1、1第一章電力系統繼電保護概述1-1 繼電保護的作用一、電力系統的組成及其生產特點 1、組成： 發電機、變壓器、輸配電線母線、電動機等 2、生產特點： 發、供、用同時完成，不能儲存。 3、要求： 電力系統運行安全、可靠、連續。二、電力系統的故障和不正常工作狀態 1、故障 電力系統最常見的故障是短路。 2 短路：相與相之間、相對地之間、電機或變壓器同一相繞組不同線匝之間的短接， a、短路形式 d（1）（最常見）、d（1，1）、d（2）和d（3）（最危險）b、短路特點：Id，Uc、短路故障的后果事故 事故即指系統的全部或部分的正常運行遭到破壞，以至于造成停電、少送電，電能質量嚴重下降，甚至損壞設備。

2、2、不正常運行狀態 指電氣設備的正常運行狀態遭到破壞，系統的運行參數偏離規定的允許值，但尚未發展成故障。 a、其性質、后果及危害性有別于故障 3 b、長時間的不正常運行有可能造成故障 如長期過負荷溫度升高絕緣老化故障 3、易出故障的元件 架空線、開關電器、旋轉電機等三、繼電保護的任務 繼電保護裝置是一種由繼電器和其它輔助元件構成的安全自動裝置。它能反映電氣元件的故障和不正常運行狀態，并動作于斷路器跳閘或發出信號。 故障將故障元件切除（借助斷路器） 不正常狀態自動發出信號（以便及時處理），可預防事故的發生和縮小事故影響范圍，保證電能質量和供電可靠性。 4 1-2 保護裝置構成基本原理和組成一、保

3、護裝置的原理 利用發生故障時，電力系統的一些基本參數（電流、電壓、相角）與正常運行時的差別來實現保護。二、構成 1、測量單元：測量被保護元件運行參數的變化，并與保護的整定值進行比較 2、邏輯單元：對測量單元送來的信號進行綜合判斷，決定保護裝置是否需要動作。 3、執行單元：根據邏輯單元的決定，發出信號或跳閘命令 故障參數量測量邏輯執行跳閘或信號脈沖5 三、各種保護裝置簡介 1、過電流保護：Id 2、低電壓保護：U 3、功率方向電流保護：功率方向 電流大小 4、距離保護：X=U/I 正常X大（U=Ue，I=If） 故障X小（U，Id） 5、差動保護：電流相位 電流大小 6、高頻保護：利用高頻信號監

4、測各電氣量情況 6 1-3 對繼電保護的要求一、選擇性 1、目的：縮小停電范圍 2、措施：保護裝置應斷開離故障點最近斷路器。 主保護：能以最短的速度切除被保護元件范圍內的故障的保護。 后備保護：主保護或斷路器拒絕動作時起作用的繼電保護。 后備保護分為近后備和遠后備 例：用圖表示各級線路主保護、近后備保護、遠后備保護的保護范圍。7二、速動性 1、目的：限制故障的不良后果，避免形成事故 2、故障切除時間：由保護裝置動作時間、斷路器固有的跳閘時間組成。三、靈敏性 1、目的：保護反應故障或不正常運行狀態能力。 2、靈敏系數：指電力系統處于最小運行方式下，在整個保護范圍內任一點發生故障時，都能可靠動作的

5、能力。常用Klm表示。 對于反應故障時參量增加而動作的保護裝置： Klm=保護區末端金屬性短路時最小故障參數計算值/保護裝置動作參數整定值。 8 對于反應故障時參量減小而動作的保護裝置： Klm=保護裝置動作參數整定值/保護區末端金屬性短路時最大故障參數計算值。 要求Klm1（一般為1.22.0）四、可靠性 從兩個方面考核：保護范圍內不應拒動 保護范圍外不應誤動 上述四個要求必須同時具備，且解決好之間的矛盾： 如：選擇性、速動性可靠性 靈敏性可靠性、選擇性 選擇性速動性9復習提問：1、繼保任務、基本要求2、主保護、近后備保護、遠后備保護的區別3、靈敏系數的概念及運用復習提問：4、繼保的原理、構

6、成及作用 5、各種常用保護的工作原理10 第二章 繼電保護的基本元件一、概念 繼電器是一種能夠自動動作的電器，當控制它的輸入量達到一定數值時動作，并且有電路控制的功能。 繼電器是繼保的基本組成元件。二、繼電器的類型 按反映的物理量分：電量、非電量 反映非電量繼電器分為：瓦斯繼電器、熱繼電器、壓力繼電器等。 反映電量繼電器：按用途分：測量繼電器（電流、電壓、頻率、差動等） 輔助繼電器（中間、時間、信號等） 11按結構原理： 機電型（電磁型、感應型、極化型、干簧）、整流型、晶體管型（一）電磁型繼電器 運用廣泛，原理簡單，成本低，運行可靠，運行經驗豐富。 1、常用繼電器的表示符號 繼電器與外部電路相

7、連的部件有：線圈、觸點，繼電器的線圈、觸點一般連接在不同回路中。 圖形符號 歸總圖：一個方框上面加半圓弧 方框內表示裝有繼電器的感受元件（如鐵芯線圈） 半圓弧內標志繼電器的觸點12 展開圖：線圈和觸點分開表示 線圈表示方法 觸點表示方法及常開觸點、常閉觸點含義 各種類型觸點新、舊符號對照 文字符號 常見繼電器（電流、電壓、時間、信號、中間、差動等）新、舊符號對照 型號 由動作原理代號、主要功能代號、設計序號及主要規格代號等組成。 13表示形式： 1234 1動作原理代號，以漢拼字母表示 2主要功能代號，以漢拼字母表示 3設計序號，以阿拉伯數字表示 4主要規格代號，以阿拉伯數字表示,通常表示繼電

