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1、电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件1 1 绪论绪论教学要求教学要求(1)通过本章学习理解电力系统继电保护含义、任务；通过本章学习理解电力系统继电保护含义、任务；(2)了解继电保护装置基本原理及组成；熟悉对继电保护的了解继电保护装置基本原理及组成；熟悉对继电保护的基本要求；基本要求；(3)熟悉继电器的图形符号表示方法、文字表示方法以及型熟悉继电器的图形符号表示方法、文字表示方法以及型号的表示方法；号的表示方法；(4)理解对运行方式、主保护、后备保护、辅助保护等几个理解对运行方式、主保护、后备保护、辅助保护等几个重要名词定义重要名词定义。1电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子
2、课件1 1 绪论绪论1.11.1电力系统的工作状态电力系统的工作状态电力系统故障和异常运行电力系统的三种运行状电力系统故障和异常运行电力系统的三种运行状态：正常、故障和异常运行状态。态：正常、故障和异常运行状态。短路的特点：电流增大、电压降低。短路将影响短路的特点：电流增大、电压降低。短路将影响用户的正常工作，影响产品质量，可能导致系统用户的正常工作，影响产品质量，可能导致系统运行稳定性被破坏。最常见的异常运行状态过负运行稳定性被破坏。最常见的异常运行状态过负荷。荷。2电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件继电保护的基本原理继电保护的基本原理利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理
3、量利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量为信息量.(1)利用基本电气参数量的区别利用基本电气参数量的区别过电流保护过电流保护:反映电流增大而动作的保护反映电流增大而动作的保护;低电压保护低电压保护:反映电压降低而动作的保护反映电压降低而动作的保护;距离保护距离保护:反映保护安装处到短路点之间的阻抗反映保护安装处到短路点之间的阻抗.1.21.2继电保护的基本原理和保护装置的组成继电保护的基本原理和保护装置的组成3电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件(2)利用比较两侧的电流相位利用比较两侧的电流相位如图所示如图所示,线路正常运行或外部短路时线路正常运行或外部短路时,被保护
4、线路被保护线路两侧电流相位相反两侧电流相位相反,而保护区内部短路时而保护区内部短路时,被保护线被保护线路两侧电流相位相同路两侧电流相位相同.4电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件(3)反映序分量或突变量是否出现反映序分量或突变量是否出现反映负序分量可构成不对称短路保护反映负序分量可构成不对称短路保护;反映零序反映零序分量可构成接地短路保护分量可构成接地短路保护;根据正序分量是否突根据正序分量是否突变可构成对称、不对称短路保护。变可构成对称、不对称短路保护。(4)反映非电量保护反映非电量保护反映瓦斯气体构成瓦斯保护；反映绕组温度升高反映瓦斯气体构成瓦斯保护；反映绕组温度升高可构成过负
5、荷保护可构成过负荷保护.5电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件继电保护装置的组成继电保护装置的组成（1）测量部分）测量部分:对输入量与整定值进行比较对输入量与整定值进行比较,根据比较结果，给出根据比较结果，给出“是是”、“非非”性质的逻辑信号，判断保护是否应该起动。性质的逻辑信号，判断保护是否应该起动。（2）逻辑部分：根据测量部分逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作。）逻辑部分：根据测量部分逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作。（3）执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置搜承担）执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置搜承担的任务。的任务。6电力系统继电保护电子课
6、件电力系统继电保护电子课件1.31.3对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求l主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。l后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。称为后备保护。l辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。设的简单保护。(1)可靠性：保护装置在规定的保护区内发生故障不可靠性：保护装置在规定的保护区内发生故障不拒动，区外故障不误动。拒动，区外故
7、障不误动。7电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（2）选择性：仅将故障元件从电力系统中切除，保）选择性：仅将故障元件从电力系统中切除，保证停电范围小。证停电范围小。8电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件在图所示的网络中，当线路在图所示的网络中，当线路4上上2点发生短路点发生短路时，保护时，保护6动作跳开断路器动作跳开断路器QF6，将，将4切除，继切除，继电保护的这种动作是有选择性的。电保护的这种动作是有选择性的。2点故障，若点故障，若保护保护5动作于将动作于将QF5断开，继电保护的这种动作断开，继电保护的这种动作是无选择性的。是无选择性的。如果如果2点故障，而保护或断路
8、器点故障，而保护或断路器QF6拒动，保拒动，保护动将断路器护动将断路器QF5断开，故障切除，这种情况断开，故障切除，这种情况虽然是越级跳闸，但却是尽量缩小了停电范围，虽然是越级跳闸，但却是尽量缩小了停电范围，限制了故障的发展，因而也认为是有选择性动作。限制了故障的发展，因而也认为是有选择性动作。9电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（3）灵敏性：保护装置对其保护区内发生故障或异）灵敏性：保护装置对其保护区内发生故障或异常运行状态的反应能力。常运行状态的反应能力。一般用灵敏度表示。一般用灵敏度表示。过量保护：过量保护：欠量保护：欠量保护：（4）速动性：快速地切除故障。）速动性：快速地
