电力系统继电保护概述讲义ppt课件

1、1第一章电力系统继电保护概述1-1 继电保护的作用一、电力系统的组成及其生产特点 1、组成： 发电机、变压器、输配电线母线、电动机等 2、生产特点： 发、供、用同时完成，不能储存。 3、要求： 电力系统运行安全、可靠、连续。二、电力系统的故障和不正常工作状态 1、故障 电力系统最常见的故障是短路。 2 短路：相与相之间、相对地之间、电机或变压器同一相绕组不同线匝之间的短接， a、短路形式 d（1）（最常见）、d（1，1）、d（2）和d（3）（最危险）b、短路特点：Id，Uc、短路故障的后果事故 事故即指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，以至于造成停电、少送电，电能质量严重下降，甚至损坏设备。

2、2、不正常运行状态 指电气设备的正常运行状态遭到破坏，系统的运行参数偏离规定的允许值，但尚未发展成故障。 a、其性质、后果及危害性有别于故障 3 b、长时间的不正常运行有可能造成故障 如长期过负荷温度升高绝缘老化故障 3、易出故障的元件 架空线、开关电器、旋转电机等三、继电保护的任务 继电保护装置是一种由继电器和其它辅助元件构成的安全自动装置。它能反映电气元件的故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号。 故障将故障元件切除（借助断路器） 不正常状态自动发出信号（以便及时处理），可预防事故的发生和缩小事故影响范围，保证电能质量和供电可靠性。 4 1-2 保护装置构成基本原理和组成一、保

3、护装置的原理 利用发生故障时，电力系统的一些基本参数（电流、电压、相角）与正常运行时的差别来实现保护。二、构成 1、测量单元：测量被保护元件运行参数的变化，并与保护的整定值进行比较 2、逻辑单元：对测量单元送来的信号进行综合判断，决定保护装置是否需要动作。 3、执行单元：根据逻辑单元的决定，发出信号或跳闸命令 故障参数量测量逻辑执行跳闸或信号脉冲5 三、各种保护装置简介 1、过电流保护：Id 2、低电压保护：U 3、功率方向电流保护：功率方向 电流大小 4、距离保护：X=U/I 正常X大（U=Ue，I=If） 故障X小（U，Id） 5、差动保护：电流相位 电流大小 6、高频保护：利用高频信号监

4、测各电气量情况 6 1-3 对继电保护的要求一、选择性 1、目的：缩小停电范围 2、措施：保护装置应断开离故障点最近断路器。 主保护：能以最短的速度切除被保护元件范围内的故障的保护。 后备保护：主保护或断路器拒绝动作时起作用的继电保护。 后备保护分为近后备和远后备 例：用图表示各级线路主保护、近后备保护、远后备保护的保护范围。7二、速动性 1、目的：限制故障的不良后果，避免形成事故 2、故障切除时间：由保护装置动作时间、断路器固有的跳闸时间组成。三、灵敏性 1、目的：保护反应故障或不正常运行状态能力。 2、灵敏系数：指电力系统处于最小运行方式下，在整个保护范围内任一点发生故障时，都能可靠动作的

5、能力。常用Klm表示。 对于反应故障时参量增加而动作的保护装置： Klm=保护区末端金属性短路时最小故障参数计算值/保护装置动作参数整定值。 8 对于反应故障时参量减小而动作的保护装置： Klm=保护装置动作参数整定值/保护区末端金属性短路时最大故障参数计算值。 要求Klm1（一般为1.22.0）四、可靠性 从两个方面考核：保护范围内不应拒动 保护范围外不应误动 上述四个要求必须同时具备，且解决好之间的矛盾： 如：选择性、速动性可靠性 灵敏性可靠性、选择性 选择性速动性9复习提问：1、继保任务、基本要求2、主保护、近后备保护、远后备保护的区别3、灵敏系数的概念及运用复习提问：4、继保的原理、构

6、成及作用 5、各种常用保护的工作原理10 第二章 继电保护的基本元件一、概念 继电器是一种能够自动动作的电器，当控制它的输入量达到一定数值时动作，并且有电路控制的功能。 继电器是继保的基本组成元件。二、继电器的类型 按反映的物理量分：电量、非电量 反映非电量继电器分为：瓦斯继电器、热继电器、压力继电器等。 反映电量继电器：按用途分：测量继电器（电流、电压、频率、差动等） 辅助继电器（中间、时间、信号等） 11按结构原理： 机电型（电磁型、感应型、极化型、干簧）、整流型、晶体管型（一）电磁型继电器 运用广泛，原理简单，成本低，运行可靠，运行经验丰富。 1、常用继电器的表示符号 继电器与外部电路相

7、连的部件有：线圈、触点，继电器的线圈、触点一般连接在不同回路中。 图形符号 归总图：一个方框上面加半圆弧 方框内表示装有继电器的感受元件（如铁芯线圈） 半圆弧内标志继电器的触点12 展开图：线圈和触点分开表示 线圈表示方法 触点表示方法及常开触点、常闭触点含义 各种类型触点新、旧符号对照 文字符号 常见继电器（电流、电压、时间、信号、中间、差动等）新、旧符号对照 型号 由动作原理代号、主要功能代号、设计序号及主要规格代号等组成。 13表示形式： 1234 1动作原理代号，以汉拼字母表示 2主要功能代号，以汉拼字母表示 3设计序号，以阿拉伯数字表示 4主要规格代号，以阿拉伯数字表示,通常表示继电

