2019精品电力系统继电保护 韩笑 第三章-2新数学
华北电力大学精品课程-电力系统继电保护(黄少锋教授)—距离(3-123原理、特性、实现)教材
A B C
两相 接地
AB BC CA
两相 相间
AB BC CA
三相 ABC
相间距离接线方式 AB相 BC相 CA相
UAB IA IB
UBC IB IC
UCA IC IA
35/77
接线方式可以反映的故障类型：
K(1)
K ( 1,1 ) K(3)
此式的分析过程还包含了接线方式的产生过程。
如果 UK 0 ,此时要想得到反映短路点K到保护 安装处M的正序阻抗 Z1，那么，只要进行下面的计
算就可以实现：
Um UK Im K 3I0m
Im
Um K 3I0m
Z1
实际为Z1K
带零序补偿的00接线方式
22/77
三相的M点与K点在任何情况下的通用表达式为：
8/77
测量阻抗具有以下的“差异”： 1）系统正常运行时
Um近似等于额定电压；
Im为
负荷电流
，
一般有：
额定电
流；
m一般小于30。
负荷状态 Z m
Um Im
UL IL
—
用Z
表示。
L
9/77
2）短路时
Zm
Um Im
ZK
z1l K
r1
jx1 lK
其中，z1的角度一般在700 ～850，视线路而定。
刚才推导了 : ZBC
UBC IBC
Z1
EC
EB
UCUBICBUB
29/77
ICEA
刚才推导了 : ZBC
UBC IBC
Z1
但, Z AB
UAB IA IB
UAB IB
EC
UAB EB
UAB
电力系统继电保护课后习题及答案完整版马永祥北京大学出版社
填空题1。
故障发生后对电力系统造成的后果有烧坏故障设备、影响用户正常工作和产品质量、破坏电力系统稳定运行。
2。
电气设备运行超过额定电流时将引起过热、加速绝缘老化、降低寿命、引起短路等 3.继电保护的基本任务是当电力系统故障时，能自动、快速、有选择的切除故障设备，是非故障设备免受损坏,保证系统其余部分继续运行当发生异常情况时，能够自动、快速、有选择的发出信号,由运行人员进行处理或切除继续运行会引起故障的设备。
4。
继电器是当输入量达到整定值时改变输出状态的一种自动器件；继电保护装置由一个或若干个继电器连接组成,一般分为测量、逻辑执行部分。
5缩短故障切除时间就必须缩短保护动作时间、缩小断路器的跳闸时间。
6.所谓运用中的设备是指全部或部分带电及一经操作带电的设备。
7。
实际工作中只能用整组试验的方法校验保护回路和整定值的正确性。
8。
电网继电保护的整定不能兼顾速动性、选择性或灵敏性时按下列原则取舍局部电网服从整个电网,下级电网服从上级电网，自行消化局部问题尽量照顾局部电网和下级电网的需要，保证重要用户供电.9。
在某些情况下，必须加速切除短路时，可使保护无选择性动作。
但必须采用补救措施。
如重合闸和备自投来补救。
10。
电力设备由一种运行方式转为另一种运行的操作过程中,被操作的有关设备均应在保护的范围内。
部分保护装置可短时失去选择性.3。
1判断题1。
在最大运行方式下,电流保护的保护区大于最小运行方式下的保护区。
对2。
继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无保护的状态下运行。
对3。
大接地电流系统是指所有变压器中性点均直接接地的系统.错4．在我国系统零序电抗与正序电抗的比值是大接地电流系统与小接地电流系统的划分标。
对5。
继电保护装置的电磁兼容性是指它具有定的耐受电磁干扰的能力对周围电子设备产生较小的干扰.对6．系统运行方式越大，保护装置的动作灵敏度越.错7.自耦变压器中性点必须直接接地运行。
电力系统继电保护 韩笑 第三章-1新
最大保护区 最小保护区 M
N
2QF
最大运方 最小运方
U (2) k.min
N
l
36 2019/12/1
电压保护具有以下特点： （1）母线电压变化规律与短路电流相反 （2）大运方下母线电压水平高，电压保护的保护区缩短。 （3）仅由母线电压不能判别是母线上哪一条线路故障， 电压保护无法单独用于线路保护。
一般取1.5～3
25 2019/12/1
过电流保护灵敏系数校验 校验用作本线路近后备保护的灵敏度 使用本线路末端最小短路电流校验，要求>1.5
校验作为相邻线路的远后备保护灵敏度 使用相邻线路末端最小短路电流校验，要求>1.25
26 2019/12/1
4 反时限电流保护
定时限过电流保护缺点： 故障点距离电源越近，短路电流越大，动作时限却较长
（1)无时限电流速断保护整定
由于无延时，为保证选择性，保护区不超出本线路。 即电流Ⅰ段保护动作电流“躲过”区外故障的最大短路电 流。
3 2019/12/1
如何计算短路电流？
相电势
三相短路时
I (3) F
E ZS Z1l
系统阻抗
故障点到保护 安装处距离
0.4欧姆/公里
两相短路时
I (2) E 3 F ZS Z1l 2
反时限过电流保护特点： 动作时限与短路电流有关， 短路电流越大，动作时限较短； 短路电流较小，动作时限较长。
整定配合较困难，线路保护较少应用反时限电流保护， 反时限保护多用于企业内部供电线路或电动机保护。
27 2019/12/1
t
o
反时限部分
I 速断部分
t
0.14
继电保护第三章2
•
•
•
•
•
阻抗继电器的接线方式
A相接地故障时，
• • •
U kA = 0
•
•
I A1 = I A2 = I A0
•
•
•
•
