220kV线路保护

1、 220kV线路保护培训内内 容容第一部分第一部分：220kV线路保护配置线路保护配置第二部分第二部分：220kV线路主保护线路主保护第三第三部分部分：距离保护：距离保护第第四部分四部分：零序电流保护保护零序电流保护保护第第五部分五部分：各厂家保护配置各厂家保护配置第第一一部分部分220kV线路保护配置线路保护配置配置配置 220kV 220kV线路保护配置线路保护配置 辅助辅助保护：保护：为补充主保护和后备保护的性能或当为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。如断主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。如断路器失灵保护、充电保护、过流保护等。路器失灵保护、

2、充电保护、过流保护等。 主保护：主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。如纵联光纤电流差动、纵联高频（距离、方向）保如纵联光纤电流差动、纵联高频（距离、方向）保护。护。 后备保护：后备保护：主保护主保护或断路器拒动时，用来切除故或断路器拒动时，用来切除故障的保护。后备保护可分为远后备保护的和近后备保障的保护。后备保护可分为远后备保护的和近后备保护两种。如相间护两种。如相间和接地和接地距离保护，零序过流保护等。距离保护，零序过流保护等。内容内容第第二二部分部分220kV

3、线路主保护线路主保护原理原理纵联保护纵联保护 线路纵联保护：是当线路发生故障时,使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置,是线路的主保护。它以线路两侧判别量的特定关系作为判据。即两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后,两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。因此,判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分。原理原理 通道一般有： 1、光纤通信【 fiber-optic pilot】（OPGW） 2、电力线载波【power line carrier pilot 】（高频通道） 3、导引线纵联保护【wire pilot】（一般电厂用） 4、微波【microwave pilot】

4、OPGW：光纤复合架空地线的简称，它在保持原有架空地线的一切性能、功能不变的前提下加入光纤，开辟高性能的光传输通道，使之兼备避雷和通信功能。 OPGWOPGW主要由含光纤的缆芯和绞合的金属单线组成，分主要由含光纤的缆芯和绞合的金属单线组成，分铝管型、铝骨架型铝管型、铝骨架型和钢管型和钢管型三种结构，一般用在高压电线路上。三种结构，一般用在高压电线路上。 原理原理电力线载波由于其固有的弱点：通道干扰大、信息量小，再加上我们设备水平、管理维护等方面造成的稳定性差、故障率高等不足，已显得不能适应现代电网对通信多方面、多功能的要求。电力载波高频通道：电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力

5、线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。电力载波高频通道电力载波高频通道局限性遭淘汰1、三相电力线间有很大信号损失（10 dB -30dB）。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输；2、不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几dB，但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用；3、电力线存在本身固有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和60HZ，其周期为20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有

6、固定的100HZ或120HZ脉冲干扰，干扰时间约2ms，因此干扰必须加以处理。4、电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。纵纵联光纤电流差动保护联光纤电流差动保护l 一般分为：分一般分为：分相电流差动和零序电流差相电流差动和零序电流差动动。原理原理电流差动继电器由三部分组成：变化量相差动继电流差动继电器由三部分组成：变化量相差动继电器、稳态相电器、稳态相差动继电器差动继电器和零序和零序差动继电器差动继电器（高（高过渡电阻）过渡电阻）。原理说明：在线路的M和N两侧装设特性和变比完全相同的电流互感器，两侧电流互感器的一次回路的正极性均置于靠

7、近母线的一侧，二次回路的同极性端子连接，差动继电器KD 则并连接在电流互感器的二次端子上。当当线路外部发生短路线路外部发生短路(如如k1点点)时，电流互感器一次和二次电时，电流互感器一次和二次电流的方向与正常工作的情况相同，流入差动继电器的电流流的方向与正常工作的情况相同，流入差动继电器的电流仍为不平衡电流，但因为此时一次侧电流为短路电流，比仍为不平衡电流，但因为此时一次侧电流为短路电流，比正常时的负荷电流大得多，所以此时的不平衡电流要大得正常时的负荷电流大得多，所以此时的不平衡电流要大得多。多。0)(12.1.22.12.IInIIITA当当线路内部发生短路线路内部发生短路(如如k2点点)时

8、，时，M 两侧的电流均两侧的电流均为正。这时为正。这时N 侧的侧的I2将反向，此时流入差动继电器将反向，此时流入差动继电器的电流为的电流为: 原理说明：原理说明：0)(12.1.22.12.IInIIITA内部短路时流入差动继电器的电流为故障点总电流的二内部短路时流入差动继电器的电流为故障点总电流的二次值，且远大于正常运行和外部短路时流入差动继电器次值，且远大于正常运行和外部短路时流入差动继电器的不平衡电流。当差动继电器为反映电流过量动作时，的不平衡电流。当差动继电器为反映电流过量动作时，线路内部短路时，它就动作，即向被保护线路两侧送出线路内部短路时，它就动作，即向被保护线路两侧送出跳闸信号，

