线路保护知识.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,常规线路保护,教 学 内 容,知识点,1,知识点,2,知识点,3,继电保护基本知识,常规线路保护,不同电压等级线路保护的配置,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，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。,（,2,）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。,（一）问 题,讨 论,继电保护,（,1,）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。,继电保护基本任务,一 、继电保护的基本知识,美加大停电事故,2003,年,8,月,14,日 北美发生有史以来最大规模的停电灾难：,一连串相继开断 暂态电压跌落 系统振荡 发电机自我保护退出 大范围停电,雪崩式停运,停运,100,多个电厂,(20,多个核电厂）,停运几十条高压线路,扰乱,5000,万人生活,停电,29,小时,经济损失高达,300,亿美元！,（二）继电保护的基本要求,可靠性,快速性,灵敏性,保护范围内发生故障，保护装置可靠动作，而在任何不应动作的情况下，保护装置不应误动。,保护装置应尽快将故障设备从系统中切除，目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。,保护装置在其保护范围内发生故障或不正常运行时的反应能力。,保 护,四 性,选择性,保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽可能缩小，以保证系统中无故障部分继续运行。,选择性问题分析：,由上图所示，以保护,5,为例。当本线路末端,K2,点短路时，希望速断保护,5,能够瞬时动作切除故障，而当相邻线路,C,D,的始端,K1,点短路时，按照选择性的要求，速断保护,5,就不应该动作，该处的故障应由速断保护,6,动作切除。,实际上，,K1,点和,K2,点短路时，从保护,5,安装处所流过短路电流的数值几乎是一样的。因此，希望,K2,点短路时速断保护,5,能动作，而,K1,点短路时又不动作的要求不可能同时得到满足。,选择性问题的解决：,为解决这个矛盾，可采取,两种办法,：,第一,，,优先,保证动作的选择性，即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时保护不启动，在继电保护技术中，这又称为,按躲开下一条线路出口处短路的条件,整定；,第二,，当快速切除故障为首要条件时，就采用无选择性的电流速断保护，而以,自动重合闸来纠正,这种无选择性动作。,（三）保护装置的发展过程,1891,年,8,月，出现最简单有效的保护装置,1901,年发明了电磁继电保护装置,1960,年发明晶体管继电保护装置,1970,年发明了集成电路继电保护装置,1972,年发明了微机保护装置,发 展,历 程,继电保护分类,1,、按照,保护对象,可分为线路保护、变压器保护、母线保护、发电机保护、电容器保护、电抗器保护等等。,2,、按保护故障类型：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护等。,3,、按照保护作用可分为：主保护、后备保护、辅助保护等。,（四）保护装置分类的标准,逻辑判断部分采用软件方式实现,传统保护,微机保护,方便可靠，易于实现复杂的保护原理。,实现方式,比 较,逻辑判断部分采用硬件方式实现,对于,比较复杂原理的继电保护，难于实现。,继电保护分类,（五）继电保护系统结构图,测量回路,保护装置,单、三相操作箱,跳合闸机构,控制部分,PT,CT,二次回路,3,、继电保护装置基本构成框图,保护装置基本构成框图,1,测量部分,输入测量部分是测量从被保护对象输人的信号有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，给出,“,是,”,、,“,非,”,、,“,大于,”,、,“,不大于,”,等于,“,0,”,或,“,1,”,性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该起动。,2,逻辑部分,逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、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逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有,“,或,”,、,“,与,”,、,“,否,”,、,“,延时起动,”,、,“,延时返回,”,以及,“,记忆,”,等回路。,3,执行部分,执行部分是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时，动作于跳闸；不正常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。,（微机保护）,基本构成框图说明,220kV,线路，双母线接线，双套纵联保护配置,一次系统示意图,保护柜示意图,保护柜,端子排,操作箱,保护,光纤接口,思考题：线路保护就是保护线路,保护范围是否只限于线路呢？,答案：不是。,二 常规线路保护,单相接地故障,.,相间故障（两相短路）,两相接地故障,三相短路（三相短路接地故障）,各类性质的开路,1.1,线路故障的类型,1.2,故障时电气量的变化,电流增大,出现差流,出现序分量,（零序、负序）,电 流,电 压,电压降低,电流电压间相角发生变化,电流与电压比值发生变化,出现序分量,(,零序、负序）,1.3,线路保护类型,线路保护一般分为,电 流,保 护,零 序,电 流,阻 抗,保 护,纵 联,保 护,电 压,保 护,1.4,主保护与后备保护,主保护,近后备保护,后备保护,主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。,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切除被保护线路和设备的保护。,远后备保护,主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备保护。,主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现的后备保护。,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,后备保护,的问题。当,k1,点短路时，距短路点最近的保护,6,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，此时如其前面一条线路（靠近电源侧）的保护,5,能动作，故障也可消除。,能起保护,5,这种作用的保护称为相邻元件的,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，因此又称为,远后备保护,。,分析：,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。,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；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护安装处实现，因此，称它为,近后备保护,。,分析：,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，,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,。,2,电流保护,原 理,类 型,分 析,故障电流,IIset,阶段式电流保护,优点,：简单、可靠，,能反映各种性质的故障。