110kV系統(tǒng)接地保護的設計

1、110kV系統(tǒng)接地保護的設計武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計1繼電保護概論大電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，首先必須建立在電力系統(tǒng) 的合理結構布局上，這是系統(tǒng)規(guī)劃設計和運行調(diào)度工作中必 須重視的問題。在此基礎上，系統(tǒng)保護的合理配置和正確整 定，同時配合系統(tǒng)安全自動裝置，達到電力系統(tǒng)安全運行的 目的。鑒于機、爐、電諸部分構成電力生產(chǎn)中不可分割的整體, 任一部分的故障均將影響電力生產(chǎn)的安全，特別是大機組的 不斷增加和系統(tǒng)規(guī)模的迅速擴大，使大電力系統(tǒng)與大機組的 相互影響和協(xié)調(diào)問題成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。電力系 統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置的配置方案應考慮機、爐設備的 承受能力，機、爐設備的設

2、計制造也應充分考慮電力系統(tǒng)安 全經(jīng)濟運行的實際需要。概念電力系統(tǒng)正常運行時，于絕緣下降、污閃、風偏、雷擊 等原因會造成各種短路故障，嚴重危及電力系統(tǒng)和電氣設備 的安全運行，必需盡快將故障設備從電力系統(tǒng)中切除。繼電保護和安全自動裝置是保障電力系統(tǒng)和電氣設備安全穩(wěn)定運行的應急快速反應部隊，在電力系統(tǒng)中具有特別 重要的地位。當電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運行時， 能夠向運行值班人員及時發(fā)生警告信號，或者直接向所控制 的斷路器發(fā)生跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動化 措施和設備，一般通稱為繼電保護裝置。多年的運行實踐證明，輸電線路最常見的故障是各種

3、類型的短路故障，如單相接地故障 （約占90%）.兩相接地故障 （約占5%）.兩相故障（約占2%）.三相故障（約占3%）.及少 量的轉(zhuǎn)換性故障。 功能研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況，以探討 其對策的反事故自動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有 觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件，使之免遭損害，所 以沿稱繼電保護?；救蝿帐牵?武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設計當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短 時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)生 信號值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞 和對相鄰地區(qū)供電的影響繼電保護的正確工作不僅有力地提高電力系

4、統(tǒng)運行的 安全可靠性，并且正確使用繼電保護技術和裝置，還可能在 滿足系統(tǒng)技術條件的前提下降低一次設備的投資。繼電保護 為完成其功能，必須具備以下5個基本性能：安全性：繼電保護裝置應在不該動作時可靠地不動作，即不應發(fā)生誤動作現(xiàn)象?？煽啃裕豪^電保護裝置應在該動作時可靠地動作，即不應發(fā)生拒動作現(xiàn)象?？焖傩裕豪^電保護裝置應能以可能的最短時限將故障部分或 異常工況從系統(tǒng)中切除或消除。選擇性：繼電保護裝置應在可能的最小區(qū)間將故障部 分從系統(tǒng)中切除，以保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供 電。靈敏性：表示繼電保護裝置反映故障的能力。通常以靈敏系數(shù)Klm表示。靈敏系數(shù)有兩種表達方式 ，即反映故障 參量上升的保護靈

5、敏系數(shù)，Klm=保護區(qū)內(nèi)金屬性短路時故障 參量的最小計算值/保護的動作參量；反映故障參量下降的 保護靈敏系數(shù) 狀舊=保護的動作參量/保護區(qū)內(nèi)金屬性短路 時故障參量的最大計算值。繼電保護須具備的5個性能彼此緊密聯(lián)系。在選擇保護方案時，還應注意經(jīng)濟性。所謂經(jīng) 濟性，不僅指保護裝置的設備投資和運行維護費，還必須考 慮于保護裝置不完善而發(fā)生誤動或拒動時對國民經(jīng)濟所造 成的損失設計原則 電網(wǎng)繼電保護一般要考慮的主要規(guī)則有：電力設備和線路必須有主保護和后背保護，必要是增加 輔助保護，其中主保護要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全；后備保 護主要是考慮主保護和斷路器拒動是用于故障切除；輔助保 護是補充前二者的不足或在主

