《華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程教案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程教案.doc（58頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 課程教案 目錄 第一章 緒論 第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù) 第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù) 第四章 輸電線縱聯(lián)保護(hù) 第五章 自動重合閘 第六章 電力變壓器的繼電保護(hù) 第七章 發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 第八章 母線的繼電保護(hù) 第一章緒論 一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用 1. 繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置。 ﹡ 繼電保護(hù)技術(shù)是一個完整的體系，它主要包括電力系統(tǒng)故障分析、各種繼電保護(hù)原理及實現(xiàn)方法、繼電保護(hù)的設(shè)計、繼電保護(hù)運行及維護(hù)等技術(shù)。 ﹡ 繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。P1 繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。 2. 電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài)：（三相交流系統(tǒng)） * 故障：各種短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和斷線（單相、兩相），其中最常見且最危險的是各種類型的短路。其后果： 1.電流I增加 危害故障設(shè)備和非故障設(shè)備； 2．電壓U降低或增加 影響用戶的正常工作； 3．破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大（系統(tǒng)振蕩，電壓崩潰） 4．發(fā)生不對稱故障時，出現(xiàn)I2，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加發(fā)熱；發(fā)生接地故障時出現(xiàn) I0，—對相鄰?fù)ㄓ嵪到y(tǒng)造成干擾 * 不正常運行狀態(tài)： 電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運行狀態(tài)。如：過負(fù)荷、過電壓、頻率降低、系統(tǒng)振蕩等。 3．繼電保護(hù)的作用： （1） 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動、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，保證其他無故障設(shè)備迅速恢復(fù)正常運行； （2） 反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護(hù)的條件（例如有無經(jīng)常值班人員）而動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。 二、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類： 1． 基本原理： 為區(qū)分系統(tǒng)正常運行狀態(tài)與故障或不正常運行狀態(tài)——必須找出兩種情況下的區(qū)別。 ① I增加 故障點與電源間 —>過電流保護(hù) ② U降低 母線電壓 —>低電壓保護(hù) ③ 相位變化，變化； 正常：為負(fù)荷的功率因數(shù)角一般為0-30左右 短路：為輸電線路的阻抗角一般為60～85—>方向保護(hù). ④ 測量阻抗降低，Z= 模值減少 —>阻抗保護(hù) ⑤ 雙側(cè)電源線路外部故障： 內(nèi)部故障： ——電流差動保護(hù)。 ⑥ 反映I2 ，0 的 序分量保護(hù)等。 非電氣量：瓦斯保護(hù)，過熱保護(hù) 原則上說：只要找出正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可找出一種原理，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。 