电力系统继电保护(超全讲解)课件

1、2018.04第一讲第一讲 电力系统继电保护电力系统继电保护第二讲第二讲 互感器和变换器互感器和变换器第三讲第三讲 对称分量滤序器对称分量滤序器第四讲第四讲 电网的电流保护电网的电流保护第五讲第五讲 电网的过电流保护电网的过电流保护第六讲第六讲 相间短路方向电流保护相间短路方向电流保护第七讲第七讲 中性点直接接地保护中性点直接接地保护第八讲第八讲 中性点不接地保护中性点不接地保护第九讲第九讲 电网的距离保护电网的距离保护第十讲第十讲 阻抗继电器接线阻抗继电器接线第十一讲第十一讲 距离保护的整定计算距离保护的整定计算第十二讲第十二讲 影响距离因素影响距离因素第十三讲第十三讲 输电线路纵差动保护输

2、电线路纵差动保护第十四讲第十四讲 方向高频保护方向高频保护第十五讲第十五讲 相差高频保护相差高频保护第十六讲第十六讲 章自动重合闸章自动重合闸第十七讲第十七讲 变压器保护的故障类型变压器保护的故障类型第十八讲第十八讲 变压器差动保护变压器差动保护第十九讲第十九讲 变压器的瓦斯和后备保护变压器的瓦斯和后备保护第二十讲第二十讲 发电机保护发电机保护第二十一讲第二十一讲 发电机失磁保护发电机失磁保护第二十二讲第二十二讲 微机保护微机保护 电力系统继电保护课程简介电力系统继电保护课程简介一、电力系统继电保护研究的主要内容一、电力系统继电保护研究的主要内容1.1.电力系统电力系统 由发电机、变压器、输电

3、线路和用电设备组由发电机、变压器、输电线路和用电设备组成的统一整体成的统一整体2.2.继电保护装置继电保护装置 由各种继电器（电流继电器、电压继电器、由各种继电器（电流继电器、电压继电器、功率继电器、中间继电器、时间继电器、信号功率继电器、中间继电器、时间继电器、信号继电器等）组成继电保护装置，实现对电力系继电器等）组成继电保护装置，实现对电力系统的元件保护功能。统的元件保护功能。3.3.继电保护的作用：继电保护的作用： 对电力系统发生的故障能自动、迅速有选择性对电力系统发生的故障能自动、迅速有选择性的切除故障设备，使停电范围最小。的切除故障设备，使停电范围最小。 对电气设备的不正常运行状态发

4、出信号或跳闸。对电气设备的不正常运行状态发出信号或跳闸。二、继电保护的发展过程二、继电保护的发展过程 继电保护是随着电力系统的发展而发展的，继电保护是随着电力系统的发展而发展的，电力系统发生短路产生电弧，使电流增大，电压电力系统发生短路产生电弧，使电流增大，电压降低，烧毁故障设备，破坏电力系统的并列运行。降低，烧毁故障设备，破坏电力系统的并列运行。最早采用熔断器串联在供电线路中，使熔断器熔最早采用熔断器串联在供电线路中，使熔断器熔断，保护电气设备。断，保护电气设备。 1901 1901年出现了感应型过电流继电器；年出现了感应型过电流继电器； 1908 1908年提出了电流差动保护；年提出了电流

5、差动保护； 1910 1910年方向电流保护开始应用；年方向电流保护开始应用； 1920 1920年出现了距离保护；年出现了距离保护； 1927 1927年出现了载波保护；年出现了载波保护； 19501950年提出了行波保护的设想，年提出了行波保护的设想，19751975年前后行年前后行波保护装置得到应用；波保护装置得到应用； 18901890年出现了直接装于断路器上反应一次电流年出现了直接装于断路器上反应一次电流的电磁型过电流继电器。的电磁型过电流继电器。1919世纪初继电器广泛用于世纪初继电器广泛用于电力系统保护。电力系统保护。 19871987年年10 10 月由中国电机工程学会继电保护

6、专业月由中国电机工程学会继电保护专业分会在南京召开了微机继电保护研讨会，目的是推分会在南京召开了微机继电保护研讨会，目的是推广微机保护的应用。直到广微机保护的应用。直到9090年代中期微机继电保护年代中期微机继电保护才开始得到推广和应用。目前我国微机保护已经得才开始得到推广和应用。目前我国微机保护已经得到广泛应用，包括微机自动调节装置。到广泛应用，包括微机自动调节装置。 2020世纪世纪6060年代末世界上开始提出微机保护的设年代末世界上开始提出微机保护的设想。想。7070年代出现了性能比较完善的微机保护装置样年代出现了性能比较完善的微机保护装置样机；我国机；我国19841984年年1010月

7、由华北电力大学杨奇逊教授研月由华北电力大学杨奇逊教授研制的第一台微机保护通过鉴定。制的第一台微机保护通过鉴定。四、我国继电保护主要科研院所和生产厂家四、我国继电保护主要科研院所和生产厂家 高等学校：清华大学、西安交通大学、天津大高等学校：清华大学、西安交通大学、天津大学、华北电力大学、华中科技大学、上海交通大学、学、华北电力大学、华中科技大学、上海交通大学、东南大学、山东大学等院校东南大学、山东大学等院校 国电南瑞、北京四方、许昌继电器厂、东方电国电南瑞、北京四方、许昌继电器厂、东方电子等。子等。三、学习本课程所需要的基础知识三、学习本课程所需要的基础知识 学习本课程所要求的基础课有电路、电机

