繼電保護(hù)原理基礎(chǔ)繼電保護(hù)原理—線路保護(hù)用電變輸電發(fā)電電一次設(shè)備：包括發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、母線、輸電線路、電動(dòng)機(jī)等。二次設(shè)備：對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)的設(shè)備。

根據(jù)電力系統(tǒng)在不同運(yùn)行條件下的系統(tǒng)與 設(shè)備的工作狀況，電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分為正常工作狀態(tài)、不正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)。1.正常工作狀態(tài)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的約束條件等式約束條件：?∑PLj?∑ΔPS=0∑PGi=0∑QGi?∑QLj?∑ΔQS發(fā)電機(jī)或其他電源設(shè)備發(fā)出的有功和無功功率1.正常工作狀態(tài)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的約束條件等式約束條件：?∑PLj?∑ΔPS=0∑PGi=0∑QGi?∑QLj?∑ΔQS負(fù)荷使用的有功功率和無功功率1.正常工作狀態(tài)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的約束條件等式約束條件：?∑PLj?∑ΔPS=0∑PGi=0∑QGi?∑QLj?∑ΔQS電力系統(tǒng)中各種有功功率和無功功率損耗1.正常工作狀態(tài)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的約束條件不等式約束條件：k.maxkS≤S用電設(shè)備的功率及其上限；母線電壓及其上、下限； 線路電流及其上限；Ui.min≤Ui≤Ui.max

Iijj≤Iijj.maxfmin≤f≤fmax系統(tǒng)頻率及其上、下限；2不正常工作狀態(tài)及其危害

所有的等式約束條件均滿足，部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為不正常運(yùn)行狀態(tài)。常見的不正常狀態(tài)及其危害：過負(fù)荷：因負(fù)荷超過電氣設(shè)備的額定值造成的電流增大；危害：造成載流導(dǎo)體的熔斷或加速絕緣材料的老化和損壞從而導(dǎo)致故障；頻率降低：系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額而引起；危害：1）影響產(chǎn)品質(zhì)量；2）降到47～48HZ以下會(huì)引起頻率崩潰；3）使電壓下降可能引發(fā)電壓崩潰。2不正常工作狀態(tài)及其危害

所有的等式約束條件均滿足，部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為不正常運(yùn)行狀態(tài)。常見的不正常狀態(tài)及其危害：過電壓：發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷而產(chǎn)生；危害：造成絕緣擊穿導(dǎo)致短路。系統(tǒng)振蕩：因系統(tǒng)受到擾動(dòng)而失去功率平衡。危害：系統(tǒng)振蕩時(shí)，電流和電壓周期性擺動(dòng)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；3.故障狀態(tài)和故障類型(2)ab(2)ca(1)a(2,0)ab(2,0)caabc(2)bcabc

(1)b(1)cabc(2,0) bc

兩相短路Phase-to-phase

單相接地短路Phase-to-ground

兩相接地短路Phase-to-phase-

tto-groundd常見的十種短路類型aabc

b c一相斷開兩相斷開

縱向不對(duì)稱故障（斷線）復(fù)雜故障：在電力系統(tǒng)的不同地點(diǎn)（兩處或兩處以上）同時(shí)發(fā)生不對(duì)稱故障的情況最常見且最危險(xiǎn)的故障是各種類型的短路短路的后果數(shù)值很大的短路電流通過短路點(diǎn)將燃起電弧，使故障設(shè)備損壞；短路電流通過故障設(shè)備和非故障設(shè)備時(shí)，產(chǎn)生熱和電動(dòng)力的作用，致使其絕緣遭到損壞或使設(shè)備縮短使用壽命；電力系統(tǒng)中大部分地區(qū)的電壓下降，使大量電能用戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品；破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至造成整個(gè)電力系統(tǒng)瓦解。繼電保護(hù)的概念及作用一、繼電保護(hù)的概念是繼電保護(hù)技術(shù)與繼電保護(hù)裝置的總稱。繼電保護(hù)技術(shù)包括電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護(hù)原理及設(shè)計(jì)、配置整定、運(yùn)行維護(hù)及調(diào)試等技術(shù)。繼電保護(hù)裝置能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)的概念及作用二、繼電保護(hù)的作用自動(dòng)、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)或跳閘。繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成和分類1繼電保護(hù)的基本原理基本原則：找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征

