電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教案

概述一、保護(hù)的任務(wù)*故障時(shí)：自動(dòng)、快速、有選擇性地切除故障元件，zhog保證非故障部分恢復(fù)正常運(yùn)行*不正常運(yùn)行時(shí)：自動(dòng)、及時(shí)、有選擇地動(dòng)作于信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘二、對保護(hù)的基本要求1、選擇性；2、速動(dòng)性；3、靈敏性；4、可靠性三、保護(hù)基本工作原理1、反應(yīng)設(shè)備一端系統(tǒng)正常運(yùn)行與故障時(shí)基本參數(shù)的區(qū)別（單端測量）由于無法從測量電氣量上來區(qū)分本設(shè)備末端故障點(diǎn)與相鄰設(shè)備首端故障點(diǎn)，為了保證選擇性，在本設(shè)備末端附近保護(hù)區(qū)的動(dòng)作必須帶延時(shí)（不能實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)）。2、反應(yīng)設(shè)備內(nèi)部故障與外部故障及正常運(yùn)行時(shí)兩端電氣量的差別（雙端測量或縱聯(lián)保護(hù)）由于可準(zhǔn)確區(qū)分本設(shè)備內(nèi)部故障點(diǎn)與外部其他設(shè)備故障點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)。但不具備遠(yuǎn)后備作用（不能作其他設(shè)備的后備保護(hù)）?！?電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)§2-1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的三段電流保護(hù)（主要用于35KV及以下線路）一、電流I段保護(hù)：瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)1、短路特性分析 三相短路時(shí)d(3),流過保護(hù)處的短路電流：Id==Zd()↑→Id↓ 曲線max：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路情況 曲線min：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路情況（線路上某點(diǎn)的兩相短路電流為該點(diǎn)三相短路電流的倍）2、動(dòng)作電流整定原則：躲開下條線路出口（始端）短路時(shí)流過本保護(hù)的最大短路電流（以保證選擇性）:IIdz.1=KkI·I(3)d.B.max；IIdz.2=KkI·I(3)d.C.max可靠系數(shù)KkI=1.2～1.33、靈敏性校驗(yàn)該保護(hù)不能保護(hù)本線路全長，故用保護(hù)范圍來衡量靈敏性max：最大保護(hù)范圍； min：最小保護(hù)范圍 校驗(yàn)保護(hù)范圍：（min/L）·100%15%～20%二、電流II段：以較小的動(dòng)作時(shí)限切除本線路全線范圍內(nèi)的故障。1、動(dòng)作電流的整定 保護(hù)范圍延伸到下條線路，但不超出下條線路電流I段保護(hù)范圍末端(與下條線路電流I段配合)。即躲開下條線路短路使下條線路電流I段剛剛動(dòng)作時(shí)，流過本保護(hù)的最大短路電流。 IIIdz.1=KkII·IIdz.2 可靠系數(shù)KkII=1.1~1.2（考慮到暫態(tài)過程已過，比KkI稍?。?、動(dòng)作時(shí)限的選擇 為保證本線路電流II段與下條線路電流I段保護(hù)范圍重疊區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)的動(dòng)作選擇性，動(dòng)作時(shí)限與下條線路電流I段配合：tII1=tI2+t≈t 時(shí)差t：0.35s～0.6s，一般取0.5s3、靈敏性的校驗(yàn) 對于過量保護(hù)（反映測量電氣量上升而動(dòng)作的保護(hù)）：靈敏系數(shù)：Klm= 校驗(yàn)靈敏度時(shí)的故障參數(shù)計(jì)算值：應(yīng)考慮系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，流過保護(hù)的最小短路電流。 對保護(hù)1的電流II段：Klm= 要求：Klm1.3～1.5 若Klm不滿足要求，可繼續(xù)延伸保護(hù)范圍使本線路電流II段與下條線路電流I段配合：IIIdz.1=KkII·IIIdz.2 tII1=tII2+t≈2t（保證重疊區(qū)內(nèi)故障的動(dòng)作選擇性）三、電流III段：一般作為后備保護(hù)，靈敏度高但動(dòng)作時(shí)限長。1、動(dòng)作電流的整定 基本整定原則：躲開流過保護(hù)的最大負(fù)荷電流：IIIIdz>If.max實(shí)際整定原則：考慮到外部故障切除后，電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)過程中，保護(hù)要能可靠返回，則要求返回電流：IIIIh>Izq.max=Kzq·If.max (電動(dòng)機(jī)負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù)Kzq>1)則：IIIIdz=>（返回系數(shù)Kh=） 取可靠系數(shù)KkIII=1.15～1.25，則：IIIIdz=2、按選擇性要求確定電流III段動(dòng)作時(shí)限 為保證動(dòng)作選擇性，動(dòng)作時(shí)限按階梯原則整定（前級(jí)線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)限至少比下級(jí)線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)限高一個(gè)時(shí)差t）tIII1=max{tIII2,tIII3,tIII4}+t 對電流III段，當(dāng)故障越靠近電源端時(shí)，此時(shí)短路電流Id越大,但電流III段的動(dòng)作時(shí)限反而越長———缺點(diǎn) 則：電流III段一般作為后備保護(hù)，但在電網(wǎng)的終端可以作為主保護(hù)。3、電流III段靈敏系數(shù)校驗(yàn)(1)、作為本線路主保護(hù)或近后備（本線路保護(hù)的后備）時(shí) 按本線路末端最小短路校驗(yàn)：Klm=要求1.3～1.5(2)、作為遠(yuǎn)后備（下條線路保護(hù)的后備）時(shí) 按下條線路末端最小短路校驗(yàn)：Klm=要求1.2(3)、要求各級(jí)線路保護(hù)之間Klm互相配合對同一故障點(diǎn)，越靠近故障點(diǎn)的保護(hù)，其Klm要求越大：Klm.1<Klm.2<Klm.3<Klm.4…即本級(jí)線路電流III段動(dòng)作電流>下級(jí)線路電流III段動(dòng)作電流。對單側(cè)電源輻射網(wǎng)，有IIIIdz.1>IIIIdz.2>IIIIdz.3>IIIIdz.4…，自然滿足此條件§2-2電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)一、方向性問題的提出對于雙側(cè)電源電網(wǎng)E1單獨(dú)供電：由保護(hù)1、3、5起線路保護(hù)作用E2單獨(dú)供電：由保護(hù)6、4、2起線路保護(hù)作用E1、E2同時(shí)供電：以B母線兩側(cè)保護(hù)2,3為例：假設(shè)：電流I段：IIdz.3>IIdz.2；電流III段：tIII3>tIII2若d1點(diǎn)短路，可滿足要求：2動(dòng)作，3不動(dòng)作；但若出現(xiàn)d2點(diǎn)短路，則：2誤動(dòng)→非選擇性動(dòng)作規(guī)定保護(hù)正方向：保護(hù)安裝處母線→被保護(hù)線路（設(shè)備）分析可知：保護(hù)正方向故障時(shí)，保護(hù)可確保選擇性，但在保護(hù)的反方向發(fā)生短路時(shí)，可能造成該保護(hù)誤動(dòng)作。為防止保護(hù)誤動(dòng)作,增設(shè)功率方向閉鎖元件GJ(裝于可能誤動(dòng)的保護(hù)上)┌母線→線路（正方向）：GJ動(dòng)作啟動(dòng)保護(hù)功率方向│└線路→母線（反方向）：GJ不動(dòng)閉鎖保護(hù)增設(shè)GJ后,雙側(cè)電源網(wǎng)可以按單側(cè)電源網(wǎng)的三段電流保護(hù)進(jìn)行配合二、功率方向元件GJ工作原理方向元件GJ中加入電壓、電流：當(dāng)與相位差在相位平面上的某個(gè)范圍時(shí)，方向元件動(dòng)作；當(dāng)與相位差在相位平面上的另一個(gè)范圍時(shí)，方向元件不動(dòng)作。GJ動(dòng)作邊界一般設(shè)計(jì)為一條直線（半個(gè)平面為動(dòng)作區(qū)，另半個(gè)平面為非動(dòng)作區(qū)），且動(dòng)作邊界可根據(jù)故障類型及接線方式任意調(diào)整。GJ動(dòng)作條件：－90°≤arg+≤90°（銳角型）調(diào)內(nèi)角調(diào)GJ的動(dòng)作邊界當(dāng)超前的角度ΦJ＝－時(shí)，垂直于動(dòng)作邊界，位于動(dòng)作范圍的正中央，GJ動(dòng)作最靈敏，此時(shí)的ΦJ稱為GJ的最靈敏角Φlm。因此Φlm＝－當(dāng)線路正向出口附近故障時(shí)→0，GJ拒作，出現(xiàn)電壓死區(qū)。 （由于故障時(shí)電流較大，不存在電流死區(qū)）三、相間短路方向電流保護(hù)中GJ的接線方式90°接線方式：A相GJA＝,＝B相GJB:＝,＝C相GJC:＝,＝由分析可知：(1)在線路正方向各種故障情況下，故障相GJ的ΦJ是在以(-90°＋Φd)為中心左右偏離不超過30°的范圍內(nèi)。反方向各種故障情況下故障相GJ的ΦJ與正方向故障情況相反。Φd為線路正序阻抗角。(2)對三相短路存在死區(qū)（保護(hù)安裝處正向出口附近），但對各種兩相短路不存在死區(qū)（中包含非故障相電壓，其值較大，大于正常相電壓）(3)若已知線路阻抗角Φd，為降低死區(qū)，應(yīng)盡量使：Φlm→(-90°＋Φd)(4)功率方向元件與電流元件應(yīng)采用按相啟動(dòng)（相應(yīng)相的GJ與LJ相“與”，再各相之間相“或”）原則。（防止反向兩相故障時(shí)，由于非故障相GJ的方向不定造成保護(hù)誤動(dòng)）(5)只需采用兩個(gè)方向元件（一般接于A，C相）即可反映各種相間短路的正、反方向(6)為了消除方向元件的死區(qū)，可采用記憶作用。由于針對相間短路，故障前電壓與故障后電壓的相位一致，故用故障前的電壓（其值較大）與故障后的電流比較相位來判別方向。（有些要求不高的低壓線路允許方向電流保護(hù)存在死區(qū)，死區(qū)內(nèi)故障由遠(yuǎn)后備來保護(hù)）四、多電源網(wǎng)中方向電流保護(hù)整定的特點(diǎn)1、電流I段的特殊整定方法由I段保護(hù)整定原則：IIdz.1>I(3)d1.max，IIdz.2>I(3)d2.max若?。