电气二次系统概述课件.ppt

1、1第二章 电力二次系统概述 本章内容：1、电力系统继电保护、自动装置、二次回路的相关概念。2、电力系统对继电保护和自动装置的四个基本要求。3、继电保护和自动装置的基本组成。2010203概况三点击此处输入相关文本内容整体概况概况一点击此处输入相关文本内容概况二点击此处输入相关文本内容3第一节继电保护、自动装置、二次回路 一、继电保护 1.故障状态 1)概念 电气元件发生短路、断线的状态称为故障状态。电力系统最常见的故障是各种类型的短路。4 短路对电力系统的危害 发生短路故障时，对电力系统可能产生以下后果：(1)破坏电力系统并联运行的稳定性，引发电力系统振荡，甚至造成系统瓦解、崩溃；(2)故障点

2、通过很大的短路电流和燃烧电弧，损坏或烧毁故障设备；(3)在电源到短路点之间，短路电流流过非故障设备，产生发热和电动力，造成非故障设备损坏或缩短使用寿命；(4)故障点附近部分区域电压大幅度下降，用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。5 2.异常运行状态（不正常运行状态）1）概念 电气元件超出正常允许的工作范围（运行参数偏离正常值），但没有发生故障的运行状态，属于异常运行状态。最常见的电力系统异常状态是过负荷。此外，系统功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而引起的过电压，电力系统发生震荡等都属于异常运行状态。2）过负荷的影响 过负荷使电力系统元件或设备温度升高，加速绝缘老化，甚至发展成故障。

3、另外，电力系统异常状态还有电力系统振荡、频率降低、过电压等。6 故障和异常运行危害 故障和异常运行如果得不到及时处理，都可能在电力系统中引起事故。电力系统事故是指整个系统或部分的正常运行遭到破坏，造成对用户少送电或电能质量严重恶化，甚至造成人身伤亡、电气设备损坏或大面积停电等事故。7 3.继电保护装置概念 继电保护装置是装设于电力系统的各元件上，能在指定区域快速准确地对电气元件发生的各种故障或不正常运行状态作出反应，并按规定时限内动作，使断路器跳闸或发出信号的一种反事故自动装置。继电保护装置是在电力系统故障或异常运行情况下动作的一种自动装置。继电保护装置与其他辅助设备及相应的二次回路一起构成继

4、电保护系统。因此，继电保护系统是保证电力系统和电气设备的安全运行，迅速检出故障或异常情况，并发出信号或向断路器发跳闸命令，将故障设备从电力系统切除或终止异常运行的一整套设备。8 4.继电保护的任务：1)反映电力系统元件和电气设备故障，自动、有选择性、迅速地将故障元件或设备切除，保证非故障部分继续运行，将故障影响限制在最小范围；2)反映电力系统的异常运行状态，根据运行维护条件和设备的承受能力，自动发出信号、减负荷或延时跳闸。9二、自动装置 1.自动装置的概念 自动装置是指用于对电力系统进行自动控制、调节、操作的装置 2.自动装置的作用 保障电力系统安全经济运行、提高供电可靠性和保证电能质量；消除

5、异常运行状态。3.自动装置的分类 电力系统自动装置电力系统自动装置可分为自动调节装置和自动操作装置。10 1)自动调节装置一般是为了保证电能质量、消除系统异常运行状态等对某些电量实施自动地调节，例如同步发电机励磁自动调节、电力系统频率自动调节等。2)自动操作装置的作用对象往往是某些断路器，自动操作的目的是提高电力系统的供电可靠性和保证安全运行，例如备用电源自动投入装置、线路自动重合闸装置、低频减载装置等；还有某些自动操作装置用来提高电力系统的自动化程度，例如发电机自动并列装置等。11三、二次回路 1.二次回路的概念 发电厂、变电站的电气系统，按其作用分为一系统和二次系统。一次系统是直接生产、转