6、保護退由時起保護作用；線路保護之間或線路保護與設備之間應在靈敏度、選擇性和動 作時間上相互配合，以保證系統(tǒng)安全運行；對線路和設備所可能的故障或異常運行方式均應該設 置相應的保護裝置，以切除這些故障和給由運行的信號；對于不同電壓等級的線路和設備，應根據(jù)系統(tǒng)運行要求 配置不同的保護2武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計裝置，一般電壓等級越高，保護的性能越高越完善，如 330kV以上線路或設備的主保護采用“雙重化”保護裝置等。分類繼電保護可按以下 4種方式分類。按被保護對象分類，有輸電線保護和主設備保護（如發(fā)電機、變壓器、母線、電抗器、電容器等保護）。按保護功能分類，有短路故障保護和異常

7、運行保護。前者又可分為主保護、后備保護和輔助保護；后者又可分為過負荷保護、失磁保護、失步保護、低頻保護、非全相運行 保護等。按保護裝置進行比較和運算處理的信號量分類，有模 擬式保護和數(shù)字式保護。一切機電型、整流型、晶體管型和 集成電路型保護裝置，它們直接反映輸入信號的連續(xù)模擬 量，均屬模擬式保護；采用微處理機和微型計算機的保護裝 置，它們反應的是將模擬量經(jīng)采樣和模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的離散數(shù)字量，這是數(shù)字式保護。按保護動作原理分類，有過電流保護、低電壓保護、 過電壓保護、功率方向保護、距離保護、差動保護、高頻保 護等。3武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計2整定保護短路計算的基本假設忽略發(fā)電

8、機，變壓器，110kV架空線路，電纜線路等阻 抗參數(shù)的電阻部分，并假定旋轉(zhuǎn)電機的正序電抗等于負序電 抗，既 X1=X2。發(fā)電機及調(diào)相機的正序電抗可采用t=0的初瞬態(tài)值Xd”的飽和值。發(fā)電機電勢可以假定均等于1且相位一致。不考慮短路電流的衰減.不考慮電容電流和負荷電流的影響。不考慮故障點的相間電阻和接地電阻。不考慮短路暫態(tài)電流中的非周期分量和高次諧波分量。繼電保護整定基本原則繼電保護的整定原則共有四點，即：可靠性 選擇性 靈敏性 速動性如果于電網(wǎng)運行方式，裝置性能等原因，不能兼選擇性， 靈敏性和速動性的要求，則應在整定時按照如下原則進行取 舍：（1） 地區(qū)電網(wǎng)服從主系統(tǒng)電網(wǎng)（2） 下一級電網(wǎng)服從

9、上一級電網(wǎng)局部問題自行消化盡可能照顧地區(qū)電網(wǎng)和下一級電網(wǎng)的需要保重要用戶供電階段式電流、電壓保護整定原則構成原理及適用范圍電流、電壓保護裝置是反應相間短路基本特征，并接于 全電流、全電壓的相間保護裝置。整套電流、電壓保護裝置 一般瞬時段、定時段組成，構成三段式保護階梯特性。三段式電流、電壓保護一般用于110kV及以下電壓等級的單電源由線上，對于4武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 雙電源輻射線可以加方向元件組成帶方向的各段保護。三段式保護的I、n段為主保護，第田段為后備保護段。I 段一般不帶時限，稱瞬時電流速斷，或瞬時電流閉鎖電壓速 斷，其動作時間是保護裝置固有的動作時間。n段帶較小

10、延 時，一般稱為延時電流速斷或延時電流閉鎖電壓速斷。田段 稱為定時限過電流保護，帶較長時限。對于610KV線路一般采用兩段式保護。兩段式保護的第一段為主保護段，第二 段為后備保護段。電流、電壓保護簡單可靠，有一定反映弧光電阻的能力， 因此，當保護性能滿足要求基本要求時，應優(yōu)先采用?；疽蠹罢ㄓ嬎阍瓌t保護區(qū)及靈敏度保護裝置第I段，要求無時限動作，保護區(qū)不小于線路 全長的20%第n段電流定值在本線路末端故障時靈敏度滿足： 對50km以上的線路不小于 1.3 對2050km的 線路不小于1. 4 對20km以下的線路不小于 1. 5第田段電流定值在本線路末端故障時要求靈敏系數(shù)不小于，在相鄰線路末