篒Idz.1=IIdz.2=KIk·Max{I(3)d1.max,I(3)d2.max}，則d1點(diǎn)及d2點(diǎn)短路，保護(hù)1、2皆不會(huì)誤動(dòng)作，即保護(hù)的反方向短路皆不誤動(dòng)。故保護(hù)1、2皆不需裝設(shè)GJ。但這樣整定后，原整定值較小的保護(hù)由于其整定值提高→保護(hù)范圍↓（靈敏度↓），所以必須在最小保護(hù)范圍滿足要求的前提下，才可采用這種整定方法。2、分支電路對方向性電流保護(hù)整定及校驗(yàn)的影響(1)分支系數(shù)概念分支系數(shù)：Kfz=*助增電源情況：Kfz==>1*外汲電流情況：Kfz==<1(2)電流II段整定及電流III段校驗(yàn)遠(yuǎn)后備靈敏度時(shí)Kfz的考慮*電流II段整定：IIIdz.1=KkII·IIdz.2/Kfz.minKfz應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，選取可能的最小值Kfz.min（不考慮極少出現(xiàn)的極端運(yùn)行情況，在這種情況下重新調(diào)整定值）。*電流III段作為遠(yuǎn)后備校驗(yàn)靈敏度：Klm=Kfz應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，選取可能的最大值Kfz.max（不考慮極少出現(xiàn)的極端運(yùn)行情況）§2-3中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序保護(hù)一、中性點(diǎn)接地方式及電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)1、中性點(diǎn)接地方式(1)中性點(diǎn)非直接接地方式（小電流接地方式）包括：不接地；經(jīng)消弧線圈接地；經(jīng)高阻接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)：*無短路電流，只有較小的電容電流Ic，系統(tǒng)的線電壓仍呈正序?qū)ΨQ，保護(hù)不需跳閘，允許系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行1~2小時(shí)。*系統(tǒng)中非故障相的對地穩(wěn)態(tài)電壓由正常時(shí)的相電壓升高到接近線電壓，中性點(diǎn)對地穩(wěn)態(tài)電壓由正常時(shí)的0升高到相電壓（暫態(tài)過程中可能更高）（當(dāng)接地電容電流Ic較大時(shí)，在中性點(diǎn)接入消弧線圈或高阻，以減小Ic）(2)中性點(diǎn)直接接地方式（大電流接地方式）系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)：*有很大的短路電流Id，保護(hù)必須馬上跳閘切除故障。*系統(tǒng)中任意相的對地電壓都不會(huì)超過相電壓2、兩類中性點(diǎn)接地方式的應(yīng)用特點(diǎn)*中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)：對用戶的供電可靠性相對較高，但對系統(tǒng)中設(shè)備的絕緣也要求較高。一般在電壓等級(jí)不高的110kV及以下系統(tǒng)采用。*中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：對用戶的供電可靠性相對較低，但對系統(tǒng)中設(shè)備的絕緣要求也較低。一般在電壓等級(jí)110kV及以上系統(tǒng)采用（以降低設(shè)備絕緣造價(jià)），對用戶的供電可靠性采用其他方式提高（如采用雙回線供電或環(huán)網(wǎng)等）。二、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地的零序保護(hù)以線路II上A相接地故障為例（忽略線路上阻抗壓降）1、單相接地時(shí)零序分量特點(diǎn)(1)零序電壓：＝0；；(2)零序電流：各元件對地電容電流：各元件出口處所測零序電流：非故障元件：故障元件：CΣ：系統(tǒng)所有元件對地電容的總和(3)分析結(jié)論：*系統(tǒng)單相接地時(shí)(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓*非故障元件所測零序電流等于其本身對地電容電流，方向：超前：-90°（即容性電流：母線→設(shè)備）*故障元件所測零序電流等于全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流的總和，方向：超前：90°（即容性電流：設(shè)備→母線）2、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)(1)絕緣監(jiān)視裝置系統(tǒng)正常運(yùn)行及相間短路時(shí)：UJ＝Ubp<Udz.j，不動(dòng)作單相接地時(shí)：全系統(tǒng)出現(xiàn)3U0＝3E（E：正常相電壓），延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)此裝置可確定故障相別（故障相對地電壓降低，非故障相對地電壓升高），但無法確定故障線路（即無法選線），需運(yùn)行人員手動(dòng)依次短時(shí)跳開線路的QF加以判斷（拉路法）。(2)零序電流保護(hù)系統(tǒng)正常及相間短路時(shí)：3I0≈0其他線路單相接地時(shí)：3I0＝ωCb3U0(小)本線路單相接地時(shí)：3I0＝ω(CΣ－Cb)3U0(大)∴保護(hù)整定電流：3I0.dz＝KkωCb3U0靈敏系數(shù)：Klm＝(出線越多→CΣ↑→Klm↑)(3)零序功率方向保護(hù)系統(tǒng)正常及相間短路：3U0≈0，3I0≈0，GJ0不動(dòng)其他元件接地故障：本保護(hù)超前：-90°，GJ0不動(dòng)（位于非動(dòng)作區(qū)）本元件接地故障：本保護(hù)超前：90°，GJ0動(dòng)作（位于動(dòng)作區(qū)）保護(hù)中只有方向元件GJ0，無電流啟動(dòng)元件→Klm↑三、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障保護(hù)單相接地故障時(shí)的零序分量(1)零序電壓：同中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)：全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓（A相接地時(shí)）(2)零序電流：消弧線圈L的作用：降低單相接地時(shí)故障點(diǎn)的接地電流。故障點(diǎn)總電流：*完全補(bǔ)償：，即：→=0但在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，若線路三相對地電容不對稱或斷路器三相觸頭不同時(shí)閉合將出現(xiàn)一個(gè)零序分量電壓源串在回路中→串聯(lián)諧振→很大的諧振電流→中性點(diǎn)諧振過電壓故不能采用完全補(bǔ)償*欠補(bǔ)償：，即：→補(bǔ)償后接地點(diǎn)仍有容性電流當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)（例如某元件退出或被切除）→CΣ↓→→諧振過電壓，不宜采用。*過補(bǔ)償：，即：→補(bǔ)償后接地點(diǎn)有感性電流（廣泛采用）過補(bǔ)償度p=，一般選擇p=5%～15%電網(wǎng)單相接地故障時(shí)（過補(bǔ)償方式）：非故障元件所測零序電流等于其本身對地電容電流，方向：超前：-90°故障元件所測零序電流等于全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流總和與消弧線圈上電感電流的疊加。對過補(bǔ)償方式其值=(本身對地電容電流+總電容電流的p倍)，由于過補(bǔ)償度p很小，故其值與非故障元件相差不大。方向：超前：-90°，與非故障元件一致?？梢?，利用零序電流大小和零序方向無法區(qū)分故障元件和非故障元件，不能采用零序電流保護(hù)和零序功率方向保護(hù)。保護(hù)方式(1)絕緣監(jiān)視裝置（利用零序電壓，無選擇性）(2)反映零序高次諧波的保護(hù)(3)反映暫態(tài)電流的保護(hù)(4)其他方法：群體比幅比相法；負(fù)序分量法；有功分量法；相電流突變量法；能量法；小波變換法；注入法；消弧線圈動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)法等?！?-4中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)（用于110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地故障的主保護(hù)或后備保護(hù)）一、電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時(shí),零序分量的特點(diǎn)：規(guī)定正方向：零序電流：母線→線路；零序電壓：線路高于大地(1)故障點(diǎn)零序電壓最高，距故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低。(2)，保護(hù)所測零序電流超前零序電壓：(180°－Φd0)，零序電流的分布取決于零序網(wǎng)結(jié)構(gòu)。(3)零序分量受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響?。阈蚓W(wǎng)基本不變）二、零序電流I段：瞬時(shí)動(dòng)作的零序電流保護(hù)整定原則：(1)躲開下條線路出口（本線路末端）接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流3Id0.bm.max：3II0.dz=KkI·3Id0.bm.max（KkI:取1.2～1.3）(2)躲開QF三相觸頭不同期合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流3I0.btq.max：3II0.dz=KkI·3I0.btq.max若保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tI>斷路器合閘時(shí)間tQF，可不考慮此條件(3)當(dāng)線路采用綜合重合閘（含單相重合閘），躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)又發(fā)生振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流（其值較大）。┌靈敏I段：按條件(1),(2)整定└不靈敏I段：按條件(3)整定系統(tǒng)全相運(yùn)行時(shí)：靈敏I段起作用（動(dòng)作值小，靈敏度高）系統(tǒng)非全相運(yùn)行時(shí)：靈敏I段退出，不靈敏I段起作用（零序電流I段不能保護(hù)本線路全長）三、零序電流II段：以較小的動(dòng)作時(shí)限切除本線路全線范圍內(nèi)的接地故障。