8、器觸點的型式及數量 1：表示一對常開觸點 2：表示一對常閉觸點 3：表示一對常開觸點，一對常閉觸點 例：DL-13型繼電器 D：按電磁原理構成 L：電流繼電器 1：設計序號 3：觸點規格一對常開，一對常閉14 2、結構和動作原理 電磁型繼電器按其結構型式可分：螺管線圈式、吸引銜鐵式、轉動舌片式 電磁型繼電器構成：電磁鐵、可動銜鐵、線圈、觸點、反作用彈簧等 電磁型繼電器適用于交流和直流 3、動作電流、返回電流、返回系數的概念（以吸引銜鐵式繼電器為例） 過量繼電器（常開觸點） 反映輸入量增加而動作，如過電流繼電器、過電壓繼電器 動作電流：繼電器剛好動作（銜鐵吸起，觸點閉合）時的最小電流Idz 15

9、返回電流：繼電器剛好返回（銜鐵釋放，觸點斷開）時的最大電流Ih返回系數：繼電器返回電流與動作電流的比值Kh Kh=Ih/Idz 過量繼電器Kh1 無論過量還是低量繼電器，一般要求Kh1 4、改變繼電器動作電流的方法 改變空氣隙（正比） 改變繼電器線圈匝數（反比） 改變彈簧的反作用力矩，即彈簧的松緊程度（正比） 較常用的為后兩種復習提問：1、電磁型繼電器的組成、結構型式及工作原理2、常開觸點、常閉觸點的區別3、動作值、返回值、返回系數的概念（過量繼電器、低量繼電器）17 5、常用電磁型繼電器 電流繼電器 用途：過電流保護中作為啟動和測量元件 結構：轉動舌片式（DL-10型） 原理：線圈I=0或較

10、小不動作 IIdz動作 I30s，需在線圈回路串接一個附加電阻（P121圖8-7） 正常起動Rf被短接 動作后Rf串接，保證熱穩定 中間繼電器 用途：增加觸點數量和容量，動作和返回可帶不大 的延時，可以構成自保持回路 結構：吸引銜鐵式（DZ-10系列）21 原理：線圈電壓6070%Ue動作 線圈無電壓或很低返回 常見類型： DZ型一般電磁型 DZJ型交流電磁型 DZB型帶自保持線圈型（工作線圈、自保持線圈或電壓、電流線圈）繼電器動作后，只要自保持線圈有電就能維持動作。 DZS型接點具有延時動作或延時返回型 接入電路的幾種方式： 無自保持； 帶自保持，手動復歸； 帶自保持線圈，自動復歸。 22

11、信號繼電器 用途：用來指示保護裝置的動作，同時接通燈光、音響信號。 結構：吸引銜鐵式（DX-11型） 原理：線圈通電動作（觸點閉合，掉牌） 自保持（機械自保持）,手動復歸 類型：串聯信號繼電器（電流型） 并聯信號繼電器（電壓型） DXM-2A：磁力自保持燈光顯示代替機械掉牌 干簧觸點工作線圈、復歸線圈（極性不能反接） 23復習提問：1、電流、電壓繼電器的結構型式、動作值的調整方法2、時間繼電器的結構型式、附加電阻的串接方法、作用3、中間繼電器的結構型式、常見類型4、信號繼電器的結構型式、原理特點24（二）感應型電流繼電器（GL-10） 1、原理：電磁感應現象載流導體處于運動磁場（旋轉磁場或移進

12、磁場）之中，會受到磁場的作用力，力圖阻止磁場相對于導體運動，迫使導體追隨磁場作相應運動。 2、結構：感應原理部分反時限特性 電磁鐵（帶短路環）、圓盤、永久性磁鐵 電磁原理部分瞬時動作,電磁鐵、銜鐵、磁分路鐵芯 機械顯示部分動作信號3、動作電流 感應部分使螺桿與扇形齒輪嚙合的最小電流 。整定方法：粗調，繼電器線圈若干抽頭分插到插座板的插環上 。25 電磁部分使銜鐵瞬時吸下的最小電流（為感應部分的28倍） 整定方法：速斷整定螺絲，改變銜鐵右端與鐵芯間的氣隙來實現。 4、返回電流 感應部分扇形齒輪與螺桿分開時刻，繼電器線圈中的最大電流一般，感應部分 Kfh=0.80.855、動作時限 兼有瞬時和延時

13、兩部分 6、時限特性 繼電器的動作時間與線圈電流的關系曲線分成三部分： 反時限特性動作時間與電流平方成反比 26 定時限特性動作時間與電流成水平直線關系（磁路飽和） 速斷特性動作時間瞬時例：P126圖8-14 曲線1定時限整定為2s，速斷電流倍數為8 曲線2定時限整定為4s，速斷電流倍數大于10 圖中：t動作時間 IJ繼電器線圈電流 Idz繼電器感應部分動作電流27試驗1：電磁型電流、電壓繼電器 一、熟悉結構、找出相應端子 DL-31/10型端子排列： 1 5 2 6 3 4其中： 5、6常開觸點端子 1、2、3、4線圈端子 （2、3連接串聯；） （1、2連接，3、4連接并聯）28DY-36/

14、160型端子排列： 1 5 2 6 3 7 4 8其中：5、6常開觸點端子 7、8常閉觸點端子 1、2、3、4線圈端子 （串、并聯連接方法同上） 29二、按照試驗步驟進行 1、看懂接線圖 2、注意： 電流繼電器 若繼電器動作磁勢一定，線圈并聯時的動作電流為串聯的2倍，且KhIf） 例： DL-31/10動作電流整定范圍2.510A 線圈串聯時，動作電流整定范圍2.55A 線圈并聯時，動作電流整定范圍510A30電壓繼電器 低電壓繼電器：動作電壓、返回電壓的定義 若繼電器動作磁勢一定，線圈串聯時的動作電壓為并聯的2倍，且Kh1（UdzId.max（被保護線路外部短路時最大短路電流），保證動作的選

15、擇性。 36 Idz 保護的動作電流：繼電器的動作電流（可舉例說明）例題3-1P67 4、保護范圍,P143圖9-8: 最大保護范圍Lmax50%L 最小保護范圍Lmin15%L無意義5、優點：動作迅速，簡單可靠 缺點：不能保護線路全長，單獨使用不能作為主保護。 6、原理接線：P58圖3-3 根據歸總式原理圖畫出展開圖：先介紹歸總式原理圖、展開圖的特點。 KM的作用：1）增大接點容量 2）增大裝置動作時間（0.060.08s） 37 3）防止管型避雷器放電（0.040.06s）誤動作 QF輔助接點的作用：保護KM的接點。 二、限時電流速斷保護（一） 工作原理 1、特點：既能保護線路全長，又能快

