【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 之間具有分支電路時(shí)（有中性點(diǎn)接地變壓器時(shí)），起動(dòng)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(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時(shí)，流過(guò)本保護(hù)范圍的最大零序電流計(jì)算值。如與相鄰線路保護(hù)間有分支電路時(shí)，則 動(dòng)值。?、?、②中最大者。（2）靈敏度校驗(yàn)）作為本線路近后備保護(hù)時(shí)，按本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)的最小零序電流 3 驗(yàn)，要求 ≥ 2，即來(lái)校取下一條相鄰線路零序ⅲ段的起（））作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，按相鄰線路保護(hù)范圍末端發(fā)生接地故障時(shí)，流過(guò)本保護(hù)的最小零序電流 3 來(lái)校驗(yàn)，要求≥ 即（3）動(dòng)作時(shí)限零序ⅲ段電流保護(hù)的起動(dòng)值一般很小，在同電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地短路時(shí)，都可能動(dòng)作。為保證選擇性，各保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也按階梯原則來(lái)選擇。如圖 所示，只有在兩個(gè)變壓器間發(fā)生接地故障時(shí)，才能引起零序電流，所以只有保護(hù) 6 才能采用零序保護(hù)。圖 中同時(shí)示出了零序過(guò)電流保護(hù)和相間短路的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，相比可知前者具有較小的動(dòng)作時(shí)限，這是它的優(yōu)點(diǎn)之一。方向性零序電流保護(hù)（1）構(gòu)成方向性零序電流保護(hù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題）在多電源大接地電流系統(tǒng)中，每個(gè)變電站至少有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地，以防止單相接地短路時(shí)，非故障相產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓。）在圖 所示雙側(cè)電源供電系統(tǒng)中，它的兩側(cè)電源處的變壓器中性點(diǎn)均直接接地。如將 tm1 側(cè)的電源去掉，則為單電源供電網(wǎng)絡(luò)，在相間短路的電流保護(hù)中，tm2 變壓器短路時(shí)，短路電流不流過(guò)保護(hù) 1。但在零序電流保護(hù)中，tm2 變壓器短路時(shí)，零序電壓側(cè)流過(guò)保護(hù) 1。此時(shí)，為了保證保護(hù) 1 動(dòng)作的選擇性，就須采用方向性零序電流保護(hù)，這一點(diǎn)應(yīng)特別注意。即在零序電流保護(hù)正方向有中性點(diǎn)接地的變壓器的情況下，不管被保護(hù)線路的 23 對(duì)側(cè)有無(wú)電源，為了防止保護(hù)的靈敏度過(guò)低和動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就須采用方向性零序電流保護(hù)。(2)動(dòng)作特性 以圖 為例，在 點(diǎn)接地短路時(shí)，一部分零序電流要經(jīng)過(guò) tm2 變壓器構(gòu)成回路，一部分零序電流要經(jīng)過(guò)tm1 變壓器構(gòu)成回路。斷路器 1qf ～ 4qf 處的零序電流保護(hù)均可能動(dòng)作，為保證動(dòng)作的選擇性，2qf、3qf 的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為〈同理，在 點(diǎn)發(fā)生接地故障時(shí)，要求 顯然，零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限同時(shí)滿足這兩個(gè)條件是不可能的，必須加裝功率方向元件，構(gòu)成方向性零序電流保護(hù)。（3）解決措施）假設(shè)母線零序電壓為正，零序電流由母線流向線路方向?yàn)檎９收暇€路兩側(cè)零序電流的實(shí)際方向?yàn)樨?fù)，零序功率為負(fù)，非故障線路遠(yuǎn)離短路點(diǎn)側(cè)的零序電流也為負(fù)，近短路點(diǎn)側(cè)零序電流的方向?yàn)檎?。