1電流增大電壓降低繼電保護(hù)的基本原理

過電流保護(hù) 低電壓保護(hù)電流電壓間的相位角會(huì)發(fā)生變化≈20°正常運(yùn)行時(shí)：arg方向保護(hù)U I線路正方向三相短路：≈60°~85°argU I1繼電保護(hù)的基本原理測量阻抗發(fā)生變化阻抗保護(hù)U IZ=

正常運(yùn)行時(shí)：負(fù)荷阻抗 短路時(shí)：短路阻抗測量阻抗變小1繼電保護(hù)的基本原理電流差動(dòng)保護(hù)元件流入電流與流出的關(guān)系發(fā)生變化正常運(yùn)行時(shí)：流入電流＝流出電流內(nèi)部故障時(shí)：流入電流≠流出電流正常：∑I=0短路：∑I=Id1繼電保護(hù)的基本原理序分量保護(hù)出現(xiàn)負(fù)序和零序分量正常運(yùn)行時(shí)：只有正序分量發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)：有負(fù)序、零序分量出現(xiàn)兩相短路時(shí)有負(fù)序分量出現(xiàn)接地短路時(shí)有零序分量出現(xiàn)2繼電保護(hù)的分類按被保護(hù)的對(duì)象分類

輸電線路保護(hù)、 發(fā)電機(jī)保護(hù)、 變壓器保護(hù)、 母線保護(hù)、 電動(dòng)機(jī)保護(hù)等。按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、 電壓保護(hù)、 距離保護(hù)、 差動(dòng)保護(hù)、 方向保護(hù)、 零序保護(hù)等。2繼電保護(hù)的分類按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類

相間短路保護(hù)、 接地短路保護(hù)、 匝間短路保護(hù)、 斷線保護(hù)、 失步保護(hù)、 失磁保護(hù)及過勵(lì)磁保護(hù)等

繼電保護(hù)測量值與整定 值的關(guān)系分類：

過量保護(hù)：（測量值﹥整定值） 欠量保護(hù)：（測量值﹤整定值）2繼電保護(hù)的分類

按保護(hù)所起的作用分類：

主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等。＊主保護(hù)：反映被保護(hù)元件本身的故障，并以盡可能短的時(shí)限切除故障的保護(hù)；2繼電保護(hù)的分類

按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等。

＊后備保護(hù)：

主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故 障的保護(hù)。又分為近后備保護(hù)和遠(yuǎn) 后備保護(hù)。2繼電保護(hù)的分類

按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等。

＊近后備保護(hù)：

在本元件處裝設(shè)兩套保護(hù)，當(dāng)主保護(hù)拒 動(dòng)時(shí)，由本元件的另一套保護(hù)動(dòng)作；

＊遠(yuǎn)后備保護(hù)：

當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由上一級(jí)相鄰電 力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。2繼電保護(hù)的分類

按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等。

輔助保護(hù)：

為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù) 和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的工作配合發(fā)電機(jī)保護(hù)區(qū)變壓器保護(hù)區(qū)高壓母線II保護(hù)區(qū)

線路保護(hù)區(qū)低壓母線保護(hù)區(qū)高壓母線I保護(hù)區(qū)高壓母線保護(hù)區(qū)對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性選擇性

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。例：當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1、2動(dòng)→跳1QF、2QF有選擇性

選擇性

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。12AB例：34568C7Dk2當(dāng)k2點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)5、6動(dòng)→跳5QF、6QF

有選擇性選擇性

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。例：k3當(dāng)k3點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)7、8動(dòng)→跳7QF、8QF有選擇性

選擇性

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。例：

k3

當(dāng)k3點(diǎn)短路時(shí)，若保護(hù)7拒動(dòng)或7QF拒動(dòng)，保有選擇性護(hù)5動(dòng)（遠(yuǎn)后備）→跳5QF

選擇性

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。例：停電

k3當(dāng)k3點(diǎn)短路時(shí)，若保護(hù)7正確動(dòng)作和7DL跳 閘，保護(hù)5動(dòng)→跳5DL，則越級(jí)跳閘 （非選擇性）選擇性小結(jié)：

