繼電保護(hù)-電網(wǎng)電流、電壓保護(hù)

1、第第2 2章章 電網(wǎng)的電流、電壓保護(hù)電網(wǎng)的電流、電壓保護(hù) 和方向性電流、電壓保護(hù)和方向性電流、電壓保護(hù)o第一節(jié)第一節(jié) 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流、電壓保護(hù)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流、電壓保護(hù)n電磁型電流繼電器電磁型電流繼電器n無時(shí)限電流速斷保護(hù)無時(shí)限電流速斷保護(hù)n限時(shí)電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)n定時(shí)限過電流保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)n三段式電流保護(hù)的應(yīng)用三段式電流保護(hù)的應(yīng)用n電流保護(hù)的接線方式電流保護(hù)的接線方式o第二節(jié)第二節(jié) 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)n方向性電流保護(hù)的基本原理方向性電流保護(hù)的基本原理n功率方向繼電器的工作原理功率方向繼電器的工作原理n相間短路功率方向

2、繼電器的接線方式相間短路功率方向繼電器的接線方式n對方向性電流保護(hù)的評價(jià)對方向性電流保護(hù)的評價(jià)o第三節(jié)第三節(jié) 大接地電流系統(tǒng)的零序保護(hù)大接地電流系統(tǒng)的零序保護(hù)n零序電壓過濾器零序電壓過濾器n零序電流過濾器零序電流過濾器n零序電流速斷（零序零序電流速斷（零序I I 段）保護(hù)段）保護(hù)n零序過電流（零序零序過電流（零序段）保護(hù)段）保護(hù)n方向性零序電流保護(hù)方向性零序電流保護(hù)n對零序電流保護(hù)的評價(jià)對零序電流保護(hù)的評價(jià)o第四節(jié)第四節(jié) 小接地電流系統(tǒng)的零序保護(hù)小接地電流系統(tǒng)的零序保護(hù)n中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)n中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特

3、點(diǎn)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)n中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù) 1 1、電磁型電流繼電器、電磁型電流繼電器 電磁型電流繼電器的工作原理可用圖電磁型電流繼電器的工作原理可用圖2 2 一一1 1 說明。說明。在線圈在線圈1 1 中的電流中的電流I I，產(chǎn)生磁通，產(chǎn)生磁通，它將通過由鐵心、，它將通過由鐵心、空氣隙和可動舌片組成的磁路。舌片被磁化后，即與鐵空氣隙和可動舌片組成的磁路。舌片被磁化后，即與鐵心的磁極產(chǎn)生電磁吸力，企圖吸引舌片向左轉(zhuǎn)動，在它心的磁極產(chǎn)生電磁吸力，企圖吸引舌片向左轉(zhuǎn)動，在它上面裝有繼電器的可動觸點(diǎn)上面裝有繼電器的可動觸點(diǎn)5 5

4、，當(dāng)電磁吸力足夠大時(shí)，當(dāng)電磁吸力足夠大時(shí)，即可吸動舌片并使觸點(diǎn)接通，稱為繼電器即可吸動舌片并使觸點(diǎn)接通，稱為繼電器“動作動作”。 圖圖22 示出的電網(wǎng)中實(shí)際使用了半個世紀(jì)的電示出的電網(wǎng)中實(shí)際使用了半個世紀(jì)的電磁型電流繼電器的結(jié)構(gòu)。磁型電流繼電器的結(jié)構(gòu)。 第第1 1節(jié)節(jié) 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流、電壓保護(hù)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流、電壓保護(hù)圖圖2 一一1 電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu)電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu) 電網(wǎng)發(fā)生相間短路時(shí)，一個明顯的特征就是故障相電流突然增大，因電網(wǎng)發(fā)生相間短路時(shí)，一個明顯的特征就是故障相電流突然增大，因此，通過檢測電流的變化可以判定故障的發(fā)生，這就是作為故障測量元件此，

5、通過檢測電流的變化可以判定故障的發(fā)生，這就是作為故障測量元件之一的電流繼電器的功能。電流繼電器是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件，也是之一的電流繼電器的功能。電流繼電器是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件，也是反映一個電氣量而動作的簡單繼電器的典型。無論何種類型的電流繼電器，反映一個電氣量而動作的簡單繼電器的典型。無論何種類型的電流繼電器，它們總有一個動作電流它們總有一個動作電流( )( )和一個返回電流和一個返回電流( )( )。 動作電流動作電流: : 能使繼電器動作的最小電流值。當(dāng)繼電器的輸入電流能使繼電器動作的最小電流值。當(dāng)繼電器的輸入電流 時(shí)，繼電器根本不動作時(shí)，繼電器根本不動作; ;而當(dāng)而當(dāng) 時(shí)，繼電器

6、能夠突然迅時(shí)，繼電器能夠突然迅速地動作。速地動作。 返回電流返回電流: : 能使繼電器返回原位的最大電流值。在繼電器動作以后，能使繼電器返回原位的最大電流值。在繼電器動作以后，當(dāng)電流減小到當(dāng)電流減小到 時(shí)，繼電器能立即突然地返回原位。無論啟動時(shí)，繼電器能立即突然地返回原位。無論啟動和返回，繼電器的動作都是明確干脆的，它不可能停留在某一個中間位置。和返回，繼電器的動作都是明確干脆的，它不可能停留在某一個中間位置。這種特性稱之為這種特性稱之為“繼電特性繼電特性”。 op rIre rIrop rIIrop rIIrrerII 返回系數(shù)返回系數(shù):即繼電器的返回電流與動作電流的比值。即繼電器的返回電流

7、與動作電流的比值。可表示為：可表示為： 顯然，反映電氣量增長而動作的繼電器（如電流繼電器）的顯然，反映電氣量增長而動作的繼電器（如電流繼電器）的K Krere小小于于1 1，而反映電氣量降低而動作的繼電器（如低電壓繼電器），其，而反映電氣量降低而動作的繼電器（如低電壓繼電器），其K K re re必大于必大于1 1。 在實(shí)際應(yīng)用中，常常要求電流繼電器有較高的返回系數(shù)，如在實(shí)際應(yīng)用中，常常要求電流繼電器有較高的返回系數(shù)，如0.80.80.90.9。 .2.1re rreop rIKI2、無時(shí)限電流速斷保護(hù)、無時(shí)限電流速斷保護(hù) 無時(shí)限電流速斷保護(hù)又稱為無時(shí)限電流速斷保護(hù)又稱為 段電流保護(hù)或瞬時(shí)電流

8、速斷保護(hù)。段電流保護(hù)或瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。根據(jù)對繼電保護(hù)速動性的要求，保護(hù)裝置動作切除故障的時(shí)間，必須滿根據(jù)對繼電保護(hù)速動性的要求，保護(hù)裝置動作切除故障的時(shí)間，必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和保證重要用戶供電可靠性、在簡單、可靠和保證選擇性的足系統(tǒng)穩(wěn)定和保證重要用戶供電可靠性、在簡單、可靠和保證選擇性的前提下，原則上總是越快越好。因此，應(yīng)力求裝設(shè)快速動作的繼電保護(hù)，前提下，原則上總是越快越好。因此，應(yīng)力求裝設(shè)快速動作的繼電保護(hù)，無時(shí)限電流速斷保護(hù)就是這樣的保護(hù)。它是反映電流增大而瞬時(shí)動作的無時(shí)限電流速斷保護(hù)就是這樣的保護(hù)。它是反映電流增大而瞬時(shí)動作的電流保護(hù)，故又簡稱為電流速斷保護(hù)。電流保護(hù)，故又簡稱為電流速

