、迅速地將故障元件或設(shè)備切除，保證非故障部分繼續(xù)運行，將故障影響限制在最小范圍·2)反映電力系統(tǒng)的異常運行狀態(tài)，根據(jù)運行維護(hù)條件和設(shè)備的承受能力．自動發(fā)出信號，減負(fù)荷或延時跳閘。二、自動裝置保障電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行、提高供電可靠性和保證電能質(zhì)量，電力系統(tǒng)自動裝置是必不可少的。電力系統(tǒng)自動裝置可分為自動調(diào)節(jié)裝置和自動操作裝置。自動調(diào)節(jié)裝置一般是為了保證電能質(zhì)量、消腧系統(tǒng)異常運行狀態(tài)等對某些電量實施自動地調(diào)節(jié)，例如同步發(fā)電機勵磁自動調(diào)節(jié)、電力系統(tǒng)頻率自動調(diào)節(jié)等。自動操作裝置的作用對象往往是某些斷路器，自動操作的目的是提高電力系統(tǒng)的供電可靠性和保證安全運行，例如備用電源自動投入裝置、線路自動重合閘裝置、低頻減載裝置等；還有某些自動操作裝置用來提高電力系統(tǒng)的自動化程度，例如發(fā)電機自動并列裝置等。三、二次回路發(fā)電廠、變電站的龜氣系統(tǒng)，按其作用分為一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。一次系統(tǒng)是直接生產(chǎn)、傳輸和分配電能的設(shè)備及相互連接的電路。在電能生產(chǎn)和使用的過程中，對一次電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸配電以及用電的全過程進(jìn)行監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)、調(diào)度，以及必要時的保護(hù)等作用的設(shè)備稱為二次設(shè)備，二次設(shè)備及其相互問的連接電蹄稱為二次系統(tǒng)或二次回路?？梢姡位芈芬彩请娏ο到y(tǒng)正常、安全運行的必不可少的部分。二次系統(tǒng)或二次回路主要包括繼電保護(hù)、自動裝置、測量儀表、控制、信號和操作電源等子系統(tǒng)。(1)繼電保護(hù)和自動裝置系統(tǒng)。由互感器、變換器，各種繼電保護(hù)裝置和自動裝置、選擇開關(guān)及其回路接線構(gòu)成,實現(xiàn)電力系統(tǒng)故障和異常運行時的自動處理。(2)控制系統(tǒng)。由各種控制開關(guān)和控制對象(斷路器、隔離開關(guān))的操動機構(gòu)組成，實現(xiàn)對開關(guān)設(shè)備的就地和遠(yuǎn)方跳、合閘操作，滿足改變一次系統(tǒng)運行方式和故障處理的需要。(3)測量及監(jiān)測系統(tǒng)。由各種電氣測量儀表、監(jiān)測裝置、切換開關(guān)及其回路接線構(gòu)成，實現(xiàn)指示或記錄一次系統(tǒng)和設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)。(4)信號系統(tǒng)。由信號發(fā)送機構(gòu)、接收顯示元件及其回路接線構(gòu)成，實現(xiàn)準(zhǔn)確、及時顯示一次系統(tǒng)和設(shè)備的工作狀態(tài)。(5)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由測量機構(gòu)、傳送設(shè)備、執(zhí)行元件及其回路接線構(gòu)成，實現(xiàn)對某些設(shè)備工作參數(shù)的調(diào)節(jié)。(6)操作電源系統(tǒng)。由直流電源設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，實現(xiàn)供給以上二次系統(tǒng)工作電源。>>第二節(jié)對繼電保護(hù)自動裝置的基本要求電力系統(tǒng)對反映故障、動作于跳閘的繼電保護(hù)有選擇性、快速性、靈敏性、可靠性四個基本要求。對反映異常運行狀態(tài)、作用于信號的繼電保護(hù)，則不要求同時滿足這四個基本要求，例如快速性要求可以降低。一、選擇性選擇性是指繼電保護(hù)裝置動作時．僅將故障元件或設(shè)備切除，使非故障部分繼續(xù)運行，停電范圍盡可能小。繼電保護(hù)動作具有選擇性，要求首先由故障元件或設(shè)備本身的保護(hù)切除故障，即最靠近故障點的保護(hù)和斷路器動作；當(dāng)故障元件或設(shè)備本身的保護(hù)或斷路器拒動時，才允許由相鄰元件或設(shè)備的保護(hù)動作(通常稱為后備保護(hù))。所以，選擇性有兩個含義：笫一，應(yīng)由裝設(shè)在故障元件或設(shè)備上的繼電保護(hù)動作切除故障，第二，考慮繼電保護(hù)或斷路器存在拒動的可能，由后備保護(hù)切除故障時，也應(yīng)保證停電范圍盡可能小。因此，選擇性要求系統(tǒng)中的繼電保護(hù)之間，在動作時必須滿足一定的配合關(guān)系。以圖2-l為例．說明繼電保護(hù)的選擇性。當(dāng)kl點發(fā)生故障時，應(yīng)該由保護(hù)1和保護(hù)2動作使斷路器IQF和2QF跳閘，切除故障線路L1，保證系統(tǒng)其他部分繼續(xù)運行；k2點發(fā)生故障時，應(yīng)該由保護(hù)4動作使斷路器4QF跳閘切除故障線路L4，保證系統(tǒng)其他部分繼續(xù)運行。這種按照電力系統(tǒng)安全性要求，故障發(fā)生后首先動作的繼電保護(hù)是主保護(hù)。故障元件的主保護(hù)正確動作的結(jié)果，將故障范圍限制在最小，甚至可以保證所有母線都不停電(例如上述kl點故障的情況)，這是選擇性的第一個含義。如果線路L4在k2點故障時，其主保護(hù)拒動，則應(yīng)由線路L4的另一套具有后備作用的保護(hù)動作，使斷路器4QF跳閘切除故障，這就是近后備保護(hù)}如果線路L4的主保護(hù)和近后備保護(hù)都拒動或斷路器4QF拒動，則應(yīng)由上一級線路L3的后備保護(hù)動作，使斷路器3QF跳閘切除故障，實現(xiàn)保護(hù)3對線路L4的遠(yuǎn)后備保護(hù)作用。這種當(dāng)故障時主保護(hù)拒動或斷路器拒動，由后備保護(hù)動作切除故障，也是具有選擇性的，即選擇性的第二個含義。綜上所述繼電保護(hù)根據(jù)所承擔(dān)的任務(wù)分為主保護(hù)和后備保護(hù)。電力系統(tǒng)故障時，主保護(hù)按照電力系統(tǒng)的安全性要求·以最短的時限和最小的停電范圍動作切除故障，保證電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全；后備保護(hù)一般動作延時較長，是當(dāng)主保護(hù)拒動或斷路器拒動時，以大于主保護(hù)的動作時限動作切除故障。近后備保護(hù)是在主保護(hù)拒動時。由本設(shè)備的另—保護(hù)實現(xiàn)的后備保護(hù)；遠(yuǎn)后備保護(hù)是在保護(hù)拒動或斷路器拒動時，由上一級設(shè)備或線路保護(hù)實現(xiàn)的后備保護(hù)?？梢?，繼電保護(hù)動作的選擇性是為了提高供電的可靠性，而繼電保護(hù)無選擇性動作，必將擴大停電范圍，帶來不應(yīng)有的損失。二、快速性快速性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)以盡可能快的速度動作切除故障元件或設(shè)備。繼電保護(hù)快速動作切除故障，可以控制故障影響程度，減少設(shè)備損傷，避免造成設(shè)備無法修復(fù)的損壞；減小故障影響時間，城少用戶在低電壓情況下的工作時間，避免用戶電動機轉(zhuǎn)速嚴(yán)重下降、甚至自啟動失敗；防止系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。