方向電流保護(hù)和接地保護(hù)

方向電流保護(hù)和接地保護(hù)第1頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.1方向性問(wèn)題的提出及解決方法

為提高供電可靠性可采用雙電源或單電源環(huán)形電網(wǎng)供電更可靠，但卻帶來(lái)新問(wèn)題:(1)Ⅰ、Ⅱ段靈敏度可能下降(2)無(wú)法保證Ⅲ段動(dòng)作選擇性第2頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng)及單電源環(huán)形電網(wǎng)，須考慮保護(hù)的方向性問(wèn)題。(a)兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng)(b)單側(cè)電源環(huán)形電網(wǎng)第3頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)Ⅰ、Ⅱ段靈敏度可能下降以P3Ⅰ段為例，整定電流應(yīng)躲過(guò)本線路末端短路時(shí)的最大短路電流，除了躲過(guò)P母線處短路時(shí)A側(cè)電源提供的短路電流，還必須躲過(guò)N母線背側(cè)短路時(shí)B側(cè)電源提供的短路電流。當(dāng)兩側(cè)電源相差較大且B側(cè)電源強(qiáng)于A側(cè)電源時(shí)，可能使整定電流增大，縮短Ⅰ段保護(hù)區(qū)，嚴(yán)重時(shí)喪失保護(hù)區(qū)；電流保護(hù)Ⅱ段時(shí)也有類(lèi)似的問(wèn)題，除了與P5的Ⅰ段配合，還須與P2的Ⅰ段配合，可能導(dǎo)致靈敏度下降。第4頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)無(wú)法保證Ⅲ段動(dòng)作選擇性Ⅲ段動(dòng)作時(shí)限采用“階梯特性”，保護(hù)P2、P3的Ⅲ段動(dòng)作時(shí)限分別為t2、t3，當(dāng)k1故障時(shí)，保護(hù)P2、P3的電流Ⅲ段同時(shí)啟動(dòng)，按選擇性要求應(yīng)該保護(hù)P3動(dòng)作，即要求t3<t2；而k2故障時(shí)，又希望保護(hù)P2動(dòng)作，即要求t3>t2，顯然無(wú)法同時(shí)滿足兩種情況下后備保護(hù)選擇性。第5頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原因分析

造成電流保護(hù)在雙電源線路上應(yīng)用困難的原因是需要考慮“反向故障”

.以上圖中保護(hù)P3為例.從保護(hù)安裝處看出去，在“母線指向線路”方向上發(fā)生的故障稱(chēng)為正向故障，反之稱(chēng)為反向故障。第6頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解決辦法

利用方向元件與電流元件結(jié)合就構(gòu)成了方向電流保護(hù)。正方向故障時(shí)方向電流保護(hù)才可能動(dòng)作，按正方向分組，圖中保護(hù)可以分為兩組：P1、P3、P5為一組，整定動(dòng)作電流時(shí)考慮A側(cè)電源提供的短路電流；P2、P4、P6為另一組，整定時(shí)考慮B側(cè)電源提供的短路電流。第7頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙側(cè)電源電網(wǎng)線路方向過(guò)流保護(hù)時(shí)限特性

(a)網(wǎng)絡(luò)圖；(b)保護(hù)時(shí)限特性第8頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加裝了方向元件的電流保護(hù)叫做方向電流保護(hù)。這樣，當(dāng)雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)上的電流保護(hù)加裝了方向元件后，就可以把它們拆開(kāi)看成兩個(gè)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，其中保護(hù)1~3反應(yīng)于G1供給的短路電流而動(dòng)作，保護(hù)2~6反應(yīng)于G2供給的短路電流而動(dòng)作，這樣前面所講的三段式電流保護(hù)的工作原理和整定計(jì)算就可應(yīng)用了。保護(hù)1、3、5為一組，保護(hù)2、4、6為另一組，各同方向保護(hù)間的時(shí)限配合仍按階梯原則來(lái)整定。當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1、3、4、6因短路功率由母線流向線路，故都能起動(dòng)，其中按動(dòng)作方向時(shí)限最短的保護(hù)3和4動(dòng)作，跳開(kāi)QF3、4，將wl2切除，保護(hù)1、6返回，保證動(dòng)作選擇性。第9頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月方向過(guò)流保護(hù)原理接線圖方向過(guò)電流保護(hù)主要由方向元件（功率方向繼電器）、啟動(dòng)元件（電流繼電器）、時(shí)間元件組成。第10頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