6、换、传输和分配电能的设备及相互连接的电路。对一次电力系统的发电、输配电以及用电的全过程进行监视、控制、调节、调度，以及必要时的保护等作用的设备称为二次设备。二次设备及其相互间的连接电路称为二次系统或二次回路。122.二次回路组成部分的构成及作用 二次系统或二次回路主要包括继电保护、自动装置、测量仪表、控制、信号和操作电源等子系统。(1)继电保护和自动装置系统。组成：由互感器、变换器、各种继电保护装置和自动装置、选择开关及其回路接线构成。作用：实现电力系统故障和异常运行时的自动处理。13 (2)控制系统 组成：由各种控制开关和控制对象(断路器、隔离开关)的操动机构组成。作用：实现对开关设备的就地

7、和远方跳、合闸操作，满足改变一次系统运行方式和故障处理的需要。(3)测量及监测系统 组成：由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其回路接线构成。作用：实现指示或记录一次系统和设备的运行状态和参数。14(4)信号系统 组成：由信号发送机构、接收显示元件及其回路接线构成。作用：实现准确、及时显示一次系统和设备的工作状态。(5)调节系统 组成：由测量机构、传送设备、执行元件及其回路接线构成。作用：实现对某些设备工作参数的调节。15(6)操作电源系统 组成：由直流电源设备和供电网络构成。作用：实现供给以上二次系统工作电源。16第二节 对继电保护自动装置的基本要求 要求概述 电力系统对反映故障、动作于

8、跳闸的继电保护有选择性、快速性、灵敏性、可靠性四个基本要求。对反映异常运行状态、作用于信号的继电保护，则不要求同时满足这四个基本要求，例如快速性要求可以降低。17一、选择性1.选择性定义 选择性是指继电保护装置动作时，仅将故障元件或设备切除，使非故障部分继续运行，停电范围尽可能小。“选择性是指继电保护装置动作时，应在尽可能小的范围内 将故障元件从电力系统中切除，尽量减小停电范围，最大限度地保证系统中非故障部分能继续运行。”182.选择性的两个含义：第一，应由装设在故障元件或设备上的继电保护动作切除故障；第二，考虑继电保护或断路器存在拒动的可能，当故障元件或设备本身的保护或断路器拒动时，才允许由

9、相邻元件或设备的保护（后备保护）动作，切除故障。因此，选择性要求系统中的继电保护之间，在动作时必须满足一定的配合关系。以图21为例，说明继电保护的选择性。193.主保护与后备保护的概念 1）主保护 “反应被保护元件严重故障，快速动作于跳闸的保护装置称为主保护。”电力系统故障时，主保护按照电力系统的安全性要求，以最短的时限和最小的停电范围动作切除故障，保证电力系统和设备的安全。2）后备保护 “在主保护系统失效时作为备用的保护装置称为后备保护。”后备保护一般动作延时较长，是当主保护拒动或断路器拒动时，以大于主保护的动作时限动作切除故障。20继电保护的选择性解释用图21 当kl点发生故障时，应该由保

10、护1和保护2动作使断路器1QF和2QF跳闸，切除故障线路Ll，保证系统其他部分继续运行；k2点发生故障时，应该由保护4动作使断路器4QF跳闸切除故障线路L4，保证系统其他部分继续运行。这种按照电力系统安全性要求，故障发生后首先动作的继电保护是主保护。故障元件的主保护正确动作的结果，将故障范围限制在最小，甚至可以保证所有母线都不停电(例如上述k1点故障的情况)，这是选择性的第一个含义。如果线路L4在k2点故障时，其主保护拒动，则应由线路L4的另一套具有后备作用的保护动作，使断路器4QF跳闸切除故障，这就是近后备保护；如果线路L4的主保护和近后备保护都拒动或断路器4QF拒动，则应由上一级线路L3的

11、后备保护动作，使断路器3QF跳闸切除故障，实现保护3对线路L4的远后备保护作用。这种当故障时主保护拒动或断路器拒动，由后备保护动作切除故障，也是具有选择性的，即选择性的第二个含义。22 4.远后备保护和近后备保护的概念 1)近后备保护是在元件的主保护拒动时，由本设备的另一套保护实现的后备保护。2)远后备保护是在主保护拒动或断路器拒动时，由上一级元件（线路）保护实现的后备保护。23 二、快速性 1.快速性概念 快速性是指继电保护装置应以尽可能快的速度动作切除故障元件或设备。快速性也称速动性。24 2.快速切除故障的好处 继电保护快速动作切除故障，可以控制故障影响程度，减小设备损伤程度，避免造成设

