繼電保護(hù)的概念

1、繼電保護(hù)的概念 ：繼電保護(hù)是由繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置組成的一個(gè)系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置 ：能夠反應(yīng)系統(tǒng)故障或不正常運(yùn)行，并且作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置繼電保護(hù)的任務(wù)和作用 : 1 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)，迅速，有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。2反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)不正常運(yùn)行的類型和電氣元件的維護(hù)條件，發(fā)出信號(hào)，由運(yùn)行人員進(jìn)行處理或自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。 3 繼電保護(hù)裝置還可以和電力系統(tǒng)中其他自動(dòng)裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。繼電保護(hù)在技術(shù)

2、滿足的四個(gè)基本要求： 可靠性 （可靠性包括安全性和信賴性） ，選擇性 （選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，應(yīng)在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開，最大限度的保證系統(tǒng)中無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行），速動(dòng)性，靈敏性 。主保護(hù) ：反應(yīng)被保護(hù)元件上的故障，并能在較短時(shí)間內(nèi)將故障切除的保護(hù)。后備保護(hù) ： 在主保護(hù)不能動(dòng)作時(shí)，該保護(hù)動(dòng)作將故障切除。根據(jù)保護(hù)范圍和裝置的不同有近后備和遠(yuǎn)后備兩種方式。近后備 ： 一般和主保護(hù)一起裝在所要保護(hù)的電氣元件上，只有當(dāng)本元件主保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，它才動(dòng)作，將所保護(hù)元件上的故障切除。遠(yuǎn)后備 ： 當(dāng)相鄰元件上發(fā)生故障，相鄰電氣元件主保護(hù)或近后備保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，遠(yuǎn)后備動(dòng)作將故障切除

3、。選擇性的保證 ：一是上級(jí)元件后備保護(hù)的靈敏度要低于下級(jí)元件后備保護(hù)的靈敏度，二是上級(jí)元件后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間要大于下級(jí)元件后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。繼電保護(hù)的基本原理 ： 利用被保護(hù)線路或者設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時(shí)，啟動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)。繼電保護(hù)裝置的組成 ：測量比較元件，邏輯判斷元件，執(zhí)行輸出元件動(dòng)作電流 ： 過電流繼電器線圈中使繼電器動(dòng)作的最小電流I op。返回電流 ： 繼電器線圈中的使繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流 I re 。繼電返回系數(shù) ： K re =I re /I op繼電特性 ： 無論啟動(dòng)和返回，繼電器的動(dòng)作都是明確干

4、脆的，不可能停留在某一個(gè)中間位置電磁型電壓繼電器：過電壓Kre<1欠電壓 K re>1中間繼電器 ： 通常用來增加接點(diǎn)數(shù)量和觸電容量，以滿足操作控制的需求，電流保護(hù)的中間繼電器動(dòng)作延時(shí)一般不小于或返回時(shí)限不小于 （有小延時(shí)）。電流整定值選取的原則不同電流保護(hù)可分為：無時(shí)限電流速斷保護(hù) I 段，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)II 段，定時(shí)限過電流保護(hù)III段。電流速斷保護(hù) ：反應(yīng)電流增加且不帶時(shí)限（瞬時(shí)）動(dòng)作的電流保護(hù)，即無時(shí)限電流速斷保護(hù)。動(dòng)作電流的取值原則 ：按躲過本線路末端發(fā)生短路時(shí)最大短路電流整定。保護(hù)范圍 ：一般要求最大保護(hù)范圍 50%線路全長，最小保護(hù)范圍 15%線路全長I 段保護(hù)：

5、反應(yīng)電流增加且不帶時(shí)限（瞬時(shí)）動(dòng)作的電流保護(hù)整定原則：按躲過下一條線路出口處短路條件整定II 段保護(hù)：由于無時(shí)限電流速斷保護(hù)（I 段）不能保護(hù)線路全長，為快速切除本線路其余部分的短路故障應(yīng)增設(shè)II 段保護(hù)即限時(shí)電流速斷保護(hù)整定原則：按照躲開下一級(jí)各相鄰元件電流速斷保護(hù)的最大動(dòng)作范圍整定保護(hù)范圍不超過下一條線路電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍（II 段）III 段保護(hù)整定原則： 過電流保護(hù)通常是指其動(dòng)作電流按躲過最大負(fù)荷電流來整定保護(hù)，動(dòng)作時(shí)限按階梯原則來選擇的。電流速斷保護(hù)的構(gòu)成 ：電流繼電器 KA 、中間繼電器KM 、信號(hào)繼電器 KS 、斷路器輔助觸點(diǎn) QF、跳匝閘圈 YR 。接入中間繼電器 KM 的