U MA = U kA + I A1 z1lk + I A 2 z 2lk + I A0 z0lk = ( I A1 + I A 2 + I A0 ) z1lk + ( z0 − z1 )lk
阻抗继电器的精工电流 当
arg
•
UK
•
= ϕ sen
IK
Z act = 0.9Z set
时，使得继电器刚好动作的 电流。 当 I K > I ac 时，就可以保 证起动阻抗的误差在10％之 内。
• •
阻抗继电器
方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法
对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，故障线路母线上的残余电压将 降低到零， •
•
•
•
IM
EM − EN E M − E N E M (1 − e − jδ ) = = = Z SM + Z MN + Z SN Z∑ Z∑
•
•
•
•
•
•
2 EM δ = sin Z∑ 2
δ=180°, δ=360°,
IM = 2EM / Z∑
ɺ IM = 0
•电力系统振荡时电流、电压的分布
PQ = E M − E N
• • • • • •
• • • •
•
•
•
阻抗继电器的接线方式
对距离保护接线方式的要求及接线种类
继电保护课后部分习题答案
电力系统继电保护张保会尹项根主编1、2继电保护装置在电力系统中所起得作用就是什么?答:继电保护装置就就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号得一种自动装置、它得作用包括:1、电力系统正常运行时不动作;2、电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3、电力系统故障时,甄别出发生故障得电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网得其她部分隔离。
1、3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定得保护功能,各环节得作用就是什么?答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断与执行输出三个部分完成预定得保护功能。
测量比较环节就是册来那个被保护电器元件得物理参量，并与给定得值进行比较，根据比较得结果，给出“就是”、“非”、“0”或“1”性质得一组逻辑信号，从而判别保护装置就是否应该启动。
逻辑判断环节就是根据测量环节输出得逻辑信号，使保护装置按一定得逻辑关系判定故障得类型与范围，最后确定就是否应该使断路器跳闸。
执行输出环节就是根据逻辑部分传来得指令，发出跳开断路器得跳闸脉冲及相应得动作信息、发出警报或不动作。
1、6线路上装设两组电流互感器，线路保护与母线保护应各接哪组互感器？答：线路保护应接TA1，母线保护应接TA2。
因为母线保护与线路保护得保护区必须重叠，使得任意点得故障都处于保护区内。
1、8后备保护得作用就是什么？答：后备保护得作用就是在主保护因保护装置拒动、保护回路中得其她环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障得情况下，迅速启动来切除故障。
2、6为什么定时限过电流保护得灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断得灵敏度不需要逐级配合？答：定时限过电流保护得整定值按照大于本线路流过得最大负荷电流整定，不但保护本线路得全长，而且保护相邻线路得全长，可以起远后备保护得作用。
当远处短路时，应当保证离故障点最近得过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度与动作时间上逐级配合，最末端得过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。
电力系统继电保护课后部分习题答案
电力系统继电保护（第二版）张保会尹项根主编继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。
继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。
测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。
逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。
执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器答：线路保护应接TA1，母线保护应接TA2。
因为母线保护和线路保护的保护区必须重叠，使得任意点的故障都处于保护区内。
后备保护的作用是什么答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障。
为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合答：定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。
当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。