8、器触点的型式及数量 1：表示一对常开触点 2：表示一对常闭触点 3：表示一对常开触点，一对常闭触点 例：DL-13型继电器 D：按电磁原理构成 L：电流继电器 1：设计序号 3：触点规格一对常开，一对常闭14 2、结构和动作原理 电磁型继电器按其结构型式可分：螺管线圈式、吸引衔铁式、转动舌片式 电磁型继电器构成：电磁铁、可动衔铁、线圈、触点、反作用弹簧等 电磁型继电器适用于交流和直流 3、动作电流、返回电流、返回系数的概念（以吸引衔铁式继电器为例） 过量继电器（常开触点） 反映输入量增加而动作，如过电流继电器、过电压继电器 动作电流：继电器刚好动作（衔铁吸起，触点闭合）时的最小电流Idz 15

9、返回电流：继电器刚好返回（衔铁释放，触点断开）时的最大电流Ih返回系数：继电器返回电流与动作电流的比值Kh Kh=Ih/Idz 过量继电器Kh1 无论过量还是低量继电器，一般要求Kh1 4、改变继电器动作电流的方法 改变空气隙（正比） 改变继电器线圈匝数（反比） 改变弹簧的反作用力矩，即弹簧的松紧程度（正比） 较常用的为后两种复习提问：1、电磁型继电器的组成、结构型式及工作原理2、常开触点、常闭触点的区别3、动作值、返回值、返回系数的概念（过量继电器、低量继电器）17 5、常用电磁型继电器 电流继电器 用途：过电流保护中作为启动和测量元件 结构：转动舌片式（DL-10型） 原理：线圈I=0或较

10、小不动作 IIdz动作 I30s，需在线圈回路串接一个附加电阻（P121图8-7） 正常起动Rf被短接 动作后Rf串接，保证热稳定 中间继电器 用途：增加触点数量和容量，动作和返回可带不大 的延时，可以构成自保持回路 结构：吸引衔铁式（DZ-10系列）21 原理：线圈电压6070%Ue动作 线圈无电压或很低返回 常见类型： DZ型一般电磁型 DZJ型交流电磁型 DZB型带自保持线圈型（工作线圈、自保持线圈或电压、电流线圈）继电器动作后，只要自保持线圈有电就能维持动作。 DZS型接点具有延时动作或延时返回型 接入电路的几种方式： 无自保持； 带自保持，手动复归； 带自保持线圈，自动复归。 22

11、信号继电器 用途：用来指示保护装置的动作，同时接通灯光、音响信号。 结构：吸引衔铁式（DX-11型） 原理：线圈通电动作（触点闭合，掉牌） 自保持（机械自保持）,手动复归 类型：串联信号继电器（电流型） 并联信号继电器（电压型） DXM-2A：磁力自保持灯光显示代替机械掉牌 干簧触点工作线圈、复归线圈（极性不能反接） 23复习提问：1、电流、电压继电器的结构型式、动作值的调整方法2、时间继电器的结构型式、附加电阻的串接方法、作用3、中间继电器的结构型式、常见类型4、信号继电器的结构型式、原理特点24（二）感应型电流继电器（GL-10） 1、原理：电磁感应现象载流导体处于运动磁场（旋转磁场或移进

12、磁场）之中，会受到磁场的作用力，力图阻止磁场相对于导体运动，迫使导体追随磁场作相应运动。 2、结构：感应原理部分反时限特性 电磁铁（带短路环）、圆盘、永久性磁铁 电磁原理部分瞬时动作,电磁铁、衔铁、磁分路铁芯 机械显示部分动作信号3、动作电流 感应部分使螺杆与扇形齿轮啮合的最小电流 。整定方法：粗调，继电器线圈若干抽头分插到插座板的插环上 。25 电磁部分使衔铁瞬时吸下的最小电流（为感应部分的28倍） 整定方法：速断整定螺丝，改变衔铁右端与铁芯间的气隙来实现。 4、返回电流 感应部分扇形齿轮与螺杆分开时刻，继电器线圈中的最大电流一般，感应部分 Kfh=0.80.855、动作时限 兼有瞬时和延时

13、两部分 6、时限特性 继电器的动作时间与线圈电流的关系曲线分成三部分： 反时限特性动作时间与电流平方成反比 26 定时限特性动作时间与电流成水平直线关系（磁路饱和） 速断特性动作时间瞬时例：P126图8-14 曲线1定时限整定为2s，速断电流倍数为8 曲线2定时限整定为4s，速断电流倍数大于10 图中：t动作时间 IJ继电器线圈电流 Idz继电器感应部分动作电流27试验1：电磁型电流、电压继电器 一、熟悉结构、找出相应端子 DL-31/10型端子排列： 1 5 2 6 3 4其中： 5、6常开触点端子 1、2、3、4线圈端子 （2、3连接串联；） （1、2连接，3、4连接并联）28DY-36/

14、160型端子排列： 1 5 2 6 3 7 4 8其中：5、6常开触点端子 7、8常闭触点端子 1、2、3、4线圈端子 （串、并联连接方法同上） 29二、按照试验步骤进行 1、看懂接线图 2、注意： 电流继电器 若继电器动作磁势一定，线圈并联时的动作电流为串联的2倍，且KhIf） 例： DL-31/10动作电流整定范围2.510A 线圈串联时，动作电流整定范围2.55A 线圈并联时，动作电流整定范围510A30电压继电器 低电压继电器：动作电压、返回电压的定义 若继电器动作磁势一定，线圈串联时的动作电压为并联的2倍，且Kh1（UdzId.max（被保护线路外部短路时最大短路电流），保证动作的选

15、择性。 36 Idz 保护的动作电流：继电器的动作电流（可举例说明）例题3-1P67 4、保护范围,P143图9-8: 最大保护范围Lmax50%L 最小保护范围Lmin15%L无意义5、优点：动作迅速，简单可靠 缺点：不能保护线路全长，单独使用不能作为主保护。 6、原理接线：P58图3-3 根据归总式原理图画出展开图：先介绍归总式原理图、展开图的特点。 KM的作用：1）增大接点容量 2）增大装置动作时间（0.060.08s） 37 3）防止管型避雷器放电（0.040.06s）误动作 QF辅助接点的作用：保护KM的接点。 二、限时电流速断保护（一） 工作原理 1、特点：既能保护线路全长，又能快