6、作用如下 ： 1 增大觸點(diǎn)容量，防止由KA 觸點(diǎn)直接接通跳閘回路時(shí)因容量過小而被破壞。2 當(dāng)線路上裝有管型避雷器時(shí)， 利用 KM 延時(shí)閉合觸點(diǎn)增加保護(hù)的固有動(dòng)作時(shí)間，以避免管型避雷器動(dòng)作時(shí)，引起電流速斷保護(hù)誤動(dòng)作。當(dāng)校驗(yàn)靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)，通常都是考慮進(jìn)一步延伸限時(shí)電流速度的保護(hù)范圍，使之與下一條線路的顯示電流速斷相配合，這樣其動(dòng)作時(shí)限就應(yīng)該選的比下條線路限時(shí)速斷的時(shí)限再高一個(gè) t。對于不同的短路接線系數(shù)K con 數(shù)值不同，三相短路為 3， A、C 兩相短路時(shí) Kcon=2 ， AB 或 BC 兩相短路時(shí)， K con=1在保護(hù)中增設(shè)一個(gè)判斷短路功率方向的元件，該元件只當(dāng)短路功率方向由母

7、線流向線路時(shí)動(dòng)作，而當(dāng)短路功率方向由線路流向母線時(shí)不動(dòng)作，從而使繼電保護(hù)的動(dòng)作具有一定的方向性。具有方向性的過電流保護(hù)主要由方向元件KW 、電流元件KA和時(shí)間元件 KT 組成。I和 U的相位角 =（ 90° ），稱為靈敏角 。與 rrrsetsensen=時(shí)的 I 重合的線稱為最大靈敏角。繼電器的接線方式： 1 在各種短路故障形式下， 能正確判斷短路功率的方向。 2 故障以后加入繼電器的電流I 和電壓 U，應(yīng)盡可能的大一些，并盡可能使sen 接近于最大靈敏角（符號(hào)） ，以便消除和減少方向繼電器的死區(qū)，提高功率方向繼電器動(dòng)作靈敏性和可靠性。零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià) ： 1 零序過電流保護(hù)的靈

8、敏度高。2 零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要小得多。3當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)零序保護(hù)則不受影響。4零序方向元件沒有電壓死區(qū)。 5 在 110KV 及以上的高壓和超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障占全部故障 70%90% ，而其他故障也往往是由單相接地發(fā)展起來的，因此，采用專門的零序保護(hù)就具有顯著的優(yōu)越性。單相接地的特點(diǎn) ： 1 在發(fā)生單相接地時(shí)， 全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。 2 在非故障的元件上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向線路。3 在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之綜合，數(shù)值一般較大，電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流

9、向母線。對電容電流補(bǔ)償程度的不同補(bǔ)償方式分為 ：消弧線圈可以有完全補(bǔ)償，欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)的方式 ： 1 絕緣監(jiān)視裝置 2 零序電流保護(hù) 3 零序功率方向保護(hù)。距離保護(hù) ： 就是指反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，并根據(jù)這一距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。Lset 對應(yīng)的測量阻抗為Zm=Z 1Lset，稱為整定阻抗， 記為 Z set，Zm：保護(hù)安裝處到保護(hù)范圍末端的線路阻抗。偏移圓特性的阻抗繼電器：圓心位于1?2（Z set1+Zset2）, 半徑為1?2（Z set1- Z set2）幅值比較 Zm-1?2（ Z set1+ Z set2） 1?2（ Zse

10、t1- Zset2） 相位比較 90° arg( Zset1 - Zm Zm- Zset2) 90°Zm 是繼電器的測量阻抗，由加入繼電器的電壓Um、電流 I m 的比值確定， Zm的阻抗角就是mmmU 、 I之間的相位差 距離保護(hù)的構(gòu)成 ： 啟動(dòng)回路，測量回路，邏輯回路。影響距離保護(hù)正確工作的因素主要有： 1 故障點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的分支電流 （ 1 助增電流的影響， 2 外汲電流的影響 ）。 2 故障點(diǎn)的過渡電阻 （1 短路點(diǎn)過渡電阻的性質(zhì) 2 單側(cè)電源線路上過渡電阻的影響 3 雙側(cè)電源線路上過渡電阻的影響 ）。3 電壓回路斷線。 4 電力系統(tǒng)震蕩。 5 串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)?/p>