9、切除故障。10电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件1.4 1.4 继电保护的发展简史继电保护的发展简史l熔断器保护：是最早出现的简单过电流保护，在低压线路熔断器保护：是最早出现的简单过电流保护，在低压线路和用电设备中还被应用。和用电设备中还被应用。l机电型保护：机电型保护：20世纪初，继电器开始广泛应用于电力系统世纪初，继电器开始广泛应用于电力系统的保护。的保护。l晶体管保护：上世纪晶体管保护：上世纪50年代，晶体管式继电器（静态继电年代，晶体管式继电器（静态继电器）出现。器）出现。l集成电路出现，标志着静态继电器向第二代的过渡。集成电路出现，标志着静态继电器向第二代的过渡。l微机
10、保护：上世纪微机保护：上世纪80年代，微机保护开始广泛被应用。年代，微机保护开始广泛被应用。l微机保护特点：具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，微机保护特点：具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，可以实现各种复杂的保护功能，用同一个硬件实现不同的可以实现各种复杂的保护功能，用同一个硬件实现不同的保护原理。保护原理。11电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件小结小结l1)继电保护：由测量继电器与辅助继电器通过合理组合而继电保护：由测量继电器与辅助继电器通过合理组合而成的保护装置，并对保护装置进行合理整定。成的保护装置，并对保护装置进行合理整定。l2）基本要求：快速性、选择性、灵敏性和可靠
11、性。）基本要求：快速性、选择性、灵敏性和可靠性。l3）运行方式：最大运行方式；最小运行方式；正常运行）运行方式：最大运行方式；最小运行方式；正常运行方式。方式。l4）主保护：反应整个被保护元件、线路上的故障并能以）主保护：反应整个被保护元件、线路上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。l后备保护：主保护或其断路器拒绝动作时，用来切除故障后备保护：主保护或其断路器拒绝动作时，用来切除故障的保护称为后备保护。的保护称为后备保护。l辅助保护：为补充主保护和后备保护的不足而增设的比较辅助保护：为补充主保护和后备保护的不足而增设的比较简单的保
12、护称为辅助保护。简单的保护称为辅助保护。12电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件第2章 电网的电流保护l教学要求教学要求：掌握三段式电流保护的基本原理，整掌握三段式电流保护的基本原理，整定计算及原理接线图；掌握电流保护的接线方式定计算及原理接线图；掌握电流保护的接线方式及各自的特点；掌握方向电流保护的原理，理解及各自的特点；掌握方向电流保护的原理，理解功率方向继电器的工作原理，掌握功率方向继电功率方向继电器的工作原理，掌握功率方向继电器的接线，影响其正确动作的因素及采取的措施，器的接线，影响其正确动作的因素及采取的措施，掌握其整定计算的特点；掌握中性点非直接接地掌握其整定计算的特点
13、；掌握中性点非直接接地系统单相接地的特点及绝缘监察装置的原理及接系统单相接地的特点及绝缘监察装置的原理及接线；掌握中性点直接接地系统接地短路的特点，线；掌握中性点直接接地系统接地短路的特点，掌握零序电流保护、方向电流保护的原理及整定掌握零序电流保护、方向电流保护的原理及整定计算。计算。13电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2.1单侧电源输电线路相间短路的电流保护单侧电源输电线路相间短路的电流保护利用电流突然增大使保护动作而构成的保护装置,称为电流保护。14电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2.1.1瞬时电流速断保护瞬时电流速断保护，它是反映电流升高，不带时限动作的一
14、种保护，也称段保护。图形符号15电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件动作电流：保护动作电流按保护区末端短路条件整定：16电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件最大短路电流的确定：（1）系统运行方式；（2）短路点位置；（3）短路类型；（4）电网联接方式；17电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件相间短路电流计算：三相短路：两相短路：18电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件19电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件保护的灵敏度按保护区长度来衡量。最小保护区不应小于被保护线路全长的。最大保护区不应小于被保护线路全长的。保护区确定：20电力系统继电
15、保护电子课件电力系统继电保护电子课件最大保护区确定：最小保护区确定：21电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（3）线路变压器组电流速断保护动作电流为：配合系数22电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件灵敏度按被保护线路末端短路有足够灵敏度。要求要大于等于1.21.5。(2)原理接线23电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件24电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件限时电流速断保护要求：应能保护线路全长。必然保护区要延伸到相邻线路、或相邻元件的一部分。为满足选择性要求，保护动作带有一定的时限。图形符号25电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2