8、学、学习本课程所要求的基础课有电路、电机学、数字电子技术、模拟电子技术和微机原理等课程的数字电子技术、模拟电子技术和微机原理等课程的基本知识；对专业基础课的要求主要有电力系统分基本知识；对专业基础课的要求主要有电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统自动调节装置及高析、发电厂电气部分、电力系统自动调节装置及高电压技术等课程的有关内容。电压技术等课程的有关内容。（一）（一）（四）可靠性：该动作时坚决动，不该动作时坚决不动（四）可靠性：该动作时坚决动，不该动作时坚决不动（三）灵敏性：灵敏性是对保护区内的故障反应能力，（三）灵敏性：灵敏性是对保护区内的故障反应能力，灵敏性用灵敏度来衡量，灵敏性用灵敏度

9、来衡量，继电保护和安全自动装置继电保护和安全自动装置设计技术规程设计技术规程对各种保护装置的灵敏度有具体的要对各种保护装置的灵敏度有具体的要求，在整定计算时，必须满足灵敏度的要求。求，在整定计算时，必须满足灵敏度的要求。 对反应故障时电气量上升的保护，其灵敏度为被对反应故障时电气量上升的保护，其灵敏度为被保护范围末端短路故障参数的最小计算值与保护的整保护范围末端短路故障参数的最小计算值与保护的整定值之比。定值之比。 对反应故障时电气量下降的保护，其灵敏度为保对反应故障时电气量下降的保护，其灵敏度为保护的整定值与被保护范围末端短路故障参数的最大计护的整定值与被保护范围末端短路故障参数的最大计算值

10、之比。算值之比。 研究电力系统继电保护就要处理好电力系统研究电力系统继电保护就要处理好电力系统对继电保护这四个基本要求之间的关系。对继电保护这四个基本要求之间的关系。习题及思考题习题及思考题1 1、继电保护装置在电力系统中所起的作用（任、继电保护装置在电力系统中所起的作用（任务）；务）；2 2、继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保、继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能，各环节的主要是什么？护功能，各环节的主要是什么？3 3、电力系统对继电保护基本要求是什么？如何处、电力系统对继电保护基本要求是什么？如何处理这些要求之间的关系？理这些要求之间的关系？4 4、结合电力系统基础知识，说

11、明加快继电保护的、结合电力系统基础知识，说明加快继电保护的动作时间，为什么可以提高电力系统的稳定性？动作时间，为什么可以提高电力系统的稳定性？第二讲第二讲 互感器和变换器互感器和变换器主要内容主要内容1 1、了解电压变换器、电流变换器和电抗变换器、了解电压变换器、电流变换器和电抗变换器的工作特性的工作特性2 2、掌握电压变换器、电流变换器和电抗变换器、掌握电压变换器、电流变换器和电抗变换器在变换性能上的区别在变换性能上的区别3 3、掌握电流互感器、电压互感器的使用注意事、掌握电流互感器、电压互感器的使用注意事项项1 1、电流互感器（、电流互感器（CT,TACT,TA） ，一般二次额定电流为，一

12、般二次额定电流为5A5A电压互感器（电压互感器（PT,TVPT,TV） ，一般二次额定线电压为，一般二次额定线电压为100V100V注意：互感器的同名端，注意：互感器的同名端，当两线圈的电流同时由当两线圈的电流同时由同名端流入或流出时，同名端流入或流出时，两电流所产生的磁通是两电流所产生的磁通是相互加强的。保护常用相互加强的。保护常用减极性标注减极性标注一、互感器一、互感器电流互感器结构图电流互感器结构图 电流互感器的极性标示和相量图电流互感器的极性标示和相量图(a)(a)参考方向均指向同极性端参考方向均指向同极性端 (b)(b)为为(a)(a)的相量图的相量图(c)(c)参考方向指向异极性端

13、参考方向指向异极性端 (d)(d)为为(c)(c)的相量图的相量图用加极性标注用加极性标注用减极性标注用减极性标注* *进，进，* *出，两电流同相位出，两电流同相位2 2、电流互感器及误差分析、电流互感器及误差分析由电流变电流由电流变电流 电流互感器的等效电路和励磁特性电流互感器的等效电路和励磁特性(a)(a)等效电路等效电路 (b)(b)励磁特性励磁特性/122IZZZILL221ZZZIILL 具有铁心的线圈是一个非线性元件，其励磁阻抗随励具有铁心的线圈是一个非线性元件，其励磁阻抗随励磁电流的大小而变化磁电流的大小而变化 当铁心不饱和时，励磁阻抗很大，且基本为常数，此当铁心不饱和时，励磁

14、阻抗很大，且基本为常数，此时二次电流时二次电流I I2 2与一次电流与一次电流I I1 1成比例，误差很小。成比例，误差很小。 当铁心饱和时，励磁阻抗迅速下降，励磁电流迅速增大，当铁心饱和时，励磁阻抗迅速下降，励磁电流迅速增大，二次电流误差增大二次电流误差增大注意：二次负荷阻抗是指二次等值负荷阻抗，即二次绕组流出注意：二次负荷阻抗是指二次等值负荷阻抗，即二次绕组流出单位电流时，二次绕组上所产生的电压单位电流时，二次绕组上所产生的电压A A、当一次电流、当一次电流I1一定，二次负荷阻抗越大，误差越大一定，二次负荷阻抗越大，误差越大B B、二次负荷阻抗一定，一次电流、二次负荷阻抗一定，一次电流I1

15、越大，误差越大越大，误差越大3 3、电压互感器、电压互感器电压变电压电压变电压注意：开口三角绕组的额定电压注意：开口三角绕组的额定电压 在中性点直接接地系统中，二次绕组的额定电在中性点直接接地系统中，二次绕组的额定电压为压为100V;100V; 在中性点不接地系统中，在中性点不接地系统中，二次绕组的额定电压为二次绕组的额定电压为100/3V;100/3V;4 4、使用注意事项、使用注意事项 电流互感器在运行中，二次侧不允许开路，二次电流互感器在运行中，二次侧不允许开路，二次绕组及铁心应可靠接地绕组及铁心应可靠接地 电压互感器在运行中，二次侧不允许短路，电压互感器在运行中，二次侧不允许短路，二次

