输电线路的方向保护
输电线路的方向保护
教学 要求
通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理 及动作区。功率方向继电器采用 90 接 线的目的，消除出口三相短路死区的方 法。
采样双电源目的
是为了提高输电线路 供电可靠性。
K1
当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1 和QF2，接在A、B、C、D母线上的用 户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供 电，提高了对用户供电可靠性。
（1）三相短路
Ua
Ia
k
Uc
sen
Ub
Ubc
sen (90 k )
90 sen 0
功率方向继电器的动流的影响
❖ 不对称故障时非故障相仍有电流，称为非故 障相电流。 小电流接地系统中非故障相电流为负荷电 流。 大电流接地系统中还应考虑接地故障时由 于零序电流分布系数与正负序电流分布系数 不同造成的非故障电流。
电流保护用于双电源线路时的问题
❖ 为提高供电可靠性可采用双电源或单电源环 形电网供电更可靠,但却带来新问题:
❖ （1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降 ❖ （2）无法保证Ⅲ段动作选择性
阶段式电流保护用于双侧电源的网络 中，不能完全满足选择性要求。
以瞬时电流速断保护1为例，保护的 动作电流为：
II op1
K II rel kB.max
K2
K1
Ures
k1 IK1
Ik 2
K1点发生短路故障时，加入保护3的 电压与电流反映了一次电压和电流的 相位和大小。
通过保护3的短路功率为：
Pk1 Ures Ik1 cosk1 ＞0
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk2 UresIk2 cosk1 ＜ 0
功率方向继电器动作条件：
输电线路电力设施保护措施
输电线路电力设施保护措施输电线路电力设施保护措施是确保输电线路安全运行，保护电力设施不受损坏的重要措施。
以下是针对输电线路电力设施保护的一些常见措施：1. 跨越保护：输电线路通常会经过道路、铁路、河流等地形，为防止人造物或自然物与输电线路直接接触，需要进行跨越保护。
常用的跨越保护设施包括隔离开关、避雷针、避雷器和防护网等。
2. 防雷保护：由于输电线路处于室外环境中，容易遭受雷击。
为保护设施免受雷击损害，会使用避雷器对线路进行保护。
避雷器通常由非线性电阻器和间隙两部分组成，当线路电压超过设定值时，避雷器会放电，将过电压分流到大地，从而保护线路设备。
3. 过流保护：输电线路可能会发生过电流事故，这会对设备造成严重损坏。
为了防止过电流损害电力设施，可以使用过流保护装置。
过流保护装置可以及时检测到过电流情况，并切断电路来保护设备。
4. 接地保护：接地是保护线路安全运行的重要措施之一。
输电线路系统中使用接地装置将线路的金属部分或设备与大地连接起来，避免电流滞留在设备中，造成设备损坏或安全隐患。
5. 温度监测与保护：线路设备在工作过程中可能会因为负荷过大、环境热量等因素导致温度升高，为防止设备烧毁，需要进行温度监测与保护。
可以通过温度传感器及时感知到设备超温情况，并采取相应的措施，如降低负荷等。
6. 振动监测与保护：线路设备在运行过程中可能会受到外部振动的影响，这会导致设备松动或损坏。
为了保护线路设备，可以安装振动传感器进行振动监测，并根据监测结果采取相应的保护措施。
7. 检修与维护：定期的检修与维护是保护输电线路电力设施的重要手段。
检修与维护包括设备的清洁、紧固件的检查、电气元件的检测等，以确保设备正常运行，减少故障发生的可能性。
输电线路电力设施保护措施涉及跨越保护、防雷保护、过流保护、接地保护、温度监测与保护、振动监测与保护以及定期的检修与维护等方面，通过这些措施可以确保输电线路安全运行，保护电力设施不受损坏。