11、影響。輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：需要將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，兩側(cè)的電氣量同時(shí)比較，聯(lián)合工作，也就是說在線路兩側(cè)之間發(fā)生縱向的聯(lián)系。原理 ：比較被保護(hù)線路始端和末端電流的大小和相位原理構(gòu)成高頻保護(hù)又稱電力線載波縱聯(lián)保護(hù)電力線高頻通道的構(gòu)成 ： 輸電線路，阻波器，耦合電容器，連接濾波器，高頻電纜，高頻收和發(fā)信機(jī)，接地開關(guān)。阻波器的作用 ：在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中廣泛采用高頻保護(hù)專用的高頻阻波器。串聯(lián)在線路兩段，為了使高頻載波信號(hào)只在本線路中傳輸而不穿越到相鄰線路上去，才用了電感線圈與可調(diào)電容組成的并聯(lián)諧振回路。閉鎖式方向高頻保護(hù) ： 采用正常無高頻電流，而在外部故障時(shí)發(fā)閉鎖信號(hào)的方式構(gòu)成。并規(guī)

12、定線路兩段功率從母線流向線路時(shí)為正方向，由線路流向母線為負(fù)方向。此閉鎖信號(hào)由功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)出， 被兩端的收信機(jī)接受，閉鎖兩端的保護(hù)。閉鎖式方向高頻保護(hù)的構(gòu)成：KW + 為功率正方向元件，KA2 為高定值電流啟動(dòng)停信元件，KA1 為低定值電流啟動(dòng)發(fā)信元件。相差高頻保護(hù)原理： 是根據(jù)直接比較線路兩段電流相位而確定保護(hù)是否動(dòng)作的原理構(gòu)成，僅利用輸電線路兩段電流相位在區(qū)外短路時(shí)相差180 度，區(qū)內(nèi)短路時(shí)相差為0 度，也可以區(qū)分區(qū)內(nèi)，外短路。變壓器故障的分類： 油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。電路故障主保護(hù)： 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，重瓦斯保護(hù)，壓力釋放保護(hù)。配置保護(hù)： a 短路故障主保護(hù)b 短路故障的后備保護(hù)

13、c 異常運(yùn)行保護(hù)輕瓦斯作用于信號(hào)，重瓦斯作用于跳閘瓦斯保護(hù) ： 氣體繼電器安裝在油箱與油枕之間的連接管道中，油箱內(nèi)的氣體通過氣體繼電器流向油枕，變壓器安裝時(shí)應(yīng)使頂蓋沿氣體繼電器的方向與水平面具有1% 的升高坡度，通往繼電器的連接管具有2%4% 的升高，這樣有利于氣體通過氣體繼電器。瓦斯保護(hù)的接線方式： 氣體繼電器KG 的上觸點(diǎn)為輕瓦斯觸點(diǎn)，動(dòng)作于信號(hào)。下觸點(diǎn)為重瓦斯點(diǎn)，動(dòng)作于跳閘。產(chǎn)生不平衡電流的原因： 1 由變壓器兩側(cè)接線不同產(chǎn)生的不平衡電流 2 由變壓器調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流3 變壓器兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同產(chǎn)生的不平衡電流4）變壓器的勵(lì)磁涌流。變壓器的勵(lì)磁涌動(dòng) ：變壓器空載合閘或斷開外

14、部故障后系統(tǒng)電壓恢復(fù)時(shí)，短時(shí)出現(xiàn)的勵(lì)磁電流數(shù)值可達(dá)到額定電流的48 倍的現(xiàn)象勵(lì)磁涌流特點(diǎn) ： I 勵(lì)磁涌流含有很大的非周期分量，偏于時(shí)間軸一側(cè)。 II 勵(lì)磁涌流中含有大量的高次諧波分量，其中以2 次諧波分量所占比例最大III 勵(lì)磁涌流相鄰波形之間存在間斷角。一個(gè)周期中間斷角為防止勵(lì)磁涌流影響的方法有一下幾種： 1 采用具有速飽和中間變流器的差動(dòng)繼電器2 利用二次諧波制動(dòng) 3 鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形的差別變壓器相間短路的后備保護(hù)方案有： 過電流保護(hù)，低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)，復(fù)合電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)，負(fù)序電流保護(hù)或阻抗保護(hù)。復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)： 反應(yīng)不對稱短路的負(fù)序電壓繼電器 KVN 和反