11、端故障時，力爭靈敏系數(shù)不小于。定值配合及動作時間保護定值的配合包括電流、電壓元件定值的配合及動作 時間的配合。電流、電壓元件定值可靠系數(shù)保證，動作時間定值時間級差保證。保護裝置第I段一般只保護本線的一部 分，不與相鄰線配合。第n段一般與相鄰線路第I段配合， 當靈敏度不足時，可與相鄰線路第n段配合。第m段與相鄰 線路第m段配合，當靈敏度足夠時，為了降低m段動作時間， 也可與相鄰線路第n段配合整定。計算用運行方式及短路電流保護定值計算，靈敏度校驗及運行方式選擇，均采用實 際可能的最大、最小的方式及一般故障類型，不考慮特殊方 式及雙重的復雜故障類型，對于無時限動作或遠離電廠的保 護，整定計算是不考慮

12、短路電流衰減。系統(tǒng)振蕩及發(fā)電機自啟動5武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計電流、電壓保護裝在雙電源線路上，一般用整定值躲開 振蕩影響，而不設振蕩閉鎖裝置，以便簡化保護。對于振蕩 中心附近的母線單電源由線，當系統(tǒng)振蕩可能拒動時，應設 低電壓保護裝置，以保證線路故障可靠切除。對應電動機自 啟動可能造成后備保護誤動時，應從定值上躲開或加低電壓 閉鎖，以防止誤動。元件保護整定計算原則變壓器在電力系統(tǒng)中應用非常普遍，占有很重要的地 位。因此提高變壓器工作的可靠性，對于保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。現(xiàn)代生產(chǎn)的變壓器，在構造上是比較可靠的，故障機會 較少。但在實際運行中，還要考慮

13、發(fā)生各種故障和異常工作 情況的可能性，因此必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設 專用的保護裝置。變壓器的故障可分為本體故障和引生線故障兩種。本體 故障主要是：相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路。 發(fā)生本體故障是很危險的。因為短路電流產(chǎn)生的電弧不僅會 破壞繞組的絕緣，燒毀鐵芯，而且于絕緣材料和變壓器油受 熱分解而產(chǎn)生大量的氣體，還可能引起變壓器油箱的爆炸。 變壓器的引由線故障主要是：引曲線上絕緣套管的故障，這 種故障可能導致引由線的相間或接地短路。變壓器的異常工作情況主要是：于外部短路和過負荷引起的過電流，過 電壓，過激磁及其他異常工作情況變壓器的保護配置防御變壓器內(nèi)部的多相短路 ，大接地系統(tǒng)

14、單相接地短路 以及繞組匝間短路的差動保護。防御相間短路的相間后備保護防御大接地系統(tǒng)變壓器中性點過電壓的間隙保護。防御大接地系統(tǒng)接地短路的零序電流保護。防御變壓器過負荷的過負荷保護。變壓器的非電量保護。6武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計階段式零序電流保護的整定計算在電力系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時，如下圖2-1所示，可以利用對稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負序、零序分量，并利 用復合序網(wǎng)來表示它們之間的關系。短路計算的零序網(wǎng)絡圖 如圖2-1所示，零序電流是在故障點施加的零序電壓Uk0產(chǎn)生的，它經(jīng)過線路、接地變壓器的接地支路構成回路。零序 電流的規(guī)定正方向，仍然采用母線流向線路為正，