输电线路电力设施保护措施
输电线路电力设施保护措施输电线路是电力系统中的重要组成部分，为了确保电力设施的正常运行和安全可靠，需要采取一系列保护措施。
下面将从输电线路的终端设备保护、线路故障保护、环境保护等方面介绍输电线路电力设施的保护措施。
1. 终端设备保护输电线路的终端设备包括变电站、开关站等。
为了保护这些设备的安全可靠运行，可以采取以下措施：（1）设置适当的继电保护装置，用于检测电力设施的电流、电压、功率等参数，一旦检测到异常情况，及时切除故障电源，防止故障进一步扩大。
（2）设置温度监测仪，用于监测设备的温度，一旦温度超过安全范围，及时采取措施进行散热或停机保护。
（3）定期对设备进行检修和维护，以确保设备的正常运行和安全可靠。
（4）设置防雷装置，用于保护设备免受雷击和静电的影响。
2. 线路故障保护线路故障是导致供电中断和设备损坏的主要原因之一，为了确保输电线路的正常供电和设备的安全可靠，需要采取一系列线路故障保护措施：（1）设置过电流保护装置，用于检测线路的电流是否超过额定值，一旦超过，及时切除故障电源，防止故障进一步扩大。
（2）设置接地保护装置，用于检测线路的接地情况，一旦发现接地故障，及时切除故障电源，防止人身伤害和设备损坏。
（3）设置过压保护装置，用于检测线路的电压是否超过额定值，一旦超过，及时切除故障电源，保护设备不受过高电压的影响。
（4）设置跳闸保护装置，用于检测线路的短路和接地故障，一旦发现故障，及时切除故障电源，保护设备不受损坏。
3. 环境保护为了保护输电线路的电力设施不受外部环境的影响，需要采取一系列环境保护措施：（1）设置防护罩，用于保护输电线路的设备免受恶劣气候、灰尘、腐蚀等影响。
（2）定期清理输电线路，清除积灰、积水等杂物，防止设备受损和线路短路。
（3）设置防爆装置，用于防止输电线路设备发生爆炸事故，保护人员安全。
（4）合理选择输电线路的铺设路径，避免受到建筑物、大树等干扰和损坏。
输电线路保障措施
输电线路保障措施输电线路是电力系统中非常重要的组成部分，它承载着电能的传输和分配任务。
为了确保电力系统的稳定运行和公众的安全，需要采取一系列的安全措施来保障输电线路的正常运行。
本文将从环境保护、设备维护、安全防范和事故应急等方面展开讨论，详细阐述输电线路保障措施。
一、环境保护1. 选择合适的输电线路走向：在规划和设计输电线路时，应综合考虑地理条件、环境保护要求等因素，选择合适的输电线路走向，避免对生态环境造成破坏。
2. 林地保护：若输电线路需要穿越林地，应最大程度减少砍伐树木的数量，保护林地生态系统的稳定。
同时，应在林地周围设置合适的防火带，减少因输电线路引起的火灾风险。
3. 河流和湿地保护：在穿越河流和湿地等水域地区时，应采取适当的保护措施，避免对水域生态系统造成破坏。
例如，使用绝缘材料包裹输电线路，防止漏电等情况。
二、设备维护1. 定期巡检输电线路：建立定期巡检制度，对输电线路进行全面、系统的检查，及时发现和解决潜在的故障和问题，确保输电线路的正常运行。
2. 清洁绝缘子：输电线路上的绝缘子容易受到灰尘、污染物等的影响，造成绝缘性能下降。
定期对绝缘子进行清洁，保持其正常工作状态，提高输电线路的抗污能力。
3. 检修绝缘子串：绝缘子串是输电线路中重要的设备之一，其正常工作对于保障输电线路的安全运行至关重要。
定期检查绝缘子串的接触电阻、绝缘电阻等指标，确保其性能符合要求。
三、安全防范1. 防雷措施：在输电线路的设计和建设过程中，应加强防雷措施。
采取合适的避雷设备，减少雷击对输电线路的影响。
2. 防火措施：输电线路穿越林地等易燃区域时，应设置防火带、灭火器等设备，减少可能引发火灾的危险。
3. 安全警示标志：在重要的输电线路设备和区域周围设置安全警示标志，提醒行人和施工人员注意安全并遵守相关规定。