2． 構(gòu)成 以過電流保護(hù)為例： 正常運行： LJ不動 故障時： LJ動—>SJ動（延時）—>XJ動—>信號 TQ動—> 跳閘 （常用繼電器及觸點的表示方法參考 附錄1 P230） 保護(hù)裝置由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。 （1） 測量元件 作用：測量從被保護(hù)對象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動。 （2） 邏輯元件 作用：根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。 邏輯回路有：或、與、非、延時啟動、延時返回、記憶等。 （3） 執(zhí)行元件： 作用；根據(jù)邏輯元件傳送的信號，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障時→跳閘；不正常運行時→發(fā)信號；正常運行時→不動作。 3.分類： 幾種方法如下： （1） 按被保護(hù)的對象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等； （2） 按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等； （3） 按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過勵磁保護(hù)等； （4） 按構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的繼電器原理分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等； （5） 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) 滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。 后備保護(hù) 主保護(hù)或斷路器拒動時用來切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。 ①遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實現(xiàn)的后備保護(hù)。 ②近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動時，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失靈保護(hù)來實現(xiàn)近后備保護(hù)。 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)退出運行而增設(shè)的簡單保護(hù)。 三、對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求： 對動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。 即保護(hù)的四性。 （一） 選擇性：P4 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。 例： 當(dāng)d1點短路時，保護(hù)1、2動→跳1DL、2DL，有選擇性 當(dāng)d2點短路時，保護(hù)5、6動→跳5DL、6DL，有選擇性 當(dāng)d3點短路時，保護(hù)7、8動→跳7DL、8DL，有選擇性 當(dāng)d3點短路時，若保護(hù)7拒動或7DL拒動，保護(hù)5動→跳5DL（有選擇性） 若保護(hù)7和7DL正確動作于跳閘，保護(hù)5動→跳5DL，則保護(hù)5為誤動，或稱保護(hù) 5越級跳閘（保護(hù)5失去選擇性） 小結(jié)：選擇性就是故障點在區(qū)內(nèi)就動作，在區(qū)外不動作。當(dāng)主保護(hù)未動作時，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。因遠(yuǎn)后備保護(hù)比較完善（對保護(hù)裝置拒動、DL拒動、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動作均起后備作用）且實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用。但遠(yuǎn)后備保護(hù)切除故障的時間較長。