故障切除時聞等于保護(hù)裝置動作時間和斷路器動作時間之和。實際中，應(yīng)根據(jù)具體電網(wǎng)對故障切除時間的不同要求，設(shè)計繼電保護(hù)的動作延時。三、靈敏性靈敏性是指繼電保護(hù)裝置對保護(hù)范圍內(nèi)故障的反應(yīng)能力,通常用靈敏系數(shù)Ksen來衡量,也稱為靈敏度。衡量繼電保護(hù)的靈敏度，需考慮繼電保護(hù)在保護(hù)范圍內(nèi)，應(yīng)該反映的各種故障類型,即保證在最不利于保護(hù)動作的條件下仍能夠可靠動作。在被保護(hù)元件或設(shè)備故障時，保護(hù)的靈敏度用保護(hù)裝置反應(yīng)的故障參數(shù)(例如短路電流)與保護(hù)裝置的動作參數(shù)(例如動作電流)之比表示。對于反應(yīng)故障參數(shù)上升而動作的過量保護(hù)裝置，如過流保護(hù)、過壓保護(hù)等靈敏系數(shù)計算式為(2-1)例如反應(yīng)故障時電流增大動作的過電流保護(hù)，要使保護(hù)動作，流過保護(hù)的短路電流必須大于保護(hù)的動作電流，即靈敏系數(shù)必須大于1。對于反應(yīng)故障參數(shù)降低而動作的欠量保護(hù)裝置，如電動機的欠壓保護(hù)靈敏系數(shù)計算式為（2-2）例如反應(yīng)故障時電壓降低動作的低電壓保護(hù)，要使保護(hù)動作，保護(hù)安裝處的母線殘壓必須小于保護(hù)的動作電壓，同樣靈敏系數(shù)必須大于1。式(2-1)和式(2-2)中，故障參數(shù)計算值根據(jù)保護(hù)類型和保護(hù)范圍，采用最不利于保護(hù)動作的系統(tǒng)運行方式、短路類型和短路點，計算實際可能的最小靈敏度，故式(2-1)用故障參數(shù)的最小計算值，式(2-2)用故障參數(shù)的最大計算值。在繼電保護(hù)的相關(guān)規(guī)程中，對各類保護(hù)的靈敏系數(shù)都作了具體的規(guī)定。另外,對上、下級保護(hù)之間的靈敏性和動作時限還有配合的要求，一般用在后備保護(hù)(例如過電流保護(hù))，指下一級保護(hù)的靈敏度應(yīng)高于上一級保護(hù)的靈敏度，下一級保護(hù)的動作延時應(yīng)小于上一級保護(hù)的動作延時，如圖2-2所示．各保護(hù)的靈敏度之問應(yīng)滿足關(guān)系Ksen.1>Ksen.2>Ksen.3；動作時限之間應(yīng)滿足關(guān)系t1<t2<t3。繼電保護(hù)的選擇性要求，首先由故障元件或設(shè)備本身的保護(hù)切除故障。當(dāng)故障元件或設(shè)備本身的保護(hù)或斷路器拒動時，才允許由上一級相鄰元件或設(shè)備的保護(hù)動作?？梢?，后備保護(hù)靈敏度和動作時限的配合要求是防止上一級相鄰元件或設(shè)備的保護(hù)越級動作跳閘的措施之一，也是保證選擇性的條件之一。四、可靠性可靠性是指繼電保護(hù)裝置在需要它動作時可靠動作(不拒動)，不需要它動作時可靠不動作(不誤動)。將繼電保護(hù)裝置應(yīng)該動作時不拒動也稱為繼電保護(hù)的可依賴性，不應(yīng)該動作時不誤動也稱為繼電保護(hù)的安全性。繼電保護(hù)的可靠性是對繼電保護(hù)最根本的要求。當(dāng)電力系統(tǒng)中故障或異常運行狀態(tài)出現(xiàn)時，繼電保護(hù)必須具有迅速且正確的判斷能力，按照預(yù)定方案動作；而當(dāng)電力系統(tǒng)正常時，不能做出錯誤判斷，產(chǎn)生誤動作。電力系統(tǒng)常用繼電保護(hù)的正確動作率衡量其可靠性，表示如下：式中，保護(hù)實際動作次數(shù)包括保護(hù)正確動作次數(shù)和誤動作次數(shù)。繼電保護(hù)的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置，以及運行維護(hù)和管理來保證。為了提高繼電保護(hù)的可靠性，選擇保護(hù)裝置時，在滿足電力系統(tǒng)要求的前提下，盡可能選擇簡單保護(hù)，應(yīng)力求接線簡單、元件性能可靠、回路觸點盡可能少。需要指出的是．電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的四個基本要求，是分析研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，是設(shè)計評價繼電保護(hù)的依據(jù)。四個基本要求既相互依賴又存在矛盾，例如靈敏性是實現(xiàn)保護(hù)可靠動作的前提，保護(hù)之間靈敏度和動作時限的配合又是選擇性的基礎(chǔ)，而在某些情況下又不得不犧牲快速性來保證保護(hù)的選擇性。所以，針對實際問題，需要具體處理基本要求之間的關(guān)系，取得合理統(tǒng)一。電力系統(tǒng)對自動裝置的要求，參照以上基本要求。>>第三節(jié)繼電保護(hù)和自動裝置的基本構(gòu)成及發(fā)展一、繼電保護(hù)和自動裝置的基本構(gòu)成繼電保護(hù)和自動裝置的形式雖然多樣，而且具有不問功能，但就一般情況而言，整套裝置總是由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分構(gòu)成。繼電保護(hù)原理結(jié)構(gòu)框圖如圖2-3所示。(1)測量部分。繼電保護(hù)的基本原理，是利用電力系統(tǒng)正常運行與故障(包括異常狀態(tài))時，各運行參數(shù)的差別判斷故障(或異常運行)，因此需要將輸入量與鑒別系統(tǒng)運行狀態(tài)的基準(zhǔn)量比較，這個基準(zhǔn)量即繼電保護(hù)動作整定值。測量部分的作用是測量被保護(hù)對象的各類運行參數(shù)，在故障情況下測得的是故障參數(shù)，與給定的整定值進(jìn)行比較，將比較結(jié)果(即對系統(tǒng)運行狀態(tài)的判斷結(jié)果)輸出給邏輯部分。根據(jù)繼電保護(hù)的實現(xiàn)原理，作為輸人量的各類運行參數(shù)可能是單一的，如電流、電壓等或者包括多個運行參數(shù)，如電流和電壓。(2)邏邏輯部分。電電力系統(tǒng)發(fā)生生故障時，不不是所有測量量到故障的繼繼電保護(hù)都動動作使斷路器器跳閘，而是是按照選擇性性要求有選擇擇地切除故障障。邏輯部分分的作用是根根據(jù)測量部分分的輸出(可能有不止止一個輸出)，按照繼電電保護(hù)預(yù)先設(shè)設(shè)置的邏輯關(guān)關(guān)系進(jìn)行判斷斷，確定保護(hù)護(hù)是否應(yīng)該使使斷路器跳閘閘或者發(fā)出信信號，并將判判斷結(jié)果輸出出給執(zhí)行部分分。繼電保護(hù)護(hù)常用的邏輯輯包括“或”、“與”、“否”、“延時”、“記憶”等。(3)執(zhí)執(zhí)行部分。執(zhí)執(zhí)行部分的作作用是根據(jù)邏邏輯部分的輸輸出，完成繼繼電保護(hù)發(fā)出出斷路器跳閘閘命令或信號號。例如，針針對保護(hù)區(qū)內(nèi)內(nèi)的故障，保保護(hù)發(fā)出跳閘閘命令；針對對異常狀態(tài)，保保護(hù)發(fā)出告警警信號。二、繼電電保護(hù)和自動動裝置的發(fā)展展繼電保護(hù)護(hù)和自動裝置置是隨著電力力系統(tǒng)的發(fā)展展和科學(xué)技術(shù)術(shù)的進(jìn)步而發(fā)發(fā)展起來的。電電力系統(tǒng)電壓壓等級的提高高和容量的擴擴大，不斷對對繼電保護(hù)和和自動裝置提提出更高的要要求，科學(xué)技技術(shù)的進(jìn)步為為繼電保護(hù)、自自動裝置的改改進(jìn)及性能提提高創(chuàng)造了條條件。