【正文】 保護靈敏系數(shù)的校驗仍采用 (2— 18)式， 當(dāng)過電流保護作為本線路的主保 護 時，應(yīng)采用最小運行方式下本線路末端兩相短路時的電流進行校驗，要求 X?！?1． 3 一 ]． 5； 當(dāng)作為相鄰線路的后備保護時，則應(yīng)采用最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路時的電流 進行校驗，此時要求 K。≥ 1． 2。 此外，在各個過電流保護之間，還必須要求靈敏系數(shù)相互配合，即對同一故障點而言，要求越靠近故障點的保護應(yīng)具有越高的靈敏系數(shù)。例如在圖 2— 14 的網(wǎng)絡(luò)中， 當(dāng) J，點短 路時，應(yīng)要求各保護的靈敏系數(shù)之間具有下列關(guān)系在單側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)接線中，由于越靠近電源端時，保護裝置的定值越大，而發(fā)生故障后，各保 護裝 置均流過同一個短路電流，因此上述靈敏系數(shù)應(yīng)互相配合的要求是自然能夠滿足的。 在后備保護之間，只有當(dāng)靈敏系數(shù)和動作時限都互相配合時，才能切實保證動作的選 擇性，這一點在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的保護中，尤其應(yīng)該注意。以上要求同樣適用于以后要講的零序 Ⅲ段和距離Ⅲ段保護。 ① ② 當(dāng)過電流保護的靈敏系數(shù)不能滿足要求時，應(yīng)該采用性能更好的其它保護方式。 *五、階段式電流保護的應(yīng)用及對它的評價 電流速斷、限時電流速斷和過電流保 護都是反應(yīng)于電流升高而動作的保護裝置。它們 之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來選擇起動電流。即速斷是按照躲開某一點的最大短 路電流來整定，限時速斷是按照躲開前方各相鄰元件電流速斷保護的動作電流整定，而過 電流保護則是按照躲開最大負荷電流來整定。 由于電流速斷不能保護線路全長， 限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護，因此，為保證迅速而有選擇性地切除故障，常常將電流速斷、限時電流速斷和過電流保護組 合在一起，構(gòu)成階段式電流保護。具體應(yīng)用時，可以只采用速斷加過電流保護，或限時速斷加過電流保護，也可以 三者同時采用。現(xiàn)以圖 2— 15 所示的網(wǎng)絡(luò)接線為例予以說明： 在電 網(wǎng)的最末端 —— 用戶的電動機或其它受電設(shè)備上，保護 1 采用瞬時動作的過電流保護即可 滿足要求，其起動電流按躲開電動機起動時的最大電流整定，與電網(wǎng)中其它保護在定值和 時限上都沒有配合關(guān)系。在電網(wǎng)的倒數(shù)第二級上，保護 2 應(yīng)首先考慮采用 0。 5 s 的過電流保護，如果在電網(wǎng)中對線路 C— 0 上的故障沒有提出瞬時切除的要求，則保護 2 只裝設(shè)一個 0． 5s 的過電流保護也是完全允許的，而如果要求線路 C— 0 上的故障必須快速切除，則可增設(shè)一個電流速斷，此時保護 2 就是 一個速斷加過電流的兩段式保護。繼續(xù)分析保護 3，其過電流保護由于要和保護 2 配合，因此動作時限要整定為 1～ 1． 2s， 一般在這種情況下，就需要考慮增設(shè)電流速斷或同時裝設(shè)電流速斷和限時速斷，此時保護 3 可能是兩段式也可能是三段式。越靠近電源端，則過電流保護的動作時限就越長，因此，一般都需要裝設(shè)三段式的保護。 具有上述配合關(guān)系的保護裝置配置情況，以及各點短路時實際切除故障的時間也相應(yīng) 地表示在圖 2— 15 的下面，由圖可見， 當(dāng)全網(wǎng)任何地點發(fā)生短路時，如果不發(fā)生保護或斷路器拒絕動作的情況， 則故障都可以在 0． 