输电线路保护讲义

线路保护讲义§1、220kv线路保护配置：220kV线路保护按加强主保护简化后备保护的基本原则进行配置和整定。

按照双重化进行配置；以双重化的全线速动保护及快速独立主保护和不带时限的线路I段保护作为本线路的主保护，其中每套全线速动主保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障；而配置的快速独立主保护（如工频变化量主保护）则对近处的严重故障快速跳闸从而达到提高系统稳定性的目的；双重化的后备保护作为本线路的近后备及相邻线路的远后备。

一般由阶段式的距离保护和零序保护构成，在主保护很强的情况下，为了简化后备保护，主要以相间距离保护和接地距离保护作为后备保护，同时应和相邻线路和变压器的主保护和后备保护配合；220kv线路的重合闸主要以单相重合闸为主。

双重化的配置为两套重合闸，采用单相重合闸提高系统的稳定性。

§2线路距离保护（一）距离保护的基本概念所谓距离保护就是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。

当故障点距离保护安装处越近时，保护装置感觉的距离越小，保护的动作时限就越短；反之，当故障点距保护安装处越远时，保护装置感觉的距离越远，保护的动作时限就越长。

距离保护一般由三段式相间距离保护和三段式接地距离保护构成。

相间距离保护主要反应各类相间故障及三相短路，接地距离保护主要用于反应单相接地故障。

一般情况下，无时限的I段作为本线路的主保护，带时限的II段作为本线路后备，III段主要作为相邻线的后备。

同时由于相邻线有配置齐全的快速全线主保护，所以往往本线II段和相邻线路纵联保护配合。

（二）距离保护的实质距离保护测量故障点至保护安装处的距离，其实就是测量故障点至保护安装处的线路阻抗。

故障时，故障点至保护安装处的线路阻抗Zd=Ǜ/ì（式中：Ǜ—保护安装处母线电压。

Ì—母线流向线路的电流）这样，测量元件将测得的感受电抗Zd与整定阻抗Zzd（Zzd对应于预先整定的保护范围）进行比较，当Zd<Zzd,保护动作；当Zd>Zzd时，保护不动作。

（三）、距离保护的主要组成元件1、起动元件：作用是当故障发生时，立即起动整套保护，并可兼作距离III段的测量元件。

通常采用电流继电器或阻抗继电器。

2、方向元件：作用是判别故障时短路功率的方向，防止在保护安装处反方向故障时保护误动作。

通常采用功率方向继电器或采用具有方向性的阻抗继电器。

3、测量元件：作用是测量故障点至保护安装处的阻抗，并与整定值比较，以确定保护动作与否。

通常采用阻抗继电器。

4、时间元件：作用是建立距离II、III段的动作时限，通常采用时间继电器。

§3 线路零序保护一、中性点接地系统中发生接地短路时，将出现零序电流和零序电压。

利用这种特征电气量就构成了零序电流方向保护。

该保护原理简单可靠、灵敏度高、保护区较为稳定，所以在输电线路保护中获得极为广泛的应用，零序电流保护通常由四段组成，并可根据电网运行需要而增减段数。

常规零序电流保护中的零序电流从CT的零序电流滤过器获得，零序电压可从PT开口三角获得，微机保护中零序电流是根据输入的三相电流、三相电压分别计算出零序电流、电压。

二、零序保护设有四段，主要是考虑到单相重合闸所造成的非全相运行状态，需设置零序电流保护不灵敏I段和灵敏I段，灵敏I段在单相重合闸过程中要退出运行，不灵敏段I段在故障及重合闸过程中不退出。

灵敏I段在第一次故障时动作，在单相重合闸时，退出运行。

在三相重合闸时，动作带延时，躲过重合闸时断路器三相不同期合闸时间。

对于零序II段，一般来说定值躲不过线路非全相运行产生的零序电流，而II段时限小于非全相运行时间，因此零序电流保护II段在单相重合时应退出运行。

零序III段动作时间较长，非全相运行时无需退出。

某些保护中零序III段（已有保护称为IV段）电流定值作为零序电流启动定值。

三、零序电流保护的主要优点有：零序方向元件没有出口电压死区的问题；零序保护原理构成简单可靠；零序保护能承受较大的过渡电阻；不受系统全相振荡影响。

在接地故障时，近故障侧跳开后，远故障侧可利用零序电流的变化加速动作。

四、零序电流保护的主要缺点有：多电源系统运行方式变化大式，零序保护受系统影响较大；复杂电网零序保护整定配合困难，在超高压电网中应用受到限制；在应用单相重合闸时，非全相运行期间要考虑零序保护可能误动等问题。

五、我厂采用两段式零序电流保护，即零序II段和III段，零序II段作为本线路全长，零序III段作为相邻线路后备。

一般零序最末一段作为高阻接地的后备。

§4 高频保护（选学）一、高频保护：是用高频载波代替二次导线，传送线路两侧电信号，所以高频保护的原理是反应被保护线路首末两端电流的差或功率方向信号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定保护是否动作高频保护与线路的纵联差动保护类似，正常运行及区外故障时，保护不动，区内故障全线速动。

二、载波通道的构成原理：我厂应用的载波通道是“导线一大地”制，其构成如图所示。

组成：1.高频阻波器 2．结合电容器 3．连接滤波器 4．高频电缆 5．保护间隙 6．接地刀闸 7．高频收、发信机1、高频阻波器高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成的并联谐振回路，使高频电流限制在被保护输电线路以内。