在高壓電網(wǎng)中，應(yīng)加強(qiáng)主保護(hù)。 （二） 速動性： 保護(hù)的動作速度應(yīng)盡可能快速?？焖偾谐收系暮锰帲?提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；減少用戶在低電壓下的動作時間；減少故障元件的損壞程度 ，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 ； t－故障總切除時間； tbh-保護(hù)動作時間； tDL-斷路器動作時間； 一般的快速保護(hù)動作時間為0.06～0.12s，最快的可達(dá)0.01～0.04s。 一般的斷路器的動作時間為0.06～0.15s，最快的可達(dá)0.02～0.06s。 所以，切除故障的最快時間為：0 。03—0。1s。 （三） 靈敏性：P5 指在最不利的條件下，保護(hù)裝置對故障的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，不論運行方式大小、短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地反應(yīng)。 通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Klm。 對反應(yīng)于數(shù)值上升而動作的過量保護(hù)（如電流保護(hù)） 對反應(yīng)于數(shù)值下降而動作的欠量保護(hù)（如低電壓保護(hù)） 其中故障參數(shù)的最小、最大計算值是根據(jù)實際可能的最不利運行方式、故障類型和短路點位置來計算的。 在《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程（DL400－91）》中，對各類保護(hù)的靈敏系數(shù)Klm的要求都作了具體規(guī)定（參見附錄2，P231）。 （四） 可靠性：P5 指發(fā)生了屬于某保護(hù)裝置動作的故障，它應(yīng)能可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作（拒動）；而在發(fā)生不屬于本保護(hù)動作的故障時，保護(hù)應(yīng)可靠不動，即不發(fā)生錯誤動作（誤動）。 影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素： 內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡明，觸點多少等； 外在的：運行維護(hù)水平、安裝調(diào)試是否正確。上述四個基本要求是設(shè)計、分析研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個基本線索。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。 四、發(fā)展： 原理：隨電力系統(tǒng)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展 從保護(hù)原理看：過電流保護(hù) （最早熔斷器） 電流差動保護(hù) 方向性電流保護(hù) （1901年） （1908年） （1910年） 距離保護(hù) 高頻保護(hù) 微波保護(hù) 行波保護(hù)、光纖保護(hù) （1920年） （1927年） （50年代） （70年代誕生、50年代有設(shè)想） 從構(gòu)成保護(hù)裝置的元件看：機(jī)電型 電子型 微機(jī)型（我校80年代） (電磁型、感應(yīng)型、電動型) 晶體管 集成電路 20世紀(jì)50年代 60年代末提出 70年代后半期出樣機(jī) 繼電保護(hù)的基本知識 一． 互感器： （1） 電流互感器： 1 作用：（一次）大電流變換為（二次）小電流（額定值為5A或1A）；隔離作用。 2 工作特點和要求： 1） 一次繞組與高壓回路串聯(lián)，I1只取決于所在高壓回路電流，而與二次負(fù)荷大小無關(guān)。 2） 二次回路不允許開路，否則會產(chǎn)生危險的高電壓，危及人身及設(shè)備安全。 3） CT二次回路必須有一點直接接地，防止一、二次繞組絕緣擊穿后產(chǎn)生對地高電壓，但僅一點接地。 4） 變換的準(zhǔn)確性。 3 極性： “減極性”原則：當(dāng)同時從一、二次繞組的同極性端子通入相同方向電流時，它們在鐵芯中產(chǎn)生磁通的方向相同。 當(dāng)從一次繞組“*”標(biāo)端通入交流電時，則在二次側(cè)感應(yīng)電流從“*”標(biāo)端流出。