●12.1線路、母線和斷路器繼電保護(hù)的原理、配置與整定計(jì)算●12.1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理●12.1.1.1電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求●(1)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置是當(dāng)電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或發(fā)生危與其安全運(yùn)行的事件時(shí)，向運(yùn)行值班人員與時(shí)發(fā)出警告信號(hào)或直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止故障或事件的發(fā)展的一種自動(dòng)化措施和設(shè)備。用于保護(hù)電力元件的成套設(shè)備，一般通稱為繼電保護(hù)裝置;用于保護(hù)電力系統(tǒng)的一般通稱為安全自動(dòng)裝置。●繼電保護(hù)裝置是保證電力系統(tǒng)中的電力元件安全運(yùn)行的基本裝備，任何電力元件不得在無(wú)繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、母線與用電設(shè)備等發(fā)生故障時(shí)，要求繼電保護(hù)裝置用可能最短的時(shí)限和在可能最小的圍，按預(yù)先設(shè)定的方式，自動(dòng)把故障設(shè)備從運(yùn)行系統(tǒng)中斷開(kāi)，以減輕故障設(shè)備的損壞程度和對(duì)臨近地區(qū)供電的影響?！癜踩詣?dòng)裝置是為了防止電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定性和避免電力系統(tǒng)發(fā)生大面積停電事故的自動(dòng)保護(hù)裝置。例如輸電線路自動(dòng)重合閘裝置、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置、電力系統(tǒng)自動(dòng)解列裝置、按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置和按電壓降低自動(dòng)減負(fù)荷裝置等?！耠娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置作用綜合圖解見(jiàn)圖12-1-1?！?2)電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14285-1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置應(yīng)符合可靠性(可信賴性和安全性)、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。當(dāng)確定其配置和構(gòu)成方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面:●1.

電力設(shè)備和電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特點(diǎn);●2.

故障出現(xiàn)的概率和可能造成的后果;●3.

電力系統(tǒng)的近期發(fā)展情況;●4.

經(jīng)濟(jì)上的合理性;●5.

國(guó)和國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)。●1)

可靠性(可信賴性和安全性)。●可信賴性----該動(dòng)作時(shí)動(dòng)作是可靠性的可信賴性●安全性------不該動(dòng)作時(shí)不動(dòng)作是可靠性的安全性●繼電保護(hù)可靠性是對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的最基本的性能要求，它包含可信賴性和安全性兩個(gè)方面:可信賴性要求繼電保護(hù)在設(shè)計(jì)要求它動(dòng)作的異?；蚬收蠣顟B(tài)下，能夠正確地完成動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作;安全性要求繼電保護(hù)在非設(shè)計(jì)要求它動(dòng)作的其他所有情況下，能夠可靠地不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)作?！窨尚刨囆院桶踩远际抢^電保護(hù)的最基本的性能要求，但兩者相互矛盾，在設(shè)計(jì)與選用繼電保護(hù)時(shí)，需要依據(jù)被保護(hù)對(duì)象的具體情況，對(duì)這兩方面的性能要求適當(dāng)?shù)赜枰詤f(xié)調(diào)。對(duì)于傳輸大功率的輸電線路保護(hù)，一般宜于強(qiáng)調(diào)安全性，而對(duì)于其他輸電線路保護(hù)，則往往強(qiáng)調(diào)可信賴性，按照不發(fā)生拒絕動(dòng)作或誤動(dòng)作給電力系統(tǒng)帶來(lái)后果的嚴(yán)重程度區(qū)分，對(duì)一些重要繼電保護(hù)的可信賴性和安全性的要求可采用表12-1-1意見(jiàn)。P.268●為保證繼電保護(hù)的可靠性，應(yīng)采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的配置合理的保護(hù)方式，由可靠的元件和盡可能簡(jiǎn)單的回路構(gòu)成質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置，并應(yīng)具有必要的檢測(cè)、閉鎖和雙重化等措施。保護(hù)裝置應(yīng)便于整定、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)。表12-1-1對(duì)不同處所的繼電保護(hù)的不同要求(可信賴性和安全性的關(guān)系)?！駡D12-1-1●表12-1-1P.268●注摘自SDl31(電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則)的編制說(shuō)明。

●2)選擇性。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)用語(yǔ)，保護(hù)系統(tǒng)的選擇性，是指保護(hù)系統(tǒng)檢出在電網(wǎng)某規(guī)定區(qū)域的故障，使相應(yīng)的斷路器跳閘，以切除故障，使電網(wǎng)剩余部分的擾動(dòng)為最小的能力?！?/p>

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)CB14285-1993對(duì)選擇性做了具體化的規(guī)定:●選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備、線路的保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障。●為保證選擇性，對(duì)相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)有配合要求的兩元件(如起動(dòng)元件和跳閘元件或閉鎖元件與動(dòng)作元件)，其靈敏系數(shù)與動(dòng)作時(shí)間，在一般情況下應(yīng)相互配合?！癞?dāng)重合于本線路故障，或在非全相運(yùn)行期間健全相又發(fā)生故障時(shí)，相鄰元件的保護(hù)應(yīng)保證選擇性。在重合閘后加速時(shí)間以與單相重合閘過(guò)程中，發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，允許被加速的線路保護(hù)無(wú)選擇性動(dòng)作。●在某些條件下必須加速切除短路時(shí)，可使保護(hù)無(wú)選擇性動(dòng)作。但必須采取補(bǔ)救措施。例如采用自動(dòng)重合閘或備用電源自動(dòng)投入來(lái)補(bǔ)救?！裨趯?shí)際工程中，電力元件繼電保護(hù)的選擇性，除了決定于繼電保護(hù)裝置本身的性能外，還要求滿足:1.由電源算起，愈靠近故障點(diǎn)的繼電保護(hù)的故障起動(dòng)值相對(duì)愈小，動(dòng)作時(shí)間愈短并在上下級(jí)之間，在靈敏度和時(shí)間上留有規(guī)定的裕度;2.要具有后備保護(hù)作用，如果最靠近故障點(diǎn)的繼電保護(hù)裝置或繼路器因故拒動(dòng)而不能切除故障時(shí)，能由緊鄰的電源側(cè)繼電保護(hù)動(dòng)作將故障斷開(kāi)。在110kV與以下電壓的電力網(wǎng)，基本上實(shí)現(xiàn)的是“遠(yuǎn)后備”，即當(dāng)最鄰近故障元件的斷路器上配置的繼電保護(hù)拒動(dòng)或斷路器本身拒動(dòng)時(shí)，可以由電源側(cè)上一級(jí)斷路器處的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障。實(shí)現(xiàn)完整意義上的后備保護(hù)?！駥?duì)于220kV與以上電壓的復(fù)雜電力網(wǎng)，因?yàn)殡娫磦?cè)上一級(jí)斷路器上配置的繼電保護(hù)裝置往往不能相鄰故障元件實(shí)現(xiàn)完全有效的保護(hù)，因而，只能實(shí)現(xiàn)"近后備"，即每一個(gè)電力元件或線路郡配置了兩套獨(dú)立的繼電保護(hù)裝置，各自完全實(shí)現(xiàn)對(duì)本電力元件或線路的保護(hù)，即使其中一套繼電保護(hù)裝置因故拒絕動(dòng)作，也必能有另一套繼電保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障;如果斷路器拒絕動(dòng)作，則在確認(rèn)拒動(dòng)出現(xiàn)后，由斷路器失靈保護(hù)斷開(kāi)同一母線上其他帶電源的所有線路或變壓器的斷路器，以最終切除故障。保護(hù)的雙重化和斷路器失靈保護(hù)是實(shí)現(xiàn)"近后備"的必要配置?！?)靈敏性。GB14285-1993對(duì)靈敏性定義為在設(shè)備或線路的被保護(hù)圍發(fā)生金屬性短路時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)，靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)不利正常(含正常檢修)運(yùn)行方式和不利的故障類型計(jì)算。GB14285-1993對(duì)各類短路保護(hù)的最小靈敏系數(shù)有具體規(guī)定?！駝?dòng)作的靈敏性要求，是出于保護(hù)裝置可靠動(dòng)作的需要，設(shè)計(jì)和配置的繼電保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作性能，除了考慮各種金屬性短路故障之外，還必須計(jì)與實(shí)際可能發(fā)生的較輕但不易與正常情況相區(qū)別的故障。例如，在大電流接地系統(tǒng)發(fā)生經(jīng)高電阻接地的故障，目前，為保證靈敏度，對(duì)接地故障最末一段整定值都考慮短路點(diǎn)有適當(dāng)?shù)慕拥仉娮?GB14285-1993規(guī)定對(duì)22OkV為100歐、5OOkV為30O歐,DL/T559-1994補(bǔ)充330kV為150歐)。●4)速動(dòng)性。速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)能以允許的可能最快速度切除短路故障，減輕故障設(shè)備和線路的損害程度，減少故障波動(dòng)圍、提高自動(dòng)重合閘或備用電源自動(dòng)投入的效果，并特別有利于故障后電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，快速切除線路和母線的短路故障，是提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的最重要手段。DL/T5147-2001《電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》對(duì)穩(wěn)定計(jì)算故障切除時(shí)間規(guī)定為:500kV線路近故障端0.08s，遠(yuǎn)故障端0.1s;22OkV線路，其近故障點(diǎn)側(cè)和遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)的故障切除時(shí)間，應(yīng)分別不大于0.1s和0.1-0.12S,以上數(shù)據(jù)都是設(shè)計(jì)規(guī)劃階段采用的，當(dāng)以上計(jì)算不滿足穩(wěn)定要求時(shí)，應(yīng)采用更加快速動(dòng)作的保護(hù)，●例如使300~500kV主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間在近故障點(diǎn)側(cè)和遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)達(dá)到0.02s和0.03s，速動(dòng)性是建立在可靠性的基礎(chǔ)上，并且是系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定確實(shí)需要的速動(dòng)性才是合理的?！褚暾J(rèn)識(shí)對(duì)繼電保護(hù)“四性。要求，不僅針對(duì)繼電保護(hù)具體裝置，從電力系統(tǒng)安全運(yùn)行觀點(diǎn)，要保證任何一套繼電保護(hù)裝置能正確運(yùn)行，都包括兩個(gè)方面:一方面包括繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、配置、整定和安裝調(diào)試等;另一方面是包括由取得故障判據(jù)的電流和電壓互感器二次回路，經(jīng)過(guò)繼電保護(hù)裝置，信息傳輸設(shè)備與通道，直到斷路器跳閘線圈。因此，繼電保護(hù)”四性“要針對(duì)包括上述兩方面容的整個(gè)繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，這些要緊密聯(lián)系的，既矛盾又統(tǒng)一，必須在保證電力系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)上統(tǒng)籌處理。●12.1.1.2合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本要求●電網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)滿足電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性與靈敏性的基本要求。合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的電網(wǎng)，DL755-2001《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱導(dǎo)則)明確提出應(yīng)該滿足以下的5條基本要求:●(1)適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展和運(yùn)行的靈活性。能夠滿足各種運(yùn)行方式下的潮流變化的需要，具備一定的靈活性。并能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展的要求。●(2)電網(wǎng)中任一元件無(wú)故障斷開(kāi)保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。任一元件無(wú)故障斷開(kāi)，應(yīng)能保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并不致使其它元件超過(guò)規(guī)定的事故過(guò)負(fù)荷和電壓允許偏差的要求?！?3)滿足規(guī)定的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)有較大的抗干擾能力，并滿足《導(dǎo)則》中規(guī)定的有關(guān)各項(xiàng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn);●《導(dǎo)則》規(guī)定了中國(guó)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，包括電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)、電力系統(tǒng)承受大擾動(dòng)能力的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和某些特除情況的要求?！秾?dǎo)則》將電力系統(tǒng)的擾動(dòng)分為小擾動(dòng)和大擾動(dòng)兩類:小擾動(dòng)指由于負(fù)荷正常波動(dòng)、功率與潮流控制、變壓器分接頭調(diào)整和聯(lián)絡(luò)線功率自然波動(dòng)等引起的擾動(dòng);和繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置關(guān)系更密切是大擾動(dòng)，大擾動(dòng)指系統(tǒng)元件短路、切換操作和其他較大的功率或阻抗變化引起的擾動(dòng)?！翊髷_動(dòng)可按擾動(dòng)嚴(yán)重程度和出現(xiàn)概率分為三類:與之相對(duì)應(yīng)是電力系統(tǒng)承受大擾動(dòng)能力的三級(jí)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，也是在大擾動(dòng)條件下衡量一個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否滿足要求的符合我國(guó)國(guó)情的標(biāo)準(zhǔn)。●1)第一級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):在發(fā)生第1類故障擾動(dòng)后能保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)正常供電，第1類是指單一故障(出現(xiàn)概率較高的故障)，包括:●a)