兩相式方向過(guò)電流保護(hù)接線圖（原理圖及展開(kāi)圖）

第11頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月階段式方向電流保護(hù)主要用于雙電源輻射形網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，作為輸電線路相間短路的主保護(hù)和后備保護(hù)。第12頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2功率方向繼電器電壓電流相量圖

(a)正向故障時(shí)；(b)反向故障時(shí)圖中母線電壓參考方向?yàn)椤澳妇€指向大地”，電流參考方向?yàn)椤澳妇€指向線路”。第13頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月正向故障第14頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反向故障第15頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月利用判別短路功率的方向或電流與電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別故障方向。即用短路功率的正負(fù)來(lái)判斷故障的方向，依此原理構(gòu)成的繼電器稱(chēng)為功率方向繼電器（方向元件）。k1點(diǎn)短路時(shí) k2點(diǎn)短路時(shí) 第16頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月短路功率所謂短路功率，一般指短路時(shí)某點(diǎn)電壓與電流相乘所得到的感性功率，在無(wú)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)。第17頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由此可見(jiàn)，隨著短路電流的方向不同，功率方向繼電器感受的功率也不相同。對(duì)于正方向的故障，其功率為正值，反方向故障，其功率為負(fù)值。因此，根據(jù)功率方向繼電器的感受功率的正、負(fù)來(lái)判別短路功率方向即短路電流的方向，并決定保護(hù)是否動(dòng)作于跳閘。這就是功率方向繼電器之所以能判別短路電流方向的基本原理。第18頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器的基本要求①應(yīng)具有明確的方向性，即在正方向發(fā)生各種故障（包括故障點(diǎn)有過(guò)渡電阻）時(shí)能可靠動(dòng)作，而在反方向故障時(shí)，可靠不動(dòng)作。②故障時(shí)功率方向繼電器的動(dòng)作有足夠的靈敏度。一般的功率方向繼電器當(dāng)輸入電壓和電流的幅值不變時(shí)，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）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(chēng)為方向繼電器的最大靈敏角。第19頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器動(dòng)作方程第20頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器動(dòng)作方程第21頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月未采用90接線方式:采用90接線方式:功率方向繼電器比相式動(dòng)作方程第22頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器比幅式動(dòng)作方程第23頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器的構(gòu)成相位比較的兩相量為:此時(shí)，動(dòng)作方程為：比較兩電氣量相位原理構(gòu)成的功率方向繼電器，稱(chēng)為相位比較式功率方向繼電器?？砂幢容^兩電氣量的相位原理來(lái)構(gòu)成,也可按幅值比較原理來(lái)構(gòu)成。第24頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(a)θ=90°動(dòng)作邊界(b)θ<90°動(dòng)作(c)θ>90°不動(dòng)作

相位比較與幅值比較之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系第25頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)作情況第26頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相位比較與幅值比較之間的關(guān)系相位比較與幅值比較之間具有互換性。條件：均為正弦量。動(dòng)作方程滿足：第28頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IC-11整流型功率方向繼電器接線圖（幅值比較）交流回路圖（電壓形成）直流回路圖（電壓比較）第29頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幅值比較回路由整流和濾波、幅值比較、執(zhí)行元件三個(gè)單元組成。常用的有循環(huán)電流比較式、均壓比較式二種。幅值比較回路第30頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月循環(huán)電流式比較回路接線圖第31頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月均壓式比較回路接線圖第32頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1-鐵芯；2-永久磁鐵；3-銜鐵；4-觸點(diǎn)；5-右止檔；6-左止檔極化繼電器原理結(jié)構(gòu)圖第33頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月晶體管零指示器第34頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月*集成電路型功率方向繼電器

構(gòu)成方向繼電器的框圖濾波濾波方波方波第35頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相位比較回路（用何種方法實(shí)現(xiàn)相位差比較？）