這時(shí)只須加裝反應(yīng)零序功率而動(dòng)作的繼電器就可保證選擇性。在 在點(diǎn)接地，只需滿足 點(diǎn)接地，只需滿足 即可保證選擇性。四、中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護(hù)在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)，由于故障點(diǎn)的電流很小，而且三相之間的線電壓仍然保持對(duì)稱，對(duì)負(fù)荷供電沒(méi)有影響。在一般情況下都允許再繼續(xù)運(yùn)行 1 ～ 2h。因此單相接地時(shí)，一般只要求繼電保護(hù)有選擇地發(fā)出信號(hào)，而不必跳閘。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地的特點(diǎn)（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(yùn)行情況下，三相對(duì)地有相同的電容 相電壓 作用下，每相都有一個(gè)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(shí)（圖 ），各相對(duì)地的電壓為故障相電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高為原來(lái)的可見(jiàn)，故障點(diǎn)的零序電壓大小與相電壓倍。因此，故障點(diǎn) d 的零序電壓為相等。各相對(duì)地電容電流為 其有效值為從接地點(diǎn)流回的電流 為即為正常運(yùn)行時(shí)，三相對(duì)地電容電流的算術(shù)和。（2）單電源多線路系統(tǒng)的單相接地如圖 所示，當(dāng)線路ⅱ a 相接地時(shí)，電容電流分布在圖中用“”表示。類似于簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)的分析，在此接地電流為有效值式中 ——全系統(tǒng)每相對(duì)地電容的總和。從分析各元件（發(fā)電機(jī)出線端、線路始端的）電流互感器所反應(yīng)的零序電流可得如下結(jié)論： 1）單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓，而短路點(diǎn)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(duì)地電容電流，電容性無(wú) 功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€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(duì)地電容電流之相量和，電 容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流向母線。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的接地保護(hù)根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的的但相接地時(shí)的以上特點(diǎn)，可構(gòu)成相應(yīng)的各種保護(hù)。（1）零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)是利用故障線路另序電流較非故障線路為大的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的保護(hù)裝置。零序電流保護(hù)的原理接線圖如圖 所示，保護(hù)裝置由零序電流互感器電器和零序電流繼必須大所組成。零序電流保護(hù)裝置的起動(dòng)電流于本線路的零序電容電流（即非故障時(shí)本身的電容電流），即零序電流保護(hù)裝置的靈敏度，可以按被保護(hù)線路上發(fā)生接地故障時(shí)流經(jīng)保護(hù)的最小零序電流（即為全網(wǎng)絡(luò)中非故障線路電容電流的總和）來(lái)校驗(yàn)，靈敏系數(shù)為由上式可見(jiàn)，當(dāng)系統(tǒng)出線越多時(shí)，全網(wǎng)絡(luò)的電流越大；或被保護(hù)線路的電容電流越小時(shí)，零序電流保護(hù)的靈敏系數(shù)就越容易滿足要求。（2）方向性零序電流保護(hù)在出線較少的情況下，非故障線路零序電流與故障線路零序電流差別可能不大，采用零序電流保護(hù)靈敏度很難滿足要求。此時(shí)可采用方向性零序電流保護(hù)。由上節(jié)分析可知，中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，非故障線路零序電流超前零序電壓 零序電壓；故障線路零序電流滯后。因此，利用零序功率方向繼電器可明顯區(qū)分故障線路和非故障線路。