四、事故应急1. 建立应急预案：针对输电线路可能出现的事故情况，建立专门的应急预案，明确责任分工和处置措施，提高事故发生时的应对能力。
4输电线路继电保护
P UICOS
(2) 接线方式
① 零度接线
对A相的功率方向继电器，加入电压UK ( U A)和电
流 IK ( IA)，则当正方向短路时
KA
arg
U A Ik1A
k1
反方向短路时，KA
arg
k
U A Ik2A
180 k2
Krel Kss K re
I lm ax
(4-12)
式中 Krel ——可靠系数，一般采用1.15~1.25；
K—ss 自起动系数，数值大于1； K—re —电流继电器的返回系数，一般采用0.85。
(2) 按选择性的要求整定过电流保护的动作时限
k2
k1
图4-8 单侧电源放射形网络中过电流保护动作时限选择说明
在一般情况下，距离保护装置由以下元件组成，其逻辑
关系
如图4-21 起动
所示。
Z
Z
t
≥1
&
出口
跳闸
Z
t
图4-21 三段式距离保护的组成元件和逻辑框图
4.3 双侧电源网络相间短路保护
在线路两侧都装上阶段式电流保护(因为两侧均有 电源)，则误动的保护都是在自己保护线路的反方向发 生故障时，由对侧电源供给的短路电流所致。
set
情况，此时为负值，如图4-13所示。
set k set
k
k set
set k
set k
k set
k set
set
k
k set
图4-11测量阻抗在圆内 图4-12 测量阻抗在圆外 图4-13 ZK超前于Zset的向量关系
图9-20 距离保护的作用原理 (a) 网络接线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(b) 时限特性
输电线路电力设施保护措施
输电线路电力设施保护措施输电线路电力设施保护措施是指在输电线路建设过程中，为了保护电力设施免受外界的损害和故障，并确保电力系统的安全运行，而采取的一系列措施。
下面我们将介绍一些常见的输电线路电力设施保护措施。
输电线路电力设施保护需要对线路周边环境进行保护。
为了避免外界物体破坏导线以及引起短路故障，通常会在高电压导线的周边设置绝缘子。
绝缘子能够有效隔离导线与其他设施、建筑物等周围环境之间的联系，减少电源短路的发生。
为了防范自然灾害对电力设施的破坏，通常会采取一些应对措施。
在地震多发区域，为了减少地震对电力设施的冲击，可以采用加固基础、增加支撑杆的方式来提高电力设施的抗震性能。
在雷电活动频繁的地区，可以在输电线路上安装避雷装置，以降低雷击的风险。
对于输电线路中的变压器、继电器等设备，也需要采取一些保护措施。
为了防止设备过载、短路等故障，通常会在设备上安装保护装置，如过载保护器、短路保护器等。
这些保护装置能够实时监测设备的运行状态，一旦发生异常情况，会立即采取相应的保护措施，如切断电源、跳闸等，保护设备免受损坏。
为了确保输电线路的安全运行，还需要定期检测和维护电力设施。
可以定期对设备进行绝缘电阻测试，以检测设备是否存在漏电等安全隐患。
对于绝缘电阻较低的设备，可以进行绝缘处理或更换设备以确保安全。
还需要定期检查设备的接地情况，确保设备与大地之间的电阻符合规范要求，以保证设备能够正常运行和运行安全。
对于有些特殊场合需要额外的保护措施。
在靠近水域的输电线路建设中，需要采取防水措施，以防止水涝等灾害对电力设施的损坏。
在山区地形复杂的地方，为了避免设备被山体滑坡等自然灾害破坏，可以采取加固措施，如设置防护墙等。
输电线路电力设施保护措施通过绝缘器、保护装置、定期检测和维护等方式，对输电线路和设备进行保护，确保电力设施的安全运行。
这些措施的实施，不仅能够减少外界因素对电力设施的破坏，还能提高电力系统的可靠性和稳定性。
功率方向保护原理
功率方向保护原理功率方向保护原理正文：一、引言在电力系统中，功率方向保护是一项非常重要的技术，用于检测电力系统中功率流动的方向，并在检测到反向功率流时采取相应的保护措施，以保证电力系统的稳定和安全运行。
