线路保护介绍

1、 对电力系统中发生的故障或异常对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。重要措施。 （2 2）当发生不正常工作情况时，）当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。行会引起故障的电气设备。 问问 题题讨讨 论论 继电保护继电保护 （1 1）当电力系统发生故障时，）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从自动、迅速、有选择地将故障

2、设备从电力系统中切除，保证系统其余部分电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。扩大。继电保护继电保护基本任务基本任务 可靠性可靠性快速性快速性 灵敏性灵敏性 保护范围内发生故保护范围内发生故障，保护装置可靠动作障，保护装置可靠动作，而在任何不应动作的，而在任何不应动作的情况下，保护装置不应情况下，保护装置不应误动。误动。 保护装置应尽快将保护装置应尽快将故障设备从系统中切除故障设备从系统中切除，目的是提高系统稳定，目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故路的损坏程度，缩小故障波及范围。障波及范围

3、。 保护装置在其保保护装置在其保护范围内发生故障或护范围内发生故障或不正常运行时的反应不正常运行时的反应能力。能力。 保保 护护四四 性性选择性选择性 保护装置动作时仅将故保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除障元件从电力系统中切除，使停电范围尽可能缩小，使停电范围尽可能缩小，以保证系统中无故障部，以保证系统中无故障部分继续运行。分继续运行。测量回路测量回路保护装置保护装置单、三相操作箱单、三相操作箱跳合闸机构跳合闸机构控制部分控制部分PTCT二次回路二次回路执 行部 分测 量部 分整 定 值逻 辑部 分输 出 信 号输 入 信 号保护装置基本构成框图保护装置基本构成框图一次系统示意图TV

4、TA开关端子箱操作机构保护保护测控监控后台保护信息管理机网络二次电缆开关站保护室保护柜端子排操作箱保护光纤接口单相接地故障单相接地故障.相间故障（两相短路）相间故障（两相短路）两相接地故障两相接地故障三相短路（三相短路接地故障）三相短路（三相短路接地故障）各类性质的开路各类性质的开路1.1线路故障的类型线路故障的类型电流增大电流增大出现差流出现差流 出现序分量出现序分量 （零序、负序）（零序、负序）电电 流流电电 压压电压降低电压降低 电流电压间相角发生变化电流电压间相角发生变化 电流与电压比值发生变化电流与电压比值发生变化 出现序分量出现序分量 (零序、负序）零序、负序）线路保护一般分为线路

5、保护一般分为电电 流流保保 护护 零零 序序电电 流流 阻阻 抗抗保保 护护 纵纵 联联保保 护护 电电 压压保保 护护 主保护主保护近后备保护近后备保护 后备保护后备保护 主保护或断路器拒动时主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。，用来切除故障的保护。 主保护是满足系统稳定和设备主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护线路和设备的保护。切除被保护线路和设备的保护。远后备保护远后备保护 主保护拒动时，由本电主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护力设备或线路的另一套保护来实现后备保护。来实现后备保护。 主保护或断路器拒动时主保护或

6、断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的，由相邻电力设备或线路的保护实现的后备保护。保护实现的后备保护。 后备保护：后备保护：在要求继电保护动作有选择性的同时，必须考在要求继电保护动作有选择性的同时，必须考虑继电保护或断路器有拒绝动作的可能性，因而就需要考虑继电保护或断路器有拒绝动作的可能性，因而就需要考虑虑后备保护后备保护的问题。当的问题。当k1 k1 点短路时，距短路点最近的保点短路时，距短路点最近的保护护6 6 本应动作切除故障，但由于某种原因，该处的继电保本应动作切除故障，但由于某种原因，该处的继电保护或断路器拒绝动作，故障便不能消除，此时如其前面一护或断路器拒绝动作，故障便不能消除，此时

7、如其前面一条线路（靠近电源侧）的保护条线路（靠近电源侧）的保护5 5 能动作，故障也可消除。能动作，故障也可消除。 能起保护能起保护5 5 这种作用的保护称为相邻元件的这种作用的保护称为相邻元件的后备保护后备保护。同理。按以上方式构成的后备保护是在远处实现的，因此同理。按以上方式构成的后备保护是在远处实现的，因此又称为又称为远后备保护远后备保护。 分析：分析：一般情况下远后备保护动作切除故障将使供电中断一般情况下远后备保护动作切除故障将使供电中断的范围扩大。的范围扩大。2K1K 在复杂的高压电网中，当实现远后备保护在技术上有在复杂的高压电网中，当实现远后备保护在技术上有困难时，也可以采用近后备

8、保护的方式。即当本元件的主困难时，也可以采用近后备保护的方式。即当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护；保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护；为此，在每一元件上应装设单独的主保护和后备保护，并为此，在每一元件上应装设单独的主保护和后备保护，并装设必要的断路器失灵保护。由于这种后备作用是在主保装设必要的断路器失灵保护。由于这种后备作用是在主保护安装处实现，因此，称它为护安装处实现，因此，称它为近后备保护近后备保护。 分析：分析：远后备的性能是比较完善的，它对相邻元件的远后备的性能是比较完善的，它对相邻元件的保护装置、断路器、二次回路和直流电源所引起的拒绝动保护装

