继电保护课程教案

第一章电力系统继电保护概述........................................错误!未定义书签。一、电力系统继电保护的作用......................................错误!未定义书签。第二章继电保护的基本元件.....................................错误!未定义书签。第三章输电线路的电流电压保护.......................................错误!未定义书签。第一节单测电源网络相间短路的电流保护...........................错误!未定义书签。第二节双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护...................错误!未定义书签。第三节输电线路的接地故障保护...................................错误!未定义书签。第四节自动重合闸............................第七节距离保护的整定计算原则及对距离保护的评价................错误!未定义书签。一、距离保护的整定计算原则..................................错误!未定义书二、对距离保护的评价........................................错误!未定义书签。第五章输电线路全线快速保护........................................错误!未定义书签。第一节输电线路的纵联差动保护..................................错误!未定义书签。第二节输电线路的高频保护......................................错误!未定义书签。三方向高频保护...............................第五节发电机的励磁回路接地保护................................错误!未定义书签。第八节发电机——变压器组的保护................................错误!未定义书签。1.继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。P1继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸2.电力系统的故障和不正常运行状态三相交流系统）3．破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃）讯系统造成干扰电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；（2）反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态——必须找出两种情况下的区别。①I增加故障点与电源间—>过电流保护UI③相位变化，变化；正常：为负荷的功率因数角一般为0-30°左右短路：为输电线路的阻抗角一般为60°~85°—>方向保护.U模值减少增加—>阻抗保护非电气量：瓦斯保护，过热保护原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别即可找出II（常用继电器及触点的表示方法参考附录1P230）保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。（1）测量元件作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。（2）逻辑元件作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。作用；根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时→跳闸；不正几种方法如下：（4）按构成继电保护装置的继电器原理分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流主保护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后备保护─主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保器拒动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。辅助保护：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三、对电力系统继电保护的基本要求：小结：选择性就是故障点在区内就动作，在区外不动作。当主保护未动作时，由近后备或远后备切源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且实现简单、经济，应优先采用。但远后备保护切除故障的时间较长。在高压电网中，应加强主保护。bhDLt－故障总切除时间；t-保护动作时间；t-断路器动作时间；一般的快速保护动作时间为最快的可达～。一般的断路器的动作时间为最快的可达～。指在最不利的条件下，保护装置对故障的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在发生区内故障时，不论运行方式大小、短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地反应。对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）对反应于数值下降而动作的欠量保护（如低电压保护）d.max在《继电保护和安全自动装置技术规程（DL400－91）》中，对各类内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简外在的：运行维护水平、安装调试是否正确。