選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動(dòng)作，區(qū)外就不動(dòng)作。當(dāng)主保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。速動(dòng)性速動(dòng)性是指盡可能快地切除故障。其主要原因如下：①提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性；②減少用戶在低電壓下運(yùn)行的時(shí)間；③降低設(shè)備的損壞程度；④避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。速動(dòng)性故障切除時(shí)間：t=tPR+tQFtPR保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；一般為0.06～0.12s，最快0.01～0.04s。斷路器動(dòng)作時(shí)間；tQF最快0一般為0為0.06～0.15s，快0.02～0.06s。靈敏性靈敏性是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。

靈敏性

靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Ksen。

對(duì)反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過量保護(hù)（如過電流保護(hù)）Ksen= =保護(hù)區(qū)內(nèi)金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值 保護(hù)的動(dòng)作參數(shù)Ik.min

Iset

靈敏性

靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Ksen。

對(duì)反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作的欠量保護(hù)（如低電壓保護(hù)）Ksen= =

保護(hù)的動(dòng)作參數(shù) 保護(hù)區(qū)內(nèi)金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值

UsetUk.max可靠性可靠性是對(duì)繼電保護(hù)性能的最根本要求。包括安全性和信賴性。安全性：在不該動(dòng)作時(shí)，可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)作。信賴性：當(dāng)發(fā)生了屬于它該動(dòng)作的故障時(shí)，可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒動(dòng)；

上述四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。例如強(qiáng)調(diào)快速性時(shí)，有時(shí)會(huì)影響可靠性、選擇性和靈敏性，強(qiáng)調(diào)選擇性時(shí)又會(huì)影響快速性和靈敏性。繼電保護(hù)的科學(xué)研究、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的絕大部分工作是圍繞著如何處理好這四個(gè)基本要求之間的辨證統(tǒng)一關(guān)系而進(jìn)行的。5070192727192020191010190808190101方繼電保護(hù)的發(fā)展過電流差動(dòng)向電流距離高頻微波行波保護(hù)保護(hù)保護(hù)保護(hù)保護(hù)保護(hù)保護(hù)微機(jī)化網(wǎng)絡(luò)化智能化年年年年年年年保護(hù)、控制、 測量、通信 一體化裝置發(fā)展年代年代60年代50年代70年代80年代90年代整流型晶體管型集成電路型微機(jī)型

機(jī)電型(電磁型、感應(yīng)型）線路電流保護(hù)三段式電流保護(hù)的配置與整定主保護(hù)三

第Ⅰ段：電流速斷保護(hù)第Ⅱ段：限時(shí)電流速斷保護(hù)段式第III段：定時(shí)限過電流保護(hù)

后備保護(hù)（一）瞬時(shí)電流速斷保護(hù)1.動(dòng)作電流2.動(dòng)作時(shí)間3.靈敏度校驗(yàn)=KI式中：Krel=1.2~1.3Iset.11、動(dòng)作電流的整定原則

躲本線路末端短路時(shí)的最大短路電流整定；k2k1QF1QF2QF3IkI12

Irelk.B.max

Iset.1IIlIk.B.max2Iset.12、最小保護(hù)范圍校驗(yàn)k2k1QF1QF2QF3(%=3E?

IIk?ZS.max)

1ZABlmin

l12alminb要求≥（15~20%）Ilmaxl

Iset.1Ik.B.max（一）瞬時(shí)電流速斷保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作速度快，接線簡單；缺點(diǎn)：不能保護(hù)線路全長，保護(hù)范圍受運(yùn)行方式的影響。=KIIset.1Krel=1.1~1.2Iset.1Iset.2

（二）限時(shí)電流速斷保護(hù)1.動(dòng)作電流的整定整定原則：整定值與相鄰線路第Ⅰ段保護(hù)配合QF1QF2QF3

IIset.1

IIIrelset.2IIk式中：IIIIIIlt1t2（二）限時(shí)電流速斷保護(hù)