16、6电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件保护动作电流为：27电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件动作时间：28电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件保护动作时间：灵敏度：要求：大于等于1.31.5。29电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件当灵敏度不满足要求时,可与相邻线路的限时电流速断保护配合。30电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件原理接线：31电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件小结：（1）瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分，动作的选择性依靠动作值来保证。对于线路变压器组，可使全线处于速动保护范围之内。（2）瞬时电流速断
17、保护的灵敏度以保护区的长度来确定。32电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（3）限时电流速断保护作为线路的主保护，要求应能保护被保护线路全长。为了缩短保护的动作时间，动作值与相邻线路、元件速断保护配合。（4）限时电流速断保护的选择性是依靠动作值、动作时间来保证。33电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（5）当灵敏度不满足要求时，可与相邻线路限时电流速断保护配合。34电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2.1.3定时限过电流保护作用：一般作为主保护的后备保护。（1）工作原理要求：应能保护被保护线路的全长，也能保护相邻线路全长及相邻元件的全部。即应能起到近后备与
18、远后备保护的作用。35电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件如图在线路L3上发生短路：一般短路电流大于保护装置1、2、3的动作电流，保护1、2、3将起动。按选择性要求，断开QF3后，保护1、2应立即返回。36电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件为满足选择性的要求，必须依靠各保护装置具有不同的动作时限来保证。即保护动作时间应满足：37电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件从上式可见，保护装置动作时间是从用户到电源逐级增加，越靠近电源，保护动作时间越长。38电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件特点：形状象一个阶梯，故称为梯形时限特性。由于保护动作时限是固
19、定的，与短路电流大小无关，称定时限过电流保护。39电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（2）整定计算1）在被保护线路流过最大负荷电流时，保护装置不应动作，即2）相邻线路短路故障切除后，保护应可靠返回40电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件根据可靠返回条件，过电流保护动作值为41电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（3）灵敏度校验要求：作为近后备保护时，灵敏度要达到1.31.5；远后备保护要达到1.2。42电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件最小短路电流的确定：1）系统运行方式；2）短路点位置；3）短路类型；4）电网联接方式。43电力系统继电保护电
20、子课件电力系统继电保护电子课件（4）保护动作时间为了保证选择性，过电流保护的动作时间按阶梯原则整定，即从用户到电源的各保护的动作时间逐级增加一个时限级差。其表达式为：44电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件既要与相邻线路配合，也要与相邻元件配合。45电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（5）单相式原理接线46电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2、电流保护接线为了能反映各种类型的相间短路故障，应合理选择保护的接线方式。电流保护接线是指电流继电器线圈与电流互感器二次绕组之间的连接方式。作为相间短路电流保护有三种基本接线方式。47电力系统继电保护电子课件电力系统
21、继电保护电子课件（1）三相三继完全星形接线特点:三相电流互感器二次绕组与三个电流继电器分别按相连接，三个继电器触点并联。48电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件(2)两相两继电器接线特点:只有两相装设电流互感器，按相连接继电器。49电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件应用范围：中性点不接地系统。原因：中性点不接地系统，单相接地属于不正常运行，允许继续运行一段时间。作用：可提高供电可靠性。要求：所有线路的电流互感器必须安装在同名相上。50电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件只切除一回路示意图51电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件切除两回路示意图1
22、K52电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件保护拒动示意图53电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件扩大停电范围示意图54电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件结论:在两回路上不同地点、不同相别发生两点接地短路时，若保护具有相同的动作时间，采用两相式接线有2/3的机会只切除一条回路，这是两相式接线的优点。若在串联线路上发生两点接地短路，有1/3机会误切除近电源的故障点，扩大了停电范围，这是两相式接线的缺点。55电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（3）两相三继电器接线特点：中性上的电流继电器测量到B相电流。56电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电
