【文章內(nèi)容簡介】 個線路。②放射性線路上兩點接地情況如圖 所示，和點發(fā)生接地短路，希望切除距電圖 放射性線路上兩點接地的示意圖 在 點發(fā)生接地短路時，希望任意切除一條線路即可。當采用三相星型接線時，兩套保護（若時限整定相同）均將起動。如采用兩相星型接線，則保護有 2/3 的機會只切除任一線路。因此，在放射性的線路中，兩相星型比三相星型應用更廣泛。（3）各種接線方式的應用 三相星形接線方式能反應各種類型的故障，保護裝置的靈敏度不因故障相別的不同而變化。主要應用如下方面：）廣泛用于發(fā)電機、變壓器、大型貴重電氣設備的保護中。）用在中性點直接接地電網(wǎng)中（大接地電流系統(tǒng)中），作為相同短路的保護，同時也可保護單相接地（對此一般都采用專門的零序電流保護）。3)在采用其它更簡單和經(jīng)濟的接線方式不能滿足靈敏度的要求時，可采用這種接線方式。兩相星形接線方式較為經(jīng)濟簡單，能反應各種類型的相同短路。主要應用于如下方面： 1）在中性點直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中，廣泛地采用它作為相間短路保護在 10kv 以上，特別在 35kv非直接接地電網(wǎng)中得到廣泛應用。）在分布很廣的中性點非直接接地電網(wǎng)中，兩點接地短路常發(fā)生在放射型線路上。在這種情況下，采用兩相星形接線以保證有 2/3 的機會只切除一條線路（要使保護裝置均安裝在相同的兩相上，一般為 ac 相）。如在6 ~ 10kv 中性點不接地系統(tǒng)中對單相接地可不立即跳閘，允許運行 2 小時，因此在 6~10kv 中性點不接地系統(tǒng)中的過流保護裝置廣泛應用兩相星形接線方式。兩相電流差接線方式具有接線簡單、投資較少等優(yōu)點，但是靈敏性較差，又不能保護 y/11 接線變壓器后面的短路，故在實際應用中很少作為配電線路的保護。這種接線主要用在 6 ~ 10kv 中性點不接地系統(tǒng)中，作為饋電線和較小容量高壓電動機的保護。二、雙側電源網(wǎng)絡相間短路的方向性電流保護方向性電流保護的工作原理在單側電源網(wǎng)絡中，各個電流保護線路靠近電源的一側，在發(fā)生故障時，它們都是在短路功率的方向從母線流向線路的情況下，有選擇性地動作，但在雙側電源網(wǎng)絡中，如只裝過電流保護是不能滿足選擇性要求。（2）幾個概念）短路功率 ：指系統(tǒng)短路時某點電壓與電流相乘所得到的感性功率。在不考慮串聯(lián)電容和分布電容在線路上短路時，短路功率從電源流向短路點。）故障方向 ：指故障發(fā)生在保護安裝處的哪一側，通常有正向故障和反向故障之分，它實際上是根據(jù)短路功率的流向進行區(qū)分的。）功率方向繼電器 ：用于判別短路功率方向或測定電壓電流間的夾角的繼電器，簡稱方向元件。由于正反向故障時短路功率方向不同，它將使保護的動作具有一定的方向性。4）方向性電流保護 ：加裝了方向元件的電流保護。由于元件動作具有一定的方向性，可在反向故障時把保護閉鎖。方向過電流保護的原理接線圖方向過電流保護的原理接線圖如圖 （a） 方向過電流保護的原理接線圖方向過電流保護是利用功率方向元件與過電流保護配合使用的 一種保護裝置，以保證在反方向故障時把保護閉鎖起來而不致誤動作。主要由方向元件 ` 電流元件和時間元件組成。只有電流元件和功率方向元件同時動作時，保護裝置才能動作于跳閘。功率方向繼電器的 90 176。 接線方式（1）功率方向繼電器的接線方式由于功率方向繼電器的主要任務是判斷短路功率的方向，因此對其接線方式提出如下要求。）正方向任何形式的故障都能動作，而當反方向故障時則不動作。2）故障以后加入繼電器的電流和電壓 靈敏度角應盡可能地大一些。并盡可能使接近于最大，以便消除和減小方向繼電器的死區(qū)。