9、而正常运行和外部短路时，差动继电器不动跳闸信号，而正常运行和外部短路时，差动继电器不动作。作。区内故障：两侧电流同相位区内故障：两侧电流同相位，和电流大于门槛值，保护动作；，和电流大于门槛值，保护动作； 区区外故障：两侧电流相位相差外故障：两侧电流相位相差180180，和电流为，和电流为0 0，保护，保护不动作不动作 。 电流差动相位比电流差动相位比较较1 、分相电流差动保护元件 判据：两段比率差动特性曲线：两段比率差动特性曲线：2、零序电流差动保护元件 判据：I I0CD0CD应躲过正常运行时的最大不平衡零序电流应躲过正常运行时的最大不平衡零序电流3、突变量电流差动保护元件 判据：IICDC

10、D为分相差动突变量电流定值为分相差动突变量电流定值 原理原理差差动动保保护护5、纵联保护的通道连接方式 专用通道方式 不需附加其他设备，可靠性高，不涉及通信调度，管理比较方便。但收到发收功率和光纤衰耗的限制，专的通信距离一般在100km 以内。光纤差动专用通道纵联方向或纵联距离保护专用通道复用通道方式 复用通道方式则是利用数字 PCM 复接技术，利用现有的光纤通道和微波通道，对继电保护的信息进行传输。 复用通道方式主要用于长距线路的保护。高频保护高频保护原理原理一一、载波通道的构成原理、载波通道的构成原理 目前应用比较广泛的载波通道是目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地导线一大地”制。制。

11、 1. 高频阻波器高频阻波器高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成，当通过载高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成，当通过载波频率时，它所呈现的阻抗最大。对工频电流而言，阻抗波频率时，它所呈现的阻抗最大。对工频电流而言，阻抗较小，因而工频电流可畅通无阻，不会影响输电线路正常较小，因而工频电流可畅通无阻，不会影响输电线路正常传输。传输。2.2.结合电容器结合电容器 它是一个高压电容器，电容很小，对工频电压呈现很大它是一个高压电容器，电容很小，对工频电压呈现很大的阻抗，使收发信机与高压输电线路绝缘，载频信号顺利的阻抗，使收发信机与高压输电线路绝缘，载频信号顺利通过。结合电容器通过。结合电容器2 2与连

12、接滤波器与连接滤波器3 3组成带通滤波器，对载组成带通滤波器，对载频进行滤波。频进行滤波。3.3.连接滤波器连接滤波器 它是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共同组成它是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共同组成带通滤波器，连接滤波器起着阻抗匹配的作用，并减少高频带通滤波器，连接滤波器起着阻抗匹配的作用，并减少高频信号的损耗，增加输出功率。信号的损耗，增加输出功率。 闭锁保护动作于跳闸的信号闭锁保护动作于跳闸的信号允许保护动作跳闸的信号，允许保护动作跳闸的信号，直接引起跳闸的信号直接引起跳闸的信号三、高频信号的利用方三、高频信号的利用方式式闭锁信号闭锁信号：允许信号允许信号：传送跳闸信号传

13、送跳闸信号：二二、高频信号的利用方、高频信号的利用方式式按高频通道的工作方式分成按高频通道的工作方式分成 在这两种工作方式中，按传送的信号性质，又可以分在这两种工作方式中，按传送的信号性质，又可以分为传送闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种类型。为传送闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种类型。 经常有高频电流经常有高频电流 经常无高频电流经常无高频电流 闭锁式纵联保护的优点是发生区内故障时，如果同时通道损坏了（比如发生三相接障时），闭锁式纵联保护不会因为通道中断而导致拒动。缺点：如果正方向区外故障，通道没有正确传输信号，纵联保护可能误动。 允许式纵联保护的优点是平常通道一直在交换导频信号，通道损坏后会

14、立刻告警； 缺点：区内故障时，如果同时通道损坏了，允许式纵联保护会因为通道中断而导致拒动。 我国将接收到的跳闸信号与本地故障判别装置动作相结合，加上就地保的一些判据组成与门去出口跳闸，这种装置称为带就地判别的远方跳闸装置高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是被保护范被保护线路两侧的功率方向，以判别是被保护范围内部故障还是外部故障。围内部故障还是外部故障。一、高频闭锁方向保护的基本原理一、高频闭锁方向保护的基本原理 当区外故障时，被保护线路近短路点一侧为负短路功当区外故障时，被保护线路近短路点