15、而對零序 電壓的正方向，規(guī)定線路高于大地的電壓為正。因此可知零 序分量的參數(shù)具有下列特點：系統(tǒng)接線圖零序網(wǎng)絡圖零序電壓的分布圖 圖 系統(tǒng)接地短路圖零序電壓零序電源在故障點，故障點的零序電壓最高，系統(tǒng)中距 離故障點越遠處的零序電壓越低，取決于測量點到大地間阻 抗的大小。零序電壓的分布如圖2-1所示。在電力系統(tǒng)運行方式變化時，如果送電線路和中性點接地變壓器位置、數(shù)武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡就是不變的。而此 時，系統(tǒng)的正序阻抗和序列阻抗要隨著運行方式而變化，正、負序阻抗的變化將引起故障點處Uk1、Uk2、Uk0三序電壓之間分配的改變，因而間接影響

16、零序分量 的大小。零序電流于零序電流是零序電壓 Uk0產(chǎn)生的，故障點經(jīng)線路流向 大地。流過故障點兩側(cè)線路保護的電流I0和I0將超前Uk090 ;而當計及回路電阻時，列如取零序阻抗角為80時，I0和I0將超前Uk0100 o零序電流的分布，主要取決 于送電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，而 與電源的數(shù)目和位置無關。零序功率及電壓、電流相位關系對于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率方向與正序功率方 向相反，零序功率方向?qū)嶋H上都是線路流向母線的。從任一 保護安裝處的零序電壓和零序電流之間的關系看，例如保護 1,于A母線上的零序電壓 U*A0實際上是從該點到零序網(wǎng)絡 中性點之間零序阻抗上的電壓降

17、，因此可以表示為U。A0 =(- I0)ZT10。A0o式中ZT10是變壓器T1的零序阻抗，U流向故障處的零序電流。為A母線上的零序電壓，I0為從A母線o該處零序電流和零序電壓之間的相位差也將ZT10的阻抗角決定，而與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置 無關。用零序電流和零序電壓的幅值以及它們的相位關系即 可以實現(xiàn)接地短路的零序電流和方向保護。保護I段整定按躲開本線路末端接地短路的最大零序電流整定，即Iop 1=3Krel 式中，Krel 可靠系數(shù)，取；計算時 取。線路末端接地短路時流過保護的最大零序電流。零序電流保護I段的保護最小保護范圍亦要求不小于本保護線路長度的15%整定的動作延時為 0

18、。8武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設計保護n段整定此段保護按滿足以下條件整定：按與相鄰下一級線路的零序電流保護I段配合整定，即Iop1 =KrelIop2Kbmin式中,Krel可靠系數(shù)，??；Kbmin分支系數(shù)，按實際情況選取可能的最小值；Iop2 相鄰下一級線路的零序電流保護I段整定 值。當按此整定結果達不到規(guī)定靈敏系數(shù)時，可改為與相鄰 下一級線路的零序電流保護n段配合整定：Iop1 =KrelIop2Kbmin零序n段的靈敏度校驗：Ksen =3I0minIop1 零序電流保護n段的動作時間：當動作電流按式計算時，t opltop2t當動作電流按式計算時，t 保護in段整定此段

19、保護一般是起后備保護作用。田段保護通常是作為 零序電流保護n段保護的補充作用。零序電流保護田段保護 按滿足以下條件整定：按躲開下一條線路由口處發(fā)生三相短路時，流過保護裝 置的最大不平衡電流來整定KI (8)式中，Krel 可靠系數(shù)，取。最大不平衡電流。其中3) =KnpKstKerI零序出段的靈敏度校驗：當作為近后備保護時。Ksen3I0minIop1 (10)當作為遠后備保護時。Ksen3I1minKbmaxIop1 (11)式中，I0min 本線路末端短路時在最小方式運行 下的最小零序電流。Ilmin 下一級線路末端短路時在最小方式運行下的 最小零序電流。Kbmax 最大分支系數(shù)。零序電流