9、斷保護(hù)。 以圖以圖2.32.3所示的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線為例，假定在每條線路上均裝有所示的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線為例，假定在每條線路上均裝有電流速斷保護(hù)，則當(dāng)線路電流速斷保護(hù)，則當(dāng)線路ABAB上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)2 2能瞬時(shí)動作，能瞬時(shí)動作，而當(dāng)線路而當(dāng)線路BCBC上故障時(shí)，希望保護(hù)上故障時(shí)，希望保護(hù)1 1能瞬時(shí)動作，它們的保護(hù)范圍最好能瞬時(shí)動作，它們的保護(hù)范圍最好能達(dá)到本線路全長的能達(dá)到本線路全長的100100。但這種希望能否實(shí)現(xiàn)，還需具體分析。但這種希望能否實(shí)現(xiàn)，還需具體分析. . 圖圖2.3電流速斷保護(hù)動作特性的分析電流速斷保護(hù)動作特性的分析 由圖由圖2.32.3所示，以保

10、護(hù)所示，以保護(hù)2 2為例。當(dāng)本線路末端為例。當(dāng)本線路末端K1K1點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷保護(hù)保護(hù)2 2 能夠瞬時(shí)動作切除故障，而當(dāng)相鄰線路能夠瞬時(shí)動作切除故障，而當(dāng)相鄰線路BC BC 出口處（即出口處（即BCBC線線路的始端）路的始端）K2K2點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性的要求，速斷保護(hù)點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性的要求，速斷保護(hù)2 2就不應(yīng)該動作，就不應(yīng)該動作，因?yàn)樵撎幍墓收蠎?yīng)由速斷保護(hù)因?yàn)樵撎幍墓收蠎?yīng)由速斷保護(hù)1 1動作切除。實(shí)際上，動作切除。實(shí)際上，K1K1點(diǎn)和點(diǎn)和K2K2點(diǎn)短路時(shí)，點(diǎn)短路時(shí)，從保護(hù)從保護(hù)2 2安裝處所流過短路電流的數(shù)值幾乎是一樣的。因此，希望安裝處所流過短路電流的數(shù)值幾乎是

11、一樣的。因此，希望K1K1點(diǎn)點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)短路時(shí)速斷保護(hù)2 2能動作，而能動作，而K2K2點(diǎn)短路時(shí)又不動作的要求不可能同時(shí)得點(diǎn)短路時(shí)又不動作的要求不可能同時(shí)得到滿足。同理，保護(hù)到滿足。同理，保護(hù)1 1 也無法區(qū)別也無法區(qū)別K3K3和和K4K4點(diǎn)的短路，這就產(chǎn)生了矛盾。點(diǎn)的短路，這就產(chǎn)生了矛盾。為解決這個矛盾，可采取為解決這個矛盾，可采取兩種辦法兩種辦法：第一，優(yōu)先保證動作的選擇性，即：第一，優(yōu)先保證動作的選擇性，即從保護(hù)裝置啟動參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時(shí)保護(hù)不啟動，從保護(hù)裝置啟動參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時(shí)保護(hù)不啟動，在繼電保護(hù)技術(shù)中，這又稱為按躲開下一條線路出口處短路

12、的條件整定；在繼電保護(hù)技術(shù)中，這又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定；第二，當(dāng)快速切除故障為首要條件時(shí)，就采用無選擇性的電流速斷保護(hù)，第二，當(dāng)快速切除故障為首要條件時(shí)，就采用無選擇性的電流速斷保護(hù)，而以自動重合閘來糾正這種無選擇性動作。此處重點(diǎn)介紹優(yōu)先保證選擇而以自動重合閘來糾正這種無選擇性動作。此處重點(diǎn)介紹優(yōu)先保證選擇性的電流速斷保護(hù)。性的電流速斷保護(hù)。 根據(jù)電力系統(tǒng)短路的分析，當(dāng)電源電勢一定時(shí)，短路電流的根據(jù)電力系統(tǒng)短路的分析，當(dāng)電源電勢一定時(shí)，短路電流的大小決定于短路點(diǎn)和電源之間的總阻抗大小決定于短路點(diǎn)和電源之間的總阻抗 ，三相短路電流可表，三相短路電流可表示為：示為：(3)2.2

13、kskEEIZZZ式中：式中：E系統(tǒng)等效電源的相電勢；系統(tǒng)等效電源的相電勢； Zk短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗；短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗； Zs保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗 Z 由式（由式（2. 2 2. 2 ）可見，在一定的系統(tǒng)運(yùn)行方式下，）可見，在一定的系統(tǒng)運(yùn)行方式下， 和和Z Zs s是常數(shù)，是常數(shù)，流過保護(hù)的三相短路電流流過保護(hù)的三相短路電流 i i 將隨將隨Z Zk k的增大而減小，因此，可以經(jīng)計(jì)算的增大而減小，因此，可以經(jīng)計(jì)算后繪出后繪出I Ik kf(lf(l）的變化曲線，如圖）的變化曲線，如圖2.32.3所示。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式及故障類所

14、示。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式及故障類型改變時(shí)，型改變時(shí)，I Ik k將隨之變化。將隨之變化。對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式，稱為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式；而短路電流為最小的短路電流為最大的方式，稱為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式；而短路電流為最小的方式，則稱為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式。方式，則稱為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式。對于不同安裝地點(diǎn)的保護(hù)裝置，應(yīng)根對于不同安裝地點(diǎn)的保護(hù)裝置，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線的實(shí)際情況，選取最大和最小運(yùn)行方式。在系統(tǒng)最大運(yùn)行方據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線的實(shí)際情況，選取最大和最小運(yùn)行方式。在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路故障時(shí)，通過保護(hù)裝置的短路電流為最大；在系統(tǒng)最式下發(fā)生

15、三相短路故障時(shí)，通過保護(hù)裝置的短路電流為最大；在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)，則短路電流為最小。這兩種情況下短路小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)，則短路電流為最小。這兩種情況下短路電流的變化如圖電流的變化如圖2.32.3中的曲線中的曲線和和所示。所示。 E 為了保證電流速斷保護(hù)動作的選擇性，對于保護(hù)為了保證電流速斷保護(hù)動作的選擇性，對于保護(hù)1 1 ，其啟動電流必，其啟動電流必須整定得大于須整定得大于K4 K4 點(diǎn)短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流，即在最大運(yùn)行方點(diǎn)短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流，即在最大運(yùn)行方式下變電所式下變電所C C 母線上三相短路時(shí)的電流母線上三相短路時(shí)的電流, ,1. .max*2