第36頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前廣泛使用的相位比較方法之一是測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓瞬時(shí)值同時(shí)為正（或同時(shí)為負(fù)）的持續(xù)時(shí)間來(lái)進(jìn)行的，例如當(dāng)同相位時(shí)，其瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間等于工頻的半個(gè)周期，對(duì)50HZ而言，即為10ms，而當(dāng)兩個(gè)電壓的相位差增至90°時(shí)，其瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間減至5ms，因此，比較的相位差，可通過(guò)一定的邏輯關(guān)系，用測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓量同時(shí)為正的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)相位比較，當(dāng)兩者之間的相差≤90°時(shí)，其瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間必然≥5ms，滿足這個(gè)關(guān)系時(shí)，繼電器應(yīng)該動(dòng)作。第37頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(a)臨界動(dòng)作條件

(b)動(dòng)作最靈敏條件

第38頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器的動(dòng)作特性第39頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器的動(dòng)作特性第40頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器的動(dòng)作特性第41頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器的動(dòng)作特性第42頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.3功率方向繼電器的接線方式功率方向繼電器的接線方式:繼電器與電流互感器和電壓互感器之間的連接方式。應(yīng)滿足如下要求：(1)必須保證功率方向繼電器具有良好的方向性。即正向發(fā)生任何類(lèi)型的故障都能動(dòng)作，而反向故障時(shí)則不動(dòng)作。(2)盡量使功率方向繼電器在正向故障時(shí)具有較高的靈敏度，φ

k接近φ

sen

。

第43頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月減小電壓死區(qū)的措施

為減小和消除死區(qū)，實(shí)際上廣泛采用非故障相的相間電壓作為參考量去判別電流的相位，如對(duì)A相的方向繼電器加入電流和電壓。對(duì)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°接線，所謂90°接線是指系統(tǒng)三相對(duì)稱(chēng)且相電流與相電壓又同相（即當(dāng)系統(tǒng)為純有功負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)），每個(gè)功率方向繼電器的電流之間的相位角都為90°，這個(gè)定義僅是為了稱(chēng)呼，無(wú)特別物理意義。

第44頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第45頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第46頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第47頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

功率方向繼電器的90o接線

第48頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器90°接線方式的相量圖和接線圖

(a)以a相為例的相量圖；(b)接線圖第49頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第50頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器的90o接線優(yōu)點(diǎn)：各種兩相故障均沒(méi)有電壓死區(qū)，因?yàn)槔^電器加入的是非故障的兩相電壓，其值很高。適當(dāng)選擇a角后，對(duì)線路上各種相間故障都保證動(dòng)作的方向性。缺點(diǎn)：正方向出口三相短路時(shí)仍有死區(qū)。第51頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月非故障相電流的影響及按相起動(dòng)接線不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)非故障相仍有電流，稱(chēng)為非故障相電流。小電流接地系統(tǒng)中非故障相電流為負(fù)荷電流。大電流接地系統(tǒng)中還應(yīng)考慮接地故障時(shí)由于零序電流分布系數(shù)與正負(fù)序電流分布系數(shù)不同造成的非故障電流。第52頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月兩相短路對(duì)非故障相電流的影響第53頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月所謂“按相啟動(dòng)”接線是指接入同名相電流的電流測(cè)量元件和方向元件的觸點(diǎn)直接串聯(lián)，而后再接入時(shí)間繼電器線圈的接線形式。

可避免反方向不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)僅非故障相電流測(cè)量元件動(dòng)作導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)或僅由于功率方向元件誤動(dòng)而導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)。非按相啟動(dòng)按相啟動(dòng)第54頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.4方向電流保護(hù)的整定原則

方向電流保護(hù)的整定有兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是電流部分的整定，即動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間與靈敏度的校驗(yàn)；二是方向元件是否需要裝設(shè)(投入)。第55頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.方向電流保護(hù)電流部分的整定對(duì)于其中電流部分的整定，其原則與前述的三段式電流保護(hù)整定原則基本相同。不同的是與相鄰保護(hù)的定值配合時(shí)，只需要與相鄰的同方向保護(hù)的定值進(jìn)行配合。在兩端供電或單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，Ⅰ段、Ⅱ段電流部分的整定計(jì)算可按照一般的不帶方向的電流Ⅰ段、Ⅱ段整定計(jì)算原則進(jìn)行。第56頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第Ⅲ段整定原則