16、速切除故障，兼作瞬时电流速断的后备。 2、保护范围：本线路全长及相邻线路一部分（不超过相邻线路瞬时电流速断保护范围）（二）动作电流及动作时限的整定：1、动作电流： 1）：2）不应超出相邻变压器速断保护区以外：取两者中较大者。382、动作时限：0.5s 3、灵敏系数（比瞬时电流速断保护高，可保护线路全长，但速动性差）（三）原理接线：P61图3-5根据归总式原理图画出展开图 瞬时电流速断与限时电流速断的配合 分析各区段保护动作情况：AM、MB、BQ、QN结论：两者配合，可在0.5s的短时间内切除全线路范围内任何点短路故障可作为线路的主保护例题3-1P67 三、定时限过电流保护（一）工作原理正常时不

17、应该动作，短路时起动并以时间来保证动作的选择性。39（二）整定原则 1、动作电流的整定：（1）按躲过被保护线路的最大负荷电流整定 （2）相邻线路短路故障切除后保护能可靠返回 可靠系数，取1.15-1.25 电动机自起动系数，取1.5-3 返回系数，取0.85要特别注意的确定。可举例说明。 2、动作时限的整定：按阶梯原则整定保证动作的选择性，具有定时限特性，动作时限与流过电流大小无关。 3、灵敏度：IOP小Ksen高 近后备Ksen1.3-1.5 远后备Ksen1.240（三）保护范围：作为本线路的后备保护（近后备），也可作为相邻线路的后备保护（远后备）（四）原理接线： 采用电磁型继电器构成的定

18、时限过电流保护组成：LJ、SJ、XJ、（ZJ） 特点：短路点离电源越近的线路Idt，但同一条线路动作时限相同采用感应型电流继电器构成的反时限过电流保护 。 特点：接线简单，但时限配合较困难 被保护线路不同地点短路，动作时限不同 可加快切除线路首端短路故障41 组成：感应型电流继电器 组合式带有动作时限（Idt）替代SJ，接点容量大替代ZJ，动作指示掉牌替代XJ 运用：多用在电压较低的配电网线路上和在电动机上（末级线路）四、电流保护接线方式（LJ线圈与LH二次线圈之间的连接方式） 1、三相三继电器接线（完全星形接线）P65图2-15（1）特点：三只LJ接入各自相应相别LH的二次侧，两星形中点连接

19、 可反映各种类型短路（2）接线系数Kjx：继电器线圈电流Ij与LH二次电流I2的比值 Kjx=Ij/I2 完全星形接线：Kjx=1 42（3）适用：大接地电流系统相间短路保护（4）缺点：费用高且小接地电流系统不适用例：两条线路在不同相别发生接地且其保护动作时限相同两条线路会同时断开，而小接地电流系统允许短时单相接地运行 2、两相两继电器接线（不完全星形接线）P65图2-16 （1）特点：两只LJ和两只LH均接成不完全星形，两中点之间有中线连接 可反映各种相间短路及B相除外的单相接地故障。（2）Kjx=1（3）适用：小接地电流系统作为相间短路保护（4）各处保护装置的LH必须装设在同名相上 43两

20、点接地时保护装置动作情况：（设两套保护动作时限相同） a、双回线路保护装置LH装设在同名相A、C上 XL-1故障相别 A A B B C C XL-2故障相别 B C A C A B XL-1切除情况 + + - - + + XL-2切除情况 - + + + + - 停电线路数目 1 2 1 1 2 1其中：“+”为切除；“-”为不切除 结论：2/3机会切除一个故障点；1/3机会切除两个故障点44b、双回线路保护装置的LH，一条装于A、C相，另一条装于A、B相 XL-1故障相别 A A B B C C XL-2故障相别 B C A C A B XL-1切除情况 + + - - + + XL-2

21、切除情况 + - + - + + 停电线路数目 2 1 1 0 2 2 结论：1/2机会切除两个故障点； 1/3机会切除一个故障点； 1/6机会两套保护均不动作45（5）缺点： 用于Y/变压器保护时，灵敏系数可能比完全星形接线小一半；辐射形电网两段线路的两点接地，可能造成非选择性动作，P149，图9-16（c） 3、两相三继电器接线（不完全星形接线） （1）特点：回路比不完全星形接线多接一只继电器 （2）Kjx=1（对于Y/-11变压器保护，灵敏系数与完全星形接线相同）（3）适用：小接地电流系统作为相间短路保护464、两相单继电器接线（两相电流差接线）P66图2-17（1）特点：一只继电器，

22、两只LH反极性连接（2）缺点： a、短路形式不同，保护灵敏系数不同 三相短路：Kjx= IJ=Ia 两相短路：A、C Kjx=2 （A、C相装LH） A、B Kjx=1 或 b、在Y/-11变压器后发生两相短路时，保护可能拒动 例：Y/-11变压器，a、b短路 （3）适用：中性点不接地系统小容量电动机保护作为相间短路保护 475、零序分量保护接线 （1）特点：三只LH二次侧同极性相连，继电器接于两连接点之间 （2）适用：110KV以上大接地电流系统作为单相短路保护 课堂练习：采用两相两继电器接线画出电流速断保护原理接线图 五、三段式电流保护接线图 （P66图3-12） 1、对照图3-12分析三