16、速切除故障，兼作瞬時電流速斷的后備。 2、保護范圍：本線路全長及相鄰線路一部分（不超過相鄰線路瞬時電流速斷保護范圍）（二）動作電流及動作時限的整定：1、動作電流： 1）：2）不應超出相鄰變壓器速斷保護區以外：取兩者中較大者。382、動作時限：0.5s 3、靈敏系數（比瞬時電流速斷保護高，可保護線路全長，但速動性差）（三）原理接線：P61圖3-5根據歸總式原理圖畫出展開圖 瞬時電流速斷與限時電流速斷的配合 分析各區段保護動作情況：AM、MB、BQ、QN結論：兩者配合，可在0.5s的短時間內切除全線路范圍內任何點短路故障可作為線路的主保護例題3-1P67 三、定時限過電流保護（一）工作原理正常時不

17、應該動作，短路時起動并以時間來保證動作的選擇性。39（二）整定原則 1、動作電流的整定：（1）按躲過被保護線路的最大負荷電流整定 （2）相鄰線路短路故障切除后保護能可靠返回 可靠系數，取1.15-1.25 電動機自起動系數，取1.5-3 返回系數，取0.85要特別注意的確定。可舉例說明。 2、動作時限的整定：按階梯原則整定保證動作的選擇性，具有定時限特性，動作時限與流過電流大小無關。 3、靈敏度：IOP小Ksen高 近后備Ksen1.3-1.5 遠后備Ksen1.240（三）保護范圍：作為本線路的后備保護（近后備），也可作為相鄰線路的后備保護（遠后備）（四）原理接線： 采用電磁型繼電器構成的定

18、時限過電流保護組成：LJ、SJ、XJ、（ZJ） 特點：短路點離電源越近的線路Idt，但同一條線路動作時限相同采用感應型電流繼電器構成的反時限過電流保護 。 特點：接線簡單，但時限配合較困難 被保護線路不同地點短路，動作時限不同 可加快切除線路首端短路故障41 組成：感應型電流繼電器 組合式帶有動作時限（Idt）替代SJ，接點容量大替代ZJ，動作指示掉牌替代XJ 運用：多用在電壓較低的配電網線路上和在電動機上（末級線路）四、電流保護接線方式（LJ線圈與LH二次線圈之間的連接方式） 1、三相三繼電器接線（完全星形接線）P65圖2-15（1）特點：三只LJ接入各自相應相別LH的二次側，兩星形中點連接

19、 可反映各種類型短路（2）接線系數Kjx：繼電器線圈電流Ij與LH二次電流I2的比值 Kjx=Ij/I2 完全星形接線：Kjx=1 42（3）適用：大接地電流系統相間短路保護（4）缺點：費用高且小接地電流系統不適用例：兩條線路在不同相別發生接地且其保護動作時限相同兩條線路會同時斷開，而小接地電流系統允許短時單相接地運行 2、兩相兩繼電器接線（不完全星形接線）P65圖2-16 （1）特點：兩只LJ和兩只LH均接成不完全星形，兩中點之間有中線連接 可反映各種相間短路及B相除外的單相接地故障。（2）Kjx=1（3）適用：小接地電流系統作為相間短路保護（4）各處保護裝置的LH必須裝設在同名相上 43兩

20、點接地時保護裝置動作情況：（設兩套保護動作時限相同） a、雙回線路保護裝置LH裝設在同名相A、C上 XL-1故障相別 A A B B C C XL-2故障相別 B C A C A B XL-1切除情況 + + - - + + XL-2切除情況 - + + + + - 停電線路數目 1 2 1 1 2 1其中：“+”為切除；“-”為不切除 結論：2/3機會切除一個故障點；1/3機會切除兩個故障點44b、雙回線路保護裝置的LH，一條裝于A、C相，另一條裝于A、B相 XL-1故障相別 A A B B C C XL-2故障相別 B C A C A B XL-1切除情況 + + - - + + XL-2

21、切除情況 + - + - + + 停電線路數目 2 1 1 0 2 2 結論：1/2機會切除兩個故障點； 1/3機會切除一個故障點； 1/6機會兩套保護均不動作45（5）缺點： 用于Y/變壓器保護時，靈敏系數可能比完全星形接線小一半；輻射形電網兩段線路的兩點接地，可能造成非選擇性動作，P149，圖9-16（c） 3、兩相三繼電器接線（不完全星形接線） （1）特點：回路比不完全星形接線多接一只繼電器 （2）Kjx=1（對于Y/-11變壓器保護，靈敏系數與完全星形接線相同）（3）適用：小接地電流系統作為相間短路保護464、兩相單繼電器接線（兩相電流差接線）P66圖2-17（1）特點：一只繼電器，

22、兩只LH反極性連接（2）缺點： a、短路形式不同，保護靈敏系數不同 三相短路：Kjx= IJ=Ia 兩相短路：A、C Kjx=2 （A、C相裝LH） A、B Kjx=1 或 b、在Y/-11變壓器后發生兩相短路時，保護可能拒動 例：Y/-11變壓器，a、b短路 （3）適用：中性點不接地系統小容量電動機保護作為相間短路保護 475、零序分量保護接線 （1）特點：三只LH二次側同極性相連，繼電器接于兩連接點之間 （2）適用：110KV以上大接地電流系統作為單相短路保護 課堂練習：采用兩相兩繼電器接線畫出電流速斷保護原理接線圖 五、三段式電流保護接線圖 （P66圖3-12） 1、對照圖3-12分析三