就繼電電保護(hù)技術(shù)而而言，其發(fā)展展過程經(jīng)歷了了機電型、整整流型、晶體體管型、集成成電路型和微微機型等階段段，目前在電電力系統(tǒng)中運運行著大量的的微機型繼電電保護(hù)。與以以往各類繼電電保護(hù)相比，微微機型繼電保保護(hù)在構(gòu)成原原理上有很大大的靈活性。由由于采用了微微處理器和超超大規(guī)模集成成電路以及數(shù)數(shù)字計算技術(shù)術(shù)，微機型保保護(hù)的性能更更加完善，能能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜雜原理保護(hù)，并并且除常規(guī)的的保護(hù)功能外外，還能同時時實現(xiàn)故障錄錄波、故障測測距和通信等等功能。第三章線路保護(hù)本章介紹應(yīng)用于111OkV及以下電網(wǎng)網(wǎng)、反應(yīng)輸電電線路各種短短路故障的主主要繼電保護(hù)護(hù)，包括反應(yīng)應(yīng)相間短路的的三段式電流流保護(hù)、中性性點直接接地地系統(tǒng)階段式式零序電流保保護(hù)、距離保保護(hù)和縱差動動保護(hù)。其中中三段式電流流保護(hù)是最簡簡單、最基礎(chǔ)礎(chǔ)的線路保護(hù)護(hù)，其分析問問題的方法和和思路同樣適適用于其他類類型的保護(hù)。在在講述繼電保保護(hù)之前，首首先介紹幾種種常用的電磁磁型繼電器。>>第一節(jié)常用繼電器器一、電流繼電器電流繼電器在繼電電保護(hù)裝置中中作為測量和和起動元件，反反應(yīng)電流增大大超過某一整整定數(shù)值叫動動作。電流繼繼電器接在電電流互感器的的二次側(cè)，因因此可以反應(yīng)應(yīng)電力系統(tǒng)故故障或異常運運行時的電流流異常增大。電流繼電器反應(yīng)電電流增大而動動作，能夠使使繼電器開始始動作的最小小電流稱為電電流繼電器的的動作電流；；繼電器動作作后，再減小小電流，使繼繼電器返回到到原始狀態(tài)的的最大電流稱稱為電流繼電電器的返回電電流；返回電電流與動作電電流之比稱為為電流繼電器器的返回系數(shù)數(shù)，即（3-1）式中——電流繼電電器的動作電電流；——電流繼電器的的返回電流；；——電流繼電器的的返回系數(shù)。由電流繼電器的動動作原理可知知，電流繼電電器的動作電電流恒大于返返回電流，顯顯然電流繼電電器的返回系系數(shù)恒小于1，一般不小小于0.85。電流繼電器的文字字符號和圖形形符號如表3-1所示。當(dāng)通通入電流繼電電器線圈的電電流增大到繼繼電器的動作作電流時，繼繼電器動作，動動合觸點閉合合；當(dāng)電流減減小達(dá)到繼電電器的返回電電流時，繼電電器返回，動動合觸點打開開。二、電壓繼電器電壓繼電器反應(yīng)電電壓變化而動動作，分過電電壓繼電器和和低電壓繼電電器兩種。電電壓繼電器接接在電壓互感感器的二次側(cè)側(cè)，醫(yī)此可以以反應(yīng)電力系系統(tǒng)故障或異異常運行時的的電壓異常變變化。過電壓繼繼電器反映電電壓增大而動動作，動作電電壓、返回電電壓和返回系系數(shù)的概念與與電流繼電器器類似。即能能夠使繼電器器開始動作的的最小電壓稱稱為過電壓繼繼電器的動作作電壓；繼電電器動作后減減小電壓，使使繼電器返回回到原始狀態(tài)態(tài)的最大電壓壓稱為過電壓壓繼電器的返返回電壓；返返回電壓與動動作電壓之比比稱為過電壓壓繼電器的返返回系數(shù)，顯顯然其返回系系數(shù)也恒小于于1。低電壓繼電器反映映電壓降低而而動作，能夠夠使繼電器開開始動作的最最大電壓稱為為低電壓繼電電器的動作電電壓；繼電器器動作后升高高電壓，使繼繼電器返回到到原始狀態(tài)盼盼最小電壓稱稱為低電壓繼繼電器的返回回電壓；同樣樣返回電壓與與動作電壓之之比稱為返回回系數(shù)，即（3-2）式中——低電壓壓繼電器的動動作電壓；——低電壓繼電器器的返回電壓壓；——低電壓繼電器器的返回系數(shù)數(shù)。由低電壓壓繼電器的動動作原理可知知，其動作電電壓恒小于返返回電壓，顯顯然低電壓繼繼電器的返回回系數(shù)恒大于于1。電壓繼電電器的文字符符號和圖形符符號如表3-1所示。對于于低電壓繼電電器，當(dāng)加入入繼電器線圈圈的電壓降低低到繼電器的的動作電壓時時，繼

電器動動作，動斷觸觸點閉合；當(dāng)當(dāng)電壓升高達(dá)達(dá)到繼電器的的返回電壓時時，繼電器返返回，動斷觸觸點打開?？煽梢姡碗妷簤豪^電器的動動作、返回過過程與電流繼繼電器或過電電壓繼電器正正好相反。三、時間間繼電器時間繼電電器在繼電保保護(hù)中用作時時間元件，用用于建立繼電電保護(hù)需要的的動作延時。因因此對時間繼繼電器的要求求是動作時間間必須準(zhǔn)確。時間繼電電器的文字符符號和圖形符符號如表3-l所示。時間間繼電器一般般是直流電源源操作的，當(dāng)當(dāng)繼電器線圈圈接通直流電電源，繼電器器起動，但只只有達(dá)到預(yù)先先整定的時閫閫延時其延時時動合觸點才才閉合，接通通后續(xù)電路。四、中間間繼電器和信信號繼電器在繼電保保護(hù)中中間繼繼電器用于增增加觸點數(shù)量量和觸點容量量，所以中間間繼電器一般般帶有多付觸觸點，可能同同時具有動臺臺觸點和動斷斷觸點，其觸觸點容量較大大。有的中間間繼電器具有有觸點延時閉閉合或延時打打開的功能，可可以用于建立立繼電保護(hù)需需要的短的延延時；有的中中間繼電器具具有自保持功功能，可以實實現(xiàn)電流自保保持或電壓自自保持。中間間繼電器的文文字符號和帶帶有動合觸點點的中間繼電電器圖形符號號如表3-1所示。信號繼電電器用于發(fā)出出繼電保護(hù)動動作信號，便便于值班人員員發(fā)現(xiàn)事故和和統(tǒng)計繼電保保護(hù)動作次數(shù)數(shù)。信號繼電電器的文字符符號是KS。根據(jù)需要要將信號繼電電器串聯(lián)或并并聯(lián)接人二次次回路，分別別應(yīng)選擇串聯(lián)聯(lián)電流型信號號繼電器、并并聯(lián)電壓型信信號繼電器。在微機保保護(hù)中，電流流、電壓繼電電器由軟件算算法實現(xiàn)，觸觸點可理解為為邏輯電平；；時間繼電器器由計數(shù)器實實現(xiàn)，通過對對計數(shù)脈沖進(jìn)進(jìn)行計數(shù)獲得得需要的延時時。>>第二節(jié)相間短路的的階段式電流流保護(hù)相間短路路通常僅考慮慮兩相短路和和三相短路的的情況。電力力系統(tǒng)發(fā)生相相間短路的主主要特征是電電流明顯增大大，利用這一一特點可以構(gòu)構(gòu)成反應(yīng)電流流增大的階段段式電流保護(hù)護(hù)。一、瞬時電流速斷斷保護(hù)1、瞬時電流速斷保保護(hù)的工作原原理從故障切除時間考考慮，原則上上繼電保護(hù)的的動作時間越越短越好，即即在被保護(hù)元元件或設(shè)備上上裝設(shè)快速保保護(hù)，瞬時電電流速斷保護(hù)護(hù)就是這樣的的快速保護(hù)。下下面用如圖3-1所示單電源源線路，說明明瞬時電流速速斷保護(hù)的工工作原理。對于圖3-1所示示單側(cè)有電源源的輻射形電電網(wǎng)，電流保保護(hù)裝設(shè)在線線路始端，當(dāng)當(dāng)線路發(fā)生三三相短路時，短短路電流計算算如下（3-3）式中——系統(tǒng)等效效電源的相電電動勢；——系統(tǒng)電源到保護(hù)安安裝點的電抗抗；——短路電抗（保護(hù)安安裝點到短路路點的電抗。則Xs+Xk為系統(tǒng)電源源至短路點之之間的總電抗抗。顯然，當(dāng)當(dāng)短路點距離離保護(hù)安裝點點越遠(yuǎn)時，Xk越大，短路路電流越??；；當(dāng)系統(tǒng)電抗抗越大時，短短路電流越小??；而且短路路電流與短路路類型有關(guān)，同同一點。