23、段式电流保护的构成、原理、动作过程。 2、三段式电流保护整定计算实例 P67例3-1。48七、电流电压联锁速断保护（一）母线残余电压（母线残压） 发生短路故障时，系统电压急剧下降，此时的母线电压称为残余电压 UCy=IKZdl（与短路点位置及系统运行方式有关） 短路点越远，UCY；反之，UCY 最大运行方式，UCY（曲线1）； 最小运行方式，UCY（曲线2） 特点：发生短路时，利用系统电压剧烈下降的特征瞬时动作的保护 构成：低电压继电器保护范围：最大运行方式lmin 最小运行方式lmax与电流速断保护相反49（二）电流闭锁电压速断保护 1、特点：电流速断和电压速断互相闭锁的一种保护 2、原理接

24、线：参考中专教材P57图2-26 （1）原理： 电压回路断线1KM发信号 短路故障2KM起动：QF跳闸，KS发信号 （2）由原理图如何转换成展开图 展 开 图 组 成 ： 交 流 电 流 、 交 流 电 压 、 直流、信号、文字说明 503、整定原则： 经常运行方式下，电流速断和电压速断有相同保护范围保证有最大的保护范围 被保护线路外部短路，不动作保证动作的选择性 IOP，UOP（1）经常运行方式的最大保护区为：（2） （3） 4、校验 要求51复习提问：1、电压速断与电流速断保护的区别。2、电流电压联锁速断保护的工作原理。3、过电流保护的动作电流、动作时限、保护范围、灵敏度特点4、定时限过电

25、流、反时限过电流保护特点、区别。52 3-2 输电线路的方向电流保护一、电流保护方向问题的提出1、问题双电源辐射网（或单电源环网）例：P70图3-14 （1）瞬时电流速断保护无选择性动作 （2）定时限过电流保护动作时限无法整定2、原因：保护误动时的短路功率方向是由线路流向母线。3、解决方法：电流元件KA起动； 采用方向电流保护：功率方向元件KP判别（正方向：母线线路），反应短路时大小和方向的保护（其中方向为电流和电压之间的夹角） 53二、工作原理（方向过电流保护） 1、动作参数的整定 根据动作方向将保护分成两组。例：在图3-15（P71）将1、3、5分成一组；2、4、6分成一组再分别按单侧电源

26、线路过电流保护同样的原则整定参数，保证动作的选择性。 2、特点： 在原有保护上增设一个功率方向判别元件反向故障时，闭锁保护。54 3、原理接线：P72图3-16 组成：KA、KP、KT、KS等元件。 原理：短路（正向）：KA、KP均动作保护动作 短路（反向）：KA动作，KP不动闭锁保护装置 4、方向元件的装设。对于同一母线两侧的保护：动作时限长者可不装方向元件，动作时限短和相等者必须装方向元件。 上例：保护3可不装方向元件。 5、方法：流入KP的U和相位不同。 55三、功率方向继电器KP的原理（一）作用：判断正反方向故障。（二）要求：1、判断方向（和之间的相位）。2、灵敏度高（动作功率小）。3

27、、动作时间短（三）接线： （四）原理： 正方向（1）：动作 反方向（2）：不动作四、电磁型功率方向继电器。 1、类型： LG11：用于相间短路保护。 LG12：用于接地保护。56 2、结构： 输入：（5、6端子） （5、7为同极性端） （7、8端子）输出 ：KP接点（11、12端子）电压形成回路（电搞变换器UR，电压变换器UV）比较回路（整流桥1U，2U）执行元件（极化继电器KP） 3、工作原理：（1）电压形成回路。 57 转移阻抗角 继电器内角（谐振电路使超前） 动作电压 制动电压（2）比较回路。 动作即动作条件 实际4、动作区图和灵敏角。动作条件： 动作区：能使KP动作的与之间的夹角585

28、、电压死区及其消除。 电压死区：无法动作 解决方法：在电压回路采用记忆电路。（串接构成串联谐振记忆回路） 缺点：记忆串联方向限时电流速断和过电流保护6、潜动现象。 继电器动作电压潜动 继电器动作电流潜动 原因：比较回路元件参数不对称。 正潜动：误动 负潜动：拒动或灵敏系数降低。 消除：电流潜动/电压潜动 59五、功率方向继电器的接线方式（一）接线方式。 1、要求：（1）能正确反应故障方向：正方向故障继电器动作；反方向故障，继电器不动作。（2）灵敏系数高。 2、概念：三相对称且时，超前的接线方式 3、接线； P78图3-21 4、特点：（1）接相间电压，不对称短路时动作灵敏。（2）可消除正向出口

29、两相短路的电压死区。 （3）不能消除正向出口三相短路的电压死区。 （4）接线应注意KP电压电流线圈极性与TA、TV极性的正确连接。60（二）KP接线方式分析 1、正方向三相短路。 KP动作条件： （1）近处短路：继电器拒动，电压死压。 （2）远处短路：以A相KP为例。总可以落在动作区内 2、反方向三相短路。 不变 落在非动作区，不动作。 思考题：已知一KP的内角为和，用于线路角为的线路，问应哪种内角时，在接线下，KP可以灵敏动作。613、正方向两相短路（1）近处短路（保护出口短路），P78矢量图3-22。2、远处两相短路小结：1适当选择继电器内角，任何相间短路，均能正确动作。动作条件：2KP灵

30、敏动作条件：3对两相短路均无死区，近点三相短路，继电器有死区。 六、 非故障相电流的影响与按相起动（一）非故障相电流对保护的影响。 非故障相电流：电网发生不对称短路时，在非故障相中流过的电流。 62 空载：=0 负载：可使KP误动作两相短路 1、两相短路：K点AB短路。 分析保护1：B，C相KP不动作；A相KP误动作。 2、单相接地短路， P79图323。K点与间无正序和负序电流分量，只分析零序电流的影响。假设系统容量无限大，且忽略阻抗中的电阻。 保护1：正向故障 应该动作保护2：反向故障碍 不应该动作动作分析具体见P73表及P74图35（思考提问） 结论：保护2可能误动。63解决方法：（1）