一、Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作電流①

Ⅲ段動(dòng)作電流需躲過(guò)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流，即其中IL.max為考慮故障切除后電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的最大負(fù)荷電流。第57頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②Ⅲ段動(dòng)作電流還需要躲過(guò)非故障相的電流Iunf。在小接地電流電網(wǎng)中，非故障相電流為負(fù)荷電流。對(duì)于大電流接地系統(tǒng)，非故障相電流除了負(fù)荷電流外，還包括零序電流I0，則按照下式整定動(dòng)作電流式中K為非故障相中的零序電流與故障相電流的比例系數(shù)，顯然，對(duì)于單相接地故障K為1/3。第58頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間方向電流保護(hù)Ⅲ段動(dòng)作時(shí)間按照同方向階梯原則整定，即前一段線路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間比同方向后一段線路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)級(jí)差。③保護(hù)的靈敏度配合方向電流保護(hù)的靈敏度，主要由電流元件決定，其電流元件的靈敏度校驗(yàn)方法與不帶方向性的電流保護(hù)相同。對(duì)于方向元件，一般因?yàn)榉较蛟撵`敏度較高，故不需要校驗(yàn)靈敏度。第59頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

圖中標(biāo)明了各個(gè)保護(hù)的動(dòng)作方向，其中1、3、5、7為動(dòng)作方向相同的一組保護(hù)，，2、4、6、8為另一組同方向保護(hù)，于是它們的動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間的配合關(guān)系應(yīng)為：第60頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月方向電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限第61頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月是否裝設(shè)方向元件

圖中如果t4≥t5+Δt,則動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)的一側(cè)(保護(hù)4)可以不裝方向元件,保護(hù)5必須加裝方向元件.結(jié)論:對(duì)裝設(shè)在同一母線上的保護(hù)來(lái)說(shuō),動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)者,可不裝設(shè)方向元件;動(dòng)作時(shí)間較短者,必須裝設(shè)方向元件;如兩保護(hù)動(dòng)作時(shí)間相同,則在兩保護(hù)上都必須裝設(shè)方向元件.第62頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)同方向保護(hù)的靈敏系數(shù)配合問(wèn)題第63頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)整定特點(diǎn)

在兩個(gè)及兩個(gè)以上電源的網(wǎng)絡(luò)接線中，必須采用方向性保護(hù)才有可能保證各保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性，這是方向保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)增加方向元件后將使接線復(fù)雜、投資增加；同時(shí)方向元件還存在電壓死區(qū)的問(wèn)題。鑒于此，在繼電保護(hù)中，應(yīng)根據(jù)各個(gè)地點(diǎn)、各段電流保護(hù)的工作情況和具體的整定計(jì)算來(lái)確定是否有必要加設(shè)方向元件。

第64頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電流速斷保護(hù)圖中紅色曲線為電源EI

供給的電流，紫色曲線為電源EⅡ供給的電流，兩端電源容量不同，因此電流大小也不同。EI的容量>EⅡ的容量。

第65頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)保護(hù)1而言，如果反方向線路出口處K1點(diǎn)短路時(shí)，由電源EII供給的最大短路電流IK1max小于本保護(hù)裝置的起動(dòng)電流，則反方向任何地點(diǎn)短路時(shí)，由電流EII供給的短路電流都不會(huì)引起保護(hù)1誤動(dòng)作。這時(shí)保護(hù)1的第I段已從定值上躲開(kāi)了反方向短路，因此可不設(shè)方向元件（電源容量大的一側(cè)的保護(hù)可不設(shè)方向）。但保護(hù)2必須裝設(shè)方向元件。這樣保護(hù)1和保護(hù)2的電流I段整定仍按前面介紹的進(jìn)行。

第66頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月限時(shí)電流速斷保護(hù)對(duì)用于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中的限時(shí)電流速斷保護(hù)，其整定原則基本同于單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，仍應(yīng)與下一級(jí)保護(hù)的電流速斷相配合，但要考慮保護(hù)安裝地點(diǎn)與短路點(diǎn)之間有電源或有分支電路的影響。第67頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電網(wǎng)相間短路方向電流保護(hù)的總體評(píng)價(jià)

選擇性電流速斷保護(hù)是依靠選擇動(dòng)作電流的方法來(lái)獲得選擇性；限時(shí)電流保護(hù)則同時(shí)依靠選擇動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限的方法獲得選擇性。而過(guò)電流保護(hù)依靠選擇動(dòng)作時(shí)限的方法保證選擇性。當(dāng)它們用于單側(cè)電源電網(wǎng)組成三段式保護(hù)時(shí)，一般能滿足電力系統(tǒng)對(duì)選擇性的要求；當(dāng)它們用于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)或單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)時(shí)，借助于方向元件，一般也能滿足電力系統(tǒng)對(duì)選擇性的要求。第68頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