1、動(dòng)作電流整定及動(dòng)作時(shí)限：與下條線路的零序電流I段配合。3III0.dz.1=KkII·3II0.dz.2/Kfz.min（KkII:取1.15～1.2）tII1=tI2＋Δt≈Δt2、校驗(yàn)靈敏度：Klm=≥1.5（3Id0.bm.min：被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)保護(hù)所測的最小零序電流）若Klm不滿足要求，采用以下方式解決：(1)使零序電流II段與下條線路的零序電流II段相配合：3III0.dz.1=KkII·3III0.dz.2/Kfz.min；tII1=tII2＋Δt≈2Δt(2)保留0.5s的零序電流II段，并增加按(1)整定的零序電流II段(3)改用接地距離保護(hù)四、零序流III段1、動(dòng)作電流整定及動(dòng)作時(shí)限基本整定原則：躲開下條線路出口處相間短路時(shí)保護(hù)所測的最大不平衡電流3I0.bp.max：3IIII0.dz=KkIII·3I0.bp.max動(dòng)作時(shí)限按階梯原則配合（安裝在受端變壓器上的零序電流III段可以瞬動(dòng)）。實(shí)際整定：與下條線路的零序電流III段配合（滿足靈敏系數(shù)按逐級(jí)配合原則）。即本線路零序電流III段的保護(hù)范圍不超出下條線路零序電流III段的保護(hù)范圍：3IIII0.dz.1=KkIII·3IIII0.dz.2/Kfz.min在高壓電網(wǎng)中為了縮短零序電流III段的動(dòng)作時(shí)限，可采用本線路零序電流III段與下條線路的零序電流II段配合:3IIII0.dz.1=KkIII·3III0.dz.2/Kfz.min；tIII1=tII2＋Δt2、校驗(yàn)靈敏度：近后備（按本線路末端接地短路的最小零序電流校驗(yàn)）：Klm=≥1.5遠(yuǎn)后備（按下條線路末端接地短路的最小零序電流校驗(yàn)）：Klm=≥1.2五、零序電流IV段在高壓電網(wǎng)中，為了配合及調(diào)整方便（尤其是旁路QF代出線QF時(shí)），往往增設(shè)零序電流IV段。整定原則（包括動(dòng)作電流與動(dòng)作時(shí)限）：一般與下條線路的零序電流III段配合，也可與下條線路的零序電流IV段配合。六、方向性零序電流保護(hù)多臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地的復(fù)雜網(wǎng)中零序電流保護(hù)要考慮方向性問題：在某保護(hù)的反方向接地短路時(shí)，該保護(hù)可能誤動(dòng)。為防止誤動(dòng)，在可能誤動(dòng)的保護(hù)上增設(shè)零序功率方向元件GJ0。保護(hù)正方向接地短路時(shí)：超前：－(180°－Φd0)，GJ0動(dòng)作，開放保護(hù)。保護(hù)反方向接地短路時(shí)：超前：Φd0，GJ0不動(dòng)，閉鎖保護(hù)。為保證正方向接地短路時(shí)GJ0靈敏動(dòng)作，最靈敏角Φlm應(yīng)設(shè)為：－(180°－Φd0)§3電網(wǎng)的距離保護(hù)（主要用于110KV及以上線路）§3-1距離保護(hù)基本原理一、距離保護(hù)基本概念（欠量保護(hù)：反映所測電氣量下降而動(dòng)作的保護(hù)） 距離保護(hù)：反應(yīng)映故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。測量阻抗ZJ=ZJ>Zdz,保護(hù)不動(dòng)作；ZJ<Zdz,保護(hù)動(dòng)作。特點(diǎn)：(1)故障時(shí)：即反映UJ↓，又反映IJ↑→Klm↑(2)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，ZJ不變，故基本不受運(yùn)行方式變化的影響二、三段式距離保護(hù)基本邏輯框圖§3-2阻抗元件（ZKJ）為消除過渡電阻Rg及TA、TV誤差的影響，并盡量簡化，通常把ZKJ的動(dòng)作特性擴(kuò)大為一個(gè)區(qū)域（圓、多邊形、透鏡形、蘋果形等），測量阻抗ZJ落在區(qū)域內(nèi)則動(dòng)作，落在區(qū)域外則不動(dòng)作。一、圓特性阻抗元件ZKJ動(dòng)作特性實(shí)現(xiàn)三種常用圓特性：整定阻抗Zzd：在最大靈敏角lm方向（圓的直徑正方向）上剛好使ZKJ動(dòng)作的阻抗。1、全阻抗ZKJ以原點(diǎn)為圓心，以整定阻抗Zzd為半徑的一個(gè)圓動(dòng)作阻抗|Zdz.J|與測量阻抗角J=arg無關(guān)，無方向性。(1)幅值比較式：動(dòng)作條件：|ZJ|<|Zzd|，即：<。（ZJ=）(2)相位比較式：動(dòng)作條件：270>arg>90即：270>arg>90——鈍角型（或：-90<arg<90——銳角型）*動(dòng)作條件為：270>arg>90的相位比較式與動(dòng)作條件為：<的幅值比較式的互換條件（即滿足以下條件，兩種比較式具有完全相同的動(dòng)作特性區(qū)）：，；或，（p,q：可為任意相量或常數(shù)）2、方向阻抗ZKJ以整定阻抗Zzd為直徑，且過原點(diǎn)的一個(gè)圓動(dòng)作阻抗|Zdz.J|與測量阻抗角J=arg有關(guān)，具有完全方向性。(1)幅值比較式動(dòng)作條件：|ZJ-Zzd|<|Zzd|，即：<(2)相位比較式動(dòng)作條件：270>arg>90——鈍角型（或：-90<arg<90——銳角型）3、偏移特性ZKJ當(dāng)正方向整定阻抗為Zzd時(shí)，同時(shí)向反方向偏移一個(gè)Zzd（0<<1，一般為0.1~0.2）圓心坐標(biāo)Z0=(1-)Zzd,直徑：|(1+)Zzd|動(dòng)作阻抗|Zdz.J|與測量阻抗角J=arg有關(guān)，具有不完全方向性。(1)幅值比較式動(dòng)作條件：|ZJ-(1-)Zzd|<|(1+)Zzd|，即：<(2)相位比較式動(dòng)作條件：270>arg>90——鈍角型（或：-90<arg<90——銳角型）二、四邊形特性阻抗元件ZKJ（設(shè)測量電阻為Rm，測量電抗為Xm）1、正四邊形特性ZKJ動(dòng)作判據(jù)：Xzd.1≤Xm≤Xzd.2Rzd.1≤Rm≤Rzd.2（Xzd.1，Xzd.2，Rzd.1，Rzd.2：定值）2、方向性四邊形ZKJ定值：Xzd，Rzd（或：Zzd，lm，Rzd）θ1(15°~30°)：保證出口經(jīng)過渡電阻Rg短路時(shí)能可靠動(dòng)作。θ2(15°)：保證高壓線路金屬性短路且有測量角誤差時(shí)仍能可靠動(dòng)作。θ3(≤φlm=φd一般取45°或60°)：躲區(qū)內(nèi)短路的過渡電阻。θ4(7°~10°)：防末端區(qū)外經(jīng)Rg短路時(shí)可能出現(xiàn)的超越誤動(dòng)。動(dòng)作判據(jù)：－Rm·tg|θ1|≤Xm≤Xzd－Rm·tg|θ4|－Xm·tg|θ2|≤Rm≤Rzd+Xm·ctg|θ3|*三段距離保護(hù)電阻定值Rzd皆相同，各段電抗定值Xzd各不相同：XIzd<XIIzd<XIIIzd*為消除方向阻抗元件的死區(qū)，動(dòng)作特性區(qū)域疊加偏移小矩形：Xp：如本段Xzd<1Ω，則Xp=X/2；如本段Xzd>1Ω，則Xp=0.5ΩRp=Min{Rzd/2,8Xp}為防止反方向出口短路時(shí)ZKJ誤動(dòng)，在ZKJ動(dòng)作區(qū)判斷前，先采用帶記憶作用的方向元件判別方向（用故障前電壓與故障后電流判方向），若為正方向則進(jìn)入ZKJ動(dòng)作區(qū)判別，若為反反方向則直接閉鎖保護(hù)?！?-3阻抗元件的接線方式一、相間短路距離保護(hù)阻抗元件的0接線方式0接線方式：ZKJ1：＝,＝ZKJ2：＝,＝ZKJ3：＝,＝1、正向三相短路三相對稱，三個(gè)阻抗元件工作情況相同，以ZKJ1為例：＝=Z1-Z1=()Z1其測量阻抗ZJ1=/()=Z1，可正確反映線路阻抗。（Z1：線路單位正序阻抗；：短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處距離）2、正向兩相短路以A-B兩相短路為例：故障相阻抗元件ZKJ1：＝=Z1-Z1=()Z1ZJ1=/()=Z1，可正確反映線路阻抗非故障元件ZKJ2：||>||（包含非故障相電壓）||<||（=,=）ZJ2>ZJ1，ZKJ2可能拒動(dòng)非故障元件ZKJ3同ZKJ2三個(gè)ZKJ出口采用“或”邏輯，故保護(hù)仍能正確動(dòng)作。3、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的兩相接地短路以A-B兩相接地短路為例：設(shè)：線路單位自感為ZL，單位互感為ZM故障相阻抗元件ZKJ1：=ZL+ZM；=ZL+ZM＝=()(ZL-ZM)=()Z1ZJ1=/()=Z1，可正確反映線路阻抗非故障相位ZKJ可能拒動(dòng)，但三個(gè)ZKJ出口采用“或”邏輯，整套保護(hù)可正確動(dòng)作。二、接地短路距離保護(hù)的阻抗元件的零序電流補(bǔ)償接線方式單相接地短路時(shí)（A相接地）:故障相電壓↓,故障相電流↑將故障點(diǎn)電壓與流過保護(hù)的故障相電流分解為對稱分量：=0；保護(hù)安裝處A相電壓的各序分量：則：保護(hù)安裝處A相電壓：=（+）Z1為了正確反映故障線路阻抗，加入ZKJ的電流應(yīng)為：（+）零序電流補(bǔ)償接線方式：ZKJ1：＝,＝+KZKJ2：＝,＝+KZKJ3：＝,＝+K其中零序電流補(bǔ)償系數(shù)：K=（Z1、Z0：線路單位正序、零序阻抗）§3-4系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖方法一、系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)的影響系統(tǒng)振蕩(同步振蕩或異步運(yùn)行)→I，U→Z→距離保護(hù)可能誤動(dòng)系統(tǒng)振蕩時(shí)的測量阻抗分析以雙側(cè)電源輻射網(wǎng)為例（三相對稱，只分析單相）振蕩時(shí)，繞擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)（與的夾角δ在0°～360°間變化）→測量阻抗ZJM沿著直線OO’變化，若振蕩中心位于本線路內(nèi)部（振蕩中心在整個(gè)系統(tǒng)阻抗的正中位置：）,則測量阻抗將進(jìn)入本線路距離保護(hù)動(dòng)作特性區(qū)，導(dǎo)致距離保護(hù)誤動(dòng)。ZJM經(jīng)過誤動(dòng)區(qū)的時(shí)間：twd若保護(hù)動(dòng)作延時(shí)t>twd（≥1.5S），則可躲過振蕩的影響（如距離III段）2、振蕩閉鎖方法(1)利用負(fù)序（和零序）分量啟動(dòng)元件作為振蕩閉鎖系統(tǒng)振蕩時(shí)：無負(fù)序及零序分量，保護(hù)不啟動(dòng)。線路故障時(shí)：出現(xiàn)負(fù)序或零序分量（三相對稱故障在初瞬間存在負(fù)序或零序），保護(hù)啟動(dòng)并自保持一段時(shí)間。