,缺点：,直接受电网的接线以及电力系统运行方式变化的影响,瞬时,电流速断,定时限,过电流,限,时,电流速断,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（,35-60,）,kv,电网,（国网教材）,配置原则：,在,10kV,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,10kv,及以下电网,（国网教材）,6kv,配电线路保护,段河,35KV,站,6KV,下井回路定值,序号,定值名称,整定值,控制字,1,过流,I,段定值,45A,过流,I,段投入,1,2,过流,I,段时间,0S,过流,II,段投入,1,3,过流,段定值,28A,过流,III,段投入,1,4,过流,II,段时间,0.3S,过流,III,段投反时限,0,5,过流,III,段定值,9A,过流,I,段经复压闭锁,0,6,过流,III,段时间,0.7S,过流,II,段经复压闭锁,0,7,过流加速段定值,99A,过流,III,段经复压闭锁,0,8,过流加速时间,99S,过流,I,段经方向闭锁,0,9,过流低压闭锁定值,2V,过流,II,段经方向闭锁,0,10,过流负序电压闭锁定值,2V,过流,III,段经方向闭锁,0,11,过负荷保护定值,15A,PT,断线检测投入,1,12,过负荷保护时间,99S,PT,断线退电流保护,0,13,零序过流,I,段定值,12A,过流加速段投入,0,14,零序过流,I,段时间,99S,零序加速段投入,0,15,零序过流,II,段定值,12A,前加速投入,0,16,零序过流,II,段时间,99S,过负荷投入,0,17,零序过流,III,段定值,12A,零序过流,I,段投入,0,18,零序过流,III,段时间,99S,零序过流,II,段投入,0,19,零序过流加速段定值,12A,零序过流,III,段投入,0,20,零序过流加速时间,99S,零序过流,III,段投反时限,0,21,低周保护低频定值,48.25Hz,低周保护投入,1,22,低周保护低压闭锁定值,65V,DF/DT,闭锁投入,1,23,DF/DT,闭锁定值,6Hz/s,重合闸投入,0,24,低频保护时间,0.2S,重合闸检同期,0,25,重合闸同期角,89,重合闸检无压,0,26,重合闸时间,99S,投低压保护,0,27,低电压定值,2V,投过流闭锁低压,0,28,低压电流闭锁定值,99A,投过压保护,0,29,低电压动作时间,99S,投零序过压保护,0,30,过电压定值,160V,投高周保护,0,31,过电压时间,99S,投过流闭锁,0,32,零序过压定值,99V,出口,1,00001000,00000111,33,零序过压时间,99S,34,高周保护定值,55HZ,出口,2,00000000,00000000,35,高周保护时间,99S,36,过流闭锁定值,99A,37,过流,III,段反时限特性,0,38,零序,III,段反时限特性,0,三段式,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：,电流保护,段（,瞬时电流速断,）,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,15,20,(,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：,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，,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,2,的作用,:,一方面是利用,2,的常开触点（大容量）代替电流继电器,1,的小容量触点，接通,TQ,线圈；另一方面是利用带有,0.06,一,0.08s,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（一般放电时间可达,0.040.06s),，以防止避雷器放电引起保护误动作。,信号继电器,3,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。,电流保护,段,（,瞬时电流速断,）,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。,电流保护,段,（,瞬时电流速断,）,I,dZ,的整定：,I,dZ,=,（,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,15,20,。,电流保护,段（,限时电流速断,）,由于保护的动作时限与短路电流的大小无关,(,大于门限值,),，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。,电流保护,段（,限时电流速断,）,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,0,3s,。,电流保护,段（,限时电流速断,）,构成：硬件结构与第,段类似。,I,dZ,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,:,I,dZ,=,（,1.1-1.2,）,I,下一段线路,段电流保护的动作电流,电流保护,段（,定时限过电流,）,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。,电流保护,段（,定时限过电流,）,第,段的,I,dZ,比第,、,段的,I,dZ,小得多。其灵敏度比第,、,段更高；,动作电流,I,dZ,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。,电流保护,段（,定时限过电流,）,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：,定时限过电流保护,(,段,),动作时间,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,1,4,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,t,i,越长。,总结：,段式电流保护构成,I,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。,III,段：保护本线路和相邻线路，动作时间长。,线路首端附近发生的短路故障，由第,I,段切除，线路末端附近发生的短路故障，由第,II,段切除，第,III,段只起后备作用。,（图上说明：上级线路,II,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,III,段延时比下级线路,III,段长）,总结：,段式电流保护保护范围,(,国网教材）,I,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,15,20,II,段：,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。,III,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。,总结：,段式过电流保护,整定,特点,（,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,1.2,1,.,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,1,1,1,2,倍，并在本线末端故障最小短路电流时，可靠动作。,（,3,）第,段的,I,dZ,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。,终端线路,过电流保护构成,特点：,(,国网教材）,终端线路往往不装设,段,末级线路保护简化（,或,）,对终端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。,微机型三段式电流保护的原理框图,Tn,为,n,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,且时间大于整定延时后,，,装置动作即出口跳闸,，并发出,“,保护动作,”,信号以及远传或就地显示,“,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退。,微机型三段式电流保护的原理框图,微机型三段式电流保护的定值单,-,川底,35KV,站,（,10KV,）,定值种类,定值项目,整定值,定值种类,定值项目,整定值,过流,过流,段,46,A,零序,零序,段,99,A,闭锁电压,99,V,零序,段,99,A,过流,段,30,A,零序,段延时,22,S,过流,段延时,0.25,S,零序,段,99,A,过流,段,6.5,A,零序,段延时,22,S,过流,段延时,0.6,S,低周,频率,45,Hz,反时限电流,99,A,滑差,10,Hz/s,最小延时,22,S,低周延时,22,S,重合闸,重合闸延时,22,S,闭锁电流,5,A,同期压差,150,V,闭锁电压,150,V,无压元件,150,V,低压解列,10,V,启动元件,电流突变量,0.5,A,解列延时,22,S,过负荷元件,5,A,参数,PT,变比,10/0.1,无电流元件,0.5,A,CT,变比,500/5,方向过电流保护,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，,K1,故障，对,误动作的保护,3,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作的保护,2,的短路功率方向刚好相反。