第四章 电网的电流保护和方向第一节
《继电保护原理》课后答案
电气 F1201——王小辉《继电保护原理》复习资料〔课后习题选〕第一章概述1-1 什么是故障、异常运行方式和事故？电力系统运行中，电气元件发生短路、短线是的状态均视为故障状态；电气元件超出正常允许工作范围，但没有发生故障运行，属于异常运行方式，即不正常工作状态；当电力系统发上故障和不正常运行方式时，假设不及时处理或者处理不当，那末将引起系统事故，事故是指系统整体或者局部的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或者电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。
故障和异常运行方式不可以防止，而事故那末可以防止发生。
1-2 常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？常见鼓掌是各种类型短路，包括相间短路和接地短路。
此外，还有输电路线断线，旋转机电、变压器同一相绕组匝间短路等，以及由以上几种故障组合成复杂的故障。
故障后果会是故障设备损坏或者烧毁；短路电流通过非故障设备产生热效应和力效应，使非故障元件损坏或者算短使用寿命；造成系统中局部地区电压值大幅度下降，破坏电能用户正常工作，影响产品质量，破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性，使系统发生震荡，从而使事故扩大，甚至是整个电力系统瓦解。
1-3 什么是住保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？普通把反响被保护元件严重故障、快速动作于跳闸的保护装置称谓主保护。
在主保护系统失效时起备用作用的保护装置成为后备保护。
当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，称为近后备保护。
远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用。
辅助保护是为了补充主保护和后备保护的缺乏而增设的简单保护。
1-4 继电保护装置的人物及其根本要求是什么？继电保护装置的任务：〔1〕自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除；〔2〕反响电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号。
电力系统继电保护第四章 4-3,4-4
U ca = U c − U a ≈ Ec − Ea = Eca U ab = U a − U b ≈ Ea − Eb = Eab U bc = U b − U c ≈ Eb − Ec = Ebc
当ϕ k 在0 ~ 90 0 变化时， − 120 0 ≤ ϕ g ≤ −30 0
0
• • • • • • • • • • • •
•
•
•
•
•
•
• a
不动作。 不动作 = 0 1KW不动作。
•
2KW： I gb = I b ：
U gb = U ca ≈ E ca
•
•
•
ϕ gb = −(900 + 300 − ϕ k ) = −(1200 − ϕ k )
− 900 ≤ ϕ k − 1200 + α ≤ 900 30 ϕ k = 00 时， 0 ≤ α ≤ 2100
就可使可使继电器处于最灵敏状 态附近。
三相短路时KW KW的电 图4-13 三相短路时KW的电 流、电压向量图
中国电力出版社
（一）三相短路
三相短路时能使继电器动作的内角的取值范围 ϕ g = −(90o − ϕ k ) − (90 0 + α ) ≤ ϕ g ≤ 900 − α
& Ug − 90° − α ≤ arg ≤ 90° − α & I
c b
接入各相继电器的 电压分别为: 电压分别为:
1 • U b = U c = − Ea 2
•
•
中国电力出版社
相
· ·
Uab=1.5Ea
· ·
·
Uab
·
·
Ic φ rc
Ua =Ea
电网相间短路的方向性电流保护课件.ppt
要求: 0o d 900
继电器均能够动作
当 d 0 要0 求
当 d 900要求
001800
900900
为使方向继电器在任何 的d 情况下均能动作 在三相短路时，应选择 满足： 00 900
❖在背后发生短路时: 它计算出的功率为负,方向元件能够可靠不动作.
• 定义
用以判别功率方向或测定电流、电压间相位角 的继电器称为功率方向继电器.
电网相间短路的方向性电流保护课 件
㈡功率方向继电器的工作原理
• 原理 EⅠ
. U
1
d1 2
~
.