任何線路單相瞬時(shí)接地故障并重合成功;●b)

同級(jí)電壓的雙回或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一回單相永久故障重合不成功與無(wú)故障三相斷開(kāi)不重合;●c)

同級(jí)電壓的雙回或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一回三相故障不重合;●d)

任一臺(tái)發(fā)電機(jī)組跳閘或失磁;●e)

受端系統(tǒng)任一臺(tái)變壓器故障退出運(yùn)行;●f)

任一大負(fù)荷突然變化;●g)

任一回交流聯(lián)絡(luò)線故障或無(wú)故障斷開(kāi)不重合;●h)

直流輸電線路單極故障?！?)第二級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):在發(fā)生第2類故障擾動(dòng)后能保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行但允許損失部分負(fù)荷，第且類故障是指單一嚴(yán)重故障(出現(xiàn)概率較低的故障)，包括:●a)

單回線單相永久故障重合不成功與無(wú)故障三相斷開(kāi)不重合;●b)

任一段母線故障;●c)

同桿并架雙回線的異名兩一樣時(shí)發(fā)生單相接地故障重合不成功，雙回線三一樣時(shí)斷開(kāi);●d)

直流輸電線路雙極故障?！?)第三級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):在發(fā)生第3類故障擾動(dòng)后，當(dāng)系統(tǒng)不能保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負(fù)荷損失。第3類故障是指多重嚴(yán)重故障(出現(xiàn)概率很低的故障)，包括:●a)

故障時(shí)斷路器拒動(dòng);●b)

故障時(shí)繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng);●c)

自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置失靈;●d)

多重故障;●e)

喪失大容量發(fā)電廠;●f)

其他偶然因素?！?4)滿足分層和分區(qū)原則。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)合理的分層和分區(qū)，是建設(shè)一個(gè)安全穩(wěn)定電網(wǎng)的基本要求?！袼^電網(wǎng)分層，是指按網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)，即網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力大小，將電力系統(tǒng)劃分為由上至下的若干結(jié)構(gòu)層次。所謂電網(wǎng)分區(qū)，是指以受端系統(tǒng)為核心，將供應(yīng)它電力和電源的遠(yuǎn)方發(fā)電廠連接在一起，形成一個(gè)供需(用功和無(wú)功功率)基本平衡的區(qū)域，并經(jīng)過(guò)聯(lián)絡(luò)線與相鄰系統(tǒng)相連。這種區(qū)域的劃分，是以電力和電能供應(yīng)平衡為標(biāo)準(zhǔn)的電力系統(tǒng)概念，而不是一種行政的和地理的概念?！耠娋W(wǎng)無(wú)功功率基本上按輸電電壓分層補(bǔ)償與控制，按電網(wǎng)分區(qū)就地平衡?！?4)滿足分層和分區(qū)原則。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)合理的分層和分區(qū)，是建設(shè)一個(gè)安全穩(wěn)定電網(wǎng)的基本要求?！袼^電網(wǎng)分層，是指按網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)，即網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力大小，將電力系統(tǒng)劃分為由上至下的若干結(jié)構(gòu)層次。所謂電網(wǎng)分區(qū)，是指以受端系統(tǒng)為核心，將供應(yīng)它電力和電源的遠(yuǎn)方發(fā)電廠連接在一起，形成一個(gè)供需(用功和無(wú)功功率)基本平衡的區(qū)域，并經(jīng)過(guò)聯(lián)絡(luò)線與相鄰系統(tǒng)相連。這種區(qū)域的劃分，是以電力和電能供應(yīng)平衡為標(biāo)準(zhǔn)的電力系統(tǒng)概念，而不是一種行政的和地理的概念。●電網(wǎng)無(wú)功功率基本上按輸電電壓分層補(bǔ)償與控制，按電網(wǎng)分區(qū)就地平衡。●(5)合理控制系統(tǒng)短路電流。電力系統(tǒng)的應(yīng)該從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上協(xié)調(diào)選擇一個(gè)合理的短路電流水平，一個(gè)合理的短路電流水平，需要著重考慮以下幾方面的問(wèn)題?！?)短路電流水平上限值的選擇決定了斷路器的開(kāi)斷容量、送變電設(shè)備和設(shè)施的動(dòng)、熱穩(wěn)定、對(duì)其他弱電線路的干擾與危險(xiǎn)影響和接地網(wǎng)的接觸和跨步電壓等。短路電流水平愈高，所需費(fèi)用愈大。●2)從保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和抗擾動(dòng)能力考慮，系統(tǒng)中各樞紐點(diǎn)必須維持一定的短路電流水平，保持系統(tǒng)電壓有足夠的穩(wěn)定性，以保持短路故障后的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行以與減小電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)對(duì)其他用戶的影響?！?)為了保證系統(tǒng)繼電保護(hù)的可靠性和靈敏度，也必需保持適當(dāng)?shù)亩搪冯娏魉健！?2.1.1.3電流互感器與電壓互感器的特性與接線要求●(1)保護(hù)用電流互感器的特性與接線?！?)

保護(hù)用電流互感器的分類和特性。按照國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的推薦標(biāo)準(zhǔn)(我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1208、GB16847等同采用)，保護(hù)用電流互感器按工作性能可分為:●圖12-1-2一般保護(hù)用的電流互感器在短路電流下的電流波形(ic為勵(lì)磁電流)P.271●a)P級(jí)，一般保護(hù)用的電流互感器，是按照額定準(zhǔn)確限值一次電流(即滿足復(fù)合誤差εc要求的最大穩(wěn)態(tài)對(duì)稱一次電流)設(shè)汁，對(duì)剩磁無(wú)要求。復(fù)合誤差εc包括由勵(lì)磁電流ic和二次電流i2中的高次諧波分量(見(jiàn)圖12-1-2)影響所產(chǎn)生的誤差。

●GB1208附7A對(duì)復(fù)合誤差的應(yīng)用作了說(shuō)明:●1)

復(fù)合誤差的數(shù)量值不會(huì)小于電流誤差和相位差的相量相，因此復(fù)合誤差表示電流誤差和相位差的可能最大值;●2)

在過(guò)電流繼電器運(yùn)行中，電流誤差具有特殊意義，而相位差對(duì)相敏繼電器(如方向繼電器)具有特殊意義;●3)

在差動(dòng)繼電器中，則需考慮所用兩臺(tái)電流互感器復(fù)合誤差的組合;●4)

限制復(fù)合誤差將限制二次電流的諧波分量?！耦~定準(zhǔn)確限值的一次電流是指電流互感器能夠滿足復(fù)合誤差要求的最大一次電流，準(zhǔn)確限值系數(shù)(ALF)則指額定準(zhǔn)確限值的一次電流與額定一次電流的比，用于核算P級(jí)電流互感器的復(fù)合誤差，GBl208-1997規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確限值系數(shù)為:5、10、15、20與30?！裨诒Ｗo(hù)用電流互感器的銘牌上應(yīng)標(biāo)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，額定準(zhǔn)確限值系數(shù)應(yīng)在其額定輸出與準(zhǔn)確級(jí)后標(biāo)出，●例如:3OVA5P1O,15VA5P2O?！窬哂袝簯B(tài)特性的電流互感器有下列四種型式:–l)TPS型:為低漏磁閉路鐵芯，其誤差由勵(lì)磁特性和匝數(shù)比偏差值來(lái)確定，剩磁不限。電壓差動(dòng)–2)TPX型:為低漏磁閉路鐵芯，在規(guī)定條件下峰值瞬間誤差不超過(guò)10%，剩磁不限。電壓差動(dòng)–3)TPY型:為小氣隙鐵芯，剩磁不大于鐵芯飽和磁通密度的0·1倍。瞬間最大誤差不超過(guò)額定二次對(duì)稱電流峰值的7·5%，電流過(guò)零誤差不超過(guò)4·5%。線路重合閘–4)TPZ型:為氣隙不超過(guò)平均磁路長(zhǎng)度的10%，二次電流中不重現(xiàn)一次短路電流中的非周期分量。二次電流誤差不超過(guò)10%額定值。母線差動(dòng)●b)TP級(jí)暫態(tài)保護(hù)用電流互感器。在超高壓大容量電力系統(tǒng)，為了防止電力系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞，要求繼電保護(hù)快速動(dòng)作，一般對(duì)330kV與以上線路主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要求不大于30~5Oms，要求電流互感器必須具有良好的過(guò)度過(guò)程響應(yīng)特性，在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)情況下均能真實(shí)準(zhǔn)確地傳變一次側(cè)故障電流，以保證繼電保護(hù)裝置在短路暫態(tài)過(guò)程尚未結(jié)束前能夠正確測(cè)量，不應(yīng)因電流互感器的暫態(tài)過(guò)程引起保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)?！駮簯B(tài)保護(hù)用電流互感器(TP級(jí))按照變換暫態(tài)一次短路電流設(shè)計(jì)(參見(jiàn)GB16847-1997)，其分類見(jiàn)表12-1-3?！癖?2-1-3P.272●