16、.3oprelk cIkI式中：式中： 考慮短路電流計(jì)算誤差、繼電器動作電流誤差、考慮短路電流計(jì)算誤差、繼電器動作電流誤差、短路電流中非周期分量的影響和必要的裕度而引入的大于短路電流中非周期分量的影響和必要的裕度而引入的大于1 1 的系的系數(shù)。數(shù)。relk 對于保護(hù)對于保護(hù)2 2，按照同樣的原則，其啟動電流應(yīng)整定得大于，按照同樣的原則，其啟動電流應(yīng)整定得大于K K2 2點(diǎn)短路點(diǎn)短路時(shí)的最大短路電流，即時(shí)的最大短路電流，即 2. .m ax*2.4oprelkBIkI 啟動電流與啟動電流與Z Zk k無關(guān)，即與無關(guān)，即與L L無關(guān)，所以在圖無關(guān)，所以在圖2.32.3上是直線，它與曲線上是直線，它

17、與曲線和和各有一個交點(diǎn)。在交點(diǎn)以前短路時(shí)，由于短路電流大于啟動電各有一個交點(diǎn)。在交點(diǎn)以前短路時(shí)，由于短路電流大于啟動電流，保護(hù)裝置都能動作；而在交點(diǎn)以后短路時(shí)，由于短路電流小于啟流，保護(hù)裝置都能動作；而在交點(diǎn)以后短路時(shí)，由于短路電流小于啟動電流，保護(hù)將不能啟動。對應(yīng)這兩點(diǎn)，動電流，保護(hù)將不能啟動。對應(yīng)這兩點(diǎn)，保護(hù)有最大和最小保護(hù)范圍保護(hù)有最大和最小保護(hù)范圍。由此可見，由此可見，有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長。有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長。 因此，速斷保護(hù)對被保護(hù)線路內(nèi)部故障的反映能力（即靈敏性），因此，速斷保護(hù)對被保護(hù)線路內(nèi)部故障的反映能力（即靈敏性），只能用保護(hù)范圍

18、的大小來衡量，此保護(hù)范圍通常用線路全長的百分?jǐn)?shù)來表只能用保護(hù)范圍的大小來衡量，此保護(hù)范圍通常用線路全長的百分?jǐn)?shù)來表示。由圖示。由圖2.32.3可見，當(dāng)系統(tǒng)為最大運(yùn)行方式且發(fā)生三相短路故障時(shí)，電流可見，當(dāng)系統(tǒng)為最大運(yùn)行方式且發(fā)生三相短路故障時(shí)，電流速斷的保護(hù)范圍為最大，當(dāng)出現(xiàn)其他運(yùn)行方式或兩相短路時(shí)，速斷的保護(hù)速斷的保護(hù)范圍為最大，當(dāng)出現(xiàn)其他運(yùn)行方式或兩相短路時(shí)，速斷的保護(hù)范圍都要減小，而當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路時(shí)，電流速斷的范圍都要減小，而當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路時(shí)，電流速斷的保護(hù)范圍為最小。一般情況下，應(yīng)按這種運(yùn)行方式和故障類型來校驗(yàn)其保保護(hù)范圍為最小。一般情況下，應(yīng)按這

19、種運(yùn)行方式和故障類型來校驗(yàn)其保護(hù)范圍。護(hù)范圍。規(guī)程規(guī)定，最小保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長的規(guī)程規(guī)定，最小保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長的151520 20 。無。無時(shí)限電流速斷保護(hù)的單相原理接線如圖時(shí)限電流速斷保護(hù)的單相原理接線如圖2.42.4所示。它是由電流繼電器（測所示。它是由電流繼電器（測量元件）量元件）1 1 、中間繼電器、中間繼電器2 2和信號繼電器和信號繼電器3 3 組成。組成。 圖圖2 . 4 無時(shí)限電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖無時(shí)限電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖 正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷電流流過線路，反映電流繼電器中的電流小于正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷電流流過線路，反映電流繼電器中的電流小于1的的啟動電流，

20、啟動電流，1不動作，其常開觸點(diǎn)是斷開的，不動作，其常開觸點(diǎn)是斷開的，2常開觸點(diǎn)也是斷開的，信常開觸點(diǎn)也是斷開的，信號繼電器號繼電器3 線圈和斷路器線圈和斷路器QF跳閘線圈中無電流，斷路器主觸頭閉合處于跳閘線圈中無電流，斷路器主觸頭閉合處于送電狀態(tài)。當(dāng)線路短路時(shí)，短路電流超過保護(hù)裝置的啟動電流，電流繼送電狀態(tài)。當(dāng)線路短路時(shí)，短路電流超過保護(hù)裝置的啟動電流，電流繼電器電器1常開觸點(diǎn)閉合啟動中間繼電器常開觸點(diǎn)閉合啟動中間繼電器2 , 2常開觸點(diǎn)閉合將正電源接人常開觸點(diǎn)閉合將正電源接人3的的線圈，并通過斷路器的常開輔助觸點(diǎn)線圈，并通過斷路器的常開輔助觸點(diǎn)QFI ，接到跳閘線圈，接到跳閘線圈YR構(gòu)成通路

21、，構(gòu)成通路，斷路器斷路器QF執(zhí)行跳閘動作，執(zhí)行跳閘動作，QF跳閘后切除故障線路。跳閘后切除故障線路。 中間繼電器中間繼電器2 的作用的作用，一方面是利用，一方面是利用2 的常開觸點(diǎn)（大容量）代替電的常開觸點(diǎn)（大容量）代替電流繼電器流繼電器1的小容量觸點(diǎn)，接通的小容量觸點(diǎn)，接通YR線圈；另一方面是利用帶有線圈；另一方面是利用帶有0 . 06 一一0 . 08s延時(shí)的中間繼電器，以增大保護(hù)的固有動作時(shí)間，躲過管型避雷器放延時(shí)的中間繼電器，以增大保護(hù)的固有動作時(shí)間，躲過管型避雷器放電時(shí)間（一般放電時(shí)間可達(dá)電時(shí)間（一般放電時(shí)間可達(dá)0.040.06s ) ，以防止避雷器放電引起保護(hù)，以防止避雷器放電引起

22、保護(hù)誤動作。誤動作。 信號繼電器信號繼電器3 的作用是用于指示該保護(hù)動作，以便運(yùn)行人員處理和的作用是用于指示該保護(hù)動作，以便運(yùn)行人員處理和分析故障。分析故障。 無時(shí)限電流速斷保護(hù)的無時(shí)限電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡單可靠，動作迅速，因而獲得了主要優(yōu)點(diǎn)是簡單可靠，動作迅速，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。它的它的缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路的全長，并且保護(hù)范圍直接受系缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路的全長，并且保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大，或者被保護(hù)線路的長。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大，或者被保護(hù)線路的長度很短時(shí)，無時(shí)限電流速斷保護(hù)就可能沒有保護(hù)范圍，因而不能采用。度

