第二讲线路阶段式保护

1、第二讲第二讲 线路阶段式保护线路阶段式保护一、三段式电流保护一、三段式电流保护 即由三套保护共同完成线路故障保护，称为三段。即由三套保护共同完成线路故障保护，称为三段。一一般用于般用于35KV35KV及以下单电源辐射性网络。及以下单电源辐射性网络。1 1、电流速断保护（第、电流速断保护（第段）段） 仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护。仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护。反应电反应电流升高而不带时限动作，电流高于动作值时继电器立流升高而不带时限动作，电流高于动作值时继电器立即动作，跳开线路断路器。即动作，跳开线路断路器。 动作电流整定必须保证继电保护动作的选择性，如下动作电流整定必须保证继电

2、保护动作的选择性，如下图所示，图所示，k1处故障对于保护处故障对于保护P1是外部故障，应当由保是外部故障，应当由保护护P2跳开跳开2QF。当。当k1处故障时短路电流也会流过保护处故障时短路电流也会流过保护P1，需要保证此时保护，需要保证此时保护P1不动作，即不动作，即P1的动作电流必的动作电流必须大于外部故障时的短路电流。须大于外部故障时的短路电流。 特点：特点：仅靠动作电流值来保证其选择性，只仅靠动作电流值来保证其选择性，只能无延时能无延时地保护本线路的一部分，保护范围随运行方式变化较地保护本线路的一部分，保护范围随运行方式变化较大。大。2 2、限时电流速断保护（第、限时电流速断保护（第段）

3、段） 为保护线路全长而设。反应于电流增大而动作，与相邻线路为保护线路全长而设。反应于电流增大而动作，与相邻线路段配合，段配合，增设一短时限保证选择性（一般取增设一短时限保证选择性（一般取0.5s0.5s）。）。 特点：特点：限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长，依靠动作电流值限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长，依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性，和动作时间共同保证其选择性，与第与第段共同构成被保护线路的主保护，段共同构成被保护线路的主保护，兼作第兼作第段的后备保护，但不能作为相邻线路的后备。段的后备保护，但不能作为相邻线路的后备。 3 3、定时限过电流保护（第、定时限过电流保护

4、（第段）段） 作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定。其起动电流按躲最大负荷电流来整定。 特点：特点：此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。长。依靠动作时间来保证其选择性，其动作时间按阶梯原则整定。依靠动作时间来保证其选择性，其动作时间按阶梯原则整定。 阶梯特性如下图所示，实际上就是实现指定的跳闸顺序，距离阶梯特性如下图所示，实际上就是实现指定的跳闸顺序，距离故障点最近的（也是距离电源最远的）保护先跳闸。阶梯的起点是故障点最近的

5、（也是距离电源最远的）保护先跳闸。阶梯的起点是电网末端，每个电网末端，每个“台阶台阶”是是tt，一般为，一般为0.50.5”。4、电流保护的接线方式电流保护的接线方式（1） 定义：定义：指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。（2） 电流保护接线方式：电流保护接线方式：1）三相星形接线的特点）三相星形接线的特点(三相三）三相三） 每相上均装有每相上均装有CT和和LJ、Y形接线形接线 LJ的触点并联（或）的触点并联（或） 能反应各种短路故障能反应各种短路故障 用于发电机、变压器等要求较高的可靠性和灵敏性的重要接线用于发电机、变压器

6、等要求较高的可靠性和灵敏性的重要接线2）两相星形接线的特点（二相二）两相星形接线的特点（二相二） 某一相上不装设某一相上不装设CT和和LJ、Y形接线形接线 LJ的触点并联（或）（通常接的触点并联（或）（通常接A、C相）相） 不能反应不能反应B相接地相接地 用于中性点直接接地电网和非直接接地电网中用于中性点直接接地电网和非直接接地电网中（注：所有线路上的保护装置应安装在相同的两相上。）（注：所有线路上的保护装置应安装在相同的两相上。） 3）二相三接线）二相三接线 对于对于Y-11接线变压器接线变压器，当在当在Y/ 变压器的侧发生两相短路时，滞后相变压器的侧发生两相短路时，滞后相电流是其它两相电流

7、的两倍并与它们反相位。当在电流是其它两相电流的两倍并与它们反相位。当在Y/变压器的变压器的Y侧发生两相短路侧发生两相短路时，超前相电流是其它两相电流的两倍，并与它们反相位。为提高电流保护对时，超前相电流是其它两相电流的两倍，并与它们反相位。为提高电流保护对Y/ 变压器后两相短路的灵敏度，采取的措施：在两相星行接线的中线上再接入一变压器后两相短路的灵敏度，采取的措施：在两相星行接线的中线上再接入一个个LJ，此种接线方式称为两相三继电器接线方式。，此种接线方式称为两相三继电器接线方式。4）二相一接线）二相一接线 主要用于电动机保护。主要用于电动机保护。 二、二、距离保护距离保护1、基本原理、基本原