上述四个基本要求是设计、分析研究继电保护的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索。在它们之间既有矛盾的一面，又有在一定条件原理：随电力系统的发展和科学技术的进步而发展→电流差动保护→方向性电流保护（1901年1908年1910年）→距离保护→高频保护→微波保护→行波保护、光纤保护（1920年1927年50年代70年代诞生、50年代有设想）集成电路3、灵敏系数的概念及运用4、各种常用保护的工作原理1作用一次）大电流变换为（二次）小电流（额定值为5A或1A隔离作用。12）二次回路不允许开路，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全。3）CT二次回路必须有一点直接接地，防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，但仅一点接地。“减极性”原则：当同时从一、二次绕组的同极性端子通入相同方向电流时，它们在铁当从一次绕组“*”标端通入交流电时，则在二次侧感应电流从“*”标端流出。从两侧N2表现在两方面：幅值误差和相位误差。I11作用：一次高电压变换为二次低电压（额定线电压100V；相电压为57。7V）2）二次绕组不允许短路（短路电流会烧毁PT）,装有熔断器。（2）电流变换器IILB通常在二次接有电阻，将二次电流变为电压信号。ZMKI─模拟阻抗，阻抗角为Ф三相不对称电量可在一定系统中分解成对称分量。111a0ej240.ej240.12123j23j20mn1mn2mn01-3U，K为电容分压。K01uCnnAuAC0uBB0nnAuAC0uBB,,,,uAuBuCR1,R1,AB0,0所以U0。mn0UUR1电阻－电感型滤过器1-wAEM;UR n;UmnURE.Mmn0M要使Umn1EMUR1nnA1XMIBC1,即：Rn3XMXXUmn2UREMRI11RnRnM,则正序分量不能消除。IJIIJIKhI hJIdzJ五、电磁型继电器运用广泛，原理简单，成本低，运行可靠，运行经验丰富继电器与外部电路相连的部件有：线圈、触点继电器的线圈、触点一般连接在不同回路中方框内→表示装有继电器的感受元件（如铁芯线圈）展开图：线圈和触点分开表示线圈表示方法触点表示方法：常开触点、常闭触点含义常见继电器（电流、电压、时间、信号、中间、差动等）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L：电流继电器2、结构和动作原理电磁型继电器按其结构型式可分：螺管线圈式电磁型继电器构成：电磁铁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①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KhKh=Ih/Idz过量继电器Kh<1②低量继电器（常闭触点）反映输入量减小而动作，如低电压继电器动作值：正常时衔铁处于吸起状态，触点断开。输入量减小时，衔铁释放，触点闭合，的最小值称为继电器的返回值。返回系数：返回值与动作值的比值低量继电器Kh>14、改变继电器动作电流的方法①改变空气隙δ（正比）②改变继电器线圈匝数（反比）③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1、电磁型继电器的组成、结构型式及工作原理3、动作值、返回值、返回系数的概念（过量继电器、低量继电器）4、改变继电器动作电流的方法5、继电器触点符号意义、型号意义5、常用电磁型继电器①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或较小——不动作线圈分成两组——可作串、并联动作电流的调整：改变调整把手位置（弹簧松紧度）改变线圈的连接方法（并联时动作电流为串联的两倍）内部接线：串联——外部引出端子4、6连接②电压继电器结构：转动舌片式（DJ-100）线圈匝数多，导线较细类型：过电压继电器低电压继电器原理：继电器的动作与否，取决于电网电压（常开触点）（常闭触点）动作电压的调整：改变调整把手位置改变线圈的连接方法（串联时动作电压为并联的两倍）内部接线：与电流继电器（DL-10型相同）③时间继电器结构：螺管线圈式DS-100系列（直流）DS-120系列（交流）由电磁驱动机构、钟表机构等组成线圈加电压→连杆释放→传动齿轮转动→摩擦离合器→主传动齿轮→延时机构→9a恒速转动（延时机构摆卡摆锤作用）不能带动延时机构，复归不延时）动作时间整定：改变静触点位置（9a与9b之间距离）特点：线圈短时通电（可缩小继电器尺寸）若通电时间>30s，需在线圈回路串接一个附加电阻（P121图8-7）④中间继电器可以构成自保持回路原理：线圈电压>60~70%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；⑤信号继电器类型：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工作线圈、复归线圈（极性不能反接）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、原理特点六、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电磁部分——使衔铁瞬时吸下的最小电流（为感应部分的2~8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兼有瞬时和延时两部分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IJ——继电器线圈电流Idz——继电器感应部分动作电流试验1：电磁型电流、电压继电器二、按照试验步骤进行1、看懂接线图①电流继电器2、注意：①电流继电器例：DL-31/10——动作电流整定范围~10A线圈串联时，动作电流整定范围~5A线圈并联时，动作电流整定范围5~10A②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Kh