12、备无法修复的损坏；减小故障影响时间，减少用户在低电压情况下的工作时间，避免用户电动机转速严重下降、甚至自启动失败；防止系统稳定性破坏，提高电力系统运行的稳定性。3.故障切除时间 故障切除时间等于保护装置动作时间和断路器动作时间之和。实际中，应根据具体电网对故障切除时间的不同要求，设计继电保护的动作延时。25 三、灵敏性 1.灵敏性定义 灵敏性是指继电保护装置对保护范围内故障（或不正常运行状态）的反应能力。通常用灵敏系数Ksen来衡量，也称为灵敏度。2.灵敏系数 衡量继电保护的灵敏度，需考虑继电保护在保护范围内，应该反映的各种故障类型，即保证在最不利于保护动作的条件下仍能够可靠动作。在被保护元件

13、或设备故障时，保护的灵敏度用保护装置反应的故障参数(例如短路电流)与保护装置的动作参数(例如动作电流)之比表示。2627 例如反应故障时电流增大动作的过电流保护，要使保护动作，流过保护的短路电流必须大于保护的动作电流，即灵敏系数必须大于1。例如反应故障时电压降低动作的低电压保护，要使保护动作，保护安装处的母线残压必须小于保护的动作电压，同样灵敏系数必须大于1。对于反应故障参数降低而动作的欠量保护装置，灵敏系数计算式为28 式(21)和式(22)中，故障参数的计算值根据保护类型和保护范围，采用最不利于保护动作的系统运行方式、短路类型和短路点，计算实际可能的最小灵敏度，故式(21)用故障参数的最小

14、计算值，式(22)用故障参数的最大计算值。在继电保护的相关规程中，对各类保护的灵敏系数都作了具体的规定。另外，对上、下级保护之间的灵敏性和动作时限还有配合的要求，一般用在后备保护（例如过电流保护）。指下一级保护的灵敏度应高于上一级保护的灵敏度，下一级保护的动作延时应小于上一级保护的动作延时，如图22所示，各保护的灵敏度之间应满足关系Ksen.1Ksen.2Ksen.3；动作时限之间应满足关系t1t2Ik(2)。短路电流与短路点的关系如图3-1的Ik=f(L)曲线，曲线1为最大运行方式（系统电抗为Xs.min，短路时出现最大短路电流）下三相短路故障时的Ik=f(L)，曲线2为最小运行方式（系统电

15、抗为Xs.max，短路时出现最小短路电流）下两相短路故障时的Ik=f(L)。瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大动作，并且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路上发生短路时才动作，例如图31的保护1必须只反应线路L1上的短路，而对L1以外的短路故障均不应动作。这就是保护的选择性要求，瞬时电流速断保护是通过对动作电流的合理整定来保证选择性的。81822整定计算 一般把对继电保护装置动作值、动作时间的计算和灵敏度的校验称为继电保护整定计算，将计算条件称为整定原则。按照选择性要求，图31保护1的动作电流，应该大于线路L2始端短路时的最大短路电流。实际上，线路L2始端短路与线路L1末端短路时反应

16、到保护1的短路电流几乎没有区别，因此，线路L1的瞬时电流速断保护动作电流的整定原则为：躲过本线路末端短路的可能出现的最大短路电流，计算如下：Iact.1=Krel I(3)k.B.max (34)式中 Iact.1 线路L1的瞬时电流速断保护一次动作电流；Krel瞬时电流速断保护的可靠系数，考虑短路电流的计算误差、测量误差、短路电流非周期分量等网素对保护的影响，一般取Krel=1.21.3；I(3)k.B.max 系统最大运行方式下，在线路L1末端(母线)发生三相短路时流过保护1(即线路L1)的短路电流。按照式(34)计算出保护1的动作电流与短路电流的关系如图31所示，动作电流与短路电流曲线的