短路路電流與短路路點的關(guān)系如如圖3-1的曲線，曲線1為最大運行行方式（系統(tǒng)統(tǒng)電抗為，短短路時出現(xiàn)最最大短路電流流）下三相短短路故障時的的，曲線2為最小運行行方式（系統(tǒng)統(tǒng)電抗為，短短路時出現(xiàn)最最小短路電流流）下兩相短短路故障時的的。瞬時電流流速斷保護(hù)反反應(yīng)線路故障障時電流增大大動作，并且且沒有動作延延時，所以必必須保證只有有在被保護(hù)線線路上發(fā)生短短路時才動作作，例如圖3-1的保護(hù)1必須只反應(yīng)應(yīng)線路Ll上的短路，而而對L1以外的短路路故障均不應(yīng)應(yīng)動作。這就就是保護(hù)的選選擇性要求，瞬瞬時電流速斷斷保護(hù)是通過過對動作電流流的合理整定定來保證選擇擇性的。2．整定定計算一般把對對繼電保護(hù)裝裝置動作值、動動作時間的計計算和靈敏度度的校驗稱為為繼電保護(hù)整整定計算，將將計算條件稱稱為整定原則則。按照選擇性要求，圖3-1保護(hù)1的動作電流，應(yīng)該大于線路L2始端短路時的最大短路電流。實際上，線路L2始端短路與線路L1末端短路時反應(yīng)到保護(hù)l的短路電流幾乎沒有區(qū)別，因此，線路L1的瞬時電流速斷保護(hù)動作電流的整定原則為：躲過本線路末端短路的可能出現(xiàn)的最大短路電流，計算如下：（3-4）式中——線路路L1的瞬時電流流速斷保護(hù)一一次動作電流流；——瞬時電流速斷斷保護(hù)的可靠靠系數(shù)，考慮慮短路電流的的計算誤差、測測量誤差、短短路電流非周周期分量等因因素對保護(hù)的的影響，一般般?。?.2～1.3；——系統(tǒng)最大運行行方式下，在在線路L1末端(母線)發(fā)生三相短短路時流過保保護(hù)1(即線路U)的短路電流流。按照式(3-4))計算出保護(hù)l的動作電流流與短路電流流的關(guān)系如圖圖3-1所示，動作作電流與短路路電流曲線的的交點確定了了保護(hù)能夠反反應(yīng)故障的范范圍，即保護(hù)護(hù)范圍?？梢娨姡捎诙搪仿冯娏髋c系統(tǒng)統(tǒng)的運行方式式—和短路類型型有關(guān)，在系系統(tǒng)運行方式式變化或短路路類型不同時時，保護(hù)范圍圍隨之發(fā)生變變化，因此有有最小保護(hù)范范圍Lmin和最大大保護(hù)范圍Lmax瞬時電流流速斷保護(hù)的的靈敏度用最最小保護(hù)范圍圍衡量。規(guī)程程規(guī)定：瞬時時電流速斷保保護(hù)的最小保保護(hù)范圍Lmin不小于于本線路全長長的15％～20%。在某些特殊情況下下，瞬時電流流速斷保護(hù)可可以保護(hù)線路路的全長，即即保護(hù)范圍可可以延伸到本本線路以外。例例如圖3-2所示，通過過線路一變壓壓器組接線直直接向負(fù)荷供供電，不論故故障發(fā)生在線線路還是變壓壓器，都應(yīng)該該使斷路器QP跳閘，將線線路和變壓器器同時切除。因因此，保護(hù)l瞬時電流速速斷保護(hù)動作作電流的整定定原則，可以以按照躲過變變壓器低壓側(cè)側(cè)母線短路時時，流過保護(hù)護(hù)的最大短路路電流整定，結(jié)結(jié)果其保護(hù)范范圍必然延伸伸到變壓器內(nèi)內(nèi)部，即可以以保護(hù)線路L的全長。3．原理理接線圖電磁繼電器構(gòu)成的的瞬時電流速速斷保護(hù)的原原理接線如圖圖3-3所示。圖中中電流繼電器器KAl和KA2是保護(hù)的測測量元件，保保護(hù)范圍內(nèi)相相間短路故障障時動作，動動合觸點閉合合，起動中間間繼電器KM，中間繼電電器是保護(hù)的的執(zhí)行元件(也稱為保護(hù)護(hù)的出口繼電電器)，動作后動動合觸點閉合合，經(jīng)信號繼繼電器KS線圈和斷路路器QP的輔助觸點點，使斷路器器跳閘線圈YT帶電，斷路路器QF跳閘切除故故障，同時信信號繼電器發(fā)發(fā)出保護(hù)動作作信號。圖中中XB是保護(hù)出口口連接片(或稱為壓板)，用于投入入或退出保護(hù)護(hù)時，接通或或斷開保護(hù)的的出口回路。圖中中間間繼電器的作作用有二，其其一，增加觸觸點容量、接接通斷路器的的跳閘回路；；其二，增大大保護(hù)的固有有動作時間，避避免避雷器放放電造成保護(hù)護(hù)誤動。圖中斷路路器QF的輔助觸點點的狀態(tài)與斷斷路器QF主觸頭狀態(tài)態(tài)相同。在保保護(hù)動作斷路路器QF跳閘后，輔輔助觸點打開開，斷開跳閘閘回路，避免免跳閘線圈YT長時間通電電而燒壞；同同時避免用中中間繼電器KM觸點斷開跳跳閘回路，起起到保護(hù)中間間繼電器KM觸點的作用用。瞬時電流流速斷保護(hù)的的主要優(yōu)點是是動作迅速、簡簡單可靠，缺缺點是不能保保護(hù)線路的全全長，并且保保護(hù)范圍受系系統(tǒng)運行方式式影響。在最最小運行方式式下，其保護(hù)護(hù)范圍可能很很小，嚴(yán)重時時可能沒有保保護(hù)區(qū)。二、限時時電流速斷保保護(hù)1．限時時電流速斷保保護(hù)的工作原原理瞬時電流流速斷保護(hù)的的保護(hù)范圍不不能達(dá)到線路路的全長，在在本線路末端端附近發(fā)生短短路時不會動動作，因此需需要增設(shè)另一一套保護(hù)，用用于反應(yīng)本線線路瞬時電流流速斷保護(hù)范范圍以外的故故障，同時作作為瞬時電流流速斷保護(hù)的的后備，這就就是限時電流流速斷保護(hù)。對對限時電流速速斷保護(hù)的要要求是，其保保護(hù)范圍在任任何情況下必必須包括本線線路的全長，并并具有規(guī)定的的靈敏度；同同時，在保證證選擇性的前前提下，動作作時間最短。如圖3-4所示，說明明限時電流速速斷保護(hù)的工工作原理。以以線路Ll的保護(hù)1為例，限時時電流速斷保保護(hù)的保護(hù)范范圍需包括本本線路Ll的全長，則則必然延伸到到相鄰線路L2，但不應(yīng)超超出保護(hù)2的瞬時電流流速斷保護(hù)的的保護(hù)范圍，即即>，顯然，保保護(hù)1的限時電流流速斷保護(hù)的的保護(hù)范圍，與與保護(hù)2的瞬時電流流速斷保護(hù)的的保護(hù)范圍出出現(xiàn)重疊區(qū)。為為了保證保護(hù)護(hù)的選擇性，即即在線路L2始端短路時時，仍然由保保護(hù)2動作使斷路路器QF2跳閘，保護(hù)1的限時電流流速斷保護(hù)必必須增加動作作延時，即>>。2、整定計算（1）動作電流。線路路L1的限時電流流速斷保護(hù)動動作電流的整整定原則為：：與相鄰線路路瞬時電流速速斷保護(hù)配合合，計算如下下：(3-55)式中——線路路L1的限時電流流速斷保護(hù)的的一次動作電電流；——限時電流速斷保護(hù)護(hù)的可靠系數(shù)數(shù)，考慮短路路電流的計算算誤差、測量量誤差等因素素對保護(hù)的影影響，一般取取=1.1~~1.2；——相鄰線路L2瞬時時電流速斷保保護(hù)的一次動動作電流。按照式（3-5）計計算出保護(hù)1的限時電流流速斷保護(hù)的的動作電流、保保護(hù)2的瞬時電流流速斷保護(hù)的的動作電流，關(guān)關(guān)系如圖3-4所示。（2）動作時間。線路路L1的限時電流流速斷保護(hù)動動作時間，應(yīng)應(yīng)與線路L2的瞬時電流流速斷保護(hù)動動作時間配合合，整定如下下：（3-6）式中——線路路L1的限時電流流速沁保護(hù)的的動作時間；；——線路L2的瞬時電流速斷保保護(hù)的動作時時間；——時限級差。圖3-44可見，線路L2始端一定范范圍內(nèi)發(fā)生故故障時，短路路電流同時大大于和，能夠使保保護(hù)1限時電流速速斷保護(hù)起動動、保護(hù)2瞬時電流速速斷保護(hù)動作作。而此時應(yīng)應(yīng)由保護(hù)2的瞬時電流流速斷保護(hù)動動作，斷路器器QP2跳閘，當(dāng)其其拒動時，才才允許保護(hù)1的限時電流流速斷保護(hù)動動作。斷路器器QF2跳閘后，保保護(hù)1限時電流速速斷保護(hù)應(yīng)可可靠返回。