15、一侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两侧收信机收到高频波后将各率，向输电线路发高频波，两侧收信机收到高频波后将各自保护闭锁。自保护闭锁。 当区内故障时，线路两端的短路功率方向为正，发信当区内故障时，线路两端的短路功率方向为正，发信机不向线路发送高频波，保护的起动元件不被闭锁，瞬时机不向线路发送高频波，保护的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。跳开两侧断路器。启动发信元件 保护启动发信 远方启动发信 通道检查启动发信通道检查启动发信方向元件起动高频闭锁方向保护原理图 4.4.整定计算：整定计算：起动保护继电器的动作电流应大于起动保护继电器的动作电流应大于I IOP.maxOP.max 灵敏度

16、校验灵敏度校验 : : 起动发信机电流继电器的动作电流的二次值整定为起动发信机电流继电器的动作电流的二次值整定为max.reTArelOP.senILIknK I IOP.unsenOP.unsen = =（1.51.52 2）I IOP.sen 2OP.unsen)2(min.IIKdsen3 3整定计算整定计算 灵敏元件的动作电流，按躲开最大负载情况下灵敏元件的动作电流，按躲开最大负载情况下最大负序不平衡电流最大负序不平衡电流I Iunb.maxunb.max, ,整定为整定为 I I2OP.sen2OP.sen=0.1=0.1I IL.maxL.max 不灵敏元件的动作电流与灵敏元件相配

17、，不灵敏元件的动作电流与灵敏元件相配，即即 I I2OP.unsen2OP.unsen = =（1.51.52 2）I I2OP.sen2OP.sen 假设线路两侧均采用三段式距离元件，假设线路两侧均采用三段式距离元件，I I段能保护线路段能保护线路全长的全长的8585， II II 段能保护线路的全长并具有足够的灵敏段能保护线路的全长并具有足够的灵敏度，度，IIIIII段作为起动元件并可作为后备保护。段作为起动元件并可作为后备保护。 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 IIIIII段起动元件段起动元件Z ZIIIIII动作时，经动作时，经KMKM的常闭触点起动发信机的常闭触点起动发信机发出高频

18、闭锁信号，发出高频闭锁信号， IIII段距离元件段距离元件KZ2KZ2动作时则起动动作时则起动KMKM停止停止高频发信机。距离高频发信机。距离IIII段动作后一方面起动时间元件段动作后一方面起动时间元件KT2KT2，可，可经一定延时后跳闸，同时还可经过一收信闭锁继电器经一定延时后跳闸，同时还可经过一收信闭锁继电器KLKL的闭的闭锁触点瞬时跳闸。锁触点瞬时跳闸。 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 当保护范围内部故障时当保护范围内部故障时( (如如d d1 1点点) )，两端的起动元件动作，两端的起动元件动作，起动发信机，但两端的距离起动发信机，但两端的距离IIII段也动作，又停止了发信机。段也动

19、作，又停止了发信机。当收信机收不到高频信号时，当收信机收不到高频信号时，KLKL触点闭合，使距离触点闭合，使距离IIII段可段可瞬时动作于跳闸。瞬时动作于跳闸。 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 当保护范围外部故障时当保护范围外部故障时(如如d2点点)，靠近故障点的，靠近故障点的B端距端距离离II段不动作，不停止发信，段不动作，不停止发信，A端端II段动作停止发信，但段动作停止发信，但A端收信机可收到端收信机可收到B端送来的高频信号使闭锁继电器动作，端送来的高频信号使闭锁继电器动作，KL触点打开，因而断开了触点打开，因而断开了II段的瞬时跳闸回路，使它只能段的瞬时跳闸回路，使它只能经过经过II

20、段时间元件去跳闸，从而保证了动作的选择性。段时间元件去跳闸，从而保证了动作的选择性。第三节第三节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 第三部分：输电线路第三部分：输电线路的距离保护的距离保护输电线路的距离保护输电线路的距离保护 距离保护，是一种根据输电线路上发生短路时保护处测量阻抗减小的特征而设计的保护 与电流电压保护相比，距离保护具有下述特点： 灵敏度受运行方式影响小 整定计算简单 克服了电流电压保护的缺点，在110kV及以上的电网中得到了广泛的应用mmmUZImUmI距离保护的作用原理距离保护的作用原理保护保护测量阻抗wmLUZIwULI（一）正常运行（一）正常运行 正常运行时，保护的测量阻

21、抗为负荷阻抗，角度为负荷功率因数角工作电压工作电压负荷电流负荷电流负荷阻抗负荷阻抗11%kmxlkUZlZI（二）金属性短路（二）金属性短路 金属性短路时，保护的测量阻抗为短路点至保护安装处的线路阻抗，角度为线路阻抗角残余电压残余电压短路电流短路电流短路阻抗短路阻抗例如：例如：某某220kV线路，全长线路，全长150KMP=140MW,功率因功率因数数=0.9,V=230kV166欧欧40欧欧 正常运行时，保护的测量阻抗为负荷阻抗。阻抗值较大，角度较小，为负荷功率因数角 短路时，保护的测量阻抗为短路阻抗。阻抗值较小，角度较大，为线路阻抗角 短路时，测量阻抗的大小与短路点到保护安装处的距离成正比