电力系统继电保护课后习题解析_张保会_尹项根主编
电力系统继电保护课后习题答案1 绪论电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。
当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。
如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。
继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么?答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。
继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么?答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。
测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。
逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。
执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗？答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。
电力系统继电保护课后习题解析第二版_张保会_尹项根主编实用版
电力系统继电保护课后习题答案1 绪论1、2继电保护装置在电力系统中所起的作用就是什么?答:继电保护装置就就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置、它的作用包括:1、电力系统正常运行时不动作;2、电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3、电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其她部分隔离。
1、3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用就是什么?答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断与执行输出三个部分完成预定的保护功能。
测量比较环节就是册来那个被保护电器元件的物理参量,并与给定的值进行比较,根据比较的结果,给出“就是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号,从而判别保护装置就是否应该启动。
逻辑判断环节就是根据测量环节输出的逻辑信号,使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型与范围,最后确定就是否应该使断路器跳闸。
执行输出环节就是根据逻辑部分传来的指令,发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
1、4 依据电力元件正常工作、不正常工作与短路状态下的电气量复制差异,已经构成哪些原理的保护,这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障不？答:利用流过被保护元件电流幅值的增大,构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低,构成了低电压保护;利用电压幅值的异常升高,构成了过电压保护;利用测量阻抗的降低与阻抗角的变大,构成了低阻抗保护。
单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障,因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时,本线路首端的电气量差别不大。
所以,为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作,这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。
1、6 如图1-1所示,线路上装设两组电流互感器,线路保护与母线保护应各接哪组互感器？答:线路保护应接TA1,母线保护应接TA2。
电力系统继电保护全套课件-PPT精品文档
故障切除时间等于保护装置和断路器动作时间的总和
三、可靠性 安全性 (不误动) 、信赖性 (不拒动)
四、灵敏性
是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力
1.4
继电保护发展简史
区域电网：供电电压在220kV及以上的电网 （全国电网 山东电网）
地方电网：供电电压小于等于110kV的电网 电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所。 我国电网形势：西电东送、南北互供、全国联网。 3、 6、 10 、 35 、66、 110 、 220 、 330 、 一次设备 500kV 二次设备
高压断路器 电流互感器 电压互感器
