【正文】 零序電壓分布規(guī)律： 中性點直接接地系統(tǒng)中，故障點零序電壓最高，距離距離故障點越遠下降越多，在變壓器中性點處降為 0。 在中性點非直接接地系統(tǒng)中，若不計微小的零序電容電流在線路阻抗上產(chǎn)生的微小壓降，則統(tǒng)一電壓等級的整個系統(tǒng)的零序電壓都一樣（及三相變壓器之間的一部分系統(tǒng)）。 （ 3）零序電流的大小及流動規(guī)律： 中性點直接接地系統(tǒng)中，零序電流的大小同系 統(tǒng)的運行方式和系統(tǒng)各部分的零序阻抗的大小都有關(guān)系，零序電流在故障點與變壓器中性點之間形成回路。 非直接接地系統(tǒng)中，零序電流的大小依賴于系統(tǒng)地相電動勢和線路的對地電容。零序電流從故障點流出通過線路的對地電容流回大地。非故障元件的零序電流就是該線路本身的對地電容電流，故障元件中流過的零序電流，數(shù)值為全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流值之和，再有消弧線圈的情況下，則是全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流值與消弧線圈中的電感電流值相量和。 （ 4）故障線路與非故障線路靈虛功率方向： 中性點直接接地系統(tǒng)中，在故 障線路上零序功率方向表現(xiàn)為線路流向母線；在非故障線路上，靠近故障點的一側(cè)，零序功率方向由母線流向線路，而遠離故障點的一側(cè)，零序功率方向由線路流向母線。中性點非直接接地系統(tǒng)中，故障線路上電容性無功功率方向為線路流向母線；在非故障線路上，電容性無功功率方向為母線流向線路。 （ 5）故障電流的大小及流動規(guī)律： 中性點直接接地系統(tǒng)中，由于故障點和網(wǎng)絡(luò)中變壓器中性點形成回路，因此故障相電流較大。故障電流有故障電流向中性點。中性點非直接接地系統(tǒng)中，由于不構(gòu)成短路回路而只經(jīng)過對地電容形成回路，因此接地相電流很小。由于接地 電流相對于負荷電流較小，基本上不影響負荷電流的分布、 （ 6）故障后電壓的變化及對稱性變化： 中性點直接接地系統(tǒng)中，故障后三相的相電壓和線電壓都不在對稱。中性點非直接接地系統(tǒng)中，故障后接地相電壓降為 0，非接地相對于低電壓升高至原電壓的 3 倍，但三相之間線電壓依然保持對稱。 （ 7）故障對電力系統(tǒng)的危害： 中性點直接接地系統(tǒng)中，故障相電流很大，對系統(tǒng)危害很大。 中性點非直接接地系統(tǒng)中，故障相電流很小，而且三相之間的線電壓任然保持對稱，對負荷的供電沒有影響， 一般情況下，對系統(tǒng)危害不大。 （ 8）對保護切除故障速度的要求： 中性點直接接地系統(tǒng)中，由于接地相電流很大，為防止損壞設(shè)備，應(yīng)迅速切除接地相甚至三相。中性點非直接接地系統(tǒng)中，由于故障點電流很小，切三項之間的線電壓仍對稱，可以允許再運行 1~2h，同時發(fā)出信號。 2— 17所示系統(tǒng)中變壓器中性點全部不接地，如果發(fā)現(xiàn)單相接地，試回答： （ 1）比較故障線路與非故障線路中零序電流、零序電壓、零序功率方向的差異。 （ 2）如果在接地電流過的電容電流超過 10A（ 35KV 系統(tǒng)）、 20A（ 10KV系統(tǒng)）、 30A（ 3~6KV系統(tǒng)）時，將裝設(shè)消弧線圈，減小接地電流，敘述用零序電流實現(xiàn)選線的困難。 （ 3）敘述用零序功率方向?qū)崿F(xiàn)選線的困難。 （ 4）敘述拉路停電選線存在的問題。 答：（ 1）零序電流、零序電壓、零序功率的方向： 22 零序電流：在非故障線路中流過的電流其數(shù)值等于本身的對地電容電流，在故障線路 中流過的零序電流數(shù)值為全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流之和。 零序電壓：全系統(tǒng)都會出現(xiàn)量值等于相電壓的零序電壓，個點零序電壓基本一樣。 