17、交点确定了保护能够反应故障的范围，即保护范围。可见，由于短路电流与系统的运行方式和短路类型有关，在系统运行方式变化或短路类型不同时，保护范围随之发生变化，因此有最小保护范围Lmin和最大保护范围Lmax。瞬时电流速断保护的灵敏度用最小保护范围衡量。规程规定：瞬时电流速断保护的最小保护范围Lmin不小于本线路全长的1520%。83 在某些特殊情况下，瞬时电流速断保护可以保护线路的全长，即保护范围可以延伸到本线路以外。例如图32所示，通过图32线路一变压器组接线线路一变压器组接线直接向负荷供电，不论故障发生在线路还是变压器，都应该使断路器QF跳闸，将线路和变压器同时切除。因此，保护1瞬时电流速断保

18、护动作电流的整定原则，可以按照躲过变压器低压侧母线短路时，流过保护的最大短路电流整定，结果其保护范围必然延伸到变压器内部，即可以保护线路L的全长。843原理接线图 电磁继电器构成的瞬时电流速断保护的原理接线如图33所示。图中电流继电器KAl和KA2是保护的测量元件，保护范围内相间短路故障时动作，动合触点闭合，起动中间继电器KM，中间继电器是保护的执行元件(也称为保护的出口继电器)，动作后动合触点闭合，经信号继电器KS线圈和断路器QF的辅助触点，使断路器跳闸线圈YT带电，断路器QF跳闸切除故障，同时信号继电器发出保护动作信号。图中XB是保护出口连接片(或称为压板)，用于投入或退出保护时，接通或断

19、开保护的出口回路。图中中间继电器的作用有二，其一，增加触点容量、接通断路器的跳闸回路；其二，增大保护的固有动作时问，避免避雷器放电造成保护误动。图中断路器QF的辅助触点的状态与断路器QF主触头状态相同。在保护动作断路器QF跳闸后，辅助触点打开，断开跳闸回路，避免跳闸线圈YT长时问通电而烧坏；同时避免用中间继电器KM触点断开跳闸回路，起到保护中间继电器KM触点的作用。瞬时电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠，缺点是不能保护线路的全长，并且保护范围受系统运行方式影响。在最小运行方式下，其保护范围可能很小，严重时可能没有保护区。8586二、限时电流速断保护 1.限时电流速断保护的工作原理 瞬时

20、电流速断保护的保护范围不能达到线路的全长，在本线路末端附近发生短路时不会动作，因此需要增设另一套保护，用于反应本线路瞬时电流速断保护范围以外的故障，同时作为瞬时电流速断保护的后备，这就是限时电流速断保护。对限时电流速断保护的要求是，其保护范围在任何情况下必须包括本线路的全长，并具有规定的灵敏度；同时，在保证选择性的前提下，动作时间最短。如图34所示，说明限时电流速断保护的工作原理。以线路L1的保护1为例，限时电流速断保护的保护范围需包括本线路L1的全长，则必然延伸到相邻线路L2，但不应超出保护2的瞬时电流速断保护的保护范围，即理Iact.1Iact.2，显然，保护l的限时电流速断保护的保护范围

21、，与保护2的瞬时电流速断保护的保护范围出现重叠区。为了保证保护的选择性，即在线路L2始端短路时，仍然由保护2动作使断路器QF2跳闸，保护1的限时电流速断保护必须增加动作延时，即tact.1tact.2。8788 2整定计算 (1)动作电流。线路L1的限时电流速断保护动作电流的整定原则为：与相邻线路瞬时电流速断保护配合，计算如下：Iact.1=Krel Iact.2 (35)式中 Iact.1-线路L1的限时电流速断保护的一次动作电流；Krel限时电流速断保护的可靠系数，考虑短路电流的计算误差、测量误差等因素对保护的影响，一般 取Krel=1.1l.2；Iact.2-相邻线路L2瞬时电流速断保护