从发电厂到用户的送电过程示意图
第一章 绪论 我国除台湾外已经形成东北、华北、 西北、华东（含福建）、华中（含 川渝）和南方等6个跨省区电网和 山东、海南、新疆、西藏4个独立 省网。除西北电网以330kV为主网 架外，其他跨省电网和山东电网都 已建成500kV主网架。香港、澳门 电网分别以400 kV和110kV和广东 电网从而和南方电网相联；华中和 华东电网通过葛上直流输电工程已 实现了互联；东北和华北、华北和 华中电网通过交流500 kV实现了互 联；华中和南方电网通过三广直流 山东电网是一个以省域为界的纯火电电网， 输电工程实现了互联；全国联网的 现已覆盖了全省的 17个市。已成为以 局面正在快速推进中， 2019年前后 300MW 和600MW级发电机组为主力机型、 可基本实现除新疆、西藏、台湾以 500kV和220kV为主网架，发、输、配电网 外的全国联网。 协调发展的超高压、大容量、高参数、高自 动化的大型现代化电网。
第一章 绪论
课程的性质和任务： 本课程是电气工程与自动化专业的专业任选课，通过本 课程的学习，认识到电力系统继电保护在保证电力系统的 安全稳定运行中所起的重要作用；掌握电力系统继电保护 的基本原理、基本概念、构成及运行分析方法，为今后 从事本专业范围内相关领域工作奠定基础。 课程要求：
继电保护第三章补充习题 - 复制
3－1 试求图3-1所示110kV 线路不同点发生金属性两相短路时，保护1的阻抗继电器的测量阻抗m Z （写成复数形式），采用0°接线型式。
已知线路的阻抗：km R b /33.0Ω=，km x b /41.0Ω=，短路点到保护安装处的距离l 为：（1）km l 3=； （2）km l 10=；3－2 已知阻抗相量a Z 和b Z ，如图3-2所示，试：在复平面上画出下列方程所描述的阻抗继电器的动作特性（式中m Z 为测量阻抗）；1）︒≤-≤︒270arg 90ma m Z Z Z 2）︒≤+-≤︒270arg 90bm a m Z Z Z Z 3）︒≤+≤︒240arg 60mm a Z Z Z 4）︒≤+≤︒240arg 120ma m Z Z Z 3－3 图3-3所示网络中，点1和2处均设距离保护，试计算点1处距离保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的一次和二次动作阻抗set Z '、set Z ''、set Z '''、)2(set Z '、)2(set Z ''、)2(setZ '''并校验其灵敏性，即求min l %、senK ''，'''sen K 。
已知线路AB 的A I L 400max .=，866.0cos =L ϕ，kV U L 1109.0min .⨯=,km Z /4.01Ω=，阻抗角︒=75l ϕ，取Ⅰ段的可靠系数85.0='rel K ，Ⅱ段的可靠系数8.0=''relK ，Ⅲ段可靠系数25.1='''rel K ，返回系数17.1=re K ，自起动系数1=ss K ，保护用电流互感器变比5/400=TA n ，电压互感器变比为100/110000=TV n ，点1处的距离保护初步拟定采用方向阻抗继电器。
电力系统中的继电保护设备及其自动化可靠性研究 韩笑 ,岳丽莎
电力系统中的继电保护设备及其自动化可靠性研究韩笑，岳丽莎摘要：我国电力行业的快速发展推动我国整体经济建设的发展速度和发展走向。
随着社会经济的快速发展以及城市化进程的不断加快，对于电力能源的需求与依赖程度较以往而言有了大幅提升，年用电量不断增加；因此，人们对于电力系统日常运行的稳定性与可靠性提出了更高的要求。
对于当前的电力网络而言，概括来说就是借助电气线路将所有相关的电气设备连成一个整体。
但由于在实际运行过程中，极易受到各方面因素的影响，电力系统中部分电气设备易出现故障问题，从而降低设备运行的可靠性，继电保护设备就是其中之一。
关键词：电力系统；继电保护设备及其自动化可靠性引言电，是我国重要的基础能源，迄今为止没有可替代性。
可以和水资源相媲美，目前，社会对于电能的需求逐渐增加，所以电力企业必须保证电力系统的稳定安全运行，以保障人们的正常生产生活。
因此就要加强继电保护自动化的发展，将计算机信息技术、人工智能等，与继电保护自动化的发展紧密结合起来，促进继电保护设备的发展成熟，进而保证电力系统运行的可靠性和稳定性，为社会的经济发展提供强大的能源支持。
1电力系统中继电保护设备发挥的作用经济建设提高了电力能源的消耗量，随之而来的就是电能供应危机，如何解决这一问题，从而提高日常电力供应的可靠性与安全性，是当前各大供电企业亟待解决的问题。
继电保护系统在电力系统中发挥着至关重要的作用，能够直接影响到电力企业的正常运行。
具体来看，大致可概况为两个方面：①保证电力系统的正常运行；在日常运行过程中，电力系统难免会出现各种故障问题，继电保护设备能够在极短时间内向电力系统发出警报，并且自动将故障所在的局部电路进行隔离，避免故障影响范围的进一步扩大，确保其余部分的正常运行。
②对电力系统实施实时监控；继电保护设备除具备保护电力设备的基本作用外，部分先进的继电保护设备还能够实现对电力系统实际运行状况进行实时监控，从而及时解决电力系统出现的各类故障问题，保障电力系统日常运行的稳定性与安全性。
电力系统继电保护课件第三章 电流保护
电力网
输电网
220kV及以上
配电网
高压 中压 低压
35kV~110kV或更高 6~20kV 380/220V