16、绕组及铁心应可靠接地二次绕组及铁心应可靠接地变换器原理接线图变换器原理接线图(a)(a)电压变换器电压变换器 (b)(b)电流变换器电流变换器 (c)(c)电抗变压器电抗变压器二、变二、变 换换 器器电压变换器（中间变压器，电压变换器（中间变压器，YBYB）电流变换器（中间变流器电流变换器（中间变流器,LB,LB）电抗变换器（电抗互感器电抗变换器（电抗互感器,DKB）1 1、使用变换器的目的、使用变换器的目的将高电压、大电流变为低电压；将高电压、大电流变为低电压；改变原、付方电量之间的相位关系；改变原、付方电量之间的相位关系；构成滤序器；构成滤序器；得到模拟阻抗，改变整定值；得到模拟阻抗，改变

17、整定值；使强弱电隔离。使强弱电隔离。3 3、电流变换器、电流变换器 电流变换器等值电路电流变换器等值电路112IKInRUULLBR2 2、电压变换器、电压变换器12KUUu4 4、电抗变换器、电抗变换器 电抗变压器电抗变压器(a)(a)原理结构原理结构 (b)(b)等值电路等值电路1112IKIZIjXUImMX Xm m称为转移电抗称为转移电抗Z Zm m-称为转移阻抗改变移相绕组的电阻，即可改变称为转移阻抗改变移相绕组的电阻，即可改变原、付方电量之间的相位关系原、付方电量之间的相位关系 电抗变压器相量图电抗变压器相量图（一）电压变换器、电流变换器和电抗变换器的工作特性（一）电压变换器、电

18、流变换器和电抗变换器的工作特性1 1、电压变换器、电压变换器接电压互感器的二次侧，电压变电压接电压互感器的二次侧，电压变电压励磁阻抗很大，原、付方绕组的漏抗可以忽略励磁阻抗很大，原、付方绕组的漏抗可以忽略 YBnUU12（二）电流变换器（二）电流变换器接电流互感器的二次侧，电流变电压接电流互感器的二次侧，电流变电压励磁阻抗很大，二次侧负荷阻抗较绕组的漏抗大的多励磁阻抗很大，二次侧负荷阻抗较绕组的漏抗大的多RnIULBR1（三）电抗变换器（三）电抗变换器接电流互感器的二次侧，电流变电压接电流互感器的二次侧，电流变电压励磁阻抗很小，二次侧负荷阻抗较绕组的漏抗大的多励磁阻抗很小，二次侧负荷阻抗较绕组

19、的漏抗大的多112IZIjXUUmmm( (四四) )电流变换器与电抗变换器的性能比较电流变换器与电抗变换器的性能比较1 1、变换前后电气的相位不同；、变换前后电气的相位不同；2 2、对高次谐波的影响不同、对高次谐波的影响不同)sin()2sin(sin211tnItItIinmmm设一次电流为设一次电流为对电流变换器对电流变换器)()2(2)(2m11tnconnItconItconIMdtdiMunmmm对电抗变换器对电抗变换器)sin()2sin()sin(112m11tnItItIRnRinunmmR3 3、对直流分量的影响不同、对直流分量的影响不同设设aTtmeIi1对电流变换器对电

20、流变换器TatmReRInRniu11对电抗变换器对电抗变换器aTtammeTIMdtdiMu1一般一般T Ta a在在2-3s,2-3s,一次系统非周期分量衰减时间常数一次系统非周期分量衰减时间常数电抗变换器对高次谐波有放大作用电抗变换器对高次谐波有放大作用习题及思考题习题及思考题1 1、电流互感器、电压互感器在使用中应该注意哪、电流互感器、电压互感器在使用中应该注意哪些事项？些事项？2 2、电流变换器和电抗变换器在变换性能上有哪些、电流变换器和电抗变换器在变换性能上有哪些主要区别？主要区别？第三讲第三讲 对称分量滤序器（过滤器）对称分量滤序器（过滤器）主要内容主要内容1 1、了解对称分量滤

21、序器的工作原理、了解对称分量滤序器的工作原理2 2、掌握几种常用滤序器的构成及分析方法、掌握几种常用滤序器的构成及分析方法ccBBAmnUnUnUnUA 对称分量滤序器是一种能从三相全电流或三相对称分量滤序器是一种能从三相全电流或三相全电压中滤出正序、负序或零序分量的装置全电压中滤出正序、负序或零序分量的装置一、基本原理一、基本原理cBAnnn是复数是复数对称分量滤序器对称分量滤序器210UUUUA2120UaUaUUB2210cUaUaUU整理得整理得 AUKUKUKUmn002211cBAnnnK0cBAnananK21cBAnananK22令令 可得到各种滤序器可得到各种滤序器0iK 对

22、（对（A）式，若只有一个）式，若只有一个K不为不为0，称为简单滤序器，若，称为简单滤序器，若有两个有两个K不为不为0，称为复合滤序器，称为复合滤序器二、几种常用滤序器二、几种常用滤序器1 1、 零序滤序器零序滤序器零序电流滤过器零序电流滤过器 零序电流滤过器原理接线图零序电流滤过器原理接线图 零序电压滤过器零序电压滤过器 零序电压滤过器零序电压滤过器(a)(a)三相五柱式电压互感器三相五柱式电压互感器 (b)(b)发电机中性点接地电压互感器发电机中性点接地电压互感器2 2、负序滤序器、负序滤序器负序电压滤序器负序电压滤序器 单相式负序电压滤过器原理接线图单相式负序电压滤过器原理接线图 负序电压