22、的一次动作电流。按照式(35)计算出保护1的限时电流速断保护的动作电流、保护2的瞬时电流速断保护的动作电流，关系如图34所示。(2)动作时间。线路L1的限时电流速断保护动作时问，应与线路L2的瞬时电流速断保护动作时间配合，整定如下：tact.1=tact.2+t (36)式中 tact.1线路L1的限时电流速断保护的动作时间；tact.2线路L2的瞬时电流速断保护的动作时间；t时限级差。89图34可见，线路L2始端一定范围内发生故障时，短路电流同时大于tact.1和tact.2，能够使保护1限时电流速断保护起动、保护2瞬时电流速断保护动作。而此时应由保护2的瞬时电流速断保护动作，断路器QF2跳

23、闸，当其拒动时，才允许保护1的限时电流速断保护动作。断路器QF2跳闸后，保护1限时电流速断保护应可靠返回。因此，时限级差 t具体应该包括瞬时电流速断保护固有动作时间、断路器分闸时间、保护动作时间误差等，再考虑一定的时间裕度，一般取 t=0.5s。tact.1与tact.2关系如图34所示，一般tact.2=0s，所以tact.1=t=0.5s。(3)灵敏度。限时电流速断保护的保护范围是本线路的全长，则灵敏度应该考虑系统的各种运行方式下，保护对全线路范围内各种故障的反应能力，选择对保护动作最不利的情况进行校验。限时电流速断保护的灵敏度校验条件为，以本线路末端两相短路时，流过保护的最小短路电流进行

24、校验。图34保护l限时电流速断保护的灵敏系数计算如下：Ksen=(37)式中 Ksen限时电流速断保护的灵敏系数，规程要求Ksen 1.31.5；Iact.1-限时电流速断保护的一次动作电流；I(2)k.B.min系统最小运行方式下，本线路末端母线(对保护1即B相母线)两相短路时，流过保护的短路电流。如果按式(37)校验灵敏度不满足规程要求，则限时电流速断保护达不到保护线路全长的目的。由式(37)可知，减小保护的动作电流可以提高灵敏度，所以通常解决灵敏度不足的方法是，限时电流速断保护的动作电流及动作时间与相邻线路的限时电流速断保护配合，例如图34中保护1具体整定如下：90 Iact.1=Kre

25、l Iact.2 (38)tact.1=tact.2+t (39)式中 Iact.1线路Ll的限时电流速断保护的一次动作电流；Krel-限时电流速断保护的可靠系数，一般取Krel=1.11.2：Iact.2 相邻线路L2限时电流速断保护的一次动作电流；tact.1线路L1的限时电流速断保护的动作时间；tact.2 线路L2的限时电流速断保护的动作时间；t-时限级差。显然，按式(38)、式(39)整定，动作电流降低、灵敏度提高、保护范围增长，但动作时间延长了。3原理接线图 电磁继电器构成的限时电流速断保护的原理接线如图35所示(与图33相比较，相当于用KT代替了KM)。图中电流继电器KAl和KA

26、2是保护的测量元件，保护范围内相问短路故障时动作，动合触点闭合起动时间继电器KT，时间继电器是保护的逻辑及执行元件，起动后动合触点延时闭合，经信号继电器KS线圈和断路器QF的辅助触点，使断路器跳闸线圈YT带电，断路器QF跳闸切除故障，同时信号继电器发出保护动作信号。显然当电流继电器KAl或KA2动作起动时间继电器KT后，如果在其整定时间内故障被其他保护动作切除，那么，在时间继电器延时动合触点闭合之前，电流继电器KA1或KA2由于故障电流消失而返回，时间继电器也随之失去电源返回，则整套保护不会动作出口。这就是在相邻线路始端发生故障的情况。限时电流速断保护的特点是能够保护线路的全长，简单可靠，一般

27、只有0.5s延时(有时为1s)，但保护范围受系统运行方式影响。9192 三、定时限过电流保护 1.定时限过电流保护的工作原理 综合瞬时电流速断保护和限时电流速断保护的作用，可以对全线路范围内的任何故障实现瞬时或较短延时地切除故障。为了由于继电继电保护拒动或断路器拒动无法切除故障的情况，还需要装设具有近后备和远后备作用的后备保护，定时限过电流保护就是这样的后备保护。如图36所示，在保护1瞬时电流速断保护和限时电流速断保护拒动时，线路L1的定时限过电流保护作为本线路的近后备保护，动作于跳闸；同时作为线路L2的远后备保护，在保护2拒动或断路器QF2拒动时动作。显然，线路L1的定时限过电流保护的保护范