2.動(dòng)作時(shí)限的選擇+Δt=IIIΔt通常取為0.5sIset.1

（二）限時(shí)電流速斷保護(hù)3.靈敏度校驗(yàn)

按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，本線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)Ik.B.min IIKsesen=要求≥1.3~1.5（三）過電流保護(hù)過電流保護(hù)是指其起動(dòng)電流按躲最大負(fù)荷電流來整定的保護(hù)。它是三段式電流保護(hù)的第Ⅲ段。該保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長，且能保護(hù)相鄰線路的全長?？勺鳛楸揪€路主保護(hù)的近后備保護(hù)以及相鄰下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù)。也作為過負(fù)荷時(shí)的保護(hù)。動(dòng)作電流：IKKssIL.max

1.動(dòng)作電流的整定整定原則:按流過該線路的最大負(fù)荷電流整定；

IIIrelKre

IreKre==

III set2.動(dòng)作時(shí)限的選擇tΔtt5III

Δtt3IIIt4IIIt2IIIΔtΔt

l

IIIrelK

1.動(dòng)作電流的整定整定原則:按流過該線路的最大負(fù)荷電流整定；動(dòng)作電流：L.maxIsetIIIKssI Kre

IreKre==2.動(dòng)作時(shí)限的選擇tΔtt5III

Δtt3IIIt4IIIt2IIIΔtΔt

lIsetIset3.靈敏性的校驗(yàn)

（1）作為近后備時(shí)

采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時(shí)的電流來校驗(yàn)；

（2）作為遠(yuǎn)后備時(shí)

采用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路時(shí)的電流來校驗(yàn)；≥11.33Ik.B.min IIIKsen=≥11.22Ik.C.min IIIKsen=三段式電流保護(hù)的功能邏輯框圖階段式電流保護(hù)的配合及應(yīng)用IIIIIIIIIIIIII或IIIIII或IIIIII方向性電流保護(hù)1.問題的提出及解決辦法Ik1B

Ik1A對(duì)電流速斷保護(hù)護(hù):

Iset2

Ik1A>Ik1點(diǎn)短路時(shí)若I時(shí),護(hù)2保護(hù)誤動(dòng)；1.問題的提出及解決辦法Ik1AIk1B對(duì)過電流保護(hù):k1點(diǎn)短路時(shí)要求t2>t3才能保證選擇性1.問題的提出及解決辦法

Ik1A對(duì)過電流保護(hù):Ik1B

矛盾才能保證選擇性k1點(diǎn)短路時(shí)要求t2>t3k2點(diǎn)短路時(shí)要求t3>t2才能保證選擇性

1.問題的提出及解決辦法規(guī)定：短路功率的正方向?yàn)閺哪妇€流向線路S+S?S+S?S+S+誤動(dòng)Ik2AIk2B結(jié)論：誤動(dòng)的保護(hù)其短路電流的方向總是為反方向。1.問題的提出及解決辦法解決方法：加裝方向元件，規(guī)定S為正方向時(shí)保護(hù)動(dòng)作；而S為反方向時(shí)保護(hù)不動(dòng)作?？梢岳霉β史较蚶^電器來判別方向。1.問題的提出及解決辦法+=?k1≤90UN0≤arg2.功率方向繼電器1）工作原理:

流過保護(hù)的電流IrIk1

UN短路電流

Ir=Ik1?k1o正方向故障：

o

IrP=UNIrcos?k1>0=180o+?k2≤270oUN180≤arg2.功率方向繼電器

1）工作原理:

2

Ir

Ik2Ik2

UN

?k2180o+?k2

反方向故障：

o

IrP=UNIrcos(180o+?k2)<0

Ir=?Ik2繼電器IrUrKWAIAUBCKWBIBUCAKWCICUAB

3.相間短路功率方向繼電器接線方式90°接線方式

UA

IA(Ir)ICUBUCIBUBC(Ur)小結(jié):90°接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)各種兩相短路都沒有死區(qū)，因?yàn)槔^電器 加入的是非故障的相間電壓，其值很高；缺點(diǎn)：

三相短路時(shí)仍有死區(qū)。Iset1=KIKIk1.maxIset2=KIKIk1.maxIset1=Iset2Iset2(帶方向)Iset2=KIKIk2.max