集成電路型或微機(jī)型負(fù)序過濾基本原理：=(2)反映測量阻抗變化速度的振蕩閉鎖回路(利用負(fù)序、零序分量啟動(dòng)元件雖然可以構(gòu)成振蕩閉鎖，但是在振蕩時(shí)又發(fā)生外部故障或外部故障時(shí)又出現(xiàn)振蕩的情況下，可能導(dǎo)致振蕩閉鎖失敗，故負(fù)序、零序分量啟動(dòng)元件一般不能單獨(dú)作為振蕩閉鎖)反映三段阻抗元件的啟動(dòng)次序（測量阻抗變化速度）：振蕩時(shí)：測量阻抗ZJ先進(jìn)入ZIII圓，再進(jìn)入ZII圓，再進(jìn)入ZI圓，閉鎖距離I、II段保護(hù)。保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)：ZI，ZII，ZIII幾乎同時(shí)啟動(dòng)，開放距離I、II段保護(hù)。振蕩：ZIII先啟動(dòng)，在ZI，ZII尚未啟動(dòng)時(shí)，由“&”門經(jīng)0.5s展寬將ZI，ZII閉鎖(由于III段動(dòng)作時(shí)限較長>誤動(dòng)區(qū)時(shí)間twd，故III段不需振蕩閉鎖)*延時(shí)30ms的作用：防止范圍內(nèi)故障時(shí)，ZIII與ZII，ZI啟動(dòng)稍有先后造成誤閉鎖。*展寬0.5s的作用：在振蕩初期，振蕩周期一般較大，測量阻抗進(jìn)入動(dòng)作區(qū)時(shí)，ZIII啟動(dòng)與ZII，ZI啟動(dòng)的先后間隔在30ms以上，可確保ZIII將ZI，ZII閉鎖。但隨著振蕩發(fā)展，振蕩周期逐漸縮短，ZIII啟動(dòng)與ZII，ZI啟動(dòng)的先后間隔可能小于30ms，造成閉鎖失敗。為防止這種情況采用對閉鎖信號(hào)展寬0.5s，在振蕩初期，振蕩閉鎖回路動(dòng)作后，使振蕩閉鎖信號(hào)自保持0.5s（大于半個(gè)振蕩周期），從而保證在振蕩周而復(fù)始的過程中始終有一個(gè)持續(xù)的振蕩閉鎖信號(hào)。(3)反映測量電阻的變化情況dZ/dt或dR/dt（微機(jī)保護(hù)中常用）故障時(shí)：啟動(dòng)前到啟動(dòng)后，測量電阻突減；啟動(dòng)穩(wěn)態(tài)后，測量電阻不再變化。振蕩時(shí)：在整個(gè)過程中測量電阻不斷地緩慢變化（隨振蕩周期變化）。振蕩閉鎖判據(jù)：任一相測量阻抗在整個(gè)過程中緩慢變化則閉鎖距離I、II段。則：無振蕩時(shí)的所有故障皆開放保護(hù)系統(tǒng)振蕩時(shí)再發(fā)生三相對稱故障也能開放保護(hù)但系統(tǒng)振蕩時(shí)再發(fā)生不對稱故障，保護(hù)將被閉鎖。為保證振蕩時(shí)區(qū)內(nèi)又發(fā)生不對稱故障，保護(hù)能可靠動(dòng)作，增設(shè)不對稱故障開放元件：當(dāng)：I0+I2>mI1，則開放距離I、II段?！?-5三段式距離保護(hù)整定計(jì)算一、分支對距離保護(hù)的影響助增電源：保護(hù)1測量阻抗:ZJ==ZAB＋Zd=ZAB＋KfzZd分支系數(shù)Kfz=>1，在保護(hù)整定值已定的情況下，有助增電源，ZJ↑→保護(hù)范圍↓外汲電流：保護(hù)1測量阻抗:ZJ==ZAB＋Zd=ZAB＋KfzZd分支系數(shù)Kfz=<1，在保護(hù)整定值已定的情況下，有外汲電流，ZJ↓→保護(hù)范圍↑二、距離保護(hù)整定計(jì)算1、距離I段整定：躲過下個(gè)元件出口短路時(shí)本保護(hù)的測量阻抗ZIdz.1=KkI·ZAB∠Φd（KkI取0.8～0.85，Φd：線路阻抗角），時(shí)限：tI≈0s二次整定阻抗：ZIzd.1=ZIdz.1·2、距離II段(1)整定：躲過下個(gè)元件瞬動(dòng)保護(hù)范圍末端短路時(shí)本保護(hù)的測量阻抗①ZIIdz.1=KkII(ZAB+Kfz.min·ZIdz.2)∠ΦdKkII取0.8②ZIIdz.1=KkII(ZAB+Kfz.min·ZT)∠ΦdKkII取0.7?、?②中較小者作為最終整定值其中分支系數(shù)按可能出現(xiàn)的最小值考慮（但不必考慮極少出現(xiàn)的運(yùn)行方式）二次整定阻抗：ZIIzd.1=ZIIdz.1·tII1=tI2+Δt≈Δt=0.5s(2)校驗(yàn)靈敏度欠量保護(hù)靈敏系數(shù)Klm=保護(hù)1靈敏度校驗(yàn)：Klm=，要求Klm≥1.25若Klm不滿足要求，可延伸保護(hù)范圍，使其與下條線路的距離II段相配合：ZIIdz.1=KkII(ZAB+Kfz.min·ZIIdz.2)∠ΦdtII1=tII2+Δt≈2Δt=1.0s3、距離III段(1)整定基本整定原則：躲過最小負(fù)荷阻抗：ZIIIdz<Zf.min=考慮到外部故障切除后，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，距離III段須可靠返回ZIIIdz.Φf＝KkIII∠Φf(在負(fù)荷阻抗角Φf方向上)（可靠系數(shù)KkIII一般取0.8，自啟動(dòng)系數(shù)Kzq、返回系數(shù)Kh皆為大于1的數(shù)）為求二次整定阻抗，必須先將一次動(dòng)作阻抗從負(fù)荷阻抗角Φf方向折算到線路阻抗角Φd方向（一般選擇ZKJ的最靈敏角lm=線路阻抗角Φd）:對于全阻抗ZKJ：ZIIIdz.Φd=ZIIIdz.Φf對于方向阻抗ZKJ：ZIIIdz.Φd=ZIIIdz.Φf/Cos(Φd-Φf)二次整定阻抗：ZIIIzd=ZIIIdz.Φd·動(dòng)作時(shí)限按階梯原則配合。高壓電網(wǎng)中整定配合時(shí)，為了縮短距離III段的動(dòng)作時(shí)限，可采用本線路距離III段與下條線路距離II段配合。若靈敏度不夠，再采用與下條線路距離III段配合。(2)靈敏度校驗(yàn)近后備（本線路AB的后備）：Klm=·(要求≥1.5)遠(yuǎn)后備（下條線路BC的后備）：Klm=·(要求≥1.2)（其中分支系數(shù)Kfz按可能出現(xiàn)的最大值考慮）§3-6全線相繼速動(dòng)距離保護(hù)雙側(cè)電源供電的線路上，在靠近線路一端短路時(shí)，靠近短路點(diǎn)端的保護(hù)以距離I段快速跳閘，遠(yuǎn)離短路點(diǎn)端的保護(hù)可根據(jù)近短路點(diǎn)端動(dòng)作后電氣參數(shù)的變化來加速本端保護(hù)的動(dòng)作（遠(yuǎn)離短路點(diǎn)端保護(hù)本應(yīng)由距離II段以較小的延時(shí)動(dòng)作）。相繼加速方法：1、利用負(fù)序、零序電流的兩次突變來加速以AB線路為例:d1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1將第一次感受到負(fù)序、零序電流的突變；保護(hù)2由I段切除斷路器后，保護(hù)1將再一次感受到負(fù)序、零序電流的突變。則保護(hù)1利用第二次感受到負(fù)序、零序電流突變來加速距離II段的動(dòng)作（不再經(jīng)延時(shí)而立即跳閘）此方法難點(diǎn)：本線路外其他線路d2點(diǎn)短路若保護(hù)4先于保護(hù)3跳閘、或d2點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)換性短路則保護(hù)1距離II段仍未返回且也感受到兩次負(fù)序、零序電流突變而誤動(dòng)。2、利用近故障點(diǎn)端跳閘后非故障相的負(fù)荷電流變?yōu)榱銇砑铀倮纾篸1點(diǎn)BC相短路，保護(hù)2由I段動(dòng)作跳開三相，A側(cè)A相電流由負(fù)荷電流變?yōu)榱?，則A側(cè)保護(hù)1加速動(dòng)作。此方法難點(diǎn)：本線路外其他線路d2點(diǎn)BC相短路而保護(hù)4先于保護(hù)3跳閘也可能造成A側(cè)保護(hù)1距離II段未返回而A相電流也由負(fù)荷電流變?yōu)榱悖ɑ蜃兊煤苄。┒鴮?dǎo)致誤動(dòng)。（且本線路d1點(diǎn)BC相短路，對于長線路，存在較大的對地空載電容電流，在保護(hù)2跳閘后，A側(cè)A相電流由負(fù)荷電流變?yōu)榫€路空載電容電流，雖變小但并不為零）。3、利用近故障點(diǎn)端跳閘后，故障相出現(xiàn)電容電流來加速（不對稱故障相繼加速）本線路內(nèi)部d1點(diǎn)不對稱短路時(shí)，保護(hù)2由I段動(dòng)作跳開三相，A側(cè)部分相（非故障相）由原來的負(fù)荷電流變?yōu)殡娙蓦娏鳎ü收舷嗳詾槎搪冯娏鳎?，利用部分相出現(xiàn)容性電流來相繼加速保護(hù)（但如果三相皆出現(xiàn)容性電流則不加速）。(1)外部其他線路d2點(diǎn)短路保護(hù)3跳閘后，A側(cè)三相皆出現(xiàn)電容電流，保護(hù)不會(huì)相繼加速（且此時(shí)保護(hù)1的II段已返回）。(2)三相線路空載時(shí)，由于三相皆出現(xiàn)電容電流，保護(hù)的相繼加速關(guān)閉。(3)展寬時(shí)間t：防止三相線路空載狀態(tài)下又發(fā)生外部其他線路d2點(diǎn)不對稱短路，導(dǎo)致部分相存在電容電流，造成保護(hù)誤發(fā)相繼加速跳閘令。t應(yīng)大于相鄰線路切除故障的最長時(shí)間+本保護(hù)II段的最大返回時(shí)間。(4)針對手動(dòng)合閘于不對稱故障具有加速作用，針對平行雙回線路上的不對稱故障也具有相繼加速作用。(5)針對三相對稱短路沒有相繼加速作用。4、平行雙回線路的全線相繼速動(dòng)距離保護(hù)當(dāng)d1點(diǎn)短路時(shí)（包括三相短路），N側(cè)保護(hù)2的距離I段動(dòng)作跳閘后，保護(hù)3上所測功率發(fā)生倒向（由短路時(shí)的M→N，到保護(hù)2跳閘后的N→M），即保護(hù)3的距離III段的方向阻抗元件由動(dòng)作到返回，從而加速保護(hù)1的距離II段。當(dāng)外部d2點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)5距離I段跳閘后，保護(hù)1、3的II段皆返回，保護(hù)不會(huì)誤發(fā)加速跳閘令（考慮到保護(hù)1、3距離II段返回稍有先后，為防止先返回的保護(hù)由于可能測到的功率倒向而使后返回的保護(hù)相繼加速誤跳，則相繼加速回路應(yīng)稍帶延時(shí)，躲過保護(hù)1、3距離II段的返回時(shí)間差）§4輸電線路縱聯(lián)保護(hù)（雙端測量，可實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)）§4-1輸電線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)電流；制動(dòng)電流1、正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，則：，保護(hù)不動(dòng)作。2、線路內(nèi)部短路時(shí)，則：，保護(hù)動(dòng)作?！?