23、滤过器位形图负序电压滤过器位形图(a)(a)输入正序电压时位形图输入正序电压时位形图 (b)(b)输入负序电压时位形图输入负序电压时位形图负序电流滤过器负序电流滤过器负序电压滤序器负序电压滤序器参数必需满足参数必需满足03NNA03NNA03NNA03NNACBNN 感抗移相式负序电流滤过器相量图感抗移相式负序电流滤过器相量图(a)(a)加入正序电流加入正序电流 (b)(b)加入负序电流加入负序电流 电容移相式负序电流滤过器原理接线图电容移相式负序电流滤过器原理接线图 电容移相式负序电流滤过器电容移相式负序电流滤过器(a)(a)加入正序电流加入正序电流 (b)(b)加入负序电流加入负序电流)3

24、(22 .2RXInjUcALHmn 正序电压滤过器正序电压滤过器 三相式负序电压滤过器三相式负序电压滤过器(a)(a)原理接线图原理接线图 (b)(b)输入正序位形图输入正序位形图 (c)(c)输入负序位形图输入负序位形图习题及思考题习题及思考题1 1、将零序电压互滤序器的输入端一相极性接反了，、将零序电压互滤序器的输入端一相极性接反了，正常运行时输出端电压是多少？正常运行时输出端电压是多少？2 2、将负序电压滤序器的三相输入端任何两相对换，、将负序电压滤序器的三相输入端任何两相对换，请分析是什么滤序器？请分析是什么滤序器？3 3、将负序电流滤序器的输入端任意两相对换，请、将负序电流滤序器的

25、输入端任意两相对换，请分析是何种滤序器？分析是何种滤序器？4.4.如图所示，已知系统电抗如图所示，已知系统电抗 电压互感器的变比电压互感器的变比 试求：在变电所出线端试求：在变电所出线端K K点发生单相接地短路时，点发生单相接地短路时，变电所测到的零序电压是多少？变电所测到的零序电压是多少？1121XX220X1100n4题图题图110kVk第四讲第四讲 电网的电流保护电网的电流保护2 2、掌握单电源线路三段式电流保护的工作原理、掌握单电源线路三段式电流保护的工作原理、整定计算和原理接线；整定计算和原理接线；1 1、了解电磁型电流继电器的结构和工作原理、了解电磁型电流继电器的结构和工作原理;

26、;主要内容主要内容3、掌握动作电流、返回电流、返回系数、继电特掌握动作电流、返回电流、返回系数、继电特性等概念。性等概念。 一、继电器一、继电器1 1、继电器的分类、继电器的分类 按动作原理分：电磁型、感应型、整流型、晶体管按动作原理分：电磁型、感应型、整流型、晶体管型和数字型等；型和数字型等； 按所反应的物理量分：电流继电器、电压继电器、按所反应的物理量分：电流继电器、电压继电器、功率继电器、阻抗继电器、周波继电器、瓦斯继电功率继电器、阻抗继电器、周波继电器、瓦斯继电器等。器等。 按作用分：启动继电器、时间继电器、中间继电器、按作用分：启动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电

27、器等信号继电器、出口继电器等 单电源电网相间短路的短路保护单电源电网相间短路的短路保护 电磁型继电器的原理结构图电磁型继电器的原理结构图(a)(a)电磁型电流继电器的原理结构，（电磁型电流继电器的原理结构，（b b）和转矩曲线）和转矩曲线2 2、电磁型过电流继电器的结构和工作原理、电磁型过电流继电器的结构和工作原理 能使过电流继电器动能使过电流继电器动作的最小电流称为继电器作的最小电流称为继电器的动作电流的动作电流 能使过电流继电器能使过电流继电器返回的最大电流称为继返回的最大电流称为继电器的返回电流电器的返回电流3 3、动作电流、动作电流4 4、返回电流、返回电流3kMMImthop继电器动

28、作非常明确干脆的特性称为继电特性继电器动作非常明确干脆的特性称为继电特性7 7、电磁型电压继电器、电磁型电压继电器返回系数要求返回系数要求0.85-0.90.85-0.95 5、继电特、继电特性性6 6、返回系数、返回系数二、无时限电流速断保护二、无时限电流速断保护(段段) ) 电流速断保护动作特性的分析电流速断保护动作特性的分析1 1、动作电流、动作电流2 2、动作时限为、动作时限为0 0秒秒3 3、灵敏度校验、灵敏度校验最小保护范围应大于最小保护范围应大于15-20%15-20%，用最小运行方式两相短路计算，用最小运行方式两相短路计算 动作电流应躲过被保护线路动作电流应躲过被保护线路末端三

29、相最大短路电流末端三相最大短路电流max.BkAsetLIImax.1.BkrelAsetLIKImin1max.23lZZEIssAsetLmax1.1min321ZIEZlAsetLs 无时限电流速断保护的单相原理接线图无时限电流速断保护的单相原理接线图4 4、原理接线、原理接线- 中间继电器的作用：中间继电器的作用：增加接点容量和数量；增加接点容量和数量； 增加保护的固有动作时间，以躲过避雷器的放电时间增加保护的固有动作时间，以躲过避雷器的放电时间三、带时限电流速断保护三、带时限电流速断保护(II(II段段) )1 1、动作电流、动作电流动作电流与下一条线路动作电流与下一条线路I I段动

30、作电流相配合段动作电流相配合2 2、动作时限、动作时限动作时限为下一条线路动作时限为下一条线路I I段动作时限加段动作时限加3 3、灵敏度校验、灵敏度校验1.111.BsetlrelAsetLIKI5 . 13 . 111.min11.AsetLkBAsenIIK时限电流速断保护的单相原理接线图时限电流速断保护的单相原理接线图4 4、原理接线、原理接线-注：注：2 2为时间继电器为时间继电器若灵敏度不满足要求，应与下一条线路的二段相若灵敏度不满足要求，应与下一条线路的二段相配合配合11.1111.BsetLrelAsetLIKI习题及思考题习题及思考题1 1、什么是、什么是“继电特性继电特性”