5s 以內(nèi)的時間予以切除。 具有電流速斷、限時電流速斷和過電流保護的單相式原理接線如圖 2— 16 所示，電流速圖 2— 15 階段式電流保護的配合和實際動作時間的示意圖斷部分由繼電器 1— 3 組成，限時電流速斷部分由繼電器 4— 6 組成，過電流部分則由繼電器 7— 9 組成。由于三段的起動電流和動作時間整定得均不相同，因此必須分別使用三個電流繼電器和兩個時間繼電器，而信號繼電器 6 和 9 則分別用以發(fā)出 I、Ⅱ、Ⅲ段動作的信號。 使用 I 段、Ⅱ段或Ⅲ段組成的階段式電流保護，其最主要的優(yōu)點就是簡單、可靠，并 且在一般情況下也能夠滿 足快速切除故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在 35kV 及以下的 較低電壓的網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛的應(yīng)用。保護的缺點是它直接受電網(wǎng)的接線以及、電力系統(tǒng)運 行方式變化的影響，例如整定值必須按系統(tǒng)最大運行方式來選擇，而靈敏性則必須用系統(tǒng) 最小運行方式來校驗，這就使它往往不能滿足靈敏系數(shù)或保護范圍的要求。 七，電流保護的接線方式 電流保護的接線方式，就是指保護中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。對相間短路的電流保護， 目前廣泛使用的是三相星形接線和兩相星形接線這兩種方式。 三相星形接 線如圖 2— 21 所示，是將三個電流互感器與三個電流繼電器分別按相連接在一起，互感器和繼電器均接成星形，在中線上流回的電流為／。 +／， +／。，正常時此電流約為零，在發(fā)生接地短路時則為三倍零序電流 3／ o。三個繼電器的觸點是并聯(lián)連接的，相當(dāng)于“或”回路，當(dāng)其中任一觸點閉合后均可動作于跳閘或起動時間繼電器等。由于在每相上均裝有電流繼電器，因此， 它可以反應(yīng)各種相簡短路和中性點直接接地電網(wǎng)中的單相接地短路。 兩相星形接線如圖 2— 22 所示，用裝設(shè)在／ C 相上的兩個電流互感器與兩個電流繼電器分別按相連接在一起，它和三相 星形接線的主要區(qū)別在于刀相上不裝設(shè)電流互感器和相應(yīng)的繼電器，因此，它不能反應(yīng) S 相中所流過的電流。在這種接線中，中線上流回的電流 圖 2— 21 三相星形接線方式的原理接線圖 圖 2— 22 兩相星形接線方式的原理接線圖 當(dāng)采用以上兩種接線方式時，流入繼電器的電流／，就是互感器的二次電流／：，設(shè)電流 互感器的變比為 n，‘去，則／，：／ 2’皂。因此， 當(dāng)保護裝置的起動電流整定為“，時，㈣ amp。 應(yīng)到繼電器上的起動電流即應(yīng)為 現(xiàn)對上述兩種接線方式在各種故障時的性能分析比較如下。 1．對中性點直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中的各種相間短路 前面所述兩種接線方式均能正確反應(yīng)這些故障，不同之處僅在于動作的繼電器數(shù)目不一樣，三相星形接線方式在各種兩相短路時，均有兩個繼電器動作，而兩相星形接線方式在月 S 和召 C 相間短路時只有一個繼電器動作。 2．對中性點非直接接地電網(wǎng)中的兩點接地短路 由于中性點非直接接地電網(wǎng)中，允許單相接地時繼續(xù)短時運行，因此，希望只切除一個故障點。例如，在圖 2— 23 所示的串聯(lián)線路上發(fā)生兩點接地短路時，希望只切除距電源較遠的那條線路 B— C，而不要切除線路。 4— 刀，因為這樣可以繼續(xù)保證對變電所 B 的供電。