4.方向性電流保護(hù)整定計(jì)算特點(diǎn)(一)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算EIId

①②III

EII

I不帶方向時(shí)

I

帶方向時(shí)Il

4.方向性電流保護(hù)整定計(jì)算特點(diǎn)

電流速斷保護(hù)方向元件的裝設(shè)原則同一線路兩側(cè)，定值小者加方向元件，定值大者可不加方向元件。EIEIIIset2Iset1I>I保護(hù)1可不加方向遠(yuǎn)件(二)限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算 仍然是與下一級(jí)保護(hù)的第一段配合，但需考慮保護(hù)安裝點(diǎn)與短路點(diǎn)之間有分支電路的影響。IAB′′IBI′BC

IBC助增電源助增電流外汲電流(二)限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算IABI′BCIB引入分支系數(shù)=

故障線路流過的短路電流被保護(hù)線路流過的短路電流Kb=當(dāng)僅有助增時(shí)I′BCIAB∴Kb>1∵I′BC>IAB(二)限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算IABI′BC′′

IBC引入分支系數(shù)I′BCIAB=

故障線路流過的短路電流被保護(hù)線路流過的短路電流Kb=當(dāng)僅有外汲時(shí)∴Kb<1∵I′BC<IAB(二)限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算IABIBI′BC

IBC′′引入分支系數(shù)I′BCIAB=

故障線路流過的短路電流被保護(hù)線路流過的短路電流Kb=當(dāng)既有助增又有外汲時(shí)，Kb可能大于1，也可能小于1I(二)限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算I=KIIrelIIset1

I set2Kb.min遠(yuǎn)后備：KKb.max?Iset.1

(三)過電流保護(hù)的整定計(jì)算

整定原則與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中過電流保護(hù)的整定原則相同，但校驗(yàn)遠(yuǎn)后備靈敏度時(shí)需考慮分支系數(shù)的影響：=IdC.min IIIIIIsen(三)過電流保護(hù)方向元件的裝設(shè)原則對(duì)同一變電站的電源出線，動(dòng)作延時(shí)長的可不加方向元件，動(dòng)作延時(shí)小的或相等時(shí)要加方向元件。保護(hù)2和保護(hù)3要加方向元件5.對(duì)方向性電流保護(hù)的評(píng)價(jià)在多電源網(wǎng)絡(luò)及單電源環(huán)網(wǎng)中能保證選擇性；快速性和靈敏性同前述單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的電流保護(hù)；接線較復(fù)雜，可靠性稍差，且增加投資；出口三相短路時(shí)，功率方向繼電器有死區(qū)；應(yīng)用范圍方向電流保護(hù)主要用于35KV及以下的雙端電源輻射網(wǎng)和單電源環(huán)形網(wǎng)。零序電流及方向保護(hù)一、零序分量的特點(diǎn)BXXk′0Xk′′0XT10AT20I′0I′0′

Uk0Uk0UA0UB011.零序電壓：故障點(diǎn)零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)零序電壓越低，變壓器中性點(diǎn)接地處U0=0。一、零序分量的特點(diǎn)BXXT10AT20

Xk′′0Uk0

Xk′0I′0I′0′22.零序電流分布與變壓器中性點(diǎn)接地有關(guān)（多少和位置）大小與線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)一、零序分量的特點(diǎn)BXXT10AT20

Xk′′0Uk0

Xk′0I′0I′0′

3.零序功率S0分布：短路點(diǎn)零序功率最大；方向：對(duì)于發(fā)生故障的線路，兩端的零序功率方向與正序功率相反，從線路→母線。一、零序分量的特點(diǎn)BXXT10AT20

Xk′′0Uk0

Xk′0I′0I′0′4.保護(hù)安裝處零序電壓與電流的相位關(guān)系：

UA0UA0=?I0′ZT10?k0=80?100I′0二、零序電壓、電流濾過器

1.零序電壓濾過器Umn=Ua+Ub+Uc=3U0UaUbUc

(a)用三個(gè)單相式電壓互感器二、零序電壓、電流濾過器1.零序電壓濾過器Umn=Ua+Ub+Uc=3U0(b)用三相五柱式電壓互感器二、零序電壓、電流濾過器