23、很短時(shí)，無時(shí)限電流速斷保護(hù)就可能沒有保護(hù)范圍，因而不能采用。 如圖如圖2.5 所示，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大時(shí)，保護(hù)所示，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大時(shí)，保護(hù)2 電流速斷按最大電流速斷按最大運(yùn)行方式下保護(hù)選擇性的條件整定以后，在最小運(yùn)行方式下就沒有保護(hù)范運(yùn)行方式下保護(hù)選擇性的條件整定以后，在最小運(yùn)行方式下就沒有保護(hù)范圍。圍。 圖圖2.6 所示為被保護(hù)線路長短不同的情況。當(dāng)線路較長時(shí)，其始端所示為被保護(hù)線路長短不同的情況。當(dāng)線路較長時(shí)，其始端和末端短路電流的差別較大，因而短路電流變化曲線比較陡，保護(hù)范圍比和末端短路電流的差別較大，因而短路電流變化曲線比較陡，保護(hù)范圍比較大，如圖（較大，如圖（a ）所示；

24、而當(dāng)線路較短時(shí)，由于短路電流曲線變化平緩，）所示；而當(dāng)線路較短時(shí)，由于短路電流曲線變化平緩，速斷保護(hù)的整定值在考慮了可靠系數(shù)以后，其保護(hù)范圍將很小，甚至等于速斷保護(hù)的整定值在考慮了可靠系數(shù)以后，其保護(hù)范圍將很小，甚至等于零，如圖（零，如圖（b ）所示。）所示。 圖圖2.5系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化對電流速斷保護(hù)的影響系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化對電流速斷保護(hù)的影響 圖圖2.6被保護(hù)線路長短不同對電流速斷保護(hù)的影響被保護(hù)線路長短不同對電流速斷保護(hù)的影響 在個別情況下，有選擇地電流速斷也可以保護(hù)線路的全長，例如，在個別情況下，有選擇地電流速斷也可以保護(hù)線路的全長，例如，當(dāng)電網(wǎng)的終端線路上采用線路一變壓器組的接線方式

25、時(shí)（如圖當(dāng)電網(wǎng)的終端線路上采用線路一變壓器組的接線方式時(shí)（如圖2.72.7所示），所示），由于線路和變壓器可以看成一個元件，而速斷保護(hù)就可以按照躲開變壓由于線路和變壓器可以看成一個元件，而速斷保護(hù)就可以按照躲開變壓器低壓側(cè)出口處器低壓側(cè)出口處K1K1點(diǎn)的短路來整定，由于變壓器的阻抗一般較大，因此，點(diǎn)的短路來整定，由于變壓器的阻抗一般較大，因此，K K1 1點(diǎn)的短路電流就大為減小，這樣整定之后，電流速斷就可以保護(hù)線路點(diǎn)的短路電流就大為減小，這樣整定之后，電流速斷就可以保護(hù)線路ABAB的全長，并能保護(hù)變壓器的一部分。的全長，并能保護(hù)變壓器的一部分。 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大時(shí)，無時(shí)限電流速斷保護(hù)的保

26、護(hù)范圍可能當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大時(shí)，無時(shí)限電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍可能很小，甚至沒有保護(hù)區(qū)。很小，甚至沒有保護(hù)區(qū)。為了在不延長保護(hù)動作時(shí)間的條件下，增加保為了在不延長保護(hù)動作時(shí)間的條件下，增加保護(hù)范圍，提高靈敏度，可采用電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。護(hù)范圍，提高靈敏度，可采用電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。它是兼用短路故它是兼用短路故障時(shí)電流增大和電壓下降兩種特征，以取得本線路故障的較高靈敏度和障時(shí)電流增大和電壓下降兩種特征，以取得本線路故障的較高靈敏度和防止下一級線路故障時(shí)的誤動作。防止下一級線路故障時(shí)的誤動作。 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的單相原理接線如圖電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的單相原理接線如圖2.82.8所示。由電

27、壓互感器所示。由電壓互感器TVTV供給低電壓繼電器以母線殘壓，由電流互感器供給低電壓繼電器以母線殘壓，由電流互感器TATA供給電流繼電器供給電流繼電器1 1 以以相電流，只有當(dāng)?shù)碗妷豪^電器和電流繼電器同時(shí)動作時(shí)，才能啟動中間相電流，只有當(dāng)?shù)碗妷豪^電器和電流繼電器同時(shí)動作時(shí)，才能啟動中間繼電器繼電器2 2 ，從而啟動信號繼電器，從而啟動信號繼電器3 3 ，至斷路器的跳閘線圈，至斷路器的跳閘線圈YR YR ，執(zhí)行跳閘，執(zhí)行跳閘動作。動作。 圖圖2.7 線路一變壓器組的電流速斷保護(hù)線路一變壓器組的電流速斷保護(hù) 圖圖2.8電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的單相原理接線圖電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的單相原理接線圖 圖圖2

28、. 中表示了沿線路中表示了沿線路AB 各點(diǎn)發(fā)生相間短路時(shí)的短路電流各點(diǎn)發(fā)生相間短路時(shí)的短路電流Ik和母線和母線殘壓殘壓Uk，其中，曲線，其中，曲線1 、4 是最大運(yùn)行方式，是最大運(yùn)行方式，2、5 是經(jīng)常運(yùn)行方式，是經(jīng)常運(yùn)行方式，3 、6 是最小運(yùn)行方式。是最小運(yùn)行方式。電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的一種整定原則是確保電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的一種整定原則是確保在經(jīng)常運(yùn)行方式下有較大的保護(hù)范圍。在經(jīng)常運(yùn)行方式下有較大的保護(hù)范圍。例如，被保護(hù)線路全長為例如，被保護(hù)線路全長為L ，經(jīng)，經(jīng)常運(yùn)行方式的保護(hù)區(qū)常運(yùn)行方式的保護(hù)區(qū)L = 75 % L ，取電流繼電器的動作電流為，取電流繼電器的動作電流為: 2.5uop

29、skEIZZZEsk式中：系統(tǒng)等效電源相電勢 Z保護(hù)安裝處至等效電源之間的阻抗 被保護(hù)線路阻抗值 繼電器的動作電壓應(yīng)取為：繼電器的動作電壓應(yīng)取為： 式（式（2.6 ）即經(jīng)常運(yùn)行方式下線路）即經(jīng)常運(yùn)行方式下線路K 點(diǎn)三相短點(diǎn)三相短路時(shí)的殘余線電壓。路時(shí)的殘余線電壓。1132.6uopopUI lZ 圖圖2.9 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的動作特性分析電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的動作特性分析 3 限時(shí)電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù) 由于有選擇性的電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路的全長，因此，可由于有選擇性的電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路的全長，因此，可考慮增加一段新的保護(hù)，用來切除本線路上速斷范圍以外的故障，同考慮增加一

30、段新的保護(hù)，用來切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時(shí)也能作為速斷的后備，這就是限時(shí)電流速斷保護(hù)，又稱為時(shí)也能作為速斷的后備，這就是限時(shí)電流速斷保護(hù)，又稱為段電流段電流保護(hù)。保護(hù)。對這個新設(shè)保護(hù)的要求，首先是在任何情況下都能保護(hù)本線路對這個新設(shè)保護(hù)的要求，首先是在任何情況下都能保護(hù)本線路的全長，并具有足夠的靈敏性，其次是在滿足上述要求的前提下，力的全長，并具有足夠的靈敏性，其次是在滿足上述要求的前提下，力求具有最小的動作時(shí)限。求具有最小的動作時(shí)限。 正是由于它能以正是由于它能以較小的時(shí)限快速切除全線路較小的時(shí)限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障，因此，稱之為限時(shí)電流速斷保護(hù)。范圍以內(nèi)的故障，因此，稱之