零序功率方向：在故障線路上，電容性無功功率方向為線路流向母線；在非故障線路上，電容性無功功率 方向為母線流向線路。 （ 2）裝設(shè)消弧線圈后，上述零序電流的分布規(guī)律發(fā)生變化，接地線路中的零序電流為消弧線圈補償后的參與電流，其量值較小，零序過電流元件將無法整定；零序電流的量值有可能小于非故障線路的零序電流，所以零序電流群體比幅原理也將無法應(yīng)用。 （ 3）用零序功率方向選線困難：由于一般采用的是過補償，流經(jīng)故障線路的的零序電流是流過消弧線圈的零序電流與非故障元件零序電流之差，而電容無功功率方向是由母線流向線路（實際上是電感性無功功率由線路流向母線），零序功率方向與非故障線路一致，因此無法利用功率方向來判斷故障 線路。 （ 4）拉路停電選線存在的問題： 1）需要人工操作，費時、費力，自動化程度低； 2）需要依次斷開每一條線路，影響供電可靠性，若重合閘拒動，可能造成較長時間的停電。 小結(jié)下列電流保護的基本原理、使用網(wǎng)絡(luò)并闡述其優(yōu)缺點： （ 1）相間短路的三段式電流保護； （ 2）方向性電流保護； （ 3）零序電流保護； （ 4）方向性零序電流保護； （ 5）中性點非直接接地系統(tǒng)中的電流電壓保護。 答：（ 1）相間保護的三段式保護：利用短路故障時電流顯著增大的故障特征形成判據(jù)構(gòu)成保護。其中速斷保護按照躲開本線路末端最大 短路電流整定，保護本線路的部分；限時速度按保護按躲開下級速度按保護末端短路整定，保護本線路全長；速斷和限時速斷的聯(lián)合工作，保護本線路短路被快速、靈敏切除。過電流保護躲開最大負荷電流作為本線路和相鄰線路短路時的后備保護。 主要優(yōu)點是簡單可靠，并且在一般情況下也能滿足快速切出故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在 35KV及以下電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛的應(yīng)用。 缺點是它的靈敏度受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)的運行方式變化的影響。靈敏系數(shù)和保護范圍往往不能滿足要求，難以應(yīng)用于更高等級的復(fù)雜網(wǎng)路。 （ 2）方向性電流保護：及利用 故障是電流復(fù)制變大的特征，有利用電流與電壓間相角的特征，在短路故障的流動方向正是保護應(yīng)該動作的方向，并且流動幅值大于整定幅值時，保護動作跳閘。適用于多斷電源網(wǎng)絡(luò)。 優(yōu)點：多數(shù)情況下保證了保護動作的選擇性、靈敏性和速動性要求。 缺點：應(yīng)用方向元件是接線復(fù)雜、投資增加，同時保護安裝地點附近正方向發(fā)生是你想短路時，由于母線電壓降低至零，方向元件失去判斷的依據(jù)，保護裝置據(jù)動，出現(xiàn)電壓死區(qū)。 （ 3）零序電流保護：正常運行的三相對稱，沒有零序電流，在中性點直接接地電網(wǎng)中，發(fā)生接地故障時，會有很大的零序電流。故障特征明顯 ，利用這一特征可以構(gòu)成零序電流保護。適用網(wǎng)絡(luò)與 110KV及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)。 優(yōu)點：保護簡單，經(jīng)濟，可靠；整定值一般較低，靈敏度較高；受系統(tǒng)運行方式變化的影響較??；系統(tǒng)發(fā)生震蕩、短時過負荷是不受影響；沒有電壓死區(qū)。 缺點：對于短路線路或運行方式變化較大的情況，保護往往不能滿足系統(tǒng)運行方式變化的要求。隨著相重合閘的廣泛應(yīng)用，在單項跳開期間系統(tǒng)中可能有較大的零序電流，保護會受較大影響。自耦變壓器的使用使保護整定配合復(fù)雜化。 23 （ 4）方向性零序電流保護：在雙側(cè)或單側(cè)的電源的網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點一般至少有一 臺要接地，由于零序電流的實際流向是由故障點流向各個中性點接地的變壓器，因此在變壓器接地數(shù)目比較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護動作的方向性問題。