23、段式電流保護的構成、原理、動作過程。 2、三段式電流保護整定計算實例 P67例3-1。48七、電流電壓聯鎖速斷保護（一）母線殘余電壓（母線殘壓） 發生短路故障時，系統電壓急劇下降，此時的母線電壓稱為殘余電壓 UCy=IKZdl（與短路點位置及系統運行方式有關） 短路點越遠，UCY；反之，UCY 最大運行方式，UCY（曲線1）； 最小運行方式，UCY（曲線2） 特點：發生短路時，利用系統電壓劇烈下降的特征瞬時動作的保護 構成：低電壓繼電器保護范圍：最大運行方式lmin 最小運行方式lmax與電流速斷保護相反49（二）電流閉鎖電壓速斷保護 1、特點：電流速斷和電壓速斷互相閉鎖的一種保護 2、原理接

24、線：參考中專教材P57圖2-26 （1）原理： 電壓回路斷線1KM發信號 短路故障2KM起動：QF跳閘，KS發信號 （2）由原理圖如何轉換成展開圖 展 開 圖 組 成 ： 交 流 電 流 、 交 流 電 壓 、 直流、信號、文字說明 503、整定原則： 經常運行方式下，電流速斷和電壓速斷有相同保護范圍保證有最大的保護范圍 被保護線路外部短路，不動作保證動作的選擇性 IOP，UOP（1）經常運行方式的最大保護區為：（2） （3） 4、校驗 要求51復習提問：1、電壓速斷與電流速斷保護的區別。2、電流電壓聯鎖速斷保護的工作原理。3、過電流保護的動作電流、動作時限、保護范圍、靈敏度特點4、定時限過電

25、流、反時限過電流保護特點、區別。52 3-2 輸電線路的方向電流保護一、電流保護方向問題的提出1、問題雙電源輻射網（或單電源環網）例：P70圖3-14 （1）瞬時電流速斷保護無選擇性動作 （2）定時限過電流保護動作時限無法整定2、原因：保護誤動時的短路功率方向是由線路流向母線。3、解決方法：電流元件KA起動； 采用方向電流保護：功率方向元件KP判別（正方向：母線線路），反應短路時大小和方向的保護（其中方向為電流和電壓之間的夾角） 53二、工作原理（方向過電流保護） 1、動作參數的整定 根據動作方向將保護分成兩組。例：在圖3-15（P71）將1、3、5分成一組；2、4、6分成一組再分別按單側電源

26、線路過電流保護同樣的原則整定參數，保證動作的選擇性。 2、特點： 在原有保護上增設一個功率方向判別元件反向故障時，閉鎖保護。54 3、原理接線：P72圖3-16 組成：KA、KP、KT、KS等元件。 原理：短路（正向）：KA、KP均動作保護動作 短路（反向）：KA動作，KP不動閉鎖保護裝置 4、方向元件的裝設。對于同一母線兩側的保護：動作時限長者可不裝方向元件，動作時限短和相等者必須裝方向元件。 上例：保護3可不裝方向元件。 5、方法：流入KP的U和相位不同。 55三、功率方向繼電器KP的原理（一）作用：判斷正反方向故障。（二）要求：1、判斷方向（和之間的相位）。2、靈敏度高（動作功率小）。3

27、、動作時間短（三）接線： （四）原理： 正方向（1）：動作 反方向（2）：不動作四、電磁型功率方向繼電器。 1、類型： LG11：用于相間短路保護。 LG12：用于接地保護。56 2、結構： 輸入：（5、6端子） （5、7為同極性端） （7、8端子）輸出 ：KP接點（11、12端子）電壓形成回路（電搞變換器UR，電壓變換器UV）比較回路（整流橋1U，2U）執行元件（極化繼電器KP） 3、工作原理：（1）電壓形成回路。 57 轉移阻抗角 繼電器內角（諧振電路使超前） 動作電壓 制動電壓（2）比較回路。 動作即動作條件 實際4、動作區圖和靈敏角。動作條件： 動作區：能使KP動作的與之間的夾角585

28、、電壓死區及其消除。 電壓死區：無法動作 解決方法：在電壓回路采用記憶電路。（串接構成串聯諧振記憶回路） 缺點：記憶串聯方向限時電流速斷和過電流保護6、潛動現象。 繼電器動作電壓潛動 繼電器動作電流潛動 原因：比較回路元件參數不對稱。 正潛動：誤動 負潛動：拒動或靈敏系數降低。 消除：電流潛動/電壓潛動 59五、功率方向繼電器的接線方式（一）接線方式。 1、要求：（1）能正確反應故障方向：正方向故障繼電器動作；反方向故障，繼電器不動作。（2）靈敏系數高。 2、概念：三相對稱且時，超前的接線方式 3、接線； P78圖3-21 4、特點：（1）接相間電壓，不對稱短路時動作靈敏。（2）可消除正向出口

29、兩相短路的電壓死區。 （3）不能消除正向出口三相短路的電壓死區。 （4）接線應注意KP電壓電流線圈極性與TA、TV極性的正確連接。60（二）KP接線方式分析 1、正方向三相短路。 KP動作條件： （1）近處短路：繼電器拒動，電壓死壓。 （2）遠處短路：以A相KP為例。總可以落在動作區內 2、反方向三相短路。 不變 落在非動作區，不動作。 思考題：已知一KP的內角為和，用于線路角為的線路，問應哪種內角時，在接線下，KP可以靈敏動作。613、正方向兩相短路（1）近處短路（保護出口短路），P78矢量圖3-22。2、遠處兩相短路小結：1適當選擇繼電器內角，任何相間短路，均能正確動作。動作條件：2KP靈

30、敏動作條件：3對兩相短路均無死區，近點三相短路，繼電器有死區。 六、 非故障相電流的影響與按相起動（一）非故障相電流對保護的影響。 非故障相電流：電網發生不對稱短路時，在非故障相中流過的電流。 62 空載：=0 負載：可使KP誤動作兩相短路 1、兩相短路：K點AB短路。 分析保護1：B，C相KP不動作；A相KP誤動作。 2、單相接地短路， P79圖323。K點與間無正序和負序電流分量，只分析零序電流的影響。假設系統容量無限大，且忽略阻抗中的電阻。 保護1：正向故障 應該動作保護2：反向故障礙 不應該動作動作分析具體見P73表及P74圖35（思考提問） 結論：保護2可能誤動。63解決方法：（1）