20、保護田段的動作時間：時限的確定：對于環(huán)型網(wǎng)絡，若按階梯原則與相鄰線路 配合時，會產(chǎn)生斷路器誤動的現(xiàn)象因此應找曲解環(huán)點所以必 須選由更一線路的保護田段與其相鄰的保護n段配合此即 環(huán)網(wǎng)保護田段的動作時限的起始點，此起始點的選擇原則 是：應考慮盡可能使整個環(huán)網(wǎng)中保護三段的保護靈敏度較 高。10武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計3 110KV系統(tǒng)接地保護設計電網(wǎng)的保護裝置與自動裝置系統(tǒng)網(wǎng)絡圖可知，不管在什么運行情況下，系統(tǒng)中都有 變壓器接地，因此發(fā)生短路故障時有零序電流由現(xiàn)，于零序 電流保護簡單、經(jīng)濟、可靠，發(fā)生故障時零序電流很大，所 以零序電流保護的靈敏度也高，在中性點直接接地的高壓電

21、 網(wǎng)中十分適用，在此系統(tǒng)網(wǎng)絡中也選用零序電流保護。對于自動裝置，可以選用自動重合閘，加入自動重合閘 后，當線路由現(xiàn)故障，繼電保護使斷路器跳閘后，自動重合 閘裝置經(jīng)短時間間隔后使斷路器重新合上。大多數(shù)情況下,線路故障是暫時性的，斷路器跳閘后線路的絕緣性能能得到 恢復，再次重合能成功，這就提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。 少數(shù)情況屬永久性故障，自動重合閘裝置動作后靠繼電保護 動作再跳開，查明原因，予以排除再送電。一般情況下，線 路故障跳閘后重合閘越快，效果越好。重合閘允許的最短問 隔時間為秒。線路額定電壓越高，絕緣去電離時間越長。為了能盡量利用重合閘所提供的條件以加速切除故障， 繼電保護與之配合時，一

22、般采用重合閘前加速和重合閘后加 速保護兩種方式。此系統(tǒng)是 110KV系統(tǒng)，應該采用重合閘后 加速保護，采用后加速保護時，線路發(fā)生故障時，第一次有 選擇性地切除故障，不會擴大停電范圍，保證了永久性故障 能瞬時切除，并仍然是有選擇性的。零序電流保護整定計算零序電流保護包括無時限零序電流保護、帶時限零序電 流保護和零序過電流保護，包含此三種保護的保護裝置稱為三段式零序電流 保護，在系統(tǒng)中采用三段式零序電流保護。無時限零序過電流速斷保護無時限零序電流保護應躲過相鄰的下一線路由口，即本 線路末端單相或亮相接地短路時可能由現(xiàn)的最大3倍零序電流 3I0max,即：Iop1=3Krel對于AB線路，應躲過B點

23、的最大3倍零序 短路電流，計算如下：11武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計X1X2(3010)|(3010)2040X010|104045于X0X1,因此當由現(xiàn)單相接地短路故障時零序電流有最 大值。 I0BmaxEsX1X2X0115/3404045 kA=kA=3 kA = Iop=3Krel1靈敏度校驗：設保護范圍為L,則有：3115/3(3010)|(3010)20L210|1040L解由保護范圍L= % 15 % ,滿足靈敏度的要求。整定動作時間top10對于B嗷路，應躲過C點的最大3倍零序短路電流3I0Cmax , 計算 如下：X1X2(3010)|(3010)2020

24、60X010|10404085于X0X1,因此當由現(xiàn)單相接地短路故障時零序電流有最 大值 I0C。max。I0C。maxEsX1X2X0115/3606085 kA=kA=3 KA = Iop2=3Krel 靈敏度校驗：12武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計設保護范圍為L,則有：3115/3(3010)|(3010)2020L210|104040L解由保護范圍L= % 15 % ,滿足靈敏度的要求。整定動作時間top0。 2對于CD線路，應躲過D點的最 大3倍零序短路電流3I0D o max,計算如下： X1X2(3010)|(3010)202040100X010|1040408