快速性速段保護(hù)無(wú)時(shí)間元件，只有保護(hù)本身繼電器固有動(dòng)作時(shí)間（0.06~0.1s），所以動(dòng)作迅速；限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般為（0.5~1s），動(dòng)作較快。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，特別是靠近電源的保護(hù)，有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)數(shù)秒，所以只能作為后備保護(hù)。第69頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月靈敏性電流保護(hù)的靈敏性和保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，靈敏性和保護(hù)范圍往往不能滿足要求。對(duì)電流I段，當(dāng)被保護(hù)線路阻抗與保護(hù)背后系統(tǒng)阻抗之比很小時(shí)，它的保護(hù)范圍降到零；對(duì)電流II段，當(dāng)相鄰線路阻抗很小時(shí)，靈敏度也往往達(dá)不到要求。過(guò)電流保護(hù)的靈敏度一般很高，但用在重負(fù)荷的長(zhǎng)線路時(shí)，靈敏度也不能滿足要求，當(dāng)線路阻抗很大時(shí)，作為遠(yuǎn)后備其靈敏度也達(dá)不到要求。保護(hù)范圍受運(yùn)行方式影響大及靈敏度低，是電流保護(hù)的主要缺點(diǎn)。第70頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

可靠性電流保護(hù)的組成元件都是簡(jiǎn)單的繼電器，且數(shù)量不多，整定計(jì)算和調(diào)試也較簡(jiǎn)單，所以可靠性高，電流、電壓保護(hù)是繼電保護(hù)中最簡(jiǎn)單、最可靠的保護(hù)。方向過(guò)電流保護(hù)常用于35KV及以下兩側(cè)電源輻射型電網(wǎng)和單電源環(huán)網(wǎng)中作為相間短路主保護(hù)，在35KV及110KV輻射型電網(wǎng)，常與電流I段配合使用，構(gòu)成三段方向電流保護(hù)，作為線路相間短路的整套保護(hù)。電流、電壓保護(hù)廣泛用于35KV及以下電網(wǎng)，在此電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，保護(hù)的“四性”均能滿足要求，而在超高壓電網(wǎng)中，不再使用，代替它們的是距離保護(hù)、高頻保護(hù)及零序電流保護(hù)。第71頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四章作業(yè)如下圖所示，各斷路器上定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為多少？哪些過(guò)電流保護(hù)應(yīng)裝方向元件？（提示：分別在斷路器9QF和12QF后取短路點(diǎn)K1和K2）第72頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月保護(hù)方向相同的保護(hù)有：一組保護(hù)1、2、4、6、12；另一組保護(hù)5、5、7、8.

t1=3s、t2=2.5s、t3=1.5s、t4=1.5s、t5=2.5s、t6=1s、t7=3s、t8=3.5s、t13=2.5s

保護(hù)3、4、6要裝方向元件；保護(hù)2、5、7可不裝方向元件。第73頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五章電網(wǎng)的接地保護(hù)5.1中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地故障保護(hù)5.2中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)接地故障保護(hù)電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式：中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)直接接地三種。第74頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)X0/X1≤4～5,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),通過(guò)變壓器接地點(diǎn)構(gòu)成短路通路,使故障相流過(guò)很大的短路電流（大于500A），則出現(xiàn)很大的零序電流，故中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)又稱(chēng)為大接地電流電網(wǎng)。(110KV、220KV、330KV、500KV)110kV及以上的電壓等級(jí)電網(wǎng)及380V以下低壓部分——中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)(大接地電流系統(tǒng))3-35KV及以下的電壓等級(jí)電網(wǎng)——中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)(小接地電流系統(tǒng))。第75頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)行接地方式的選擇，需要綜合考慮電網(wǎng)的絕緣水平、電壓等級(jí)、通信干擾、單相接地短路電流、繼電保護(hù)配置、電網(wǎng)過(guò)電壓水平、系統(tǒng)接線、供電可靠性和穩(wěn)定性等因素。第76頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2002年220KV電網(wǎng)輸電線路故障統(tǒng)計(jì)表在大接地電流電網(wǎng)中，線路發(fā)生單相接地短路故障占所有故障次數(shù)中的大多數(shù)，約為80%~90%。第77頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月裝設(shè)零序電流保護(hù)的好處若用帶方向和不帶方向電流保護(hù)，且用三相完全星形接線方式，也能反映接地短路，但靈敏度較低和動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)。由于接地短路時(shí)必有零序電流，而在運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)下，零序電流是沒(méi)有或很小的，因此采用只反映接地短路時(shí)所特有的零序電流或零序電壓的零序保護(hù)，可提高保護(hù)的靈敏性和快速性。而且三相只要一個(gè)電流繼電器，使接地保護(hù)裝置非常簡(jiǎn)單。