31、為限時(shí)電流速斷保護(hù)。（l l）工作原理和整定計(jì)算的基本原則）工作原理和整定計(jì)算的基本原則t 由于要求限時(shí)電流速斷保護(hù)必須保護(hù)本線路的全長，因此它的保由于要求限時(shí)電流速斷保護(hù)必須保護(hù)本線路的全長，因此它的保護(hù)范圍必然要延伸到下一條線路中去，這樣當(dāng)下一條線路出口處發(fā)生護(hù)范圍必然要延伸到下一條線路中去，這樣當(dāng)下一條線路出口處發(fā)生短路時(shí)，它就要誤動。為了保證動作的選擇性，就必須使保護(hù)的動作短路時(shí)，它就要誤動。為了保證動作的選擇性，就必須使保護(hù)的動作帶有一定的時(shí)限，此時(shí)限的大小與其延伸的范圍有關(guān)。為盡量縮短此帶有一定的時(shí)限，此時(shí)限的大小與其延伸的范圍有關(guān)。為盡量縮短此時(shí)限，首先規(guī)定其整定計(jì)算原則為限時(shí)電

32、流速斷的保護(hù)范圍不超出下時(shí)限，首先規(guī)定其整定計(jì)算原則為限時(shí)電流速斷的保護(hù)范圍不超出下一條線路電流速斷的保護(hù)范圍；同時(shí)，動作時(shí)限比下一條線路的電流一條線路電流速斷的保護(hù)范圍；同時(shí)，動作時(shí)限比下一條線路的電流速斷保護(hù)高出一個速斷保護(hù)高出一個 的時(shí)間階段，如圖的時(shí)間階段，如圖2.10 2.10 所示所示. . 圖圖2.10 單側(cè)電源線路限時(shí)電流速斷保護(hù)的配合整定圖單側(cè)電源線路限時(shí)電流速斷保護(hù)的配合整定圖 啟動電流整定為： .2.1*2.7oprelopIkI1.1 1.2relrelKK考慮到短路電流中的非周期分量已經(jīng)衰減，故可選得比速斷保護(hù)的小，一般取為。（2 2）動作時(shí)限的計(jì)算）動作時(shí)限的計(jì)算

33、212.8ttt 從盡快切除故障的觀點(diǎn)看，從盡快切除故障的觀點(diǎn)看， 應(yīng)越小越好，但是，為了保證兩個保應(yīng)越小越好，但是，為了保證兩個保護(hù)之間動作的選擇性，其值又不能選擇得太小，護(hù)之間動作的選擇性，其值又不能選擇得太小， .1.1.2.22.9Q FttgYt ttttt t 式中：式中： 故障線路斷路器的跳閘時(shí)間，即從操作電流送入故障線路斷路器的跳閘時(shí)間，即從操作電流送入 跳閘線圈跳閘線圈TQ TQ 的瞬間算起，直到電弧熄滅的瞬間為止；的瞬間算起，直到電弧熄滅的瞬間為止； 考慮故障線路保護(hù)考慮故障線路保護(hù)1 1 中的時(shí)間繼電器實(shí)際動作時(shí)間比中的時(shí)間繼電器實(shí)際動作時(shí)間比整定值要大；整定值要大； 考

34、慮保護(hù)考慮保護(hù)2 2 中的時(shí)間繼電器可能比預(yù)定的時(shí)間提早；中的時(shí)間繼電器可能比預(yù)定的時(shí)間提早； 保護(hù)保護(hù)2 2 中的測量元件（電流繼電器）在外部故障切除中的測量元件（電流繼電器）在外部故障切除后由于慣性的影響而延遲返回的慣性時(shí)間；后由于慣性的影響而延遲返回的慣性時(shí)間； 裕度時(shí)間。裕度時(shí)間。.1Q Ft .1tt .2tt .2gt Yt t 按上式計(jì)算， 的數(shù)值一般為0.350.6s ，通常取0.5s 。按此原則整定的時(shí)限特性如圖2.10。 在線路上裝設(shè)了電流速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)以后，它們的聯(lián)合工作就可以保證全線路范圍內(nèi)的故障都能在0.5s 的時(shí)間內(nèi)予以切除，在一般情況下都能滿足速動性的要求

35、。具有這種性能的保護(hù)稱為該線路的主保護(hù)。 （3 3）保護(hù)裝置靈敏性的校驗(yàn)）保護(hù)裝置靈敏性的校驗(yàn) 為了能夠保護(hù)本線路的全長，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)為了能夠保護(hù)本線路的全長，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的反應(yīng)能最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的反應(yīng)能力，這個能力通常用靈敏系數(shù)力，這個能力通常用靈敏系數(shù) 來衡量。對保護(hù)來衡量。對保護(hù)2 2 限時(shí)電流速限時(shí)電流速斷而言，斷而言， 的計(jì)算公式為：的計(jì)算公式為： .min.22.10K BsenopIKIsenKsenK 圖2.11 限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖 4 4 定時(shí)限過電流保護(hù)

36、定時(shí)限過電流保護(hù) 無時(shí)限電流速斷保護(hù)可無時(shí)限地切除故障線路，但它不能保護(hù)線路無時(shí)限電流速斷保護(hù)可無時(shí)限地切除故障線路，但它不能保護(hù)線路的全長。限時(shí)電流速斷保護(hù)雖然可以較小的時(shí)限切除線路全長上任一點(diǎn)的全長。限時(shí)電流速斷保護(hù)雖然可以較小的時(shí)限切除線路全長上任一點(diǎn)的故障，但它不能作相鄰線路故障的后備。因此，引入定時(shí)限過電流保的故障，但它不能作相鄰線路故障的后備。因此，引入定時(shí)限過電流保護(hù)，又稱為護(hù)，又稱為段電流保護(hù)，它是指啟動電流按照躲開最大負(fù)荷電流來整段電流保護(hù)，它是指啟動電流按照躲開最大負(fù)荷電流來整定的一種保護(hù)裝置。它在正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)該啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，定的一種保護(hù)裝置。它在正常運(yùn)行時(shí)不

37、應(yīng)該啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，則能反應(yīng)于電流的增大而動作。在一般情況下，它不僅能保護(hù)本線路的則能反應(yīng)于電流的增大而動作。在一般情況下，它不僅能保護(hù)本線路的全長，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長，以起到后備保護(hù)的作用全長，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長，以起到后備保護(hù)的作用。(1) 工作原理和整定計(jì)算的基本原則工作原理和整定計(jì)算的基本原則 .maxLI 為保證在正常運(yùn)行情況下過電流保護(hù)不動作，保護(hù)裝置的啟動電流為保證在正常運(yùn)行情況下過電流保護(hù)不動作，保護(hù)裝置的啟動電流必須整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流必須整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流 。然而，在實(shí)。然而，在實(shí)際確定保護(hù)裝置的啟動電流時(shí)