本文将介绍功率方向保护的原理、作用以及在电力系统中的应用。
二、功率方向保护的原理功率方向保护的原理基于能量守恒定律。
在电力系统中，发电机供给的电能经过输电线路传输到负载上，形成正向功率流。
而在某些情况下，负载上会产生反向功率流，例如，负载端具有发电功能、有源滤波器等。
功率方向保护的原理就是通过检测功率流的方向，发现反向功率流存在时，及时采取措施阻止反向电流继续流动，以保护电力系统的安全稳定运行。
三、功率方向保护的作用功率方向保护主要用于以下几个方面：1. 防止电站发电系统产生倒送电：当电站产生的电力超过负载需要时，会产生倒送电现象。
这样会导致电站设备过热、损坏，甚至引发事故。
功率方向保护可以检测到这种倒送电情况，并采取相应的措施，防止倒送电的发生。
2. 防止输电线路的逆流：在输电线路上，由于各种故障或其他原因，可能会造成逆向电流的产生。
逆向电流不仅会损害输电线路设备，而且对电力系统的稳定运行产生负面影响。
功率方向保护可以检测到输电线路上的逆流情况，并及时对其进行控制。
3. 防止电力系统运行模式错误：电力系统中，不同的运行模式对应着不同的功率流动方向。
如果电力系统运行模式设置错误，可能会导致功率流方向错误，影响电力系统的运行效率和安全性。
功率方向保护可以检测到错误的功率流方向，并及时进行修正，确保电力系统正常运行。
四、功率方向保护在电力系统中的应用功率方向保护是电力系统中一项重要的防护技术，广泛应用于发电厂、变电站和电力输配电系统中。
在发电厂中，功率方向保护通常用于控制电力系统的倒送电、防止逆流和保护输电线路的安全。
在变电站中，功率方向保护用于监测变压器的电流方向，防止倒送电和过量电流流入变压器以及输出侧的输电线路。
输电线路的保护
通道类型
• 电力线载波通道。 信号频率是50～400KHz。这种频率在通信上属 于高频频段范围，所以把这种通道也称做高频 通道。把利用这种通道的纵联保护称做高频保 护。高频频率的信号只能有线传输，所以输电 线路也作为高频通道的一部份。 载波通道存在的主要问题：①通道拥挤。所以 构成分相式的纵联保护存在困难。②输电线路 上的三相金属性短路将影响高频信号的传输。 ③容易受到电磁干扰。
ZK
U OP U IZ set IZ S IZ set I Z S Z set U I Z Z F S m
正向短路动作特性
• 代入动作方程得到
Z S Z set Z S Z m
• 转换成相位比较动作方程
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 正向短路
U OP U IZ set IZ S IZ set I Z S Z set U I Z Z S K F
• 正向区内短路 Z K Z set
S
F
UF
Y
R
UOP
UOP U F
A B C M
U A = U kA + I A1 Z L lk + I A2 Z L lk I A0 Z L lk = U kA + [I A1 + I A2 I A0 3 I A0
(1)
接地阻抗继电器的基础理论
Z 0 - Z1 ]ZL lk 3Z1
• 反方向短路时,姑且把从短路点到保护安装处的阻抗 Z K (含过渡电阻附加阻抗在内)称做工频变化量阻抗继电器 的测量阻抗的负值 Z m ，即 Z m Z K 则上两式成为：
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如上图所示：保护反向发生BC相短路时，A相功率方向继电器流 过非故障电流，A相功率方向继电器流过非故障电流，动作与否 取决与故障前潮流的方向，不反应于故障方向 。
按相起动
通过保护3的短路功率为：
Pk1 U res I k1 cos k1 ＞0
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk 2 U resI k 2 cos k1 ＜ 0