-2輸電線的高頻保護(hù)一、高頻保護(hù)基本概念高頻保護(hù)：利用輸電線路本身作為保護(hù)信號(hào)的傳輸通道，在輸送50Hz工頻信號(hào)的同時(shí)疊加傳送50~300KHz的高頻訊號(hào)（保護(hù)測量信號(hào)），以進(jìn)行線路兩端電氣量的比較而構(gòu)成保護(hù)。高頻保護(hù)分類：*方向高頻保護(hù)：比較線路兩端的功率方向（廣泛采用）*相差高頻保護(hù)：比較線路兩端的電流相位（基本淘汰）二、高頻通道構(gòu)成原理1、阻波器（L、C組成的并聯(lián)電路）對高頻：并聯(lián)諧振，呈大阻抗，不能通過，限制在本段輸電線內(nèi)。對工頻：無諧振，呈小阻抗，能順利通過，不影響工頻電量傳輸。2、結(jié)合電容器其電抗Xc=1/(ωC)，通高頻，阻工頻。同時(shí)起到隔離高壓線路與高頻收、發(fā)訊機(jī)的作用。3、連接濾波器（由可調(diào)空心變和高頻電纜側(cè)電容組成）*結(jié)合電容器+連接濾波器→帶通濾波器（提取所需高頻信號(hào)，濾除其余高頻干擾）*為消除高頻波反射，減小高頻能量損耗，帶通濾波器的波阻抗：輸電線側(cè)與輸電線波阻抗（400Ω）匹配高頻電纜側(cè)與電纜波阻抗（100Ω）匹配*接地刀閘6用于檢修連接濾波器。4、高頻電纜5、高頻收、發(fā)訊機(jī)*發(fā)訊機(jī)：由保護(hù)控制。兩種發(fā)訊方式：故障發(fā)訊；長期發(fā)訊。*收訊機(jī)：可收到本端和對端發(fā)訊機(jī)所發(fā)高頻訊號(hào)。按所收高頻信號(hào)的性質(zhì)可分為：閉鎖信號(hào)；允許信號(hào)；跳閘信號(hào)。三、高頻閉鎖方向保護(hù)1、高頻閉鎖方向保護(hù)的基本原理（平時(shí)無訊，外部故障時(shí)發(fā)閉鎖訊號(hào)）(1)主要組成：啟動(dòng)元件；功率方向元件（正方向元件、反方向元件）。(2)工作情況：外部故障時(shí)，近故障點(diǎn)端為反方向，不停閉鎖訊號(hào)，兩端被閉鎖。內(nèi)部故障時(shí)，兩端皆為正方向，皆停發(fā)閉鎖訊號(hào)，兩端保護(hù)動(dòng)作。(3)時(shí)間元件：展寬t1=100ms：為防止外部故障d2點(diǎn)短路被切除后，本線路上功率方向可能倒向（如重負(fù)荷在遠(yuǎn)離故障點(diǎn)端）而導(dǎo)致近故障點(diǎn)端保護(hù)誤動(dòng)（微機(jī)保護(hù)中測出功率倒向后一般展寬60ms）；或兩端保護(hù)返回時(shí)間存在誤差使近故障點(diǎn)端保護(hù)先返回而遠(yuǎn)故障點(diǎn)端的保護(hù)后返回，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)故障點(diǎn)端保護(hù)誤動(dòng)。延時(shí)t2=7ms：考慮到線路對訊號(hào)傳輸?shù)难舆t，防止外部故障時(shí)，近故障點(diǎn)端的閉鎖訊號(hào)尚未到達(dá)遠(yuǎn)故障點(diǎn)端而導(dǎo)致遠(yuǎn)故障點(diǎn)端的保護(hù)誤動(dòng)。（微機(jī)保護(hù)要求滿足以下三條件并經(jīng)延時(shí)確認(rèn)后才允許保護(hù)出口動(dòng)作：*啟動(dòng)后收到持續(xù)時(shí)間達(dá)5~7ms的高頻閉鎖信號(hào)；*然后又收不到閉鎖信號(hào)；*本端判斷為正方向且已停訊。）(4)特點(diǎn)：保證在內(nèi)部故障并伴隨通道破壞（輸電線接地或斷線）時(shí)，保護(hù)仍能正確跳閘。2、高頻閉鎖負(fù)序及零序方向保護(hù)(1)采用負(fù)序啟動(dòng)元件和負(fù)序方向元件(2)t1展寬100ms，t2延時(shí)7ms：作用同前。(3)發(fā)生三相對稱故障時(shí)，初瞬間存在負(fù)序分量，由t3展寬將負(fù)序動(dòng)作出口保持40-60ms，故三相對稱故障仍能正確動(dòng)作。(4)高頻閉鎖負(fù)序或零序方向保護(hù)動(dòng)作靈敏度高，不受系統(tǒng)振蕩影響。（高頻閉鎖零序方向保護(hù)與高頻閉鎖負(fù)序方向保護(hù)類似，僅用零序方向元件取代負(fù)序方向元件。且只反映線路的接地故障）3、高頻閉鎖距離保護(hù)以無方向性的ZIII（全阻抗ZKJ）或相電流突變量元件或負(fù)序與零序組合電流元件作為啟訊元件；以具有完全方向性的ZII或ZIII作為方向判別元件（方向ZKJ）。*若采用方向性ZIII作為啟訊元件：外部出口附近故障時(shí)，近故障點(diǎn)端因功率反向而不能啟訊導(dǎo)致遠(yuǎn)故障點(diǎn)端的保護(hù)誤動(dòng)?！?-3輸電線的光纖保護(hù)由于高頻通道的傳輸衰耗大，抗干擾能力較低，使高頻通道難以正確傳送電流的幅值（或瞬時(shí)值）大小，因此高頻保護(hù)只是比較兩端電流的相位（相差高頻）或功率方向（方向高頻），而不進(jìn)行兩端電流大小的比較，從而沒有充分利用電流的全部信息，造成在某些特殊情況下高頻保護(hù)的性能較差，甚至拒動(dòng)。光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：衰耗小、干擾小、傳輸容量大。一、光纖通道1、光纖材料：二氧化硅2、按光的傳輸模式分：單模光纖：纖芯較細(xì)，只傳一種模式的光。傳輸距離遠(yuǎn)，但帶寬窄，對穩(wěn)定性要求高。多模光纖：纖芯較粗，可傳多種模式的光。傳輸距離受限。3、保護(hù)用光纖：使用單模光纖，采用1.3微米波長的光波。4、電力用光纜敷設(shè)方式*埋地式：直埋于地下*纏繞式：光纜纏繞在高壓輸電線上*懸掛式：并行懸掛在高壓輸電線上*復(fù)合地線式（架空地線與光纜合）：外層為金屬保護(hù)層作避雷線，內(nèi)芯為絞制的光纖。二、光纖保護(hù)兩種方式1、光纖縱差（電流縱差）：主要用于較短的重要輸電線路利用縱差原理，光纖通道傳送兩端電流的全信息（大小及相位，或瞬時(shí)值），通過比較兩端電流全信息來確定保護(hù)的動(dòng)作行為。一般采用分相電流縱差。分相電流縱差基本原理：將線路兩端的A相、B相、C相、零序4組電流分別進(jìn)行縱差動(dòng)比較?？v差動(dòng)比較基本判據(jù)：|im+in|－K|im－in|≥Idz動(dòng)作量制動(dòng)量im、in：本端及對端電流；K：制動(dòng)系數(shù)（0<K<1）；Idz：電流定值2、光纖縱聯(lián)：主要用于較長的輸電線路與高頻方向保護(hù)原理相同，僅用光纖通道代替高頻通道。按縱聯(lián)信號(hào)性質(zhì)分為：閉鎖式和允許式§4-4平行雙回線路的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)元件：用以判別是否線路內(nèi)部發(fā)生故障。動(dòng)作條件：|-|>Idz方向元件：用以判別是哪回線路故障。用與(-)比相：LI短路：||>||，超前(-)：線路阻抗角ΦdLII短路：||<||，超前(-)：-(180°-Φd)§5變壓器保護(hù)§5-1變壓器的縱差保護(hù)（作為變壓器的主保護(hù)）一、變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn)1、變壓器高、低壓兩側(cè)額定電流不同（變壓器存在變比nT），故需適當(dāng)選擇高、低壓側(cè)TA的變比：nTA低/nTA高=nT2、勵(lì)磁涌流Ily→Ibp（不平衡電流）變壓器的勵(lì)磁電流I→T原、副邊電流折算到同側(cè)后不相等→Ibp）當(dāng)變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，Il↑↑→Ily→Ibp↑↑Ily的特點(diǎn)：*包含很大成分的非周期分量*包含大量的高次諧波（以二次諧波為主）*波形之間出線間斷（間斷角為）防止Ily影響的措施*采用具有速飽和鐵心的CJ*利用二次諧波制動(dòng)*利用波形間斷制動(dòng)或波形不對稱制動(dòng)（正半波與負(fù)半波不對稱）2、變壓器兩側(cè)電流相位差→IbpY/-11接線的變壓器：正序：T的側(cè)超前側(cè)：30；負(fù)序：T的側(cè)落后側(cè)：30相位校正措施：T的側(cè)：三個(gè)二次電流：；；T的側(cè)：三個(gè)二次電流：；；對于常規(guī)保護(hù)，T的側(cè)三個(gè)TA接成Y形，T的Y側(cè)三個(gè)TA接成形。對于微機(jī)保護(hù)，可在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)相減處理。負(fù)序分量分析與正序類似，同樣可起到相位校正作用。一次側(cè)零序電流只存在于變壓器Y側(cè)，而Y側(cè)兩兩相減，故二次無零序電流。微機(jī)保護(hù)也可采用：T的Y側(cè)在內(nèi)部取1Y=aY－0Y，2Y=bY－0Y，3Y=cY－0Y；T的側(cè)在內(nèi)部取1=(a－c)，2=(b－a)，3=(c－b)3、計(jì)算變比與實(shí)際變比不同→Ibp計(jì)算變比≠實(shí)際變比→變比配合關(guān)系nTA低/nTA高=nT不滿足→Ibp對常規(guī)保護(hù)，采用自耦變流器TAA調(diào)平衡對微機(jī)保護(hù)，采用內(nèi)部比例系數(shù)調(diào)平衡4、兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同→Ibp整定時(shí)考慮，引入同型系數(shù)Ktx：同型時(shí)：Ktx=0.5不同型時(shí)：Ktx=1.05、變壓器帶負(fù)載調(diào)壓→Ibp調(diào)壓（調(diào)分接頭）→nT變化→變比配合條件nTA低/nTA高=nT不滿足→Ibp整定時(shí)考慮躲過（引入分接頭調(diào)整相對誤差）。6、變壓器縱差保護(hù)的最大不平衡電流計(jì)算（采取各種措施后）Ibp.max=(Ktx·fi＋U＋m)·Id.w.max/nTAfi：TA最大誤差，取10%，即0.1U：帶負(fù)載調(diào)壓引起的相對誤差，取調(diào)壓范圍的一半m：自耦變流器TAA調(diào)整時(shí)的相對誤差，初步計(jì)算時(shí)取0.05；對微機(jī)保護(hù)無調(diào)整誤差，m取0。Id.w.max/nTA：外部故障的最大短路電流折算到二次側(cè)的值二、具有比例制動(dòng)和二次諧波制動(dòng)的縱差保護(hù)及整定計(jì)算1、比率制動(dòng)特性的整定比率制動(dòng)特性：其中：差動(dòng)電流Icd=|I+II|（對三卷變：Icd=|I+II+III|）制動(dòng)電流Izh=|I－II|（對三卷變：一般取Izh=max{|I|、|II|、|III|}）動(dòng)作條件：Icd>Idz.min當(dāng)Izh≤Izh.min時(shí)Icd>Kzh(Izh-Izh.min)+Idz.min當(dāng)Izh>Izh.min時(shí)(1)最小啟動(dòng)電流Idz.min原則：躲過最大負(fù)荷狀態(tài)下的差動(dòng)不平衡電流。一般按經(jīng)驗(yàn)公式：Idz.min=(0.4~0.5)Ie.2（Ie.2：二次額定電流）(2)拐點(diǎn)電流Izh.min原則：在額定負(fù)荷狀態(tài)下不需制動(dòng)，大于額定負(fù)荷電流后才需制動(dòng)一般取Izh.min=(0.5~0.7)Ie.2(3)制動(dòng)特性斜率Kzh：躲過外部短路的最大不平衡差動(dòng)電流。