從兩側(cè)同極性端觀察時，，反方向，稱為減極性標(biāo)記。此時鐵芯中的合成磁勢為，則。這表明，同相位。 4 誤差： 表現(xiàn)在兩方面：幅值誤差和相位誤差。 ZL很小，Z`u大。 （2） 電壓互感器： 1 作用：一次高電壓變換為二次低電壓（額定線電壓100V；相電壓為57。7V） 2 工作特點和要求： 1） 一次繞組與高壓電路并聯(lián)。 2） 二次繞組不允許短路（短路電流會燒毀PT）,裝有熔斷器。 3） 二次繞組有一點直接接地。且只能有一點接地。 4） 變換的準(zhǔn)確性。 3 電磁式電壓互感器 其工作原理與變壓器相同。 ZL>>Z1` ,Z2 , Zu`大。幅值誤差ΔU,角度誤差δ。 二． 各種小型變換器 （1） 電壓變換器 U U YB （2） 電流變換器 I I LB 通常在二次接有電阻，將二次電流變?yōu)殡妷盒盘枴? （3） 電抗變壓器 I U DKB 鐵芯帶氣隙。 因帶氣隙，Zu`很小，ZL>>Zu`, ZⅡ近似零。 ， ZM 模擬阻抗，阻抗角為Ф KI 阻抗量綱變換系數(shù)，又稱轉(zhuǎn)移阻抗。 R的作用：改變Ф角，對幅值稍有影響。R↑→IR ↑→Ф , E2↓ 三． 對稱分量濾過器 三相不對稱電量可在一定系統(tǒng)中分解成對稱分量。 其中， 1 零序電壓濾過器： 1） 2） ，K為電容分壓。 2 零序電流濾過器： 其中，為勵磁電流，為不平衡電流。若CT型號相同，對稱運行時，不平衡電流近似零，三相短路時，電流增加， 因鐵芯飽和，Ibp增加，零序電流保護(hù)定值應(yīng)躲過該不平衡電流。 3 電阻－電容式負(fù)序電壓濾過器 參數(shù)： 1） 加入零序電壓時： 因為 所以。 2） 加入正序電壓時： 3） 通入負(fù)序電壓時： ，若改變輸入電壓的相序為A,C,B，則變?yōu)檎驗V過器。 4 負(fù)序電流濾過器 電阻－電感型濾過器 圖中C是作角度誤差補(bǔ)償用的。 參數(shù)： ; ;. 1） 加入零序電流： 2） 加入正序電流： 要使則，即： LB有角度誤差，DKB的轉(zhuǎn)移阻抗不是純電抗，故在LB副邊加一電容，以補(bǔ)償角誤差。 3） 加入負(fù)序電流： 5 復(fù)合電流濾過器 。選擇，則正序分量不能消除。 四． 繼電特性 以過電流繼電器為例： 動作 ； 返回。 繼電器的動作電流：能使繼電器動作的最小電流值。IdzJ 繼電器的返回電流：能使繼電器返回的最大電流值。IhJ 繼電特性的兩個要點： 1） 永遠(yuǎn)處于動作或返回狀態(tài)，無中間狀態(tài)。 2） Idz不等于Ih，使接點無抖動。 返回系數(shù)。過量繼電器，Kh小于1；欠量繼電器，Kh大于1 第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù) 第一節(jié) 單測電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù) 保護(hù)的配置：一般由三段式構(gòu)成。 三段式 第Ⅰ段―――電流速斷保護(hù) 第Ⅱ段―――限時電流速斷保護(hù) 第Ⅲ段―――過電流保護(hù) 主保護(hù) 后備保護(hù) 一、電流速斷保護(hù)（第Ⅰ段）： 對于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時動作電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。 1、短路電流的計算： 圖中、1――最大運行方式下d(3) 2――最小運行方式下d(2) 3――保護(hù)1第一段動作電流 ； 可見，Id的大小與運行方式、故障類型及故障點位置有關(guān) 最大運行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式。（Zs.min） 最小運行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最小的方式。（Zs.max） 2、整定值計算及靈敏性校驗 為了保護(hù)的選擇性，動作電流按躲過本線路末端短路時的最大短路短路整定 保護(hù)裝置的動作電流：能使該保護(hù)裝置起動的最小電流值，用電力系統(tǒng)一次測參數(shù)表示。（IdZ） 在圖中為直線3，與曲線1、2分別交于a、b點 可見，有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長 靈敏性：用保護(hù)范圍的大小來衡量 lmax 、lmin 一般用lmin來校驗、 要求：≥（15～20）％ 方法：① 圖解法，按比例作圖，可求出最小保護(hù)范圍。 ② 解析法： 可得 式中 ZL=Z1l――被保護(hù)線路全長的阻抗值 動作時間t=0s 3、構(gòu)成 中間繼電器的作用： ① 接點容量大，可直接接TQ去跳閘 ② 當(dāng)線路上裝有管型避雷器時，利用其固有動作時間（60ms）防止避雷器放電時保護(hù)誤動 4、小結(jié) ① 僅靠動作電流值來保證其選擇性 ② 能無延時地保護(hù)本線路的一部分（不是一個完整的電流保護(hù)）。 二、限時電流速斷保護(hù)（第Ⅱ段） 1、 要求 ① 任何情況下能保護(hù)線路全長，并具有足夠的靈敏性 ② 在滿足要求①的前提下，力求動作時限最小。 因動作帶有延時，故稱限時電流速斷保護(hù)。 2、 整定值的計算和靈敏性校驗 為保證選擇性及最小動作時限，首先考慮其保護(hù)范圍不超出下一條線路第Ⅰ段的保護(hù)范圍。即整定值與相鄰線路第Ⅰ段配合。 動作電流： 動作時間： Δt取0.5"，稱時間階梯，其確定原則參看P18. 靈敏性： 要求：≥1.3～1.5 若靈敏性不滿足要求，與相鄰線路第Ⅱ段配合。此時： 動作電流： 動作時間： 3、 構(gòu)成： 與第Ⅰ段類同：但須加一個時間繼電器，由時間繼電器的延時接點去起動出口中間繼電器。 4、 小結(jié)： ① 限時電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長 ② 依靠動作電流值和動作時間共同保證其選擇性 ③ 與第Ⅰ段共同構(gòu)成被保護(hù)線路的主保護(hù)，兼作第Ⅰ段的后備保護(hù)。 三、定時限過電流保護(hù)（第Ⅲ段） 1、 作用： 作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰線下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。其起動電流按躲最大負(fù)荷電流來整定的保護(hù)稱為過電流保護(hù)，此保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長，且能保護(hù)相鄰線路的全長。 2、 整定值的計算和靈敏性校驗： 1）、動作電流：①躲最大負(fù)荷電流 （1） ②在外部故障切除后，電動機(jī)自起動時，應(yīng)可靠返回。 電動機(jī)自起動電流要大于它正常工作電流，因此引入自起動系數(shù)KZq （2） 式中， 顯然，應(yīng)按（2）式計算動作電流，且由（2）式可見，Kh越大，IdZ越小，Klm越大。因此，為了提高靈敏系數(shù)，要求有較高的返回系數(shù)。（過電流繼電器的返回系數(shù)為0.85～0.9） 2）、動作時間 在網(wǎng)絡(luò)中某處發(fā)生短路故障時，從故障點至電源之間所有線路上的電流保護(hù)第Ⅲ段的測量元件均可能動作。例如：下圖中d1短路時，保護(hù)1～4都可能起動。為了保證選擇性，須加延時元件且其動作時間必須相互配合。 即 、 、、 這就是階梯時間特性。 注：當(dāng)相鄰有多個元件，應(yīng)選擇與相鄰時限最長的保護(hù)配合 3）、靈敏性 近后備： Id1.min―――本線路末端短路時的短路電流 遠(yuǎn)后備： Id2min ―――相鄰線路末端短路時的短路電流 3、 構(gòu)成：與第Ⅱ段相同，只是電流繼電器的定值與時間繼電器定值不同。 4、 小結(jié)： ① 第Ⅲ段的IdZ比第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多，其靈敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高； ② 在后備保護(hù)之間，只有靈敏系數(shù)和動作時限都互相配合時，才能保證選擇性； ③ 保護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路全長； ④ 電網(wǎng)末端第Ⅲ段的動作時間可以是保護(hù)中所有元件的固有動作時間之和（可瞬時動作），故可不設(shè)電流速斷保護(hù)；末級線路保護(hù)亦可簡化（Ⅰ＋Ⅲ或II+III），越接近電源，tⅢ越長，應(yīng)設(shè)三段式保護(hù)。 四、電流保護(hù)的接線方式 1、 定義：指保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。 2、 常用的兩種接線方式：三相星形接線和兩相星形接線。 1）、三相星形接線的特點： ① 每相上均裝有CT和LJ、Y形接線 ② LJ的觸點并聯(lián)（或） 2）、兩相星行接線的特點： ① 僅在兩相上裝設(shè)CT和LJ、構(gòu)成不完全Y形接線 ② LJ的觸點并聯(lián)（或） （通常接A、C相） 上述兩種接線方式中，流入電流繼電器的電流IJ與電流互感器的二次電流I2相等。