因因此，時限級級差A(yù)2具體應(yīng)該包包括瞬時電流流速斷保護(hù)固固有動作時間間、斷路器分分閘時間、保保護(hù)動作時間間誤差等，再再考慮一定的的時間裕度，一一般取△t=0.55s。與關(guān)系如圖3-4所所示，一般＝＝0s，所以=△t＝0.5s。(3)靈敏度。限限時電流速斷斷保護(hù)的保護(hù)護(hù)范圍是本線線路的全長，則則靈敏度應(yīng)該該考慮系統(tǒng)的的各種運行方方式下，保護(hù)護(hù)對全線路范范圍內(nèi)各種故故障的反應(yīng)能能力，選擇對對保護(hù)動作最最不利的情況況進(jìn)行校驗。限時電流速斷保護(hù)護(hù)的靈敏度校校驗條件為，以以本線路末端端兩相短路時時，流過保護(hù)護(hù)的最小短路路電流進(jìn)行校校驗。圖3-4保護(hù)l限時電流速速斷保護(hù)的靈靈敏系數(shù)計算算如下：(3-7)式中——限時電流流速斷保護(hù)的的靈敏系數(shù)，規(guī)規(guī)程要求>11.3～1.5；——限時電流速斷保護(hù)護(hù)的一次動作作電流；——系統(tǒng)最小運行方式式下，本線路路末端母線(對保護(hù)1即B母線)兩相短路時時，流過保護(hù)護(hù)的短路電流流。如果按式(3-77)校驗靈敏度度不滿足規(guī)程程要求，則限限時電流速斷斷保護(hù)達(dá)不到到保護(hù)線路全全長的目的。由由式(3-7)可知，減小小保護(hù)的動作作電流可以提提高靈敏度，所所以通常解決決靈敏度不足足的方法是，限限時電流速斷斷保護(hù)的動作作電流及動作作時間與相鄰鄰線路的限時時電流速斷保保護(hù)配合，例例如圖3-4中保護(hù)1具體整定如如下：=（3-8）=+（3-9）式中——線路LL1的限時電流流速斷保護(hù)的的一次動作電電流；——限時電流速斷保護(hù)護(hù)的可靠系數(shù)數(shù)，一般取==1.1~11.2；——相鄰線路L2限時時電流速斷保保護(hù)的一次動動作電流；——線路L1的限時電流速斷保保護(hù)的動作時時間；——線路L2的限時電流速斷保保護(hù)的動作時時間；——時限級差。顯然，按式（3--8）、式（3-9）整定，動動作電流降低低、靈敏度提提高、保護(hù)范范圍增長，但但動作時間延延長了。3、原理接線圈電磁繼電器構(gòu)成的的限時電流速速斷保護(hù)的原原理接線如圖圖3-5所示(與圖3-3相比較，相相當(dāng)于用KT代替了KM)。圖中電流流繼電器KAl和KA2是保護(hù)的測測量元件，保保護(hù)范圍內(nèi)相相間短路故障障時動作，動動合觸點閉合合起動時間繼繼電器KT，時間繼電電器是保護(hù)的的邏輯及執(zhí)行行元件，起動動后動合觸點點延時閉合，經(jīng)經(jīng)信號繼電器器KS線圈和斷路路器QF的輔助觸點點，使斷路器器跳閘線圈YT帶電，斷路路器QF跳閘切除故故障，同時信信號繼電器發(fā)發(fā)出保護(hù)動作作信號。顯然當(dāng)電流繼電器器KAl或KA2動作起動時時間繼電器KT后，如果在在其整定時間間內(nèi)故障被其其他保護(hù)動作作切除，那么么，在時間繼繼電器延時動動合觸點閉合合之前，電流流繼電器KAl或KA2由于故障電電流消失而返返回，時間繼繼電器也隨之之失去電源返返回，則整套套保護(hù)不會動動作出口。這這就是在相鄰鄰線路始端發(fā)發(fā)生故障的情情況。限時電流速斷保護(hù)護(hù)的特點是能能夠保護(hù)線路路的全長，簡簡單可靠，一一般只有0.5s延時(有時為1s)，但保護(hù)范范圍受系統(tǒng)運運行方式影響響。三、定時限過電流流保護(hù)1．定時限過電流保保護(hù)的工作原原理綜合瞬時電流速斷斷保護(hù)和限時時電流速斷保保護(hù)的作用，可可以對全線路路范圍內(nèi)的任任何故障實現(xiàn)現(xiàn)瞬時或較短短延時地切除除故障。為了了防止由于繼繼電保護(hù)拒動動或斷路器拒拒動無法切除除故障的情況況，還需要裝裝設(shè)具有近后后備和遠(yuǎn)后備備作用的后備備保護(hù)，定時時限過電流保保護(hù)就是這樣樣的后備保護(hù)護(hù)。如圖3-6所示，在保保護(hù)1瞬時電流速速斷保護(hù)和限限時電流速斷斷保護(hù)拒動時時，線路L1的定時限過過電流保護(hù)作作為本線路的的近后備保護(hù)護(hù)，動作于跳跳閘；同時作作為線路12的遠(yuǎn)后備保保護(hù)，在保護(hù)護(hù)2拒動或斷路路器QF2拒動時動作作。顯然，線線路Ll的定時限過過電流保護(hù)的的保護(hù)范圍應(yīng)應(yīng)該包括線路路L1和L2的全部，必必然延伸到線線路L3。保護(hù)范圍圍長，動作電電流必然較小小，但必須保保證在系統(tǒng)正正常運行最大大負(fù)荷電流下下不動作，而而在L1或L2發(fā)生短路時時保護(hù)起動，實實現(xiàn)后備作用用。2．整定計算(1)動作電流。定定時限過電流流保護(hù)的動作作電流應(yīng)滿足足以下兩個條條件：1)在系統(tǒng)正常運行時時不動作，動動作電流應(yīng)該該大于該線路路的最大負(fù)荷荷電流，即>(3-10)2)外部故障切除后，應(yīng)應(yīng)能夠可靠返返回。例如圖圖3-6中，線路L2或L3上故障時，線線路L1定時限過電電流保護(hù)會起起動，按照選選擇性要求，應(yīng)應(yīng)由線路L2或L3的保護(hù)動作作，在2QF或3QF跳閘后，故故障電流消失失，線路L1定時限過電電流保護(hù)應(yīng)立立即返回。注注意，此時需需要考慮可能能存在負(fù)荷中中電動機自起起動過程造成成的負(fù)荷電流流增大，所以以應(yīng)滿足關(guān)系系>(3-11)式中——電電動機的自起起動系數(shù)，一一般為1.5～3。綜合考慮式(3--10)和式(3-111)，定時限過過電流保護(hù)的的動作電流整整定為(3-12)式中——定時時限過電流保保護(hù)的一次動動作電流；——定時限過電流保護(hù)護(hù)的可靠系數(shù)數(shù)，一般?。剑?.15～1.25；——電流繼電器的返回回系數(shù)，一般般取0.85；——流過被保護(hù)線路的的最大負(fù)荷電電流。確定最大負(fù)荷電流流，需要根據(jù)據(jù)具體電網(wǎng)的的實際情況，考考慮最嚴(yán)重情情況下，可能能出現(xiàn)的最大大負(fù)荷電流?？紤]到上、下級過過電流保護(hù)靈靈敏度配合要要求，圖3-6所示定時限限過電流保護(hù)護(hù)的動作電流流，應(yīng)滿足關(guān)關(guān)系。(2)動作時間間。如圖3-7的定時限過過電流保護(hù)動動作時間整定定示意圖所示示，當(dāng)k1點發(fā)生故障障時，保護(hù)1和保護(hù)2的定時限過過電流繼電器器同時起動，按按照繼電保護(hù)護(hù)選擇性要求求，此時應(yīng)該該由保護(hù)2動作，使斷斷路器2QF跳閘，在保保護(hù)2或斷路器2QP拒動時，才才允許保護(hù)1動作，使斷斷路器lQP跳閘，即保保護(hù)1和保護(hù)2定時限過電電流保護(hù)的動動作時間應(yīng)該該滿足關(guān)系。同同理，當(dāng)k2點發(fā)生故障障時，應(yīng)由保保護(hù)3動作，使斷斷路器3QF跳閘，在保保護(hù)3或斷路器3QF拒動時，才才允許保護(hù)2動作，使斷斷路器2QF跳閘，即按按照繼電保護(hù)護(hù)選擇性要求求，保護(hù)2和保護(hù)3定時限過電電流保護(hù)的動動作時間應(yīng)該該滿足關(guān)系。線路L1、L2和L3的定時限過電流保保護(hù)動作時間間整定如下：：式中、、——分分別為線路Ll、L2和L3的定時限過過電流保護(hù)的的動作時間；；△t——時限級差。以上整定原則可見見，定時限過過電流保護(hù)越越靠近電源處處，動作時間間越長：越靠靠近負(fù)荷端，動動作時間越短短；并且相鄰鄰線路動作時時間相差一個個時限級差。一一般將定時限限過電流保護(hù)護(hù)動作時間整整定原則稱為為階梯時限原原則。