最大不平衡電流為：Ibp.max=(Kfzq·Ktx·fi+U+m)·Id.w.max/nTA最大制動(dòng)電流為：Izh.max=Id.w.max/nTA則：制動(dòng)特性斜率Kzh=(Kk·Ibp.max－Idz.min)/(Izh.max－Izh.min)為簡單起見，當(dāng)Izh.min<<Izh.max時(shí)，可直接?。篕zh=Kk·Ibp.max/Izh.max=Kk·(Kfzq·Ktx·fi+U+m)一般按經(jīng)驗(yàn)公式：Kzh=0.4~0.5(4)內(nèi)部短路靈敏度校驗(yàn)用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，T出口金屬性短路的最小短路電流周期分量Id.ck.min校驗(yàn)：計(jì)算在Id.ck.min情況下相應(yīng)的制動(dòng)電流Izh，由比率制動(dòng)特性查出（算出）對應(yīng)Izh的動(dòng)作電流：Idz=Kzh(Izh-Izh.min)+Idz.min要求靈敏系數(shù)Klm=Id.ck.min/Idz>2.02、二次諧波制動(dòng)勵(lì)磁涌流→二次諧波→閉鎖保護(hù)閉鎖（制動(dòng)）條件：Icd.2/Icd.1>K2Icd1、Icd2：差動(dòng)電流的基波、二次諧波模值，K2：二次諧波制動(dòng)比（定值），K2的選?。壕嚯娫摧^近的中小型T：13%~15%容量較大的T：16%~18%大型發(fā)-變組：18%~20%（涌流制動(dòng)出口可采用分相涌流制動(dòng)方式，也可采用三相涌流制動(dòng)“或”門輸出方式）3、差動(dòng)速斷的整定接于超高壓長線路（或附近有無功補(bǔ)償設(shè)備）的變壓器內(nèi)部某些不對稱短路及變壓器嚴(yán)重內(nèi)部短路時(shí)→短路初期有較大二次諧波分量而制動(dòng)保護(hù)→延誤保護(hù)動(dòng)作。加速差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的措施：(1)、采用差動(dòng)速斷加速：差動(dòng)電流大于最大可能的勵(lì)磁涌流時(shí)則取消二次諧波制動(dòng)而立即出口跳閘。差動(dòng)速斷動(dòng)作電流：Idz=KkIly.max/nTA（Ily.max：最大勵(lì)磁涌流，Kk：可靠系數(shù)，取1.15~1.3）一般經(jīng)驗(yàn)公式：大型發(fā)-變組：Idz=4倍Ie.2，大容量變：Idz=(4~6)Ie.2中小容量變：Idz=(8~10)Ie.2(2)、其他措施*低壓加速：當(dāng)出現(xiàn)較低端電壓時(shí)取消勵(lì)磁涌流判據(jù)。（勵(lì)磁涌流時(shí)變壓器端電壓較高，內(nèi)部故障時(shí)變壓器端部殘壓較低）低壓加速判據(jù)：U<KuUe.2（Ue.2：二次額定電壓，Ku：加速系數(shù)，取0.65～0.7）*記憶相電流加速：變壓器差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)前，若不是空載也不是外部故障切除后的電壓恢復(fù)過程，則取消勵(lì)磁涌流判據(jù)。取消勵(lì)磁涌流判據(jù)的條件：IΦ0>Il.0（說明不是空載投入）且IΦ0≤Ifh。max（說明不是外部故障切除過程）（IΦ0：啟動(dòng)前一周期的相電流；Il.0：空載勵(lì)磁電流；Ifh。max：最大負(fù)荷電流）三、與勵(lì)磁涌流無關(guān)的縱差保護(hù)1、分側(cè)縱差保護(hù)對于每一繞組都有兩個(gè)引出端子的變壓器（如超高壓的三個(gè)單相變壓器組）可采用分側(cè)縱差。即在變壓器兩側(cè)分別單獨(dú)構(gòu)成縱差保護(hù)。分側(cè)縱差優(yōu)點(diǎn)：(1)由于是電路直接聯(lián)系，無勵(lì)磁電流問題，也就與勵(lì)磁涌流無關(guān)。(2)保護(hù)兩側(cè)不存在相角差問題，因此兩側(cè)TA皆可采用Y形接線→Iunb小，靈敏度高（尤其對于單相接地短路有較高靈敏度）(3)保護(hù)兩側(cè)TA同型同變比→Iunb?。ú淮嬖谧儽炔黄ヅ鋯栴}），且分接頭調(diào)壓不產(chǎn)生Iunb。(4)保護(hù)原理簡單，裝置可靠，整定調(diào)試方便。分側(cè)縱差缺點(diǎn)：(1)要求T的每一繞組有兩個(gè)引出端子→應(yīng)用范圍受限(2)需要兩套縱差保護(hù)裝置（每側(cè)一套）→設(shè)備增加(3)不能反映常見的匝間短路（匝間短路只能單純依靠瓦斯保護(hù)或另加其他匝間短路保護(hù)）2、零序差動(dòng)保護(hù)(1)零序差動(dòng)保護(hù)特點(diǎn)：①只反映接地短路，不反映相間短路。②由于是反映零序電流分量，該保護(hù)的不平衡電流較小。③由于是電路直接聯(lián)系，不存在勵(lì)磁涌流問題。④一般縱差保護(hù)在T的Y側(cè)縱差范圍內(nèi)單相接地短路時(shí)，由于T兩側(cè)二次皆已不存在零序分量，則保護(hù)的Klm較低，尤其是Y側(cè)繞組單相接地短路時(shí)有可能出現(xiàn)與外部短路類似的穿越電流，則保護(hù)Klm更低，而零序差動(dòng)保護(hù)在T內(nèi)單相接地短路時(shí)則有較高的靈敏度。(2)零序差動(dòng)保護(hù)整定同樣采用比率制動(dòng)特性①最小啟動(dòng)電流Idz.min=(0.3~0.4)Ie.2②拐點(diǎn)電流Izh.min=(0~0.1)Ie.2（正常運(yùn)行或相間短路時(shí)，無制動(dòng)電流）③制動(dòng)特性斜率Kzh=0.3~0.5④靈敏系數(shù)要求：>1.5~2§5-2變壓器的過電流保護(hù)變壓器過流保護(hù)概述過流保護(hù)作用：┌作為內(nèi)部短路時(shí)的近后備└作為外部短路時(shí)的遠(yuǎn)后備Idz=Ifh.maxIfh.max的考慮：對并聯(lián)運(yùn)行變：考慮突然切除一臺(tái)時(shí)出現(xiàn)的過負(fù)荷。設(shè)有n臺(tái)同容量變并運(yùn)，則：Ifh.max=Ie.T對降壓變：考慮低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的影響。Ifh.max=Kzq·Ie.T（Kzq：電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)系數(shù)）由于Ifh.max較大→Idz較大→Klm↓（需采取措施）低電壓閉鎖的過流保護(hù)同時(shí)啟動(dòng)→整套保護(hù)啟動(dòng)電流元件整定時(shí)，不考慮變壓器過載情況，而按額定值整定：Idz=Ie.T=Ie.T↓→電流元件Klm↑變壓器內(nèi)部或外部短路出現(xiàn)過流時(shí)，I↑，U↓→整套保護(hù)動(dòng)作變壓器出現(xiàn)過載Ifh.max時(shí)，I↑，U仍較大（額定電壓）→整套保護(hù)不誤動(dòng)低電壓元件的整定：在母線正常的最低工作電壓下不啟動(dòng)。Udz=(0.7~0.75)Ue.2低電壓元件Klm校驗(yàn)：Klm=Udz/Ud.maxUd.max：在最大運(yùn)行方式下，相鄰元件末端三相短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最大殘壓。（若Klm不滿足要求，可采用兩套低電壓元件（“或”邏輯）分別接變壓器兩側(cè)）動(dòng)作延時(shí)t：與相鄰元件后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間配合。功率方向判別可投入也可退出。復(fù)合電壓閉鎖的過流保護(hù)電壓元件：一個(gè)負(fù)序過電壓元件U2>（反映不對稱短路）一個(gè)低電壓元件Uab<（反映三相對稱短路）過電流元件與低電壓元件的整定同低電壓閉鎖的過流保護(hù)負(fù)序過電壓元件的整定：躲過正常時(shí)的U2.bp.maxU2.dz=（0.06~0.12）Ue.2復(fù)合電壓啟動(dòng)過流保護(hù)特點(diǎn)(1)對于不對稱短路，電壓元件的Klm↑↑（電壓元件的Klm取決于負(fù)序過電壓元件，而U2.dz↓↓→Klm↑↑）(2)當(dāng)變壓器另一側(cè)不對稱短路時(shí)，電壓元件的工作情況（Klm）與變壓器接線方式無關(guān)。四、負(fù)序方向過流保護(hù)1、負(fù)序過流I段整定：作為線路后備時(shí)，負(fù)序過流I段動(dòng)作電流應(yīng)按保證母線上兩相短路時(shí)有足夠靈敏度來整定；動(dòng)作延時(shí)應(yīng)與線路距離I段的動(dòng)作時(shí)間配合。作為變壓器后備時(shí)，動(dòng)作電流應(yīng)按保證變壓器中壓側(cè)母線上相間短路有足夠靈敏度整定；動(dòng)作延時(shí)應(yīng)與變壓器中壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間配合。2、負(fù)序過流II段整定：作為線路后備時(shí)，負(fù)序過流II段動(dòng)作電流及動(dòng)作延時(shí)應(yīng)與相鄰線路距離II段配合。動(dòng)作方向指向變壓器時(shí)，動(dòng)作電流應(yīng)與變壓器中壓側(cè)出線的距離II段配合?！?-3變壓器的零序接地保護(hù)（變壓器中性點(diǎn)直接接地側(cè)的零序接地保護(hù)）作用：作為內(nèi)部接地故障的近后備；作為外部接地故障的遠(yuǎn)后備。一、兩段式零序過流保護(hù)（帶方向或不帶方向）。零序過流I段：動(dòng)作電流與相鄰線路的零序I段或II段配合（即保護(hù)范圍不超出相鄰線路的零序I段或II段保護(hù)范圍末端）。對110kV及220kV變，設(shè)兩個(gè)時(shí)限，短時(shí)限tI1與相應(yīng)的相鄰線路零序I段或II段動(dòng)作時(shí)限tL配合（tI1=tL+Δt）先動(dòng)作于分段（或母聯(lián)）QF，長時(shí)限tI2=tI1+Δt動(dòng)作于各側(cè)QF。對330kV及500kV變，只設(shè)一個(gè)時(shí)限tI1=tL+Δt動(dòng)作于本側(cè)QF（330kV及500kV主接線一般采用3/2接線方式，無分段或母聯(lián)QF）。零序過流II段：動(dòng)作電流與相鄰線路的零序后備保護(hù)（零序III段）配合。對110kV及220kV變，設(shè)置兩個(gè)時(shí)限，以較短時(shí)限tII1=tL.max+Δt先斷開分段（或母聯(lián)）QF，以較長時(shí)限tII2=tII1+Δt斷開變壓器各側(cè)QF。對330kV及500kV變壓器，只設(shè)一個(gè)時(shí)限tII1=tL.max+Δt動(dòng)作于各側(cè)QF。為防止變壓器投入系統(tǒng)前（1QF合閘前），變壓器高壓側(cè)接地故障造成分段或母聯(lián)QF誤跳，則在QF跳閘回路中串入1QF的輔助接點(diǎn)。