9、置、断路器、二次回路和直流电源所引起的拒绝动作，均能起到后备作用，同时它的实现简单、经济，因此，作，均能起到后备作用，同时它的实现简单、经济，因此，在电压较低的线路上应优先采用，在电压较低的线路上应优先采用， 只有当远后备不能满足灵敏度和速动性的要求时，才只有当远后备不能满足灵敏度和速动性的要求时，才考虑采用近后备的方式考虑采用近后备的方式。 原原 理理类类 型型分分 析析故障电流故障电流IIset 阶段式电流保护阶段式电流保护：简单、可靠，：简单、可靠，能反能反映各种性质的故障。映各种性质的故障。直接受电网的接线直接受电网的接线以及电力系统运行方式变以及电力系统运行方式变化的影响化的影响瞬时

10、瞬时电流速断电流速断定时限定时限过电流过电流限限时时电流速断电流速断反时限过电流保护反时限过电流保护 配置原则： 在 35kV 及以上中性点非直接接地电网的线路上，应装设反映相间短路的保护装置，一般装设三段式电流保护。 对单相接地*故障，一般装设单相接地信号装置。有条件时，应装设单相接地保护。 在单侧电源的链式单回线路上，应尽量采用阶段式的电流电压保护，当不能满足快速性和灵敏性要求时，可允许速断保护无选择性动作，而以重合闸来补救。 在运行中可能经常出现过负荷的电缆线路应装设过负荷保护，一般作用于信号。必要时动作于跳闸。 配电线路保护（配电线路保护（35-60）kV电网电网 配置原则：在 10k

11、V 中性点非直接接地电网中的架空线和电缆线路上，应装设相间短路及单相接地的保护装置。 对于单侧电源辐射形电网的单回路，可装设两段过电流保护：第一段为不带时限的电流速断保护；第二段为带时限的过电流保护。（允许只装设I、III段或II、III段或只装设第III段电流保护。） 对于单相接地故障，在出线不多的情况下，一般装设反应零序电压信号的选线装置。在出线较多的情况下，则应装设接地保护动作于信号。只有在根据人身及设备安全的要求需要时，才装设动作于跳闸的接地保护。 对运行中可能出现过负荷的电缆线路或者元件保护，可装设过负荷保护，一般动作于信号，必要时动作于跳闸。 配电线路保护配电线路保护10kV及以下

12、电网及以下电网三段式第段瞬时电流速断保护第段限时电流速断保护第段定时限过电流保护主保护后备保护优点：反应电流电压（如电压闭锁方向电流保护，多电源时）变化，原理简单、可靠；缺点：受系统运行方式影响大，保护范围变化大，灵敏度低，不适合高压电网。三段式电流保护三段式电流保护三段式电流保护：三段式电流保护：仅反应于电流增大而瞬时动作，和其它线路间没有配合关系。 保护范围：只能保护线路一部分,最大运行方式约全长的50%，最小保护范围不应小于全长的1520 ,(不能到80%左右，过负荷20%范围就到线路末端了，会失去选择性。)动作速度快，但有0.06左右延时。 构成：硬件结构如图： 工作原理：工作原理：正

13、常运行时，正常运行时，负荷电流流过线路，反映在电流继电器1中的电流小于启动电流，1不动作，其常开触点是断开的，2常开触点也是断开的，信号继电器3 线圈和断路器QF跳闸线圈中无电流，断路器主触头闭合处于送电状态。 当线路短路时，当线路短路时，短路电流超过保护装置的启动电流，电流继电器1常开触点闭合启动中间继电器2 , 2常开触点闭合将正电源接入3的线圈，并通过断路器的常开辅助触点QFI ，接到跳闸线圈TQ构成通路，断路器DL执行跳闸动作，DL跳闸后切除故障线路。 中间继电器中间继电器2 的作用的作用:一方面是利用一方面是利用2 的常开触点（大容的常开触点（大容量）代替电流继电器量）代替电流继电器

14、1的小容量触点，接通的小容量触点，接通TQ线圈；另一方线圈；另一方面是利用带有面是利用带有0 . 06 一一0 . 08s延时的中间继电器，以增大保延时的中间继电器，以增大保护的固有动作时间，躲过避雷器放电时间（一般放电时间可护的固有动作时间，躲过避雷器放电时间（一般放电时间可达达0.040.06s ) ，以防止避雷器放电引起保护误动作。，以防止避雷器放电引起保护误动作。 信号继电器信号继电器3 的作用是用于指示该保护动作，以便运行的作用是用于指示该保护动作，以便运行人员处理和分析故障。人员处理和分析故障。 对每一套保护装置来讲，在系统最大运行方式下发生三相短路故障时，通过保护装置的短路电流为

15、最大，称为系统最大运行方式； 在系统最小运行方式下发生两相短路时，则短路电流为最小，则称为系统最小运行方式。(系统正序和负序等值阻抗相等时，有两相短路电流等于该点三相短路电流的3/2=0.866 倍) 对每套保护装置来讲：一般情况下，应按系统最大运行方式下发生三相短路故障时运行方式和故障类型来整定其保护范围。 IdZ的整定： IdZ=（1.2-1.3 ）I本线路末端三相短路时流过本保护的电流 瞬时电流速断保护的校验：一般情况下，应按系统最小运行方式下的两相短路时的运行方式和故障类型来校验其保护范围。规程规定，最小保护范围不应小于线路全长的1520 。由于保护的动作时限与短路电流的大小无关(大于