各準(zhǔn)確級(jí)在額定電流和額定負(fù)荷下的誤差限值見(jiàn)表12-1-4?！癖?2-1-4P.273

●鐵芯無(wú)氣隙的TPS、TPX一般適宜在高阻抗繼電器(例如電壓差動(dòng)保護(hù))采用，由于它剩磁很大，不適用于有磁累積效應(yīng)的C-O-C-O工作循環(huán)。我國(guó)500kV系統(tǒng)繼電保護(hù)多采用鐵芯有具有小氣隙的TPY電流互感器。能適應(yīng)采用自動(dòng)重合閘C一O一C一O工作循環(huán)。●2)保護(hù)用電流互感器的配置和接線要求。GB14285-93要求，在各類保護(hù)裝置接于電流互感器二次時(shí)，應(yīng)考慮既要消除保護(hù)死區(qū)，同時(shí)又要盡可能減輕電流互感器本身故障時(shí)所產(chǎn)生的影響，●因此●a)保護(hù)用電流互感器的配置必須保證相鄰元件的保護(hù)區(qū)相互搭接，有一個(gè)重疊區(qū)，為了避免出現(xiàn)保護(hù)空白區(qū)，母線保護(hù)和線路(或其他元件)保護(hù)所用電流互感器必須互相交錯(cuò)。同時(shí)，兩套獨(dú)立的主保護(hù)必須各自米用獨(dú)立的二次繞組。●b)線路保護(hù)用電流互感器的常用接線方式有:1.完全(三相)星形接線;2.不完全(兩相)星形接線;3.三角形接線;4.三相并聯(lián)以獲得零序電流接線;5.兩相差接線等?！馽)保護(hù)用電流互感器的連接導(dǎo)線的截面不應(yīng)小于2.5mm2。二次負(fù)荷應(yīng)滿足電流互感器10%誤差的要求，對(duì)超高壓系統(tǒng)的快速保護(hù)，還應(yīng)檢驗(yàn)電流互感器的暫態(tài)誤差是否滿足保護(hù)要求?！?)電流互感器的10%誤差特性。電流互感器的測(cè)量誤差主要由勵(lì)磁電流引起，勵(lì)磁電流不能傳變到二次，勵(lì)磁電流經(jīng)過(guò)的勵(lì)磁回路是電感性的，因此又產(chǎn)生相位誤差。電流互感器的一次電流增加到一定數(shù)值后鐵芯開(kāi)始飽和，勵(lì)磁阻抗減小，勵(lì)磁電流增加，二次電流誤差增大，GB14285-1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定:保護(hù)用電流互感器的比誤差不應(yīng)大于10%，必要時(shí)還應(yīng)考慮暫態(tài)誤差。電流互感器的10%誤差特性通常以10%誤差曲線形式表示(見(jiàn)圖12-1-3)，縱坐標(biāo)m10=I1/I1N為電流互感器的一次電流對(duì)其一次額定電流的倍數(shù)，該曲線表明，電流互感器的誤差不超過(guò)10%和所能容許的最大二次負(fù)荷阻抗的對(duì)應(yīng)關(guān)系。P.274●己知電流互感器二次負(fù)荷阻抗可以從該曲線求出m10，可以和流過(guò)電流互感器的一次短路電流作比較;當(dāng)然，已知電流互感器m10，也可以從該曲線求出容許的二次負(fù)荷阻抗，如果它大于或等于實(shí)際的負(fù)荷阻抗，誤差就滿足要求，否則，應(yīng)采取措施，例如。增加二次電纜截面，降低實(shí)際負(fù)荷阻抗，或有條件時(shí)將同一相中變比與容量一樣的電流互感器二次串聯(lián)，在容量不變條件下，使允許負(fù)荷增加一倍等辦法，直到滿足要求為止。●(2)保護(hù)用電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)和特性?！?)保護(hù)用電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)用電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)與其誤差見(jiàn)表12-1-5接地型電壓互感器的剩余電壓繞組的準(zhǔn)確級(jí)為6P。

●圖12-1-3電流互感器的10%誤差曲線P.274●(a)二次電流與一次電流或二次屯流與一次電流倍數(shù)的關(guān)系曲線;●（B）電流互感器的10%誤差曲線

●2)GB14285-1993規(guī)定電壓互感器在其負(fù)荷最大時(shí)，電壓互感器到繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的電壓降不應(yīng)超過(guò)額定電壓的3%?！?2.1.1.4電力系統(tǒng)在不同狀態(tài)下電磁和機(jī)電變化規(guī)律●(1)常見(jiàn)短路故障類型與特性?！?)

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式。中性點(diǎn)接地方式有不接地(絕緣)、經(jīng)電阻接地、經(jīng)電抗接地、經(jīng)消弧線圈接地(諧振接地)、直接接地等。但就主要運(yùn)行特性而言，可將它們歸納為兩大類:●a)有效接地系統(tǒng)或大接地電流系統(tǒng)，它的(X0/X1)≤3，用(R0/X1)≤1，一般110~500kV采用中性點(diǎn)直接接地或小阻抗接地，都是有效接地系統(tǒng)；b）非有效接地系統(tǒng)或小接地電流系統(tǒng)，它的(X0/X1)>3，且(R0/X1)>1。●一般3~66kV采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地，屬于非有效接地系統(tǒng)。國(guó)通常采用中性點(diǎn)直接接地、不直接接地或經(jīng)消弧線圈接地三類接地方式。22OkV與以上電壓系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地方式?！?)三相短路。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞多半是由短路故障引起的。在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，絕大多數(shù)的短路故障是一相對(duì)地短路，一般占全部短路故障70~90%左右，其次是兩相對(duì)地短路、兩相短路和三相短路。在中性點(diǎn)非直接接地的電網(wǎng)中，短路故障主要是各種相間短路，包括不同相兩點(diǎn)接地短路，在中性點(diǎn)非直接接地的電網(wǎng)中一相接地不會(huì)造成短路，僅有不大的電容電流流過(guò)故障點(diǎn)，使電網(wǎng)的中性點(diǎn)產(chǎn)生位移，而線電壓保持不變?！?)不對(duì)稱短路。有關(guān)短路電流計(jì)算可參考有關(guān)書籍或資料。本節(jié)介紹線路不對(duì)稱短路的幾個(gè)主要特征，這些特征在繼電保護(hù)中得到應(yīng)用?！馻)在A相單相短路接地時(shí)，若電力系統(tǒng)中各元件的正、負(fù)序阻抗相等，在短路點(diǎn)故障相電流中的正序、負(fù)序和零序分量大小相等，方向一樣。短路點(diǎn)故障相電壓等于零，兩個(gè)非故障相電壓幅值相等，相位差決定于零序阻抗與負(fù)序阻抗之比，當(dāng)Z0Σ/Z2Σ在零到無(wú)窮大的圍變化時(shí)，相位差在60°~180°。故障點(diǎn)的零序電壓最高，變壓器中性點(diǎn)接地處的電壓為零，在故障線路上，零序功率由線路流向母線。零序電流3I0超前零序電壓3U0角度180°-θ。θ為阻抗角70°~85°?！馼)兩相短路時(shí)，短路電流與電壓不存在零序分量;兩故障相短路電流大小相等，方向相反;兩個(gè)故障相電壓大小相等，相位一樣?！馽)兩相接地短路時(shí)，兩個(gè)故障相電流幅值相等，相位差決定了零序阻抗與負(fù)序阻抗之比，當(dāng)Z0Σ/Z2Σ在零到無(wú)窮大的圍變化時(shí)，相位差在60°-180°?！馾)兩相接地短路和單相短路接地時(shí)都存在零序電流，其相對(duì)大小和Z0Σ/Z2Σ的比值有關(guān):公式見(jiàn)P.275●