二、中性點(diǎn)無放電間隙的多臺(tái)并運(yùn)分級(jí)絕緣變壓器的零序接地保護(hù)（老式）分級(jí)絕緣T：中性點(diǎn)套管絕緣等級(jí)比引出線套管低1~2個(gè)絕緣等級(jí)（中性點(diǎn)不能承受過電壓）多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行變壓器T，為減小接地短路時(shí)的短路電流，采用部分T中性點(diǎn)接地，另一部分T中性點(diǎn)不接地，并定期倒換。對任一臺(tái)T裝設(shè)一套零序過電流保護(hù)（可采用兩段式）和一套零序電壓保護(hù)：┌中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，由零序過電流保護(hù)反映└中性點(diǎn)可能不接地運(yùn)行，由零序電壓保護(hù)反映假設(shè)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，零序過電流保護(hù)先動(dòng)，先切除中性點(diǎn)接地T，若故障點(diǎn)不在被切除的T中，則單相接地故障仍存在，形成中性點(diǎn)不接地網(wǎng)帶接地點(diǎn)運(yùn)行→中性點(diǎn)零序過壓（分級(jí)絕緣T不允許）故必需保證：接地故障時(shí)，零序電壓保護(hù)先動(dòng)，先切除中性點(diǎn)不接地T即：零序電流保護(hù)時(shí)限t1>零序電壓保護(hù)時(shí)限t2（t2一般不超過0.3s）中性點(diǎn)不接地運(yùn)行T的保護(hù)出口必須滿足以下三個(gè)條件：(1)本臺(tái)T的零序電壓保護(hù)啟動(dòng)(2)本臺(tái)T的零序電流保護(hù)不啟動(dòng)(3)公共小母線為高電平（即中性點(diǎn)接地T的零序電流保護(hù)已啟動(dòng)。防止操作過電壓或雷擊過電壓造成零序電壓保護(hù)誤動(dòng)，保證只有在發(fā)生接地故障時(shí)才開放零序電壓保護(hù)）中性點(diǎn)不接地運(yùn)行T的零序電流保護(hù)啟動(dòng)后，一方面閉鎖本T的零序電壓保護(hù)（防止本臺(tái)中性點(diǎn)接地T先被切除），另一方面使公共小母線帶高電平。三、中性點(diǎn)有放電間隙的多臺(tái)并運(yùn)分級(jí)絕緣變壓器的零序接地保護(hù)對任一臺(tái)T裝設(shè)一套零序過電流保護(hù)和一套間隙零序保護(hù)：┌中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，由零序過電流3I0保護(hù)反映（可采用兩段式）└中性點(diǎn)可能不接地運(yùn)行，由間隙零序保護(hù)：間隙電流3I’0及零序電壓3U0反映由于變壓器中性點(diǎn)過電壓時(shí)，間隙放電可以保護(hù)中性點(diǎn)絕緣，所以中性點(diǎn)接地T與不接地T的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不需配合。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，由于中性點(diǎn)接地T存在，零序電壓不會(huì)過高，故開始先由零序電流保護(hù)3I0切除中性點(diǎn)接地T。如果故障點(diǎn)依然存在，出現(xiàn)零序過壓，若中性點(diǎn)不接地T的放電間隙未擊穿，零序過壓到一定程度由其零序電壓保護(hù)3U0延時(shí)動(dòng)作切除中性點(diǎn)不接地T；若中性點(diǎn)不接地T的放電間隙擊穿，為保護(hù)間隙，當(dāng)間隙電流超過一定值，則間隙電流保護(hù)3I’0動(dòng)作切除中性點(diǎn)不接地T。1、零序過流保護(hù)整定：同兩段式零序過流保護(hù)2、間隙電流保護(hù)3I’0：按100A間隙電流整定：3I’0.dz=100/nTA’3、零序電壓保護(hù)3U0：按經(jīng)驗(yàn)3U0.dz=150~180V。4、間隙保護(hù)動(dòng)作延時(shí)：t’=(0.3~0.5)S§5-4變壓器其他保護(hù)一、變壓器瓦斯保護(hù)1、輕瓦斯：上開口杯，反映變壓器輕微故障，發(fā)報(bào)警信號(hào)2、重瓦斯：擋板部分：變壓器油箱內(nèi)故障，油大量汽化，沖動(dòng)擋板，動(dòng)作于跳閘下開口杯部分：油箱嚴(yán)重漏油，油面嚴(yán)重下降，下開口杯動(dòng)作于跳閘*由于瓦斯繼電器動(dòng)作不穩(wěn)定，故保護(hù)出口需自保持*為防止新油或試驗(yàn)時(shí)重瓦斯誤動(dòng)，需用切換片QP切換至信號(hào)。二、變壓器過負(fù)荷保護(hù)Idz=Ie.T延時(shí)8~9S動(dòng)作于發(fā)信號(hào)§6發(fā)電機(jī)保護(hù)§6-1發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)基本原理：與線路縱聯(lián)差動(dòng)及變壓器縱聯(lián)差動(dòng)相同。作用：反映發(fā)電機(jī)內(nèi)部（包括機(jī)端引線）相間短路（橫向故障）的主保護(hù)作用對象：出口QF，滅磁開關(guān)，停機(jī)一、完全縱差與不完全縱差的差動(dòng)電流Icd與制動(dòng)電流Izh1、完全縱差保護(hù)可反映G內(nèi)部相間短路，但不能反映匝間短路和開焊故障。相間短路（T+N=d）匝間短路或開焊（T+N=0）差動(dòng)電流Icd=|T+N|；制動(dòng)電流Izh=|T－N|2、不完全縱差出口側(cè)TA1接相電流，而中性點(diǎn)側(cè)TA2只接每相部分分支的電流，同時(shí)為了保證在正常運(yùn)行及外部短路時(shí)差動(dòng)電流為0，需進(jìn)行分支比例調(diào)整。差動(dòng)電流Icd=|T+KN|；制動(dòng)電流Izh=|T－KN|分支系數(shù)K=不完全縱差可反映G內(nèi)部相間短路、匝間短路和開焊故障。正常運(yùn)行及外部短路匝間短路或開焊（IT/IN=K）（IT/IN≠K）二、比率制動(dòng)特性及整定計(jì)算：1、最小啟動(dòng)電流Idz.min：躲過正常工況下最大的差動(dòng)不平衡電流。一般Idz.min=(0.3~0.4)Ie.22、拐點(diǎn)電流Izh.min：一般取Izh.min=(0.5~0.8)Ie.23、制動(dòng)特性斜率Kzh：躲過外部短路最大不平衡差動(dòng)電流。一般Kzh=0.3~0.5（不完全縱差Kzh應(yīng)適當(dāng)偏大）4、差動(dòng)速斷動(dòng)作電流Idz.max：一般取Idz.max=(4~8)Ie.25、內(nèi)部短路靈敏度校驗(yàn)：要求機(jī)端兩相金屬性短路的靈敏系數(shù)Klm>2.0三、縱聯(lián)差動(dòng)出口方式1、單相出口方式可設(shè)置TA斷線閉鎖差動(dòng)出口及差動(dòng)電流Icd大于解除閉鎖定值IJC而解除閉鎖功能。解除閉鎖定值IJC=(0.8~1.2)Ie.2考慮到TA二次斷線會(huì)引起高電壓的危險(xiǎn)，大型發(fā)電機(jī)組往往不采用TA斷線閉鎖，將解除閉鎖定值IJC設(shè)為0即可。2、循環(huán)閉鎖出口方式循環(huán)閉鎖：至少有兩相差動(dòng)動(dòng)作，差動(dòng)保護(hù)才出口動(dòng)作（發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不直接接地，單相接地不形成短路）為保證發(fā)電機(jī)內(nèi)一相接地且發(fā)電機(jī)外另一相接地的兩點(diǎn)接地短路情況下差動(dòng)保護(hù)能可靠動(dòng)作，則當(dāng)僅一相差動(dòng)動(dòng)作但存在較大負(fù)序電壓時(shí)，則解除循環(huán)閉鎖。解除循環(huán)閉鎖的負(fù)序電壓定值UJC=(9~12)V；若僅一相差動(dòng)動(dòng)作且無負(fù)序電壓，則判為TA斷線而發(fā)信號(hào)?！?-2發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)作用：反映G內(nèi)部繞組（不含機(jī)端引線）相間短路、匝間短路和開焊故障的主保護(hù)作用對象：出口QF，滅磁開關(guān)，停機(jī)一、裂相橫差保護(hù)（也稱三元件橫差保護(hù)，構(gòu)成相對復(fù)雜，作為單元件橫差的補(bǔ)充）1、基本原理（正常）（匝間短路）（相間短路）(1)G正常運(yùn)行或外部短路時(shí)兩支繞組電勢相等，故兩支電流大小相等，差動(dòng)電流Icd=0(2)同一支繞組上匝間短路（：短路匝數(shù)占整支匝數(shù)的百分比）兩繞組電勢不相等→環(huán)流Id→較大Icd=2Id/nTA→0時(shí)，Icd→0，拒動(dòng)出現(xiàn)死區(qū)(3)同相不同支繞組上匝間短路（1，2）兩繞組電勢不相等→環(huán)流I'd→較大Icd=2I'k/nTA=(1－2)→0時(shí)，Icd→0，拒動(dòng)出現(xiàn)死區(qū)(4)相間短路產(chǎn)生較大Id→較大Icd=Id/nTA(5)開焊故障：某支開焊時(shí)，一支無電流、一支有電流→較大Icd=Ifh/nTA2、整定計(jì)算比率制動(dòng)特性：差動(dòng)電流Icd=|fz1+fz2|；制動(dòng)電流Izh=|fz1－fz2|(1)最小啟動(dòng)電流Idz.min=(0.3~0.5)Ie.2(2)拐點(diǎn)電流Izh.min=(0.2~0.5)Ie.2(3)制動(dòng)特性斜率Kzh=0.4~0.5(4)差動(dòng)速斷動(dòng)作電流Idz.max=(4~8)Ie.23、多并聯(lián)分支的水輪發(fā)電機(jī)裂相橫差為保證在正常運(yùn)行及外部短路時(shí)兩組TA產(chǎn)生的差動(dòng)電流為0，需在保護(hù)內(nèi)部進(jìn)行平衡系數(shù)調(diào)整。二、零序電流橫差保護(hù)（也稱單元件橫差或高靈敏度橫差，構(gòu)成簡單且靈敏度高）在每相多分支的多個(gè)中性點(diǎn)連線上接入零序電流式橫差保護(hù)：左星形：IL=IA.L+IB.L+IC.L,右星形：IR=IA.R+IB.R+IC.R→Icd=|IL－IR|/nTA正常運(yùn)行及外部短路時(shí)：Icd=Ibp(很小)，保護(hù)不動(dòng)作匝間短路時(shí)（）：Icd=Id/nTA（環(huán)流，很大），保護(hù)動(dòng)作→0時(shí)，Icd→0，保護(hù)拒動(dòng)出現(xiàn)死區(qū)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地→轉(zhuǎn)子磁場畸變→橫差保護(hù)誤動(dòng)。