31、？在过量继电器中，为什？在过量继电器中，为什么要求其动作特性满足么要求其动作特性满足“继电特性继电特性”？2 2、请说明什么是继电器的动作电流？返回电流？、请说明什么是继电器的动作电流？返回电流？返回系数？返回系数？3 3、结合电力系统基础知识，说明加快继电保护的、结合电力系统基础知识，说明加快继电保护的动作时间，为什么可以提高电力系统的稳定性？动作时间，为什么可以提高电力系统的稳定性？第五讲第五讲 电网的过电流保护电网的过电流保护1 1、掌握单电源线路、掌握单电源线路段过电流保护的工作原理、整定段过电流保护的工作原理、整定计算和原理接线；计算和原理接线；2 2、掌握提高电流保护灵敏度的措施和

32、电流保护的接线、掌握提高电流保护灵敏度的措施和电流保护的接线方式方式; ;主要内容主要内容3、掌握提高电流保护灵敏度的措施。掌握提高电流保护灵敏度的措施。四、定时限过电流保护四、定时限过电流保护(段段) ) 1 1、动作电流、动作电流动作电流应按躲过最大负荷电流整定动作电流应按躲过最大负荷电流整定选择过电流保护动作电流网络图选择过电流保护动作电流网络图 最大负荷说明图最大负荷说明图OPrereIIKmax.111.LressrelrereAsetIKKKKII2 2、动作时限、动作时限 按时限阶梯原则整定按时限阶梯原则整定单侧电源串联线路中各过电流保护动作时限的确定单侧电源串联线路中各过电流保

33、护动作时限的确定3 3、灵敏度校验、灵敏度校验近后备：近后备：远后备：远后备：应注意各级过电流保护灵敏度之间的配合应注意各级过电流保护灵敏度之间的配合过电流保护动作时限的选择说明图过电流保护动作时限的选择说明图5 . 13 . 1111.min.AsetBksenIIK2 . 1111.min.AsetCksenIIK4 4、原理接线、原理接线过电流保护单相原理接线图过电流保护单相原理接线图- 阶段式电流保护的配合和实际动作时间的示意图阶段式电流保护的配合和实际动作时间的示意图五、电流保护的接线方式五、电流保护的接线方式 电流保护的接线方式是指电流互感器的电流保护的接线方式是指电流互感器的 二

34、次绕组和二次绕组和电流继电器的连接方式电流继电器的连接方式 （1 1）完全星型接线方式）完全星型接线方式 三相三继电器接线方式三相三继电器接线方式 (2)(2)不完全星型接线方式不完全星型接线方式 两相两继电器接线方式两相两继电器接线方式 三相三继电器接线方式三相三继电器接线方式两相两继电器接线方式两相两继电器接线方式两种接线方式的特点：两种接线方式的特点：1.1.对各种相间短路，两种接线方式均能正确反应。对各种相间短路，两种接线方式均能正确反应。2.2.两点接地短路时，在小接地电流系统中，发生两点两点接地短路时，在小接地电流系统中，发生两点接地时，希望只切除一个各种点。接地时，希望只切除一个

35、各种点。(1)(1)对串联线路上两点接地短路对串联线路上两点接地短路串联线路上两点接地示意图串联线路上两点接地示意图a a、采用三相星形接线时：、采用三相星形接线时： 由于保护由于保护2 2之间有配合关系，因此能保证之间有配合关系，因此能保证100%100%地地只切除只切除NP NP 线路。线路。b b、采用两相星形接线时：、采用两相星形接线时： 将有将有1/31/3的机会使靠近电源的的机会使靠近电源的MNMN线路误跳闸，线路误跳闸，从而扩大了停电范围。从而扩大了停电范围。线路线路MNMN故障相别故障相别AABBCC线路线路NPNP故障相别故障相别BCACAB保护保护1 1动作情况动作情况+-

36、+保护保护2 2动作情况动作情况-+-选择性选择性无无有有有有有有有有无无(2)(2)对放射形线路上的两点接地对放射形线路上的两点接地a a、采用三相三继电器接线方式时，保护、采用三相三继电器接线方式时，保护1 1和保护和保护2 2100%100%同时切除两条线路；同时切除两条线路；b b、采用两相两继电器接线，有、采用两相两继电器接线，有2/32/3的机会只切除一的机会只切除一条线路。条线路。并联线路上两点接地示意图并联线路上两点接地示意图(3)(3)在在YdYd接线变压器后两相短路时接线变压器后两相短路时Yd.11Yd.11接线的降压变压器（假设变比为接线的降压变压器（假设变比为1 1）后

37、两相短路）后两相短路时时Yd.11Yd.11降压变压器后两相短路时电流分布情况降压变压器后两相短路时电流分布情况结论：结论： Yd.11 Yd.11接线的降压变压器后接线的降压变压器后ABAB两相短路时，两相短路时，高压侧高压侧B B相是其它两相电流的两倍，且相位相反。相是其它两相电流的两倍，且相位相反。 对升压变压器高压侧两相短路，电压侧短路电流对升压变压器高压侧两相短路，电压侧短路电流同样存在这样的关系。同样存在这样的关系。ABCAI-2IIIBACII0I 在在 d.11d.11变压器后两相短路时灵敏度不同变压器后两相短路时灵敏度不同, ,有两相电流相等，为两相短路电流有两相电流相等，为