15、應(yīng)對稱短路接于相間電壓的低電壓繼電器KV組成的電壓元件發(fā)電機(jī)的故障類型主要有 ： 1 定子繞組的相間短路 2 定子繞組的匝間短路 3 定子繞組的單相接地 4 勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地短路?？v差動(dòng)保護(hù)的分類 ： 發(fā)電機(jī)的縱差動(dòng)保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間短路，是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)。根據(jù)差動(dòng)元件兩側(cè)輸入電流的不同，可以分成完全縱差動(dòng)保護(hù)和不完全縱差動(dòng)保護(hù)。完全差動(dòng) ：反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部及引出線上相間短路，不反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路及分支開焊。 （中性點(diǎn)輸入差動(dòng)元件的電流為每相的全電流）不完全差動(dòng) ：用于每相定子繞組為多分支的大型發(fā)電機(jī)，他除了能反應(yīng)發(fā)電機(jī)相間短路還能反應(yīng)釘子線棒開焊及分支匝間短路

16、。（中性點(diǎn)側(cè)輸入到差動(dòng)元件的電流為每相定子繞組每一分支的電流）同步發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的形式有同一分支繞組中的匝間短路和一相中不同分支繞組間的匝間短路。單元件式橫差保護(hù) ： 當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組為雙星形接線且中性點(diǎn)側(cè)有 6 個(gè)引出端子時(shí)，匝間短路保護(hù)一般采用單元件式橫差保護(hù)。當(dāng)同一繞組匝間短路的匝數(shù)較少或同相的兩個(gè)分支繞組電位相近的兩個(gè)點(diǎn)發(fā)生匝間短路時(shí)由于環(huán)流較小，保護(hù)可能不動(dòng)作，這種情況下該保護(hù)具有動(dòng)作死區(qū)基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成- 發(fā)電機(jī)定子100%接地保護(hù)單元件式橫差保護(hù)反應(yīng) ： 定子繞組的匝間短路故障和分支繞組的開焊故障且反應(yīng)定子繞組的相間短路故障。該保護(hù)具有動(dòng)作死區(qū)。裂相橫差保護(hù)

17、的構(gòu)成原理： 是將發(fā)電機(jī)各相定子繞組并聯(lián)分支數(shù)一分為，分別配以電流互感器，降兩個(gè)互感器二次電流之差引入過電流元件而構(gòu)成，正常運(yùn)行時(shí)，各繞組中的電動(dòng)勢相等，流過相等的負(fù)荷電流?？v相零序電壓匝間短路保護(hù)： 若發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)無6 個(gè)引出端子就無法實(shí)現(xiàn)上述方案，這時(shí)可采用反應(yīng)零序電壓的匝間短路保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路造成縱向不對稱時(shí)，個(gè)相對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)產(chǎn)生零序電壓。對于大型發(fā)電機(jī)要求裝設(shè)反應(yīng)100%定子繞組的單相接地保護(hù)。零序電壓將隨著故障點(diǎn)位置的不同而不同，越靠近中性點(diǎn)，零序電壓就越小， 在中性點(diǎn)短路時(shí)零序電壓等于零；越靠近機(jī)端，零序電壓越大，在機(jī)端短路時(shí)，零序電壓等于額定電壓。利用三次諧波構(gòu)成的

18、接地保護(hù)就可以保護(hù)由中性點(diǎn)起，定子繞組 50%范圍以內(nèi)的故障，并且當(dāng)故障點(diǎn)越靠近中性點(diǎn)，保護(hù)的靈敏性就越高。負(fù)序電流產(chǎn)生的原因 ：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障或在正常運(yùn)行情況下三相負(fù)荷不平衡，在發(fā)電機(jī)定子繞組中將流過負(fù)序電流。發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)實(shí)際上是對定子繞組電流不平衡而引起轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù)。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)： 勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地檢查裝置，直流電橋式發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)。母線電流差動(dòng)保護(hù)： 1）母線完全電流差動(dòng)保護(hù)2）不完全電流母線差動(dòng)保護(hù)3）電流比相式母線保護(hù)。電流比相式母線保護(hù)原理： 電流比相式母線保護(hù)的基本原理是根據(jù)母線在內(nèi)部故障和外部故障時(shí)，各連接元件電流相位的變化來實(shí)現(xiàn)的。母線上發(fā)生故障時(shí)，所有和電源連接的元件都向故障點(diǎn)供應(yīng)短路電流，在理想條件下，所有供電元件的相位相同。而在正常運(yùn)行或母線外部故障時(shí)，至少有一個(gè)元件的電流相位和其余元件的電流相位相反，流入母線的和流出母線的電流相位相反。母聯(lián)電流相位比較