22、正常运行正常运行金属性短路金属性短路根据保护的测量阻抗，能够区分系统处于正常状态还是故障状态！测根据保护的测量阻抗，能够区分系统处于正常状态还是故障状态！测量阻抗的大小与短路点到保护安装处的距离有关，与系统方式无关！量阻抗的大小与短路点到保护安装处的距离有关，与系统方式无关！setZ距离保护的作用原理距离保护的作用原理 为了区分故障点在保护范围内还是保护范围外，可以事先给定一个保护范围，保护范围末端到保护安装处的线路阻抗即为距离保护的整定阻抗 通常所说的距离保护是一种测量阻抗下降而动作的保护，所以又称为阻抗保护目前短路距离的测量除了阻抗保护外，还有行波测距等原理，目前短路距离的测量除了阻抗保护

23、外，还有行波测距等原理，但尚未成熟。但尚未成熟。距离保护的组成1 起动元件：判断被保护线路是否发生故障，由电流继电器KA或阻抗继电器、负序零序增量元件构成。2 测量元件：判断故障是否发生在保护范围内，由方向阻抗继电器构成。3 电压二次回路断线闭锁元件：当TV二次回路断线时，闭锁距离保护，由磁平衡继电器构成。4 时间元件：形成距离、段的延时，以保证动作的选择性。5 振荡闭锁元件：当系统振荡时闭锁距离、段防止误动。三段式距离保护：三段式距离保护：I、II段，本线路主保护；段，本线路主保护；III段，本线路近后备、相邻线路远后备段，本线路近后备、相邻线路远后备阻抗测量阻抗测量元件元件启动元件启动元件

24、时间元件时间元件闭锁元件闭锁元件距离保护和电流保护都有一个共同的缺点：距离保护和电流保护都有一个共同的缺点：不能够实现线路全长的快速保护不能够实现线路全长的快速保护但是由于距离保护受系统影响小，因此，但是由于距离保护受系统影响小，因此，距离距离段可以保护线路全长的段可以保护线路全长的80808585；距离距离段和下条线路的瞬时保护配合，带有实现段和下条线路的瞬时保护配合，带有实现tt；距离距离段与负荷阻抗配合，作为后备保护。段与负荷阻抗配合，作为后备保护。阻抗元件的动作特性和动作方程阻抗元件的动作特性和动作方程一、什么是阻抗元件的动作特性和动作方程一、什么是阻抗元件的动作特性和动作方程动作特性

25、：阻抗元件动作范围在复数平面上的图形表示动作特性：阻抗元件动作范围在复数平面上的图形表示动作方程：阻抗元件动作范围的数学表达式动作方程：阻抗元件动作范围的数学表达式 考虑：考虑： 1）线路阻抗角）线路阻抗角d 2) CT,PT有误差有误差 3）故障点过渡电阻）故障点过渡电阻 4）分布电容等）分布电容等 Zm可以写成可以写成R+jX的复数形式的复数形式 圆圆 四边形四边形 苹果形苹果形 透镜形透镜形 以直线为边界的半平面区域以直线为边界的半平面区域常见的常见的阻抗测量元件：阻抗测量元件：二、圆特性阻抗继电器的特性及动作方程1、全阻抗继电器 特性：以原点为圆心，Zset为半径的圆 无方向性、无死区

26、 1、绝对值比较方式 2、相位比较方式 3、绝对值比较方式与相拉比较方式之间的一般关系mUmImsetUKIKZZ整定阻抗：整定阻抗：测量阻抗：测量阻抗：全阻抗继电器的动作方程：分为绝对值比较式和相位比较式全阻抗继电器的动作方程：分为绝对值比较式和相位比较式绝对值比较式：绝对值比较式：相位比较式：相位比较式：90909090mUmImUmImsetmsetUKIKUKIKArgZZZZArg整定阻抗：整定阻抗：测量阻抗：测量阻抗：相位比较式：相位比较式：整定阻抗：整定阻抗：测量阻抗：测量阻抗：90909090mUmImUmImsetmsetUKIKUKIKArgZZZZArg2、方向阻抗继电器

27、特征：l 以Zset为直径，通过坐标原点的圆。圆内为动作区。l Zact随j 改变而改变，当j等于Zset的阻抗角时， Zactj最大，即保护范围最大，工作最灵敏。l （既能测量测量短路点远近，又能判别短路方向) l 有方向性、有死区方向阻抗继电器的动作方程：方向阻抗继电器的动作方程：绝对值比较式：绝对值比较式：1122msetsetZZZ方向阻抗继电器的动作方程：方向阻抗继电器的动作方程：相位比较式：相位比较式：3、 偏移特性阻抗继电器偏移特性阻抗继电器特征：特征：l以以 (1+) Z(1+) Zsetset为直径，圆心为直径，圆心(1(1) Z) Zsetset的圆，的圆，圆内为动作区，圆