38、两相短路电流 倍倍, , 有一有一相电流是另外两相电流的相电流是另外两相电流的2 2倍，为两相短路电流的倍，为两相短路电流的 倍，且相位相反。倍，且相位相反。31321 1、采用电流电压联锁保护、采用电流电压联锁保护六、提高电流保护灵敏度的措施六、提高电流保护灵敏度的措施 2 2、采用差动保护、采用差动保护3 3、当保护安装地点和短路点之间有星、当保护安装地点和短路点之间有星- -三角三角变压器时，采用两相三继电器接线方式变压器时，采用两相三继电器接线方式习题及思考题习题及思考题1 1、电力系统对继电保护基本要求是什么？如何处理这些要、电力系统对继电保护基本要求是什么？如何处理这些要求之间的关

39、系？求之间的关系？2 2、结合电力系统基础知识，说明加快继电保护的动作时间，、结合电力系统基础知识，说明加快继电保护的动作时间，为什么可以提高电力系统的稳定性？为什么可以提高电力系统的稳定性？第六讲第六讲 相间短路方向电流保护相间短路方向电流保护1 1 一、方向电流保护的工作原理一、方向电流保护的工作原理 方向电流保护的原来接线图方向电流保护的原来接线图 方向继电器工作原理分析图方向继电器工作原理分析图二、功率方向继电器二、功率方向继电器1.工作原理电磁转矩：电磁转矩：)cos()90sin()sin()sin(rJJrJJrJJIUIUIKUIKUIKUKM式中：式中：KK比例系数比例系数

40、电压回路的阻抗角；电压回路的阻抗角； 电压回路阻抗角的余角，电压回路阻抗角的余角， =90=90- - ，称为功，称为功率方向继电器的内角率方向继电器的内角 加入功率方向继电器的电压与电流的相位差加入功率方向继电器的电压与电流的相位差2.2.动作特性动作特性动作条件动作条件-加入功率方向继电器电压与电流的相位差，电压超加入功率方向继电器电压与电流的相位差，电压超前电流为正，改变内角前电流为正，改变内角使功率方向继电器工作最灵使功率方向继电器工作最灵敏。国产的功率方向继电器的内角为敏。国产的功率方向继电器的内角为3030、45 45 。mthMMMmthrJJMMMconIKU)(rmthJJK

41、conMMIU定义（定义（U Ur rI Ir r）为最小动作功率，即继电器动作最灵敏。）为最小动作功率，即继电器动作最灵敏。角度特性角度特性电流为常数，一般为额定电流，电流为常数，一般为额定电流，)()(rrmthJJconKKconMMIU最小动作电压最小动作电压 GG-11GG-11 30时小于时小于2.5V,2.5V,为为4545时小于时小于5V;5V;LG-11 LG-11 小于小于2V;2V;LLG-3 LLG-3 小于小于 0.2V0.2V。当加入功率方向继电器的电压小于最小动作电压时，当加入功率方向继电器的电压小于最小动作电压时，功率方向继电器出现死区。功率方向继电器出现死区。

42、伏安特性伏安特性加入功率方向继电器的电压和电流的相位差为常数加入功率方向继电器的电压和电流的相位差为常数3 3功率反向继电器的动作区功率反向继电器的动作区0rJJconIKUM功率方向继电器的潜动功率方向继电器的潜动功率方向继电器只加电压或电流时，功率方向继电器功率方向继电器只加电压或电流时，功率方向继电器动作的现象或动作的趋势。动作的现象或动作的趋势。原因：磁路、电路不对称原因：磁路、电路不对称要求：无潜动或反向潜动最小。要求：无潜动或反向潜动最小。GJAGJGJB BGJGJC CIJIA AIB BIC CUJUBCUCAUAB三、功率方向继电器的三、功率方向继电器的9090接线方式接线

43、方式三相式方向过电流保护的原理接线图三相式方向过电流保护的原理接线图四、方向电流保护的整定计算四、方向电流保护的整定计算1 1、不考虑方向短路电流、不考虑方向短路电流2 2、应考虑分支电流的影响，用分支系数表示、应考虑分支电流的影响，用分支系数表示11111setBbrelsetAIKKI被保护线路的短路电流故障线路的短路电流bK 正方向各种短路时，方向继电器能够正确动正方向各种短路时，方向继电器能够正确动作的内角作的内角的范围的范围 综合三相和各种两相短路的分析得出综合三相和各种两相短路的分析得出 当当 使方向继电器在一切故障情况使方向继电器在一切故障情况下都能正确动作的条件为下都能正确动作

44、的条件为6030900 功率方向继电器动作最灵敏的条件，应根据三相功率方向继电器动作最灵敏的条件，应根据三相短路时使短路时使coscos=1=1来决定。因此，某一已经确定了阻来决定。因此，某一已经确定了阻抗角的线路而言，理论上应采用抗角的线路而言，理论上应采用 ，以便，以便获得最大输出。获得最大输出。9090接线方式的优点：接线方式的优点：各种两相短路没有死区；各种两相短路没有死区；适当选择内角适当选择内角后，对线路上发生的各种相间后，对线路上发生的各种相间故障，都能保证动作的方向性；故障，都能保证动作的方向性；缺点：不能消除三相短路时的死区。缺点：不能消除三相短路时的死区。d 90 助增电流

45、的影响助增电流的影响 外增电流的影响外增电流的影响对方向性电流保护的评价对方向性电流保护的评价1 1、对电流速断保护、对电流速断保护 看反向最大短路电流，若反向最大短路电流看反向最大短路电流，若反向最大短路电流小于保护的整定值，则可省去方向元件小于保护的整定值，则可省去方向元件2 2、对过电流保护、对过电流保护 站在母线看两侧保护动作时间，长的不装短站在母线看两侧保护动作时间，长的不装短的装，时间相等都要装的装，时间相等都要装作业与思考题作业与思考题1 1、在什么情况下采用电流保护时必须要装设方向元件才能、在什么情况下采用电流保护时必须要装设方向元件才能保证选择性？保证选择性？2 2、在输电线