31、提高起動元件的動作電流，使之大于非故障相電流（負荷電流與零序電流相量和）。（2）接線采用按相起動。（二）按相起動。（三）方向過電流保護接線圖。 參考中專教材P75圖317 課堂練習：畫展開圖。 七、 方向電流保護的整定計算 （一）方向過電流保護動作電流的整定。 1、躲過被保護線路中的最大負荷電流。P70圖314 須考慮開環時的增加。 2、與相鄰線路過電流保護動作電流配合。 取兩者中較大者。64（二）方向過電流保護靈敏系數的校驗。 方向元件：不須校驗。 電流元件：與不帶方向元件的過電流保護相同。（三）方向過電流保護動作時限的整定。 同一動作方向的過電流保護：按階梯原則。 裝設方向元件的原則：同一

32、母線兩側，動作時限短且相等須裝方向元件。 同一母線兩側，動作時限長者不須裝方向元件。（四）保護裝置的相繼動作。 相繼動作：同一條線路兩側保護按先后順序動作。 相繼動作區：相繼動作的線路長度 。 缺點：加長故障切除時間。 優點：可提高保護裝置的靈敏系數。作業：P109 3-5，37，31165 3-3 輸電線路的接地故障保護 一、電網接線方式及其保護特點（一）電網接線方式： 中性點直接接地方式： 110KV及以上大接地電流系統。 中性點不接地或經消弧線圈接地： 35KV及以下小接地電流系統。（二）零序保護（接地保護）。 接地故障：出現零序電流和零序電壓構成保護。 優：接線簡單，靈敏度高，動作迅速

33、，保護區穩定。 66（三）保護特點：大接地電流系統：多動作于跳閘。小接地電流系統：多動作于信號。列表： 電壓等 接地方式 保護特點110kV及以上 中性點直接接地 零序保護多用于跳閘 335kV以下 中性點不接地 零序保護多用于信號 中性點經消弧線圈接地 67二、中性點不接地電網單相接地故障的特點。 1、簡單的不接地電網。 2、電網中有兩條線路的不接地電網。 零序網絡忽略Z。 故障線路：零序電流方向為線路流向母線。 零序電流方向為母線流向線路。 3、單相接地故障特點：（1）全系統均出現零序電壓且處處相等。（2）故障相對地電容電流為零，非故障相對地電容電流增大倍。非故障線路由本線路對地電容電流形

34、成，且超前。母線出線故障線路 68（3）故障線路由全系統非故障元件對地電容電流形成，且滯后（ 大小 、方向、 均不同） 。（4）故障相對地電壓為零，其它兩相對電壓升高倍，中性點電壓偏移為正常對相電壓。三、中性點不接地系統單相接地故障的保護方式 1、絕緣監視裝置。原理：單相接地時同一電壓級的全電網出現相同零序電壓。 裝設：發電廠和變電站母線上。 接線：P82圖3-25 發信號。 查找故障：P82-83 適用：簡單且允許短時停電的電網。692、零序電流保護。 原理：故障線路零序電流大。 裝設：電纜型零序電流互感器+電流繼電器。 接線：參考中專教材P88 圖4-10，發信號或跳閘 出線回路： ，保護

35、越靈敏。3、零序功率方向保護。P83圖3-26 原理：故障線路與非故障線路零序功率方向不同。發信號或跳閘。 適用：零序電流保護不足或接線復雜網絡。70 3-4 中性點直接接地電網的接地保護 一、單相接地時零序分量特點零序分量只在單相接地或兩相接地短路時出現。 1、在故障點最高，離故障點越遠，越小。 2、零序電流的分布，取決于輸電線路和中性點接地變壓器的零序阻抗。 3、系統運行方式變化時，如果輸電線路和中性點接地變壓器數目不變，則零序阻抗和零序等效網絡就不變。但正序阻抗和負序阻抗要隨著系統運行方式而變化，從而間接影響零分量大小。 4、的實際流向，電線路流向母線。71二、零序電流保護 1、構成：

36、階段式：零序段（零序電流瞬時速斷） 零序段（零序電流限時速斷） 零序段（零序過電流） 2、原理圖：P87圖329展開圖區別：測量元件不接相電流，而接零序電流（零序電流濾過器）（一）電流速斷（零序段）保護 優點：與反應相間短路的段比保護范圍長且穩定 （1）躲過被保護線路末端單相或兩相電流接地時的最大 （2）躲過QF三相不同時合閘時，流過保護的最大零序電流 72 （3）躲過單相重合閘時非全相振蕩的零序電流。 （二）零序電流限時速斷（零序段）保護。 （三）零序過電流（零序段）保護。 后備保護一般情況。主保護中性點直接接地終端線路。三、零序方向電流保護（一）零序方向電流保護工作原理。1、零序電流保護增

37、設方向元件的必要性。2、特點： （1）工作靈敏。不受短路點遠近及過渡電阻影響 （2）無電壓死區。越靠近故障點，零序電壓越高。（3）故障點離保護安裝處很遠。73 3、接線方式：P91圖3-33 4、原理接線：P92圖334 四、零序電流保護的評價。 1、優點：（1）段靈敏度高，動作時限短。靈敏性高；（2）段保護范圍大，速動性好； 段易滿足受系統方式變化小。不反應系統的振蕩和過負荷；（3）不受系統振蕩，短時過負荷影響。原理接線簡單，可靠。（4） 單相故障機率高。 742、缺點：（1） 不適合短線路及運行方式變化大系統。（2） 自耦變壓器使保護整定復雜化。（3） 單相重合閘非全相運行零序電流較大誤動

38、作。 復習：兩種接線方式。75 輸電線路自動重合閘輸電線路自動重合閘 輸電線路自動重合閘裝置的作用、分類及基本要求一、概念 1、輸電線路特點：易發生瞬時性故障 2、自動重合閘概念： 把因故障而跳開的斷路器自動重新投入的一種裝置稱為自動重合閘，簡稱為ZCH。 ZCH不能判斷故障的性質：瞬時性故障重合成功 永久性故障重合不成功 資料表明：成功率在60%90%之間二、ARD的作用 1、提高供電可靠性76 輸電線路80%90%屬于瞬時性故障 一次重合成功率60%70% 二次重合成功率80%90% 2、加快事故后電力系統電壓恢復速度 電機未完全制動，自啟動電流小 一次重合循環：幾秒 二次重合循環：幾十秒