顯然，定定時限過電流流保護(hù)是通過過動作電流間間的靈敏度配配合、時限階階梯特性保證證動作選擇性性的。實際中，電流保護(hù)護(hù)的動作時限限有定時限和和反時限兩種種實現(xiàn)方法。以以上電流保護(hù)護(hù)的動作時間間一經(jīng)整定，則則不隨通入保保護(hù)的電流變變化，保護(hù)起起動后按照預(yù)預(yù)先整定值延延時動作，因因此稱為定時時限過電流保保護(hù)。如果電電流保護(hù)的動動作時間與通通人保護(hù)的電電流有關(guān)，保保護(hù)起動后，當(dāng)當(dāng)電流大時動動作時間短，電電流小時動作作時間長，則則稱為反時限限電流保護(hù)。即即定時限過電電流保護(hù)的動動作時限一經(jīng)經(jīng)整定則固定定不再變化，而而反時限過電電流保護(hù)的動動作時間則隨隨通入保護(hù)的的電流呈反時時限變化。(3)靈敏度。定定時限過電流流保護(hù)的靈敏敏度校驗需考考慮近后備和和遠(yuǎn)后備兩種種情況，靈敏敏系數(shù)計算如如下：(3-113)式中———定時限過電電流保護(hù)的一一次動作電流流；——系統(tǒng)最小運行方式式下，保護(hù)范范圍末端兩相相短路流過保護(hù)的短路路電流，作為為近后備保護(hù)護(hù)，故障點為為本線路末端母線線短路，作為為遠(yuǎn)后備保護(hù)護(hù)，故障點為為最長相鄰線線路末端母線線短路；——定時限過電流保護(hù)護(hù)的靈敏系數(shù)數(shù)。規(guī)程要求：作為近近后備保護(hù)，≥1.3～1.5；作為遠(yuǎn)后備保護(hù)，≥1.2。如果靈敏系數(shù)不滿滿足規(guī)程要求求，可以考慮慮采用其他保保護(hù)。3．原理接線圖由定時限過電流保保護(hù)原理可知知，保護(hù)的構(gòu)構(gòu)成元件與限限時電流速斷斷保護(hù)相同，所所以接線圖與與圖3-5相同。定時限過電流保護(hù)護(hù)的主要優(yōu)點點是靈敏度高高，簡單可靠靠，但由于按按照階梯時限限原則整定動動作時限，動動作時間長，尤尤其是靠近電電源端動作時時間更長，因因此一般作為為后備保護(hù)。四、三段式電流保保護(hù)如前所述，瞬時電電流速斷保護(hù)護(hù)無動作延時時，通過動作作電流的整定定保證選擇性性，只能保護(hù)護(hù)本線路始端端一部分；限限時電流速斷斷保護(hù)帶有短短延時(一般為0.5s)，通過動作作電流的整定定和短延時保保證選擇性，可可以保護(hù)本線線路的全長；；定時限過電電流保護(hù)帶有有較長的延時時，通過動作作電流間的靈靈敏度配合、動動作時限的配配合保證選擇擇性，能夠保保護(hù)本線路的的全長和相鄰鄰線路的全長長。通常，將瞬時電流流速斷保護(hù)、限限時電流速斷斷保護(hù)和定時時限過電流保保護(hù)組合在一一起，構(gòu)成三三段式電流保保護(hù)。瞬時電電流速斷保護(hù)護(hù)稱為工段保保護(hù)，或電流流保護(hù)I段；限時電電流速斷保護(hù)護(hù)稱為Ⅱ段保護(hù)，或或電流保護(hù)Ⅱ段；定時限限過電流保護(hù)護(hù)稱為Ⅲ段保護(hù)，或或電流保護(hù)Ⅲ段。其中，電電流保護(hù)工段段和電流保護(hù)護(hù)Ⅱ段組成線路路的主保護(hù)，電電流保護(hù)Ⅲ段作為本線線路的近后備備保護(hù)和相鄰鄰線路的遠(yuǎn)后后備保護(hù)。三段式電流保護(hù)的的原理邏輯框框圖如圖3-8所示。用于于反應(yīng)相間故故障的電流保保護(hù)通常可以以有選擇地接接人兩相電流流，一般接入入A相和C相電流，則則任何相間短短路至少有一一相的電流元元件可以反應(yīng)應(yīng)。但需要注注意，在同一一電壓等級中中，兩相電流流應(yīng)取自同名名相。圖3-8中I、Ⅱ、Ⅲ分別為電流流保護(hù)I段、Ⅱ段、Ⅲ段的電流測測量元件(可以采用電電流繼電器)，T1、T2分別為電流流保護(hù)Ⅱ段、Ⅲ段的時間元元件(可以采用時時間繼電器)。圖中Hl、H2、H3、H4是或門。在工程應(yīng)用中，三三段式電流保保護(hù)不一定三三段全部投入入。例如，當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)運行方方式變化很大大，I段保護(hù)范圍圍太小或沒有有保護(hù)區(qū)時，則則不投入I段；對于線線路一變壓器器接線，工段段可以保護(hù)線線路全長時，則則可以不投入入Ⅱ段；在末端端線路，可能能Ⅱ段和Ⅲ段的動作時時間相同，則則也可以不投投入Ⅱ段。五、方向電流保護(hù)護(hù)上述三段式電流保保護(hù)的選擇性性是通過動作作電流、動作作時間整定來來保證的，對對于雙側(cè)有電電源的線路或或環(huán)網(wǎng)線路，在在有些情況下下通過動作電電流、動作時時限整定不能能保證保護(hù)的的選擇性。如如圖3-9所示雙側(cè)電電源線路，當(dāng)當(dāng)k1點發(fā)生故障障時，要使斷斷路器5QF跳閘、4QF不跳閘，則則應(yīng)該滿足tt4>t5當(dāng)k2發(fā)生故障時時，要使斷路路器4QF跳閘、5QF不跳閘，則則應(yīng)該滿足tt4<t5。顯然上述述時限是無法法整定的。分析k1和k2點發(fā)生故障時，流流過保護(hù)4和保護(hù)5的功率方向向是不同的。k1點故障時，流流過保護(hù)5的功率方向向是母線到線線路(稱為正功率)，流過保護(hù)4的功率方向向是線路到母母線(稱為負(fù)功率)；k2點故障時，流流過保護(hù)4的功率方向向是母線到線線路(正功率)，流過保護(hù)5的功率方向向是線路到母母線(負(fù)功率)。因此，利利用短路時功功率方向的這這一特征，在在電流保護(hù)的的基礎(chǔ)上加裝裝功率方向元元件，反應(yīng)短短路功率的方方向，使保護(hù)護(hù)只有在短路路功率從母線線流向被保護(hù)護(hù)線路時動作作，由此構(gòu)成成方向電流保保護(hù)，則保護(hù)護(hù)4和保護(hù)5無須時限配配合，解決以以上問題。對圖3-8所示三段式式電流保護(hù)加加裝功率方向向元件后，即即可構(gòu)成三段段式方向電流流保護(hù)。方向向電流保護(hù)的的單相原理邏邏輯框圖如圖圖3-10所示，圖中Y1、Y2和Y3是雙輸入與與門，保護(hù)必必須在電流元元件和功率方方向元件同時時滿足動作條條件時才能使使本段保護(hù)起起動?？梢姡蛹友b功率方向向元件后，雙雙電源線路的的保護(hù)問題被被轉(zhuǎn)化為單電電源問題。需要指出的是，三三段式方向電電流保護(hù)的應(yīng)應(yīng)用中需要考考慮克服功率率方向繼電器器死區(qū)并遵循循按相起動接接線。功率方方向元件反應(yīng)應(yīng)保護(hù)安裝處處的功率方向向而動作，當(dāng)當(dāng)保護(hù)安裝處處發(fā)生三相短短路時，電壓壓為零，功率率方向繼電器器無法判斷故故障方向，無無法動作，出出現(xiàn)電壓死區(qū)區(qū)，因此，功功率方向繼電電器對電壓應(yīng)應(yīng)有“記憶”作用，從而而消除電壓死死區(qū)。按相起起動接線指各各相電流元件件應(yīng)與該相方方向元件串聯(lián)聯(lián)(即相“與”)后再起動該該段時間元件件，如圖3-10，以防止非非故障相方向向電流保護(hù)誤誤動作。>>第三節(jié)接地保護(hù)一、中性點直接接接地系統(tǒng)的零零序電流保護(hù)護(hù)中性點直接接地系系統(tǒng)發(fā)生接地地短路時產(chǎn)生生很大的短路路電流，要求求繼電保護(hù)必必須及時動作作切除故障，保保證設(shè)備和系系統(tǒng)的安全。(一)接地短路特點及零零序電流測量量1．接地短路特點電力系統(tǒng)發(fā)生接地地故障，包括括單相接地故故障和兩相接接地故障，在在三相中出現(xiàn)現(xiàn)大小相等、相相位相同的零零序電壓和零零序電流。