28、外为非动作区。圆内为动作区，圆外为非动作区。l当测量阻抗正好落在圆周上时，阻抗继电器临界当测量阻抗正好落在圆周上时，阻抗继电器临界动作。动作。l有一定的方向性、无死区有一定的方向性、无死区偏移阻抗继电器的动作方程：偏移阻抗继电器的动作方程：绝对值比较式：绝对值比较式：圆心圆心= = 半径半径= =偏移阻抗继电器的动作方程：偏移阻抗继电器的动作方程：绝对值比较式：绝对值比较式：偏移阻抗继电器的动作方程：偏移阻抗继电器的动作方程：相位比较式：相位比较式：偏移阻抗继电器的动作方程：偏移阻抗继电器的动作方程：相位比较式：相位比较式：msetmZZZ 2三、直线特性阻抗元件及其动作方程三、直线特性阻抗元

29、件及其动作方程功率方向测量元件的动作特性功率方向测量元件的动作特性 功率方向元件就是方向阻抗继电器的功率方向元件就是方向阻抗继电器的Z Zsetset设定为无限大设定为无限大时的特殊情况时的特殊情况90arg90setsetmZZZmsetmZZZ 2三、直线特性阻抗元件及其动作方程三、直线特性阻抗元件及其动作方程功率方向测量元件的动作特性功率方向测量元件的动作特性 功率方向元件就是方向阻抗继电器的功率方向元件就是方向阻抗继电器的Z Zsetset设定为无限大设定为无限大时的特殊情况时的特殊情况90arg90setsetmZZZ阻抗元件的接线方式阻抗元件的接线方式一、相间短路单相式阻抗元件的一

30、、相间短路单相式阻抗元件的0 00 0接线方式接线方式阻抗元件的接线方式阻抗元件的接线方式：接入阻抗元件的测量电压和测：接入阻抗元件的测量电压和测量电流分别取线电压和线电流量电流分别取线电压和线电流接线原则：接线原则：使测量阻抗正确反映故障点至保护安装处使测量阻抗正确反映故障点至保护安装处的距离，且准确度不受故障类型的影响的距离，且准确度不受故障类型的影响1 1）要求）要求 1 1、测量阻抗仅与故障的到保护安装处的距离成正比。、测量阻抗仅与故障的到保护安装处的距离成正比。 2 2、测量阻抗与故障类型无关。、测量阻抗与故障类型无关。 3 3、使继电器动作尽可能灵敏。、使继电器动作尽可能灵敏。相间

31、短路的阻抗测量元件：相间短路的阻抗测量元件：0 00 0接线方式接线方式阻抗元件1阻抗元件2阻抗元件3UmUABUBCUCAImIA-IBIB-ICIC-IA1 1、三相短路、三相短路LZIILZILZIUUUBABABAAB111)( LZIIUZBAABm131三相短路时，测量阻抗和线路的长度成正比三相短路时，测量阻抗和线路的长度成正比2、两相短路LZILZIILZILZIUABABAAB11112)(LZIIUZBAABm1)2(1两相短路时，测量阻抗和线路的长度成正比两相短路时，测量阻抗和线路的长度成正比对于三相短路，对于三相短路，0度接线的各相阻抗元件均能够正确测量故障点到保护安度接

32、线的各相阻抗元件均能够正确测量故障点到保护安装处的线路距离装处的线路距离对于两相短路和两相接地短路，总有一相阻抗元件能够正确测量故障点对于两相短路和两相接地短路，总有一相阻抗元件能够正确测量故障点到保护安装处的线路距离，而另外两相阻抗元件给出了较正确阻抗大的到保护安装处的线路距离，而另外两相阻抗元件给出了较正确阻抗大的测量阻抗测量阻抗对于单相接地，对于单相接地，0度接线的各相阻抗元件均不度接线的各相阻抗元件均不能正确测量故障点到保护安能正确测量故障点到保护安装处的线路距离装处的线路距离各种相间短路和两相短路接地的测量阻抗值各种相间短路和两相短路接地的测量阻抗值Kab(2)Kbc(2)Kca(2

33、)Kab(2,0)ZkZkZkZkZkZkZkZkZkZkZkZkKbc(2,0)Kca(2,0)K(3)Ka,Kb,KcZkZkZkZkZkZkZkZkZkZkZkZk二、接地短路阻抗元件的接线方式二、接地短路阻抗元件的接线方式 带补偿电流的带补偿电流的0 00 0接线方式：接线方式： 单相接地时，故障相电流很大，电压降低单相接地时，故障相电流很大，电压降低接入阻抗继电器的电流电压情况如下：接入阻抗继电器的电流电压情况如下：Im=IIm=IA A=I=I1 1I I2 2I I0 0Um=UUm=UA A(1)(1)=U=U1 1U U2 2U U0 0 U U1 1=I=I1 1ZZ1 1