1.零序電壓濾過器加法器3U0UaUbUc

(d)內(nèi)部合成零序電壓

(c)用接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn) 的電壓互感器二、零序電壓、電流濾過器2.零序電流濾過器IBIbIAIaIμBIμAICIcIr

IμA

1

nTA

1nTA二、零序電壓、電流濾過器

2.零序電流濾過器0優(yōu)點(diǎn)： 沒有不平衡電流 接線簡單電纜頭TA0電纜II0set=Krel3I00.max3max(Krel=1.2~1.3)I0set

三、多段式零序電流保護(hù)

（一）零序電流速斷（零序I段）保護(hù)（1）躲過下一個(gè)線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0max3I0III3I0max

l3I0max的計(jì)算：

①故障點(diǎn)：本線路末端②故障類型：（假設(shè)X1∑=X2∑）3I=3×(1)0

Eφ2Z1Σ+

Z0Σ=3××=3×3I(02,0)

EΦZ1Σ+2Z0Σ

Z2ΣZ2Σ+

Z0Σ

EΦ

Z2Σ?Z0ΣZ2Σ+Z0ΣZ1Σ

+3I(01)>3I0(2,0)3I(01)<3I0(2,0)當(dāng)X0∑>X1∑當(dāng)X0∑<X1∑Z2Σ?Z0ΣZ2Σ

+Z0Σ

三、多段式零序電流保護(hù)

（一）零序電流速斷（零序I段）保護(hù)（2）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的最大三倍零序電流3I0unb

I

3I0.unb的計(jì)算： ①兩相先合：3I0.unb

EM?ENZ1Σ+2Z0Σ=3×

Z2ΣZ2Σ+

Z0Σ×=3×

EM?ENZ1Σ+②一相先合：3I0.unb=3×

EM－EN2Z1Σ+Z0Σ取兩者較大者三、多段式零序電流保護(hù)（一）零序電流速斷（零序I段）保護(hù)整定值應(yīng)選?。?）和（2）中較大者。原則（2）所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低，此時(shí)可考慮使Ⅰ段帶一小的延時(shí)（0.1s）躲開不同時(shí)合閘時(shí)間。靈敏性：要求最小保護(hù)范圍≥（15%～20%）l三、多段式零序電流保護(hù)（一）零序電流速斷（零序I段）保護(hù)（3）當(dāng)線路采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，按能躲開在非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流整定；按（3）整定值較高，保護(hù)范圍縮??；設(shè)置兩個(gè)零序I段保護(hù)：1、按（1）或（2）整定，定值小，保護(hù)范圍大，為靈敏I段。主要對(duì)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用；2、按（3）整定，為不靈敏I段，用于在單相重合閘過程中其他兩相又發(fā)生接地故障的保護(hù)。III0set1=KrelII0set2/K0b.mint=t+Δt

三、多段式零序電流保護(hù)（二）零序電流限時(shí)速斷（零序II段）保護(hù) 與相鄰線路零序電流Ⅰ段配合。I0ABIIII

I0BC(Krel=1.1~1.2)3I0.min

III0set

III 0102靈敏性校驗(yàn)：Ksen=（要求≥1.5）若不滿足要求：與相鄰線Ⅱ段配合或改為接地距離保護(hù)。IIII=KrelIunb.max(Krel=1.1~1.2)

三、多段式零序電流保護(hù)

（三）零序過電流（零序III段）保護(hù) 躲線路末端三相短路時(shí)流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流Iunb.maxIII0setIII(3)Iunb.max=KnpKstKwcIk.max其中Kk.max--非周期分量系數(shù)，同時(shí)時(shí)，取、不相同時(shí)取電流時(shí)取1I(3)stnpwc--同電型流互感器型的號(hào)10%t誤時(shí)=差0s，過取0.1的最大～2；t=10.5s線路末端三相短相路流0.51.5保護(hù)短路

靈敏性校驗(yàn)：

3I0mini11.作為近后備時(shí)：應(yīng)按被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)，流過保護(hù)的最小三倍零序電流來校驗(yàn)，要求Ksen≥1.5III3I0B.min