利用正方向和反方向故障時，零序功率的差別，使用功率方向元件閉鎖可能誤動作的保護，從而形成方向性零序保護。 優(yōu)點：避免了不加方向元件，保護可能的誤動作。其余的優(yōu)點同零序電流保護。 缺點：同零序電流保護，接線較復(fù)雜。 （ 5）中性點非直接接地系統(tǒng)中的電流電壓保護：在中性點非直接接地系統(tǒng)中，保護相間短路的電流、電壓保護與中性點直接接地系統(tǒng)是完全相同的。僅有單相接地時二 者有差別，中性點直接接地系統(tǒng)中單相接地形成了短路，有短路電流流過，保護應(yīng)快速跳閘，除反應(yīng)相電流幅值的電流保護外，還可以采用專門的零序保護。而在中性點非直接接地系統(tǒng)中單相接地時，沒有形成短路，無大的短路電流流過，屬于不正常運行，可以發(fā)出信號并指出接地所在的線路，以便盡快修復(fù)。當(dāng)有單相接地時全系統(tǒng)出現(xiàn)等于相電壓的零序電壓，采用零序電壓保護報告有單相接地發(fā)生，由于沒有大短路電流流過故障線路這個明顯特征，而甄別接地發(fā)生在哪條線路上則困難得多。一般需要專門的“單相接地選線裝置”，裝置依據(jù)接地與非接地線路基波零序電流大 小、方向以及高次諧波特征的差異，選出接地線路。 3 電網(wǎng)距離保護 ？ 答：電力系統(tǒng)正常運行時，保護安裝處的電壓接近額定電壓，電流為正常負荷電流，電壓與電流的比值為負荷阻抗，其值較大，阻抗角為功率因數(shù)角，數(shù)值較小；電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，保護安裝處的電壓變?yōu)槟妇€殘余電壓，電流變?yōu)槎搪冯娏?，電壓與電流的比值變?yōu)楸Ｗo安裝處與短路點之間一段線路的短路阻抗，其值較小，阻抗角為輸電線路的阻抗角，數(shù)值較大，距離保護就是利用了正常運行與短路時 電壓和電流的比值，即測量阻抗之間的差異構(gòu)成的。 2kZ1setZ1k LZROjX3kZ 24 、短路阻抗、系統(tǒng)等值阻抗？ 答：負荷阻抗是指在電力系統(tǒng)正常運行時，保護安裝處的電壓（近似為額定電壓）與電流（負荷電流）的比值。因為電力系統(tǒng)正常運行時電壓較高、電流較小、功率因數(shù)較高（即電壓與電流之間的相位差較?。?，負荷阻抗的特點是量值較大，在阻抗復(fù)平面上與 R軸之間的夾角較小。 短路阻抗是指在電力系統(tǒng)發(fā)生短路時保護安裝處的電壓變?yōu)槟妇€殘余電壓，電流變?yōu)槎搪冯娏?，此時測量電 壓與測量電流的比值就是短路阻抗。短路阻抗即保護安裝處與短路點之間一段線路的阻抗，其值較小，阻抗角交大。 系統(tǒng)等值阻抗：在單個電源供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護安裝處與背側(cè)電源點之間電力元件的阻抗和；在由多個電源點供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護安裝處斷路器斷開的情況下，其所連接母線處的戴維南等值阻抗，即系統(tǒng)等值電動勢與母線處短路電流的比值，一般通過等值、簡化的方法求出。 什么是故障環(huán)路？相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是什么？ 答：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障電流流過的通路稱為故障 環(huán)路。 相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差異是：接地短路的故障環(huán)路為“相 地”故障環(huán)路，即短路電流在故障相與大地之間流通；對于相間短路，故障環(huán)路為“相 相”故障環(huán)路，即短路電流僅在故障相之間流通，不流向大地。 