38、，還必須考慮在外部故障切除后，保護(hù)裝際確定保護(hù)裝置的啟動電流時(shí)，還必須考慮在外部故障切除后，保護(hù)裝置應(yīng)能立即返回。在如圖置應(yīng)能立即返回。在如圖2.12 2.12 所示的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線中，當(dāng)所示的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線中，當(dāng)K K1 1點(diǎn)短路點(diǎn)短路時(shí)，短路電流將通過保護(hù)時(shí)，短路電流將通過保護(hù)5 5 、4 4 、3 3 ，這些保護(hù)都要啟動，但是，按照，這些保護(hù)都要啟動，但是，按照選擇性的要求應(yīng)由保護(hù)選擇性的要求應(yīng)由保護(hù)3 3動作切除故障，然后保護(hù)動作切除故障，然后保護(hù)4 4和和5 5由于電流已經(jīng)減小由于電流已經(jīng)減小而立即返回原位。而立即返回原位。 圖2.12 定時(shí)限過電流保護(hù)啟動電流和動作時(shí)限的配合.

39、maxstI.maxLI.max.max2.11ststlIK I 式中： 一般取為1.5-3。stK 當(dāng)外部故障切除后，流經(jīng)保護(hù)當(dāng)外部故障切除后，流經(jīng)保護(hù)4 4 的電流是仍然在繼續(xù)運(yùn)行中的負(fù)的電流是仍然在繼續(xù)運(yùn)行中的負(fù)荷電流。另外，由于短路時(shí)電壓降低，變電所荷電流。另外，由于短路時(shí)電壓降低，變電所B B 母線上所接負(fù)荷的電母線上所接負(fù)荷的電動機(jī)被制動，因此，在故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電動機(jī)有一個自啟動動機(jī)被制動，因此，在故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電動機(jī)有一個自啟動的過程。電動機(jī)的自啟動電流要大于它正常工作的電流，因此，引入的過程。電動機(jī)的自啟動電流要大于它正常工作的電流，因此，引入一個自啟動系數(shù)來

40、表示自啟動時(shí)最大電流一個自啟動系數(shù)來表示自啟動時(shí)最大電流 與正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)與正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷電流荷電流 之比，即之比，即 為保證過電流保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)不動作，其啟動電流 應(yīng)大于最大負(fù)荷電流 。為保證在相鄰線路故障切除后保護(hù)能可靠返回，其返回電流應(yīng)大于外部短路故障切除后流過保護(hù)的最大自啟動電流，即 o pI.m axLI .max2.12rerelstLIkk I由式（. 1 ) ，引入返回系數(shù)，得 rereopIkI.max2.13relstopLrek kIIk即得：式中： 可靠系數(shù)，考慮繼電器啟動電流誤差和負(fù)荷電流計(jì)算不準(zhǔn)確等因素而引入的大于1 的系數(shù)，一般取1.151.25 ; 返回

41、系數(shù)，一般取0.85。 由上式可見，當(dāng) 減小時(shí)，保護(hù)裝置的啟動電流越大，因而其靈敏性越差，這就是為什么要求過電流繼電器應(yīng)有較高的返回系數(shù)的原因。 relk rek rek 最大負(fù)荷電流必須按實(shí)際可能的嚴(yán)重情況確定。例如，圖2.12(a)所示的平行線路，應(yīng)考慮某一條線路斷開時(shí)另一條線負(fù)荷電流增大一倍；圖2.12(b)所示的裝有備用電源自動投入裝置（BZT）的情況，當(dāng)一條線路因故障斷開后，BZT動作將QF投入時(shí)，應(yīng)考慮另一條線路出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。圖2.12 最大負(fù)荷說明圖 (2)(2)按選擇性的要求整定定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限按選擇性的要求整定定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限 212.14ttt 如

42、圖2.13 所示，假定在每條線路上均裝有定時(shí)限過電流保護(hù)，各保護(hù)裝置的啟動電流均按照躲開被保護(hù)線路上的最大負(fù)荷電流來整定。當(dāng)K1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)15在短路電流的作用下都可能啟動，但按照選擇性的要求，應(yīng)該只有保護(hù)1 動作，切除故障，而保護(hù)25在故障切除后應(yīng)立即返回。這個要求只有依靠使各保護(hù)裝置帶有不同的時(shí)限來滿足。 保護(hù)1位于線路的最末端，只要電動機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障，它就可以瞬時(shí)動作給予切除，t1即為保護(hù)裝置本身的固有動作時(shí)間。對保護(hù)2來講，為了保證K1點(diǎn)短路時(shí)動作的選擇性，則應(yīng)整定其動作時(shí)限t2 t1 ，引入t ，則保護(hù)2 的動作時(shí)限為： 322.15ttt依此類推，保護(hù)4 、5 的動作時(shí)限分別為：

43、432.16ttt 542.17ttt 保護(hù)2的動作時(shí)限確定以后，當(dāng)k2點(diǎn)短路時(shí)，它將以t2的時(shí)限切除故障，此時(shí)，為了保證保護(hù)3動作的選擇性，又必須整定t3t2，引入t后，得： 圖2.13 單側(cè)電源串聯(lián)線路中各過電流保護(hù)動作時(shí)限的確定 一般說來，任一過電流保護(hù)的動作時(shí)限，應(yīng)選擇比下一級線路過電流保護(hù)的動作時(shí)限至少高出一個t ，只有這樣才能充分保證動作的選擇性。如在圖2.12，對保護(hù)4而言應(yīng)同時(shí)滿足以下要求： t4 = t1t t4 = t3t t4 = t2t 式中：t1保護(hù)l的動作時(shí)限； t2保護(hù)2的動作時(shí)限； t3保護(hù)3的動作時(shí)限; 當(dāng)故障越靠近電源端時(shí)，短路電流越大，而由以上分析可見，此

44、時(shí)過電流保護(hù)動作切除故障的時(shí)限反而越長，這是一個很大的缺點(diǎn)，因此，在電網(wǎng)中廣泛采用電流速斷和限時(shí)電流速斷來作為線路的主保護(hù)，以快速切除故障，利用過電流保護(hù)來作為本線路和相鄰元件的后備保護(hù),由于它作為相鄰元件的后備保護(hù)的作用是在遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)的，因此它屬于遠(yuǎn)后備保護(hù)。由以上分析也可以看出，處于電網(wǎng)終端附近的保護(hù)裝置（如圖2. 13 中的保護(hù)1或2 ) ，其過電流保護(hù)的動作時(shí)限并不長，在這種情況下，它就可以作為主保護(hù)兼后備保護(hù)，而無須再裝設(shè)電流速斷或限時(shí)電流速斷保護(hù)。( 3 ( 3 ）過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)）過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn) 1.3 1.5senk 1.2senk 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)類似