23、子课件采用此接线的目的：为了提高Y，d变压器后发生两相短路的灵敏度。因为变压器后两相短路，电源侧三相短路电流大小不相等，最大相是最小相的2倍。若采用两相两继电器接线，有可能无法测量到最大相的电流，保护的灵敏度将受到影响。57电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件假设变压器线电压比为1.用作图法分析变压器短路电流分布58电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件相量法分析59电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件结论：采用两相三继电器接线，可测量到三相短路电流，所以灵敏度得到提高，广泛应用于Y，d接线变压器的远后备保护。小结：定时限过电流保护动作电流按最大负荷电流条件整
24、定，动作时间按阶梯原则确定。电流保护三种接线方式应用条件不同，中性点直接接地系统应采用三相三继电器接线；60电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件中性点不接地系统只能采用两相式接线；作为Y，d变压器远后备保护，应采用两相三继接线。61电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2.2双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护1、过电流保护的方向性2、工作原理3、功率方向继电器工作原理4、功率方向继电器接线5、非故障相电流的影响与按相起动62电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件教学要求：通过学习要求掌握方向过电流保护的基本工作原理；功率方向继电器工作原理及动作区。功率方向继
25、电器采用接线的目的，消除出口三相短路死区的方法。采用双电源及单电源环形网络供电，是为了提高输电线路供电可靠性。63电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1和QF2，接在A、B、C、D母线上的用户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供电，提高了对用户供电可靠性。1、过电流保护方向性64电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件阶段式电流保护用于双侧电源的网络中，不能完全满足选择性要求。以瞬时电流速断保护1为例，保护的动作电流为：65电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件对过电流保护，当在K1点短路时，要求。当K2点短路时，要求显然，这两个
26、要求是相互矛盾。66电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件对于过电流保护而言，利用动作时间是无法满足要求的。67电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件结论：短路功率方向从母线指向线路时，保护动作才具有选择性。68电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2、方向过电流保护工作原理规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。K1点短路时，保护1、2、4、6为正方向；保护3和5反方向，不应起动。69电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件为了满足选择性要求，保护1、3、5动作时间需进行配合；保护2、4、6动作时间需进行配合。结论：相同动作方向保护的动作时间仍按阶梯
27、原则进行配合。70电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件单相式方向过电流保护原理接线：由起动元件、方向元件、时间元件和信号元件组成。71电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3、功率方向继电器工作原理72电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件K1点发生短路故障时，加入保护3的电压与电流反映了一次电压和电流的相位和大小。通过保护3的短路功率为：0当反方向短路时，通过保护3的短路功率为073电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件功率方向继电器动作条件：0动作；0时不动作。（1）相位比较式原理实质是判断母线电压与电流之间相位角是否在范围内。74电力系统继电保护
28、电子课件电力系统继电保护电子课件动作方程表达式事实上是间接比较保护安装处母线电压与流过保护安装处电流的相位。当加入继电器电压为零时，无法进行比相。75电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件其中：简化后的表达式为：76电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（2）幅值与相位比较间关系当，则当时，A B当时,A BA称为动作量，B称为制动量。77电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件由上面分析可见，相位比较与幅值比较相互间是可以转换的。比幅关系比相关系78电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件比幅式动作方程：从上式可见，当加入继电器电压为零时，动作量等于制动量
29、，继电器存在动作死区。79电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件整流型功率方向继电器接线：80电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件4、功率方向继电器接线要求：应能正确反应故障的方向；正向短路故障时，应使方向元件工作在较灵敏的状态。时，加入继电器的电流超前电压。81电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件82电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件消除死区方法：（1）引进记忆电路的目的是消除正向出口三相短路的死区；（2）采用接线的目的是消除两相短路的死区。83电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件动作区：动作区：84电力系统继电保护电子课件电力系统