因此，線路除裝設(shè)反映相間短路的保護(hù)外，還應(yīng)裝設(shè)反映接地故障的零序電流保護(hù)裝置。第78頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)在發(fā)生

各種故障時(shí)的電氣參數(shù)特征1．正常運(yùn)行或三相短路時(shí)，由于三相電壓和電流是對(duì)稱(chēng)的，故即沒(méi)有零序電壓和零序電流。第79頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．兩相短路（如BC兩相）時(shí)，在故障點(diǎn)因此故障點(diǎn)的零序電壓和零序電流為：在正常運(yùn)行及相間短路時(shí)，均沒(méi)有零序電壓和零序電流。第80頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.單相接地短路故障時(shí)，如A相接地短路，則故障相電壓、電流為：故障點(diǎn)的零序電壓、零序電流為第81頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．若兩相接地短路，以BC兩相接地短路為例，則在故障點(diǎn)有由此可見(jiàn)，出現(xiàn)零序電流和零序電壓是接地故障區(qū)別于正常運(yùn)行和相間短路的基本特征。第82頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：系統(tǒng)圖中假定零序電流的參考正方向?yàn)槟妇€指向線路，零序電壓的參考正方向由線路指向大地。第83頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.零序電流和零序電壓的分布特點(diǎn)第84頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月故障點(diǎn)的零序電壓保護(hù)安裝處零序電電壓故障點(diǎn)的零序電流第85頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電壓和零序電流的特點(diǎn)零序電壓故障點(diǎn)Uk0最高,離故障點(diǎn)越遠(yuǎn),Uk0

越低,變壓器中性點(diǎn)接地處Uk0=0。零序電流：系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電流，大小與線路的零序阻抗及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)；分布與變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置有關(guān)，而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)。第86頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電壓和零序電流的相位在正方向短路下，保護(hù)安裝處母線零序電壓與零序電流的相位關(guān)系，取決于母線背后元件的零序阻抗(一般為70o-80o)，而與被保護(hù)線路的零序阻抗和故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。零序功率在線路正方向故障時(shí)，零序功率由故障線路流向母線，為負(fù)值；在線路反方向故障時(shí)，零序功率由母線流向故障線路，為正值。

第87頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變壓器中性點(diǎn)接地方式的考慮大電流接地電網(wǎng)中，中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目及分布，決定了零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，影響著零序電壓和零序電流的大小和分布。為了保持零序網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，有利于繼電保護(hù)的整定，使接地保護(hù)有較穩(wěn)定的保護(hù)區(qū)和靈敏性，希望中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目及分布基本保持不變；為防止由于失去接地中性點(diǎn)后發(fā)生接地故障時(shí)引起的過(guò)電壓，應(yīng)盡可能地使各個(gè)變電所的變壓器保持有一臺(tái)中性點(diǎn)接地；同時(shí)為降低零序電流，應(yīng)減少中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目。第88頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇原則①中間變電所母線有穿越電流或變壓器低壓側(cè)有電源，因此至少要有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，以防止由于接地短路引起的過(guò)電壓。②電廠并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)將部分變壓器的中性點(diǎn)接地。這樣，當(dāng)一臺(tái)中性點(diǎn)接地的變壓器由于檢修或其它原因切除時(shí)，將另一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，以保持系統(tǒng)零序電流的大小和分布不變。③終端變電所變壓器低壓側(cè)無(wú)電源，為提高零序保護(hù)的靈敏性，變壓器應(yīng)不接地運(yùn)行。④對(duì)于雙母線按固定連接方式運(yùn)行的變電所，每組母線上至少應(yīng)有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地。這樣，當(dāng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，每組母線上仍然保留一臺(tái)中性點(diǎn)直接接地的變壓器。⑤變壓器中性點(diǎn)絕緣水平較低時(shí)，中性點(diǎn)必須接地。第89頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電流和零序電壓的獲取方法

