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1、电力系统继电保护 韩笑 第三章2新 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望l中性点直接接地电网接地时零序分量特点l三段式零序方向电流保护l零序方向元件3.2 110kV输电线路保护输电线路保护3.2.1零序电流保护零序电流保护11/13/202221 零序电流和零序电压的获取（1）零序电流的获取方法a、微机保护自采零序电流b、外采零序电流和电流c、外采零序电流零序套管TA11/13/20223（2）零序电压的获取方法a、微机保护自采零序电压b、外采零序电压
2、TV开口三角形电压11/13/20224零序电压分布故障点零序电流故障点零序电压以A相接地为例M侧测量到的电流是故障点零序电流按照零序网络的分流。M母线测量到的电压是其背后变压器T1的零序电压。2 接地短路时保护安装处的电流、电压量分析 11/13/20225故障点零序电压与零序电流夹角约-100故障点零序电压电流11/13/20226正方向故障零序电压与零序电流夹角约-100正方向故障分析11/13/20227反方向故障零序电压与零序电流夹角约80反方向故障分析11/13/20228单相接地时的零序特点故障点处的零序电压最高零序电流的大小和分布，主要取决于系统的零序阻抗和中性点接地变压器的零
3、序阻抗及其所处位置。零序电流仅在中性点接地的电网中流通正方向故障时，保护安装处母线零序电压与零序电流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻抗 正向故障时 反向故障时11/13/202293 零序电流速断保护（零序电流I段）-无延时整定原则：保护区不超出本线路以保证选择性。即动作电流I0.act大于线路末端短路的最大零序电流3I0.max。11/13/202210零序电流I段的动作电流应躲过手动合闸或自动重合闸期间断路器三相触头不同时合上所出现的最大零序电流。（1）零序电流速断保护（零序电流I段）计算零序电流I段的动作电流应躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路的最大零序电流。非全
4、相运行伴随振荡时的最大零序电流是上述三点中最大的，为提高保护灵敏度，将I段分为两个I段。可靠系数，1.2 1.3线路末端故障时流过保护的最大零序电流断路器三相触头不同时合闸所出现的最大零序电流零序电流I段的动作电流应躲过非全相运行期间振荡所造成的最大零序电流。非全相运行伴随振荡时的最大零序电流11/13/202211零序电流灵敏I段与不灵敏I段灵敏I段：按整定条件、整定（取较大者为整定值）。一般情况下按照整定条件 整定，但在手动合闸或自动重合闸期间增加100ms延时。求3I0.ust方法（取较大值）：a.两相先合，相当于一相断线的零序电流b.一相先合，相当于两相断线的零序电流。Z11、Z22、
5、Z00为纵向序阻抗11/13/202212零序电流灵敏I段与不灵敏I段不灵敏I段：按整定条件整定。求3I0.unc方法两侧电源相差时的零序电流可见=180时有最大的零序电流。Z11为纵向正序阻抗单相断线两相断线11/13/202213零序电流灵敏I段与不灵敏I段比较不灵敏I段动作值大，保护区小，作为非全相运行时的主要接地保护。灵敏I段动作值小，保护区长，灵敏度高，但在非全相运行时要退出运行。11/13/2022144 带时限零序电流速段保护（零序电流II段）整定原则：保护区不超出相邻线路I段 保护区。即动作电流I0.set大于相邻线路末端短路时流经本保护的最大零序电流3I0.max才能满足选择
6、性。11/13/202215（2）带时限零序电流速段保护（零序电流II段）计算躲过相邻线路段末端短路时流过本线路的最大零序电流。K为相邻线路段末端灵敏度校验线路末端接地故障时的最小值灵敏度满足要求，则动作时间为0.5S；灵敏度不满足要求时，改为与相邻线路II段配合，则动作时间为1S。11/13/2022165 零序过电流保护（零序电流III段）整定原则：正常时应当不起动，故障切除后应当返回，为保证选择性，动作时间应当与相邻线路III段按照阶梯原则配合。即动作电流I0.set大于本线路末端三相短路时流过本保护的最大不平衡电流。一般不计算，取2-4A11/13/202217零序过电流保护（零序电流
7、III段）计算躲过本线路末端三相短路时流过本保护的最大不平衡电流。最大不平衡电流，无法精确计算灵敏度校验线路末端接地故障最小值动作时间按照阶梯原则与相邻线路配合。相邻线末端接地故障最小值11/13/2022186 零序方向保护*零序电流保护采用方向闭锁的必要性采用方向元件的原因与方向电流保护相同。11/13/202219传统的零序功率方向继电器正方向故障则电压经过电压变换器，系数为KU，电流经过电抗变换器，系数为KI比幅比相即继电器应当最灵敏零序阻抗角一般80即为继电器内角；最灵敏角为-要使得正方向时零序功率方向继电器最灵敏，则-8011/13/202220画出动作区如下式中最灵敏角需要强调的
8、是，推导过程与相量图均以-3U0、3I0关系来完成。11/13/202221*整流型零序功率方向继电器接线接线以-3U0、3I0接入。也可以接入3U0、-3I0，一般习惯电压反接。11/13/2022227.微机型零序功率方向元件比较零序电压、零序电流的相位动作方程即最灵敏角为-100比较零序功率的幅值零序功率 P0P00，表明是反方向故障，反方向元件动作；P0fN)假设电流电压周期性变化，周期为振荡周期（1-3S），即11/13/202269fM=50.2HZ,fN=49.8HZ时的振荡电流图振荡周期2.5s=180=011/13/202270B、系统振荡时测量阻抗的变化由右图可见，振荡中心