而工频电流可畅通无阻.2．结合电容器它是一个高压电容器，电容很小，对工频电压呈现很大的阻抗，使收发信机与高压输电线路绝缘，载频信号顺利通过3．连接滤波器它是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共同组成带通滤波器，连接滤波器起着阻抗匹配的作用，可以避免高频信号的电磁波在传输过程中发生反射，并减少高频信号的损耗，增加输出功率。

4．高频电缆用来连接户内的收发信机和装在户外的连接滤波器。

5．保护间隙保护间隙是高频通道的辅助设备。

用它来保护高频电缆和高频收发信机免遭过电压的袭击。

6．接地刀闸接地刀闸也是高频通道的辅助设备。

在调整或检修高频收发信机和连接滤波器时，用它来进行安全接地，以保证人身和设备的安全。

7．高频收、发信机高频收发信机的作用是发送和接收高频信号。

发信机部分是由继电保护来控制，通常都是在电力系统发生故障时，保护起动之后它才发出信号，但有时也可以采用长期发讯的方式。

由发信机发出信号，通过高频通道为对端的收信机所接收，也可为自己一端的收信机所接收。

高频收信机接收到由本端和对端所发送的高频信号。

经过比较判断之后，再动作于跳闸或将它闭锁。

三、高频信号的利用方式按高频通道的工作方式成经常无高频电流经常有高频电流在这两种工作方式中，按传送的信号性质，又可以分为传送闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种类型。

闭锁信号：收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。

允许信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。

传送跳闸信号：收到这种信号是保护动作于跳闸充分而必要条件的条件。

实现这种保护时，实际上是利用装设在每一端的电流速断、距离I段或零序流速断等保护，当其保护范围内部故障而动作于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其它控制元件而直接使对端的断路器跳闸。

四、闭锁式纵联方向保护原理1、闭锁式纵联方向保护由启动元件、方向元件配合收发信机进行工作。

在通道中传送的是闭锁信号，当两侧任一侧收到闭锁信号时闭锁保护动作于跳闸，因此闭锁式纵联保护若要动作出口的必要条件是收不到闭锁信号。

传送闭锁信号的通道大多数是专用载波通道，也可用光纤通道来传送。

2、闭锁式工作的基本原理如下图：正常时保护启动元件不启动，保护不动作；区外故障时（如NP线路故障），MN两侧保护首先同时发信（约10ms左右）防止误动，然后M侧保护方向元件判为正方向停止发信，N侧保护2判为反方向继续发信使M侧保护闭锁，从而不会误动；区内故障时（NP线路故障），NP两侧保护仍然首先同时发信防止信号未及时送到对侧而误动，然后两侧方向元件均判为正方向而停信，两侧均判为正反向都收不到闭锁信号从而快速跳闸切除故障。

实际构成时许多厂家的纵联方向保护同时设置了反方向元件并和正方向元件一起配合工作使保护装置更可靠，如图保护判为正方向需F+动作且F-不动作。

P－F√－F×F×3、闭锁式纵联方向保护的主要元件是方向元件，一般为专用的方向元件，典型方向元件包括工频变化量方向元件（LFP901），能量积分方向元件（PSL601），零序方向元件，负序方向元件等。

这些方向元件都很灵敏，在检验时需在规定的范围内方向元件能动作，如LFP901检验按照1.2倍距离II段检验。

另由于均需要电压作参考量，所以在TV断线时这些元件均不能正常工作，纵联方向保护将退出，因此需及时处理。

4、从工作原理可以看出，在区内发生故障时，即便同时发生通道故障导致通道中断而不会引起闭锁式纵联保护拒动，这是它的优点。

但同时闭锁式纵联方向保护需要在区外故障时由反方向一侧发闭锁信号闭锁正方向一侧的保护，此时若通道由于各种原因未能正确传输信号将可能导致纵联保护误动，因此闭锁式的纵联保护更易误动，如区外故障时若方向元件未正确判方向、收发信机故障未正确发信或对侧未收到闭锁信号、高频通道故障使高频信号阻断等都将造成误动，这是它的缺点，在工作中应尽量避免上述情况出现。

调试时对方向元件应检验方向元件的灵敏性和正反方向出口的动作行为。

5、保护和收发信机配合；在闭锁式纵联保护工作过程中，保护和收发信机需要进行配合，一般收发信机的收发信及通道检查等均由保护控制。

主要包括下面几个内容：保护发信逻辑、远方起动发信逻辑、通道检查逻辑及停信逻辑。

（1）保护发信：保护起动后在整组复归前将会发信，停信元件动作后才停止发信。

（2）远方起动发信：为了提高被保护线路两侧闭锁式纵联保护装置配合工作的可靠性，防止保护误动及方便闭锁式通道的检查设置了远方起动发信逻辑。

所谓远方起动发信指收发信机在收到信号后将自身的收发信机也起动起来并实现自保持，这样会造成远方起动发信后就一直发信，因此设置了10s后自动解环的措施（解除发信自保持）。

（3）通道检查逻辑：闭锁式高频通道由于正常时不发信所以不能时刻监视通道是否正常，为了能定时监视通道，保护装置往往设置了通道试验程序，通过按通道试验按钮进行检验。

以LFP(RCS)900系列为例：对闭锁式通道，正常运行时进行通道信号交换，由人工在保护屏上按下通道试验按钮，本侧发讯，收讯后２００ｍｓ停止本侧发讯。

对侧收到讯号后，由远方起动发讯回路向本侧发讯，因此，本侧连续收讯，经５秒后，本侧发讯再次起动，连续１０秒后停止发讯。

如由对侧人工进行通道试验，则本侧收讯后，立即由远方起讯回路向对侧发讯，１０秒后停止。

（4）停信逻辑：在闭锁式纵联保护中有多种情况可以停信以满足故障时正确跳闸。