39、 3、彌補輸電線路耐雷水平降低的影響 線路耐雷水平較低 10KV：不裝避雷線 35KV：進線段1KM左右裝 4、提高系統并列運行的穩定性 聯絡線跳開功率不平衡功角失步 77 P（Q）不足f（U） P（Q）過剩f（U） 5、節省建設輸電線路投資 緩建或不建第二回線 6、對誤跳閘能起糾正作用 誤跳閘：繼保誤動 QF操作機構不良 人為誤碰三、輸電線路ARD的不利因素1、增加QF檢修機會 永久性故障2、使QF遮斷容量（開斷事故的能力）降低降低系數：Id10KA， 取0.878 Id1020KA，取0.75 IdKMV內阻，ZJV分壓小，不能動作 復習提問： 1）展開圖中各元件接點狀態判斷 繼電器、斷路

40、器輔助接點、按鈕、SA 2）SA進行跳閘操作時各接點狀態 3）C在何時充電、充電電壓、時間、回路 4）線路未投入，C是否充電，為什么？ （4）防跳措施 跳躍現象：QF跳合跳合多次 跳躍原因：線路發生永久性故障 且接點ZJ1、ZJ3發生粘連86防跳措施：裝設KCF（TBJ） 繼保第二次跳DL同時TBJI動作 KCF3：保證DL可靠跳閘 KCF2：切斷DL合閘回路 KCF1：自保持，使KCFV動作（在QF跳閘后，KCFI失磁時實現防跳） 復習提問：1、瞬時性故障，SZCH動作過程，每個過程主要元件作用2、永久性故障，SZCH能動作幾次，為什么？3、永久性故障，SZCH如何動作4、跳躍現象、原因5、

41、防跳措施、原理 874、接線圖特點 （對照原理圖說明ARD的基本要求如何得到滿足）（1）“不對位”起動 SA“合閘后”SA21-23 QF跳閘 QF （2）下列情況閉鎖ARD a、手動跳閘 SA“跳閘后”： SA21-23斷開起動回路斷開 KK2-0閉合C對6R放電 b、遙控跳閘 放電回路：+C6R閉鎖ARD-C c、手動合閘到故障線路 88 電容C充電時間不夠長：合閘后C充電（SA2-4斷開） 合閘前C不充電（SA2-4閉合） d、母線差動及橋形接線主變差動保護；按頻率自動減負荷 放電回路：+C6R閉鎖ARD-C（3）ARD時間整定 KT延時接點（4）動作一次 C充電時間為1520s （5）

42、自動復歸 QF合閘后：QF1斷開KM復歸 QF3斷開KT復歸 89電容C重新開始充電，經1520s后處于準備狀態（6）與繼保的配合 KM動作：KM4閉合KAC動作（ARD后加速）（7）ARD的試驗及動作信號 XBBD：試驗 BK：投切SZCH復習提問：1、手動跳閘、ARD為什么不動作2、遙控跳閘，ARD為什么不動作3、手動合閘到故障線路，ARD為什么不動作4、復歸90 雙側電源線路SZCH 聯絡線有一回以上可采用單側電源SZCH 聯絡線只有一回除滿足前述SZCH基本要求外，還應考慮： （1）時間配合問題 兩側DL均跳開0.51.5s再進行重合 （2）同期問題一、雙側電源線路SZCH的類型及應用

43、 1、非同期重合閘 同期條件范圍較寬 2、快速重合閘 適用：110KV及以上線路（全線快速保護：高頻閉 鎖距離保護） 且DL為快速型 91 3、檢查無壓和檢查同期重合閘 檢查無壓先合 檢查同期后合 4、自同期重合閘 系統側檢查無壓先合 水電站側自同期后合二、檢查無壓和檢查同期重合閘 1、工作原理，P23圖2-3 N側：1YJ（低電壓繼電器）檢查線路無電壓 （先合） M側：TJJ（頻差繼電器）檢查線路兩側電源 fsfsy（后合） 92 永久性故障：檢查無壓ZCH側（N側）DL切斷次數多，工作條件差利用QP定期切換兩側工作方式，使DL工作條件接近 2、兩側SZCH的配合（1）順序的配合 檢查無壓側

44、先合 檢查同期側后合（2）同期側DL不會誤重合 永久性故障：N側重合后，M側同期條件符合，M側 仍不會動作tTJJtZCH（3）DL誤碰跳閘的補救 M側：檢查同期ZCH自動恢復并列93 N側：檢查無壓ZCH無法恢復并列（4）重合閘方式的變換 1LP選擇檢查無壓和檢查同期兩種ZCH方式 1LP投入：檢查無壓ZCH 1LP不投：檢查同期ZCH 兩側1LP同時投入：可能造成非同期并列 兩側1LP均不投入：線路兩側DL均無法投入 3、檢查無壓和檢查同期重合閘的原理接線 單側SZCH起動回路增設兩個條件： 1YJ2（常閉）+LP檢查無壓SZCH起動回路 1YJ1（常開）+TJJ（常閉）檢查同期SZCH起

45、 動回路94 其它均同單側電源線路SZCH 4、同步檢查繼電器（先講） DT-1電磁型 線圈：兩個線圈分別接于線路兩側電源，且極性相反 觸點：常閉觸點，若兩邊頻率不同，則觸點周期性斷合，P25圖2-5作業： 1、當雙側電源線路由正常運行狀態到發生瞬時性故障時，檢查無壓ZCH和檢查同期ZCH的動作過程分別如何？（要求將主要回路表達出來），P363、695復習提問：1、瞬時性故障，雙側電源線路SZCH動作過程2、永久性故障，雙側電源線路SZCH動作過程3、LP作用 同時投、同時不投后果4、TJJ特點 96 重合閘與繼電保護的配合重合閘與繼電保護的配合 分類：重合閘前加速保護 重合閘后加速保護 作用