為了滿足以上要求，廣泛采用的功率方向繼電器接線方式為 90 176。 接線方式。所謂 90 176。 接線方式是指在三相對稱的情況下，當 cos =1 時，加入繼電器的電流和電壓相位相差90 176。（2）方向過電流保護裝置的接線圖 1）接線圖如圖 所示。電流繼電器 3 是起動元件，功率方向繼電器 4 是方向元件。各相的電流繼電器和功率方向繼電器的觸點是串聯(lián)的。時間繼電器 5 使保護獲得必要的動作時限，起觸點閉合可以跳閘和發(fā)出信號。2）按相起動原則按相起動原則是指接入同名相電流的電流繼電器和方向元件的觸點直接串聯(lián)，而后再接入時間繼電器線圈的接線，3）動作特性功率方向繼電器采用 90 176。 接線方式的保護裝置，主要有兩個優(yōu)點：第一，對各種兩相短路都沒有死區(qū)，因為繼電器加入的是非故障相的線電壓，其值很高；第二，適當?shù)剡x擇繼電器的內(nèi)角 后，對線路上發(fā)生的各種故障，都能保證動作的方向性，且有較高的靈敏性。方向繼電器在一切故障情況下都能動作的條件為兩相式接線適用于小接地電流系統(tǒng)，作為各種形式相間短路的保護，在大接地電流系統(tǒng)中，如果裝有專門的接地保護，也以采用兩相式接線作為相間短路的保護。對方向性電流保護的評價）方向性電流保護的主要優(yōu)點是在單電源環(huán)形網(wǎng)絡和多電源輻射型電網(wǎng)中，都能保證動作的選擇性。）理論上當保護安裝地點附近正方向發(fā)生三相短路時，由于母線電壓降低至零，保護裝置拒動，出現(xiàn)“死區(qū)”。運行經(jīng)驗指出，三相短路的幾率很小。3）由于保護中采用了方向元件使接線復雜，投資增加，可靠性降低。因此，在應用中如果保護裝置在起動值、動作時限整定以后，能夠滿足選擇性要求，就可以不用方向元件。例如： 對電流速斷保護來講，如圖 的保護 7，如果反方向線路 cd 出口處 由電源 供給的短路電流短路時，那么，在反方向任何地點短路時，保護 7 都不會誤動。即從整定值上躲開了反方向的，這時可以不用方向元件。、對過電流保護來講，仍以上述保護 7 為例，如果其過電流保護的動作時限 大于保護 2 過電流保護的時限，即在在反方向發(fā)生短路時，從時限上保證了動作的選擇性，因此保護 7 可以不用方向元件（但保護 2 必須采用方向元件）。方向過電流保護，常用于 35kv 以下的兩側電源輻射型電網(wǎng)和單電源環(huán)型電網(wǎng)中作為主要保護，在電壓為 35kv及 110kv 輻射型電網(wǎng)，常常與電流速斷保護配合使用，構成三段式方向電流保護，作為線路相間短路的整套保護。三、中性點直接接地系統(tǒng)接 短路的零序電流及方向保護接地短路時零序電流，零序電壓和功率的分布中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地短路電流很大。接地故障具有如下特點： 1）故障帶內(nèi)的零序電壓最高，離故障點越遠，零序電壓越低。）零序電流的分布，決定于線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗及變壓器接地中性點的數(shù)目和位置，而與電源的數(shù)量和位置無關。）故障線路零序功率的方向與正序功率的方向相反，是由線路流向母線的。4）某一保護（如保護 1）安裝地點處的零序電壓與零序電流之間（如與）的相位差取決于背后元件（如變壓器）的阻抗角，而與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關。零序電壓、電流過濾器（1）零序電流過濾器為取得零序電流，可以采用三個電流互感器按圖 （a）的方式連接，此時流入繼電器中的電流為接地故障時流入繼電器的電流為零序電流，即在正常運行和相間短路時，零序電流濾過器 也存在一個不平衡電流，即它是由于三個互感器鐵心的飽和程度不同，以及制造過程中的某些差別而引起的。