30、继电保护电子课件（1）三相短路85电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（2）近处两相短路86电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（3）远处两相短路87电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件三相短路和近处两相短路灵敏角变化范围为：两相远处短路，B相灵敏角变化范围：C相灵敏角变化范围：为了使各种相间短路保护都能动作，最大灵敏角范围：88电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件5、非故障相电流的影响与按相起动89电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件小结：1、方向电流保护是为了满足双电源线路、单电源环形网络选择性与灵敏性，在电流保护的基础上增加方向
31、元件。2、方向元件引入记忆电路的目的是消除正向出口处三相短路时的动作死区。90电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3、采用接线是为了消除正向出口两相短路的动作死区。4、比幅与比相间的转换关系是四边形边与对角线的关系。91电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2.3中性点直接接地系统线路接地故障保护中性点直接接地系统线路接地故障保护1、接地时零序分量的特点1）故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，变压器中性接点的零序电压为零。2）零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。3)在电力系统运行方式变化时，如
32、果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。92电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件4)对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。零序电流、电压分布图零序电流、电压分布图93电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件零序电流保护零序电流保护三段式零序电流保护原理接线图94电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（1）零序电流速断保护）零序电流速断保护零序电流速断保护工作原理与反应相间短路故障零序电流速断保
33、护工作原理与反应相间短路故障的电流保护相似，零序电流保护只反应电流中的的电流保护相似，零序电流保护只反应电流中的零序分量。零序分量。保护动作电流计算说明图保护动作电流计算说明图：95电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件l保护动作电流整定原则：1）躲过被保护线路末端接地短路时，保护安装处测量到的最大零序电流整定2）三相断路器触头不同时闭合条件整定96电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3）非全相运行且伴随振荡条件整定）非全相运行且伴随振荡条件整定l按非全相且振荡条件整定定值可能过高，灵敏度将不满足要求。l措施：通常设置两个速断保护，灵敏段按条件1）和2）整定；不灵敏段按条
34、件3）整定。在出现非全相运行时闭锁灵敏段。97电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件(2)限时零序电流速断保护限时零序电流速断保护其基本原理与相间短路保护相似。l动作电流：l动作电流计算值示意图：98电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件l动作时间：动作时间：l保护灵敏度：保护灵敏度：ll求最小零序电流计算值应计及求最小零序电流计算值应计及系统运行方式、接系统运行方式、接地类型、接地点位置和电网连接方式。地类型、接地点位置和电网连接方式。l当当灵敏度不满足要求灵敏度不满足要求时：可采用与相邻线路的零时：可采用与相邻线路的零序序段配合段配合，其动作电流、动作时间均要配合。，其
35、动作电流、动作时间均要配合。99电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（3）零序过电流保护）零序过电流保护动作电流整定条件：动作电流整定条件：1）躲过下级线路相间短路时最大不平衡电流）躲过下级线路相间短路时最大不平衡电流2）零序）零序段保护之间在灵敏度上要逐级配合段保护之间在灵敏度上要逐级配合100电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3、零序方向电流保护、零序方向电流保护在双电源网络中，零序过电流保护必须加装方向元件才能保证保护动作的选择性101电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件三段式零序方向电流保护原理接线三段式零序方向电流保护原理接线102电力系统继电保
36、护电子课件电力系统继电保护电子课件103电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2.4中性点非直接接地系统单相接地故障的保护中性点非直接接地系统单相接地故障的保护2.4.1中性点非直接接地系统单相接地的特点104电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件l特点是：）全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。）非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90。）故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。4）故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相