此時(shí)，方向性零序電流保護(hù)的接線和工作原理與大電流接地系統(tǒng)的方向性零序電流保護(hù)極為類似，只是在使用中應(yīng)注意相應(yīng)的零序功率方向繼電器要采用正極性接入方式接入 3 3，且最大靈敏角為 90 度。和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地的特點(diǎn)在 3 ～ 6kv 電網(wǎng)中，如果單相接地時(shí)接地電容電流的總和大于 30a，10kv 電網(wǎng)大于 20a，22 ～ 66kv電網(wǎng)大于 10a，那么單相接地短路會(huì)過(guò)渡到相間短路，因此在電源中性點(diǎn)需加裝一個(gè)電感線圈。單相接地時(shí)用它產(chǎn)生的感性電流，去補(bǔ)償全部或部分電容電流。這樣就可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流，避免在接地點(diǎn)燃起電弧，把這個(gè)電感線圈稱為消弧線圈。在圖 所示電網(wǎng)中，在電源中性點(diǎn)接入一消弧線圈。當(dāng)線路ⅱ上 a 相接地時(shí)的電流分布如圖 所示，與圖 相比，不同之處是在接地點(diǎn)又增加了一個(gè)電感分量的電流，因此，從中性點(diǎn)流回的總電流為——消弧線圈的電流，設(shè)用 l 表示它的電感，則。由于 和 的相位大約相差，因此 將因消弧線圈的補(bǔ)償而減少。根據(jù)對(duì)電容電流的補(bǔ)償程度不同，消弧線圈可以有完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償及過(guò)補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式。（1）完全補(bǔ)償法完全補(bǔ)償就是使，接地點(diǎn)的電流近似為零，從消除故障點(diǎn)電弧，避免出現(xiàn)弧光過(guò)電壓的角度來(lái)看，這種補(bǔ)償方式是最好的。但是由于對(duì)于 交流電感 l 和三相對(duì)地電容 將產(chǎn)生串聯(lián)諧振，從而使電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓嚴(yán)重升高，這是不允許的，因此在實(shí)際上不能采用這種方式。（2）欠補(bǔ)償法欠補(bǔ)償法就是使，補(bǔ)償后的接地點(diǎn)電流仍然是電容性的。如果系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變的情況?；?dāng)某個(gè)元件被切除或因故障跳閘，則電容電流就將減少，很可能又出現(xiàn)和（1）有相同的缺點(diǎn)。因此這種方式一般也是不采用的。這里順便說(shuō)明，一般在電力網(wǎng)中欠補(bǔ)償方式是不采用的。（3）過(guò)補(bǔ)償法過(guò)補(bǔ)償法就是使 補(bǔ)償后的殘余電流是電感性的。采用這種方式不可能發(fā)生串聯(lián)諧振的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，因此在實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用。大于 的程度用脫諧度 p 來(lái)表示，其關(guān)系為一般選擇脫諧度 p 為 5% ～ 10%，而不大于 10%。采用過(guò)補(bǔ)償時(shí)，由于，所以 的實(shí)際方向與圖 所示的方向相反。距離保護(hù)，就是一種可以滿足高壓電網(wǎng)發(fā)展要求的新原理保護(hù)，它可以在任何形式的電網(wǎng)中選擇性地切除故障。并且有足夠的快速性和靈敏性。第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù)一、距離保護(hù)的概念距離保護(hù)是反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，實(shí)際上是測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的阻抗大小，故有時(shí)又稱阻抗保護(hù)。正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處測(cè)量到的線路阻抗為負(fù)荷阻抗，即當(dāng)發(fā)生線路故障時(shí)，母線測(cè)量電壓為 量阻抗為保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的短路阻抗，輸電線路上測(cè)量電流為，即，這時(shí)的測(cè)在短路以后。母線電壓下降，而流經(jīng)保護(hù)安裝處的電流增大，這樣短路阻抗 量到的 大大降低，比正常時(shí)測(cè)距離保護(hù)的實(shí)質(zhì)是用整定阻抗 與被保護(hù)線路的測(cè)量阻抗 比較。