e)一相斷開(kāi)，是超高壓電網(wǎng)輸電線路采用單相重合閘和非全相(指兩相運(yùn)行)時(shí)產(chǎn)生一種縱向不對(duì)稱短路方式。此時(shí)出現(xiàn)以下特征:●1）一相斷開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)負(fù)序和零序分量電流。正序分量電流小于斷相前的負(fù)荷電流，而非故障相電流一般較斷相前的負(fù)荷電流有所增加;●2）一相斷開(kāi)時(shí)，線路過(guò)的負(fù)序電流與Z2Σ/Z0Σ的比值有關(guān)，該比值越小，負(fù)序電流越大，系統(tǒng)中允許負(fù)序電流的數(shù)值，影響到單相重合閘和非全相運(yùn)行的使用;●3）一相斷開(kāi)后，零序電流的數(shù)值隨Z2Σ/Z0Σ的比值的增大而增大，零序電流的增大對(duì)反應(yīng)零序分量的繼電保護(hù)和對(duì)有線通信線路都有影響?！駀）當(dāng)線路出現(xiàn)不對(duì)稱斷相時(shí)，由于負(fù)荷電流的影響，將出現(xiàn)零序電流。當(dāng)斷相點(diǎn)縱向零序阻抗大于縱向正序阻抗時(shí)，單相斷相零序電流小于兩相斷相零序電流。●g)系統(tǒng)振蕩時(shí)，接地故障點(diǎn)的零序電流巧將隨振蕩角的變化而變化。當(dāng)兩側(cè)電勢(shì)角δ擺開(kāi)的180°時(shí)，電流最小，故障點(diǎn)越靠近振蕩中心，零序電流變化的幅度越大?！駂)在小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，發(fā)生中性點(diǎn)位移，中性點(diǎn)電壓上升至相電壓，非故障相電壓升高，母線電壓互感器開(kāi)口三角形的在系統(tǒng)任一點(diǎn)，不管距離遠(yuǎn)近，基本上電壓是一樣高。●(2)電力系統(tǒng)同步振蕩與失步。當(dāng)電力系統(tǒng)遭受擾動(dòng)，例如，發(fā)生短路故障繼電保護(hù)動(dòng)作后切除雙回線路之一，發(fā)電機(jī)將由正常運(yùn)行功角特性Ⅰ轉(zhuǎn)到新的功角特性Ⅱ，(見(jiàn)圖12-1-4。P.276)●由于機(jī)械功率與電磁功率不平衡，系統(tǒng)可能發(fā)生振蕩，并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間相對(duì)角度發(fā)生搖擺，各電力元件的電流和電壓都發(fā)生脈動(dòng)，在振蕩中心，電壓可能跌落到零。如果電力系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定儲(chǔ)備能力，振蕩時(shí)最大相對(duì)角度δm不超過(guò)穩(wěn)定極限角度，振蕩通常在一個(gè)或幾個(gè)周期結(jié)束，穩(wěn)定在小于90°的新角度δ0’，這稱為同步振蕩，此時(shí)并不破壞系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，見(jiàn)圖12-1-4(a)?！袢绻袷幘哂胁凰p的性質(zhì)，例如，功角特性上制動(dòng)面積小于加速面積，則相角度將超過(guò)穩(wěn)定臨界角δc。，導(dǎo)致失步，見(jiàn)圖12-1-4(b)，這時(shí)系統(tǒng)失去穩(wěn)定，如果處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解，產(chǎn)生大面積停電事故?！癜凑涨八娏Σ俊峨娏ο到y(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算暫行規(guī)定》中暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)，多機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)在搖擺過(guò)程中，任兩機(jī)組間的相對(duì)角度達(dá)到200°?；蚋?，但仍能恢復(fù)作同步衰減，而逐漸穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)認(rèn)為主系統(tǒng)是穩(wěn)定的。●在《電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算暫行規(guī)定》會(huì)議補(bǔ)充意見(jiàn)中，對(duì)電壓穩(wěn)定的判據(jù)規(guī)定為:暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算中出現(xiàn)中樞點(diǎn)或某一地區(qū)電壓持續(xù)低于額定電壓75%時(shí)，應(yīng)判為電壓不穩(wěn)定?！駡D12-1-4同步振蕩與失步P.276●

(3)電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電氣量的變化。●1)振蕩與短路的主要區(qū)別。●(a)失步或振蕩或失步過(guò)程中，電氣量由并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間相位差的變化決定，各點(diǎn)電壓和電流均作往復(fù)性擺動(dòng)，一般變化較為平滑，而短路時(shí)電氣量是突然變化的?！馼)振蕩或失步過(guò)程中，電力網(wǎng)上不同地點(diǎn)的電流與電壓之間的相位角可以有不同的數(shù)值，而在短路狀態(tài)下則是一樣的。●c)振蕩和失步不破壞三相系統(tǒng)的對(duì)稱性，所有電氣量都是對(duì)稱的，而短路伴隨出現(xiàn)三相不對(duì)稱，即使是三相短路，在暫態(tài)起始瞬間也是不對(duì)稱的?！?)振蕩時(shí)電氣量變化情況。復(fù)雜系統(tǒng)振蕩時(shí)的電氣量可通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算求得。以兩機(jī)系統(tǒng)為例，振蕩時(shí)線路上電流、電壓與阻抗繼電器感受的阻抗等電氣參數(shù)變化情況如圖12-1-5所示?！?/p>

圖12-1-5振蕩時(shí)電氣量的變化P.276●

電力系統(tǒng)振蕩不破壞三相系統(tǒng)的對(duì)稱性，所有電氣量都是對(duì)稱的，感受振蕩線路兩側(cè)的電流量是相等的，所以，從原理上說(shuō)，反應(yīng)負(fù)序、零序分量的保護(hù)與縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)在振蕩時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作，而相間電流保護(hù)與某些距離保護(hù)有可能誤動(dòng)作。在采取防止誤動(dòng)作措施時(shí)，系統(tǒng)最大振蕩周期D/T584-1994規(guī)定按不大于1.5s計(jì)算。●12.1.1.5高壓輸電線路常用繼電保護(hù)裝置的工作原理與應(yīng)用●(1)電流保護(hù)。以通過(guò)保護(hù)安裝處的電流為作用量的繼電保護(hù)方式。當(dāng)通過(guò)的電流大于某一預(yù)定值(整定值)而動(dòng)作的電流保護(hù)稱過(guò)電流保護(hù)。通常由電流、時(shí)間、中間、信號(hào)等繼電器按一定的邏輯綜合組成，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路和發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等電力設(shè)備的保護(hù)。它可以依相電流或相序(負(fù)序或零序)電流工作。除直接作用的過(guò)電流保護(hù)外，還有經(jīng)故障方向判別元件和經(jīng)低電壓或復(fù)合電壓元件控制的過(guò)電流保護(hù)。主要有:無(wú)時(shí)限(瞬時(shí))過(guò)電流保護(hù)和帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)兩種。對(duì)于線路，則有線路相間過(guò)電流保護(hù)和線路零序過(guò)電流保護(hù)。●1)線路相間過(guò)電流保護(hù)。用于各種電壓等級(jí)電力網(wǎng)的輸電線路相間故障的過(guò)電流保護(hù)?！馻)無(wú)時(shí)限(瞬時(shí))線路過(guò)電流保護(hù)，瞬時(shí)動(dòng)作的線路過(guò)電流保護(hù)。分為有選擇性和無(wú)選擇性兩種?！?.有選擇性無(wú)時(shí)限(瞬時(shí))線路過(guò)電流保護(hù)。保護(hù)圍不超過(guò)本線路的線路相間短路故障瞬動(dòng)過(guò)電流保護(hù)。它在各級(jí)電壓電力網(wǎng)中得到廣泛采用。電流繼電器動(dòng)作電流必須大于被保護(hù)線路兩端母線相間短路時(shí)通過(guò)本線路的最大可能短路電流，因而只能在本線路一定圍故障時(shí)才能動(dòng)作。它對(duì)被保護(hù)線路部短路故障的反應(yīng)能力(靈敏度)可用被保護(hù)線路全長(zhǎng)百分?jǐn)?shù)表示，該值恒小于1?！耠娫醋杩贡?電源阻抗對(duì)線路阻抗之比)愈小，它可以保護(hù)的圍愈長(zhǎng)。該保護(hù)僅以電流繼電器或者和出口中間繼電器本身固有時(shí)間動(dòng)作，通常為10~4Oms。在超高壓電力網(wǎng)中，由于它能快速切除線路近端短路故障，對(duì)保護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行往往發(fā)揮極為關(guān)鍵的特殊作用。●2.無(wú)選擇性無(wú)時(shí)限(瞬時(shí))線路過(guò)電流保護(hù)，能保護(hù)線路全長(zhǎng)的瞬動(dòng)過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)相鄰線路或相鄰電力設(shè)備(如變壓器)發(fā)生相間短路故障時(shí)，有可能發(fā)生無(wú)選擇性動(dòng)作跳閘，用以換得全線路故障的快速切除。該保護(hù)方式常常用于線路變壓器組與低壓電力網(wǎng)的線路保護(hù)。對(duì)后一種情況，無(wú)選擇性跳閘通常借助線路自動(dòng)重合閘糾正?！馼)帶時(shí)限線路過(guò)電流保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作的線路過(guò)電流保護(hù)。有定時(shí)限線路過(guò)電流保護(hù)和反時(shí)限線路過(guò)電流保護(hù)兩種?！?.定時(shí)限線路過(guò)電流保護(hù)。動(dòng)作時(shí)限與通過(guò)的電流水平(大于過(guò)電流元件的起動(dòng)值)無(wú)關(guān)的能保護(hù)線路全長(zhǎng)的延時(shí)過(guò)電流保護(hù)。實(shí)際應(yīng)用中常常由幾個(gè)定時(shí)限(包括無(wú)時(shí)限)過(guò)電流保護(hù)段組成帶階段時(shí)限特性的多段式線路過(guò)電流保護(hù)。各保護(hù)段的起動(dòng)電流、動(dòng)作時(shí)限與靈敏度均不一樣。它們中有的快速動(dòng)作，有的能保護(hù)線路全長(zhǎng)，有的還能保持到相鄰電力設(shè)備的全部。它們的中、低壓電力網(wǎng)中一種主要線路保護(hù)方式。●對(duì)于兩側(cè)電源的情況，有的保護(hù)段需經(jīng)故障功率方向判別元件控制。特別情況下，為了滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化較大的需要，有的保護(hù)段需依靠電流元件與電壓元件協(xié)同動(dòng)作，統(tǒng)稱電流電壓保護(hù)。以取得比較穩(wěn)定的保護(hù)圍?！?.反時(shí)限線路過(guò)電流保護(hù)。利用反時(shí)限電流繼電器構(gòu)成的線路延時(shí)過(guò)電流保護(hù)。故障點(diǎn)離保護(hù)裝置安裝處愈近，通過(guò)的電流愈大，其運(yùn)作時(shí)間也愈短。恰當(dāng)?shù)剡x擇所需要的動(dòng)作反時(shí)限特性，可以同時(shí)獲得本線路短路故障時(shí)有較短的動(dòng)作時(shí)間，而當(dāng)相鄰電力設(shè)備故障時(shí)又可以與后者的保護(hù)選擇配合。有的還設(shè)有速動(dòng)過(guò)電流部件，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)無(wú)時(shí)限過(guò)電流保護(hù)功能。它是幅射形簡(jiǎn)單電力網(wǎng)中最常見(jiàn)的一種線路保護(hù)方式?！?）線路零序過(guò)電流保護(hù)，用于各種電壓等級(jí)的有效接地系統(tǒng)中輸電線路接地短路故障的過(guò)電流保護(hù)。保護(hù)的類別和功能與保護(hù)相間短路故障的線路過(guò)電流保護(hù)基本一樣。但具有如下特點(diǎn):●a)只能用以保護(hù)有效接地系統(tǒng)中發(fā)生的單相與兩相接地短路故障，因?yàn)橹挥羞@兩種短路故障(不考慮繼線故障)才在電力網(wǎng)中出現(xiàn)零序電流?！馼)由于線路的零序阻抗是正序阻抗的3倍以上，而電源側(cè)的零序阻抗一般均較正序阻抗小，因而在線路首、末端發(fā)生接地短路故障時(shí)通過(guò)線路的零序電流幅值變化很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相間短路時(shí)相應(yīng)相電流的變化。因此，利用零序電流保護(hù)比較容易獲得動(dòng)作時(shí)間快、保護(hù)圍相對(duì)穩(wěn)定且易于實(shí)現(xiàn)相鄰保護(hù)間的選擇配合等優(yōu)點(diǎn)?！馽)因?yàn)檎＿\(yùn)行時(shí)線路不通過(guò)零序電流，因而零序電流保護(hù)(或者它的某一段)可以有較低的起動(dòng)電流值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)線路發(fā)生高電阻接地電阻故障(例如對(duì)樹(shù)放電等，對(duì)5OOkV線路可高達(dá)300歐)時(shí)的保護(hù)，這是任何其他保護(hù)方式所不與的?！窬€路零序電流保護(hù)也有條件地用于非有效接地系統(tǒng)的情況，依靠外部發(fā)生單相接地短路故障時(shí)通過(guò)的零序電流幅值的大小不同，而實(shí)現(xiàn)外部故障的判別，用以發(fā)出警報(bào)或跳閘。●(2)距離保護(hù)。以距離測(cè)量元件為基礎(chǔ)構(gòu)成的保護(hù)裝置，其動(dòng)作和選擇性取決于本地測(cè)量參數(shù)(阻抗、電抗、方向)與設(shè)定的被保護(hù)區(qū)段參數(shù)的比較結(jié)果，而阻抗、電抗又與輸電線的長(zhǎng)度成正比，故名。距離保護(hù)是主要用于輸電線的保護(hù)，一般是三段式或四段式。第一、二段帶方向性，作本線段的主保護(hù)，其中第一段保護(hù)線路的80%-90%。第二段保護(hù)。余下的10%-20%并作相鄰母線的后備保護(hù)。第三段帶方向或不帶方向，有的還設(shè)有不帶方向的第四段，作本線與相鄰線路的后備保護(hù)?！裾拙嚯x保護(hù)包括故障起動(dòng)、故障距離測(cè)量、相應(yīng)的時(shí)間邏輯回路與電壓回路斷線閉鎖，有的還配有振蕩閉鎖等基本環(huán)節(jié)以與對(duì)整套保護(hù)的連續(xù)監(jiān)視和自動(dòng)閉鎖等裝置?！裼械慕拥鼐嚯x保護(hù)還配備單獨(dú)的選用元件?！駡D12-1-6三段式距離保護(hù)框圖P.278●