31、提高起动元件的动作电流，使之大于非故障相电流（负荷电流与零序电流相量和）。（2）接线采用按相起动。（二）按相起动。（三）方向过电流保护接线图。 参考中专教材P75图317 课堂练习：画展开图。 七、 方向电流保护的整定计算 （一）方向过电流保护动作电流的整定。 1、躲过被保护线路中的最大负荷电流。P70图314 须考虑开环时的增加。 2、与相邻线路过电流保护动作电流配合。 取两者中较大者。64（二）方向过电流保护灵敏系数的校验。 方向元件：不须校验。 电流元件：与不带方向元件的过电流保护相同。（三）方向过电流保护动作时限的整定。 同一动作方向的过电流保护：按阶梯原则。 装设方向元件的原则：同一

32、母线两侧，动作时限短且相等须装方向元件。 同一母线两侧，动作时限长者不须装方向元件。（四）保护装置的相继动作。 相继动作：同一条线路两侧保护按先后顺序动作。 相继动作区：相继动作的线路长度 。 缺点：加长故障切除时间。 优点：可提高保护装置的灵敏系数。作业：P109 3-5，37，31165 3-3 输电线路的接地故障保护 一、电网接线方式及其保护特点（一）电网接线方式： 中性点直接接地方式： 110KV及以上大接地电流系统。 中性点不接地或经消弧线圈接地： 35KV及以下小接地电流系统。（二）零序保护（接地保护）。 接地故障：出现零序电流和零序电压构成保护。 优：接线简单，灵敏度高，动作迅速

33、，保护区稳定。 66（三）保护特点：大接地电流系统：多动作于跳闸。小接地电流系统：多动作于信号。列表： 电压等 接地方式 保护特点110kV及以上 中性点直接接地 零序保护多用于跳闸 335kV以下 中性点不接地 零序保护多用于信号 中性点经消弧线圈接地 67二、中性点不接地电网单相接地故障的特点。 1、简单的不接地电网。 2、电网中有两条线路的不接地电网。 零序网络忽略Z。 故障线路：零序电流方向为线路流向母线。 零序电流方向为母线流向线路。 3、单相接地故障特点：（1）全系统均出现零序电压且处处相等。（2）故障相对地电容电流为零，非故障相对地电容电流增大倍。非故障线路由本线路对地电容电流形

34、成，且超前。母线出线故障线路 68（3）故障线路由全系统非故障元件对地电容电流形成，且滞后（ 大小 、方向、 均不同） 。（4）故障相对地电压为零，其它两相对电压升高倍，中性点电压偏移为正常对相电压。三、中性点不接地系统单相接地故障的保护方式 1、绝缘监视装置。原理：单相接地时同一电压级的全电网出现相同零序电压。 装设：发电厂和变电站母线上。 接线：P82图3-25 发信号。 查找故障：P82-83 适用：简单且允许短时停电的电网。692、零序电流保护。 原理：故障线路零序电流大。 装设：电缆型零序电流互感器+电流继电器。 接线：参考中专教材P88 图4-10，发信号或跳闸 出线回路： ，保护

35、越灵敏。3、零序功率方向保护。P83图3-26 原理：故障线路与非故障线路零序功率方向不同。发信号或跳闸。 适用：零序电流保护不足或接线复杂网络。70 3-4 中性点直接接地电网的接地保护 一、单相接地时零序分量特点零序分量只在单相接地或两相接地短路时出现。 1、在故障点最高，离故障点越远，越小。 2、零序电流的分布，取决于输电线路和中性点接地变压器的零序阻抗。 3、系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就不变。但正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，从而间接影响零分量大小。 4、的实际流向，电线路流向母线。71二、零序电流保护 1、构成：

36、阶段式：零序段（零序电流瞬时速断） 零序段（零序电流限时速断） 零序段（零序过电流） 2、原理图：P87图329展开图区别：测量元件不接相电流，而接零序电流（零序电流滤过器）（一）电流速断（零序段）保护 优点：与反应相间短路的段比保护范围长且稳定 （1）躲过被保护线路末端单相或两相电流接地时的最大 （2）躲过QF三相不同时合闸时，流过保护的最大零序电流 72 （3）躲过单相重合闸时非全相振荡的零序电流。 （二）零序电流限时速断（零序段）保护。 （三）零序过电流（零序段）保护。 后备保护一般情况。主保护中性点直接接地终端线路。三、零序方向电流保护（一）零序方向电流保护工作原理。1、零序电流保护增

37、设方向元件的必要性。2、特点： （1）工作灵敏。不受短路点远近及过渡电阻影响 （2）无电压死区。越靠近故障点，零序电压越高。（3）故障点离保护安装处很远。73 3、接线方式：P91图3-33 4、原理接线：P92图334 四、零序电流保护的评价。 1、优点：（1）段灵敏度高，动作时限短。灵敏性高；（2）段保护范围大，速动性好； 段易满足受系统方式变化小。不反应系统的振荡和过负荷；（3）不受系统振荡，短时过负荷影响。原理接线简单，可靠。（4） 单相故障机率高。 742、缺点：（1） 不适合短线路及运行方式变化大系统。（2） 自耦变压器使保护整定复杂化。（3） 单相重合闸非全相运行零序电流较大误动

38、作。 复习：两种接线方式。75 输电线路自动重合闸输电线路自动重合闸 输电线路自动重合闸装置的作用、分类及基本要求一、概念 1、输电线路特点：易发生瞬时性故障 2、自动重合闸概念： 把因故障而跳开的断路器自动重新投入的一种装置称为自动重合闸，简称为ZCH。 ZCH不能判断故障的性质：瞬时性故障重合成功 永久性故障重合不成功 资料表明：成功率在60%90%之间二、ARD的作用 1、提高供电可靠性76 输电线路80%90%属于瞬时性故障 一次重合成功率60%70% 二次重合成功率80%90% 2、加快事故后电力系统电压恢复速度 电机未完全制动，自启动电流小 一次重合循环：几秒 二次重合循环：几十秒