如圖 所示當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以內(nèi)時(shí)，即當(dāng)時(shí)保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí)，即當(dāng) 因此，距離保護(hù)又叫低阻抗保護(hù)。距離保護(hù)的時(shí)限特性時(shí)，保護(hù)不動(dòng)作。距離保護(hù)是利用測(cè)量阻抗來(lái)反應(yīng)保護(hù)安裝處到至短路點(diǎn)這間距離的，為了保證選擇性，獲得廣泛應(yīng)用的是階梯型時(shí)限特性，這種時(shí)限特性與三段式電流保護(hù)的時(shí)限特性相同。距離保護(hù)第ⅰ段是瞬間動(dòng)作的，其動(dòng)作時(shí)限 僅為保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間。為了與下一條線路保護(hù)的ⅰ段有選擇性地配合，兩者保護(hù)范圍不能重疊，因此，三段的保護(hù)范圍不能延伸到下一線路中去，而為本線路全長(zhǎng)的 80%~85%，即ⅰ段的動(dòng)作阻抗整定為 80%~85% 線路全長(zhǎng)的阻抗。為了有選擇性地動(dòng)作，距離ⅱ段的動(dòng)作時(shí)限和起動(dòng)值要與相鄰下一條線路保護(hù)的ⅰ段和ⅱ段相配合。根據(jù)相鄰線路之間選擇性地配合的原則：如兩者的保護(hù)范圍重疊，則兩保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限整定不同；如動(dòng)作時(shí)限相同，則保護(hù)范圍不能重疊。距離ⅲ段為本線路和相鄰線路（元件）的后備保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限 護(hù)相同，即大于下一條變電站母線出線保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限一個(gè) 正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定。距離保護(hù)的主要組成元件距離保護(hù)裝置一般由以下五個(gè)主要元件組成。1）起動(dòng)元件當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生故障時(shí)，起動(dòng)元件瞬間起動(dòng)保護(hù)裝置，以判斷線路是否發(fā)生了故障，并兼有后備保護(hù)的作用。通常起動(dòng)元件采用過(guò)電流繼電器或阻抗繼電器。為了提高元件的靈敏度，也可采用反應(yīng)負(fù)序電流或零序電流分量的復(fù)合濾過(guò)器來(lái)作為起動(dòng)元件。2）測(cè)量元件用來(lái)測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的距離，并判斷短路故障的方向。通常采用帶方向性的阻抗繼電器作測(cè)量元件。如果阻抗繼電器是不帶方向性的，則需增加功率方向元件來(lái)判別故障的方向。3）時(shí)間元件用來(lái)建立距離保護(hù) ii 段、iii 段的動(dòng)作時(shí)限，以獲得其所需要的動(dòng)作時(shí)限特性。通常采用時(shí)間繼電器或延時(shí)電路作為時(shí)間元件 4）振蕩閉鎖元件用來(lái)防止當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，距離保護(hù)的誤動(dòng)作。在正常運(yùn)行或系統(tǒng)振蕩時(shí)，振蕩閉鎖元件將保護(hù)閉鎖，而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，解除閉鎖開(kāi)放保護(hù)，使保護(hù)裝置根據(jù)故障點(diǎn)的遠(yuǎn)近有選擇性地動(dòng)作。）電壓回路斷線失壓閉鎖元件用來(lái)防止電壓互感器二次回路斷線失壓時(shí)，引起阻抗繼電器的誤動(dòng)作。的整定原則與過(guò)電流保，其動(dòng)作阻抗應(yīng)按躲過(guò)二、阻抗繼電器及其動(dòng)作特性阻抗繼電器是距離保護(hù)裝置的核心元件，它主要用來(lái)作測(cè)量元件，也可以作起動(dòng)元件和兼作功率方向元件。阻抗繼電器的特性按相測(cè)量阻抗繼電器稱為單相式阻抗繼電器，加入繼電器的只有一個(gè)電壓和一個(gè)電流。由于電壓與電流之比是阻抗，即，所以測(cè)量阻抗電壓和電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。繼電器動(dòng)作情況取決于 的值（即測(cè)量阻抗），當(dāng)測(cè)量阻抗 小于預(yù)定的整定值 時(shí)動(dòng)作，大于整定值時(shí)不動(dòng)作。