（2）零序電壓過濾器為了取得零序電壓，通常采用如圖 所示的三個單相電壓互感器或三相五柱式電壓互感器，其一次繞組接成星形并將中性點接地，二次繞組接成開口三角形。從 m,n 端子上得到的輸出電壓為發(fā)生接地故障時，輸出電壓 u 為零序電壓，即正常運行和電網(wǎng)相間短路時，理想輸出。實際上由于電壓互感器的誤差及三相系表示，統(tǒng)對地不完全平衡，在開口三角形側也有電壓輸出，此電壓稱不平衡電壓，以 即零序電流速斷保護零序電流速斷保護又稱零序 i 段。（1）整定計算與相間短路的電流保護類似，零序電流速斷保護起動值的整定原則如下： 1）躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流3 即（），）躲過斷路器三相觸頭不同期合閘時出現(xiàn)的零序電流 3，即（）根據(jù)式（），式（）的計算結果進行比較，先取其中的較大值作為保護裝置的整定值。）如果線路上采用單相自動重合閘時，零序電流速斷應躲過非全相運行又產(chǎn)生震蕩時出現(xiàn)的最大零序電流。限時零序電流速斷保護限時零序電流速斷保護又稱ⅱ段。（1）整定計算 1）動作電流①零序ⅱ段的起動電流應與下一段線路的ⅰ段保護相配合。當該保護與下一段線路保護之間無中性點接地變壓器時，該保護的起動電流為（）——下一段線路零序ⅰ段保護的起動值。②當該保護與下一段線路保護有中性點接地變壓器時，該保護的起動電流為（）——在下一段相鄰線路保護零序ⅰ段保護范圍末端發(fā)生接地短路時，流過本保護裝置的零序電流計算值。2）動作時限零序ⅱ段的動作時限與相鄰線路保護零序ⅰ段相配合，動作時限一般取 秒。（2）靈敏度校驗零序ⅱ段的靈敏系數(shù)，應按本線路末端接地短路時的最小零序電流來校驗，并滿足 的要求，即≥ =（）式中 ——本線路末端接地短路時的最小零序電流。零序過電流保護零序過電流保護又稱ⅲ段保護，它用于本線路接地故障的近后備保護和相鄰元件（線路，母線，變壓器）接地故障的后備保護。在本線路零序電流保護ⅰ、ⅱ段拒動和相鄰元件的保護或開關拒動時靠它來最終切除故障。在中性點接地電網(wǎng)中的終端線路上也可作為主保護。（1）整定計算①躲開在下一條線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流即21（）式中 ——可靠系數(shù)，取 ～ ；——下一條線路出口處相間短路時的最大不平衡電流。②與下一線路零序ⅲ段相配合就是本保護零序ⅲ段的保護范圍，不能超出相鄰線路上零序ⅲ段的保護范圍。當兩個保護之間具有分支電路時（有中性點接地變壓器時），起動電流整定為（）式中 ——可靠系數(shù)，取 ～ ；——在相鄰線路的零序ⅲ段保護范圍末端發(fā)生接地短路時，流過本保護范圍的最大零序電流計算值。如與相鄰線路保護間有分支電路時，則 動值。?、佟ⅱ谥凶畲笳?。（2）靈敏度校驗）作為本線路近后備保護時，按本線路末端發(fā)生接地故障時的最小零序電流 3 驗，要求 ≥ 2，即來校取下一條相鄰線路零序ⅲ段的起（））作為相鄰線路的遠后備保護時，按相鄰線路保護范圍末端發(fā)生接地故障時，流過本保護的最小零序電流 3 來校驗，要求≥ 即（3）動作時限零序ⅲ段電流保護的起動值一般很小，在同電壓級網(wǎng)絡中發(fā)生接地短路時，都可能動作。為保證選擇性，各保護的動作時限也按階梯原則來選擇。如圖 所示，只有在兩個變壓器間發(fā)生接地故障時，才能引起零序電流，所以只有保護 6 才能采用零序保護。圖 中同時示出了零序過電流保護和相間短路的過電流保護動作時限，相比可知前者具有較小的動作時限，這是它的優(yōu)點之一。