I01setKsen==2.作為遠(yuǎn)后備時(shí)：應(yīng)按相鄰線路末端接地短路時(shí)，流過保護(hù)的最小三倍零序電流來校驗(yàn)，要求Ksen≥1.2IIIKsen3I0C.min

I01sett4

動(dòng)作時(shí)間：按階梯時(shí)限原則來選擇t t5t2t3t05lt1

t04

t03零序過電流保護(hù)的時(shí)限特性

在同一線路上的零序過電流保護(hù)與相間短路的過電流保護(hù)相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序過電流保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。四、方向性零序電流保護(hù)1.零序功率方向繼電器的接線3U0?110YHIr=3I0

?sen=70LH3I0?3U0Ur=?3U0Ir=3I0,Ur=?3U0五、對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)1.零序過電流保護(hù)的靈敏度高2.受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響要小3.不受系統(tǒng)振蕩和過負(fù)荷的影響4.方向性零序電流保護(hù)出口短路時(shí)沒有電壓死區(qū)5.簡單、可靠線路距離保護(hù)一、距離保護(hù)的作用原理

Ik

ZkA?LjX

Zk

?k

Ue

ILUk

Ik=ZL

=Zk正常：Zm=短路：Zm=ZL

R發(fā)

三、距離保護(hù)的主要組成元件1、起動(dòng)元件（ΔI2+Δ3I0）—判斷系統(tǒng)是否生故障；2、測量元件—阻抗繼電器；3、時(shí)間元件—時(shí)間繼電器；4、振蕩閉鎖回路—故障時(shí)短時(shí)開放距離保護(hù)I、II段，振蕩時(shí)立即閉鎖I、II段；5、斷線閉鎖元件—電壓互感器二次斷線時(shí)閉鎖距離保護(hù)；6、出口執(zhí)行元件；四、阻抗繼電器的測量阻抗

I1ImU1

Um一次阻抗與繼電器測量阻抗之間的關(guān)系

U1nTAnTVU1nTA

I1nTVnTV

I1Um

Im=Z1==Zm=nTA

阻抗繼電器的動(dòng)作特性1、全阻抗繼電器C

ZsetR

jXBZm全阻抗特性圓：以保護(hù)安裝點(diǎn)(坐標(biāo)原點(diǎn))為圓心，Zset為半徑的圓,圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)；

反方向故障時(shí)會(huì)誤動(dòng)，沒有方向性；

A2、方向阻抗繼電器jXCZset方向阻抗特性圓：過坐標(biāo)原點(diǎn)，以

Zset為直徑的圓,圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)；RB反方向故障時(shí)不會(huì)誤動(dòng)，本身具有方向性；Zm

AZm?(1?α)Zset≤(1+α)ZsetZm?(1?α)Zsetr=(1+α)Zset3、偏移阻抗繼電器jX比幅式動(dòng)作方程：ZsetC11221212(1?α)ZsetZm

B R?αZsetA124、多邊形特性

繼電器接線方式123UmImUmImUmIm0°接線UABIA?IBUBCIB?ICUCAIC?IA+30°接線UABIAUBCIBUCAIC-30°接線UAB?IBUBC?ICUCA?IA具有零序電流補(bǔ)償?shù)?/p>

0°接線UAIA+K3I0UBIB+K3I0UCIC+K3I0阻抗繼電器的接線方式結(jié)論（1）0°接線方式可以正確反應(yīng)三相短路、兩相短路、兩相接地短路，不能正確反應(yīng)單相接地短路。（2）帶零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€方式，可以正確反應(yīng)單相接地短路、兩相接地短路和三相短路時(shí)。不能正確反應(yīng)兩相短路。

距離保護(hù)的整定計(jì)算1.距離保護(hù)I段

按躲過線路末端短路整定。IrelIset1Z?ZAB=K其中KIrel=0.8~0.85Z=K(ZAB+Kb.minZ

2.距離保護(hù)II段(1)定值計(jì)算：

①與相鄰線路的距離I段配合)IIIrelset2IIset1其中KIIrel=0.8=K(ZAB+Kb.minZT)

2.距離保護(hù)II段②