34、LL U U2 2=I=I2 2ZZ2 2LL U U0 0=I=I0 0ZZ0 0LLU UA A(1)(1)=Z=Z1 1L(IL(I1 1I I2 2 I I0 0ZZ0 0/Z/Z1 1) ) =Z=Z1 1LILIA A3I3I0 0(Z(Z0 0-Z-Z1 1)/3Z1)/3Z1二、接地短路阻抗元件的接线方式二、接地短路阻抗元件的接线方式带补偿电流的带补偿电流的0 00 0接线方式：接线方式：令令 Z Zm m=Z=Z1 1L L 则则 Z Zm m= =03YYUIK I110,3mAmAUUIIKI220,3mBmBUUIIKI330,3mCmCUUIIKI011()/3KZZ

35、Z其中，其中，二、接地短路阻抗元件的接线方式二、接地短路阻抗元件的接线方式 带补偿电流的带补偿电流的0 00 0接线方式：接线方式：三、极化电压三、极化电压为了消除方向阻抗元件的死区，可以引入与测为了消除方向阻抗元件的死区，可以引入与测量电压同相位的电压量电压同相位的电压UpUp，称为极化电压，称为极化电压极化电压应满足以下要求：极化电压应满足以下要求：与测量电压同相位与测量电压同相位应有足够的大小和维持时间，保证距离保应有足够的大小和维持时间，保证距离保护第护第段能够可靠动作段能够可靠动作 正常运行时，谐振回路正常运行时，谐振回路呈纯电阻，呈纯电阻，Rj上电流与上电流与Uab同相位，所以，同

36、相位，所以，Up也与也与Uab同相位同相位 外加电压消失时，借助外加电压消失时，借助于谐振，电压于谐振，电压Up在一在一定时间内保持原有相位定时间内保持原有相位不变不变 引入第三相电压，保证引入第三相电压，保证保护反方向出口两相短保护反方向出口两相短路时阻抗元件仍然能够路时阻抗元件仍然能够正确动作正确动作影响阻抗元件测量阻抗精度的因素1、短路点的过渡电阻；2、保护安装处与故障点之间有分支电路；3、电力系统振荡；4、TA,TV的误差；5、TV二次回路断线；6、串连补偿电容。一、短路点过渡电阻对测量阻抗的影响一、短路点过渡电阻对测量阻抗的影响1、过渡电阻的性质：弧光电阻Rt lL：弧长 Ik：短路

37、电流纯电阻性，故障初期较小，0.3s后剧激增大。一、故障点过渡电阻的影响一、故障点过渡电阻的影响1、过渡电阻仅影响距离、过渡电阻仅影响距离段，使测量阻抗增大，段，使测量阻抗增大，保护范围缩小，灵敏度下降。保护范围缩小，灵敏度下降。kLtIlR1050结论：结论：2、保护装置整定值越小，相对的受过渡电阻影、保护装置整定值越小，相对的受过渡电阻影响越大。（线路的长短有关）响越大。（线路的长短有关）3、方向阻抗继电器容易受过渡电阻的影、方向阻抗继电器容易受过渡电阻的影响，全阻抗继电器受过渡电阻的影响较小。响，全阻抗继电器受过渡电阻的影响较小。结论：阻抗继电器动作特性在结论：阻抗继电器动作特性在R轴方

38、向上所占轴方向上所占面积越大，受过渡电阻的影响就越小。面积越大，受过渡电阻的影响就越小。4、短路点距保护安装处越近，影响越大，反之影响越小、短路点距保护安装处越近，影响越大，反之影响越小5、继电器灵敏角减小，可增大其躲过渡电阻的、继电器灵敏角减小，可增大其躲过渡电阻的能力。能力。2、消除过渡电阻的措施 ：2、采用瞬时测量装置（所谓瞬时测量，就是把距离元件的最初动作状态通过起动元件的动作固定下来。当电弧电阻增大时，距离元件不会因为电弧电阻的增大而返回，仍以预定的动作时限跳闸。） 1、采用四边形阻抗继电器采用四边形阻抗继电器 ；增加增加R轴面积轴面积1、助增电流l 这种使测量阻抗增大的分支电流称为

39、助增电流，其分支系数这种使测量阻抗增大的分支电流称为助增电流，其分支系数Kb 亦称之为助增系数，亦称之为助增系数，Kb 1。l 助增电流的影响，实际上是降低了保护装置助增电流的影响，实际上是降低了保护装置KZA的灵敏度，的灵敏度，缩短了阻抗保护的距离缩短了阻抗保护的距离l 在整定计算时应取实际可能运行方式下的最小值，以保证保在整定计算时应取实际可能运行方式下的最小值，以保证保护的选择性。因为这样整定后，如果运行方式变化出现较大护的选择性。因为这样整定后，如果运行方式变化出现较大的分支系数变大时，使得测量阻抗增大，保护范围缩小，不的分支系数变大时，使得测量阻抗增大，保护范围缩小，不至于造成非选择