25、0165于X0X1,因此當由現(xiàn)單相接地短路故障時零序電流有最大值。 I0CmaxEsX1X2X0115/3100100165 kA=kA=3 kA = kA Iop3=3Krel 靈敏度校驗：設保護范圍為L,則有：3115/3(3010)|(3010)202040L210|10404080L解由保護范圍L= % 15 % ,滿足靈敏度的要求。0o整定動作時間 帶時限零序電流保護線路AB的n段保護應與相鄰下一線路的零序電流保護I段配合，即Iop1 =KrelIop2Kbmin其中，Kbmin=IBCIABIABIBIAB1IBIAB13武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計設發(fā)電機至母

26、線B的等效零序阻抗為XA B母線經(jīng)變壓 器到地的零序等效阻抗為XB,則Kbmin=1XXAB上式可以看由，當 XA取最小值，XB取最大值時，即在 最大運行方式下，單臺變壓器中性點接地運行時，Kbmin有最小值。此時，XA=45, XB=5dKbmin=1 =Iop1= kA = kA靈敏度校驗：Ksen =3I0minIop1而在最小運行方式下發(fā)生接地短路時，AB線路末端零序短路電流有最小值I0Bmin。止匕時：X1X1(3010)2060X0104050于X0滿足靈敏度的要求。整定時間topi 。14武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計零序定時限過電流保護按躲開下一條線路由口處發(fā)

27、生三相短路時，流過保護裝置的最大不平衡電流來整定：Iop1(3) =KrelKnpKstKer當在最大運行方式下B母線處發(fā)生三相短路時：(3)EsX1 =115/3(3010)|(3010)20 kA=kAIop1 = KrelKnpKstKer(3)= x x x x kA = kA靈敏度校驗：作為近后備保護時Ksen=3I0minIop1 =3= 滿足要求。作為遠后備保護時Ksen3I1minKbmaxIop1其中Ilmin是系統(tǒng)最小運行方式下下一級線路末端發(fā)生短路時的零序電流值。KbKbm二m是最大的分支系數(shù)，前述知 =1XXABIBCIABIABIBIAB1IBIAB ,則應使 XA

28、最大，為單電源 最小方式下運行；使XB最小，為兩變壓器接地運行，則 C母線處 發(fā)生短路時可得：X1X2=+20+20=80X0=+40=9015武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設EsX1X1X0115/3I1min=808090KA1 Kbma=xXXAB =1=3Ksen104050|503I1minKbmaxIop1=3= 滿足要求。top2t 。16武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計4二次回路斷線閉鎖電壓互感器二次回路在運行中容易發(fā)生單相接地和相 間短路，造成保護裝置交流失壓，失壓引起保護裝置的誤動，造成不應有的損失。于這種不利因素的存在，許 多保護裝 置在設計時

29、都考慮了斷線閉鎖回路。變電站中PT發(fā)生斷線是一種常見的故障。一旦PT斷線失壓，會使得保護裝置的電壓量發(fā)生偏差，從而造成電動機和進線的低電壓保護不正 確動作，給工廠生產(chǎn)造成較大影響，為此，在工廠供電中， 對于電動機和進線回路，當發(fā)生PT及PT二次回路故障時保護裝置必須準確判斷和處理，避免保護誤動作。斷線閉鎖保護的原理1JB N600 1YMa 1YMb 1YMc YMN JD YHa YHb YHc 1ZK A602 A601 2ZK B602 B601 3ZK C601 C602 CG A630I B630I C630I 圖4-1 PT 電壓回路接線圖 斷路閉鎖接線如圖所示，斷線閉鎖繼電器兩個

30、線圈組成，一個線圈接在3個電容器組成的零序電壓慮過器輸由端， 另一個線圈接在電壓互感器開口三角形組成的零序濾過器 上，且2個線圈極性相反，產(chǎn)生的勢相互抵消。正常情況下， 于三相對稱，三個電容器組成的零序電壓濾過器沒有輸生， 斷線閉鎖繼電器 K線圈1中無電流，繼電器不啟動。當發(fā)生 一相或兩線斷線是，于加在斷線閉鎖元件電壓三相不對稱， 斷線閉鎖繼電器線圈1有電流流過，繼電器啟動，將保護閉 鎖。為了防止三相熔斷器同時熔斷，在其中一相熔斷器上并 聯(lián)一個電容器，如圖 5-1所示。當三相熔斷器同時熔斷時， 并聯(lián)電容器的一相仍然可以構成閉鎖通路，閉鎖元件仍然可 以起到閉鎖作用。當一次系統(tǒng)由現(xiàn)接地短路故障時，