16、门限值)，是固定的，故称为限时电流速断。 限时电流速断保护用来切除本线路上速断范围以外的故障，能保护本线路的全长，同时也能作为本段瞬时速断保护的近后备保护。保护范围：可以保护本线路全长，通常要求段延伸到下一段线路的保护范围，但不能超出下一段线路段的保护范围。 在线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作就可以保证全线路范围内的故障都能在0.5s 的时间内予以切除，在一般情况下都能满足速动性的要求。具有这种性能的保护称为该线路的主保护。 分析：动作时间带延时的原因，由于要求限时电流速断保护必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生

17、短路时，它就要误动。为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限。一般动作时限比下一条线路的电流速断保护（ 段）高出一个t的时间阶段，通常取0.5s ，微机保护取 03s。构成：硬件结构与第段类似。 IdZ的整定：为了使段电流保护能保护本线路全长，且不能超出下一段线路段的保护范围。则段电流保护的动作电流: IdZ =（1.1-1.2 ）I下一段线路段电流保护的动作电流 采用电流第段的原因： 段电流速断保护可无时限地切除故障线路，但它不能保护线路的全长（15%-50%）。 段限时电流速断保护虽然可以较小的时限切除线路全长上任一点的故障，但它不能作相邻线路故障的后备，即不能保护相邻线路的

18、全长. 因此，引入定时限过电流保护，又称为段电流保护。 保护范围：它不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，作为本线路段、段主保护的近后备以及相邻下一线路保护的远后备。 第段的IdZ比第、段的IdZ小得多。其灵敏度比第、段更高；动作电流IdZ的整定：按躲过被保护线路最大负荷电流整定，返回电流：要求在相邻下段线路上的短路故障切除后保护能可靠返回（即保护装置的返回电流应大于外部短路故障切除后流过本保护的最大自启动电流）。 这样就可保证电流保护段在正常运行时不启动，而在发生短路故障时启动，并以延时来保证选择性。构成：硬件结构与第段类似。时限整定：为了保证选择性，各段电流保护段（定时限过

19、电流）的动作时限按阶梯原则整定，这个原则是从用户到电源的各段线路保护的第段的动作时限逐段增加一个t。见下页说明： 在网络中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第段的测量元件均可能动作。例如：下图中d点短路时，保护14都可能起动。为了保证选择性，须对各段线路的定时限过电流保护加延时元件且其动作时间必须相互配合，越接近电源，延时ti越长。I段：保护本线路一部分，动作时间快。段：保护本线路一部分，动作时间快。II段：可保护本线路全长及相邻线路一部分，动作时间有延时。段：可保护本线路全长及相邻线路一部分，动作时间有延时。III段：保护本线路和相邻线路，动作时间长。段：保护本线路和

20、相邻线路，动作时间长。 线路首端附近发生的短路故障，由第线路首端附近发生的短路故障，由第I段切除，线路末端附近发段切除，线路末端附近发生的短路故障，由第生的短路故障，由第II段切除，第段切除，第III段只起后备作用。段只起后备作用。（图上说明：上级（图上说明：上级线路线路 II 段可保护相邻线路一部分，不超出下级线路段可保护相邻线路一部分，不超出下级线路 I 段范围；上级线路段范围；上级线路 III 段延时比下段延时比下级线路级线路 III 段长）段长）I I段段：只能保护线路一部分,最大运行方式约全长的50%，最小保护范围不应小于全长的1520 , IIII段：段：可以保护本线路全长，通常要

21、求段延伸到下一段线路的保护范围，但不能超出下一段线路段的保护范围。IIIIII段：段：不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长。（1）瞬时电流速断的电流整定：是按躲过被保护线路末端的最大短路电流整定。一般整定电流取线路末端最大短路电流Ik.max的1.21.3 倍。（2）第段电流整定：其整定电流一般取下一段线路的瞬时电流速断的 1112 倍，并在本线末端故障最小短路电流时，可靠动作。（3）第段的IdZ启动电流按照躲开最大 （过）负荷电流来整定的一种保护装置。返回电流也应躲过下一级线路故障切除后本线路的最大自启动负荷电流。 特点： 终端线路往往不装设段,末级线路保护简化（或） 对终端

22、线路可装设两段过电流保护，第一段为不带时限的电流速断保护（保护范围可伸到变压器内部）；第二段为带时限的过电流保护，保护可采用定时限(段)或反时限特性。根据被保护线路在系统中的地位，在保证满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，允许只装设I、III段或II、III段或只装设第III段电流保护。 Tn为为n段保护时限（段保护时限（n=1，2，3）在电流保护投入运行状态时，当任一相电流大于电流定值在电流保护投入运行状态时，当任一相电流大于电流定值且时间大于整且时间大于整定延时后定延时后，装置动作即出口跳闸装置动作即出口跳闸，并发出，并发出“保护动作保护动作”信号以及远传信号以及远传或就地显示或就地显示“

23、过流信号过流信号”。各段电流及时间定值可独立整定，通过分别设置保护压板或控制字来投各段电流及时间定值可独立整定，通过分别设置保护压板或控制字来投退。退。 微机型三段式电流保护的原理框图多电源网络增加方向元件保证选择性多电源网络增加方向元件保证选择性: 分析：双侧电源供电情况下，分析：双侧电源供电情况下，K1K1故障，对误动作的保护故障，对误动作的保护3 3而言，而言，实际短路功率的方向都是由线路流向母线，这与在线路故障时正确动实际短路功率的方向都是由线路流向母线，这与在线路故障时正确动作的保护作的保护2 2的短路功率方向刚好相反。的短路功率方向刚好相反。解决方法：利用判别短路功率方向或电流、电

