【文章內容簡介】 系統非故障元件對地電容電流的總和，方向為由線路指向母線。 二、中性點經消弧線圈接地系統單相接地故障的特點 弧光過電壓、絕緣損壞、電感線圈、感性電流 22～ 66kV電網，故障點的電容電流總和大于 10A 10kV電網，故障點的電容電流總和大于 20A 3～ 6kV電網，故障點的電容電流總和大于 30A ，電流的分布 電容容電流的大小和分布與不接消弧線圈時是一樣的；電感電流 從接地點流回的總電流： k L CI I I ??? 零序等效網絡 圖 314（ b） （對電容電流的補償程度） 1）完全補償（ LCII?? ） 優(yōu)點：使從接地點流回的電流總和近似為零，避免出現孤光過電壓 缺點：形成串聯諧振回路， 在正常運行情況下線路三相對地電容不完全相等時、及當斷路器三相觸頭不同時合閘時，中性點對地電壓升高，破壞設備的絕緣。 結論：不可取 2）欠補償（ LCII?? ） 當某些線路因檢修備切除或因短路跳閘，有可能出現完全補償的現象 結論：不可取 3）過補償（ LCII?? ） 殘余電流；優(yōu)點；補償度 P（表達式、取值范圍） 第四節(jié) 中性點非直接接地 電網中線路的接地保護 中性點 非直接接地系統發(fā)生單相接地短路時，保護的作用形式（系統可繼續(xù)運行 1～ 2小時，動作于發(fā)信號 ）。 一、零序電壓保護（ 中性點非直接接地系統 ） 零序電壓、絕緣監(jiān)視裝置（無選擇性接地保護） 原理接線如 圖 316 工作原理：（ 1）正常運行時；（ 2）當發(fā)生單相接地短路時（選擇故障線路的方法） 二、零序電流保護（ 中性點不接地系統 ） ：故障線路的零序電流大于非故障線路的零序電流（出線較多的系統中） ：有條件裝設零序電流互感器的線路；架空線路 — 零序電流濾過器中不平衡電流 ：零序電流保護的 動作電流應大于本線路的電容電流 03I CUKrelop ??? ，按在被保護線路上發(fā)生單相接地短路時，流過保護的最小零序電流來校驗 Ks= 003 )(3 CUK CCUrel ????? ? =00CK CCrel?? 校驗時應采用系統最小運行方式時的電容電流。 三、零序功率方向保護（出線較少的中性點不接地系統） 采用零序電流保護不能滿足靈敏性要求 故障線路與 非故障線路零序電流方向相反 四、反映高次諧波分量的接地保護（中性點經消弧線圈接地系統） 當系統采用過補償方式時，無法利用零序電流的大小和方向判斷故障線路和非故障線路 5 次諧波分量數值最大，消弧線圈的感抗增加 5 倍，線路對地電容的容抗減小 5 倍 根據 5 次諧波電流的大小和方向判斷故障線路與非故障線路 第五節(jié) 小電流接地系統 的 接地選線裝置 小電流接地選線裝置的作用是：當小電流接地系統發(fā)生接地故障時，正確地選擇出故障線路，為工作人員的檢修提供方便。 一、工作原理 小電流接地選線裝置應用的選線判據一般有 : （ 1）接地故 障時出現大的零序電壓和零序電流； （ 2）故障線路的零序電流大于非故障線路的零序電流； （ 3）故障線路的零序電流滯后零序電壓 900，非故障線路的零序電流超前零序電壓 900。 工作原理 ①門檻電壓， 20～ 30V；②幅值法，選出數值靠前的 3～ 4條線路；③比相法； 若所有的零序電流同相，則可判斷為母線發(fā)生了故障 中性點不接地 — 基波零序量；經消弧線圈接地 — 5次諧波分量 二、硬件組成 小電流接地選線裝置的硬件主要由以下幾部分組成：零序電流和零序電壓變送器、濾波抗干擾電路、多路開關、 A/D 轉換器、 CPU、信號裝置、人機對 話接口等等。其各部分的關系如圖 317 所示。 各部分的作用是： （ 1）零序電流、零序電壓變換器。它是把從互感器傳來的電流和電壓轉換成適用于計算機數據采集系統的電壓，通常為 0～ 5V 的弱電信號，然后送至濾波和抗干擾電路。 （ 2）濾波和抗干擾電路。它是由阻容濾波電路、光電耦合電路組成，用來抑制雜散干擾信號進入計算機系統，以提高系統的測控精度和可靠性。 （ 3）多路開關。其作用是將各路信號依次地分時送入 A/D 轉換器，依次對各模擬信號進行 A/D 轉換。 （ 4） A/D 轉換器。其作用是將模擬信號轉換成數字信號，便于計算機使用 。 （ 5）主機。其包括 CPU、只讀存儲器 EPROM、隨機存儲器 RAM 等，用于控制和計算，并將計算結果輸出至信號部分。 （ 6）人機對話接口。供監(jiān)測人員與計算機進行信息交換，以便修改整定值。 （ 7）燈光板和光字牌。用來顯示故障線路。 三、裝置軟件組成 裝置軟件一般由監(jiān)控軟件、選線運行軟件兩部分組成，完成信號檢測任務、采樣任務、選線計算任務、時鐘任務、鍵盤顯示任務以及打印任務，其框圖如圖 3— 18 所示 第五章 輸電線路的距離保護 電流、電壓保護的優(yōu)點和缺點。 距離保護的使用范圍： 35kV及以上、運行方式變化較 大、多電源復雜系統。 第一節(jié) 距離保護的基本原理 一、距離保護的基本原理 ：是指反應保護安裝處到故障點之間的距離，并根據這一距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。 51所示系統為例，分析距離保護的基本原理。 （ 1）電網正常運行時 保護裝置感受的阻抗（測量阻抗）為負荷阻抗。 （ 2）當線路發(fā)生短路時： 母線殘余電壓；短路電流；保護裝置感受的阻抗為短路阻抗。 ★反應測量阻抗的保護比電流保護靈敏度高。 ★當線路發(fā)生故障時，保護裝置的測量阻抗 rZ 為線路的短路阻抗 kZ ，該阻抗的大小與故障點到保護安裝處的距離成正比。 二、階段式距離保護的構成 ，為距離保護的 I段、Ⅱ段和Ⅲ段。距離保護 I段和Ⅱ段共同作用，構成本線路的 主保護 。距離保護Ⅲ段是本線路的近后備保護和相鄰線路的遠后備保護。 ，圖 52. （ 1）距離保護Ⅰ段 保護范圍：本線路全長的 80%～ 85%；動作時限：保護裝置本身的固有動作時間。 （ 2）距離保護Ⅱ段 保護范圍：本線路的全長，（并延伸至下一相鄰線路 距離保護 I段保護范圍的一部分。） 動作時限：與下一相鄰線路距離保護 I段的動作時限相配合，并大一個時限級差。 （ 3）距離保護Ⅲ段 保護范圍：較大；動作時限：按階梯形原則整定。 三、階段式距離保護的實現 1．階段式距離保護的主要元件 1）從硬件方面講 常規(guī)型保護：采用多個繼電器組成獨立的距離保護裝置。 微機型保護裝置中：一個獨立的 CPU系統或者和其他保護共用一個 CPU系統實現。 2）從保護構成的基本原理講：起動元件、測量元件、時間元件、邏輯判別回路、振蕩閉鎖元件、電壓互感器二次回路斷線檢測等。 3）圖 53，三 段式距離保護的構成原理框圖。 （ 1）起動元件 作用：判斷被保護線路是否發(fā)生故障。實現。 （ 2）測量元件 作用：測量，判斷，決定。實現：阻抗繼電器；專業(yè)程序段。 （ 3）時間元件 （ 4）振蕩閉鎖元件 作用：防止系統振蕩引起距離保護誤動作。 （ 5）電壓互感器二次回路斷線閉鎖元件 作用：防止 TV二次回路斷線時距離保護誤動作。 （ 6）邏輯回路 作 用：分析、判斷保護是否動作、怎樣動作發(fā)出跳閘命令。 2．階段式距離保護工作原理 1）正常運行情況下； 2）當系統發(fā)生短路時。 第二節(jié) 阻抗元件 核心元件。作用：測 量、比較、確定。 一、基本概念 （ 1）按構成原理分：常規(guī)型阻抗元件、微機型阻抗元件。 （ 2）按輸入阻抗元件的補償電壓多少分：單相式（第一類阻抗元件）、多相式（第二類～）。 （ 3）按反映的電壓量和電流量不同分：工頻量～、工頻變化量～。 ★短路前負荷狀態(tài)、短路附加狀態(tài)； ★疊加電路、電壓 — 工頻量、故障分量 — 工頻變化量 （ 1）測量阻抗 測量電壓與測量電流的比值，變量。 （ 2）動作阻抗 （ 3）整定阻抗 動作阻抗的整定值，對應一定的保護范圍。 第二節(jié) 阻抗元件 一、基本 概念 1．阻抗元件的分類 （ 1）常規(guī)型阻抗元件和微機型阻抗元件；（ 2）單相式阻抗元件和多相式阻抗元件； （ 3）工頻量阻抗元件和工頻變化量阻抗元件 2．阻抗元件的三個阻抗 （ 1）測量阻抗 Zr；（ 2）動作阻抗 Zop；（ 3）整定阻抗 Zset 二、阻抗元件的動作特性 1．阻抗圓特性 （ 1）全阻抗圓特性 ①以保護安裝處為坐標原點，以坐標原點為圓心，以整定阻抗的絕對值為半徑的圓。 ②全阻抗圓特性的阻抗元件其特點是 :保護動作沒有方向性。 ③動作條件 （ 2）方向阻抗圓特性 ①以保護安裝處為坐標原點，以整定阻抗為直徑，圓周通 過坐標原點。 ②阻抗元件的最大靈敏角，φ sen=φ set，整定為線路阻抗角。 ③具有很好的方向性，正方向 —— 第Ⅰ象限，反方向 —— 第Ⅲ象限。 ④在保護安裝處有“死區(qū)”， 0rU＝ ， 0rZ＝ ， 阻抗元件不動作 。 ⑤動作條件 （ 3）偏移特性阻抗圓 ①以保護安裝處為坐標原點，以正向整定阻抗 setZ 與反向整定阻抗 setZ?－ 的幅值之和set setZZ?? 為直徑，圓心坐標為 ? ?0 12 set setZ Z Z???（向量）；半徑為 12 set setZZ?? 。式中， ? 通常稱為偏移系數。實用中取 ～＝? 。 ②其主要特點是：保護動作在一定范圍內有方向性，且消除了保護安裝處的 “死區(qū)”。 ③動作條件 圖 59 簡單的四邊形阻抗特性 3．多邊形的阻抗特性 ①多邊形動作特性的阻抗元件容許故障點過渡電阻的能力和躲過負荷阻抗的能力均較強，且在微機保護 中容易實現，應用廣泛。 ②典型的方向多邊形阻抗特性：多邊形以內為動作區(qū)，以外為非動作區(qū)，多邊形的幾條邊，為動作邊界。 ③其動作判據為 （ 1）為防止保護區(qū)末端經過渡電阻 fR 短路時，使測量阻抗 rZ 中電阻分量增加，造成保護拒動。通常取 1 45 ~ 60? ? 。 （ 2）為防止保護區(qū)末端經過渡電阻 fR 短路時，使測量阻抗 rZ 中電抗分量可能減小，而造成保護誤動 , 通常取 4 7?? 。 （ 3）為保證保護安裝處經過渡電阻（ X=0）短路時，保護能可靠動作，通常取 2 15?? 。 （ 4）為保證被保護線路發(fā)生金屬性（ R=0）短路時，保護能可靠動作，取 3 15?? 。 三、阻抗元件的接線方式 定義：指接入阻抗元件一定相別電壓和一定相別電流的組合方式。又稱為 距離保護的接線方式。 件接線方式的要求 2．相間短路阻抗元件的接線方式 （ 1） 0176。接線方式 （ 2） 30176。接線方式 3．接地故障阻抗元件的接線方式 反應接地故障的阻抗元件主要用在接地距離保護中。 接地距離保護通常配置在中性點直接接地系統的電網上。 第三節(jié) 影響距離保護正確工作的因素及防止措施 一、電力系統振蕩對距離保護的影響 1．振蕩的一般概念 振蕩：電力系統中任意兩個并列運行的電源間失去同步運行的現象。 特點：振蕩時兩電源電勢之間的夾角隨時間作周期性變化，從而使系統中各點電壓及阻抗元件測量阻抗的幅值和相位也作周期性的 變化。 ⑴由于輸電線路輸送功率過大而超過靜穩(wěn)定極限； ⑵由于無功功率不足而引起系統電壓降低； ⑶由于短路故障切除緩慢； ⑷由于采用非同期自動重合閘不成功。等 3．電力系統振蕩時的電流、電壓的分布與變化 （ 1）以兩側電源輻射形網絡為例（圖 1） 系統全相運行時發(fā)生振蕩，三相總是對稱的，可以按照單相系統分析。 圖中給出了系統和線路的參數以及電動勢、電流的假定正方向。 （ 2）在任意一個δ角時，振蕩電流的變化 兩側電源的電動勢差為：式（ 1）； 振蕩電流：式（ 2）； 振蕩電流幅值隨δ的變化曲線：圖 2 （ 3）振蕩時系統各點電壓的變化 ①系統中性點電位仍保持為零；②線路兩側母線的電壓（式 3）；③輸電線路上的電壓降（式4） ； ④當全系統的阻抗角相等，且 h=1時，矢量圖如圖 3； ⑤當系統發(fā)生振蕩時，繼電保護裝置不應動作切除振蕩中心所在的線路。裝置必須具備區(qū)分三相短路和系統振蕩的能力。 ⑥當系統阻抗角和線路阻抗角不同時，矢量圖如圖 4 （ 1）距離保護安裝在變電站 M，振蕩電流、 M處電壓及測量阻抗的表達 式。 （ 2）假定 h=1，系統和線路的阻抗角相同，則繼電器測量阻抗隨δ角的變化關系。 （ 3）系統振蕩時測量阻抗的變化的矢量圖如圖 5. （ 4） Zm/Z∑ 取不同值時的測量阻抗曲線圖 6。 （ 5）系統振蕩時距離保護所受的影響。圖 7。 （ 6）結論 1）當δ =180176。時，振蕩電流最大，電壓最低，阻抗降低，距離保護可能誤動作。在振蕩中心，由于電壓為零，距離保護將誤動作。 2）阻抗元件的動作特性為全阻抗特性圓時，受振蕩影響最嚴重；動作特性為方向特性阻抗圓時，受振蕩