>1（Udz<Uf）线圈并联时，动作电压整定范围40~80V线圈串联时，动作电压整定范围80~160V试验2：电磁型时间继电器一、熟悉结构，找出相应端子二、按实验步骤进行注意：①试验时用冲击法加入电压，使继电器动作②时间继电器：直流电源秒表：交流电源③DS-33、DS-110型：线圈耐压时间只有两分钟，每次试验完毕，应立即拉开三相试验3：电磁型信号继电器、电磁型中间继电器1、熟悉结构，找出相应端子2、按试验步骤进行注意：①只做电流型，不做电压型②冲击电流动作二、中间继电器1、熟悉结构，找出相应端子2、按试验步骤进行DZB-214型，即可电压起动，又可电限时电流速断保过电流保护后备保护1、短路电流的计算：23Id;Iddd2、整定值计算及灵敏性校验为了保护的选择性，动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路短路整定保护装置的动作电流：能使该保护装置起动的最小电流值，用电力系统一次测参数表示。（I）I可见，有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长灵敏性：用保护范围的大小来衡量lmax、lminlminl要求：≥（15～20）%smax1d.minEEsmaxminll被保护线路全长的阻抗值①接点容量大，可直接接TQ去跳闸②当线路上装有管型避雷器时，利用其固有动作时间（60ms）防止避雷器放电时保护误动①仅靠动作电流值来保证其选择性二、限时电流速断保护（第Ⅱ段）①任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性②在满足要求①的前提下，力求动作时限最小。2、整定值的计算和灵敏性校验为保证选择性及最小动作时限，首先考虑其保护范围不超出下一条线路第Ⅰ段的保护范围。即整定值与相邻线路第Ⅰ段配合。IKKIkΔt取"，称时间阶梯，其确定原则参看P18.若灵敏性不满足要求，与相邻线路第Ⅱ段配合。此时：t121与第Ⅰ段类同：但须加一个时间继电器，由时间继电器的延时接点去起动出口中间继电器。①限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长②依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性③与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼作第Ⅰ段的后备保护。三、定时限过电流保护（第Ⅲ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。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。②在外部故障切除后，电动机自起动时，应可靠返回。电动机自起动电流要大于它正常工作电流，因此引入自起动系数KIZqmaxZqf.maxIhkIk（2）kKKh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Ⅲ段的测量元件1动作时间必须相互配合。即ⅢⅢⅢⅢ=tⅢtⅢ=tⅢ1234注：当相邻有多个元件，应选择与相邻时限最长的保护配合Id1.minI相邻线路末端短路时的短路电流相邻线路末端短路时的短路电流3、构成：与第Ⅱ段相同，只是电流继电器的定值与时间继电器定值不同。②在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性；设电流速断保护；末级线路保护亦可简化(Ⅰ+Ⅲ或II+III越接近电源，tⅢ越长，应设三段四、电流保护的接线方式1、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。2、常用的两种接线方式：三相星形接线和两相星形接线。①仅在两相上装设CT和LJ、构成不完全Y形接线（通常接A、C相）上述两种接线方式中，流入电流继电器的电流I与电流互感器的二次电流I相等。接线系数：KconI I21dZdZ..Jnnn①对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映。②在小接地电流系统中，发生异地两点接地时，一般只要求切除一个接地点，而允许带一个异地两点接地发生在相互串联的两条线路上：异地两点接地发生在同一母线的两条并行线路上：③Y/△接线变压器后d(2)以Y/△-11接线降压变为例AB0.a.c1-.A.b2-.ACC.AA结论：当在Y/变压器的侧发生两相短路时，滞后相电流是其它两相电流的两倍并与它们反（作业：推导此结果）④经济性：两相不完全星形接线优于三相星形接线三相星形接线灵敏度是两相星形接线的两倍为提高电流保护对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个LJ，此种接线方式称为两相三继电器接线方式。其电流为：YA.A.CY三相星形接线：发电机、变压器的后备保护，采用电流保护作为大电流接地系统的保护（要求较高在单测电源辐射网中，有较好的选择性（靠IdZ、t但在多电源或单电源环网等复杂网络中可例：第Ⅰ段：运行方式变化较大且线路较短，可能使保护范围为零；线路越简单，可靠性越高——优点六、应用范围：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。d132d2上述矛盾的要求不可能同时满足。原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。解决办法：加装方向元件——功率方向继电器。当方向元件和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源的子系统。6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合，矛盾得以解决。二、功率方向继电器的工作原理电流本身无法判定方向，需要一个基准—母线电压。UUUUd1UId1Ad1UId1A0因此：利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。