24、压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。方向方向过过电流保护电流保护 即为了消除这种无选择的动作，就需要在可能误动作的保护上增设一个功率方向闭锁元件，该元件只当短路功率方向由母线流向线路时，才允许保护动作。从而使继电保护的动作具有一定的方向性。 从硬件配置上看：方向性继电保护的主要特点就是在原有保护的基础上增加一个功率方向判别元件，以保证在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作。 同方向的保护，它们的灵敏度应相互配合: IdZ 。1 IdZ .3 IdZ.5 t1 t3 t5 功率方向继电器4、6是方向元件。由于加装了功率方向继电器，因此线路发生短路时，虽然电流继电器都可能动作，但只有流入功

25、率方向继电器的电流与功率方向继电器规定的方向一致时（当规定指向线路时，即一次电流从母线流向线路时），功率方向继电器才动作，从而使断路器跳闸。 电压元件做闭锁元件，电流元件做测量元件；I,II段电流元件整定同前电流保护，电压元件保证灵敏度；在 III 段整定时， III段电流元件躲过最大负荷电流（事故性），电压元件保证躲过(低于)保护安装处最低运行电压，由于有电压闭锁元件所以可不用考虑电动机的自启动系数，因而保护灵敏度和可靠性得到提高。电压电流保护一般用于多电源或较复杂的电网。 在中性点非直接接地的电网（又称小接地电流系统）中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称

26、，对负荷的供电没有影响，在故障不扩大的情况下，可以运行一段时间。注意，在单相接地以后，其他两相的对地电压要升高 倍。 因此，在小接地电流系统中发生单相接地故障时，一般只要求继电保护能发出信号（无选择性、有选择性），而不必跳闸。但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。特别是对配电网供电可靠性要求越来越高的今天，更是应该如此。3 取得零序电压的接线图( a ）用三个单相式电压互感器；( b ）用三相五柱式电压互感器 有选择性的电缆零序电流互感器接线 这种保护安装在电缆线路或经电缆引出的架空线路上。其整定的动作电流为2-5倍的本线路的对地电容电流。配置原则：110 k V 中性点直接

27、接地的电网中，装设反映接地短路和相间短路的保护装置。 应配置反应相间故障的三段式相间距离保护。 应配置反应接地故障的三段式接地距离保护和三段式或四段式零序电流保护。 接地故障保护： 阶段式零序保护（IV段）和接地距离保护（III段式）。相间故障保护： 阶段式相间距离保护（III段式）。后备保护：一般采用远后备。重合闸：三相一次重合闸。 现在也逐渐在重要线路配置纵联保护作为110kv线路保护，再以距离和零序作为后备保护。原原 理理类类 型型分分 析析Z=U/I 接地距离保护接地距离保护：保护范围较为稳定，不受负荷电流和系保护范围较为稳定，不受负荷电流和系统方式变化的影响；能反映各种性质的故障统方

28、式变化的影响；能反映各种性质的故障 。 保护范围受过渡电阻的影响较大。保护范围受过渡电阻的影响较大。 相间距离保护相间距离保护电网的距离保护电网的距离保护距离保护距离保护反映故障点到保护安装处的距离，它基本上不受系统的运行方式的影响。 图上发生短路时：ZK1ZK2 1. 选择性 在、多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。距离保护距离保护范围稳定，范围稳定，I 段基本不受系统运行方式影响。段基本不受系统运行方式影响。其它段受系统运行方式影响也比电流电压保护小。电流保护在长距离加重载情况下，由于末端短路和正常差别可能不大，会失去选择性。 2. 快速性 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧

29、电源的线路，至少有30%（带方向，15 % +15 % ）的范围保护要以II段时间切除故障（可见不能做到全线速动，不能作为220KV主保护）。3. 灵敏性 由于距离保护同时反应电压和电流，灵敏度高。4.可靠性 由于阻抗继电器构成复杂，距离保护的直流回路多，振振荡闭锁、断线闭锁荡闭锁、断线闭锁等使接线复杂，可靠性较电流保护低。距离保护的工作原理距离保护的工作原理 断路器处所装距离保护测量元件的输入是该处的母线电压和流过该线路上的电流。是反应电流增大和电压降低（即测量阻抗降低）而动作的一种保护。 当故障点距保护安装处越近时，保护装置感受的距离越小，保护的动作时间就越短(段）；反之，当故障点离保护安

30、装处远时，保护装置感受的距离越大，保护的动作时限就越长(段） 。这样，故障将总是由距故障点近的保护首先切除，从而保证在任何形状电网中，故障线路都能有选择地切除。 因此，距离保护的测量元件测量元件应能测量故障点到保护安装处的距离。而测量故障点到保护安装处的距离，实际上是测量故障点至保护安装处的线路阻抗。 距离保护的工作原理距离保护的工作原理 正常运行时母线上的工作电压 在额定值附近，一般说，线路的负荷电流 ，相对短路电流又小得多，故线路在负荷状态下的测量阻抗值较大测量阻抗值较大，且其角度为负荷功率因数角。 而在BC线上发生金属性三相短路时，在断路器 2QF处所测量的测量阻抗值小测量阻抗值小(等于