(1)微機(jī)保護(hù)自產(chǎn)：微機(jī)保護(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的三相電流值再用軟件進(jìn)行相加得到值。(2)微機(jī)保護(hù)外接：如下圖所示。第90頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電流的獲取方法對(duì)于架空線路，可用零序電流濾過(guò)器。對(duì)于電纜線路，可用零序電流互感器（TAN）來(lái)獲得零序電流。第91頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電流濾過(guò)器第92頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)零序電流濾過(guò)器，其最大不平衡電流Knp為短路電流非周期分量系數(shù),采用重合閘加速時(shí)，取1.5~2，否則取1。Kst為T(mén)A的同型系數(shù)，相同型號(hào)取0.5，不同型號(hào)取1；Ker為T(mén)A的10%電流誤差，取0.1。最大外部三相短路電流。

第93頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電流互感器第94頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電壓的獲取方法1第95頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電壓的獲取方法2第96頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相五柱式電壓互感器第97頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相五柱式電壓互感器

第98頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相五柱式TV的磁路及接線(a)磁路(b)接線第99頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電壓的獲取方法3、4第100頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月自產(chǎn)3U0方式微機(jī)保護(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的三相電壓值再用軟件進(jìn)行矢量相加得到3U0值，在線路保護(hù)中3U0主要用于接地故障時(shí)判別故障方向。零序電壓的獲取方法5第101頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序電流保護(hù)作為接地短路保護(hù)的后備保護(hù)，一般配置三段式或四段式零序電流保護(hù)。(1)零序電流Ⅰ段為無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)；(2)零序電流Ⅱ段為帶時(shí)限零序電流速斷保護(hù)；(3)零序電流Ⅲ段為零序過(guò)電流保護(hù)。第102頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三段式零序電流保護(hù)原理接線圖第103頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)(零序電流I段)無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)工作原理，與無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)相似，靠整定零序電流的大小來(lái)獲得選擇性。第104頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為保證保護(hù)的動(dòng)作選擇性，零序電流I段保護(hù)區(qū)不能超出本線路末端，其動(dòng)作電流按下述原則整定：(1)躲過(guò)被保護(hù)線路末端發(fā)生單相或兩相接地短路時(shí)流過(guò)本線路的最大零序電流，即：第105頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)躲過(guò)手動(dòng)合閘或自動(dòng)重合閘期間斷路器三相觸頭不同時(shí)合上所出現(xiàn)的最大零序電流.(3)躲過(guò)非全相運(yùn)行期間振蕩所造成的最大零序電流：三個(gè)原則中取大值作為零序I段的動(dòng)作電流，零序電流保護(hù)I段的最小保護(hù)范圍要求不小于本線路全長(zhǎng)的15%~20%，其動(dòng)作時(shí)間為0。第106頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序Ⅰ段與電流Ⅰ段一樣，也是按躲開(kāi)線路未端短路整定，因此，它只能保護(hù)本線路的一部分，但由于線路的零序阻抗遠(yuǎn)較正序阻抗大（x0=(2~3.5)x1），3I0=f(l)

曲線較陡，因此零序Ⅰ段的保護(hù)范圍比相間電流Ⅰ段要大得多。另一方面由于零序電流受運(yùn)行方式的變化影響小，因此它的保護(hù)范圍較穩(wěn)定（由于系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，一般變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和分布保護(hù)不變，也即零序阻抗保護(hù)不變，所以零序Ⅰ段受運(yùn)行方式變化影響小）。第107頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

帶時(shí)限零序電流速段保護(hù)(零序電流II段)

第108頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月帶時(shí)限零序電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則與相間短路的限時(shí)電流速斷保護(hù)相同。整定時(shí)應(yīng)注意將零序電流的分流因素考慮在內(nèi)。動(dòng)作時(shí)限：比下一條線路零序電流I段的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差Δt。第109頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.零序過(guò)電流保護(hù)(零序電流III段)零序電流III段的作用與電流保護(hù)Ⅲ段相同；但其動(dòng)作時(shí)限從零序網(wǎng)的最末級(jí)開(kāi)始按階梯原則向電流方向推算。