46、路上采用方向电流保护时，什么情况下会出现、在输电线路上采用方向电流保护时，什么情况下会出现死区？死区？3 3、按、按9090接线的功率方向继电器在正向三相短路和两相短接线的功率方向继电器在正向三相短路和两相短路时，会不会出现死区？为什么？路时，会不会出现死区？为什么？4 4、功率方向继电器能单独用作线路保护吗？为什么？、功率方向继电器能单独用作线路保护吗？为什么？5 5、什么叫按相启动接线？方向电流保护为什么要采用按相、什么叫按相启动接线？方向电流保护为什么要采用按相启动接线？启动接线？第七讲 中性点直接地系统 单相接地保护主要内容：主要内容：1 1、了解中性点直接接地系统单相接地的特点；、了

47、解中性点直接接地系统单相接地的特点；2 2、掌握中性点直接接地系统中零序电流、零序电、掌握中性点直接接地系统中零序电流、零序电压和零序功率的分布特点；压和零序功率的分布特点；3 3、了解中性点直接接地系统零序电流和方向保护。、了解中性点直接接地系统零序电流和方向保护。二、二、1.零序电压： 故障点的零序电压最高，离故障点越远处零序电压越低，变压器中性点接地处零序电压为零。接地短路零序网络等效电路4.保护安装处的零序电压与零序电流的关系： 该处的零序电压与零序电流的相位差有保护后零序阻抗的阻抗角决定，而与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。3.零序功率： 由于故障点的零序电压最高，所以故障点

48、的零序功率最大，越靠近变压器的中性点接地处零序功率愈小；在故障线路上，零序功率是由线路流向母线的。2.零序电流： 零序电流的数值和分布与变压器中性点接地的多少和位置有关，与电源的数目和位置无关。 零序电流超前零序电压零序电流超前零序电压 ，d d为保护为保护后系统阻抗的阻抗角后系统阻抗的阻抗角 d180三、中性点直接接地系统零序电流保护由零序电流段、段和段组成。（一）无时限零序电流速断保护无时限零序电流速断保护与无时限电流速断保护相类似是靠选择电流整定值来获得动作的选择性。原则1:躲过下一条线路出口接地短路的最大三倍零序电流整定max. 00.set.A3KIIrelbtrelI. 00.se

49、t.A3KI原则2：躲开断路器三相触头不同时合闸而出现的三倍零序电流 选择上两式较大者为保护整定值。若保护装置的动作时间大于断路器三相不同时合闸时间，可不考虑2。灵敏性：要求与相间短路电流保护段相同,最小保护范围 (15-20)%(二)限时零序电流速断保护 限时零序电流速断保护的作用原理与限时电流速断保护相似。限时零序电流速断保护的整定计算说明动作电流：与下一条线路零序电流段相配合setBrelI. 00.setAKI动作时限：比下一条线路零序电流段大t，灵敏性校验5 . 13K. 0min. 0setrelII若灵敏度不满足要求：应与下一条线路的段相配合；保留0.5s的保护，增加一个按（1）

50、原则整定的保护。这样与无时限零序电流速断内角和零序过电流保护组成四段式零序电流保护。改用接地距离保护。（三）零序过电流保护零序过电流保护用作本线路接地故障的近后备保护和相邻元件接地故障的远后备保护。在中性点直接接地系统的最末端线路上，也可作为主保护。零序过电流保护动作电流的整定原则：原则1：躲过相邻线路出口三相短路时可能出现的最大不平衡电流原则2：与相邻线路零序过电流保护的灵敏度相配合max.0.set.AIbprelIKBSETrerelAIKK. 00.SET.I原则原则3 3：如果系统可能非全相运行，应躲过非全相运：如果系统可能非全相运行，应躲过非全相运行时出现的最大行时出现的最大3 3

51、倍零序电流倍零序电流max. 0. 03fqrelAsetIKI5 . 13K. 0min. 0.opjsenII取上述较大者为整定值。灵敏度校验2 . 13K. 0min. 0.opysenII近后备远后备（四）方向性零序电流保护 在多电源的大电流接地系统中，为保证选择性，与相间短路方向电流保护相似，在零序电流保护的基础上装设方向元件，构成方向性零序电流保护。（1）零序功率方向继电器零序功率方向继电器接于零序电源3U0和零序电流3I0之上，它只反应零序功率的方向而动作。 由于越靠近故障点零序电压越高，由此零序功率方向继电器没有死区。但当故障点距离保护安装地点越远，保护安装处的零序电压越低，零

52、序电流越小，继电器可能拒动。对零序功率方向继电器要校验其灵敏度opsenSIU. 0min00)33(K式中 （3U03I0）min保护区末端接地短路时，保护安装处的最小零序功率S0.op零序功率方向继电器的动作功率近后备要求大于2远后备要求大于1.5（2）零序功率方向继电器的灵敏度校验110sen对于 的零序功率方向继电器零序功率方向继电器的接线方式零序功率方向继电器的动作区 由此可知。当正方向故障时，3I0超前3U0的角度为100左右，那么对于 零序功率方向继电器应采用正极性接入方式继入3I0,3U0。110sen对于 的零序功率方向继电器 70sen 70sen 由此可知，当正方向故障时

53、，3I0超前3U0的角度为100左右，那么对于 零序功率方向继电器应采用反极性接入方式继入3I0,-3U0。零序功率方向继电器的接线方式零序功率方向继电器的动作区 70sen 三段式零序方向电流保护的原理接线图(五)三段式零序方向电流保护的原理接线图（六）对零序电流保护的评价 采用三相星形接线方式的相间短路电流保护，也能反应单相接地短路，但零序电流保护有如下优点：1.灵敏度高 对速断保护而言，由于线路的 ，因此，同一线路始末两端短路时的零序电流差别远大于相间电流的差别。从而零序电流速断保护的保护范围大而且稳定。 对过电流保护而言，相间短路的过电流保护的动作电流远大于零序过电流保护的动作电流。而