措施：G有轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)時(shí)，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后橫差保護(hù)改為經(jīng)短延時(shí)t出口；G無轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)時(shí)，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后橫差保護(hù)不延時(shí)，允許橫差保護(hù)瞬時(shí)出口。動(dòng)作電流定值Idz：躲過系統(tǒng)不對稱短路及發(fā)電機(jī)失磁失步時(shí)轉(zhuǎn)子偏心產(chǎn)生的最大不平衡電流（由于微機(jī)保護(hù)內(nèi)部有專門三次諧波過濾，不需考慮三次諧波影響）：一般取Idz=(0.3~0.4)Ie.2短延時(shí)t：與兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作時(shí)間配合，一般取0.5~1.0S（為提高保護(hù)靈敏度，TA變比一般選擇較?。?00/5~600/5）§6-3發(fā)電機(jī)縱向零序電壓匝間短路保護(hù)一、基本原理反映發(fā)電機(jī)內(nèi)部繞組相間短路、匝間短路及分支開焊故障。an=AN；bn=BN；cn=CN；則：30=(AN+BN+CN)/nTVG內(nèi)部故障→三相機(jī)端對中性點(diǎn)電壓不平衡→較大縱向基波零序電壓30→保護(hù)動(dòng)作。外部短路時(shí)或?qū)Ｓ肨V回路有問題，可能出現(xiàn)較大|30|，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。措施：增加負(fù)序方向元件P2，只有內(nèi)部故障時(shí)P2為正，才開放縱向基波零序電壓保護(hù)。為防專用TV斷線導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，引入專用TV斷線閉鎖。專用TV斷線閉鎖判據(jù)采用普通機(jī)端TV與專用TV的同名相電壓差是否大于定值ΔU二、整定計(jì)算可采用兩段式縱向零序電壓保護(hù)：I段整定值3U0.dz.I：125MW汽輪發(fā)電機(jī)取8V以上；200~300MW汽輪發(fā)電機(jī)取5~8V；II段基波整定值3U0.dz.II=(0.4~0.8)3U0.dz.I（一般約2~3V）；II段三次諧波整定值3U0.3w.dz.II：取發(fā)電機(jī)額定負(fù)荷下三次諧波電勢，一般取2~5V；II段三次諧波增量制動(dòng)系數(shù)Kz：一般取0.4~0.5；II段延時(shí)t：為確保專用TV一次斷線時(shí)保護(hù)可靠不誤動(dòng)，II段需延時(shí)0.15~0.2S；專用TV斷線判斷定值ΔU：取7~10V三、缺點(diǎn)*該保護(hù)可靠性不高（容易誤動(dòng)）*定子單相接地故障（k點(diǎn)接地），由于專用TV的n與發(fā)電機(jī)N相連且不接地，三相電壓平衡未被破壞，無縱向30輸出，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)（該保護(hù)是反映G內(nèi)部短路和開焊的一種主保護(hù)，不是定子接地保護(hù)）。但是專用TV的n與發(fā)電機(jī)N的連接電纜絕緣破損而接地時(shí)，將造成定子接地保護(hù)誤動(dòng)?！?-4發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)一、我國發(fā)電機(jī)單相接地電流允許值6.3kV及以下 4A10.5kV 3A13.8~15.75kV 2A（氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)為2.5A）18kV及以上 1A二、基波零序電壓保護(hù)定子繞組單相接地時(shí)，出現(xiàn)較大的零序電壓，利用該零序電壓可構(gòu)成定子繞組接地保護(hù)。零序電壓取自發(fā)電機(jī)出口TV的開口三角形或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)單相TV0，該保護(hù)反映接地電容電流Ic<5A的情況，無選擇性動(dòng)作于信號(hào)零序動(dòng)作電壓3U0.dz：取10~13V；發(fā)電機(jī)出線為封閉母線時(shí)取5~10V動(dòng)作延時(shí)t：大于主變高壓側(cè)接地短路后備保護(hù)最長動(dòng)作時(shí)間。一般t取6~9S在靠中性點(diǎn)附近單相接地時(shí)，該保護(hù)存在死區(qū)，死區(qū)達(dá)10%~15%三、反映三次諧波構(gòu)成的100%定子接地保護(hù)第一部分：零序電壓保護(hù)，死區(qū)：=10%~15%第二部分：利用G固有三次諧波電勢1、三次諧波電壓保護(hù)基本原理常規(guī)三次諧波保護(hù)動(dòng)作條件：機(jī)端三次諧波電壓US3>中性點(diǎn)三次諧波電壓UN3（即：US3/UN3>1）(1)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)對地電抗：XN3=1/(j9ωCG)；機(jī)端對地電抗：XS3=1/[j9ω(CG+CS)]中性點(diǎn)三次諧波電壓：UN3=XN3E3/(XN3+XS3)機(jī)端三次諧波電壓：US3=XS3E3/(XN3+XS3)則：US3/UN3=XS3/XN3=(CG)/(CG+CS)<1，即：US3<UN3動(dòng)作條件不滿足，不動(dòng)作。(2)定子繞組單相接地時(shí)（）設(shè)F點(diǎn)定子繞組金屬性接地UN3=E’3，US3=E”3故：US3/UN3=E”3/E’3┌<50%時(shí)（F點(diǎn)位于M點(diǎn)左側(cè)），US3>UN3，滿足動(dòng)作條件，動(dòng)作└>50%時(shí)（F點(diǎn)位于M點(diǎn)右側(cè)），US3<UN3，不滿足動(dòng)作條件，不動(dòng)作零序電壓保護(hù)和三次諧波電壓保護(hù)互相補(bǔ)充（死區(qū)互補(bǔ)）→100%定子接地保護(hù)。實(shí)際定子接地往往并非金屬性→三次諧波電壓保護(hù)靈敏度不高（保護(hù)范圍達(dá)不到中性點(diǎn)側(cè)的50%）2、三次諧波定子接地保護(hù)改進(jìn)判據(jù)改進(jìn)型動(dòng)作條件：|S3－·N3|>β·|N3|適當(dāng)調(diào)整系數(shù)使正常運(yùn)行時(shí)|S3－·N3|=0當(dāng)靠中性點(diǎn)定子繞組接地，S3↑,N3↓→|S3－·N3|↑↑>β·|N3|→保護(hù)靈敏動(dòng)作當(dāng)靠機(jī)端定子繞組接地，S3↓,N3↑→|S3－·N3|↑>β·|N3|→保護(hù)動(dòng)作（可見改進(jìn)型的三次諧波保護(hù)甚至可以單獨(dú)作為100%定子接地保護(hù)）微機(jī)型三次諧波定子接地保護(hù)中采用自適應(yīng)系數(shù)：動(dòng)作條件：|S3(k)－·N3(k)|>β·|N3(k)|（β取0.1~0.15）（k：本采樣點(diǎn)，k-pN：前整數(shù)個(gè)周波的采樣點(diǎn)）幅值比突變量式動(dòng)作條件：>ΔPset相量比突變量式動(dòng)作條件：>ΔPset§6-5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)一、電橋式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)二、疊加直流電壓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)將外加交流電壓U經(jīng)過電壓變換器UV及整流橋VU整流得到的直流電壓Ud經(jīng)繼電器K加到轉(zhuǎn)子的負(fù)極與地之間。繼電器K中的直流電流：Id≈[Ud+(Ue/2)]/(RK+Ry)（RK：繼電器K的內(nèi)阻；Ry：勵(lì)磁繞組對地絕緣電阻）正常時(shí)：Ry→∞，Id→0，保護(hù)不動(dòng)作轉(zhuǎn)子回路絕緣下降或一點(diǎn)接地時(shí)：Ry↓→Id↑，保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)。若接地點(diǎn)在勵(lì)磁繞組負(fù)極性端，Id≈Ud/RK若接地點(diǎn)在勵(lì)磁繞組正極性端，Id≈(Ud+Ue)/RK若接地點(diǎn)在距負(fù)極性端α%，Id≈(Ud+αUe)/RK（可見，隨接地點(diǎn)位置不同，該保護(hù)的靈敏度不同）三、疊加交流電壓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)（疊加直流式的缺點(diǎn)：保護(hù)靈敏度隨接地點(diǎn)位置變化；勵(lì)磁繞組與地之間未完全實(shí)現(xiàn)直流隔離）將交流電壓Ua經(jīng)繼電器K、隔直電容C加于勵(lì)磁繞組的一端與大地之間。正常時(shí)：Ia≈Ua/[ZK+1/(jωC)+Zy]<IK.op，保護(hù)不動(dòng)(勵(lì)磁繞組等效絕緣阻抗Zy=Ry//[1/(jωCy)])轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)經(jīng)Rf接地時(shí)：Ia≈Ua/[ZK+1/(jωC)+Rf//Zy]↑→保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)（不足：對于交流由于存在Cy→正常時(shí)的Ia較大→保護(hù)整定值較大→保護(hù)靈敏度不高；另外該保護(hù)由于反映交流量而受暫態(tài)過程的影響）四、切換采樣式（乒乓式）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)依次分別接通S1、S2，并實(shí)時(shí)采樣勵(lì)磁電壓Ue和Rz上的電壓Uz。由電路已知參數(shù)Rx、Ry、Rz及兩次采樣得到的Ue1、Uz1、Ue2、Uz1即可算出勵(lì)磁繞組LE的對地絕緣電阻Rf及接地點(diǎn)的位置α。Rf=·－Rz－α=·+當(dāng)Rf<(8~10)kΩ，延時(shí)6~9S發(fā)信號(hào)（并投入轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，并將單元件橫差保護(hù)切換到延時(shí)出口）。當(dāng)Rf<(0.5~1)kΩ，延時(shí)6~9S切機(jī)。五、轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地→氣隙磁場畸變→定子繞組中產(chǎn)生二次諧波負(fù)序分量電勢轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作條件：U2ω.2>U2ω.dz且U2ω.2>2·U2ω.1（U2ω.1、U2ω.2：二次諧波的正序及負(fù)序分量電壓；U2ω.dz：二次諧波負(fù)序電壓定值）整定值U2ω.dz：躲過發(fā)電機(jī)額定工況下的最大二次諧波負(fù)序電壓，一般取0.8~2V動(dòng)作延時(shí)：為防止外部故障暫態(tài)過