2020/10/27
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
1.单侧电源网络相间短路时电流量值特征
E
A
I m1
QF1
k3
Im2 B QF2
k2
C Im3 k1
QF3
xS
xABlABx1 x k
2020/10/27
（3）中性点非直接接地系统中的异地两点接地短路 情形2：放射形线路上发生不同线路不同相两点接地
5．电流保护的接线方式
E A QF1
I1
B QF2
I2
I1 n TA
I2
nTA IA IB IC
C
QF3
IA IC IB
继电器的动作电流
I op
I set n TA
2020/10/27
【分析】三相星形接线和两相星形接线方式的性能
3
IA
IA
IB
IC
IC
（1）发生各种相间短路时，两种接线方式均能正确反应，对于不同的 故障类型，动作的继电器个数可能不同。
KrIeI l1.1~1.2
l
2020/10/27
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
3．限时电流速断保护
E A QF1 xS
B QF2 xABlABx1
C
QF3
xBClBCx1
IA
I II set
IB
I II set
IC
I II set
1
t II 0
保护跳闸
2020/10/27
电力系统继电保护 第2版 教学课件 ppt 作者 韩笑第3章 35kV 不是超现实是超级现实——小接地电流系统特点
h
1
中性点非直接接地电网的零序电流保护
中性点非直接接地电网接地时零序分量的特点
(a)A相接地短路时零序电流分布图 A B C I01
I0G
G
C01
零序电压
3U00(EBEA)(ECEA)
3EA
1线
1线零序电流
3I013U0jωC01
发电机零序电流
C0G
I02
3I0G3U 0jω C 0G
2线零序电流
k
2线
3I02 (3I01 3I0G)
C02
3U0 jω(C01+C0G)
只能靠对地电容构成回路
h
2
中性点非直接接地电网接地时零序分量的特点 (b)A相接地短路时零序电压相量图
I02 EA I01
I0G
特点
零序电流为对地电容电流，因此零序 电流很小
非故障线路的零序电流与电压夹角为
1不是超现实是超级现实小接地电流系统特点中性点非直接接地电网的零序电流保护中性点非直接接地电网接地时零序分量的特点aa相接地短路时零序电流分布图只能靠对地电容构成回路零序电压1线零序电流发电机零序电流2线零序电流中性点非直接接地电网接地时零序分量的特点ba相接地短路时零序电压相量图特点零序电流为对地电容电流因此零序电流很小故障线路的电流为非故障线路电流之和零序电流与电压夹角为非故障线路的零序电流与电压夹角为
argU0/I090
Hale Waihona Puke 故障线路的电流为非故障线路电流之和，
零序电流与电压夹角为
EC
EB
argU0/I090
3U 0
h
3
电力系统继电保护 韩笑 第三章-2新
1.3 ~ 1.5
灵敏度满足要求，则动作时间为0.5S；
灵敏度不满足要求时，改为与相邻线路II段配合，则动作
时间为1S。
16
2019/11/1
5 零序过电流保护（零序电流III段）
整定原则：正常时应当不起动，故障切除后应当返回，为 保证选择性，动作时间应当与相邻线路III段按照阶梯原则 配合。
14 2019/11/1
4 带时限零序电流速段保护（零序电流II段）
整定原则：保护区不超出相邻线路I段 保护区。
A
T1 M PD1
N PD2
kP
T2
B
I M0
I N0
T3
C
3I0 3I M0
N 3I N0
II 0.set.1
I II 0.set.1
II 0.set.2
3I M0.max
o
l
即动作电流I0.set大于相邻线路末端短路时流经本保护的最
22 2019/11/1
7.微机型零序功率方向元件
①比较零序电压、零序电流的相位
动作方程
90
arg
U0 I0e j80o
270
即 190 arg U0 10
I0
②比较零序功率的幅值
最灵敏角为-100°
零序功率 P0
第k点采样值
P0 3u0 (k) 3i0 (k)
P0>0，表明是反方向故障，反方向元件动作； P0<0 ，表明是正方向故障，正方向元件动作。
出现的零序电流；TV断线过电流保护作为TV断线时的后
备保护。
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零序电流保护评价
•速动性好——只在中性点直接接地电网中配合。
电力系统继电保护36592资料
本课程是本专业的一门主要专业课，通 过本课程的学习，能够使大家掌握电力系 统继电保护装置工作原理、配置原则，常 用继电器的试验方法；培养继电保护装置 整定计算和识读继电保护装置原理图、展 开图的技能，为毕业后从事电力系统继电 保护的运行、安装、调试检修及设计工作 打下基础。
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3
二、本课程的教学内容
L4
5QF
6QF
7QF
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15
2.获得选择性的前提条件：凡是有断路器的地方必须 装设继电保护装置。例如在如图示为单侧电源电网 图中，1QF～7QF处均装设了继电保护装置。