8、理距离保护是由距离保护是由阻抗继电器阻抗继电器完成电压、电流比值测量，完成电压、电流比值测量，根据比值的大小来判断故障的远近，并利用故障的远根据比值的大小来判断故障的远近，并利用故障的远近确定动作时间的一种保护装置。近确定动作时间的一种保护装置。 Z=V/I=Z1L1）反应短路时阻抗的下降而动作）反应短路时阻抗的下降而动作低阻抗保护。（用低阻抗保护。（用于元件）于元件）2）阻抗仅仅随着短路点到保护安装处的距离而变）阻抗仅仅随着短路点到保护安装处的距离而变距距离保护。（用于线路）离保护。（用于线路）2 2、特点及应用、特点及应用 灵敏度高，基本上不受系统运行方式的影响，一灵敏度高，基本上不受系统

9、运行方式的影响，一般作为般作为110KV110KV及以上输电线路的主保护，及以上输电线路的主保护，220KV220KV及以上及以上则与高频保护共同作为主保护则与高频保护共同作为主保护且兼作后备保护。且兼作后备保护。3、距离保护基本组成、距离保护基本组成 距离保护一般都做成三段式，它有三个动作范围，与其距离保护一般都做成三段式，它有三个动作范围，与其相对应的有三个动作时限。相对应的有三个动作时限。 1） I段：瞬时速断动作段：瞬时速断动作 主保护主保护 第第I I段的保护范围一般为线路全长的段的保护范围一般为线路全长的808085%85%，动作时，动作时限为各继电器的固有动作时间，约为限为各继电

10、器的固有动作时间，约为0.1S0.1S左右。左右。 2）II段：段：t=0.5 限时速断动作限时速断动作 主保护主保护 第第IIII段的保护范围为被保护线路的全长并对下一线段的保护范围为被保护线路的全长并对下一线路有一定的保护长度，其动作时限要与下一线路保护第路有一定的保护长度，其动作时限要与下一线路保护第I I段的动作时限相配合，一般为段的动作时限相配合，一般为0.5S0.5S左右。左右。 3）III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。后备保护后备保护 第第段为后备保护，通常其保护范围较长，包括本段为后备保护，通常其保护范围较长，包括本线路和下一线路的全长乃至

11、更远，其动作时限是按阶梯线路和下一线路的全长乃至更远，其动作时限是按阶梯原则来整定的。原则来整定的。A ZL1B12L2CL3dIt1It2IIIt1IIIt2L(Z)IzdZ2IIt1IIt2IzdZ1IIzdZ1ZAB+ZdZzd距离保护装置由起动元件、测量元件与逻辑回路三部分距离保护装置由起动元件、测量元件与逻辑回路三部分组成。组成。4、阻抗继电器、阻抗继电器（1 1）作用：）作用：是距离保护中的核心元件，用来测量故障点到保护安装是距离保护中的核心元件，用来测量故障点到保护安装处的阻抗（距离），并与整定值比较，以确定保护是否应该动作。处的阻抗（距离），并与整定值比较，以确定保护是否应该动

12、作。（2 2）接线方式）接线方式：1 1）基本要求：）基本要求：要求测量阻抗要求测量阻抗正比于保护安装处到短路点的阻抗。正比于保护安装处到短路点的阻抗。要求测量阻抗的值仅与保护安装处至故障点的距离有关，而与故障要求测量阻抗的值仅与保护安装处至故障点的距离有关，而与故障类型无关。类型无关。2 2）常用接线方式）常用接线方式 0 0接线接线、+30+30接线接线、-30-30接线接线、零序补偿接线。其中、零序补偿接线。其中0 0接线，接线，+30+30接线和接线和-30-30接线的阻抗继电器用于反映各种相间短路。接线的阻抗继电器用于反映各种相间短路。 0 0接线接线常用作常用作测量元件；测量元件；

13、 +30+30接线和接线和-30-30接线接线常用作起动元件。常用作起动元件。相电压和具有相电压和具有k3Ik3I0 0补偿的相电流接线用于反映各种接地故障。补偿的相电流接线用于反映各种接地故障。 5 5、影响距离保护正确动作的因素及防止方法、影响距离保护正确动作的因素及防止方法阻抗继电器的测量阻抗时受很多因素影响的。主要有：阻抗继电器的测量阻抗时受很多因素影响的。主要有： （1 1）短路点的过渡电阻）短路点的过渡电阻使测量阻抗增大，保护拒动或失去选择使测量阻抗增大，保护拒动或失去选择性。性。在保护范围不变的前提下，选择适当的阻抗继电器；在保护范围不变的前提下，选择适当的阻抗继电器；. .采采

14、用瞬时测量装置用瞬时测量装置。 （2 2）电力系统振荡）电力系统振荡使测量阻抗减小，保护误动使测量阻抗减小，保护误动. .延长保护装延长保护装置的动作时间（如距离置的动作时间（如距离段）；段）；. .把定值压低，使振荡中心位于特把定值压低，使振荡中心位于特性圆外；性圆外；增设振荡闭锁回路。增设振荡闭锁回路。 （3 3）保护安装处与故障点之间有分支电路）保护安装处与故障点之间有分支电路使测量阻抗增大（减使测量阻抗增大（减小）小）在整定计算中引入分支系数。在整定计算中引入分支系数。（4 4）CT,PTCT,PT的误差的误差使测量阻抗增大（减小）使测量阻抗增大（减小）（5 5）PTPT二次回路断线二