31、该处母线残余电压与流经该处保护的电流的比值)为： A B C 1 2 3 Zd Ud 距离保护通过阻抗继电器阻抗继电器来完成对线路阻抗的测量。线路阻抗的测量。 单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压 （可以是相电压或线电压） 和一个电流 （可以是相电流或两相电流差）的阻抗继电器，加入继电器的电压与电流比值称为继电器的测量阻抗 。 测量阻抗可表示为：rUrImZrrmIUZ 阻抗继电器的测量阻抗应正比于短路点到保护安装地点之间的距离； 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； 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。（）阻抗继电器的工作方式：按绝对

32、值比较方式的，按相位比较方式。（3 ）阻抗继电器接线方式：反应相间短路的有00 接线、+300 接线、-300 接线；反应接地故障的接线。常规距离保护的构成框图：常规距离保护的构成框图： 由起动元件、方向元件、测量元件、时间元件和执行部分组成。起 动元 件输 入 信 号方 向元 件时 间元 件跳 闸阻 抗元 件出 口元 件起动元件：发生短路故障时瞬时起动保护装置。方向元件：判断短路方向。测量元件：测量短路点至保护安装处距离（阻抗继电器）。时间元件：根据预定的时限特性动作的时限，保证保护动作的 选择性。执行元件：作用于断开断路器。三段式距离保护的原理框图带闭锁的三段式距离保护的原理框图 系统振荡

33、特点：两侧相位在0360度间变化，电气量作周期性平滑变化，且各点的电流电压相角是变化的，振荡中心电压最低，电压电流保持对称，不会出现负序和灵序分量。振荡可在系统的稳定控制装置（连锁切机、切负荷）、自动装置、调节器等作用下恢复正常。 为防止振荡时误动，应设置闭锁。其利用的区分方式为：不对称短路存在负序和灵序分量，三相短路的电压电流存在突变。 对振荡闭锁装置的要求：发生短路时快速开放保护；出现振荡时快速闭锁保护；振荡平息后复归保护。为了提高距离保护动作的选择性、可靠性，应采用方向元件，即使用方向阻抗继电器元件，使保护性能有较显著改善。1K （1） 距离保护第距离保护第段的段的整定：整定： 一般按躲

34、开下一条线路出口处一般按躲开下一条线路出口处相间相间短路短路故障故障的原则的原则来来整定，一般为本线路阻抗的整定，一般为本线路阻抗的 70%整定。整定。 （2） 距离保护第距离保护第段的段的整定：整定： 距离距离段定值，按本线路末端发生金属性相间故障段定值，按本线路末端发生金属性相间故障有足够灵敏度整定。与相邻线距离保护第有足够灵敏度整定。与相邻线距离保护第段相配合，考段相配合，考虑原则与限时电流速断保护相同。虑原则与限时电流速断保护相同。 ( 3 ）距离保护第）距离保护第段的段的整定：整定： 距离距离段定值按可靠躲过本线路的最大事故过负荷段定值按可靠躲过本线路的最大事故过负荷电流对应的最小阻

35、抗整定，并与相邻线路距离电流对应的最小阻抗整定，并与相邻线路距离段配合。段配合。阶梯型三段式距离保护I段的保护范围为线路全长的（8085），动作时限为各继电器固有动作时间之和，约0.1s以内，称为瞬时动作。作为本线路的主保护。距离保护段的保护范围为被保护线路的全长及下一线路的（3040），不超过相邻线路距离I段的保护范围，动作时限要与下一线路距离I段动作时限配合，一般取0.5S左右。作为本线路的主保护。距离保护III段为后备保护，一般其保护范围较长，包括本线路和下一线路的全长乃至更远。距离III段的动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路距离III段动作时限比下一线路距离III段的动作时限大t(约

36、05S)。主要作为相邻线路的后备保护。 三段式距离保护的保护范围及时限配合三段式距离保护的保护范围及时限配合（国网教材）接地距离接地距离段段0.90.9，段段2 0.52 0.5秒，秒，段段4.8 2.54.8 2.5秒；秒；相间距离相间距离段段0.90.9，段段2 0.52 0.5秒，秒，段段4.8 2.54.8 2.5秒秒零序零序段段10A10A，段段8A 0.58A 0.5秒，秒，段段5A 15A 1秒秒,段段2.5A 2.52.5A 2.5秒秒重合闸（检同期检无压方式：重合闸（检同期检无压方式：不检不检），重合闸时间），重合闸时间1.01.0秒秒原原 理理类类 型型分分 析析 系统发生

37、接地短路，会出现零序电流和零系统发生接地短路，会出现零序电流和零序电压。可根据有无零序分量，判断系统是否序电压。可根据有无零序分量，判断系统是否发生接地短路，从而构成接地短路保护。发生接地短路，从而构成接地短路保护。零序电流保护（阶段式零序保护，零序方向零序电流保护（阶段式零序保护，零序方向过流保护）过流保护）受系统接地点和运行方式的影响较大受系统接地点和运行方式的影响较大零序电流保护只反映接地性质故障零序电流保护只反映接地性质故障 零序电压保护零序电压保护 分析：110 k V 中性点直接接地系统，线路接地故障占所有故障的 80%以上，三相完全星形接线的过电流保护虽然也能保护接地短路，但其灵

38、敏度低，保护时限长。 采用输电线路零序电流保护能克服这一不足。因为：系统正常和两相短路时，不会出现零序电流和零序电压，零序电流的整定电流较小，可提高保护的灵敏度；Y，d 接线的降压变压器侧的零序电流不会反映到 Y 侧，所以零序保护的时限可能取得较短。因此，零序电流保护为 110 kV 输电线路接地故障的主要保护之一。 零序过电流保护的灵敏度较高。零序过电流保护的动作时限受零序网络的限制也较短。原理简单、结构可靠。 相间短路的电流速断和限时电流速断保护直接受系统运行方式变化的影响很大，而零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多。 当系统中发生某些不正常运行状态时（例如，系统振荡、短时过负荷等