31、于存在 零序分量，三個電容構成的零序電壓濾過器有輸由。為防止 此時的誤閉鎖，繼電器的線圈 2接在電壓互感器的開口三角 形側(cè)，也有零序電壓存在，流過2線圈的電流產(chǎn)生的磁勢相互抵消，繼電器不啟動，保護不被閉鎖。三相電壓求和閉鎖元件武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設計正常運行時，三相電壓基本對稱。若電壓互感器二次回路完好，相電壓依次為Ua、Ub、Uc,三相電壓的向量和Ua+Ub+Uc=0即使由現(xiàn)不平衡電壓，數(shù)值也很小。當電壓互 感器二次由現(xiàn)一相或兩相斷線時，三相電壓的對稱被破壞， 由現(xiàn)較大的零序電壓。當a相斷線時，平衡被破壞，三相電壓向量和Ua+Ub+U聲0。當三相電壓互感器斷線時，三相電

32、壓數(shù)值和為 |Ua|+|Ub|+|Uc| 弋0,實際采用 |Ua|+|Ub|+|Uc| W（UN為一定 值）條件作為判據(jù)。在一相或兩相斷線時，三相電壓數(shù)值和為|Ua|+|Ub|+|Uc|UpM因此，可以通過判別三相電壓的向量和大小來判斷一相或兩相斷路；通過判別三相電壓數(shù)值 和大小可以判別三相電壓斷線。通過檢測電壓互感器開口三 角形零序電壓與三相電壓向量和的差作為斷線閉鎖的依據(jù)， 動作條件方程為：Ud=|KUx -|上式中Ud為差電壓；Ux是根據(jù)電路系統(tǒng)設定的值；相電壓依次為Ua、UbUc。K為計及電壓互感器變比的系數(shù)，中性點直接接地系統(tǒng) 時K=1/3 ,中性點不直接接地系統(tǒng)時K=3o上式為三相

33、斷線時發(fā)送閉鎖信號和不發(fā)送閉鎖信號的臨界情況。二次回路斷線閉鎖判定根據(jù)以上斷線失壓工作原理的分析電壓互感器二次一相或兩相斷線的判據(jù)是：|Ua+Ub+Uc| AU式中 UPNPN是一整定值，根據(jù)電網(wǎng)的實際情況整定；在實際中常選用|Ua+Ub+Uc| 8Vo即為一相或兩相斷線 的判據(jù)。當發(fā)生三相斷線時，考慮到由口處保護安裝處的電壓很低，此時若用|Ua|+|Ub|+|Uc|w條件判別，將造成嚴重后果。為了保證斷線閉鎖元N件工作可靠性，可考慮檢測電流是否大于負荷電流，則動作條件是：|Ua|+|Ub|+|Uc| Iop IsetN式中，U& Ub Uc為電壓互感器二次側(cè)電壓 ； UN 為根據(jù)電力系統(tǒng)整定

34、的定值；18武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設計Iset為整定電流，可取過電流保護定值； Iop為測得的電流值。19武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設計5 AB線路接地保護原理圖綜合以上分析及計算可以得到AB接地保護三段式零序保護原理框圖如圖5-1所示。QFYRQF 信 號 信 號 信 號KS3KS6KS9KA1I1KMKA4I2KT5t1KA7I3KT8t2TA圖 5-1 三段式零序電流保護的原理框圖展開圖三段式電流保護電路的原理展開圖如圖5-2所示。KA1KT5KA4KA7KS3KMKS6KT5KS9KT8QFYRKT8TAKA7 KA8 KA9交流回路展開圖KM直流回路展開圖20武漢理工大學電力系統(tǒng)繼電保護及其自動化課程設 計W1 2 3信信號回路圖圖5-2三段式電流保護電路的原理展開圖電壓互感器二次