●圖12-1-6是中國(guó)通用的模擬式距離保護(hù)典型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖，包括故障起動(dòng)元件，第一、二段與第三段距離繼電器、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖等基本環(huán)節(jié)?！?3)電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)。電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)也稱相差動(dòng)高頻保護(hù)，是以比較本線路兩端規(guī)定的工頻電流的相位差為動(dòng)作判據(jù)的一種線路縱聯(lián)保護(hù)，該保護(hù)的最大優(yōu)點(diǎn)主要是利用電流量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性高，在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作。它是超高壓電力網(wǎng)中的中、短距離輸電線路常用的一種全線快速動(dòng)作的主保護(hù)，其基本原理如下:●超高壓電力網(wǎng)中的中、短距離輸電線路的分布電容電流較小，本線路正常運(yùn)行和外部故障時(shí)兩端相應(yīng)工的頻電流的相位差反相(規(guī)定以由母線流向線路的電流為正方向)，而當(dāng)部故障時(shí)兩端相應(yīng)的工頻電流的相位差接近同期，所以，可以用兩端相應(yīng)的工頻電流的相位差的大小來(lái)判斷線路區(qū)外故障，當(dāng)相位差小于一定值時(shí)判定為區(qū)故障，相差動(dòng)高頻保護(hù)動(dòng)作切除故障:否則，判定為區(qū)外故障。相位差定值的選擇按考慮大于本線路兩端電流互感器與保護(hù)裝置間與高頻信號(hào)電流傳輸延時(shí)等在區(qū)外故障時(shí)可能出現(xiàn)的最大角誤差(例如為±60°)選定?！褚砸?guī)定的兩端同一工頻電流的同一半波(正或負(fù))相互重疊時(shí)間表示兩工頻電流間的相位差，對(duì)于同一半波的兩工頻電流，在5OHz系統(tǒng)，當(dāng)重疊時(shí)間為10ms時(shí)，表示兩端電流同相位，0ms時(shí)，表示兩端電流相位差180°，在相差動(dòng)高頻保護(hù)中，將規(guī)定的半波整形為方波，經(jīng)過(guò)通道檢測(cè)本端與對(duì)端兩方波的重疊時(shí)間，做出動(dòng)作與否的判據(jù)。圖12-1-7表示相差動(dòng)高頻保護(hù)的基本動(dòng)作原理?！駡D12-1-7相差動(dòng)高頻保護(hù)的基本動(dòng)作原理P.279●(a)原理接線示意圖;(b)部故障時(shí)兩側(cè)電流的相位;