對對于中性點直接接地系統(tǒng)統(tǒng)，零序電流流具有以下特特點：(1)零序電流通通過系統(tǒng)接地地中性點和短短路故障點形形成短路通路路，因此零序序電流通過變變壓器接地中中性點構(gòu)成回回路；(2)零序電流的的大小不僅與與中性點接地地變壓器的多多少、分布有有關(guān)，而且與與系統(tǒng)運行方方式有關(guān)；(3)線路零序電電流的大小與與短路故障位位置有關(guān)，短短路點越靠近近保護(hù)安裝地地點，零序電電流數(shù)值越大大，零序電流流的大小與短短路故障位置置的關(guān)系如圖圖3-14所示。另外注意，接地故故障點的零序序電壓最高。根據(jù)以上零序電流流的特點，可可以構(gòu)成中性性點直接接地地系統(tǒng)的線路路零序電流保保護(hù)。2．變壓器中性點接接地考慮考慮變壓器中性點點接地的多少少、分布時，應(yīng)應(yīng)使電網(wǎng)中對對應(yīng)零序電流流的網(wǎng)絡(luò)盡可可能保持不變變或變化較小小，以保證零零序電流保護(hù)護(hù)有較穩(wěn)定的的保護(hù)區(qū)和靈靈敏度，同時時防止單相接接地故障時非非故障相出現(xiàn)現(xiàn)危險過電壓壓。3．零序電壓和零序序電流測量接地短路時三相的的零序電壓大大小相等、相相位相同，根根據(jù)序分量的的概念有。通通常采用三個個單相式電壓壓互感器或三三相五柱式電電壓互感器取取得零序電壓壓，如3-11所示。圖中m、n端子輸出為為零序電壓(3-14)式中——電電壓互感器一一相變比。接地短路時三相的的零序電流大大小相等、相相位相同，根根據(jù)序分量的的概念有。通通常通過零序序電流濾過器器測量零序電電流，如圖3-12((a)所示。流人人電流繼電器器的電流為（3-15）式中———電流互感器器變比。對于采用電纜的線線路，零序電電流還可以通通過零序電流流互感器獲得得，如圖3-12（b）所示。TA0為零序電流流互感器。（二）階段式零序序電流保護(hù)根據(jù)接地短路故障障出現(xiàn)零序電電流的特點，構(gòu)構(gòu)成反應(yīng)零序序電流增大的的零序電流保保護(hù)。零序電電流保護(hù)通常常也是采用階階段式，從原原理上看，與與相間短路的的階段式電流流保護(hù)相同，區(qū)區(qū)別是反應(yīng)的的電流不同，因因此在原理接接線圖上表現(xiàn)現(xiàn)為測量元件件的輸入量不不同，三段式式零序電流保保護(hù)的原理框框圖如圖3-13所示。三段式零序電流保保護(hù)的組成包包括，零序電電流I段，即瞬時時零序電流速速斷保護(hù)；零零序電流Ⅱ段，即限時時零序電流速速斷保護(hù)；零零序電流Ⅲ段，即零序序過電流保護(hù)護(hù)。圖3-13中、、分別為零序序電流I段、Ⅱ段、Ⅲ段測量元件件，反應(yīng)輸入入零序電流；；、分別為零序序電流Ⅱ段、Ⅲ段時間元件件，建立保護(hù)護(hù)的動作延時時；保護(hù)通過過或門H出口使斷路路器跳閘。1．瞬時零序電流速速斷保護(hù)(零序電流工工段)零序電流I段為無無延時動作，因因此，為了保保證選擇性，保保護(hù)范圍不能能超過本線路路的末端母線線，只能保護(hù)護(hù)本線路的一一部分，其動動作電流、保保護(hù)范圍L1與接地短路路零序電流的的關(guān)系如圖3-14所示，圖中中是保護(hù)線路路末端母線接接地短路時流流過保護(hù)的最最大零序電流流。計算。時時按系統(tǒng)最大大運行方式，并并需要考慮短短路類型，計計算單相接地地短路和兩相相接地短路的的零序電流，取取大者。2．限時零序電流速速斷保護(hù)(零序電流Ⅱ段)零序電流Ⅱ應(yīng)保護(hù)護(hù)本線路的全全長，保護(hù)范范圍必然延伸伸到相鄰線路路，但不應(yīng)超超出相鄰線路路的零序電流流I段的保護(hù)范范圍，因此在在動作電流和和動作時限上上，需要與相相鄰線路的零零序電流I段配合，一一般有0.5s的動作延時時。需要指出的是，在在整定零序電電流Ⅱ段動作電流流時，為了保保證保護(hù)范圍圍不超出相鄰鄰線路的零序序電流I段的保護(hù)范范圍，必須考考慮分支電路路的影響。分分支電路對流流過保護(hù)的零零序電流的影影響，以及與與動作電流、保保護(hù)范圍的關(guān)關(guān)系如圖3-15所示。圖中中和分別為保護(hù)1零序電流工工段動作電流流和零序電流流Ⅱ段動作電流流；為保護(hù)2零序電流I段動作電流流；和分別為保護(hù)l零序電流工工段保護(hù)范圍圍和零序電流流Ⅱ段保護(hù)范圍圍；為保護(hù)2零序電流I段保護(hù)范圍圍。顯然，由由于變壓器T2中性點接地地，構(gòu)成零序序分支電路，當(dāng)k點發(fā)生接地短路時，流過保護(hù)1(線路L1)與流過保護(hù)2(線路L2)的零序電流不相等，即，所以在保護(hù)l零序電流Ⅱ段與保護(hù)2零序電流I段配合時，不可忽略這一影響。零序電流I段和零零序電流Ⅱ段共同構(gòu)成成線路接地短短路的主保護(hù)護(hù)。3．零序過電流保護(hù)護(hù)(零序電流Ⅲ段)零序過電流保護(hù)作作為線路接地地故障時的近近后備保護(hù)和和遠(yuǎn)后備保護(hù)護(hù)，應(yīng)該在系系統(tǒng)正常運行行和相間短路路時不動作。系系統(tǒng)正常運行行時三相對稱稱，3I0=0；相間短路路時，短路電電流只含有正正序分量和負(fù)負(fù)序分量，同同樣有3I0=0，根據(jù)零序序電流的測量量方法(參見圖3-12)，此時流入入電流元件的的電流只是不不平衡電流。因因此，零序電電流Ⅲ段的動作電電流只需躲過過最大不平衡衡電流即可，一一般數(shù)值不大大，保護(hù)的靈靈敏度較高。零序過電流保護(hù)的的動作時限同同樣是按照階階梯時限原則則整定。由于于接地短路的的零序電流以以變壓器接地地中性點構(gòu)成成回路，所以以動作時限無無須與中性點點不接地變壓壓器的另一側(cè)側(cè)配合，如圖圖3-16所示。圖中中分別為保護(hù)護(hù)1、保護(hù)2、保護(hù)3零序過電流流保護(hù)的動作作時限。同時時圖中畫出相相應(yīng)的反應(yīng)相相間短路的定定時限過電流流保護(hù)動作時時限，可見，同同一處的零序序過電流保護(hù)護(hù)動作時限小小于相間過電電流保護(hù)動作作時限。在圖3-16中，為保保證零序過電電流保護(hù)的選選擇性，保護(hù)護(hù)1、2、3之間的零序序動作電流，還還應(yīng)滿足靈敏敏度配合要求求，即。綜上所述，階段式式零序電流保保護(hù)靈敏度高高，延時小，保保護(hù)范圍受系系統(tǒng)運行方式式影響小，用用于中性點直直接接地系統(tǒng)統(tǒng)的接地短路路的專門保護(hù)護(hù)，具有明顯顯的優(yōu)越性。在多電源系統(tǒng)，要要求電流側(cè)至至少有一臺變變壓器中性點點接地運行。當(dāng)當(dāng)線路兩側(cè)都都有中性點接接地運行變壓壓器時，發(fā)生生接地短路的的情況與雙側(cè)側(cè)電源線路電電流保護(hù)的情情況類似，為為了保證加裝裝零序功率方方向元件后，構(gòu)構(gòu)成三段式零零序方向電流流保護(hù)。零序序功率方向元元件接入零序序電壓和零序序電流的取得得如圖3-11和圖3-12所示。需要要指出的是，由由于接地短路路時，故障點點零序電壓最最高，零序功功率方向元件件不存在電壓壓死區(qū)問題。二、中性點非直接接接地系統(tǒng)的的零序保護(hù)（一）中性點不搪搪地系統(tǒng)的零零序保護(hù)1、單相接地故障的的特點中性點不接地系統(tǒng)統(tǒng)，正常運行行時三相對稱稱，中性點對對地電壓等于于零，全系統(tǒng)統(tǒng)沒有零序電電壓和零序電電流。當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生單相接接地時，系統(tǒng)統(tǒng)各處故障相相的對地電壓壓等于零。三三相對地電壓壓不平衡，出出現(xiàn)零序電壓壓；系統(tǒng)電流流分布如圖3-17所示。