1、最大灵敏角：在UJ、IJ幅值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者而改变。当输出为最大时的相位差称最大灵敏角。jIJUIJ,,A,JA,Jd1三、幅值比较原理和相位比较原理及其互换关系对于比较两个电气量的继电器，可按幅值比较原理或相位比较原理来实现。UUUBABCUCargUDUAUAUBUAUBUAUAUBUAUBUUDUUDUUDUBUAUBUCUCUDUD或UCUDUUUU2A2A2B)BB)B可见，幅值比较原理与相位比较原理之间具有互换性。D必须是同一频率的正弦交流量2相位比较原理的动作边界为90R1、R2——消除潜动、调整平衡。C1——与YB的励磁电抗形成谐振，使超前90o,其记忆作用用于消除死区，记忆时间为几③执行元件——极化继电器J,非常灵敏UJUAUBKUKIJUJUAUBKUKIJKUUJKIIJUKUJUJKJIJ1UIJAAUBU0J0，GJ不动作——死区。当I为常数时，动作电压U与φ之间的关系曲线，以α=当φ=-α=-30JJ动作范围：以φ=-30为中心的90的区域，即图中阴影区。J从理论上讲，当UJ0或IJ仅有UJ时动，叫电压潜动，仅有J时动，叫电流潜动对正方向接地短路时，有利于保护正确动作；1、要求：良好的方向性（与故障类型无关）和较高的灵敏性。IUJ原因：为了保证功率方向继电器能正确判断短路功率方向和具有较高的灵敏度，要求发生短路故障时加入继电器的电流和电压应具有较高的数值，且灵敏角尽量接近最大灵敏角，采用该接线方式构成的三相式方向过电流保护的原理接线图参看第40页，图2－37。提示：三相星形接线且按相启动（指接入同名相电流的测量元件和功率方向元件的结点串相间短路情况下90接线功率方向继电器动作行为分析：由于三相对称，三只继电器动作情况相同，故以从图中可见，φ=φ-90①为使功率方向继电器动作最灵敏dd一般0当d当dd所以,在三相短路时,选择090,可保证GJ动作。（2）正方向两相短路，以BC两相短路为例,且空载运行.有两种极限情况:出口和远处ZdZsIAJBdJCd,同三相短路。dUUUU该接线方式可消除各种两相短路的死区。②远处短路ZdZsIAJBd,所以应选择JCd,所以应选择综合两种极限情况：在正方向任何地点d(2)：BC(2)和d(2)时可得到相应的结论，参看P43表2—2。ABCA综上所述：为保证00d0或300）②适当选择内角后，对线路上各种相间故障保证动作的方向性；缺点：不能清除d(3)死区。顺便指出：在正常运行情况下，位于送电侧的GJ在负荷电流的作用下一般都处于动作状态。IIKIdzmaxIKd2maxdz2Kd1max装点与短路点之间有分支的影响，即分支电路的影响。分支电路分两种典型情况：助增，外汲。'ABBC助增：使故障线路电流增大的现象外汲：使故障线路电流减小的现象I 'BCIAB∴K仅有外汲时：∵'BC'BCIABIABK∴K11既有助增，又有外汲时，可能大于1也可能小于1整定时，应取实际可能的最小值以保证选择性。七．对方向性电流保护的评价1．在多电源网络及单电源环网中能保证选择性2．快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电流保护3．接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资∴力求不用方向元件（如果用动作电流和延时能保证选择性）原则：①对于电流速断保护（第Ⅰ、Ⅱ段）IIdz21dd2Id1IIIdz2保护保护12112d故障时，∵t2t3t1t2即：动作延时长的可不加GJ，动作延时小的或相等的要加GJ。大接地电流系统：系统中主变压器中性点直接接地在此系统中,当发生接地故障时,通过变压器接地点构成短路通路,使故障相流过很大的短路电流.60KV及以下电网中性点不接地或不直接接地(小接地电流系统)运行经验表明,在中性点直接接地系统中,d(1)几率占总故障率的70%∽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之一.而在该系统中发生d(1),系统中会出现零序分量,而正常运行时无零序分量.故可利用零序分量构成接地短路的保护.(一)零序电压:故障点U最高,离故障点越远,U越低.变压器中性点接地处U=0分布:与中性点接地变压器的位置有关大小:与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关短路点最大(与U相同).方向:与正序相反,从线路→母线0UIUM0'I0Z相位差由Z的阻抗角决定与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关三段式或四段式Ⅱ段(Ⅱ、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：后备三段式零序电流保护原理与三段式电流保护是相似的（一）Ⅰ段<1>躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流3I0max0dzKK0maxI①故障点：本线路末端E3I=X）3I03EZZZZ02Z0Z1ZZ1020Z 3EZZ101（并）f(1,1):两相短路接地若为单相短路接地时，序网图为正序、负序、零序阻抗的串联；若为两相短种接地时，序网图为正序与负、零序并联的结果串联。0()0接地点最多接地点最多接地点最少ZZ（2）躲短路器三相触头不同时合闸而出现的三倍零序电流3II0bt3MNMNZZZZ2ZZZZ2Z MNMNZZ0②一相先合——两相断线串MN0bt2ZZ取大者原则（2）所得定值一般较大，保护范围缩小，灵敏度降低，此时可考虑使Ⅰ段带一小的延时（）躲开不同时合闸时间。与相邻线路零序电流Ⅰ段配合IIK0dz2f2minKⅡ=∽KK" 0min1.5I0dz与相邻线Ⅱ段配合或接地距离保护躲线路末端变压器为另一侧短路时可能出现的最大不平衡电流KK同型系数。同型时取、不同型时取1；KerI线末变压器另一侧短路时流过保护的最大短路电流。