方向性零序電流保護（1）構成方向性零序電流保護時應注意的問題）在多電源大接地電流系統(tǒng)中，每個變電站至少有一臺變壓器中性點直接接地，以防止單相接地短路時，非故障相產(chǎn)生危險的過電壓。）在圖 所示雙側電源供電系統(tǒng)中，它的兩側電源處的變壓器中性點均直接接地。如將 tm1 側的電源去掉，則為單電源供電網(wǎng)絡，在相間短路的電流保護中，tm2 變壓器短路時，短路電流不流過保護 1。但在零序電流保護中，tm2 變壓器短路時，零序電壓側流過保護 1。此時，為了保證保護 1 動作的選擇性，就須采用方向性零序電流保護，這一點應特別注意。即在零序電流保護正方向有中性點接地的變壓器的情況下，不管被保護線路的 23 對側有無電源，為了防止保護的靈敏度過低和動作時間過長，就須采用方向性零序電流保護。(2)動作特性 以圖 為例，在 點接地短路時，一部分零序電流要經(jīng)過 tm2 變壓器構成回路，一部分零序電流要經(jīng)過tm1 變壓器構成回路。斷路器 1qf ～ 4qf 處的零序電流保護均可能動作，為保證動作的選擇性，2qf、3qf 的動作時間應為〈同理，在 點發(fā)生接地故障時，要求 顯然，零序電流保護的動作時限同時滿足這兩個條件是不可能的，必須加裝功率方向元件，構成方向性零序電流保護。（3）解決措施）假設母線零序電壓為正，零序電流由母線流向線路方向為正。故障線路兩側零序電流的實際方向為負，零序功率為負，非故障線路遠離短路點側的零序電流也為負，近短路點側零序電流的方向為正。這時只須加裝反應零序功率而動作的繼電器就可保證選擇性。在 在點接地，只需滿足 點接地，只需滿足 即可保證選擇性。四、中性點非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護在中性點非直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時，由于故障點的電流很小，而且三相之間的線電壓仍然保持對稱，對負荷供電沒有影響。在一般情況下都允許再繼續(xù)運行 1 ～ 2h。因此單相接地時，一般只要求繼電保護有選擇地發(fā)出信號，而不必跳閘。中性點不接地系統(tǒng)的單相接地的特點（1）單電源單線路系統(tǒng)的單相接地如圖 所示的單電源單線路系統(tǒng)，在正常運行情況下，三相對地有相同的電容 相電壓 作用下，每相都有一個電容電流，在流入地中，而三相電流之和等于零。即在 a 相接地時（圖 ），各相對地的電壓為故障相電壓為零，非故障相對地電壓升高為原來的可見，故障點的零序電壓大小與相電壓倍。因此，故障點 d 的零序電壓為相等。各相對地電容電流為 其有效值為從接地點流回的電流 為即為正常運行時，三相對地電容電流的算術和。（2）單電源多線路系統(tǒng)的單相接地如圖 所示，當線路ⅱ a 相接地時，電容電流分布在圖中用“”表示。類似于簡單網(wǎng)絡的分析，在此接地電流為有效值式中 ——全系統(tǒng)每相對地電容的總和。從分析各元件（發(fā)電機出線端、線路始端的）電流互感器所反應的零序電流可得如下結論： 1）單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓，而短路點的零序電壓在數(shù)值上為 相電壓 ；2）在非故障元件上有零序電流，其數(shù)值等于本相原對地電容電流，電容性無 功功率的實際方向為由母線流向線路；）在故障元件上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之相量和，電 容性無功功率的實際方向為由線路流向母線。中性點不接地系統(tǒng)的接地保護根據(jù)中性點不接地系統(tǒng)的的但相接地時的以上特點，可構成相應的各種保護。（1）零序電流保護