3.获得选择性的途径：离故障点最近的保护动作。例 如在图1-1所示的电网中，当d1点短路时，应该由 保护1、2动作；d2点短路时，应由保护6动作；d3 点短路时，应由保护5动作。
8
1、故障
（1）最常见同时也是最危险的故障是：
1）三相短路
2）两相短路
3）两相接地短路
4）大电流电网中的单相接地短路
（2）系统发生故障可能引起的的后果是：
1）故障点的电弧使故障设备损坏；
2）短路电流将产生很大的热效应和电动力，而使 设备损坏；
3）电压大幅度下降，使其他用户的正常工作遭到 破坏；
4）破坏系统运行的稳定性。
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9
2、不正常运行状态
电力系统中电气设备的正常工作遭到 威胁，但并未发展成故障，这种情况称为 不正常工作状态。常见的不正常工作状态 包括过负荷、过电压、小电流接地电网中 的单相接地等。
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10
3、事故
所谓事故，是指系统的全部或部分的正 常工作遭到破坏，造成对用户停止送电、少 送电、或电能质量达不到要求，甚至损坏设 备等。包括故障和不正常工作状态。
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7.微机型零序功率方向元件
①比较零序电压、零序电流的相位
动作方程
90
arg
U0 I0e j80o
270
即 190 arg U0 10
I0
②比较零序功率的幅值
最灵敏角为-100°
零序功率 P0
第k点采样值
P0 3u0 (k) 3i0 (k)
P0>0，表明是反方向故障，反方向元件动作； P0<0 ，表明是正方向故障，正方向元件动作。
故障点零序电压
3U k0 UkA UkB UkC EA
M母线测量到的电压是其背后
变压器T1的零序电压。
5
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ZT10 M
Z
' k0
.
I
Ɗ k0
N
.
U k0
I
" 0
故障点零序电压电流
Uk0 I '0 (ZT1 Z 'k0 )
a rg(ZT1 Z 'k0 ) 0
t III M
max{相邻线tNIII} 0.5s
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6 零序方向保护 * 零序电流保护采用方向闭锁的必要性
A
T1
M
PD1
N
k P T2
PD2 PD3
PD4
1QF
2QF 3QF
4QF
采用方向元件的原因与方向电流保护相同。
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传统的零序功率方向继电器
正方向故障 argU0 / I0 (180 0 ) 零序阻抗角一般80°
第3章 电网保护原理 3.2 110kV输电线路保护
3.2 110kV输电线路保护
3.2.1零序电流保护
中性点直接接地电网接地时零序分量特点 三段式零序方向电流保护 零序方向元件
2 2019/9/1
1 零序电流和零序电压的获取
（1）零序电流的获取方法 a、微机保护自采零序电流
IA
IB
大零序电流3I0.max才能满足选择性。
15 2019/9/1
（2）带时限零序电流速段保护（零序电流II段）计算 躲过相邻线路Ⅰ段末端短路时流过本线路的最大零序电流。
I =K I II 0.set.1
II rel M0.k.max
K为相邻线路Ⅰ段末端
线路末端接地故障
时的最小值
灵敏度校验
Ksen
3I M0.min.N II
& 零序Ⅳ段经方向
0 D8 1
经或不经零序方向元件控制
零序过流 Ⅰ段时间
零序过流 Ⅱ段时间
零序过流 Ⅲ段时间
零序过流 Ⅳ段时间
四个带延 时段的零 序方向电 流保护
零序Ⅰ段动作
零序Ⅱ段动作
零序Ⅲ段动作
零序Ⅳ段动作
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后加速及TV断线过电流保护框图
B（起动元件开放保护）
手合或重合 零序过流加速元件
一般情况下按照整定条件① 整定，但在手动合闸或自动 重合闸期间增加100ms延时。
求t方法（取较大值）：
a.两相先合，相当于一相断线的零序电流
3I t
3 EM－EN
Z11
Z22 Z00 Z22 Z00
Z22 Z22 Z00
3 EM－EN Z11 2Z00
零序起动元件与零序功率正方向元件
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零序正方向元件动作或TV断线
C
TV断线
1 保护起动
TV断线留零序Ⅰ段 1
Ⅰ段零序元件
B
D4
0
0&
零序Ⅰ段经方向 0
0 D5
Ⅱ段零序元件
10
& 零序Ⅱ段经方向
Ⅲ段零序元件
0 D6 1
0
& 零序Ⅲ段经方向 0
Ⅳ段零序元件
0 D7 1
0
a rg(ZN0 Zl0 ) 0
arg U0 I0
0
反方向故障零序电压与 零序电流夹角约80°
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单相接地时的零序特点 • 故障点处的零序电压最高 • 零序电流的大小和分布，主要取决于系统的零序阻