動(dòng)作電流的整定：(1)躲下一級(jí)線路出口三相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大不平衡電流

相鄰線路始端三相短路時(shí)，零序電流濾過(guò)器中出現(xiàn)的最大不平衡電流。第110頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在同一線路上的零序過(guò)電流保護(hù)與相間短路的過(guò)電流保護(hù)相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序過(guò)電流保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。零序保護(hù)相間保護(hù)第111頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月方向性零序電流保護(hù)

在變壓器接地?cái)?shù)目比較多的復(fù)雜環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，為了簡(jiǎn)化整定計(jì)算及保護(hù)之間相互的配合，并保證保護(hù)的選擇性，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問(wèn)題。在零序電流保護(hù)上增加功率方向元件，利用正方向和反方向故障時(shí)，零序功率方向的差別，來(lái)閉鎖可能誤動(dòng)作的保護(hù)，才能保證動(dòng)作的選擇性。第112頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序方向電流保護(hù)工作原理說(shuō)明圖

(a)網(wǎng)絡(luò)接線圖；(b)K1點(diǎn)短路零序網(wǎng)絡(luò)；(c)K2點(diǎn)短路零序網(wǎng)絡(luò)

零序電流保護(hù)+零序功率方向繼電器=方向性零序電流保護(hù)第113頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序功率方向繼電器的接線方式第114頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零序功率方向繼電器的接線方式第115頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第116頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù)

第117頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù)

中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)（又稱(chēng)小接地電流系統(tǒng)）發(fā)生單相接地故障時(shí)，雖然系統(tǒng)的中性點(diǎn)電位發(fā)生變化，相電壓不對(duì)稱(chēng)，但由于故障的電流很小，而且三相線電壓仍保持對(duì)稱(chēng)，對(duì)負(fù)荷供電沒(méi)有影響，一般情況下允許帶故障繼續(xù)運(yùn)行1-2小時(shí)，而不必立即跳開(kāi)該故障線路的斷路器（在危及人身、設(shè)備安全時(shí)則應(yīng)立即跳閘），但為防止事故擴(kuò)大，應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便運(yùn)行人員及時(shí)檢查和排除故障。第118頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的特點(diǎn)第119頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地短路特點(diǎn)第120頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單電源多線路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地時(shí)電壓、電流相量圖第121頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第122頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第123頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第124頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第125頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月故障線路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和；方向?yàn)閺木€路流向母線，恰好與非故障線路零序電流的方向相反。第126頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在非故障線路WL1上：零序電流為線路I本身的電容電流；方向?yàn)閺哪妇€流向線路；發(fā)電機(jī)出線端的零序電流：零序電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流；方向?yàn)閺哪妇€流向發(fā)電機(jī)。在故障線路WL3上：故障線路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和；方向?yàn)閺木€路流向母線，恰好與非故障線路零序電流的方向相反。第127頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)有以下特征①中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，電網(wǎng)各處故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至電網(wǎng)電壓，全系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電壓，大小等于電網(wǎng)正常時(shí)的相電壓。②非故障線保護(hù)安裝處流過(guò)的零序電流為非故障相的對(duì)地電容電流之和，方向由母線指向線路且超前零序電壓90度。③故障線路保護(hù)安裝處的零序電流為全系統(tǒng)其他元件非故障相的零序電容電流之和，其值遠(yuǎn)大于非故障線的零序電流，其方向由故障線路指向母線，滯后零序電壓90度。④故障線的零序功率與非故障線的零序功率方向相反。第128頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障保護(hù)根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的各種特征，這種系統(tǒng)可構(gòu)成以下原理的接地短路保護(hù)方式。1、絕緣監(jiān)視裝置2、零序電流保護(hù)3、零序功率方向保護(hù)

第129頁(yè)，課件共139頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月絕緣監(jiān)視裝置的構(gòu)成及工作原理用途：利用發(fā)生單相接地故障時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓的特點(diǎn)，構(gòu)成反映零序電壓的增加而發(fā)出報(bào)警信號(hào)的保護(hù)裝置。廣泛用于小接地電流系統(tǒng)作為單相接地故障的保護(hù)。組成：它是以三相五柱式電壓互感器為基礎(chǔ)，在星形接線的二次側(cè)繞組上每相接入一只電壓表，以測(cè)量母線電壓；在二次側(cè)開(kāi)口三角形繞組