EⅡ
~
Id1
对保护1而言,当正方向d1点三相短路时,若短路 电流 Id 1 给定正方向是从保护安装处母线流向线路,
正方向短路时，Jd90o30o
arg U BC IA
，当
反方向短路时，J 1500
U A
在这种情况下继电器 的最大灵敏角设计为：
lmd900300
正方向短路时，能灵敏动作。
UC
6 0 o I d 1 A 电流超前电压
30o
U BC
I d 2 A1 5 0 o
U B
电流滞后电压
习惯上采用 90o d ，称为功率
+1
不动作区
300 . I
以电压为参考量，则当电流超
前电压 3 0 o或滞后电压1 5 0 o
继电器均动作
以电压为参考量，则当电压超前
电网相间电短路流的方向性l m电流时保护，课继电器动作最灵敏
件
.
由
P U JIJco s(Jlm )0
J
arg
【教学】第4章-电网的纵联保护
N
B
Ik k IM
Id IMIN Ik IresIMIN(01)Ik Id (1)Ires
只要Id>Iset， 保护即可动作
编辑ppt
IN
Id Id (1)Ires
动作区
Iset
o
Iset
K res
I res
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采用“比率制动”优点
同样保证外部故障不误动情况下，
内部故障时动作电流小，灵敏度高
4.3 纵联差动保护
4.3.1导引线保护
差动保护原理
M
A
判据为差动电流 I d
N
B
difference
按“差动”定义理解
等
IM
IN
Id IM IN
效
M
A
N
B
按“基尔霍夫电流定律”理 解
IM
IN
Id IM IN
编辑ppt
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线路正常运行及外部故障时，若忽略误差 I d 0 线路内部故障时，Id Ik , Ik为故障点电流，
TA 变比
同型 系数
TA 误差
一次 电流
编辑ppt
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4.3.2光纤分相差动保护 ※使用光纤通道 ※采用差动保护原理 ※采用“比率制动”特性－－难点，关键 ※线路较长时考虑电容电流补偿 首先讨论制动问题及电容电流问题 再介绍光纤分相差动保护组成及原理框图
编辑ppt
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（c）微波通道： 用于微波保护。 技术复杂，成本昂贵，较少采用。
（d）光纤通道： 采用光纤数字通信技术，技术先进，信息传输量大， 抗干扰性能好。
目前迅速发展，正大量取代载波通道
第四章 电网差动保护和高频保护
第四章 电网差动保护和高频保护4.1纵联差动保护（一）线路纵联差动保护原理阶段式保护不能够瞬时切除全线任意处故障，为实现全线速动，应该采用差动保护。
如图4.1所示，图4.1 线路纵联差动保护(a)(b)其原理是比较线路两侧电流的大小和相位。
当区外短路（k 1）时，流入继电器的电流d I 为零；当区内短路（k 2）时，流入继电器的电流d I 为总的短路电流。
线路纵联差动保护瞬时动作，且动作电流可以整定得很小，灵敏度很高。
差动保护不受系统振荡的影响。
因为需要辅助导线，所以其不适用于长线路。
（二）不平衡电流在正常情况或外部故障时由于线路两侧的电流互感器特性不可能完全相同，或受暂态过程的影响，继电器中会有电流存在，该电流被称为不平衡电流unbI 。
稳态不平衡电流 发生在正常情况或外部故障时，⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=---='-'=m TA m TA TA TA mTA m TA unb I K I K I K I K I I K I I K I I I 22112211221111211111)(1)(1 （4.1-1）式中，m I 1 和mI 2 是两侧电流互感器的励磁电流。
式（4.1-1）中，第一部分是两侧电流互感器的传变特性差异，第二部分是两侧电流互感器的励磁特性差异。
暂态不平衡电流 主要源于非周期分量的影响。
综合考虑上述情况，一般在外部三相短路的情况下计算最大不平衡电流 ，TAk np er st unb K I K K K I )3(max.max .=（4.1-2）式中，st K 是同型系数，两侧电流互感器型号相同时取0.5，否则取1；er K 是电流互感器最大误差，取0.1； np K 是非周期分量影响系数，取1~1.5。