接線系數(shù)： 3、 IdZ與IdZ..J之間的關(guān)系： 或 4、 比較： ① 對各種相間短路，兩種接線方式均能正確反映。 ② 在小接地電流系統(tǒng)中，發(fā)生異地兩點接地時，一般只要求切除一個接地點，而允許帶一個接地點繼續(xù)運行一段時間。 異地兩點接地發(fā)生在相互串聯(lián)的兩條線路上： a、 三相星行接線：保護(hù)1和保護(hù)2之間有配合關(guān)系，100％切除后一線路 b、 兩相星行接線：2/3機(jī)會切除NP線。（即1/3機(jī)會無選擇性動作） 異地兩點接地發(fā)生在同一母線的兩條并行線路上： a、三相星行接線：當(dāng)線路I和線路II的過流保護(hù)動作時間相同時，保護(hù)1和保護(hù)2同時動作，切除線路Ⅰ、Ⅱ。 b、 兩相星行接線：2/3機(jī)會只切一條線路。 ③ Y／△接線變壓器后d(2) 以Y／△－11接線降壓變?yōu)槔? 結(jié)論：當(dāng)在Y/變壓器的側(cè)發(fā)生兩相短路時，滯后相電流是其它兩相電流的兩倍并與它們反相位。 當(dāng)在Y/變壓器的Y側(cè)發(fā)生兩相短路時：超前相電流是其它兩相電流的兩倍，并與它們反相位。（作業(yè)：推導(dǎo)此結(jié)果） ④ 經(jīng)濟(jì)性：兩相不完全星形接線優(yōu)于三相星形接線 三相星形接線靈敏度是兩相星形接線的兩倍 為提高電流保護(hù)對Y/變壓器后兩相短路的靈敏度，采取的措施：在兩相星行接線的中線上再接入一個LJ，此種接線方式稱為兩相三繼電器接線方式。其電流為： ，以提高靈敏性。 5、 應(yīng)用 三相星形接線：發(fā)電機(jī)、變壓器的后備保護(hù)，采用電流保護(hù)作為大電流接地系統(tǒng)的保護(hù)（要求較高的可靠性和靈敏性）。 兩相星形接線：中性點不接地電網(wǎng)或經(jīng)高阻接地電網(wǎng)中。（注：所有線路上的保護(hù)裝置應(yīng)安裝在相同的兩相上。A、C相） 五、評價： 1、 選擇性： 在單測電源輻射網(wǎng)中，有較好的選擇性（靠IdZ、t），但在多電源或單電源環(huán)網(wǎng)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中可能無法保證選擇性。 2、 靈敏性： 受運行方式的影響大，往往滿足不了要求?！娏鞅Ｗo(hù)的缺點 例：第Ⅰ段：運行方式變化較大且線路較短，可能使保護(hù)范圍為零； 第Ⅲ段：長線路重負(fù)荷（If增大，Id減?。?，靈敏性不滿足要求。 3、 速動性： 第Ⅰ、Ⅱ段滿足； 第Ⅲ段越靠近電源，t越長——缺點 4、 可靠性： 線路越簡單，可靠性越高——優(yōu)點 六、應(yīng)用范圍： 35KV及以下的單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)中；第Ⅰ段：110KV等，輔助保護(hù) 作業(yè)：習(xí)題集：P11,題1；預(yù)習(xí)實驗一、二 第二節(jié) 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù) 一. 問題的提出 為提高供電的可靠性，出現(xiàn)了單電源環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)、雙電源或多電源網(wǎng)絡(luò)。但在這樣的網(wǎng)絡(luò)種簡單的電流保護(hù)不能滿足要求。針對以下雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)，分析如下： 對電流速斷保護(hù)：d1處短路，若，則保護(hù)3誤動，d2處短路，若則保護(hù)2誤動。 對過電流保護(hù)：d1處短路，要求 d2處短路，，要求 顯然，這種要求是矛盾的。 上述矛盾的要求不可能同時滿足。 原因分析：反方向故障時對側(cè)電源提供的短路電流引起保護(hù)誤動。 解決辦法：加裝方向元件——功率方向繼電器。當(dāng)方向元件和電流測量元件均動作時才啟動邏輯元件。這樣雙側(cè)電源系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)變成針對兩個單側(cè)電源的子系統(tǒng)。 由上圖可見，保護(hù)1、3、5只反映由左側(cè)電源提供的短路電流，它們之間應(yīng)相互配合。而保護(hù)2、4、6僅反映由右側(cè)電源提供的短路電流，它們之間應(yīng)相互配合，矛盾得以解決。 二、功率方向繼電器的工作原理 電流規(guī)定方向：從母線流向線路為正方向。 