39、）三相是对称的，相间短路的电流保护均受它们的影响而可能误动作，因而需要采取必要的措施予以防止，而零序保护则不受它们的影响。 在11OkV 及以上的高压和超高压系统中，单相接地故障约占全部故障的70一90% , 而且其他的故障也往往是由单相接地发展起来的，因此，采用专门的零序保护就具有显著的优越性。 零序电流过滤器 ( a ）原理接线032 .4 4rabcIIIII大电流接地系统:（系统中主变压器中性点直接接地）国内：X0/X145 国外：X0/X13 零序等值阻抗：网络中性点接地方式，主要是与变压器接地中性点分布、故障点位置、网络结构等有关。零序保护原理: 利用系统中发生d(1),d(1,1

40、)故障,系统中会出现零序分量,而正常运行时无零序分量。根据这一特性，可利用零序分量构成接地短路的保护。 零序电压： 故障点U0最高，离故障点越远， U0越低。变压器中性点接地处U0=0 。 零序电流分布： 中性点接地变压器的位置、短路点位置等有关，变压器中性点必须接地才能形成零序通路。中性点接地的变压器可以视为零序电流的电源。 大小： 与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。 零序功率：短路点最大(与U0相同)。 方向：与正序相反,从线路母线 零序电流零序电压相位角取决于背侧阻抗角。三段式 段:速动段保护 段(、III段)应能有选择性切除本线路范围的接地故障，其动作时间应尽量缩短。 最末一段：

41、后备 即对III段式零序保护，其I段和II段作为本线路主保护，III段为相邻线路远后备；可见，三段式零序电流保护与三段式电流保护是相似的。四段式简介：IV 段式同III段式相比，增加了一段不考虑对本线末端有规定灵敏度的零序保护，其余同段式零序保护。（如零序第段在线路对端母线接地故障时灵敏度不足，就由零序第段保护线路全长，以保证对端母线接地故障时有足够的灵敏度。这时，原来的零序第段就相应地变为零序第段。国网教材） 从原理上讲，三段式零序电流保护与三段式电流保护是完全相同的，不同的是零序电流保护只反应了短路电流中的一个分量。而过电流保护则反应的是整个短路电流。故三段式零序电流保护的整定与时限配合原

42、则上和三段式电流保护是相似的。 零序I段为瞬时零序电流速断，按本线路末端接地故障最大三倍(零序电流互感器接线方式）零序电流的（1.3-1.5）倍整定。零序段为限时零序电流速断，按本线路末端接地故障有不小于约1.3的灵敏系数整定，并与相邻线路零序过流段配合。零序段为后备段，作为本线路及相邻线路的后备保护，整定与相邻线路零序过流 段配合，对相邻线路末端金属性接地故障的灵敏系数力争不小于1.2，并躲本线路末端主变其它各侧三相短路最大不平衡电流，其一次值不于300A。在终端线路，也可以作为主保护使用。零序电流保护各段的整定零序电流保护各段的整定 零序保护范围和相间电流保护一样，广泛采用阶段式，一般是三

43、段，有时可用四段， 零序I段为瞬时零序电流速断，只保护线路的一部分（达80%左右，与距离保护类似）；无时限（有 I段元件的固有时限）。 零序段为限时零序电流速断，可保护本线路全长，并与相邻线路保护相配合，动作一般带05s延时； 零序段为后备段，作为本线路及相邻线路的后备保护，保护本线路全长及下一级线路全长。III段的动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路距离III段动作时限比下一线路距离III段的动作时限大t(约05)。 零序电流保护的保护范围及时限配合零序电流保护的保护范围及时限配合(国网教材） 在多电源线路中，为了提高继电保护动作的选择性、可靠性，应采用方向元件，使保护性能有较显著改善。 分

44、析：在下图中，K点短路，对保护I03来说是反方向故障，会产生I0.NQ零序电流，如不考虑方向，当时限tI03tI02时，保护I03会先于保护I02出口，失去选择性。 零序方向元件一般用零序功率方向继电器来实现。 零序电流保护各段，经核算在保护配合上可以不经方向元件控制时，宜不经方向元件控制。 变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持变电所零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因，使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时，根据当时实际情况临时处理。 变电所只有一台变压器，则中性点应直接接地，计算正常保护定值时，可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。当变压器检修时，可作特殊方式处理，例如改

45、定值或按规定停用、起用有关保护段。 变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果由于某些原因，变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行，当其中一台中性点直接接地变压器停运时，若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。否则，按特殊方式处理。 双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地方式运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中一台中性点直接接地变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器直接接地。若不能保持不同母线上各有一个接地点时，作为特殊运行方式处理。 为了改善保护配合

46、关系，当某一短线路检修停运时，可以用增加中性点接地变压器台数的办法来抵消线路停运对零序电流分配关系产生的影响。 一类：PSL-621D：配有光纤纵差、四段零序、二段过流、三段接地和相间距离、断路器失灵、三相一次重合闸、不对称故障相继速动、双回线相继速动、低周（低压）减载。二类：RCS-941A ：配有高频闭锁距离、高频闭锁零序、三段接地和相间距离、四段零序、双回线相继速动、低周减载、重合闸。配置：双重化（每条线路配置独立的两套主保护）主保护：全线速动纵联主保护 后备保护：距离、零序保护的、段 采用单相重合闸纵联保护：本线路任何一点故障时，无时限快速切除故障。 即综合反应两侧电气量变化的保护称作