圖示示為三條線路路L1、L2和L3，假設(shè)均未未帶負(fù)荷，在在線路L3上發(fā)生A相單相接地地故障，由于于系統(tǒng)中性點點不接地，發(fā)發(fā)生單相接地地短路時，系系統(tǒng)沒有其他他的直接接地地點，短路電電流只能通過過單相接地故故障點和各條條線路非故障障相對地分布布電容構(gòu)成通通路，根據(jù)圖圖示電流分布布，中性點不不接地系統(tǒng)發(fā)發(fā)生單相接地地故障時有如如下特點：1)故障相對地電壓等等于零，系統(tǒng)統(tǒng)出現(xiàn)零序電電壓；2)所有線路出現(xiàn)接地地電流(零序電流)，接地電流流為容性電流流；故障點接接地電流等于于所有線路的的對地電容電電流之和；3)故障線路的零序電電流等于所有有非故障線路路的電容電流流之和，方向向由線路流向向母線；4)非故障線路的零序序電流等于本本身線路非故故障相的對地地電容電流，方方向由母線流流向線路?？梢?，中性點不接接地系統(tǒng)發(fā)生生單相接地故故障時的零序序電流數(shù)值不不大，三相電電壓之間的線線電壓仍然對對稱，能夠?qū)ω?fù)荷供電，因因此不必立即即跳閘，可以以連續(xù)運行l(wèi)～2h。為了防止止故障發(fā)展擴擴大，要求此此時繼電保護(hù)護(hù)動作發(fā)出信信號。2．單相接地保護(hù)目前，對于中性點點不接地系統(tǒng)統(tǒng)，通常采用用絕緣監(jiān)視和和接地選線的的方式實現(xiàn)單單相接地保護(hù)護(hù)。(1)絕緣監(jiān)視視裝置。絕緣監(jiān)視裝置反應(yīng)應(yīng)中性點不接接地系統(tǒng)發(fā)生生單相接地故故障時，系統(tǒng)統(tǒng)出現(xiàn)零序電電壓而動作發(fā)發(fā)出信號，也也稱為零序電電壓保護(hù)，原原理接線圖如如圖3-18所示。電壓壓互感器二次次有兩組繞組組，其中一組組接成星形，接接三個電壓表表，用于測量量各相對地電電壓；另一組組接成開口三三角形，用于于測量零序電電壓，用過電電壓繼電器KV反應(yīng)零序電電壓。系統(tǒng)正常運行時，三三相對稱，無無零序電壓，過過電壓繼電器器KV不動作，三三個電壓表指指示相同，為為相電壓；發(fā)發(fā)生單相接地地，系統(tǒng)出現(xiàn)現(xiàn)零序電壓，過過電壓繼電器器KV動作后接通通信號回路，發(fā)發(fā)出接地故障障信號，此時時接地相電壓壓降低，根據(jù)據(jù)電壓表PV的讀數(shù)可判判斷接地相。絕緣監(jiān)視裝置無法法判斷故障線線路，因此也也稱為非選擇擇性保護(hù)。如如果需要選擇擇接地線路，可可以通過故障障選線按鈕，依依次斷開線路路，隨之自動動重新合閘投投入斷開線路路。當(dāng)斷開某某一條線路時時接地故障信信號消失，則則說明是該線線路發(fā)生了接接地故障。(2)接地選線線裝置。接地選線裝置檢測測中性點不接接地系統(tǒng)發(fā)生生單相接地故故障，并選擇擇故障線路。根根據(jù)系統(tǒng)發(fā)生生單相接地故故障時的電流流大小及方向向特征，可以以實現(xiàn)的故障障檢測原理有有：基于零序序電流大小選選出故障線路路、基于零序序功率選出故故障線路等。利用故障線路的零零序電流等于于所有非故障障線路的電容容電流之和的的特征，實現(xiàn)現(xiàn)基于零序電電流大小選出出故障線路，其其零序電流元元件的動作電電流應(yīng)該躲過過本線路對地地電容形成的的零序電流。系系統(tǒng)正常運行行時，三相對對稱，無零序序電流，裝置置不動作；發(fā)發(fā)生單相接地地，系統(tǒng)出現(xiàn)現(xiàn)零序電流，且且故障線路的的零序電流大大于非故障線線路的零序電電流，接地選選線裝置動作作，輸出選線線結(jié)果。顯然然，當(dāng)母線出出線多時，故故障線路與非非故障線路電電流差別大，更更有利于故障障選線。對母線出線較少的的中性點不接接地系統(tǒng)，發(fā)發(fā)生單相接地地故障時，故故障線路的零零序電流與非非故障線路的的零序電流相相差不大，利利用零序電流流無法選出故故障線路。因因此，利用故故障線路的零零序功率與非非故障線路方方向相反的特特征，可以實實現(xiàn)基于零序序功率選出故故障線路。隨著微機保護(hù)的發(fā)發(fā)展，目前國國內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)出多種型號號的接地選線線裝置，實現(xiàn)現(xiàn)的原理也不不只以上兩種種。在系統(tǒng)發(fā)發(fā)生接地故障障時，接地選選線裝置正確確選擇出故障障線路，為檢檢修提供了方方便。(二)中性點經(jīng)電阻接地地系統(tǒng)的零序序保護(hù)中性點經(jīng)電阻接地地系統(tǒng)的零序序保護(hù)可參照照中性點直接接接地系統(tǒng)考考慮，并在進(jìn)進(jìn)行接地短路路電流計算時時，零序網(wǎng)絡(luò)絡(luò)按接人3倍中性點電電阻計算。>>第四節(jié)其他保護(hù)以下簡單介紹線路路距離保護(hù)和和縱差動保護(hù)護(hù)作用原理。一、距離保護(hù)反應(yīng)短路故障時電電流增大的電電流保護(hù)，具具有簡單、經(jīng)經(jīng)濟(jì)、可靠等等突出的優(yōu)點點，在結(jié)構(gòu)簡簡單的電網(wǎng)中中得到廣泛應(yīng)應(yīng)用。但是電電流保護(hù)的保保護(hù)范圍受系系統(tǒng)運行方式式和短路故障障類型的變化化影響，在重重負(fù)荷線路以以及長、短線線路保護(hù)配合合時，保護(hù)的的靈敏度可能能無法滿足規(guī)規(guī)程要求。為為此，應(yīng)當(dāng)采采用性能更加加完善的繼電電保護(hù)，距離離保護(hù)就是一一種性能良好好的繼電保護(hù)護(hù)。距離保護(hù)反應(yīng)保護(hù)護(hù)安裝處至故故障點之間的的阻抗(距離)，以下說明明距離保護(hù)的的動作原理。如圖3-19(a)所所示，假設(shè)電電流互感器和和電壓互感器器的變比等于于1，則距離保保護(hù)感受電壓壓和電流為和和，稱為距離保保護(hù)的測量阻阻抗。系統(tǒng)正正常運行時，保保護(hù)安裝處母母線電壓接近近額定電壓，線線路電流為負(fù)負(fù)荷電流，故故保護(hù)裝置測測量阻抗為負(fù)負(fù)荷阻抗(33-16)圖3-19(b)中中，設(shè)線路單單位長度阻抗抗為z1，整定保護(hù)1的保護(hù)范圍圍為Lset，對應(yīng)應(yīng)整定阻抗為為Zset，即Zset=z1Lset當(dāng)線路路上kl點和k2點分別發(fā)生生短路故障時時，保護(hù)l的測量阻抗抗分別為Zk1=z1L11<Zset(33-17)Zk2=z1L2>Zset(3--18)以上公式中，假設(shè)設(shè)Zk1、Zk2與Zset的方向向相同。顯然然保護(hù)裝置測測量阻抗與保保護(hù)安裝處至至短路點距離離成正比。kl點短路故障障時，式(3-177)表示保護(hù)1的測量阻抗抗小于整定阻阻抗，說明短短路點在保護(hù)護(hù)區(qū)內(nèi)，保護(hù)護(hù)動作；而k2點短路故障障時，式(3-188)表示保護(hù)l的測量阻抗抗大于整定阻阻抗，說明短短路點在保護(hù)護(hù)區(qū)外，保護(hù)護(hù)不動作。距離保護(hù)是反應(yīng)感感受阻抗降低低而動作，當(dāng)當(dāng)保護(hù)安裝處處母線電壓降降低或線路電電流增大時，保保護(hù)的感受阻阻抗都將減小小，因此能夠夠更靈敏地反反應(yīng)故障。同同時，只要采采用合理的接接線方式，保保護(hù)的感受阻阻抗只與保護(hù)護(hù)安裝處至短短路點距離成成正比，保護(hù)護(hù)范圍不受系系統(tǒng)運行方式式影響，從而而克服了電流流保護(hù)受運行行方式影響的的缺點。通常距離保護(hù)也