,方向,过,电流保护,解决方法：,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。,方向,过,电流保护,方向元件配置,+,整定,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,:,I,dZ,。,1,I,dZ.3,I,dZ.5,t1,t3,t5,方向过电流保护的构成,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,。,电压闭锁,方向电流保护,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。,小接地电流系统的零序保护,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，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。,无选择性的零序电压过滤器,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。,思考题：,哪些可以保护本段线路全长？哪些可以延伸到其他段线路？哪些只能保护本段线路部分长度？,全长：纵联保护,延伸：零序二段、过流二段、距离二段,部分：电流速断（,15,20,以上）、距离保护的一段（,80,85,）、零序一段,3,、中低压线路保护,110kv,线路保护,配置原则：,110 k V,中性点直接接地的电网中，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。,3,、,中低压线路保护（,110kv,）的,实际配置,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。,距离保护,原 理,类 型,分 析,Z=U/I,接地距离保护,优点,：,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,。,缺点：,保护范围受过渡电阻的影响较大。,相间距离保护,电网的距离保护,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：,Z,K1,Z,K2,距离保护的特点,1.,选择性,在、多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。,距离保护范围稳定，,I,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,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,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,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,，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,(,等于该处母线残余电压与流经该处保护的电流的比值,),为：,距离保护通过,阻抗继电器,来完成对,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：,（）对阻抗继电器接线的要求：,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,0,0,接线、,+30,0,接线、,-30,0,接线；反应接地故障的接线。,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。,距离保护构成,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。,微机型距离保护的主要组成元件框图,三段式距离保护的原理框图,微机型距离保护的主要组成元件框图,带闭锁的三段式距离保护的原理框图,距离保护的振荡闭锁,系统振荡,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。,方向阻抗继电器元件,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。,（,1,）距离保护第,段的,整定：,一般按躲开下一条线路出口处,相间,短路,故障,的原则来,整定，一般为本线路阻抗的,70%,整定。,（,2,）距离保护第,段的,整定：,距离,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,段相配合，考虑原则与限时电流速断保护相同。,(3,）距离保护第,段的,整定：,距离,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抗整定，并与相邻线路距离,段配合。,距离保护的整定计算,阶梯型三段式距离保护,I,段的,保护范围,为线路全长的（,80,85,），,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（,30,40,），,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,0,5S),。,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,（国网教材）,成庄,110KV,站,110kV,线路,156,保护配置及定值,保护装置种类,定值,时间,跳开关号,保护范围,或灵敏度,备注,一次值,二次值,接地距离,段,3.2,0.35,0,156,70%,线末校,接地距离,段,13.2,1.44,0.3,156,2.7,线末校,接地距离,段,50,5.5,2.4,156,10,线末校,相间距离,段,3.66,0.4,0,156,80%,线末校,相间距离,段,15.5,1.69,0.3,156,3.4,线末校,相间距离,段,60.5,6.6,2.4,156,13.3,线末校,零序过流,段,0,156,零序过流,段,0.3,156,1,线末,3I0,（,1,）校,零序过流,段,0.6,156,1.8,线末,3I0,（,1,）校,零序过流,段,2.7,156,2.5,线末,3I0,（,1,）校,TV,断线过流,段,0.3,156,TV,断线过流,段,2.4,156,重合闸,1.5,普通重合闸,4,零序保护,原 理,类 型,分 析,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，零序方向过流保护）,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,零序电压保护,电网零序保护,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。,零序电流保护的特点,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）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,零序电流过滤器,(a,）原理接线,电网零序保护原理,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),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。,接地故障零序分量分布,接地故障零序分量特点,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。,阶段式零序电流保护构成,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：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）,）,阶段式零序电流保护原理图,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,零序保护范围和相间电流保护一样，广泛采用阶段式，一般是三段，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,0,5s,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