46、：當發生永久性故障時，在ZCH動作前、后短 接繼保動作時限滿足保護速動性要求一、重合閘后加速保護，P30圖2-8 1、特點：各回線路分別裝設ZCH裝置 2、原理： 永久性故障：第一次按時限有選擇跳DLZCH動作 第二次瞬時有選擇跳DL3、加速段的選擇： 97 適用于保護第II段 第段：不存在加速問題 第段：整定值較小，可能誤動跳閘（有條件，P30） 4、優點：（1）第一次保護動作有選擇性（2）第二次保護動作瞬時，利于系統穩定（瞬時切除永久性故障） 5、缺點：（1）ZCH設備多，費用大（2）第二次保護切除故障帶延時，影響ZCH成功率 6、適用范圍：35KV及以上高壓網絡98二、重合閘前加速保護

47、1、特點：只在電源側裝設一套ZCH裝置，且電源裝無選擇性電流速斷保護（保護范圍為所有線路）（1LJ整定為無選擇性，按最末級線路末端短路電流整定） 2、原理： 永久性故障：第一次瞬時無選擇跳DLZCH動作第二次按時限有選擇跳相應回路DL 3、優點：（1）節省投資（只有一套ZCH）（2）減少絕緣損壞程度，提高ZCH成功率 4、缺點：（1）增加電源側DL檢修機會 99（2）SZCH拒動，擴大停電范圍 5、適用范圍：35KV及以下較短線路，且只用于單側電源線路 小結小結一、作業中存在的問題：二、SZCH裝置：（1）概念、意義、類型、要求（2）原則：區分事故與正常跳閘“不對位”原則（3）單側電源線路原理

48、圖： 主要繼電器SJ、ZJ、TBJ特點及作用； 電容C充、放電時間、回路 “跳躍”現象永久性故障 ZJ1、ZJ3觸點發生粘連 100（4）雙側電源線路原理圖： 同期檢查繼電器TJJ原理及作用；1LP的作用（5）重合閘前加速、后加速區別三、思考題：（1）“不對位”原則（2）ZJI、TBJV、TBJ3作用； ZJ1、ZJ3串接作用； 5R、SJ2并聯作用（3）DL與C、XD對應狀態（4）防跳繼電器TBJ如何實現防跳作用（5）雙側電源線路如何實現重合目的（永久性故障、 瞬時性故障）；1LP作用（6）重合閘前加速與后加速區別（7）SZCH的原理接線圖如何實現其基本要求101 試驗5：DCH型重合閘繼電

49、器一、觀察ZCH繼電器內部各元件及引出端子二、注意：1、ZCH繼電器通直流電源； 電秒表通交流220V 2、ZJ自保持電流測定：只觀察不測數據（0.5A0.2A)3、采用沖擊法測量SJ動作值，注意觸點（特別是延時觸點）是否接觸良好，鐵芯吸力夠不夠大4、查線完畢經老師允許之后方可通電試驗5、3K三刀刀閘；4K兩刀刀閘三、編寫試驗報告102第四章第四章 輸電線路距離保護輸電線路距離保護復習： 電流電壓保護優點：簡單，經濟，工作可靠。缺點：受電網接線方式及系統運行方式影響大。35KV及以上電壓復雜網絡難于滿足要求。 4-1 距離保護概述一、距離保護的基本概念 1、作用：性能更為完善 2、概念：反應故

50、障點至保護安裝處之間的距離（或阻抗），并根據距離的遠近而確定動作時間的一種保護裝置。二、距離保護的基本原理 1、測量元件：測量故障點至保護安裝處的距離（線路阻抗）。103 2、動作原理：三、時限特性： 三段式階梯形時限特性：、段。（與電流保護、段區別：各段保護范圍不隨運行方式改變） 四、距離保護的構成 1、主要元件 （1）起動元件：電流繼電器KA或阻抗繼電器KI。 （2）方向元件：功率方向繼電器KP或方向阻抗繼電器KI。 （3）測量元件：阻抗繼電器KI。 （4）時間元件：時間繼電器KT。2、動作過程： P92圖52 104 4-2 阻抗繼電器一、阻抗測量的基本方法及阻抗繼電器的動作特性1、測量

51、方法： 2、構成方法： 單相式多相式 3、動作特性：P118圖46二、阻抗繼電器的特性方程及實現方法（一）全阻抗繼電器。 動作特性：以原點為圓心，為半徑的圓 1、絕對值比較方式2、相位比較方式 3、絕對值比較方式與相拉比較方式之間的一般關系105（二）方向阻抗繼電器。（既能測量測量短路點遠近，又能判別短路方向1、絕對值比較方式2、相位比較方式： （三）偏移特性阻抗繼電器。 1、絕對值比較方式2、相位比較方式：（四）三個阻抗的意義和區別。1、測量阻抗 2、整定阻抗 3、動作阻抗。106 4-3 阻抗繼電器的接線方式一、要求 1、（短路點與保護安裝處距離） 2、與故障類型無關。二、反應相間故障的接

52、線 1、三相短路 2、兩相短路 3、中性點直接接地電網中而相接地短路三、反映接地故障的接線方式 結論：零序補償接線方式下能反映各種接地故障。（單相接地兩相接地）及三相短路。1074-9 距離保護的整定計算一、各段整定方法 1、距離段2、距離段3、距離段二、阻抗繼電器的整定和精確工作電流校驗三、振蕩閉鎖元件的整定1、振蕩閉鎖起動值的整定2、振蕩閉鎖開放時間3、振蕩閉鎖復歸時間 4、相電流元件整定四、整定計算舉例P157 108第五章第五章 輸電線路全線快速的保護輸電線路全線快速的保護 5-1輸電線路的輸電線路的縱聯差動保護保護l基本原理：基本原理：l1.反應單側電氣量保護的缺陷：l無法區分本線路