28、围应该包括线路L1和L2的全部，必然延伸到线路L3.保护范围长，动作电流必然较小，但必须保证在系统正常运行最大负荷电流下不动作，而在L1或L2发生短路时保护起动，实现后备保护作用。9394 2整定计算 (1)动作电流。定时限过电流保护的动作电流应满足以下两个条件：1)在系统正常运行时不动作，动作电流应该大于该线路的最大负荷电流，即 Iact I1.max (3一10)2)外部故障切除后，应能够可靠返回。例如图36中，线路L2或L3上故障时，线路L1定时限过电流保护会起动，按照选择性要求，应由线路L2或L3的保护动作，在2QF或3QF跳闸后，故障电流消失，线路L1定时限过电流保护应立即返回。注意

29、，此时需要考虑可能存在负荷中电动机自起动过程造成的负荷电流增大，所以应满足关系 I re Kss I1.max (311)式中 Kss电动机的自起动系数，一般为1.53。综合考虑式(310)和式(311)，定时限过电流保护的动作电流整定为 Iact =Kss I1.max (3一12)式中 Iact定时限过电流保护的一次动作电流；Krel 定时限过电流保护的可靠系数，一般取Kre=1.15 1.25：Kre电流继电器的返回系数，一般取0.85；I1.max流过被保护线路的最大负荷电流。确定最大负荷电流，需要根据具体电网的实际情况，考虑最严重情况下，可能出现的最大负荷电流。考虑到上、下级过电流保

30、护灵敏度配合要求，图36所示定时限过电流保护的动作电流，应满足关系，Iact.1Iact.2Iact.3。95(2)动作时间。如图37的定时限过电流保护动作时间整定示意图所示，当k1点发生故障时，保护1和保护2的定时限过电流继电器同时起动，按照继电保护选择性要求，此时应该由保护2动作，使断路器2QF跳闸，在保护2或断路器2QF拒动时，才允许保护1动作，使断路器1QF跳闸，即保护1和保护2定时限过电流保护的动作时间应该满足关系tact.1tact.2。同理，当k2点发生故障时，应由保护3动作，使断路器3QF跳闸，在保护3或断路器3QF拒动时，才允许保护2动作，使断路器2QF跳闸，即按照继电保护选

31、择性要求，保护2和保护3定时限过电流保护的动作时问应该满足关系tact.2tact.3 线路L1、L2和L3的定时限过电流保护动作时间整定如下：tact.1=tact.2+t tact.2=tact.3+t式中tact.1、tact.2、tact.3 分别为线路L1、L2和L3的定时限过电流保护的动作时间；t 时限级差。以上整定原则可见，定时限过电流保护越靠近电源处，动作时间越长；越靠近负荷端，动作时间越短；并且相邻线路动作时问相差一个时限级差。一般将定时限过电流保护动作时间整定原则称为阶梯时限原则。显然，定时限过电流保护是通过动作电流问的灵敏度配合、时限阶梯特性保证动作选择性的。9697 实

32、际中，电流保护的动作时限有定时限和反时限两种实现方法。以上电流保护的动作时间一经整定，则不随通入保护的电流变化，保护起动后按照预先整定值延时动作，因此称为定时限过电流保护。如果电流保护的动作时间与通入保护的电流有关，保护起动后，当电流大时动作时间短，电流小时动作时间长，则称为反时限电流保护。即定时限过电流保护的动作时限一经整定则固定不再变化，而反时限过电流保护的动作时间则随通入保护的电流呈反时限变化。(3)灵敏度。定时限过电流保护的灵敏度校验需考虑近后备和远后备两种情况，灵敏系数计算如下：Ksen=(313)式中 Iact 定时限过电流保护的一次动作电流；I(2)k.min 系统最小运行方式下