9、O到PQ阻抗比为因此，测量阻抗轨迹随着两侧电源电势的比值C变化。a、M侧为送电侧（C1）则其轨迹如图中的圆1。b、M侧为受电侧（C1）则其轨迹如图中的圆2。b、两侧电势相等（C1）则其轨迹如图中的直线AB。图中当180时，测量阻抗在PQ线上且最小，造成 图中的阻抗继电器误动。11/13/202271C、振荡对距离保护的影响由右图可见，测量阻抗从保护动作区（圆2）a点进b点出，中间相差的时间小于1s。测量阻抗轨迹继电器动作区I段无动作延时，只要测量阻抗进入动作区，保护就误动，故振荡时需闭锁；II 段动作延时可能小于ab段时间，保护可能误动，故振荡时需闭锁；III段的动作时间最长（超过1s），不受
10、振荡的影响。11/13/202272D、振荡闭锁原理（1）振荡与短路的区别a、振荡电压、电流、测量阻抗均作周期性的缓慢变化，周期为振荡周期；b、振荡三相对称，无负序或零序分量。短路长期（不对称短路）或瞬间（对称短路）出现负序电流。短路电流、电压、阻抗突然变化，变化速度快，但短路后又保持稳定。振荡短路周期性缓慢进入动作区快速进入动作区11/13/202273（2）振荡闭锁的构成原理振荡闭锁的起动元件振荡时闭锁保护，在各种故障时都能开放保护振荡中不对称短路开放保护的判据负序零序增量起动元件相电流差突变量起动元件a、利用负序与零序分量开放保护m一般取0.66b、利用电流的对称性开放保护最大相电流大于
11、最小相电流1.8倍零序电流大于最大相电流0.8倍11/13/202274振荡中对称短路开放保护的判据a、由振荡中心电压Uos开放保护b、利用测量阻抗变化率大小开放保护大为振荡，不开放保护；反之开放保护Uos特点：周期性变化振荡时达不到150ms或500ms11/13/202275振荡闭锁原理一（短时开放距离、段）振荡D10动作不动作D30短路D10D31动作先振荡后短路D11不开放保护开放保护160ms开放保护注：非全相振荡中开放保护选相元件选出的故障相为运行相。11/13/202276闭锁原理二（基于阻抗变化率）测量阻抗轨迹四边形1、2整定阻抗不同测量阻抗变化慢测量阻抗变化快11/13/20
12、2277(2)电压回路断线闭锁电压回路断线U0Z0继电器误动A、母线电压回路断线闭锁断线闭锁防止阻抗继电器在电压回路断线时误动或不对称断线对称断线延时闭锁保护并发信号保护未起动B、线路电压回路断线任一相电压小于8v线路有电流延时闭锁保护并发信号保护未起动与逻辑11/13/202278(3)过渡电阻无过渡电阻Rg过渡电阻特点阻抗继电器ZKZk有过渡电阻Rg阻抗继电器ZKZk相间故障接地故障电弧电阻电弧、接地电阻纯电阻；随着时间逐渐变大。500kV线路接地短路的最大过渡电阻按300考虑，220kV线路则按照100考虑。11/13/202279A、单侧电源过渡电阻的影响过渡电阻RgRg使得阻抗继电器
13、在区内故障时拒动。无Rg继电器动作有Rg继电器拒动11/13/202280B、双侧电源过渡电阻的影响过渡电阻Rg上电流不再是IMM为送电侧，Z呈现容性出口故障拒动外部故障误动（超越）为提高抗过渡电阻能力，则继电器的特性希望为请联系四边形阻抗继电器11/13/202281双侧电源过渡电阻的影响M为受电侧，Z呈现感性出口故障不拒动保护区末端故障拒动注意：重点防止过渡电阻引起的阻抗继电器超越。11/13/202282C、过渡电阻对保护的影响I段 保护无延时，过渡电阻较小 影响小 段 经过延时，过渡电阻较大；整定阻抗较小，动作区小 影响大 段 整定阻抗大，动作区大 影响小 11/13/202283D、
14、消除过渡电阻的措施（1）动作特性的偏移及电抗特性动作特性向R轴偏移（2）采用四边形阻抗继电器带电抗线11/13/2022845.评价与小结三段式距离保护各段由三个相间与三个接地方向阻抗继电器完成短路阻抗的测量，共18个方向阻抗继电器。方向阻抗继电器需采取措施消除出口电压死区。I段不受系统运行方式的影响，保护区稳定。II、III段受分支电流的影响，保护区随运行方式而变化。距离保护需要电压，在电压回路断线时需闭锁保护。距离保护需采取措施防止振荡、过渡电阻的影响。选相元件是为了提高保护的速度并与综合重合闸配合。110kV及以上电压等级的电网中受到了广泛的应用，并且与纵联通道配合，可以构成全线速动保护
15、。11/13/202285*距离保护装置介绍110kV线路典型的三段式距离保护框图起动与振荡闭锁短时开放11/13/202286110kV线路典型的三段式距离保护框图三段式距离保护段动作段动作段动作11/13/202287110kV线路典型的三段式距离保护框图后加速回路距离加速动作带振荡闭锁段重合加速手合加速段重合加速、段11/13/202288在线教务辅导网：在线教务辅导网：http:/ 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网11/13/20228911/13/20229011/13/20229111/13/20229211/13/20229311/13/202294馋死11/13/20229511/13/20229611/13/20229711/13/20229811/13/20229911/13/202210011/13/202210111/13/202210211/13/202210311/13/202210411/13/202210511/13/202210611/13/2022107P P T研 究 院POW ERPOI NT ACADEM Y11/13/202210811/13/202210911/13/2022110