電流本身無法判定方向，需要一個基準(zhǔn)—母線電壓。 d1處短路 （對保護(hù)2為正方向） d2處短路（對保護(hù)2為反方向） 因此：利用判別短路功率方向或電流、電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別發(fā)生故障的方向。 實現(xiàn)： 1、最大靈敏角：在UJ、IJ幅值不變時，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）值隨兩者之間的相位差的大小而改變。當(dāng)輸出為最大時的相位差稱最大靈敏角。 2、 動作范圍： 動作方程： 或 3、 動作特性: 當(dāng)線路發(fā)生三相短路 所以 4、 死區(qū)：當(dāng)正方向出口短路時，，GJ不動——電壓死區(qū)。 消除辦法：采用90度接線方式，加記憶回路。 三、幅值比較原理和相位比較原理及其互換關(guān)系 對于比較兩個電氣量的繼電器，可按幅值比較原理或相位比較原理來實現(xiàn)。 幅值比較原理： 相位比較原理： 用四邊形法則來分析它們之間的關(guān)系： 或 可見，幅值比較原理與相位比較原理之間具有互換性。 注： 1 必須是同一頻率的正弦交流量 2 相位比較原理的動作邊界為 四、LG－11整流型功率方向繼電器 它是按幅值比較原理來實現(xiàn)的： 1、 構(gòu)成： ① 電壓形成回路：由DKB、YB組成： R1、R2——消除潛動、調(diào)整平衡。 C1——與YB的勵磁電抗形成諧振，使超前90o,其記憶作用用于消除死區(qū)，記憶時間為幾十毫秒； ② 比較回路： 由半導(dǎo)體整流橋BZ1,BZ2組成的環(huán)流是比較回路。 ③ 執(zhí)行元件——極化繼電器J,非常靈敏 標(biāo)記“＊”，當(dāng)電流從＊端流入時，J動作，反之則不動。 時，J動作； 2、 動作方程： 3、 動作特性： ――內(nèi)角（由繼電器決定） 4、 死區(qū)： 雖然J的動作功率很小，但———最小工作電壓。 當(dāng)出口接地短路時，，GJ不動作——死區(qū)。 在記憶時間內(nèi)消除死區(qū)。 5、 角度特性： 當(dāng)IJ為常數(shù)時，動作電壓UJ與φJ(rèn)之間的關(guān)系曲線，以α＝ 30為例： 當(dāng)φJ(rèn)＝－α＝－30時，繼電器的動作電壓最小，J最靈敏。 J動作范圍：以φJ(rèn)＝－30為中心的90的區(qū)域，即圖中陰影區(qū)。 6、 潛動： 從理論上講，當(dāng) 或 時，J不動。 但由于比較回路中各元件參數(shù)的不完全對稱，可能使得在僅有或時，J動作,即潛動。 僅有時動，叫電壓潛動，僅有時動，叫電流潛動 潛動對保護(hù)的影響： 對正方向接地短路時，有利于保護(hù)正確動作； 當(dāng)反方向接地短路時，可能導(dǎo)致GJ誤動，使得保護(hù)誤動； 另外，增大GJ的動作功率，可降低靈敏性； 消除方法：調(diào)R1（電流潛動時），調(diào)R2（電壓潛動時）。 五、相間短路功率方向繼電器的接線方式： 1、 要求：良好的方向性（與故障類型無關(guān)）和較高的靈敏性。 2、 90接線方式： 指系統(tǒng)三相對稱且cosφ=1時，的接線方式。 注：90接線方式僅為了稱呼方便，且僅在定義中成立。 采用該接線方式構(gòu)成的三相式方向過電流保護(hù)的原理接線圖參看第40頁，圖2－37。 提示：三相星形接線且按相啟動（指接入同名相電流的測量元件和功率方向元件的結(jié)點串聯(lián)，而后于其他元件相并聯(lián)后啟動邏輯元件。） 3、 相間短路情況下90接線功率方向繼電器動作行為分析： （1） 正方向三相短路： 由于三相對稱，三只繼電器動作情況相同，故以A相為例分析： 從圖中可見，φJ(rèn)A＝φJ(rèn)d－90 ① 為使功率方向繼電器動作最靈敏 ② 為使PJA>0 一般 當(dāng)， 當(dāng)， 所以,在三相短路時,選擇,可保證GJ動作。 （2） 正方向兩相短路，以BC兩相短路為例,且空載運行. 有兩種極限情況:出口和遠(yuǎn)處 ①出口短路 GJA:,不動作； GJB：，同三相短路； GJC：，同三相短路。 所以應(yīng)選擇，使得時GJ能動作 注：出口BC兩相短路，、幅值很大，B、C相功率方向繼電器動作。 該接線方式可消除各種兩相短路的死區(qū)。 ②遠(yuǎn)處短路 GJA: ,不動作； GJB：，所以應(yīng)選擇，使得B相GJ能動作； GJC：，所以應(yīng)選擇，使得C相GJ能動作 綜合兩種極限情況：在正方向任何地點： ： ： 同理： 和時可得到相應(yīng)的結(jié)論，參看P43表2—2。 