45、式（2.10) ，當(dāng)過電流保護(hù)作為本線路的主保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求 ；作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，此時(shí)要求 。 .1.2.3.4.52.18sensensensensenkkkkk 此外，在各個過電流保護(hù)之間，還必須要求靈敏系數(shù)相互配合，即對同故障點(diǎn)而言，要求越靠近故障點(diǎn)的保護(hù)應(yīng)具有越高的靈敏系數(shù)。如圖2.14所示，當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)要求各保護(hù)的靈敏系數(shù)之間有下列關(guān)系： 5 5 三段式電流保護(hù)的應(yīng)用三段式電流保護(hù)的應(yīng)用 電流速斷、限時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)都是反映電流升高而動作的保護(hù)裝置。 它們之

46、間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來選擇啟動電流。速斷是按照躲開某一點(diǎn)的最大短路電流來整定，限時(shí)電流速斷是按照躲開下一級相鄰元件電流速斷保護(hù)的動作電流整定，而過電流保護(hù)則是按照躲開最大負(fù)荷電流來整定。由于電流速斷不能保護(hù)線路全長，限時(shí)電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護(hù)，因此，為保證迅速而有選擇地切除故障，常將電流速斷、限時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成三段式電流保護(hù)。 圖2.14 分段式電流保護(hù)的配合和實(shí)際動作時(shí)間的示意圖圖2 . 15 具有電流速斷、限時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)的單相原理接線圖 具有上述配合關(guān)系的保護(hù)裝置配置情況，以及各點(diǎn)短路時(shí)實(shí)際切除故障的時(shí)間也相應(yīng)地表示在圖上。由圖2.1

47、4可見，當(dāng)全網(wǎng)任何地點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，則故障都可以在0.5s以內(nèi)的時(shí)間予以切除。 具有電流速斷、限時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)的單相原理接線如圖2 . 15所示，電流速斷部分由繼電器13組成，限時(shí)電流速斷部分由繼電器4 一6 組成，過電流保護(hù)部分則由繼電器79組成。由于三段的啟動電流和動作時(shí)間整定得均不相同，因此，必須分別使用三個電流繼電器和兩個時(shí)間繼電器，而信號繼電器3 、6和9則分別用以發(fā)出、 、段動作的信號。使用段、段或段組成的階段式電流保護(hù)，其最主要的優(yōu)點(diǎn)就是簡單、可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求。因此，在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下的較低電壓的網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛的應(yīng)用。 6 6

48、 電流保護(hù)的接線方式電流保護(hù)的接線方式 電流保護(hù)的接線方式是指保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。對于相間短路的電流保護(hù)，基本接線方式有3種：三相三繼電器的完全星形接線方式、兩相兩繼電器的不完全星形接線方式、兩相一繼電器的兩相電流差接線方式。 圖2.16 三相完全星形接線方式的原理接線圖 1、完全星形接線（如圖2.16所示），是將三個電流互感器與三個電流繼電器分別按相連接。 2、不完全星形接線（如圖2.17所示），用裝設(shè)在A 、C 相上的兩個電流互感器與兩個電流繼電器分別按相連接在一起，它和完全星形接線的主要區(qū)別在于B 相上不裝設(shè)電流互感器和相應(yīng)的繼電器，因此，它不能反映B 相

49、中所流過的電流。多用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，構(gòu)成相間短路保護(hù)。圖2.17 兩相不完全星形接線方式的原理接線圖 兩相不完全星形接線動作情況兩相不完全星形接線動作情況 在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相接地短路故障時(shí)，要求保護(hù)切除故障線路。在此情況下，如果采用三相完全星形接線，則可以反映任一相的接地短路而動作于跳閘。對于后兩種方式，由于在B 相上沒有裝設(shè)電流互感器和繼電器，因此就不能反映B 相的接地。實(shí)際上，對于接地故障采用專用接地保護(hù)。（2 2）對中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中的兩點(diǎn)接地短路）對中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中的兩點(diǎn)接地短路 在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中某相上一點(diǎn)接地以后，由于電網(wǎng)上可能出現(xiàn)弧光接地過電

50、壓，因此，在絕緣薄弱的地方就可能發(fā)生一相上的第二點(diǎn)接地，這樣就出現(xiàn)了兩相經(jīng)過大地形成回路的兩點(diǎn)接地短路。而由于在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中，允許單相接地時(shí)繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行，因此，希望只切除一個故障點(diǎn)。例如，在圖2.18所示的串聯(lián)線路上發(fā)生兩點(diǎn)接地短路時(shí)，希望只切除距電源較遠(yuǎn)的那條線路BC，而不要切除線路AB，這樣可以繼續(xù)保證對變電所B的供電。 圖2.18 串聯(lián)線路上兩點(diǎn)接地的示意圖 圖2.19 兩點(diǎn)異地接地示意圖 (3)(3)對對Y Y 、 接線變壓器后面的兩相短路接線變壓器后面的兩相短路 在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，大量采用Y 11接線的變壓器，并在變壓器的電源側(cè)裝設(shè)一套電流保護(hù)，以作為變壓器的后備保護(hù)。

51、圖2.20 Y 一11 接線降壓變壓器短路時(shí)電流分布及過電流保護(hù)的接線(a)接線圖；(b)電流分布圖；(c)三角形側(cè)電流相量圖；(d)星形側(cè)電流相量圖 ABII 0cIabcIII、，2.19abAbcBcaCIIIIIIIII 現(xiàn)以圖2.20(a)所示的Y 11接線的降壓變壓器為例，分析側(cè)發(fā)生A 、B 兩相短路時(shí)的電流關(guān)系。在故障點(diǎn)， , 設(shè) 側(cè)各相繞組中的電流分別為 并設(shè)變壓器變比nT=1 ，則：13222 .2 033acAbABIIIIII 根據(jù)變壓器的工作原理，即可求得Y 側(cè)電流的關(guān)系為 22 .2 1YYACYYBAIIII 如果保護(hù)是采用三相完全星形接線，則接于B相上的繼電器由于

52、流有較其他兩相大一倍的電流，因此，靈敏系數(shù)增大一倍，這是十分有利的。如果保護(hù)采用的是兩相不完全星形接線，則由于B相上沒有裝設(shè)繼電器，因此，靈敏系數(shù)只能由A相和C相的電流決定，在同樣的情況下，其數(shù)值要比采用三相完全星形接線時(shí)降低一半。為了克服這個缺點(diǎn)，可以在兩相不完全星形接線的中線上再接入一個繼電器（如圖2.20(a)所示）。利用這個繼電器就能提高靈敏系數(shù)。第第2 2節(jié)節(jié) 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)2.1 2.1 方向性電流保護(hù)的基本原理方向性電流保護(hù)的基本原理 問題的提出：前節(jié)所介紹的三段式電流保護(hù)是以單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)分析的，各保護(hù)都安裝在被保護(hù)線路靠近電源的一