47、纵联保护。保护范围 ：本段线路两侧TA范围内任何一点故障时，主保护无时限快速切除故障。一般高频保护动作时间为0.04-0.08秒，满足系统稳定的要求；一般认为220KV系统保护动作时间大于0.15秒，系统会失去稳定。 每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不影响另一套保护的运行。 两套保护的电流回路应分别取自电流互感器互相独立的绕组，并合理分配电流互感器二次绕组，避免可能出现的保护死区。 两套保护的跳闸回路应与断路器的两个跳圈分别一一对应。 双重化的线路保护应配置两套独立的通信设备（复用光纤通道，载波等通道等），两套通信设备应

48、分别使用独立的电源。双重化配置保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段。 双重化配置的线路和变压器保护应使用主后一体化的保护装置。 双重化配置的保护装置宜采用不同原理、不同厂家的保护装置。一次系统示意图原原 理理类类 型型分分 析析 线路两侧均将判别量借助通道传送到对侧线路两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后然后,两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关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。系来判别区内故障或区外故障。 方向比较式纵联保护方向比较式纵联保护 全线速动的保护全线速动的保护不作为相邻设备的后备保护不作为相邻设备的后备保护 对于输电线路内部短路具有

49、绝对的选择性对于输电线路内部短路具有绝对的选择性纵联电流差动保护纵联电流差动保护相差高频相差高频保护保护图图1 输电线路纵联保护结构框图输电线路纵联保护结构框图 输电线路的过电流保护、距离、零序保护，其瞬时动作的第一段都不能保护线路的全长，约有50%-15%的线长由延时起跳的二段来出口。在220KV以上这是不允许的。 220KV以上线路要求全线速动，100%纳入主保护范围内。显然靠反应一侧电气量（电流、电压）变化的保护无法满足，而同时反应两侧电气量变化的保护能够完成全线范围内的瞬时切除（分析见下页）。 由于技术和经济上的原因，现场一般将根据电流差动原理构成的纵联差动保护作为短线路主保护使用，而

50、利用光纤、载波通道传送测量信息并根据电流差动原理、方向比较原理构成的纵联差动保护广泛运用于各种长度的高压输电线路保护中。 反应M侧电气量（电流、电压）变化的保护无法区分本线路末端( K1 )点和相邻线路始端（K2）点的短路。为保证K2 点短路M侧保护的选择性，其瞬时动作的第段按躲K2点短路整定。所以反应一侧电气量变化的保护的缺陷是不能瞬时切除本线路全长范围内的短路。 但反应N侧电气量变化的保护恰很容易区分( K1 )和（K2）点的短路。所以反应两侧电气量保护能瞬时切除本线路全长范围内的短路（分析见下页） 。高压电网纵联保护原理 正常运行时，线路AB两侧的电流大小相等，相位差为180度K显然外部

51、短路时，结论与正常运行相同。K 区内故障时电流相位相同。则有：若两侧电流相位相同，则判为内部故障；若两侧电流相位相反，则判为外部故障。1、按通道分类： 为了交换信息，需要利用通道。纵联保护按照所利用通道的不同类型可以分为4种，通常纵联保护也按此命名： (1)导引线纵联保护(导引线保护)； (2)电力线载波纵联保护(高频保护)； (3)微波纵联保护(微波保护)； (4)光纤纵联保护(光纤保护)。导引线保护：用多芯电缆专线，比较适合10KM以下线路。高频保护：是以输电线载波通道作为通信通道的纵联差动保护。 通道可靠性差。高频保护广泛应用于高压和超高压输电线路，是比较成熟和完善的一种无时限快速保护。

52、光纤保护：损耗小、通道抗干扰能力强，可传送数字信号、可靠性高，是未来的发展趋势。微波保护：波长110CM，可同时传送多路信号。 高频保护高频保护在实现的过程中，需要解决一个如何将功率方向或电流相位转化为高频信号，以及如何进行比较的问题。 实现高频保护，同时也必须解决利用输电线路作为高频通道的问题。 (1)“相相-相相”式。式。 通道利用输电线路的两相导线作为高频通道。虽然采用这种构成方通道利用输电线路的两相导线作为高频通道。虽然采用这种构成方式高频电流衰耗小，但由于需要两套构成高频通道的设备，因而投资大、式高频电流衰耗小，但由于需要两套构成高频通道的设备，因而投资大、不经济，所以很少采用。不经

53、济，所以很少采用。 (2)“相相-地地”式。式。 在输电线路的同一相两端装设高频耦合和分离设备，将高频收发信在输电线路的同一相两端装设高频耦合和分离设备，将高频收发信机接在该相导线和大地之间，利用输电线路的一相机接在该相导线和大地之间，利用输电线路的一相 (该相称加工相该相称加工相)和大和大地作为高频通道。这种接线方式的缺点是高频电流的衰减和受到的干扰地作为高频通道。这种接线方式的缺点是高频电流的衰减和受到的干扰都比较大，但由于只需装设一套构成高频通道的设备，比较经济，因此都比较大，但由于只需装设一套构成高频通道的设备，比较经济，因此在我国得到了广泛的应用。在我国得到了广泛的应用。 利用高频通