37、间电压。5）故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。105电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2.4.2中性点不接地系统单相接地保护中性点不接地系统单相接地保护1）无选择性绝缘监视装置106电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2）零序电流保护）零序电流保护利用故障线路与非故障线路零序电流数值不同，利用故障线路与非故障线路零序电流数值不同，区别出故障线路。区别出故障线路。动作电流：动作电流：灵敏度：灵敏度：107电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3）零序功率方向保护）零序功率方向保护108电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2.4.3中性
38、点经消弧线圈接地电网中单相接地中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点故障的特点补偿的方式有完全补偿、欠补偿和过补偿三补偿的方式有完全补偿、欠补偿和过补偿三种方式。种方式。1)完全补偿就是电感电流等于电容电流，此完全补偿就是电感电流等于电容电流，此时接地故障点的电流为零。在这种情况下的时接地故障点的电流为零。在这种情况下的感抗等于电网的容抗，会发生串联谐振，使感抗等于电网的容抗，会发生串联谐振，使系统产生过电压，实际中不能采用这种方式。系统产生过电压，实际中不能采用这种方式。109电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2）欠补偿就是补偿后的接地点电流是容性的。当系统运）欠补偿就是
39、补偿后的接地点电流是容性的。当系统运行方式变化时，如某个元件被切除，电容电流减小，又会行方式变化时，如某个元件被切除，电容电流减小，又会出现完全补偿引起过电压。因此，实际中也不能采用欠补出现完全补偿引起过电压。因此，实际中也不能采用欠补偿方式。偿方式。3）过补偿就是补偿后接地点电流是感性的。它不会发生）过补偿就是补偿后接地点电流是感性的。它不会发生串联谐振产生过电压的问题，在实际中得到广泛应用。串联谐振产生过电压的问题，在实际中得到广泛应用。单相接地时电流分布：单相接地时电流分布：110电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件根据电力系统发生接地故障时，以零序电压和零序电流的特点构成无
40、选择性绝缘监察保护；利用故障线路与非故障线路零序电流大小或功率方向的差别构成有选择性的零序电流保护、零序功率方向保护。中性点接地系统的零序电流保护，与相间短路的阶段式电流保护类似也构成阶段式保护，所不同的是计算时需要用零序电流。阶段式零序电流保护接线简单，保护范围受运行方式的影响较小，灵敏度高。小结小结111电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件第3章输电线路距离保护3.1距离保护的基本原理与构成教学要求：通过学习要求理解距离保护的作用、距离基本工作原理、距离保护的时限特性及距离保护的构成。112电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件1、距离保护的作用原因：电流、电压保护其
41、保护范围随系统运行方式的变化影响很大，很难满足长距离、重负荷线路灵敏性常常不能满足要求。在结构复杂的高压电网中，应采用性能更加完善的保护，距离保护就是其中的一种。113电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2、距离保护的基本原理距离保护是反应保护安装处至短路点之间的距离，并根据短路点至保护安装处的距离确定动作时限的一种保护。故障点离保护安装处越近，保护动作时间越短；反之越长。故障点总是由离故障点近的保护首先动作切除故障，从而保证了保护动作的选择性。114电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件距离保护的核心元件：阻抗继电器。要求：测量元件应能正确测量故障点至保护安装处的距离。
42、方向阻抗继电器还应具有测量故障点方向。测量故障点至保护安装处的阻抗，实际上也测量故障点至保护安装处的距离。115电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件测量阻抗为：（设变比为1）设阻抗继电器工作电压为：116电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件当在保护区末端短路时，测量阻抗为工作电压为117电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件保护区外K1点短路，有0保护区内K2点短路，有0118电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件方向K3点短路时，有0119电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件工作电压表示工作电压与测量电压同相位。0由分析可知，正向保护区
43、外短路、方向短路，工作电压具有相同的相位。保护区内短路工作电压为：0120电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件121电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3.2阻抗继电器及其动作特性教学要求：掌握各种阻抗继电器特点及应用范围，整定阻抗、测量阻抗及动作阻抗意义；比幅与比相间的转换。122电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件1.阻抗继电器阻抗继电器是距离保护的核心,其主要作用是测量短路点到保护安装处的距离。加入阻抗继电器的电压与电流的比值称为测量阻抗。123电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件为了方便比较，通常将测量阻抗与整定阻抗画在同一阻抗复数平面上