53、側(cè)，發(fā)生故障時(shí)短路功率（一般指短路時(shí)某點(diǎn)電壓與電流相乘所得的感性功率，在無串聯(lián)電容、也不考慮分布電容的線路上短路時(shí)，認(rèn)為短路功率從電源流向短路點(diǎn)）從母線流向被保護(hù)線路的情況下，按照選擇性的條件來協(xié)調(diào)配合工作。隨著電力工業(yè)的發(fā)展和用戶對連續(xù)供電的要求，由原來的單側(cè)電源供電的輻射型電網(wǎng)發(fā)展為多電源組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)或單電源環(huán)網(wǎng)。因此，上述簡單的保護(hù)方式不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的要求。 圖2 . 21 雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)(a) k1點(diǎn)短路時(shí)的電流分布；(b)k2 點(diǎn)短路時(shí)的電流分布；(c) 各保護(hù)功率方向的規(guī)定；(d) 方向過電流保護(hù)的階梯形時(shí)限特性 分析雙側(cè)電源供電情況下所出現(xiàn)的這一新矛盾可以發(fā)現(xiàn)，凡發(fā)生誤動作

54、的保護(hù)都是在自己所保護(hù)的線路反方向發(fā)生故障時(shí)，由對側(cè)電源供給的短路電流所引起的。對誤動作的保護(hù)而言，實(shí)際短路功率的方向都是由線路流向母線，這與其所保護(hù)的線路故障時(shí)的短路功率方向相反。因此，為了消除這種無選擇的動作，就需要在可能誤動作的保護(hù)上增設(shè)一個功率方向閉鎖元件，該元件只當(dāng)短路功率方向由母線流向線路時(shí)動作，而當(dāng)短路功率方向由線路流向母線時(shí)不動作，從而使繼電保護(hù)的動作具有一定的方向性。由此可見，方向性繼電保護(hù)的主要特點(diǎn)就是在原有保護(hù)的基礎(chǔ)上增加一個功率方向判別元件，以保證在反方向故障時(shí)把保護(hù)閉鎖使其不致誤動作。 圖2.22方向過電流保護(hù)的單相原理接線圖 2 . 2 2 . 2 功率方向繼電器的

55、工作原理功率方向繼電器的工作原理 圖2 . 23 方向繼電器工作原理的分析( a ）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線圖；( b ) K1 點(diǎn)短路；( c ) K 2點(diǎn)短路 k1點(diǎn)短路： k2點(diǎn)短路：111cos0rKKPU I22221coscos(180 )0rKKrKKPU IU I對繼電保護(hù)中方向繼電器的基本要求是： 應(yīng)具有明確的方向性，即在正方向發(fā)生各種故障時(shí)，能可靠動作；而在反方向故障時(shí)，可靠不動作； 故障時(shí)繼電器的動作有足夠的靈敏度。 方向性電流保護(hù)要解決的核心問題就是要判別短路電流或短路功率的方向，只有當(dāng)它們的方向由母線指向線路時(shí)（電力系統(tǒng)規(guī)定此方向?yàn)椤罢较颉? ，才允許保護(hù)動作。眾所周知，交流電

56、流的方向是呈周期性變換的，沒有固定的方向。但是，交流電流與電壓的相位關(guān)系隨著短路電流方向的不同而有不同的固定關(guān)系。 11arg(2.22)ArAKK AUI反方向短路時(shí)，如圖2.24(c)所示，繼電器中電壓、電流之間的相角為：22arg180(2.23)ArAKKAUI 對于A 相的功率方向繼電器，加入電壓和電流時(shí)，則當(dāng)正方向短路時(shí)，如圖2.23(b)所示，繼電器中電壓、電流之間的相角為：sen09 0k在90sen 一般地，當(dāng)功率方向繼電器的輸人電壓和電流的幅值不變時(shí)，其輸出值隨兩者間相位差的大小而改變，輸出為最大時(shí)的相位差稱為繼電器的最大靈敏角 。為了保證正方向故障時(shí)（即 范圍內(nèi)變化），繼

57、電器都能可靠動作，繼電器動作的角度范圍通常取為 其動作方程可以寫為：圖2 . 24 功率方向繼電器的工作原理 90arg902.24rsensenrUI 如果用 表示 超前于 的角度，并用功率的形式表示，則 rUrrI cos()02.25rrrsenU I 采用這種特性和接線的繼電器時(shí)，在其正方向出口附近發(fā)生三相短路、A 、B 或C 、A 兩相接地短路，以及A 相接地短路時(shí)，由于 或數(shù)值很小，使繼電器不能動作，稱為繼電器的“電壓死區(qū)”。當(dāng)上述故障發(fā)生在死區(qū)范圍以內(nèi)時(shí)，整套保護(hù)將要拒動，這是一個很大的缺點(diǎn)。 0AUargB CrAUI9030senK60K90180rK90rKB CUAI 為

58、了減小和消除死區(qū)，在實(shí)際應(yīng)用中廣泛地采用非故障相的相間電壓作為參考量去判別電流的相位。例如，對A 相的功率方向繼電器加入電流 和電壓 ，此時(shí)， ，當(dāng)正方向短路時(shí)， ，反方向短路時(shí)， ，圖2.25為 的情況，在這種情況下，繼電器的最大靈敏角應(yīng)設(shè)計(jì)為 動作特性如圖2.24(b)所示，其動作方程為：引入 9090arg9090rKKrUI9 0arg9 0rsensenrUI90senK習(xí)慣上采用 稱為功率方向繼電器的內(nèi)角，則上式變?yōu)椋?0,K 90arg902.26rrUI 如用功率的形式表示cos()02.27rrrU I對A 相的功率方向繼電器而言，可具體表示為： cos()02.28BCAr

59、UI2.3 2.3 相間短路功率方向繼電器的接線方式相間短路功率方向繼電器的接線方式 功率方向繼電器的接線方式，是指它與電流互感器和電壓互感器的連接方式，即加入繼電器的電壓和電流的一定組合方式。對于相間短路保護(hù)用的功率方向繼電器，為滿足上述要求，廣泛采用90 度接線方式。這種接線方式的功率方向繼電器，所加電流和電壓列于表2.3 中。所謂“90度 接線”，是指三相對稱且功率因數(shù)為1的情況下，各相功率方向繼電器所加電流和電壓間的相位差為90 度。 圖2.25 功率方向繼電器的90度接線 圖2.26 三相短路的90度接線分析圖 （1）三相短路）三相短路 A 相功率方向繼電器的動作條件為： cos(9

60、0)02.29BCAkUI 為了使繼電器工作在最靈敏的條件下，應(yīng)使 ，即要求 。因此，如果線路的阻抗角 ，則應(yīng)取內(nèi)角 ；如果 ，則應(yīng)取內(nèi)角 等。故功率方向繼電器應(yīng)有可以調(diào)整的內(nèi)角 ，其大小決定于功率方向繼電器的內(nèi)部參數(shù)。 cos(90)1K90K60K3045K45( 2 ( 2 ）兩相短路）兩相短路 圖2.27 B 、C 兩相短路的系統(tǒng)接線圖 圖2. 28 保護(hù)安裝地點(diǎn)出口 處B 、C 兩相短路時(shí)的相量圖 保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓此時(shí)，對于A相功率方向繼電器，Ia0,因此，保護(hù)不動作此時(shí)，對于B相繼電器，動作條件應(yīng)為1212AAK AABK BACK CUUEUUEUUE cos(90)0(2.3