39、 3、弥补输电线路耐雷水平降低的影响 线路耐雷水平较低 10KV：不装避雷线 35KV：进线段1KM左右装 4、提高系统并列运行的稳定性 联络线跳开功率不平衡功角失步 77 P（Q）不足f（U） P（Q）过剩f（U） 5、节省建设输电线路投资 缓建或不建第二回线 6、对误跳闸能起纠正作用 误跳闸：继保误动 QF操作机构不良 人为误碰三、输电线路ARD的不利因素1、增加QF检修机会 永久性故障2、使QF遮断容量（开断事故的能力）降低降低系数：Id10KA， 取0.878 Id1020KA，取0.75 IdKMV内阻，ZJV分压小，不能动作 复习提问： 1）展开图中各元件接点状态判断 继电器、断路

40、器辅助接点、按钮、SA 2）SA进行跳闸操作时各接点状态 3）C在何时充电、充电电压、时间、回路 4）线路未投入，C是否充电，为什么？ （4）防跳措施 跳跃现象：QF跳合跳合多次 跳跃原因：线路发生永久性故障 且接点ZJ1、ZJ3发生粘连86防跳措施：装设KCF（TBJ） 继保第二次跳DL同时TBJI动作 KCF3：保证DL可靠跳闸 KCF2：切断DL合闸回路 KCF1：自保持，使KCFV动作（在QF跳闸后，KCFI失磁时实现防跳） 复习提问：1、瞬时性故障，SZCH动作过程，每个过程主要元件作用2、永久性故障，SZCH能动作几次，为什么？3、永久性故障，SZCH如何动作4、跳跃现象、原因5、

41、防跳措施、原理 874、接线图特点 （对照原理图说明ARD的基本要求如何得到满足）（1）“不对位”起动 SA“合闸后”SA21-23 QF跳闸 QF （2）下列情况闭锁ARD a、手动跳闸 SA“跳闸后”： SA21-23断开起动回路断开 KK2-0闭合C对6R放电 b、遥控跳闸 放电回路：+C6R闭锁ARD-C c、手动合闸到故障线路 88 电容C充电时间不够长：合闸后C充电（SA2-4断开） 合闸前C不充电（SA2-4闭合） d、母线差动及桥形接线主变差动保护；按频率自动减负荷 放电回路：+C6R闭锁ARD-C（3）ARD时间整定 KT延时接点（4）动作一次 C充电时间为1520s （5）

42、自动复归 QF合闸后：QF1断开KM复归 QF3断开KT复归 89电容C重新开始充电，经1520s后处于准备状态（6）与继保的配合 KM动作：KM4闭合KAC动作（ARD后加速）（7）ARD的试验及动作信号 XBBD：试验 BK：投切SZCH复习提问：1、手动跳闸、ARD为什么不动作2、遥控跳闸，ARD为什么不动作3、手动合闸到故障线路，ARD为什么不动作4、复归90 双侧电源线路SZCH 联络线有一回以上可采用单侧电源SZCH 联络线只有一回除满足前述SZCH基本要求外，还应考虑： （1）时间配合问题 两侧DL均跳开0.51.5s再进行重合 （2）同期问题一、双侧电源线路SZCH的类型及应用

43、 1、非同期重合闸 同期条件范围较宽 2、快速重合闸 适用：110KV及以上线路（全线快速保护：高频闭 锁距离保护） 且DL为快速型 91 3、检查无压和检查同期重合闸 检查无压先合 检查同期后合 4、自同期重合闸 系统侧检查无压先合 水电站侧自同期后合二、检查无压和检查同期重合闸 1、工作原理，P23图2-3 N侧：1YJ（低电压继电器）检查线路无电压 （先合） M侧：TJJ（频差继电器）检查线路两侧电源 fsfsy（后合） 92 永久性故障：检查无压ZCH侧（N侧）DL切断次数多，工作条件差利用QP定期切换两侧工作方式，使DL工作条件接近 2、两侧SZCH的配合（1）顺序的配合 检查无压侧

44、先合 检查同期侧后合（2）同期侧DL不会误重合 永久性故障：N侧重合后，M侧同期条件符合，M侧 仍不会动作tTJJtZCH（3）DL误碰跳闸的补救 M侧：检查同期ZCH自动恢复并列93 N侧：检查无压ZCH无法恢复并列（4）重合闸方式的变换 1LP选择检查无压和检查同期两种ZCH方式 1LP投入：检查无压ZCH 1LP不投：检查同期ZCH 两侧1LP同时投入：可能造成非同期并列 两侧1LP均不投入：线路两侧DL均无法投入 3、检查无压和检查同期重合闸的原理接线 单侧SZCH起动回路增设两个条件： 1YJ2（常闭）+LP检查无压SZCH起动回路 1YJ1（常开）+TJJ（常闭）检查同期SZCH起

45、 动回路94 其它均同单侧电源线路SZCH 4、同步检查继电器（先讲） DT-1电磁型 线圈：两个线圈分别接于线路两侧电源，且极性相反 触点：常闭触点，若两边频率不同，则触点周期性断合，P25图2-5作业： 1、当双侧电源线路由正常运行状态到发生瞬时性故障时，检查无压ZCH和检查同期ZCH的动作过程分别如何？（要求将主要回路表达出来），P363、695复习提问：1、瞬时性故障，双侧电源线路SZCH动作过程2、永久性故障，双侧电源线路SZCH动作过程3、LP作用 同时投、同时不投后果4、TJJ特点 96 重合闸与继电保护的配合重合闸与继电保护的配合 分类：重合闸前加速保护 重合闸后加速保护 作用

