繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、 一、繼電保護(hù)概述 二、線路保護(hù) 三、變壓器保護(hù) 四、發(fā)電機(jī)保護(hù) 五、整定計(jì)算主要工作 理解繼電保護(hù)含義、任務(wù)；了解繼電保護(hù)裝置基本原理及組成；熟悉對(duì)繼電保護(hù)的基本要求；一、電力系統(tǒng)故障和異常運(yùn)行一、電力系統(tǒng)故障和異常運(yùn)行 1、電力系統(tǒng)的三種運(yùn)行狀態(tài)：正常、故障和異常運(yùn)行狀態(tài)。最常見的故障就是短路（斷線），最常見的異常運(yùn)行狀態(tài)是過負(fù)荷。 2、短路的特點(diǎn)： 最基本的特點(diǎn)是：電流增大、電壓降低。短路將影響用戶的正常工作，影響產(chǎn)品質(zhì)量，可能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性被破壞。 3、短路的分類： 三相短路（對(duì)稱短路）、兩相短路、單相短路接地（大多數(shù)）、兩相短路接地二、繼電保護(hù)的任務(wù)二、繼電保護(hù)的任務(wù) 1.故障時(shí)

2、，快速地、有選擇地通過斷路器將故障回路斷開； 2.發(fā)生異常運(yùn)行情況時(shí)，發(fā)出信號(hào)提示值班人員處理，從而保護(hù)電氣設(shè)備的安全。一、繼電保護(hù)的基本原理一、繼電保護(hù)的基本原理 利用被保護(hù)設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量. 1、利用基本電氣參數(shù)量的區(qū)別 過電流保護(hù):反映電流增大而動(dòng)作的保護(hù); 低電壓保護(hù):反映電壓降低而動(dòng)作的保護(hù); 距離保護(hù): 反映保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的阻抗.2、比較兩側(cè)電流相位的變化 如圖所示,線路正常運(yùn)行或外部短路時(shí),被保護(hù)線路兩側(cè)電流相位相反,而保護(hù)區(qū)內(nèi)部短路時(shí),被保護(hù)線路兩側(cè)電流相位相同.3、反映序分量或突變量是否出現(xiàn) 反映負(fù)序分量可構(gòu)成不對(duì)稱短路保護(hù);反映零序分量可構(gòu)成接地

3、短路保護(hù); 4、反映非電量的保護(hù) 反映瓦斯氣體的產(chǎn)生可構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反映繞組溫度升高可構(gòu)成過負(fù)荷保護(hù).二、繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成二、繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成 任何一套保護(hù)都是由三部分組成：1、測(cè)量部分： 對(duì)輸入量與整定值進(jìn)行比較,根據(jù)比較結(jié)果，給出“是”、“非”性質(zhì)的邏輯信號(hào)，判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。2、邏輯部分：根據(jù)測(cè)量部分邏輯狀態(tài)，使保護(hù)按一定邏輯關(guān)系工作。3、執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置承擔(dān)的任務(wù)。執(zhí)行部分測(cè)量部分整定值邏輯部分輸出信號(hào)輸入信號(hào)一、選擇性：一、選擇性： 僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證停電范圍小。 在圖示網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)線路1上1點(diǎn)故障，保護(hù)1、2動(dòng)作跳開斷路器QF

4、1、 QF2 ，動(dòng)作有選擇性；當(dāng)線路4上2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)6動(dòng)作跳開斷路器QF6，將4切除，繼電保護(hù)的這種動(dòng)作是有選擇性的，若保護(hù)5 動(dòng)作于將QF5斷開，這種動(dòng)作是無選擇性的。 如果2點(diǎn)故障，而保護(hù)或斷路器QF6拒動(dòng)，保護(hù)動(dòng)將斷路器QF5斷開，故障切除，這種情況雖然是越級(jí)跳閘，但卻是盡量縮小了停電范圍，限制了故障的發(fā)展，因而也認(rèn)為是有選擇性動(dòng)作。二、可靠性：二、可靠性： 保護(hù)裝置在規(guī)定的保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障不拒動(dòng)，區(qū)外故障不誤動(dòng)。（該動(dòng)作時(shí)不拒動(dòng)、不該動(dòng)作時(shí)不誤動(dòng)）三、靈敏性三、靈敏性： 保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或異常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。一般用靈敏系數(shù)來表示。 過量保護(hù)： 欠量保護(hù)： 保護(hù)的