54、发生单相接地短路时，故障相的电流与三倍零序电流相等，因此零序过电流保护的灵敏度高。105 . 3 xx 缺点：不能反应相间故障。2.受系统运行方式变化的影响小。3.延时小。在同一线路上的零序过电流保护的延时分别比相间短路过电流保护的延时小。4.零序功率方向元件无死区。5.零序电流保护不受振荡和过负荷的影响。6.接线更简单可靠。第八讲第八讲 中性点不接地系统单相接地保中性点不接地系统单相接地保护护主要内容主要内容1 1、了解中性点不接地系统单相接地零序电流、零序、了解中性点不接地系统单相接地零序电流、零序电压和零序功率的分别特点；电压和零序功率的分别特点；2 2、掌握中性点不接地系统单相接地零序

55、电流、零序、掌握中性点不接地系统单相接地零序电流、零序电压和方向保护的工作原理和整定计算；电压和方向保护的工作原理和整定计算；3 3、掌握中性点不接地系统经消弧线圈接地时的补偿、掌握中性点不接地系统经消弧线圈接地时的补偿方式。方式。一、中性点不直接接地电网中单相接地故障的特点一、中性点不直接接地电网中单相接地故障的特点设设A A相发生单相接地相发生单相接地 简单网络接线示意图简单网络接线示意图 A A相接地时的向量图相接地时的向量图单相接地故障时三相系统的电容电流分布图单相接地故障时三相系统的电容电流分布图结论：结论：1 1、发生单相接地时，全系统出现零序电压；、发生单相接地时，全系统出现零序

56、电压；2 2、非故障线路首端、非故障线路首端3I3I0 0为正常运行时每相对地耦合为正常运行时每相对地耦合电容电流的三倍，其电容性无功功率的方向由母线电容电流的三倍，其电容性无功功率的方向由母线指向线路；指向线路；3 3、故障线路首端的、故障线路首端的3I3I0 0为全系统正常运行时每相对为全系统正常运行时每相对地耦合电容电流总和的三倍，其电容性无功功率的地耦合电容电流总和的三倍，其电容性无功功率的方向由线路指向母线；方向由线路指向母线；4 4、通过故障点零序电流为正常运行时每相对地耦合、通过故障点零序电流为正常运行时每相对地耦合电容电流的三倍。电容电流的三倍。单相接地故障时的零序等效网络单相

57、接地故障时的零序等效网络(a)(a)等效网络等效网络 (b)(b)向量图向量图 在各级电压网络中，当全系统的电容电流超过在各级电压网络中，当全系统的电容电流超过下列数值时，应装设消弧线圈接地。下列数值时，应装设消弧线圈接地。 3 36kV -30A6kV -30A； 10kV -20A 10kV -20A； 22 2266kV -10A66kV -10A；1.1.中性点经消弧线圈接地单相接地的特点中性点经消弧线圈接地单相接地的特点 中性点经消弧线圈接地单相接地时，流经故障中性点经消弧线圈接地单相接地时，流经故障点的电流为全系统正常运行时每相对地电容电流的点的电流为全系统正常运行时每相对地电容电

58、流的之和与流经消弧线圈的电流之和。两者的相位相反。之和与流经消弧线圈的电流之和。两者的相位相反。经消弧线圈接地系统单相接地时电流的分布图经消弧线圈接地系统单相接地时电流的分布图0IIILfcC31L（1 1）完全补偿）完全补偿接地点的电流为接地点的电流为可使故障点的电流为零，但却有严重的缺点。可使故障点的电流为零，但却有严重的缺点。 正是产生串联谐振条件。正是产生串联谐振条件。在正常运行时，如果三相的对地电容不完全相等，则在正常运行时，如果三相的对地电容不完全相等，则电源中性点对地之间就产生电压偏移电源中性点对地之间就产生电压偏移CBACCBBACjCjCjCjECjECjA0EU即即2.2.

59、中性点经消弧线圈接地的补偿方式中性点经消弧线圈接地的补偿方式 此外，在断路器三相触头不同时合闸时，也会此外，在断路器三相触头不同时合闸时，也会零序电压。零序电压。 在串联谐振回路中汇产生很大的电压降落，从在串联谐振回路中汇产生很大的电压降落，从而使电源中性点对地电压严重升高，这是不能允许而使电源中性点对地电压严重升高，这是不能允许的，因此在实际上的，因此在实际上不能采用这种方式不能采用这种方式。（2 2）欠补偿）欠补偿CLII 补偿后的接地点电流仍为电容电流性的。补偿后的接地点电流仍为电容电流性的。 其缺点是在线路发生故障时切除时，电容电流其缺点是在线路发生故障时切除时，电容电流变小，可能变为

60、全补偿产生过电压。这种方式一般变小，可能变为全补偿产生过电压。这种方式一般也也不采用不采用。（4 4）补偿度）补偿度 补偿度一般在补偿度一般在5-10%5-10%，不大于，不大于10%10%（3 3）过补偿）过补偿CLII故障点的电流为电感电流，当有线路故障切除时，故障点的电流为电感电流，当有线路故障切除时，故障点的电流仍为电感电流。不会产生谐振。在故障点的电流仍为电感电流。不会产生谐振。在工程中工程中一般采用这种补偿方式。一般采用这种补偿方式。三、中性点不接地单相接地的保护三、中性点不接地单相接地的保护3 3、零序功率方向保护、零序功率方向保护注意：中性点经消弧线圈接地时零序功率方向，注意：