●相差動(dòng)高頻保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是:保護(hù)可以在電力系統(tǒng)振蕩和非全相運(yùn)行時(shí)繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)誤動(dòng)作;線路的串補(bǔ)電容對(duì)保護(hù)工作無(wú)影響;保護(hù)在電壓二次回路斷線時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作。保護(hù)的缺點(diǎn)是:當(dāng)被保護(hù)線路一相斷線接地或非全相運(yùn)行發(fā)生保護(hù)區(qū)故障時(shí)，保護(hù)的靈敏度會(huì)變壞，甚至可能拒動(dòng);線路的分布電容影響線路兩端電流相位，長(zhǎng)線影響更嚴(yán)重，因而保護(hù)不能用在太長(zhǎng)的線路上，重負(fù)荷線路的負(fù)荷電流也會(huì)改變線路兩端電流的相位，不利于線路部故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作。高頻相差保護(hù)是22OkV高壓輸電線路常用主保護(hù)之一，為了保證高值起動(dòng)元件和操作元件的靈敏度，四統(tǒng)一設(shè)計(jì)的高頻相差保護(hù)，要求線路末端三相短路電流一次值不小于360A。22OkV線路長(zhǎng)度不大于25Okm。●(4)高頻閉鎖方向保護(hù)。高頻閉鎖方向保護(hù)的基本原理是基于比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向。當(dāng)兩側(cè)的短路功率方向都是由母線流向線路時(shí)，保護(hù)就動(dòng)作跳閘。由于它是以高頻通道經(jīng)常無(wú)電流，而當(dāng)外部故障時(shí)由功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)去閉鎖兩側(cè)保護(hù)，因此稱為高頻閉鎖方向保護(hù)?！駡D12-1-8高頻閉鎖方向保護(hù)的動(dòng)作原理P.279●現(xiàn)以圖12-1-8說(shuō)明高頻閉鎖方向保護(hù)的動(dòng)作原理。假定功率正方向?yàn)閺哪妇€流向線路。圖中的K點(diǎn)發(fā)生短路，對(duì)BC線路來(lái)說(shuō)，保護(hù)啟動(dòng)元件動(dòng)作發(fā)閉鎖信號(hào)，因?yàn)椴慷搪贰４藭r(shí)B、C兩側(cè)功率方向皆為正方向，使收發(fā)信機(jī)停止發(fā)信，因而都發(fā)不出高頻閉鎖信號(hào)，兩側(cè)保護(hù)都動(dòng)作跳閘。而對(duì)AB線路來(lái)說(shuō)，則為外部短路?！翊藭r(shí)A側(cè)功率方向雖為正，但由于B側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)，故B側(cè)發(fā)高頻閉鎖信號(hào)，此閉鎖信號(hào)一方面被本側(cè)收信機(jī)所接收，另一方面通過(guò)高頻通道送到A側(cè)，將A側(cè)保護(hù)閉鎖，因而A、B側(cè)保護(hù)均不能動(dòng)作跳閘?！衲壳皬V泛用負(fù)序功率方向元件來(lái)判別故障方向，高頻閉鎖負(fù)序方向保護(hù)的原理比較簡(jiǎn)單。在全相運(yùn)行條件下能夠正確反應(yīng)各種不對(duì)稱短路，在三相短路時(shí)，只要不對(duì)稱時(shí)間大于5~7ms，保護(hù)可以動(dòng)作“在兩相運(yùn)行條件下(包括單相重合閘過(guò)程中)發(fā)生故障，保護(hù)可能拒動(dòng)。在電壓互感器二次回路斷線時(shí)，保護(hù)應(yīng)退出工作?！窀哳l閉鎖方向保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于:利用非故障線路發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)。這樣，當(dāng)線路部故障并伴隨著通道的損壞時(shí)(例如通道所在相接地或斷線)，不會(huì)影響高頻閉鎖信號(hào)的傳輸，因而保護(hù)仍能正確動(dòng)作，切除故障。●12．1．2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)配置●12．1．2．1繼電保護(hù)配置和構(gòu)成方案設(shè)計(jì)要求●(1)電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)配置的基本要求?！?)繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，電力系統(tǒng)中所有的線路、母線等電力設(shè)備都不允許在無(wú)繼電保護(hù)狀態(tài)下運(yùn)行，所配置的繼電保護(hù)必須符合GB14285《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》，符合可靠性(可信賴性和安全性)、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求當(dāng)這些電力設(shè)備發(fā)生各種類型故障時(shí)，所配置的繼電保護(hù)應(yīng)以可能最短的時(shí)限、在可能最小的區(qū)間將故障設(shè)備從電網(wǎng)中斷開(kāi)，以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和減輕故障設(shè)備的損害程度?！?)繼電保護(hù)的配置方式，要滿足電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)、廠站主接線的要求，并考慮電力網(wǎng)和廠站運(yùn)行方式的靈活性。但是，對(duì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置不能保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的電力網(wǎng)接線方式、變壓器接線和運(yùn)行方式，應(yīng)限制使用(例如，不宜在大型電廠一向電力網(wǎng)送電的主干線上接入分支線;盡量避免出現(xiàn)短線路成串成環(huán)的接線方式;應(yīng)避免和消除嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的不同電壓等級(jí)的電磁環(huán)網(wǎng)，發(fā)電廠不宜裝設(shè)構(gòu)成電磁環(huán)網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變壓器，等等)?！?)被保護(hù)線路在各種運(yùn)行方式下(線路空載、輕載、滿載等)發(fā)生各種類型的金屬性短路故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)能可靠地快速動(dòng)作;當(dāng)發(fā)生非金屬性接地故障或相間短路時(shí)，應(yīng)保證有保護(hù)裝置能可靠地動(dòng)作于切除故障線路，非故障線路的保護(hù)保證不會(huì)誤動(dòng)作。切除故障時(shí)間滿足超高壓電力網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的要求?！?)繼電保護(hù)性能應(yīng)能適應(yīng)自動(dòng)重合閘的要求，在單相接地故障時(shí)，只跳開(kāi)故障相，對(duì)瞬間性故障，應(yīng)重合成功;對(duì)重合于永久性故障或重合閘過(guò)程只又發(fā)生故障，應(yīng)能瞬間斷開(kāi)三相，切除故障?！?)被保護(hù)線路在各種運(yùn)行條件下進(jìn)行各種正常倒閘操作時(shí)，保護(hù)不得誤動(dòng)作。在系統(tǒng)發(fā)生振蕩的全過(guò)程中線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)不會(huì)非計(jì)劃性誤斷開(kāi)被保護(hù)線路;而在振蕩過(guò)程中線路發(fā)生故障時(shí)，能有選擇性切除故障。在發(fā)生暫態(tài)穩(wěn)定破壞時(shí)，非故障線路的保護(hù)不會(huì)由于失去穩(wěn)定而非計(jì)劃誤發(fā)跳閘命令?！?)連接到保護(hù)裝置的交、直流二次回路故障與二次回路干擾以與縱聯(lián)保護(hù)的通道發(fā)生故障或異常情況時(shí)，均不會(huì)引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作?！?2)影響電力網(wǎng)繼電保護(hù)配置的主要因素。電力網(wǎng)繼電保護(hù)配置方案應(yīng)滿足電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)“四性”的要求，其中"可靠性"是"四性"的前提?！裾麄€(gè)電力系統(tǒng)是非常復(fù)雜的有機(jī)聯(lián)系的整體，任一電力設(shè)備和線路的故障如不能與時(shí)切除，都將影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，影響的程度主要視電力設(shè)備和線路在電力系統(tǒng)中所處地位而定。因此，不同電壓等級(jí)的電力網(wǎng)中，各電力設(shè)備和線路對(duì)繼電保護(hù)的“四性”要求，特別是對(duì)可靠性與速動(dòng)性的要有區(qū)別的，這是影響電力網(wǎng)繼電保護(hù)配置水平的主要因素。在確定電力網(wǎng)繼電保護(hù)配置時(shí)，一般要考慮以下問(wèn)題:●1)電力網(wǎng)電壓等級(jí)。一定的電壓等級(jí)一般對(duì)應(yīng)著一定的電力網(wǎng)容量、供電負(fù)荷大小與供電圍電壓等級(jí)是電力網(wǎng)重要性的主要標(biāo)志之一，同時(shí)，不同的電壓等級(jí)的電力網(wǎng)具有不同的機(jī)電和電磁特征。例如，330kV以上的電力網(wǎng)，輸送功率大，穩(wěn)定問(wèn)題突出系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程嚴(yán)重。要求保護(hù)裝置的可靠性高，動(dòng)作快。而11OkV與以下電力網(wǎng)，這類問(wèn)題一般影響不大?！?)中性點(diǎn)接地方式。中性點(diǎn)接地方式影響電力網(wǎng)中接地保護(hù)的選型與配置。中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)的接地保護(hù)，反應(yīng)單相接地電流與電壓，動(dòng)作于跳閘;中性點(diǎn)非直接接地電力網(wǎng)的接地保護(hù)，一般反應(yīng)單相接地電容電流或暫態(tài)電流，通常作用于信號(hào)?！?)電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式。在電力網(wǎng)電壓、中性點(diǎn)接地方式確定后，電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式是影響繼電保護(hù)配置方式的主要因素。目前，由于技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上原因，繼電保護(hù)還不能保證對(duì)任何結(jié)構(gòu)形式的電力網(wǎng)都可滿足“四性”的耍求。因此，要求進(jìn)行電力網(wǎng)規(guī)劃與安排運(yùn)行方式時(shí)，耍同時(shí)考慮使繼電保護(hù)簡(jiǎn)單可靠、協(xié)調(diào)配合。下列一些電力網(wǎng)的接線方式一般要嚴(yán)重惡化繼電保護(hù)運(yùn)行性能，設(shè)計(jì)與運(yùn)行中均宜適當(dāng)限制:●a)成串或成環(huán)的短線路;●b)主干線上"T"接分支線或在大型電廠出口附近"∏"接變電所;●c)在超高壓電力網(wǎng)中，不適當(dāng)?shù)剡x用全星型變壓器或過(guò)多使用自藕變壓器;●d)同桿并架雙(多)回線與架空和電纜混合線路等?！?)選擇性切除故障時(shí)間。電力網(wǎng)切除故障時(shí)間主要由系統(tǒng)穩(wěn)定性、發(fā)電廠廠用電或重要用戶供電電壓與電力網(wǎng)保護(hù)配合的要求等許多因素決定。按實(shí)際情況下允許切除故障最長(zhǎng)時(shí)間的考慮，5OOkV線路近故障端0.08s，遠(yuǎn)故障端0.1s;22OkV線路，其近故障點(diǎn)側(cè)和遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)的故障切除時(shí)間，應(yīng)分別不大于0.1s和0.1~0.12s，母線故障切除時(shí)間一般為0.08~0.1s，對(duì)具體工程穩(wěn)定可能要求更嚴(yán)格。這涉與到保護(hù)選型與配置?！?)故障類型與概率。在擬制保護(hù)裝置和設(shè)計(jì)保護(hù)配置方案時(shí)，對(duì)電力網(wǎng)中常見(jiàn)運(yùn)行方式與故障類型，繼電保護(hù)應(yīng)保證快速可靠動(dòng)作，并具有選擇性，對(duì)稀有故障，可根據(jù)對(duì)電力網(wǎng)影響程度或后果，采取相應(yīng)措施，使保護(hù)能正確動(dòng)作。對(duì)兩種稀有故障同時(shí)出現(xiàn)的情況可不考慮。但不允許電力網(wǎng)任一運(yùn)行元件在無(wú)繼電保護(hù)狀態(tài)下工作?！?)電力網(wǎng)事故教訓(xùn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)強(qiáng)調(diào)采用國(guó)和國(guó)外的成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的保護(hù)裝置，特別對(duì)5OOkV與以上超高壓電力網(wǎng)，在其在發(fā)展初期一般比較薄弱，應(yīng)當(dāng)配置能滿足系統(tǒng)要求成熟的繼電保護(hù)裝置?！?)