40、性动作。至于造成非选择性动作。 二、分支电流对距离保护的影响二、分支电流对距离保护的影响2、汲出电流l 这种使测量阻抗减小的分支电流称为这种使测量阻抗减小的分支电流称为汲出汲出电流，其分支系电流，其分支系数数Kb 1） B、汲出分支（保护安装处至故障点有负荷引出，保护测量阻抗将减小。分支系数 1） B、汲出分支（保护安装处至故障点有负荷引出，保护测量阻抗将减小。分支系数 1） C、助增分支、汲出分支同时存在时 总分支系数为助增系数与汲出系数相乘。fzKIopfzrelABIIrelIIopZKKZKZ2 .1 . relKfzKfzK 与相邻元件的速动保护配合灵敏度校验：灵敏度校验： 要求：要

41、求：1.31.5若灵敏系数不满足要求，可与相邻若灵敏系数不满足要求，可与相邻段配合段配合 ，动作阻，动作阻抗为抗为动作时间：动作时间：tttopop2 .1 .ABIIopIIsenZZK1 .opfzrelABIIrelIIopZKKZKZ2 .1 . 3、相间距离段保护的整定 整定计算原则：按躲过最小负荷阻抗整定整定计算原则：按躲过最小负荷阻抗整定 按躲过最小负荷阻抗整定 可靠系数取1.21.3；全阻抗继电器返回系数取1.151.25 若测量元件采用方向阻抗继电器： 方向阻抗继电器灵敏角 负荷阻抗角astrerelldIIIsetKKKZZmin.1 .max.min.9 .0fhxeld

42、IUZ)cos(min.1 .ldlmastrerelldIIIsetKKKZZlmld3、相间距离段保护的整定 灵敏度校验近后备时： 要求1.31.5远后备时： 要求1.2 注意：以上动作阻抗为一次侧计算值，工程实践中还应换算成继电器的整定值：ABIIIopIIIsenZZK1.BCbABIIIopIIIsenZKZZKmax.1 .setTVTAksetZnnZ.对距离保护的评价对距离保护的评价在多电源网络甚至复杂电网中，距离保护能较在多电源网络甚至复杂电网中，距离保护能较好地满足动作的选择性要求好地满足动作的选择性要求在在220kV220kV及以上电压等级的网络中，因保护不及以上电压等级

43、的网络中，因保护不能满足稳定要求而不能作为主保护能满足稳定要求而不能作为主保护距离保护比电流电压保护的灵敏度好，且基本距离保护比电流电压保护的灵敏度好，且基本上不受系统运行方式的影响，保护区相对稳上不受系统运行方式的影响，保护区相对稳定定第第四四部分部分220kV零序电流保护零序电流保护原理原理线路的零序电流及方向保护线路的零序电流及方向保护一、概述一、概述1 1、中性点方式：、中性点方式：2 2、供电可靠性：、供电可靠性：3 3、绝缘水平：、绝缘水平：4 4、接地电流：、接地电流：中性点直接接地（大接地电流电网）中性点直接接地（大接地电流电网）中性点非直接接地（小接地电流电网）中性点非直接接

44、地（小接地电流电网）大：供电可靠性低大：供电可靠性低小：供电可靠性高小：供电可靠性高大：按相电压，设备造价低大：按相电压，设备造价低小：按线电压，设备造价高小：按线电压，设备造价高大：接地电流大，属故障状态，需跳闸大：接地电流大，属故障状态，需跳闸小：接地电流小，属不正常运行状态，不小：接地电流小，属不正常运行状态，不 跳闸只发信号跳闸只发信号二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率 的特点的特点 （1 1）故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电）故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低。压越低。（2 2）零序电流的分布，决定于线路的零序

45、阻抗和）零序电流的分布，决定于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及变压器接地中性点的中性点接地变压器的零序阻抗及变压器接地中性点的数目和位置。数目和位置。（3 3）故障线路零序功率的方向与正序功率的方向）故障线路零序功率的方向与正序功率的方向相反，是由线路流向母线的。相反，是由线路流向母线的。（4 4）某一保护安装地点处的零序电压与零序电流）某一保护安装地点处的零序电压与零序电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角。之间的相位差取决于背后元件的阻抗角。 （5 5）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引起化，引起Ud1Ud1、Ud2 Ud2 、