運(yùn)行中的阻抗器是接入電流互感器 ta 和 電壓互感器 tv 的二次側(cè)，其測(cè)量阻抗與系統(tǒng)一次側(cè)阻抗之間的關(guān)系為（）對(duì)于單相阻抗繼電器的動(dòng)作范圍，原則上在阻抗復(fù)數(shù)平面上用一個(gè)小方框可以滿足要求。但是當(dāng)短路點(diǎn)有過(guò)渡電 阻存在時(shí)，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗將不在幅角為 的直線上，此外，應(yīng)電壓互感器、電流互感器都存在角誤差，使測(cè)量阻抗角發(fā)生變化。所以，要求阻抗繼電器 32 的動(dòng)作范圍不是以 為幅角的直線，而應(yīng)將其動(dòng)作范圍擴(kuò)大，擴(kuò)大為一個(gè)面或圓（但整定值不變）。全阻抗繼電器（1）全阻抗繼電器的動(dòng)作特性全阻抗繼電器動(dòng)作邊界的軌跡在復(fù)數(shù)阻抗平面上是一個(gè)以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心（相當(dāng)于繼電器安裝點(diǎn)），以整定阻抗 其特點(diǎn)如下：）無(wú)方向性。當(dāng)測(cè)量阻抗位于圓外時(shí)，不滿足動(dòng)作條件，繼電器不動(dòng)作；當(dāng)測(cè)量正好位于圓周上時(shí)，處于臨界狀態(tài)，繼電器剛好動(dòng)作，對(duì)應(yīng)此時(shí)的阻抗就是繼電器的起動(dòng)阻抗；為半徑的圓，如圖 所示，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)。當(dāng)保護(hù)正方向短路時(shí)，測(cè)量阻抗位于第ⅰ象限，當(dāng)保護(hù)反方向短路時(shí)，測(cè)量阻抗位于第ⅲ象限，但保護(hù)的動(dòng)作行為與方向無(wú)關(guān)，只要測(cè)量阻抗小于整定阻抗，落在動(dòng)作特性圓內(nèi)，阻抗繼電器就動(dòng)作。）無(wú)論加入繼電器的電壓與電流之間的相角 上都相等，即方向阻抗繼電器由于全阻抗繼電器的動(dòng)作沒(méi)有方向性，在使用中，將它作為距離保護(hù)的測(cè)量元件，還必須加裝方向元件，從而使保護(hù)裝置復(fù)雜化。為了簡(jiǎn)化保護(hù)裝置的接線，選用方向阻抗繼電器，它既能測(cè)量短路阻抗，又能判斷故障的方向。影響距離保護(hù)正確工作的因素為了保證距離保護(hù)正確測(cè)量短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離，除了采用正確的接線方式外，還應(yīng)充分考慮在實(shí)際運(yùn)行中，保護(hù)裝置會(huì)受到一些不利因素的影響，使之發(fā)生誤動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素有： 1）短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻；為多大，繼電器的動(dòng)作與整定阻抗在數(shù)值（）2）在短路點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間有分支電路； 3）電力系統(tǒng)振蕩； 4）測(cè)量互感器誤差； 5）電網(wǎng)頻率的變化；）在 y/11 變壓器后發(fā)生短路故障； 7）線路串聯(lián)補(bǔ)償電容的影響； 8）過(guò)渡過(guò)程及二次回路斷線； 9）平行雙回線互感的影響等等。距離保護(hù)的整定原則和計(jì)算方法1)、距離保護(hù)的整定計(jì)算(1)、距離保護(hù) i 段整定計(jì)算當(dāng)被保護(hù)線路無(wú)中間分支線路(或分支變壓器)時(shí)定植計(jì)算按躲過(guò)本線路末端故障整定，一般可按被保護(hù)正序阻抗的 80 ％～ 85％計(jì)算，即()對(duì)方向阻抗繼電器則有線路末端僅為一臺(tái)變壓器(即線路)時(shí)其定值計(jì)算按不伸出線路變壓器內(nèi)部整定，即按躲過(guò)變壓器其他各側(cè)的母線故障整定()保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間按 0 s，即保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間整定。當(dāng)線路末端變電所為兩臺(tái)及以上變壓器并列運(yùn)行且變壓器均裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)時(shí)如果本線路上裝設(shè)有高頻保護(hù)時(shí)，距離 i 段仍可按 1)項(xiàng)的方式計(jì)算.，當(dāng)本線路上未裝設(shè)有高頻保護(hù)時(shí)，則可按躲過(guò)