近后备和远后备时均校验在多电源的大接地电流系统中，为保证选择性，需要装设零序功率方向继电器，构成方向性零1、零序功率方向继电器正方向接地故障=arg0=-（180o-)d0φ=70o∽80o∴φ=-（110o～100o）d00IJ0UJ-3U0IJ00KS minS三相星形接线相间短路电流保护，也可反映d（1，作比较Ⅰ、Ⅱ受运行方式影响较小，Ⅰ段保护范围长且稳定，Ⅱ段灵敏性易于满足Ⅲ段躲不平衡电流，定值低更灵敏且时间较短正常的三段式电流保护它受系的统的运行方式影响较大，运行方式变化时，线路发生故障时的而零序电流的分布只和中性点接地变压器的位置有关，大小只和线路和中性点接地变压器的零序阻抗有关，方向只和中性点接地变压器的阻抗角有关，所以相比之下，零序电流三段保护较稳定、可靠.0（3）系统振荡、短时过负荷等情况下（三相对称）I不受影响0使用。自动重合闸（ZCH）装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。（1）雷击过电压引起绝缘子表面闪络。（3）通过鸟类身体（或树枝）放电。此时，若保护动——>熄弧——>故障消除——>合断路器——>恢复供电。手动（停电时间长）效果不显著，自动重合（1”）效果明显。（1）对暂时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。（2）对两侧电源线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量。（3）可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。利影响：（1）使电力系统又一次受到故障的冲击；（2）使断路器的工作条件恶化（因为在短时间内连续两次切断短路电流）。据运行资料统计，ZCH成功率60~90%，经济效益很高——>广泛应用。tu——故障点去游离，tz——断路器消弧室及传动机构准备好再次动作。（3）动作后应能自动复归，准备好再次动作。（一）单侧电源线路的三相一次重合闸：相：故障是瞬时性的，重合成功；故障是通常三相一次自动重合闸装置由起动元件、延时元件、一次合闸脉冲元件和执行元件四部分组一次合闸一次合闸脉冲元件控制开关KK起动方式：两种，1、控制开关KK位置与断utuz。（3）一次合闸脉冲元件：保证重合闸装置只重合一次。（4）执行元件：启动合闸回路和信号回路，还可与保护配合，实现重合闸后加速保护。（二）两侧电源线路三相一次重合闸：（1）时间的配合：考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，此时须保证两侧均跳闸后，故障点有（2）同期问题：重合时两侧系统是否同步的问题以及是否允许非同步合闸的问题。当线路上发生故障时，继电保护快速动作而后进行自双侧电源单回线上（P159，图5-5）1Pd（5）具有同步检定和无压检定的重合闸：++++++具同步检定和无压检定的重合闸方式示意图检查线路上有无电压（检无压侧在另一侧（N侧）装有同步检定继电器，进行同步检定（检同步件比N侧恶劣，为此，通常两侧都装设低电压继电器和同步检定继电器，利用连结片定期切换其工作方式，以使两侧工作条件接近相同。b、在正常工作情况下，由于某种原因（保护误动、误碰跳闸机构等）使检无压侧（M侧）误跳注：在使用同步检定的一侧，绝对不允许同时投入无压检定继电器。原则上越短越好，但应力争重合成功，保证：（1）故障点电弧熄灭、绝缘恢复；（2）断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新充满油，准备好重合于永久性故障时能再次根据运行经验，采用1”左右。tttt动作时限配合示意图不对应起动方式保护起动1、重合闸前加速保护（简称“前加速”）l12AABC每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后则加速保护动作，优点：第一次跳闸时有选择性的，再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。缺点：第一次动作时间可能带时限。220KV~500KV系统中，由于线间距离大，经验表明，绝大多数故障为单相接地故障d(1)。此时，若只跳开故障相，其余两相仍继续运行，可提高供电的可靠性和系统并联运行的稳定性，还可减少不成功，允许非全相运行——再次跳故障相不重合。不允许非全相运行——再次跳三相不重合。若是相间短路，跳三相不重合。1、需装设故障判别元件和故障选相元件：2、应考虑潜供电流的影响：CEMA相间电容、相间电感提供潜供电流，使熄弧时间长，所以单相重合闸动作时间一般应比三相重合闸的动作时间长。3、应考虑非全相运行状态的影响：此时将出现负序和零序分量的电流和电压，其影响：（1）I2对发电机的影响：在转子中产生倍频交流分量，产生附加发热。转子中的偶次谐波也将在定子绕组中感应出偶次电动势，与基波叠加，有可能产生危险的高电压，允许长期非全相运行的系统应考虑其影响。（2）零序电流对通信的影响：对邻近的通信线路直接产生干扰，可能造成通信设备的过电压，对铁路闭塞信号也会产生影响。（3）非全相运行状态对继电保护的影响：保护性能变坏，甚至不能正确动作。对会误动的保护单相重合闸和三相重合闸综合在一起——综合重合闸。复习：电流电压保护优点：简单，经济，工作可靠。fmaxfmax电流保护的优点：简单可靠经济。缺点：选择性灵敏性快速性很难满足要求（尤其概念：反应故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。~d（测量元件感受阻抗）（假设）ZZZZdd（故障点至保护安装处的线路阻抗） .dZfU.e反映故障点到保护安装处的距离——距离保护.fABJ~——测量阻抗ABJ~——测量阻抗可以在复平面上分析其动作特性CZJ11I,瞬时动作主保护)，t=0.5’’III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。————后备保护~I2I22222阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式流或两相电流之差）的阻抗继电器。