抗和中性点接地变压器的零序阻抗及其所处位置。 • 零序电流仅在中性点接地的电网中流通 • 正方向故障时，保护安装处母线零序电压与零序电
3.2 110kV输电线路保护
3.2.2距离保护
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3.2.2距离保护
内容与要求
距离保护的基本原理与适用 • 电压与电流的比值、比幅与
场合
比相动作方程分析
单相式方向阻抗继电器的分 析方法
•
工频变化量、正序电压极化、 电抗、四边形等方向阻抗继
微机常用方向阻抗继电器的 原理
Z11为纵向正序阻抗
单相断线 k 2Z11 Z11 2Z00
两相断线 k 2Z11 2Z11 Z00
可见=180°时有最大的零序电流。
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零序电流灵敏I段与不灵敏I段比较 灵敏I段动作值小，保护区长，灵敏度高，但在非全相运 行时要退出运行。 不灵敏I段动作值大，保护区小，作为非全相运行时的主 要接地保护。
III
0.set
rel ub.max
最大不平衡电流， 无法精确计算
灵敏度校验
近后备Ksen
3I M0.min.N I II
0.set.1
线路末端接地故障最小值
1.3 ~ 1.5
远后备Ksen
3I M0.min.P II
I 0.set.1
1.2
相邻线末端接地故障最小值
动作时间按照阶梯原则与相邻线路配合。
A
T1 M PD1
I M0
t1
N PD2 I N0 t2
P PD3 I P0 t3
即动作电流I0.set大于本线路末端三相短路时流过本保护的 最大不平衡电流。一般不计算，取2-4A
17 2019/9/1
零序过电流保护（零序电流III段）计算 躲过本线路末端三相短路时流过本保护的最大不平衡电流。
I K I III
出现的零序电流；TV断线过电流保护作为TV断线时的后
备保护。
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零序电流保护评价
•速动性好——只在中性点直接接地电网中配合。
• 灵敏性好——系统运行方式变化时，零序网基本保持不 变；零序阻抗一般大于正序阻抗，零序短路电流曲线更 陡。
• 应用范围——110kV及以上电网广泛采用
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流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻抗 • 正向故障时 argU0 / I0 (180 0 ) • 反向故障时 argU0 / I0 0
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3 零序电流速断保护（零序电流I段）---无延时 整定原则：保护区不超出本线路以保证选择性。
A
T1 M
k
N
l 3I M0
•
电器的构成原理 相间接线与接地接线
阻抗继电器的接线方式
• 区分振荡与短路，从而构成 闭锁措施
振荡闭锁的原理
• 过渡电阻特点及对继电保护
过渡电阻对距离保护的影响 的影响
与消除措施
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1 距离保护的基本原理
* 距离保护的引入
M
E
ZS
Ik
1QF
N
k 2QF 3QF
距离保护就是利用 电压电流比值判断 故障的一种保护。
14 2019/9/1
4 带时限零序电流速段保护（零序电流II段）
整定原则：保护区不超出相邻线路I段 保护区。
A
T1 M PD1
N PD2
kP
T2
B
I M0
I N0
T3
C
3I0 3I M0
N 3I N0
II 0.set.1
I II 0.set.1
II 0.set.2
3I M0.max
o
l
即动作电流I0.set大于相邻线路末端短路时流经本保护的最
.
I
" 0
U k0
.
I
' 0
0
.
.
I0' I0"
arg Uk0 I '0
(180
0 )
故障点零序电压与零序 电流夹角约-100°
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正方向故障分析
Z M0
M Z' PD1 k0
k
Z
" k0
. I0
Rg
U0
U k0
N ZN0
I 0 Z M0
M0 I0
180 M0
b. 一相先合，相当于两相断线的零序电流。
3I t
3 EM－EN 2Z11 Z00
Z11、Z22、Z00为纵向序阻抗
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零序电流灵敏I段与不灵敏I段
不灵敏I段：按整定条件③整定。
两侧电源 相差时的 零序电流
求3I0.unc方法
E
I0.unc k Z11 sin 2
即 90 arg 3U0 90
3I0
最灵敏角为-
要使得正方向时零序功率方向继电器最灵敏，则＝-80°
20
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式中 KU 80 最灵敏角 sen 80
KI
画出动作区如下
3U 0（正方向接地故障）
动作区 最灵敏线
需要强调的是，推导过程 与相量图均以-3U0、3I0关 系来完成。