33、，保护范围末端两相短路流过 保护的短路电流，作为近后备保护，故障点为本线路末端母线短路，作为远后备保护，故障点为最长相邻线路末端母线短路；Ksen定时限过电流保护的灵敏系数。规程要求：作为近后备保护，Ksen 1.31.5；作为远后备保护，Ksen 1.2。如果灵敏系数不满足规程要求，可以考虑采用其他保护。98 3原理接线图 由定时限过电流保护原理可知，保护的构成元件与限时电流速断保护相同，所以接线图与图35相同。定时限过电流保护的主要优点是灵敏度高，简单可靠，但由于按照阶梯时限原则整定动作时限，动作时间长，尤其是靠近电源端动作时间更长，因此一般作为后备保护。四、三段式电流保护 如前所述，瞬时

34、电流速断保护无动作延时，通过动作电流的整定保证选择性，只能保护本线路始端一部分；限时电流速断保护带有短延时(一般为0.5s)，通过动作电流的整定和短延时保证选择性，可以保护本线路的全长；定时限过电流保护带有较长的延时，通过动作电流问的灵敏度配合、动作时限的配合保证选择性，能够保护本线路的全长和相邻线路的全长。通常，将瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护组合在一起，构成三段式电流保护。瞬时电流速断保护称为I段保护，或电流保护I段；限时电流速断保护称为段保护，或电流保护段；定时限过电流保护称为段保护，或电流保护段。其中，电流保护I段和电流保护段组成线路的主保护，电流保护段作为本线路

35、的近后备保护和相邻线路的远后备保护。99100 三段式电流保护的原理逻辑框图如图38所示。用于反应相间故障的电流保护通常可以有选择地接入两相电流，一般接入A相和C相电流，则任何相间短路至少有一相的电流元件可以反应。但需要注意，在同一电压等级中，两相电流应取自同名相。图38中I、分别为电流保护I段、段、段的电流测量元件(可以采用电流继电器)，T1、T2分别为电流保护段、段的时间元件(可以采用时间继电器)。图中H1、H2、H3、H4是或门。在工程应用中，三段式电流保护不一定三段全部投入。例如，当系统运行方式变化很大，I段保护范围太小或没有区，则不投入I段；对于线路变压器接线，I段可以保护线路全长，

36、则可以不投入段；在末端线路，可能段和段的动作时问相同，则也可以不投入段。五、方向电流保护 上述三段式电流保护的选择性是通过动作电流、动作时间整定来保证的，对于双侧有电源的线路或环网线路，在有些情况下通过动作电流、动作时限整定不能保证保护的选择性。如图39所示双侧电源线路，当k1点发生故障时，要使断路器5QF跳闸、4QF不跳闸，则应该满足如t4t5；当k2发生故障时，要使断路器4QF跳闸、5QF不跳闸，则应该满足t4 I0.act.2 I0.act.3 综上所述，阶段式零序电流保护灵敏度高，延时小，保护范围受系统运行方式影响小，用于中性点直接接地系统的接地短路的专门保护，具有明显的优越性。在多电

37、源系统，要求电源侧至少有一台变压器中性点接地运行。当线路两侧都有中性点接地运行变压器时，发生接地短路的情况与双侧电源线路电流保护的情况类似，为了保证选择性，需要装设零序方向电流保护，即三段式零序电流保护加装零序功率方向元件后，构成三段式零序方向电流保护。零序功率方向元件接入零序电压和零序电流的取得如图311和图312所示。需要指出的是，由于接地短路时，故障点零序电压最高，零序功率方向元件不存在电压死区问题。116二、中性点非直接接地系统的零序保护 (一)中性点不接地系统的零序保护 1单相接地故障的特点 中性点不接地系统，正常运行时三相对称，中性点对地电压等于零，全系统没有零序电压和零序电流。当

38、系统发生单相接地时，系统各处故障相的对地电压等于零，三相对地电压不平衡，出现零序电压；系统电流分布如图317所示。图示为三条线路Ll、L2和L3，假设均未带负荷，在线路L3上发生A相单相接地故障，由于系统中性点不接地，发生单相接地短路时，系统没有其他的直接接地点，短路电流只能通过单相接地故障点和各条线路非故障相对地分布电容构成通路，根据图示电流分布，中性点不接地系统发生单相接地故障时有如下特点：1)故障相对地电压等于零，系统出现零序电压；2)所有线路出现接地电流(零序电流)，接地电流为容性电流；故障点接地电流等于所有线路的对地电容电流之和；3)故障线路的零序电流等于所有非故障线路的电容电流之和