ZJJ.JJ它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测UJCoBAdRZJ1n nZd nJ.Jn 1.1.1nld3）故障点过渡电阻ZZZZJ工作最灵敏。圆1：以od为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性）另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等A它的实现原理：幅值比较原理U.AB相位比较原理90D（一）全阻抗继电器ZZR——测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称RZ,它没有方向性。J1ZJZZ,所以J2.相位比较原理ZZZJJZZZJJJRZJRJZJ1-Z21-I2ZZ112JJZ112ZZZJR正方向：整理阻抗ZZzdZ0RZ.圆内动作。圆心1-JZZJRZJZJJJJ01-2122.相位比较原理12..ZZBZZJRzdZZZJZZZJJZJ.J2）整定阻抗Z：一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗。全阻抗继电器：圆的半径方向阻抗继电器：在最大灵敏角方向上圆的直径偏移特性阻抗继电器：在最大灵敏角方向上由原点到圆周的长度。主要由两大基本部分组成：电压形成路和幅值比较或相位比较回路。UJIJ电压形成UAUB比幅回路UJIJ电压形成UCUD比相回路执行交流回路（一）方向阻抗继电器交流回路的原理接线112J1-IZAAJccJ.J其它的继电器的交流回路的组成，可参照此图自行作成。AB继电器反应UbabAUAUBUUa1UAaR1JR2bI-IUUCUD方波方波12延时动作U00延时返回CDUUCtU1U2．脉冲式比相电路加移相器后移相将U.C'C.C11&ms方波方波C微分元件（产生脉冲输出的时间与U方波的CCCDUD1122ttttUU0UU1tU2tU4tU0tUUJ2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。0 .d.ZAAdAA...AdA.AlBU.B.B.lC.ClAdBd0.00ZJ1U.A.AU. B.BA.BU.A.CA0CZU.B.BU..B.BCBdZJ1ZU.U. U.U. . .BAA.C BdA.B .C结论：接于故障环路的阻抗继电器可以正确反映保护安装处到故障点之间的线路正序阻抗。仍然以BC两相接地短路为例BdlllU.U. B.B.C.B.CZJ1U.A.AU.ZAd0ZJ1U. A.l .可见：它能正确测量以短路点到保护安装处之间线路正序阻抗。ZU. . .0Z由于方向阻抗继电器的应用最为广泛，故进一步分析之。一方向阻抗继电器的死区和消除方法（一）产生死区的原因在保护正方向出口发生相间短路时，U=0，继电器不动作。发生这种情况的一定范围，就称为JU.J1112.UJZJ1112Z而实际上，继电器的执行元件动作需要一定的功率，所以继电器不动。U.ZU.JPJP它是由一个R，L，C组成的电路。当Uj=0时，由暂态过程产生的电流在电阻上产生一个电压。IIRRUJCLUUpt间内逐渐衰减，其相位保持原先的相位不变。这就相当于把原先的电压记忆下来，故称为“记忆回路”。UAIRCLUBUCCUACILLIRRC.R.S RRLCL.S R1ZU.1ZU.1所以出口两相短路时，因为第三相电压而产生的U可保证继pIREBUBUAEAIS其它方法：集成电路保护中，利用高Q值的50HZ带通有源滤波器响应特性的时间延迟，起到记忆作用。（二）极化电压的引入对方向阻抗继电器初态特性的影响稳态特性：在正常运行和短路后达到稳态时的继电器动作特性。初态特性：在发生短路的最初瞬间，继电器的动作特性。p（1）幅值比较式ZZJB’BA’ZpRApU.PU.J12ZU.P11-1-ZZZZPJp-ZZZZPJp2AA’BAA’B’AABB''AABB''J（2）相位比较式U.argPZU.Z因U为UpU与UJZJZpRU.U.ZU.所以极化电压Up并不改变继电器的稳态特性。而正方向出口短路时，而继电器能够正确判别方向，即能消除死区。U.J0，而U.p（1）正方向短路时：空载dZEUdZEJ~ZZZdsUpU.ZU.JZZZsJsZZZJJZZZU.ZJZsZZJZJ0-ZsZU.Z dZ dJZR2）初态特性圆比稳态特性圆大，有利于躲过渡电阻的影响。（2）反方向短路时dd~J~ZdZ’sU.J.JU.ZZJ'ZduJuJUPU.ZU.ZZJsJJsJZZZJJ'其动作特性是Z，Z’末端的连线为直径的圆。结论：在反方向短路时，继电器有明确的方向性。Z’sZJZzdR阻抗继电器式利用测量阻抗ZJJ例：全阻抗继电器（整流型）KU0.即ZU IJK KuZ实际上执行元件是需要动作功率的，即实际临界动作条件为：0IJ0)的关系曲线可绘制如下图Z将比整定阻抗Z明显减小，即实际的保护范围将比整定范围小，这将影响到与它相邻的保护的配合，而可能引起非选择性动作。曲线，为了把动作阻抗Z曲线，为了把动作阻抗Z与整定阻抗的差距限制在一定的范围内，规定了精确工作电流这项指标。精确工作电流：是指继电器的动作阻抗与整定阻抗之间的差距等于整定阻抗的10即Z=Z）时，加入阻抗继电器的电流。记做I。应大于或等于Z本节着重讨论①,②两因素的影响及相应的措施。过渡电阻是指当发生相间短路或接地短路的时候，短路电流从一相流到另一相或导线流入大地短路一般是非金属性的，即存在过渡电阻使得测量阻抗变化，保护范围可能缩短，可能(2)————电弧电阻'.ZZf其中Z为附加阻抗，ZffZdI 'gd.d.dRgZd.dZf讨论：①.".d'd'dd受电侧α>0,送电侧α<0,g双侧电源网络ZZZfffZ增大ZJZfZf2.单侧电源网络中过渡电阻的影响BC线路出口经R短路gZ超出其Ⅰ段范围而落入Ⅱ段范围内，而ZZ超出其Ⅰ段范围而落入Ⅱ段范围内，而Zg将同时以第Ⅱ段时限动作，造成保护误动。小结：①.短路点距保护安装处越近，影响越大，反之影响越小；②.