54、道传送测量信息的框图利用高频通道传送测量信息的框图图图6 “相相-地地”式载波高频通道原理示意图式载波高频通道原理示意图 利用“导线一大地”作为高频通道是最经济的方案，因为它只需要在一相线路上装设构成通道的设备。缺点是高频信号的衰耗和受到的干扰都比较大。 (1) (1)输电线路。输电线路。 三相线路都用，以传送高频信号。（例如兴隆站：三相线路都用，以传送高频信号。（例如兴隆站：901901用用A A相，相，902902用用C C相，相，B B相用作远动通信）相用作远动通信） (2)(2)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的高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成的并联谐

55、振并联谐振回路。当其谐振频率为回路。当其谐振频率为选用的载波频率时，对选用的载波频率时，对载波电流呈现很大的阻抗载波电流呈现很大的阻抗 ( (在在 10001000以上以上) )，从而将高频，从而将高频电流限制在被保护的输电线路以内电流限制在被保护的输电线路以内 ( (即两侧高频阻波器之内即两侧高频阻波器之内) ) 。对。对50Hz50Hz工频电流工频电流而言，阻波器的阻抗仅是电感线圈的阻抗（约为而言，阻波器的阻抗仅是电感线圈的阻抗（约为0.040.04）, ,工频电流可畅通工频电流可畅通无阻。无阻。 （3 3）耦合电容器。）耦合电容器。 耦合电容器的电容量很小，对耦合电容器的电容量很小，对工

56、频电流具有很大的阻抗工频电流具有很大的阻抗，可防止工频高压侵，可防止工频高压侵人高频收发信机。对人高频收发信机。对高频电流则阻抗很小高频电流则阻抗很小，高频电流可顺利通过。耦合电容器与，高频电流可顺利通过。耦合电容器与连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许此通道频率内的高频电流通过。连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许此通道频率内的高频电流通过。 (4) (4)连接滤波器。连接滤波器。 连接滤波器与藕合电容器共同组成连接滤波器与藕合电容器共同组成带通滤波器带通滤波器。由于电力架空线路的波阻。由于电力架空线路的波阻抗约为抗约为400400，电力电缆的波阻抗约为，电力电缆的波阻抗约为100100或或

57、7575，因此利用连接滤波器和它，因此利用连接滤波器和它们起们起阻抗匹配阻抗匹配作用，以减小高频信号的衰耗，使高频收信机收到高频功率最大。作用，以减小高频信号的衰耗，使高频收信机收到高频功率最大。同时还利用连接滤波器进一步使高频收发信机与高压线路隔离，以保证高频收同时还利用连接滤波器进一步使高频收发信机与高压线路隔离，以保证高频收发信机与人身的安全。发信机与人身的安全。 (5)(5)高频电缆。高频电缆。 将户内的高频收发信机和户外的连接滤波器连接起来。将户内的高频收发信机和户外的连接滤波器连接起来。 (6)(6)保护间隙。保护间隙。 保护间隙是高频通道的辅助设备，用以保护高频收发信机和高频电缆

58、免受保护间隙是高频通道的辅助设备，用以保护高频收发信机和高频电缆免受过电压过电压的袭击。的袭击。 (7)(7)接地开关。接地开关。 接地开关也是高频通道的辅助设备。在调整或检修高频收发信机和连接滤接地开关也是高频通道的辅助设备。在调整或检修高频收发信机和连接滤波器时，将它接地，以保证人身安全。波器时，将它接地，以保证人身安全。 (8)(8)高频收发信机。高频收发信机。 高频收发信机用来发出和接收高频信号（发出预定频率）。高频收发信机用来发出和接收高频信号（发出预定频率）。 高频阻波器高频阻波器+耦合电容器耦合电容器 高频通道的工作方式可以分为经常无高频电流（即所谓故障时发信，220KV高频闭锁

59、）和经常有高频电流（即所谓长期发信）两种方式。 在这两种工作方式中，根据传送的信号性质为准，又可以分为传送闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种类型。这三种类型均运用于间接比较方式的方向高频保护中。序号序号项项 目目闭闭 锁锁 式式允允 许许 式式1 1信号的作用信号的作用信号作为闭锁保护信号作为闭锁保护反方向故障发讯，正方向故障反方向故障发讯，正方向故障停讯停讯信号作为允许保护跳闸信号作为允许保护跳闸反方向故障不发允许信号，正方向反方向故障不发允许信号，正方向故障发允许信号故障发允许信号2 2通道通道正常无信号，无监视，正常无信号，无监视，安全性差安全性差正常发监频，即正常通道有监视，正常发监频，

60、即正常通道有监视，较安全较安全（不需要试验通道）（不需要试验通道）3 3安全性及可安全性及可靠性靠性通道坏，区外故障将通道坏，区外故障将误动误动，安，安全性差全性差区内故障，仍然正常动作，可区内故障，仍然正常动作，可靠性高靠性高通道坏，区外故障，不误动作，安通道坏，区外故障，不误动作，安全性高，区内故障，将全性高，区内故障，将拒动拒动，可靠，可靠性低性低闭锁式、允许式比较闭锁式、允许式比较 以两端线路为例，所谓闭锁信号就是指： “收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件”。 就是当发生外部故障时，由判定为外部故障的一端保护装置发出闭锁信号，将两端的保护闭锁。而当内部故障时，两端均不发、因而也收不