46、：当发生永久性故障时，在ZCH动作前、后短 接继保动作时限满足保护速动性要求一、重合闸后加速保护，P30图2-8 1、特点：各回线路分别装设ZCH装置 2、原理： 永久性故障：第一次按时限有选择跳DLZCH动作 第二次瞬时有选择跳DL3、加速段的选择： 97 适用于保护第II段 第段：不存在加速问题 第段：整定值较小，可能误动跳闸（有条件，P30） 4、优点：（1）第一次保护动作有选择性（2）第二次保护动作瞬时，利于系统稳定（瞬时切除永久性故障） 5、缺点：（1）ZCH设备多，费用大（2）第二次保护切除故障带延时，影响ZCH成功率 6、适用范围：35KV及以上高压网络98二、重合闸前加速保护

47、1、特点：只在电源侧装设一套ZCH装置，且电源装无选择性电流速断保护（保护范围为所有线路）（1LJ整定为无选择性，按最末级线路末端短路电流整定） 2、原理： 永久性故障：第一次瞬时无选择跳DLZCH动作第二次按时限有选择跳相应回路DL 3、优点：（1）节省投资（只有一套ZCH）（2）减少绝缘损坏程度，提高ZCH成功率 4、缺点：（1）增加电源侧DL检修机会 99（2）SZCH拒动，扩大停电范围 5、适用范围：35KV及以下较短线路，且只用于单侧电源线路 小结小结一、作业中存在的问题：二、SZCH装置：（1）概念、意义、类型、要求（2）原则：区分事故与正常跳闸“不对位”原则（3）单侧电源线路原理

48、图： 主要继电器SJ、ZJ、TBJ特点及作用； 电容C充、放电时间、回路 “跳跃”现象永久性故障 ZJ1、ZJ3触点发生粘连 100（4）双侧电源线路原理图： 同期检查继电器TJJ原理及作用；1LP的作用（5）重合闸前加速、后加速区别三、思考题：（1）“不对位”原则（2）ZJI、TBJV、TBJ3作用； ZJ1、ZJ3串接作用； 5R、SJ2并联作用（3）DL与C、XD对应状态（4）防跳继电器TBJ如何实现防跳作用（5）双侧电源线路如何实现重合目的（永久性故障、 瞬时性故障）；1LP作用（6）重合闸前加速与后加速区别（7）SZCH的原理接线图如何实现其基本要求101 试验5：DCH型重合闸继电

49、器一、观察ZCH继电器内部各元件及引出端子二、注意：1、ZCH继电器通直流电源； 电秒表通交流220V 2、ZJ自保持电流测定：只观察不测数据（0.5A0.2A)3、采用冲击法测量SJ动作值，注意触点（特别是延时触点）是否接触良好，铁芯吸力够不够大4、查线完毕经老师允许之后方可通电试验5、3K三刀刀闸；4K两刀刀闸三、编写试验报告102第四章第四章 输电线路距离保护输电线路距离保护复习： 电流电压保护优点：简单，经济，工作可靠。缺点：受电网接线方式及系统运行方式影响大。35KV及以上电压复杂网络难于满足要求。 4-1 距离保护概述一、距离保护的基本概念 1、作用：性能更为完善 2、概念：反应故

50、障点至保护安装处之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。二、距离保护的基本原理 1、测量元件：测量故障点至保护安装处的距离（线路阻抗）。103 2、动作原理：三、时限特性： 三段式阶梯形时限特性：、段。（与电流保护、段区别：各段保护范围不随运行方式改变） 四、距离保护的构成 1、主要元件 （1）起动元件：电流继电器KA或阻抗继电器KI。 （2）方向元件：功率方向继电器KP或方向阻抗继电器KI。 （3）测量元件：阻抗继电器KI。 （4）时间元件：时间继电器KT。2、动作过程： P92图52 104 4-2 阻抗继电器一、阻抗测量的基本方法及阻抗继电器的动作特性1、测量

51、方法： 2、构成方法： 单相式多相式 3、动作特性：P118图46二、阻抗继电器的特性方程及实现方法（一）全阻抗继电器。 动作特性：以原点为圆心，为半径的圆 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105（二）方向阻抗继电器。（既能测量测量短路点远近，又能判别短路方向1、绝对值比较方式2、相位比较方式： （三）偏移特性阻抗继电器。 1、绝对值比较方式2、相位比较方式：（四）三个阻抗的意义和区别。1、测量阻抗 2、整定阻抗 3、动作阻抗。106 4-3 阻抗继电器的接线方式一、要求 1、（短路点与保护安装处距离） 2、与故障类型无关。二、反应相间故障的接

52、线 1、三相短路 2、两相短路 3、中性点直接接地电网中而相接地短路三、反映接地故障的接线方式 结论：零序补偿接线方式下能反映各种接地故障。（单相接地两相接地）及三相短路。1074-9 距离保护的整定计算一、各段整定方法 1、距离段2、距离段3、距离段二、阻抗继电器的整定和精确工作电流校验三、振荡闭锁元件的整定1、振荡闭锁起动值的整定2、振荡闭锁开放时间3、振荡闭锁复归时间 4、相电流元件整定四、整定计算举例P157 108第五章第五章 输电线路全线快速的保护输电线路全线快速的保护 5-1输电线路的输电线路的纵联差动保护保护l基本原理：基本原理：l1.反应单侧电气量保护的缺陷：l无法区分本线路

53、末端短路与相邻线路出口短路。无法实现全线速动。l 原因：（1）电气距离接近相等。 （2）继电器本身测量误差。l（3）线路参数不准确。 (4)LH、YH有误差。l （5）短路类型不同。 （6）运行方式变化等。l2. 输电线路纵联差动保护：l （1）输电线路的纵联保护：（P129 第二自然段）。l （2）导引线纵联差动保护：l 用导引线传送电流（大小或方向），根据电流在导引线中的流动情况，l可分为环流式和均压式两种。（P131 图4-2）自学。l（注意图中隔离变压器GB的极性）109例：环流法构成了导引线纵联保护： 线路两侧装有相同变比的LH 正常或区外短路： IJ=Im2+In2=0 J不动 区