保护装置整定值越小，相对的受过渡电阻影响越大BC线路出口经R短路gM侧为送电侧IZZ jZZJ1L1'gJ1L1dRgRgIj'gdIj'gdZ①.保护3：正方向出口短路，α<0，Z落在第四象限，拒动ZZ落在第二象限，误动ZZ落入动作特性圆，误动阻抗继电器动作特性在＋R轴方向上所占面积越大，受过渡电阻的影响就越小。l IggggggI减小（非周期分ggg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。g对保护1，因d点在其第Ⅱ段保护范围内，起动元件和Ⅱ段测量元件动作，若采用瞬时测量，则会误动。所以只在单回线辐射形电网中的距离Ⅱ段上采用。振荡时，系统中各发电机电势间的相角差随时间作周期性变化，从而使系统中各点电压，线路电流以及距离保护的测量阻抗也将发生周期性变化，可能导致距离保护的误动作。但通常系统振荡若干周期后，多数情况下能自行恢复同步，若此时保护误动，势必造成不良后果，因而使不允许的。（一）.系统振荡使，电压，电流的变化规律几点假设：①.全相振荡时，系统三相对称，故可只取一相分析；M②.两侧电源电势E.MN和E.N③.系统中各元件阻抗角均相等，以表示d.M-振荡电流的有效值随变化（包络线）MMZMNNNNNZ2M.MN当ZZZZZM22所以ZZ2ZMZ2MZZMZM22ZJJZJZMZ 2ZMZZZZJZZZM,方向阻抗当测量阻抗进入特性圆内，阻抗继电器就要误动。全阻抗继电器误动的相角,方向阻抗继电器误动的相角2＝～小结：①.在相同定值下，全阻抗继电器所受（振荡）影响大②.当保护安装点越靠近振荡中心，受影响越大措施：①.延长保护装置的动作时间（如距离Ⅲ段）②.把定值压低，使振荡中心位于特性圆外①.当系统只发生振荡而无故障时，应可靠闭锁保护；②.区外故障而引起系统振荡时，应可靠闭锁保护③.区内故障，不论系统是否振荡，都不应闭锁保护。根据上述基本要求，振荡闭锁回路目前主要采用两种原理：①.利用短路时出现负序分量而振荡时无负序分量的原理②.利用振荡和短路时电气量变化速度不同的原理2．利用负序（和零序）分量元件起动的振荡闭锁回路起动元件可以利用短路时出现的负序或零序分量起动，也可以利用这些分量的增量或突变量来具体接线参看附录四①.当系统只振荡，起动元件不动作，保护不会开放；②.内部短路时，起动元件立即动作，然后自保持，短时开放保护(在此期间允许保护跳闸)起动元件立即起动（同②),短时开放保护，但在阻抗继电器误动前，短时开放回路已复归，3．反应阻抗变化速度的振荡闭锁回路利用振荡时各段动作时间不同实现的振荡闭锁ⅢⅢⅢ后动（t2）Ⅱ第七节距离保护的整定计算原则及对距离保护的评价IKZABKK原则2：按躲过线路末端变压器低压母线短路整定KK1I2t1灵敏度校验：按本线路末端故障校验灵敏度。（考虑到ZK Z若灵敏度不满足要求，应与相邻线路距离保护II段配合。UI考虑外部故障切除后，电动机自启动时，距离保护III段应可靠返回。11 ZZZR说明方向阻抗比全阻抗继电器灵敏度高的图。R4.最小精确工作电流校验按各段保护范围末端短路的最小短路电流整定。I二、对距离保护的评价在、多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至少有30%的范围保护要以II段由于距离保护同时反应电压和电流，比单一反应电流的保护灵敏度高。距离保护第一段的保护范围不受运行方式变化的影响。保护范围比较稳定。第二、第三段的保护范由于阻抗继电器构成复杂，距离保护的直流应用：在35KV~110KV作为相间短路的主保护和后备保护，采用带零序电流补偿的接线方式，在∵无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路。∴无法实现全线速动。），（注意图中隔离变压器GB的极性）12I线路两侧装有相同变比的LH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（P136标题2）（1）辅助导引线（2）电力线载波：高频保护（3）微波：微波保护（4）光纤：光纤保护“或”门：高频信号是跳闸的充分条件“或”门：高频信号是跳闸的充分条件分类：按照工作原理分两大类，方向高频保护和相差高频保护。方向高频保护：比较被保护线路两侧的功率方向。相差高频保护：比较被保护线路两侧的电流相位。有“相-相”和“相-地”两种连接方式∨“我国广泛运用”}2．结合电容器}3．连接滤波器Z>1500Ω——————限制在本线路。带通滤波器①通高频、阻工频4．高频电缆：将位于主控制室的高频收、发信机与户外变电站的带通滤波器连接起来。两种：长期发信方式：正常运行时，收发信机长期故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。当系统故障时，发信机由启动元件启动通道中才有高频电流（经常无高频电流）2．高频信号的分类及应用有高频电流是信号（1）跳闸信号或门（2）允许信号与门跳闸“否”门：收不到高频信号是跳闸的必要条件与门o++-+内部接地时：保护3、4：S动，两侧都不发高频信号，保护动作跳3、4DL+外部接地时：保护2、5：S-动，它们发出高频闭锁信号，送至保护1、6、2、5。AB,BC线路均保它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭锁信号，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。故称高频闭锁方向保护。注：这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线路上才传送高频信号，而在故障线路上并不传送高4-+++++I2121-UJ半套高频闭锁方向保护原理接线（电流启动方式）I起动元件1：灵敏度较高，起动发信机发信1I起动元件2：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路23功率方向元件：判断短路功率的方向4ZJ中间继电器：内部短路时，停止发信（2）工作情况：-→+(3)为什么要用两个灵敏度不同的起动元件++-+（4）时间配合+侧需等待对侧的高频闭锁信号，故跳闸回路应有一定延时。