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
Pk＜0时不动作。
LG-11型功率方向继电器
动作方程
死区、动作特性、灵敏角
t1 t3 t5 t6 t4 V
由起动元件、方向元件、时间元件和 信号元件组成。
功率方向继电器工作原理
K2
K1
U res
k1
I K1
Ik2
K1点发生短路故障时，加入保护3的电 压与电流反映了一次电压和电流的相 位和大小。
解决办法
利用方向元件与电流元件结合就构成了方 向电流保护。
K1
K2
结论：短路功率方向从母线指向线路时， 保护动作才具有选择性。
方向过电流保护工作原理
K1
规定：短路功率的方向从母线指向线路 为正方向。 K1点短路时，保护1、2、4、6为正方 向；保护3和5反方向，不应起动。
为了满足选择性要求，保护1、3、5 动作时间需进行配合；保护2、4、6动作 时间需进行配合。 结论：相同动作方向保护的动作时间 仍按阶梯原则进行配合。
电流保护用于双电源线路时的问题
为提高供电可靠性可采用双电源或单电源环
形电网供电更可靠,但却带来新问题: （1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降 （2）无法保证Ⅲ段动作选择性
阶段式电流保护用于双侧电源的网络 中，不能完全满足选择性要求。
以瞬时电流速断保护1为例，保护的 动作电流为： I I I op1 K rel I kB.max
（1）三相短路
Ua
k
Ia
sen
Uc
Ub
U bc
sen (90 k )
90 sen 0
功率方向继电器的动作情况分析
反方向三相短路
非故障相电流的影响
不对称故障时非故障相仍有电流，称为非故
障相电流。 小电流接地系统中非故障相电流为负荷电 流。 大电流接地系统中还应考虑接地故障时由 于零序电流分布系数与正负序电流分布系数 不同造成的非故障电流。
功率方向继电器接线
90 接线定义
cos 1 时，加入继电器的电流超
前电压 90 。
功率方向继电器 KP1
电流
IA IB IC
电压
U BC U CA U AB
KP3
KP3
接自母线TV
（1）引进记忆电路的目的是 消除正向出口三相短路的死区；
消除 死区 方法
90 接线的目的 （2）采用 是消除两相短路的死区。
I I I op1 K rel I kA.max
Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降
K1
K2
对过电流保护，当在K1点短路时， t 2 ＞ t3 。 要求 当K2点短路时，要求 t 3 ＞ t 2
显然，这两个要求是相互矛盾。
K1
K2
对于定时限过电流保护而言，利 用动作时间是无法满足要求的。
原因分析
造成电流保护在双电源线路上应用困难的 原因是需要考虑“反向故障”。
动作区画法：
Ir
最灵敏线
sen
制动区
动作区
Ur
动作区： sen 90
方向电流保护的接线
功率方向继电器的接线方式:继电器与电流互
感器和电压互感器之间的连接方式。 应满足如下要求： （1）必须保证功率方向继电器具有良好 的方向性。即正向发生任何类型的故障都能 动作，而反向故障时则不动作。 （2）尽量使功率方向继电器在正向故障 时具有较高的灵敏度，φ k接近φ sen 。
输电线路的方向保护
李薇薇
教学 要求
通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理 及动作区。功率方向继电器采用 90 接线的目的，消除出口三相短路死区的 方法。 是为了提高输电线路
采样双电源目的
供电可靠性。
K1
当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1和 QF2，接在A、B、C、D母线上的用户， 仍然由A侧电源和D侧电源分别供电，提 高了对用户供电可靠性。