53、末端短路與相鄰線路出口短路。無法實現全線速動。l 原因：（1）電氣距離接近相等。 （2）繼電器本身測量誤差。l（3）線路參數不準確。 (4)LH、YH有誤差。l （5）短路類型不同。 （6）運行方式變化等。l2. 輸電線路縱聯差動保護：l （1）輸電線路的縱聯保護：（P129 第二自然段）。l （2）導引線縱聯差動保護：l 用導引線傳送電流（大小或方向），根據電流在導引線中的流動情況，l可分為環流式和均壓式兩種。（P131 圖4-2）自學。l（注意圖中隔離變壓器GB的極性）109例：環流法構成了導引線縱聯保護： 線路兩側裝有相同變比的LH 正常或區外短路： IJ=Im2+In2=0 J不動 區

54、內短路：IJ=Im2+In2=（Im1+ In1）/nLH = Id/ nLH ( 同時跳兩側DL)J動作 可見縱聯差動保護的范圍是兩側LH之間，理論上具有絕對選擇性可實現全線速動。但它只適用于Ibp.zd（外部短路時的最大不平衡電流） 128二、變壓器差動保護的特點 （不平衡電流產生的因素及其防止措施） 1、勵磁涌流的影響 （1）勵磁涌流： 變壓器空載合閘（副邊開路，原邊投入電網稱空載合閘）時的暫態勵磁電流，只存在變壓器電源側 （2）產生原因： （3）特點： 變壓器正常運行勵磁涌流iL36%Ie 空載合閘勵磁涌流iL68 IeIbp （4）采取措施：Idz 或采用具有速飽和變流器的BCH型差

55、動繼電器（對非周期分量傳變不良）1292、變壓器接線組別的影響（1）原因：變壓器接線形式Y/-11 原、副邊電流相位差300Ibp（2）采取措施：相位補償 Y側LH接成，側LH接成Y 接線圖及相量圖（3）變比選擇：Y接LH變比nLH（Y）=IeB（）/5 側LH變比nLH（）=IeB（Y）/5 實際上選一個接近和稍大于計算值的標準變比 3、LH實際變比和計算變比不同時的影響 （1）原因： 例：一臺31.5MVA，兩側電壓分別為10.5KV（）和115KV（Y），Y/-11接線的變壓器 130 兩側額定電流： I1e=31.5MVA/*10.5KV=1730A I2e=31.5MVA/*115K

56、V=158A 選擇LH變比： 低壓側：nL1=2000/5=400 高壓側：nL2=*158/5300/5=60 兩臂電流：i1=1730/400=4.32A i2=158/60=4.55A 不平衡電流:Ibp=i2-i1=4.55-4.32=0.23A （2）采取措施：見P.188圖11-7 BCH型差動繼電器的平衡繞組Wph予以消除 Wph接于保護臂電流小的一側，接線應注意極性，且i1Wph=（i2-i1）Wcd1314、兩側LH型號不同而產生不平衡電流（1）原因：高壓側套管式LH 低壓側線圈式LH （2）采取措施： a、采取Ktx提高保護動作電流 同型Ktx=0.5 不同型Ktx=1 b

57、、按10%誤差的要求選擇兩側LH（即按此誤差而形成的Iph10%I1（一次電流）)5、變壓器分接頭改變的影響（1）原因：分接頭變變比改變Iph （2）采取措施：引入相對誤差系數提高Idz132復習提問：1、差動保護的工作原理2、變壓器差動保護接線不平衡電流產生的原因及相應措施 三、采用BCH-2型繼電器的差動保護 1、組成：帶短路線圈的速飽和變流器； 執行元件DL-11/0.2型LJ 其中：中間柱（截面大一倍）Wcd、Wph1、Wph2、 匝數由抽頭 速飽和變流器結構: 左邊柱（與繞向相同）位置整定（三鐵芯柱型） 右邊柱W21332、速飽和變流器工作原理（1）區內故障： idl（非周期分量衰減

58、快）周期分量大（磁感應強度變化量）e2（感應電勢）i2 繼電器靈敏動作（2）區外故障或勵磁涌流： ibp非周期分量大直流助磁（鐵芯飽和）周期分量引起e2i2 繼電器不動作（3）結論：速飽和變流器的直流助磁作用可有效地躲開外部短路時的非周期分量和勵磁涌流3、各線圈的作用 （1）短路電圈的作用 a、作用：消除ibp中非周期分量的影響 b、區內故障：134 原理：idl（非周期分量衰減快） IcdidlcdEdId（去磁） 結論：區內故障、不影響繼電器的動作 c、區外故障、勵磁涌流原理：ibp（非周期分量大） Icdibp鐵芯迅速飽和R（磁阻）漏磁 （助磁）磁路長漏磁更大助磁作用減少更多 （去磁）磁

59、路短漏磁稍小去磁作用減少稍小 C柱總磁通減少e2i2 繼電器難以動作 結論：繼電器可可靠躲過外部短路產生的暫態不平衡電流的沖擊和變壓器空載投入時的勵磁涌流。 135 d、優點：Wcd流過周期分量，短路線圈（、）不影響繼電器的動作安匝數； e、缺點：只適用對主保護動作快速性要求不很高的中小型變壓器差動保護（區內故障時idl非周期分量的影響） （2）平衡線圈的作用 a、Wph1、Wph2消除LH實際變比與計算變比不同而產生的ibp b、可與Wcd串聯使用提高繼電器靈敏度和調整范圍 4、用BCH-2型繼電器構成的雙繞組變壓器差動保護接線圖 ，參見P215圖6-13及P204（或中專教材）歸總式原理圖

60、、展開式原理圖136四、縱差動保護的整定計算原則和步驟 1、確定基本側 2、動作電流計算 按下述三個條件中最大者作為基本側動作電流1)躲過變壓器空載合閘或外部短路切除后電壓恢復時的勵磁涌流：2)躲過LH二次回路斷線時引起的不平衡電流3) 躲過外部短路時的最大不平衡電流 3、確定基本側工作線圈匝數 4、確定非基本側工作線圈匝數 5、校驗相對誤差： 6、短路線圈抽頭確定： 7、靈敏度校驗137思考題：1、簡述差動繼電器的結構2、說明速飽和變流器的工作原理、作用3、說明短路線圈的作用，其匝數的變化對動作值的影響4、簡述平衡線圈的作用 138試驗4：電磁型差動繼電器一、熟悉DCD-2型CJ結構 中間速