其他因素。包括保護(hù)配置具有靈活性，以適應(yīng)運(yùn)行方式的變化與電力網(wǎng)的發(fā)展，保護(hù)裝置的產(chǎn)品性能、工藝水平與供貨條件等。●(3)主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)。電力系統(tǒng)中電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運(yùn)行保護(hù)裝置。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(shí)可再增設(shè)輔助保護(hù)?！?)主保護(hù)。主保護(hù)是指在電力系統(tǒng)申，預(yù)定優(yōu)先切除故障或結(jié)束異常情況的保護(hù)裝置，只切除距故障點(diǎn)最近的斷路器。從動(dòng)作時(shí)限上劃分，主保護(hù)有全線瞬時(shí)動(dòng)作與按階梯時(shí)間動(dòng)作兩類。根據(jù)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定或發(fā)電廠安全運(yùn)行要求，必須對(duì)被保護(hù)線路全線任何地點(diǎn)與任何故障形態(tài)均能瞬時(shí)有選擇地切除，應(yīng)采用具有選擇性保護(hù)各種類型的短路的繼電保護(hù)裝置作主保護(hù)，這主要由各類性能完善的縱聯(lián)保護(hù)擔(dān)任，是具有絕對(duì)選擇性的主保護(hù)系統(tǒng)?！駥?duì)11OkV與以下一些不太重要線路，當(dāng)電力系統(tǒng)允許線路一側(cè)由保護(hù)第一或第二段切除時(shí)，則可以采用有階梯時(shí)限特性的距離或零序保護(hù)第一、二段作主保護(hù)?！?)后備保護(hù)。后備保護(hù)是指當(dāng)主保護(hù)動(dòng)作失敗或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)起作用的保護(hù)，具有相對(duì)選擇性，按其構(gòu)成分為遠(yuǎn)后備與近后備兩種?！馻)遠(yuǎn)后備。當(dāng)被保護(hù)元件部故障時(shí)，依靠相鄰線路對(duì)側(cè)斷路器上對(duì)此故障有一定靈敏度的后備保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障，其后備圍廣，包括相鄰變電所直流消失保護(hù)與斷路器均不能動(dòng)作時(shí)也起后備作用。但動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，在復(fù)雜電力網(wǎng)中往往因靈敏度或選擇性不足而不能采用，故多用于11OkV與以下輸電線路。●b)近后備。當(dāng)被保護(hù)元件部故障時(shí)，依靠本廠站保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。一種是繼電器后備方式，由相鄰線路近故障側(cè)的保護(hù)切除故障，或由本側(cè)另一組保護(hù)起后備作用;另一種是斷路器后備方式，當(dāng)故障線路保護(hù)動(dòng)作而斷路器拒動(dòng)時(shí)，由故障線路的斷路器失靈保護(hù)經(jīng)延時(shí)切除同一母線上相鄰有電源線路的斷路器，這種近后備方式動(dòng)作相對(duì)速度快，靈敏度與選擇性均較好，主要用于22OkV與以上線路?！癜凑誈B14285-1993規(guī)定:斷路器后備在220~5OOkV電力網(wǎng)中，以與11OkV電力網(wǎng)的個(gè)別重要部分，按下列規(guī)定裝設(shè)斷路器失靈保護(hù):1.線路保護(hù)采用近后備方式。對(duì)220-5OOkV分相操作的斷路器，可以只考慮斷路器單相拒動(dòng)的情況。2.線路保護(hù)采用遠(yuǎn)后備方式，如果由其他線路和變壓器的后備保護(hù)切除故障將擴(kuò)大停電圍，并引起嚴(yán)重后果。3.如斷路器與電流互感器之間發(fā)生故障，不能由該回路主保護(hù)切除，如果由其他線路和變壓器的后備保護(hù)切除故障將擴(kuò)大停電圍，并引起嚴(yán)重后果?！馽)輔助保護(hù)，是為補(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)推出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)，例如，對(duì)22OkV線路除主保護(hù)之外，在正常運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處短路時(shí)，電流速斷保護(hù)的靈敏度在1.2以上時(shí)，可以安裝電流速斷保護(hù)作為輔助保護(hù)?！駨脑瓌t上來(lái)說(shuō)，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)，是滿足電力系統(tǒng)中所有線路、母線等電力設(shè)備都不允許在無(wú)繼電保護(hù)狀態(tài)下運(yùn)行的基本要求，保證任何電力設(shè)備和線路在運(yùn)行中，都具有由兩套完全獨(dú)立的繼電保護(hù)裝置分別控制兩臺(tái)(或兩臺(tái)以上)斷路器實(shí)現(xiàn)保護(hù)。完全獨(dú)立是為了可靠地實(shí)現(xiàn)備用，目的是為了當(dāng)任一臺(tái)保護(hù)裝置或任一臺(tái)斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，能夠由另一臺(tái)保護(hù)裝置或另一臺(tái)斷路器動(dòng)作切除故障?！駥?duì)于11OkV與以下電力網(wǎng)，基本上實(shí)現(xiàn)的是“遠(yuǎn)后備”，即當(dāng)最鄰近故障元件的斷路器上配置的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，可以由電源側(cè)上一級(jí)斷路器處的繼電保護(hù)動(dòng)作切除故障。實(shí)現(xiàn)完整意義上后備?！駥?duì)于22OkV與以上電壓的復(fù)雜電力網(wǎng)，因?yàn)殡娫磦?cè)上一級(jí)斷路器配置的繼電保護(hù)裝置，往往不能對(duì)相鄰故障元件實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)，因而，只能實(shí)現(xiàn)“近后備”，即每一個(gè)電力元件或線路都配置兩套獨(dú)立的繼電保護(hù)，各自完全實(shí)現(xiàn)對(duì)本電力元件或線路的保護(hù)，其中一套繼電保護(hù)因故拒絕動(dòng)作，出另一套繼電保護(hù)動(dòng)作切除故障;如果斷路器拒絕動(dòng)作，則由“斷路器失靈保護(hù)”動(dòng)作，斷開(kāi)同一母線是其他帶電源的所有線路、變壓器的斷路器，以最終斷開(kāi)故障。所以保護(hù)雙重化和斷路器失靈保護(hù)是實(shí)現(xiàn)“近后備”的必要條件?！?2．1．2．23~1lOkV電力網(wǎng)線路保護(hù)配置原則●（1)3~63kV中性點(diǎn)非直接接地電力網(wǎng)線路保護(hù)配置原則。3-6,V電力網(wǎng)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，相間短路保護(hù)必須動(dòng)作于斷路器跳閘，單相接地時(shí)，由于接地電流小，雖然中性點(diǎn)位移，但三相電壓仍能保持平衡，對(duì)用戶沒(méi)有很大影響，因此，單相接地保護(hù)一般動(dòng)作于信號(hào)，但單相接地對(duì)人身和設(shè)備的安全產(chǎn)生危害時(shí)，就應(yīng)動(dòng)作于跳閘(如在有爆炸危險(xiǎn)或容易引起火災(zāi)的車間、礦井)。對(duì)容易出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷的電纜線路或電纜與架空混合線路，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，宜帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)危與設(shè)備安全時(shí)，可動(dòng)作于跳閘?！?)相間短路保護(hù)的配置原則?！馻)電流保護(hù)的電流回路的電流互感器采用不完全星形接線，各線路保護(hù)的電流互感器均裝設(shè)在一樣的兩相上(通常為A、C兩相)，以保證在大多數(shù)兩點(diǎn)接地情況下，有2/3幾率只切除一個(gè)故障點(diǎn)。相鄰線路●b)后備保護(hù)應(yīng)采用遠(yuǎn)后備方式?！馽)線路上發(fā)生相間短路時(shí)，如發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于50-60額定電壓，以與線路導(dǎo)線截面過(guò)小，不允許帶時(shí)限切除短路時(shí)，應(yīng)快速切除故障?！馾)如果過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限不大于0.5~0.6s，且沒(méi)有上述c)條情況，或沒(méi)有配合上的要求時(shí)，可不裝設(shè)瞬動(dòng)的電流速斷保護(hù)?！?)相間短路保護(hù)的配置規(guī)定?！馻)單側(cè)電源線路。3~1OkV單回線路可裝設(shè)兩段式過(guò)電流保護(hù)，第一段為無(wú)時(shí)限電流速斷，第二段為帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù);對(duì)帶電抗器的線路，如其斷路器不能切斷電抗器前的短路電流，則不應(yīng)裝設(shè)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)，電抗器前的短路應(yīng)由母線保護(hù)或其他保護(hù)切除;如果是發(fā)電廠引出不帶電抗器的線路，應(yīng)裝設(shè)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)，其保護(hù)圍應(yīng)保證切除所有使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于50~60%額定電壓的短路，必要時(shí)允許無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)無(wú)選擇性動(dòng)作，并以自動(dòng)重合閘或備用電源自動(dòng)投入來(lái)補(bǔ)救。對(duì)35-63kV單回線路可裝設(shè)一段或兩段式電流電壓速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)?！馼)雙側(cè)電源線路。3~1OkV線路，一般可裝設(shè)帶方向或不帶方向的電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)不能滿足要求時(shí)，對(duì)短線路以導(dǎo)引線保護(hù)作主保護(hù)，帶方向或不帶方向的過(guò)電流保護(hù)作后備保護(hù)，導(dǎo)引線保護(hù)如需專用輔助導(dǎo)線時(shí)，其長(zhǎng)度不宜超過(guò)1-2km。對(duì)35-63kV線路，如電流電壓保護(hù)不能滿足要求，宜采用距離保護(hù);對(duì)短線路，宜采用導(dǎo)引線或光纖通道的縱聯(lián)保護(hù)作主保護(hù)，帶方向或不帶方向的過(guò)電流保護(hù)作后備保護(hù)?！馽)平行線路。平行線路宜分裂運(yùn)行，按單回線路方式配置保護(hù)。當(dāng)并列運(yùn)行時(shí)，宜裝設(shè)橫聯(lián)保護(hù)作主保護(hù)，以接于兩回線電流之和的階段式電流保護(hù)作后備保護(hù)，與一回線斷開(kāi)后的主保護(hù)和后備保護(hù)。●3)單相接地保護(hù)。對(duì)非直接接地電力網(wǎng)，由于單相接地時(shí)，僅使相電壓畸變而線電壓不變，用戶仍可正常工作，故允許電力網(wǎng)短期帶接地點(diǎn)運(yùn)行。因此，除對(duì)人身和設(shè)備安全有要求的線路裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)，接地保護(hù)一般動(dòng)作于信號(hào)。●單相接地的特點(diǎn)是接地電流很小。當(dāng)中性點(diǎn)絕緣時(shí)，單相接地電流為電力網(wǎng)的自然電容電流;當(dāng)申性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，則為補(bǔ)償后的殘流。通常這些電流同不平衡電流可以此擬，給單相接地保護(hù)帶來(lái)困難?！褚话阍诎l(fā)電廠和變電所母線上，裝設(shè)反應(yīng)零序電壓的單相接地監(jiān)視裝置，在發(fā)出單相接地信號(hào)后，采用順序斷開(kāi)線路或用專用檢測(cè)儀表以判明故障線路，不必在每回線上安裝單獨(dú)接地保護(hù)。當(dāng)上述辦法不能迅速確定故障時(shí)，在有條件安裝零序電流互感器的線路上(如電纜或經(jīng)電纜引出的架空線路)或由三相電流互感器構(gòu)成的零序?yàn)V過(guò)器的線路上，裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的單獨(dú)接地保護(hù)?！駥?duì)線路單相接地，可利用下列電流，構(gòu)成有選擇性的電流保護(hù)或功率方向保護(hù)?！馻)網(wǎng)絡(luò)的自然電流。●b)消弧線圈補(bǔ)償后的殘余電流。●c)利用短時(shí)在電力網(wǎng)中性點(diǎn)投人有效電阻產(chǎn)生的有效接地電流，但不宜大于10~2OA?！馾)單相接地故障的暫態(tài)電流?！?2)11OkV中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)線路保護(hù)配置原則。