46、Ud0Ud0之间电压分配的改变，因而之间电压分配的改变，因而间接地影响零序分量的大小。间接地影响零序分量的大小。二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点 三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器 流入继电器中的电流为流入继电器中的电流为 接地故障时流入继电器的电流接地故障时流入继电器的电流为零序电流，即为零序电流，即 .cbarIIII.0.3IIIIIcbar 在正常运行和相间短路时，零序电流过滤器存在正常运行和相间短路时，零序电流过滤器存在一个不平衡电流，即在一个不平衡电流，即 它是由于三个互感器铁心的饱和程度不同，它是由于三个互感器铁心

47、的饱和程度不同，以及制造过程中的某些差别而引起的。当发生相以及制造过程中的某些差别而引起的。当发生相间短路时，铁芯饱和的程度最严重，此时不平衡间短路时，铁芯饱和的程度最严重，此时不平衡电流达到最大值。电流达到最大值。 三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器 unbrII 对于采用电缆引出的对于采用电缆引出的送电线路，还广泛采用送电线路，还广泛采用零序电流互感器接线以零序电流互感器接线以获得获得3I0 3I0 ，如右图所示，如右图所示它和零序电流过滤器相它和零序电流过滤器相比，主要是没有不平衡比，主要是没有不平衡电流，同时接线也更简电流，同时接线也更简单。单。三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器

48、四、零序电压互感器四、零序电压互感器 零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器。三相五柱式电压互感器。 发生接地故障时，从发生接地故障时，从 mn 端子上得到的零序电压为：端子上得到的零序电压为： 03.UUUUUCBAmn五、零序电流速断保护（零序五、零序电流速断保护（零序I段）段） 零序电流速断保护起动值的整定原则如下零序电流速断保护起动值的整定原则如下 1.躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0max ,即 式中式中 单相接地短路时的零序电流和两相接地短路时单相接地短路时的零序电流和两相

49、接地短路时的零序电流最大值。的零序电流最大值。 max. 0Imax. 0relOP3IKI2.2.躲过断路器三相触头不同期合闸时出现的零序电躲过断路器三相触头不同期合闸时出现的零序电流，即流，即uncrelOP3IKI六、限时零序电流速断保护（零序六、限时零序电流速断保护（零序段）段） 1.1.起动电流起动电流 零序零序段的起动电流应与下一段线路的零序段的起动电流应与下一段线路的零序段保护相配合。段保护相配合。 OP rel OPIKI 2 2. .动作时限动作时限 零序零序段的动作时限与相邻线路零序段的动作时限与相邻线路零序段段相配合，动作时限一般取相配合，动作时限一般取0.50.5秒秒3

50、.3.灵敏度校验灵敏度校验 零序零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足路时的最小零序电流来校验，并满足Ksen1.31.5,Ksen1.31.5,即即式中式中I0。min本线路末端接地短路时的最小零序电流。本线路末端接地短路时的最小零序电流。 六、限时零序电流速断保护（零序六、限时零序电流速断保护（零序段）段） 5 . 13OPmin. 0senIIK如果灵敏度不满足要求，则增加一段零序，并与相邻线如果灵敏度不满足要求，则增加一段零序，并与相邻线路零序路零序段配合段配合七、定时限零序过电流保护（零序七、定时限零序过电流保护（

51、零序段）段） 1. 1.起动电流起动电流 (1) (1) 躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流大不平衡电流Iunb.max,Iunb.max,即即 （2 2）与下一线路零序）与下一线路零序段相配合就是本保护零序段相配合就是本保护零序段段的保护范围，不能超出相邻线路上零序的保护范围，不能超出相邻线路上零序段的保护范围。段的保护范围。max.unb rel OPIKI2. 2. 灵敏度校验灵敏度校验 作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流来校验，要求障时的最小零序

52、电流来校验，要求 作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流3I0min3I0min来校验，要求来校验，要求5 . 13 . 13 OPmin. 0senIIK2 . 13 OPmin. 0senIIK3.3.动作时限动作时限 各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。 只有在两个变压器间发生接地故障时，才能引起零序只有在两个变压器间发生接地故障时，才能引起零序电流，所以只有保护电流，所以只有保护4 4、5 5、6 6才能才能采

53、用零序保护，要求：采用零序保护，要求：654ttt 反时限反时限 零序保护的原理是三相平衡系统中流过的电流矢量和是零，当系统发生单相接地故障时，平衡系统被破坏，就有零序电流产生，通过电流互感器检测到，从而保护动作，反延时就是零序电流越大延时动作的时间就越短。和它相对的是正时限。八、方向性零序电流保护八、方向性零序电流保护 在在d1d1点接地短路时，需满足点接地短路时，需满足t t0202ttt0303必须加装功率方向元件。必须加装功率方向元件。 1.1.工作原理工作原理灵敏角灵敏角70sen)11095(sen 在双侧电源两侧变压器的中性点均接地的在双侧电源两侧变压器的中性点均接地的电网中，当线路上发生接地短路时，故障点的零序电网中，当线路上发生接地短路时，故障点的零序电流将分为两个支路分别流向两侧的接地中性点，电流将分为