當(dāng)保護 1 和 2 均采用三相星形接線時， 由于兩個保護之間在定值和時限上都是按照選擇性的要求配合整定的，因此，就能夠保證 100％地只切除線路 B— C。而如果是采用兩相星形接線，則當(dāng)線路刀 — C 上有一點是刀相接地時，則保護 1 就不能動作，此時，只能由保護 2動作切除線路爿 — 召， 因而擴大了停電范圍，由此可見，這種接線方式在不同相別的兩點接地組合中，只能保證有 2／ 3 的機會有選擇性地切除后面一條線路。 又如圖 2— 24 所示， 在變電所引出的放射形線路上，發(fā)生兩點接地短路時，希望任意切除一條線路即可。當(dāng)保護 1 和 2 均采用三相星形接線時，兩套保護均將起動，如保護 1和保護 2 的時限整定得相同，即“二，：， 則保護 1 和 2 將同時動作切除兩條線路，因此不必要的切除兩條線路的機會就比較多了。如果采用兩相星形接線，即使是出現(xiàn)，的情況，它也能保證有 2／ 3 的機會只切除任一條線路，這是因為只要某一條線路上具有 6 相一點接地，由于，月相未裝保護，因此該線路就不被切除。下面列表 2— 1 說明了在兩條線路上兩相兩點接地的各種組合時，保護的動作情況。 3．對 Y， d 接線變壓器后面的兩相短路 當(dāng) Y， d11 接線的升壓變壓器高 壓 (Y)側(cè) B— C 串聯(lián)線路上兩點接地的示意圖 自同一變電所引出的放射形線 路上兩點接地的示意圖 兩相短路時，在低壓 (厶 )側(cè)各相的電流為贈二抬和脂二 — 2 脂：而當(dāng) Y， d11 接線的降壓變壓器低壓 (厶 )側(cè)爿 — B 兩相短路時，在高壓 (Y)側(cè)各相的電流也具有同樣的關(guān)系，即168。 2在圖 2— 24 中不同線路上兩點接地時，兩相式保護動作悄況的分析現(xiàn)以圖 2— 25(口 )所示的Y， d11 接線的降壓變壓器為例，分析三角形側(cè)發(fā)生／ 4— B 兩相短路時的電流關(guān)系。在故障點，抬二 — ／ 9，／ f 二 o，設(shè)厶側(cè)各相繞組中的電流分別為／由此可求出 根據(jù)變壓器的工 作原理，即可求得星形側(cè)電流的關(guān)系為圖 2— 25(凸 )為按規(guī)定的電流正方向畫出的電流分布圖， 2— 25(c)為三角形側(cè)的電流向量 圖 2— 25 Y， d11 接線降壓變壓器兩相短路時的電流分析及過電流保護的接線 (。 )接線圖， (^)電流分布圖， (c)三角形側(cè)電流向量圖， ()星形側(cè)電破向量圖 圖， 2— 25(d)為星形側(cè)的電流向量圖。 當(dāng)過電流保護接于降壓變壓器的高壓側(cè)以作為低壓側(cè)線路故障的后備保護時，如果保護是采用三相星形接線，則接于召相上的繼電器由于流有較其它兩相大一倍的電流，因此靈敏系數(shù)增 大一倍，這是十分有利的。如果保護采用的是兩相星形接線，則由于刀相上沒有裝設(shè)繼電器，因此靈敏系數(shù)只能由刀相和 C 相的電流決定，在同樣的情況下，其數(shù)值要比采用三相星形接線時降低一半。為了克服這個缺點，可以在兩相星形接線的中線上再接入一個繼電器，如圖 2— 25(口 )所示，其中流過的電流為 (幾 +／ Z)／／ 2，即為電流／彭／ o，因此利用這個繼電器就能提高靈敏系數(shù)。 4．兩種接線方式的經(jīng)濟性 三相星形接線需要三個電流互感器、三個電流繼電器和四根二次電纜，相對來講是復(fù)雜和不經(jīng)濟的。 根據(jù)以上的分析和比較，兩種接線方式的使 用情況如下。 三相星形接線廣泛應(yīng)用于發(fā)電機、變壓器等大型貴重電氣設(shè)備的保護中，因為它能提 高保護動作的可靠性和靈敏性。此外，它也可以用在中性點直接接地電網(wǎng)中，作為相間短路和單相接地短路的保護。但是實際上，由于單相接地短路照例都是采用專門的零序電流保護，因此，為了上述目的而采用三相星形接線方式的并不多。 