綜上所述：為保證時，GJ在正方向任何相間短路時均能動作： （例：LG—11型 或） 總結(jié)：優(yōu)點：①對各種兩相短路都沒有死區(qū)； ②適當(dāng)選擇內(nèi)角后，對線路上各種相間故障保證動作的方向性； 缺點：不能清除死區(qū)。 順便指出：在正常運行情況下，位于送電側(cè)的GJ在負(fù)荷電流的作用下一般都處于動作狀態(tài)。 六．雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)整定的特點： 1．電流速斷保護(hù) 無方向元件： 有方向元件： 此時保護(hù)1不需方向元件。 2．限時電流速斷保護(hù) 原則與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中第Ⅱ段的整定原則相同，與相鄰線路Ⅰ段保護(hù)配合。但需考慮保護(hù)安裝點與短路點之間有分支的影響，即分支電路的影響。分支電路分兩種典型情況：助增，外汲。 助增：使故障線路電流增大的現(xiàn)象 外汲：使故障線路電流減小的現(xiàn)象 引入分支系數(shù)： 當(dāng)僅有助增時：∵∴ 僅有外汲時：∵∴ 無分支時： 既有助增，又有外汲時，可能大于1也可能小于1 整定時，應(yīng)取實際可能的最小值以保證選擇性。 七．對方向性電流保護(hù)的評價 1． 在多電源網(wǎng)絡(luò)及單電源環(huán)網(wǎng)中能保證選擇性 2． 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) 3． 接線較復(fù)雜，可靠性稍差，且增加投資 4． 出口時，GJ有死區(qū)，使保護(hù)有死區(qū)——缺點 ∴力求不用方向元件（如果用動作電流和延時能保證選擇性） 原則：①對于電流速斷保護(hù)（第Ⅰ、Ⅱ段） 如： 故障，保護(hù)1可不加GJ 故障，保護(hù)2要加GJ ②對過流保護(hù) 故障時，∵ ∴ 保護(hù)2、3要加GJ 故障時，∵ ∴保護(hù)3要加GJ 保護(hù)1可不加GJ 即：動作延時長的可不加GJ，動作延時小的或相等的要加GJ。 作業(yè)：P17題1，P14題4，P18題4 第三節(jié) 輸電線路的接地保護(hù) 大接地電流系統(tǒng)：系統(tǒng)中主變壓器中性點直接接地 在此系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生接地故障時,通過變壓器接地點構(gòu)成短路通路,使故障相流過很大的短路電流. 110KV及以上電網(wǎng) 中性點直接接地系統(tǒng) 60KV及以下電網(wǎng) 中性點不接地或不直接接地(小接地電流系統(tǒng)) 運行經(jīng)驗表明,在中性點直接接地系統(tǒng)中,d(1)幾率占總故障率的70%∽90% .所以如何正確設(shè)置接地故障的保護(hù)是該系統(tǒng)的中心問題之一.而在該系統(tǒng)中發(fā)生d(1),系統(tǒng)中會出現(xiàn)零序分量,而正常運行時無零序分量.故可利用零序分量構(gòu)成接地短路的保護(hù). 一、 零序分量的特點 (一) 零序電壓 : 故障點U0最高,離故障點越遠(yuǎn), U0越低.變壓器中性點接地處U0=0 (二) 零序電流 分布: 與中性點接地變壓器的位置有關(guān) 大小: 與線路及中性點接地變壓器的零序阻抗有關(guān) (三) 零序功率 短路點最大(與U0相同). 方向:與正序相反,從線路→母線 (四) 相位差由ZB10的阻抗角決定 與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點的位置無關(guān) 二、 零序電流保護(hù) 三段式或四段式 Ⅰ段:速動段保護(hù) Ⅱ段(Ⅱ、Ⅲ段)應(yīng)能有選擇性切除本線路范圍的接地故障，其動作時間應(yīng)盡量縮短 最末一段：后備 三段式零序電流保護(hù)原理與三段式電流保護(hù)是相似的 （一）Ⅰ段 <1>躲過下一個線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0max ＝1.2∽1.3 求3 I0max ①故障點：本線路末端 ②故障類型： （假設(shè)X1∑＝X2∑） (串) （并） 當(dāng)Z0∑>Z1∑ I0(1)>I0(1.1) 采用I0（1） 當(dāng)Z0∑0, 電阻電感性 電抗部分增大 送電側(cè)α<0, 電阻電容性 電抗部分減小 2. 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中過渡電阻的影響 BC線路出口經(jīng)短路