15、次回路断线使测量阻抗减小为使测量阻抗减小为0 0增设增设断线断线闭锁回路闭锁回路 （6 6）串连补偿电容串连补偿电容使测量阻抗减小使测量阻抗减小 三、三、输电线路的接地保护输电线路的接地保护 （1）中性点接地方式）中性点接地方式电力系统中主变压器中性点接地方式主要有以下几种：电力系统中主变压器中性点接地方式主要有以下几种：1）中性点直接接地系统中性点直接接地系统大接地电流系统大接地电流系统110KV及以上电网及以上电网 2）中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统小接地电流系统小接地电流系统60KV及以下电网及以下电网 运行经验表明运行经验表明,在中性点直接接地

16、系统中在中性点直接接地系统中,d(1)几率占总故障率的几率占总故障率的70%90% .90% .所以如何正确设置接地故障的保护是该系统的中心问题所以如何正确设置接地故障的保护是该系统的中心问题之一之一. .而在该系统中发生而在该系统中发生d(1),系统中会出现零序分量系统中会出现零序分量,而正常运行时无零而正常运行时无零序分量序分量.故可利用零序分量构成接地短路的保护故可利用零序分量构成接地短路的保护. （2 2）零序分量的特点）零序分量的特点 1) 零序电压零序电压 : 故障点故障点U0最高最高,离故障点越远离故障点越远, U0越低越低；变压器中性点接变压器中性点接地处地处U0=02) 零序

17、电流零序电流分布分布: 与与中性点接地变压器的位置有关中性点接地变压器的位置有关大小大小: 与与线路及中性点接地变压器的零序阻抗及接地数目有关线路及中性点接地变压器的零序阻抗及接地数目有关3) 零序功率零序功率 短路点最大短路点最大(与与U0相同相同). 方向方向:与正序相反与正序相反,从线路从线路母线母线 （3 3）零序电流保护）零序电流保护 三段式或四段式三段式或四段式1 1）段段:速动段保护速动段保护2 2）段段(、段段) )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。尽量缩短。3 3）最末一段：后备）最末一段：后备 三段

18、式零序电流保护原理与三段式电流保护是相似的。但与三相星形接线三段式零序电流保护原理与三段式电流保护是相似的。但与三相星形接线相间短路电流保护相间短路电流保护 （也可反映（也可反映d d（1 1）作比较，则有）作比较，则有优点：优点：1 1） 零序电流保护更灵敏零序电流保护更灵敏，、受运行方式影响较小，受运行方式影响较小，段保护范段保护范围长且稳定，围长且稳定，段灵敏性易于满足，段灵敏性易于满足，段躲不平衡电流，定值低更灵敏且时间较短。段躲不平衡电流，定值低更灵敏且时间较短。 2） 零序功率继电器（零序功率继电器（在多电源的大接地电流系统中，为保证选择性，在多电源的大接地电流系统中，为保证选择性

19、，需要装设零序功率方向继电器，构成方向性零序电流保护）需要装设零序功率方向继电器，构成方向性零序电流保护）出口无死区，接出口无死区，接线简单、经济、可靠。线简单、经济、可靠。 3） 系统振荡、短时过负荷等情况下（三相对称）系统振荡、短时过负荷等情况下（三相对称）I0不受影响不受影响缺点：缺点： 不能反映相间短路故障不能反映相间短路故障四、四、 电网相间短路的方向性电流保护电网相间短路的方向性电流保护1、问题的提出、问题的提出 为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源或为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源或多电源网络。但在这样的网络中简单的电流保护不能满足要求。多电源

20、网络。但在这样的网络中简单的电流保护不能满足要求。 如如对过电流保护：对过电流保护：d1d1处短路，要求处短路，要求t3t2，d2d2处短路，要求处短路，要求t2t3， 显然，这种要求是矛盾的。显然，这种要求是矛盾的。上述矛盾的要求不可能同时满足。上述矛盾的要求不可能同时满足。 2、作用原理、作用原理 用于用于双电源（多电源）开式网络和单电源环形电网。在原来电流保护的双电源（多电源）开式网络和单电源环形电网。在原来电流保护的基础上加装方向基础上加装方向元件元件功率方向继电器。功率方向继电器。电流规定方向：从母线流向线路为正方向。电流规定方向：从母线流向线路为正方向。电流本身无法判定方向，需要一个基准电流本身无法判定方向，需要一个基准母线电压；在电压一定的情况下，母线电压；在电压一定的情况下，电流的方向就是功率的方向。电流的方向就是功率的方向。 方向过电流保护的动作时间按逆向阶梯原则整定。方向过电流保护的动