44、。124电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件所表示的直线段为继电器动作区，直线以外的区域为非动作区。实际上由于互感器的误差，直线形动作特性不能采用的，必须扩大保护区。3.2.1圆特性阻抗继电器125电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件1、全阻抗继电器动作方程：126电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件全阻抗继电器的特点：（1）圆的半径为整定阻抗；（2）圆内为动作区；（3）动作不具有方向性。动作方程两边同乘以测量电流,则方程为若令整定阻抗为：127电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件圆的动作方程也可用下式表示：圆的动作方程也可用下式表示：方程的物理
45、意义为：正常运行时，由于电压为额定电压、电流是负荷电流，方程不满足条件，即继电器不动作；当在保护区内发生短路故障时，电压降低，电流增大，方程满足条件，保护起动。128电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2、方向阻抗继电器动作方程：129电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件方向阻抗继电器以电压形式表示的动作方程为：方向阻抗继电器特点：（1）动作具有方向性；（2）圆的直径为整定阻抗；（3）圆内为动作区;130电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件(4)当加入继电器的电压等于零时，保护存在动作死区。由于在保护安装出口处发生三相短路时，加入继电器的电压为零，存在动作死
46、区。实用的方向阻抗继电器必须解决保护动作死区问题。131电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件比幅特性与比相特性间的转换：动作方程为：132电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件当动作方程用电压形式表示时，其方程为：同理，当加入继电器电压为零时，也无法比相。即存在动作死区。133电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件动作阻抗概念：定义：使阻抗继电器起动的最大测量阻抗。134电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件由定义可知：当加入继电器电压与电流之间的相位差为不同数值时，动作阻抗也随之而变。当测量阻抗角等于整定阻抗角时，此时动作阻抗具有最大值，工作最灵敏。
47、因此将此角度称为灵敏角。135电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3、偏移特性阻抗继电器动作方程：136电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件圆的半径为：其中动作方程可表示为：137电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件，方程为；，方程为：138电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件偏移特性阻抗继电器比相形式动作方程：139电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件以电压形式表示动作方程为：140电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件小结：1）测量阻抗：由测量电压与测量电流的比值，大小与短路点到保护安装处远近有关；2）整定阻抗：一般取保
48、护安装点到保护范围末端线路的阻抗；3）动作阻抗：使阻抗继电器动作的最大测量阻抗。141电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件多边形阻抗继电器多边型阻抗继电器反应故障点过渡电阻能力强、躲过负荷能力好，因此在微机保护中应用的相对广泛。1、四边形阻抗继电器142电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件动作方程：特点：测量阻抗落入四边形区域内，保护动作。但保护不具方向性。143电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件2、方向性多边形阻抗继电器为了减小过渡电阻对阻抗保护的影响，各边都采用了倾斜角，特性如图所示。144电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件动作方程：方向
49、判别的动作方程为：145电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3、零序电抗继电器为克服单相接地短路时过渡电阻对保护区的影响，应使阻抗继电器动作特性适应附加测量阻抗的变化，使保护区稳定不变，零序电抗继电器是广泛采用的一种阻抗继电器。其动作特性是过整定阻抗端点有一个倾角的直线。146电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件送电侧受电侧若附加测量阻抗角等于倾斜角，则动作特性与附加阻抗平行。保护区不受过渡电阻的影响。147电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件动作方程为：148电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件小结：（1）多边形特性阻抗继电器与直线形零序电抗继
50、电器在微机保护中被广泛应用；（2）其最大优点是躲过过渡电阻能力比较强；（3）同时可以采用带方向性。149电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件3.3阻抗继电器的实现方法1.加入继电器的电压和电流应满足以下要求：（）阻抗继电器的测量阻抗应正比于短路点到保护安装处之间的距离；（）阻抗继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化；150电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件（3）阻抗继电器的测量阻抗应不受短路故障点过渡电阻的影响。2、反映相间短路故障接线：当时，加在继电器端子上电压与电流的相位差为零。151电力系统继电保护电子课件电力系统继电保护电子课件三相