（三）整定原则和灵敏度校验①按躲过保护区外故障时的最大不平衡电流整定max .unb rel op I K I = （4.1-3）式中，可靠系数取1.2~1.3。
继电保护第二章、四章、五章的总结
• 解决方法：设置“方向元件”判别故障方向 当故障为“正向故障”时，开放电流保护
KW 方向元件 当故障为“反向故障”时，闭锁电流保护 & KA 电流元件
设置了方向元件，双电源线路电流保护实际分成了 两组方向不同的单电源线路电流保护。
两组保护各自的整定方法与单电源线路电流保护一致。
功率方向元件
1.工作原理 方向元件如何判断故障“方向”？
三相短路：
两相短路：
死区 EM EM (3) Ik = = ZΣ ZM + ZK 3 (2) Ik = × I k( 3 ) 2
M
N
K2
1.保护装置的动作电流：能使保护装置起动的最小电流 1.保护装置的动作电流： 保护装置的动作电流 2.动作电流整定： 动作电流整定： 动作电流整定 按保护区末端短路条件整定， 按保护区末端短路条件整定，但为 了保证选择性， 了保证选择性，电流速断保护的动作 电流应躲过下一线路首端短路故障时 流过本保护的短路电流即 Ioper＞ ＞ Ik.N.max 保护装置动作电流： 保护装置动作电流：
电流继电器KA作为启动元件。 电流继电器 作为启动元件。 作为启动元件 中间继电器KM的作用，触点容量大，增强电流。利用中间继电 的作用， 中间继电器 的作用 触点容量大，增强电流。 器的短延时（ 器的短延时（0.06~0.08s）作用，躲过避雷器短路线路的放电时 ）作用， 间(10ms)。 。
QF
II段的接线 段的接线
• 展开接线图： 展开接线图：
动作过程为： 动作过程为： 正常时： 正常时：Ij=Ifh＜Idz，KA 不动作，保护不动作 短路时： 短路时：Ij=Id＞Idz，KA 动作，KA的动合触点闭 合，接通KT线圈带电动 作，KT延时闭合，使KOM 线圈带电动作，KOM动合 触点闭合，让QF的YT带电 动作跳闸切除故障。同时 KS线圈带电动作，接点闭 合，发掉牌信号、光字牌 信号、事故音响信号。
电力系统继电保护电网相间短路的方向电流保护PPT31页
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
向电流保护
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
第四章 高频保护
高频电缆、保护间隙及接地刀闸的作用
高频电缆是将位于室外的连接滤波器与位于 主控制室内的高频收发信机连接起来。 保护间隙与连接滤波器的一次绕组并联，用 以保护高频电缆和高频收发信机免受过电压 侵袭。 接地刀闸是在检修或调试高频收发信机和连 接滤波器时，用于安全接地，以保证人身和 设备的安全。
四、高频信号的分类
闭锁信号：只有当本端保护动作， 同时又收不到闭锁信号时，则动 作于跳闸。因此，收不到闭锁信 号是保护动作于跳闸的必要条件。 允许信号：只有当本端保护动作， 同时又有允许信号，则动作于跳 闸。因此，收到允许信号是保护 动作于跳闸的必要条件。 跳闸信号：不管本端保护是否起 动，只有收到对端发来的跳闸信 号，则动作于跳闸。因此，收到 跳闸信号是保护动作于跳闸的充 分而必要条件。
高频收发信机的作用
高频收发信机是用以发送和接收高频信号的。 高频发信机部分由继电部分控制，通常是在电力系 统发生故障时，继电部分起动之后它才发出信号。 由高频发信机发出的高频信号，通过高频通道输送 到对端，被对端的高频收信机所接收，同时也被本 端的高频收信机所接收。 高频收信机接收到本端和对端所发送的高频信号， 再经过比较判断后，从而决定保护是否动作跳闸。
一、高频闭锁方向保护的基本工作原理
例如：
对于故障线路BC：两端的功率方向为正，两端 都不发闭锁信号，因此保护3和4瞬时动作于跳 闸。 对于非故障线路AB、CD：靠近故障点一端的功 率方向为负，则该端的保护2和5发出闭锁信号， 此信号一方面被自己的收信机接收，同时经过 高频通道被对端的收信机收到，使得保护1、2 和5、6都被闭锁。
本章重点讨论高频闭锁方向保护和相差动高频保护的基本工作原理第一节高频保护的基本概念在220kv及以上电网中为了保证系统并列运行的稳定性提高输送功率减少故障损失往往要求继电保护能无延时地切除线路上任一点故障即要求继电保护能实现全线速动