39、，方向由线路流向母线；4)非故障线路的零序电流等于本身线路非故障相的对地电容电流，方向由母线流向线路。可见，中性点不接地系统发生单相接地故障时的零序电流数值不大，三相电压之间的线电压仍然对称，能够对负荷供电，因此不必立即跳闸，可以连续运行12h。为了防止故障发展扩大，要求此时继电保护动作发出信号。1172单相接地保护 目前，对于中性点不接地系统，通常采用绝缘监视和接地选线的方式实现单相接地保护。（1）绝缘监视装置。绝缘监视装置反应中性点不接地系统发生单相接地故障时，系统出现零序电压而动作发出信号，也称为零序电压保护，原理接线图如图318所示。电压互感器二次有两组绕组，其中一组接成星形，接三个电

40、压表，用于测量各相对地电压；另一组接成开口三角形，用于测量零序电压，用过电压继电器KV反应零序电压。系统正常运行时，三相对称，无零序电压，过电压继电器KV不动作，三个电压表指示相同，为相电压；发生单相接地，系统出现零序电压，过电压继电器KV动作后接通信号回路，发出接地故障信号，此时接地相电压降低，根据电压表PV的读数可判断接地相。绝缘监视装置无法判断故障线路，因此也称为非选择性保护。如果需要选择接地线路，可以通过故障选线按钮，依次断开线路，随之自动重新合闸投入断开线路。当断开某一条线路时接地故障信号消失，则说明是该线路发生了接地故障。118119（2）接地选线装置。接地选线装置检测中性点不接地

41、系统发生单相接地故障，并选择故障线路。根据系统发生单相接地故障时的电流大小及方向特征，可以实现的故障检测原理有：基于零序电流大小选出故障线路、基于零序功率选出故障线路等。利用故障线路的零序电流等于所有非故障线路的电容电流之和的特征，实现基于零序电流大小选出故障线路，其零序电流元件的动作电流应该躲过本线路对地电容形成的零序电流。系统正常运行时，三相对称，无零序电流，装置不动作；发生单相接地，系统出现零序电流，且故障线路的零序电流大于非故障线路的零序电流，接地选线装置动作，输出选线结果。显然，当母线出线多时，故障线路与非故障线路电流差别大，更有利于故障选线。对母线出线较少的中性点不接地系统，发生单

42、相接地故障时，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相差不大，利用零序电流无法选出故障线路。因此，利用故障线路的零序功率与非故障线路方向相反的特征，可以实现基于零序功率选出故障线路。随着微机保护的发展，目前国内已经生产出多种型号的接地选线装置，实现的原理也不只以上两种。在系统发生接地故障时，接地选线装置正确选择出故障线路，为检修提供了方便。(二)中性点经电阻接地系统的零序保护 中性点经电阻接地系统的零序保护可参照中性点直接接地系统考虑，并在进行接地短路电流计算时，零序网络按接入3倍中性点电阻计算。120第四节 其他保护 以下简单介绍线路距离保护和纵差动保护作用原理。一、距离保护 反应短路故障

43、时电流增大的电流保护，具有简单、经济、可靠 等突出的优点，在结构简单的电网中得到广泛应用。但是电流保护的保护范围受系统运行方式和短路故障类型的变化影响，在重负荷线路以及长、短线路保护配合时，保护的灵敏度可能无法满足规程要求。为此，应当采用性能更加完善的继电保护，距离保护就是一种性能良好的继电保护。距离保护反应保护安装处至故障点之间的阻抗(距离)，以下说明距离保护的动作原理。如图319(a)所示，假设电流互感器和电压互感器的变比等于 1，则距离保护感受电压和电流为 和 ，称 为距离保护的测量阻抗。系统正常运行时，保护安装处母线电压接近额定电压线路电流为负荷电流，故保护装置测量阻抗为负荷阻抗121122提问与解答环节Questions and answers123结束语 感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边124谢谢聆听THANK YOU FOR LISTENING演讲者：XX 时间：202X.XX.XX