由于兩相星形接線 (包括圖 2— 25 的情況 )較為簡單經(jīng)濟，因此在中性點直接接地電網(wǎng) 和非直接接地電網(wǎng)中，都是廣泛地采用它作為相簡短路的保護。此外在分布很廣的中性點 非直接接地電網(wǎng)中，兩點接地短路發(fā)生在圖 2— 24 所示線路上的可能性，要比圖 2— 23 的可能性大得多。在這種情況下，采用兩相星形接線就可以保證有 2／ 3 的機會只切除一條線路， 這一點比之用三相星形接線是有優(yōu)越性的。當(dāng)電網(wǎng)中的電流保護采用兩相星形接線方式時，應(yīng)在所有的線路上將保護裝置安裝在相同的兩相上 (一般都裝于刀、 C 相上 )， 以保證在不同線路上發(fā)生兩點及多點接地時，能切除故障。 *八，三段式電流保護的接線圖舉例 繼電保護的接線圖一般可以用原理圖和展開圖兩種形式來表示。 原理接線圖包括保護裝置的所有元件，如圖 2— 26(口 )所示，每個繼電器的線圈和觸 點 都畫在一個圖形內(nèi)，所有元件都有符號標(biāo)注，如圖中 LJ 表示電流繼電器， ZJ 表示中間繼 電器， S／表示時間繼電器， X／表示信號繼電器， LP 為連接片等等。原理圖對整個保護的 工作原理能給出一個完整的概念，使初學(xué)者比較容易理解，但是交、直流回路合在一張圖 上，接線較復(fù)雜，有時難以進行回路的分析和檢查。 展開圖中交流回路和直流回路是分開表示的，如圖 2— 26(凸 )和 (c)所示。其特點是每個繼電器的線圈和觸點都不是緊靠地畫在一個圖形里，而是根據(jù)實際動作的情況分別畫在圖中不同的位置上，但仍然用同一 個符號來標(biāo)注， 以便查對。在展開圖中，繼電器線圈和觸點的連接盡量按照故障后動作的順序， 自左而右、自上而下地依次排列。 展開圖接線簡單，層次清楚，在掌握了其構(gòu)成的原則以后，更便于閱讀和檢查，因此，在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 作為一個例子， 圖 2— 26 給出了一個三段式電流保護的原理接線圖和相應(yīng)的展開圖， 以便于對照學(xué)習(xí)。圖中電流速斷和限時電流速斷采用兩相星形的接線方式，而過電流保護則采用圖 2— 25 所示的接線， 以提高在 Y， d11 接線變壓器后面兩相短路時的靈敏性。每段保護動作后，都有自己的信號繼電器掉 牌給出信號。在每段保護動作跳閘的回路中分別設(shè)有連接片 LP， 以便根據(jù)運行的需要臨時停用任一段的保護。 圖中繼電器觸點的位置，對應(yīng)于被保護線路的正常工作狀態(tài)。 第二節(jié) 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護 一、方向性電流保護的工作原理 上一節(jié)所講的三段式電流保護是以單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)進行分析的，各保護都安裝在 被保護線路靠近電源的一側(cè)，在發(fā)生故障時，它們都是在短路功率 (一般指短路時某點電 壓與電流相乘所得到的感性功率，在無串聯(lián)電容也不考慮分布電容的線路上短路時，認為 短路功率從電源流向短路點 )從母線流向被保護線路的情況下，按照選擇性的條件來協(xié)調(diào) 配合工作的。 隨著電力工業(yè)的發(fā)展和用戶對供電可靠性要求的提高，現(xiàn)代的電力系統(tǒng)實際上都是由 很多電源組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，此時，上述簡單的保護方式已不能滿足系統(tǒng)運行的要求。 例如在圖 2— 27 所示的雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線中， 由于兩側(cè)都有電源，因腫，在每條線路的兩側(cè)均需裝設(shè)斷路器和保護裝置。假設(shè)斷路器 8 斷開， 電源 f。不存在， 則發(fā)生短路