故障切除后，返回时，为防止误动，启动发信回路应延时返回。（5）方向元件要求：①能反映所有类型的故障②没有死区③正常负荷状态下不动作④系统震荡时不会误动作⑤线路两端在灵敏度上容易配合满足要求的方向元件：负序方向元件（单相式、三相式）相电压补偿式方向元件行波方向元件2．高频闭锁距离保护和高频闭锁零序方向保护的基本原理（自学）高频闭锁距离保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用收发信急的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不高频闭锁零序方向保护工作原理与上同此种构成方式，主保护和后备保护统一设计，减少了测量元件，简化了接线，相1.相差动高频保护基本原理：比较被保护线路两侧短路电流的相位。调制方法：正半波发信，负半波停信，不断交替（高频通道经常无电流，而在外部故障时发出的高频电流（即闭锁信号）的方式构成保护）传送闭锁信号的保护需两套起动元件。21主要部分：起动元件、操作元件、比相元件①起动元件:-------故障检测元件(区分正常运行和故障)不对称故障I2------有两个灵敏度不同的起动元件，其中：高灵敏----起动发信低灵敏----准备跳闸对称故障Z或相电流I②操作元件:将输电线上的三相工频电流转综合为单一工频电流(只用一个通道)。1大为增加.2能反映所有短路,但在不对称短路时,包含故障前的负荷分量,会造成区内短路时,相位差不能反映三相短路*I:不能反映三相短路和两相短路0*I+KI:I能反映不对称短路,I用于反映三相短路,K值的选择>1,保证I起主导作用,一般③比相元件：根据线路两侧电流的相位判断内外故障max这个角度就叫做闭锁角，表示为φ理想：区外故障时，φ=180°③高频信号传输带来的角误差电磁波的传输速率v=光速＝3×105公里/秒工频：每周波360°～″～6000kmLLφ=100°+7°+15°+（Lφ=100°+7°+15°+（L/100）mφ=100°+7°+15°-（L/100）×6°n考虑裕度角φ=15°。yΦ=φ+φ+φ+φ=37°+(L/100)×6°例：L＝300km，Φ=37°+(300/100)×6°=55°b操作电流只有设EmΛEn=70°I1—发电机、变压器和线路阻抗φ—发电机、变压器阻抗φ=90°60°φ=122°+(300/100)×6°=140°>125°闭锁mφ=122°-(300/100)×6°=104°＜125°动作mφ=122°+(300/100)×6°=140°>125°闭锁mφ=122°-(300/100)×6°=104°＜125°动作m保护装置的这种工作情况一端的保护先动作以后，另一端的保护才能再动作跳闸，称为“相继动作”。主要影响因素：故障类型、两侧电源电动势间相角差以及线路长度。各相绕组之间的相间短路单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障外部短路或过负荷─→过电流{{（a）过电流保护（b）复合电压起动的过电流保护（c）负序过电流（4）零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路（5）过负荷保护：防御变压器对称过负荷（6）过励磁保护：防御变压器过励磁反映变压器油箱内部故障的主要保护顶盖与水平面坡度（1~%防止气泡聚集在顶盖处只反应油箱内部故障，变压器引出线及变压器与断路器之间联线发生故障时不动反映变压器电源侧引出线、套管及绕组的相间短路一、构成变压器纵差动保护的基本原则变压器纵差动保护'1双绕组变压器纵差动保护单相原理图正常运行或外部故障时BnB所以两侧的CT变比应不同，且应使"2'1n'2n1l12l2nln1nB(Υ/Δ-11）接线方式——两侧电流的相位差30°。）：可见,差动臂中的I.为使正常运行或区外故障时,I3nn 1nB即高压侧电流互感变比应加大√3倍.该项不平衡电流已消除.。2.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流:CT的变比是标准化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5.所以,很难完全满足n nBnnB消除方法:利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿.假设正常运行和区外故障时,I2'>I2",Wph接电流小的一侧,I2".调整Wph,使Wcd(I2'-I2")=WphI2".磁势抵消.铁芯中,Φ=Φcd-Φph=0.所以W2中无感应电势,J不动作.实际上,可能不是整数.应是整数.故仍有一残余的不平衡电流.外部故障时,流过变压器高压侧的最大短路电流.此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.3.由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流:(CT变换误差)=KtxKernl1其中Ktx=1此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.4.由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流:产生新的不平衡电流.(CT二次侧不允许开路,即nl2,nl1不能改变),此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.5.暂态情况下的不平衡电流:⑴非周期分量的影响:比稳态Ibp大,且含有很大的非周期分量,持续时间比较长(几十周波).最大值出现在短路后几个周波.引入非周期分量函数Kfzq.=KfzqKerKtxnl1措施:快速饱和中间变流器,抑制非周期分量.当变压器电压突然增加的情况下(如:空载投入,区外短路切除后).特点:①有很大的直流分量.(80%基波)②有很大的谐波分量,尤以二次谐波为主.(20%基波)③波形间出现间断.(削去负波后)措施:①采用具有速饱和铁芯的差动继电器;