11OkV中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中線路中，線路發(fā)生相間短路或接地短路部會(huì)產(chǎn)生比較大的短路電流，影響電力網(wǎng)安全供電，所以線路應(yīng)裝設(shè)相間保護(hù)和接地保護(hù)，對(duì)相間故障或接地短路均應(yīng)動(dòng)作于跳閘。對(duì)容易出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷的電纜線路或電纜與架空混合線路，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)宜帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)危與設(shè)備安全時(shí)，也可以動(dòng)作于跳閘。●1)相間保護(hù)的配置原則。●a)相間保護(hù)的電流回路的電流互感器采用三相星形接線?！馼)后備保護(hù)宜采用遠(yuǎn)后備方式?！馽)單側(cè)電源線路，應(yīng)裝設(shè)三相多段式電流或電流電壓保護(hù);雙側(cè)電源線路，可裝設(shè)階段式距離保護(hù)裝置。●d)對(duì)平行線路:平行線路宜分裂運(yùn)行，按單回線路方式配置保護(hù)。當(dāng)并列運(yùn)行時(shí)，宜裝設(shè)橫聯(lián)保護(hù)作主保護(hù)，以接于兩回線電流之和的階段式電流保護(hù)或距離保護(hù)作后備保護(hù)，與作為一回線斷開(kāi)后的主保護(hù)和后備保護(hù)?！馿)在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)全線速動(dòng)的主保護(hù):當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定有要求時(shí);1.線路上發(fā)生三相短路時(shí)，使發(fā)電廠廠用電母線或重要用戶的母線電壓低于允許值(一般約為70%額定電壓)，且其他保護(hù)不能無(wú)時(shí)限和有選擇性切除短路時(shí)(GB14285中規(guī)定為70%額定電壓，GB50062中規(guī)定為低于60%額定電壓)?！駀)對(duì)短線路，符合裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)要求，宜采用導(dǎo)引線或光纖通道的縱聯(lián)保護(hù)作主保護(hù)，帶方向或不帶方向的過(guò)電流保護(hù)作后備保護(hù)?！?)接地保護(hù)的配置原則。●a)宜裝設(shè)帶方向或不帶方向的階段式零序電流保護(hù)?！馼)對(duì)某些線路，當(dāng)零序電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并應(yīng)裝設(shè)一段或兩段零序電流保護(hù)作后備?！?2.1.2.3220~5OOkV電力網(wǎng)線路保護(hù)配置原則●在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，對(duì)11OkV電力網(wǎng)，主要是計(jì)算各種接地短路、兩相短路與三相短路等簡(jiǎn)單的故障方式;對(duì)22OkV與以上電力網(wǎng)，除上述簡(jiǎn)單故障外，還必須分析復(fù)雜的故障方式，例如，線路發(fā)生單相接地，同時(shí)自一側(cè)斷開(kāi)，形成斷相加接地復(fù)雜故障形式;在單相重合閘周期中，非故障相又發(fā)生單相或兩相接地，對(duì)有串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)木€路，還必須考慮由短路引起串聯(lián)電容器的三相不對(duì)稱擊穿，導(dǎo)致發(fā)生除橫向不對(duì)稱外，又疊加縱向不對(duì)稱短路，對(duì)同桿架設(shè)的平行線，必要時(shí)要計(jì)算兩平行線間同名相或異名相之間跨線故障。除此之外，還應(yīng)考慮到故障類型的可能轉(zhuǎn)變，例如，開(kāi)始為單相接地，而后演變?yōu)閮上嘟拥鼗蛟侔l(fā)展成三相短路接地故障等?！耠娏ο到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)基本是三相平衡的。在發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，在短路電流(電壓)中，除了對(duì)稱的正序分量外，還有負(fù)序分量，而在伴有接地短路時(shí)，還有零序分量。同時(shí)，在短路過(guò)程中還存在不同成分的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的故障分量。●由于超高壓電力網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作的快速性提出嚴(yán)格的要求，因此，必須采取措施消除或減少短路暫態(tài)過(guò)程對(duì)繼電保護(hù)的影響。短路過(guò)程中，暫態(tài)電流包括通常的工頻強(qiáng)制分量和一系列自由分量。例如，由線路分布電容引起的高頻自由周期分量，串聯(lián)電容引起的低頻自由周期分量，電力網(wǎng)電感元件引起的自由非周期分量等。這些自由周期和非周期分量的幅值，在嚴(yán)重情況下，可與工頻強(qiáng)制分量相比擬。●自由非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)在330kV線路上，短路時(shí)可達(dá)4Oms;500~75OkV線路上，短路時(shí)為75ms;在大型火電廠引線出口處，短路時(shí)則可達(dá)150~2OOms，甚至更長(zhǎng)?！駷榱耸估^電保護(hù)能正確判斷故障的類型與位置，要求電流與電壓互感器(包括繼電保護(hù)裝置測(cè)量回路用的電流、電壓變換器)應(yīng)能線性反應(yīng)故障狀態(tài)下工頻參數(shù)，而把自由周期或非周期分量的作用限制到不影響繼電保護(hù)正確動(dòng)作的水平以下?！?1)22OkV高壓線路的特點(diǎn)與其對(duì)繼電保護(hù)的影響。22OkV線路和11OkV線路，雖然都是中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，在接地故障時(shí)有較大的零序電流，但22OkV線路下列特點(diǎn)對(duì)保護(hù)的影響比11OkV線路表現(xiàn)更為突出:●a)一般穩(wěn)定要求嚴(yán)格，必須全線快速切除故障?！馼)由于短路、操作或負(fù)荷突變等擾動(dòng)，在電力網(wǎng)中可能引起振蕩，振蕩不應(yīng)引起保護(hù)誤動(dòng)作，在振蕩過(guò)程中發(fā)生故障，應(yīng)能有選擇性的可靠切除?！馽)超高壓重負(fù)荷線路的負(fù)荷阻抗可能接近短路阻抗，繼電保護(hù)應(yīng)具備區(qū)分負(fù)荷狀態(tài)與短路狀態(tài)能力?！馾)由于輸電電壓的提高與采用分裂導(dǎo)線，使線路電容電流增加，對(duì)于長(zhǎng)線路，電容電流使線路兩側(cè)電流的幅值和相位均受其影響，影響繼電保護(hù)性能?！馿)超高壓輸電線的潛供電流延長(zhǎng)線路的消弧時(shí)間，影響自動(dòng)重合閘的重合時(shí)間與成功率?！駀)當(dāng)線路采用串聯(lián)電容補(bǔ)償時(shí)，將破壞短路阻抗和短路功率的方向隨短路距離變化的單一性，同時(shí)可能出現(xiàn)斷相、短路與串聯(lián)電容縱向不對(duì)稱擊穿的多重性復(fù)雜故障，給繼電保護(hù)增加復(fù)雜性。●g)由于超高壓電力網(wǎng)采用大容量機(jī)組、并聯(lián)電抗、分裂導(dǎo)線等，使短路暫態(tài)過(guò)程嚴(yán)重，對(duì)快速保護(hù)均產(chǎn)生嚴(yán)格要求?！?2)22OkV電力網(wǎng)線路保護(hù)配置。22OkV線路一般屬于電力網(wǎng)中重要線路，應(yīng)按GB14285-1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》配置反應(yīng)相間短路和接地短路的保護(hù)?！癜凑铡独^電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定:1.22OkV線路根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求;或者后備保護(hù)整定配合有困難時(shí)，都可裝設(shè)兩套全線速動(dòng)保護(hù)。2.22OkV線路宜采用近后備保護(hù)方式(但某些線路，如能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備，則宜采用遠(yuǎn)后備，或同時(shí)采用遠(yuǎn)、近結(jié)合的后備保護(hù)方式。實(shí)際上，除單電源供電的22OkV終端線路外，為了滿足系統(tǒng)穩(wěn)定或者近后備的要求，達(dá)到有選擇性的快速切除故障，防止電力網(wǎng)事故擴(kuò)大，保證電力網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，一般情況下，都應(yīng)裝設(shè)兩套全線速動(dòng)保護(hù)?！?)對(duì)兩套全線速動(dòng)保護(hù)的要求?！馻)設(shè)置兩套完整、獨(dú)立的全線速動(dòng)保護(hù)?！馼)兩套主保護(hù)的交流電流、電壓回路和直流電源相互獨(dú)立。即兩套主保護(hù)的交流電流、電壓回路分別采用電流互感器和電壓互感器的不同二次繞組，直流回路應(yīng)分別采用專用的直流熔斷器供電?！馽)每一套主保護(hù)對(duì)全線路發(fā)生的各種類型故障(包括正常運(yùn)行、非全相運(yùn)行以與系統(tǒng)振蕩過(guò)程中發(fā)生接地電阻不大于1OO歐的單相接地故障和兩相接地、相間故障與轉(zhuǎn)移性故障等)，均能快速動(dòng)作切除故障?！馾)每套主保護(hù)應(yīng)具有獨(dú)立選相功能，能按用戶要現(xiàn)單相跳閘或三相跳閘?！馿)斷路器有兩組跳閘線圈，兩套主保護(hù)均能啟動(dòng)任一組跳閘線圈?！駀)兩套主保護(hù)分別使用獨(dú)立的遠(yuǎn)方信號(hào)傳輸設(shè)備。例如:1.當(dāng)兩套主保護(hù)均采用電力線載波通道時(shí)，應(yīng)由不同的載波機(jī)或遠(yuǎn)方信號(hào)傳輸裝置;2.當(dāng)有光纖通道時(shí)，兩套主保護(hù)均采用光纖通道，按情況可以分別采用專用光纖、或分別采用復(fù)用PCM終端、或分別采用2M/s的保護(hù)專用通道;3.分別采用不同路徑的微波通道，或一套微波通道，一套電力線載波通道?！?)對(duì)相間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)相間短路保護(hù):●a)單側(cè)電源單回線路，可裝設(shè)三相電流電壓保護(hù)，如不能滿足要求，則裝設(shè)距離保護(hù);●b)雙側(cè)電源線路，宜裝設(shè)距離保護(hù);●c)正常方式下，保護(hù)安裝處短路，電流速斷保護(hù)的靈敏度在1.2以上時(shí)，可裝設(shè)電流速斷保護(hù)作輔助保護(hù);●d)符合裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)要求的線路，除了裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)外，還應(yīng)按上述要求，裝設(shè)相間短路后備保護(hù)與輔助保護(hù)?！?)對(duì)接地短路，應(yīng)按下列規(guī)定之一裝設(shè)接地短路保護(hù):●a)對(duì)22OkV線路，當(dāng)接地電阻不大于1OO歐時(shí)，保護(hù)應(yīng)能可靠地、有選擇地切除故障;●b)宜裝設(shè)階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù);●c)可采用接地距離保護(hù)，并輔之階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù);●d)符合裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)要求的線路，除了裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)外，還應(yīng)按上述要求，裝設(shè)接地短路后備保護(hù)?！?)電纜線路或電纜與架空線路，除了相間短路和接地短路保護(hù)之外，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)宜帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)危與設(shè)備安全時(shí)，也可以動(dòng)作于跳閘?！?3)330-500kV電力網(wǎng)線路保護(hù)配置?！?)配置330~5OOkV線路保護(hù)時(shí)要考慮的超高壓電網(wǎng)特點(diǎn):●a)輸送功率大，穩(wěn)定問(wèn)題突出，要求保護(hù)可靠性高、選擇性好、動(dòng)作速度快;●b)系統(tǒng)中采用大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器帶來(lái)的影響;●c)系統(tǒng)中采用串聯(lián)電容補(bǔ)償和并聯(lián)電抗器帶來(lái)的影響;●d)超高壓、長(zhǎng)距離輸電線路分布電容電流帶來(lái)的影響;●e)采用電流互感器鐵芯帶有氣隙和電容式電壓互感器帶來(lái)的影響;●f)其他方面，如同桿并架雙回線等?！?)330~5OOkV電力網(wǎng)線路主保護(hù)配置?！馻)設(shè)置兩套完整、獨(dú)立的全線速動(dòng)主保護(hù)?！馼)兩套主保護(hù)的交流電流、電壓回路和直流電源相互獨(dú)立?！馽)每一套主保護(hù)對(duì)全線路發(fā)生的各種類型故障(包括正常運(yùn)行、非全相運(yùn)行以與系統(tǒng)振蕩過(guò)程中發(fā)生單相接地故障和兩相接地、相間故障與轉(zhuǎn)移性故障等)，均能快速動(dòng)作切除故障?！馾)每套主保護(hù)應(yīng)具有獨(dú)立選相功能，實(shí)現(xiàn)單相跳閘或三相跳閘?！馿)斷路器有兩