構(gòu)成距離保護為什么必須用故障環(huán)上的電流、電壓作為測量電壓和電流？ 答：在三相系統(tǒng)中，任何一項的測量電壓與測量電流值比都能算出一個測量阻抗，但是只有故障環(huán)路上的測量電壓、電流之間才能滿足關(guān)系 . 1m m m m k kU I Z I Z I Z L? ? ? ?? ? ?，即由它們算出的測量阻抗才等于短路阻抗，才 能夠正確反應(yīng)故障點到保護安裝處之間的距離。用非故障環(huán)上的測量電壓與電流雖然也能算出一個測量阻抗，但它與故障距離之間沒有直接的關(guān)系，不能正確的反應(yīng)故障距離，雖然不能構(gòu)成距離保護。 ，一般配置哪幾種接線方式的距離保護協(xié)同工作？ 答：保護裝置一般只考慮簡單故障，即單相接地短路、兩相接地短路、兩相不接地故障和三相短路故障四種類型的故障。再 110KV及以上電壓等級的輸電線路上，一般配置保護接地短路的距離保護和保護相間短路的距離保護。接地距離保護的接線方式引入“相 —— 地”故障環(huán)上的測量 電壓、電流，能夠準確的反應(yīng)單相接地、兩相接地和三相接地短路；相間距離保護接線方式映入“相 —— 相”故障換上的測量電壓、電流，能夠準確地反應(yīng)兩相接地短路、兩相不接地短路和三相短路。即對于單線接地短路，只有接地距離保護接線方式能夠正確反應(yīng)；對于兩相不接地短路，只有相間距離保護接線方式能夠正確反應(yīng)；而對于兩相接地短路及三相短路，兩種接線方式都能夠正確反應(yīng)。為了切除線路上的各種類型的短路，兩種接線方式都需要配置，兩者協(xié)同工作，共同實現(xiàn)線路保護。 由于相間距離保護接線方式手過渡電阻的影響較小，因此對于兩相接地短路及三相 故障，盡管理論上兩種接線方式都能夠反應(yīng)，但一般多為相間距離保護首先跳閘。 ，測量阻抗為什么能夠正確反應(yīng)故障的距離？ 答：電力系統(tǒng)發(fā)生金屬性短路時，在保護安裝處所測量 Um降低， Im增大，它們的比值 Zm變?yōu)槎搪伏c與保護安裝處之間短路阻抗 Zk。對于具有均勻參數(shù)的輸電線路來說， Zk與短路距離 Lk成正比關(guān)系，即 Zm=Zk=Z1Lk(Z1=R1+jX1,為單位長度線路的復(fù)阻抗 )，所以能夠正確反應(yīng)故障的距離。 ？簡述各部分的作用。 答：距離保護一般由啟動、 測量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾部分組成，它們的作用分述如下： (1)啟動部分：用來判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障。系統(tǒng)正常運行時，該部分不動作；而當(dāng)發(fā)生故 25 障時，該部分能夠動作。通常情況下，只有啟動部分動作后，才將后續(xù)的測量、邏輯等部分投入工作。 (2)測量部分：在系統(tǒng)故障的情況下，快速、準確地測定出故障方向和距離，并與預(yù)先設(shè)定的保護范圍相比較，區(qū)內(nèi)故障時給出動作信號，區(qū)外故障時不動作。 (3)振蕩閉鎖部分：在電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，距離保護的測量元件有可能誤動作，振蕩閉鎖元件的作用就是正確區(qū)分振蕩和 故障。在系統(tǒng)振蕩的情況下，將保護閉鎖，即使測量元件動作，也不會出口跳閘；在系統(tǒng)故障的情況下，開放保護，如果測量元件動作且滿足其他動作條件，則發(fā)出跳閘命令，將故障設(shè)備切除。 (4)電壓回路斷線部分：電壓回路斷線時，將會造成保護測量電壓的消失，從而可能使距離保護的測量部分出現(xiàn)誤判斷。這種情況下應(yīng)該將保護閉鎖，以防止出現(xiàn)不必要的誤動。 (5)配合邏輯部分：用來實現(xiàn)距離保護各個部分之間的邏輯配合以及三段式保護中各段之間的時限配合。 (6)出口部分：包括跳閘出口和信號出口，在保護動作時接通跳閘回路并發(fā)出相應(yīng)的信號。 ？ 答：阻抗繼電器在實際情況下，由于互感器誤差、故障點過