54、内短路：IJ=Im2+In2=（Im1+ In1）/nLH = Id/ nLH ( 同时跳两侧DL)J动作 可见纵联差动保护的范围是两侧LH之间，理论上具有绝对选择性可实现全线速动。但它只适用于Ibp.zd（外部短路时的最大不平衡电流） 128二、变压器差动保护的特点 （不平衡电流产生的因素及其防止措施） 1、励磁涌流的影响 （1）励磁涌流： 变压器空载合闸（副边开路，原边投入电网称空载合闸）时的暂态励磁电流，只存在变压器电源侧 （2）产生原因： （3）特点： 变压器正常运行励磁涌流iL36%Ie 空载合闸励磁涌流iL68 IeIbp （4）采取措施：Idz 或采用具有速饱和变流器的BCH型差

55、动继电器（对非周期分量传变不良）1292、变压器接线组别的影响（1）原因：变压器接线形式Y/-11 原、副边电流相位差300Ibp（2）采取措施：相位补偿 Y侧LH接成，侧LH接成Y 接线图及相量图（3）变比选择：Y接LH变比nLH（Y）=IeB（）/5 侧LH变比nLH（）=IeB（Y）/5 实际上选一个接近和稍大于计算值的标准变比 3、LH实际变比和计算变比不同时的影响 （1）原因： 例：一台31.5MVA，两侧电压分别为10.5KV（）和115KV（Y），Y/-11接线的变压器 130 两侧额定电流： I1e=31.5MVA/*10.5KV=1730A I2e=31.5MVA/*115K

56、V=158A 选择LH变比： 低压侧：nL1=2000/5=400 高压侧：nL2=*158/5300/5=60 两臂电流：i1=1730/400=4.32A i2=158/60=4.55A 不平衡电流:Ibp=i2-i1=4.55-4.32=0.23A （2）采取措施：见P.188图11-7 BCH型差动继电器的平衡绕组Wph予以消除 Wph接于保护臂电流小的一侧，接线应注意极性，且i1Wph=（i2-i1）Wcd1314、两侧LH型号不同而产生不平衡电流（1）原因：高压侧套管式LH 低压侧线圈式LH （2）采取措施： a、采取Ktx提高保护动作电流 同型Ktx=0.5 不同型Ktx=1 b

57、、按10%误差的要求选择两侧LH（即按此误差而形成的Iph10%I1（一次电流）)5、变压器分接头改变的影响（1）原因：分接头变变比改变Iph （2）采取措施：引入相对误差系数提高Idz132复习提问：1、差动保护的工作原理2、变压器差动保护接线不平衡电流产生的原因及相应措施 三、采用BCH-2型继电器的差动保护 1、组成：带短路线圈的速饱和变流器； 执行元件DL-11/0.2型LJ 其中：中间柱（截面大一倍）Wcd、Wph1、Wph2、 匝数由抽头 速饱和变流器结构: 左边柱（与绕向相同）位置整定（三铁芯柱型） 右边柱W21332、速饱和变流器工作原理（1）区内故障： idl（非周期分量衰减

58、快）周期分量大（磁感应强度变化量）e2（感应电势）i2 继电器灵敏动作（2）区外故障或励磁涌流： ibp非周期分量大直流助磁（铁芯饱和）周期分量引起e2i2 继电器不动作（3）结论：速饱和变流器的直流助磁作用可有效地躲开外部短路时的非周期分量和励磁涌流3、各线圈的作用 （1）短路电圈的作用 a、作用：消除ibp中非周期分量的影响 b、区内故障：134 原理：idl（非周期分量衰减快） IcdidlcdEdId（去磁） 结论：区内故障、不影响继电器的动作 c、区外故障、励磁涌流原理：ibp（非周期分量大） Icdibp铁芯迅速饱和R（磁阻）漏磁 （助磁）磁路长漏磁更大助磁作用减少更多 （去磁）磁

59、路短漏磁稍小去磁作用减少稍小 C柱总磁通减少e2i2 继电器难以动作 结论：继电器可可靠躲过外部短路产生的暂态不平衡电流的冲击和变压器空载投入时的励磁涌流。 135 d、优点：Wcd流过周期分量，短路线圈（、）不影响继电器的动作安匝数； e、缺点：只适用对主保护动作快速性要求不很高的中小型变压器差动保护（区内故障时idl非周期分量的影响） （2）平衡线圈的作用 a、Wph1、Wph2消除LH实际变比与计算变比不同而产生的ibp b、可与Wcd串联使用提高继电器灵敏度和调整范围 4、用BCH-2型继电器构成的双绕组变压器差动保护接线图 ，参见P215图6-13及P204（或中专教材）归总式原理图

60、、展开式原理图136四、纵差动保护的整定计算原则和步骤 1、确定基本侧 2、动作电流计算 按下述三个条件中最大者作为基本侧动作电流1)躲过变压器空载合闸或外部短路切除后电压恢复时的励磁涌流：2)躲过LH二次回路断线时引起的不平衡电流3) 躲过外部短路时的最大不平衡电流 3、确定基本侧工作线圈匝数 4、确定非基本侧工作线圈匝数 5、校验相对误差： 6、短路线圈抽头确定： 7、灵敏度校验137思考题：1、简述差动继电器的结构2、说明速饱和变流器的工作原理、作用3、说明短路线圈的作用，其匝数的变化对动作值的影响4、简述平衡线圈的作用 138试验4：电磁型差动继电器一、熟悉DCD-2型CJ结构 中间速