5、靈敏系數(shù)應(yīng)符合規(guī)程要求才能使用。四、快速性：四、快速性： 快速地切除故障。opksenIIK/min.opressenUUK/max.一、單側(cè)電源線路相間短路的電流電壓保護(hù) 輸電線路一般設(shè)置三段式電流保護(hù)，即： 1.瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（段）：保護(hù)本線路的一部分 2.限時(shí)電流速斷保護(hù)（段）：保護(hù)本線路的全長及 相鄰線路的一部分，作瞬時(shí)電流速斷的后備 3.定時(shí)限過電流保護(hù)（段）：作為本線路的后備保護(hù)（近后備），也可作為相鄰線路的后備保護(hù)（遠(yuǎn)后備） 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作迅速，簡(jiǎn)單可靠 缺點(diǎn)：受電網(wǎng)接線及運(yùn)行方式影響較大二、 輸電線路的接地故障保護(hù) 1、電網(wǎng)接線方式及其保護(hù)特點(diǎn) 1）電網(wǎng)接線方式： 中性點(diǎn)直接接地

6、方式： 110KV及以上大接地電流系統(tǒng)。 中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地： 10KV及以下小接地電流系統(tǒng)。 2、零序保護(hù)（接地保護(hù)）。 接地故障：出現(xiàn)零序電流和零序電壓構(gòu)成保護(hù)。 優(yōu)：接線簡(jiǎn)單，靈敏度高，動(dòng)作迅速，保護(hù)區(qū)穩(wěn)定。 三、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的接地保護(hù) 1、單相接地時(shí)零序分量特點(diǎn) 零序分量只在單相接地或兩相接地短路時(shí)出現(xiàn)。 1）在故障點(diǎn)最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，越小。 2）零序電流的分布，取決于輸電線路和中性點(diǎn)接地變 壓器的零序阻抗。 3）系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，如果輸電線路和中性點(diǎn)接地變壓器數(shù)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)就不變。但正序阻抗和負(fù)序阻抗要隨著系統(tǒng)運(yùn)行方式而變化，從而間接影響零分量

7、大小。3. 零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià) 優(yōu)點(diǎn)：1）段靈敏度高，動(dòng)作時(shí)限短。靈敏性高； 2）段保護(hù)范圍大，速動(dòng)性好；段易滿足受系統(tǒng)方式變化小。不反應(yīng)系統(tǒng)的振蕩和過負(fù)荷； 3）不受系統(tǒng)振蕩，短時(shí)過負(fù)荷影響。原理接線簡(jiǎn)單，可靠。 4） 單相故障機(jī)率高2、缺點(diǎn)：（1） 不適合短線路及運(yùn)行方式變化大系統(tǒng)。（2） 自耦變壓器使保護(hù)整定復(fù)雜化。（3） 單相重合閘非全相運(yùn)行零序電流較大誤動(dòng)作。 四、四、 輸電線路距離保護(hù)輸電線路距離保護(hù) 1、距離保護(hù)的基本概念 反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。與電流保護(hù)、段區(qū)別：各段保護(hù)范圍不隨運(yùn)行方式改變五、輸電線路縱聯(lián)差動(dòng)

8、保護(hù) 原理：被保護(hù)線路上發(fā)生短路和被保護(hù)線路外短路，線路兩側(cè)電流大小和相位是不相同的。通過比較線路兩側(cè)電流大小和相位，可以區(qū)分是線路內(nèi)部短路，還是線路外部短路?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成要求：線路兩側(cè)的電流互感器型號(hào)、變比完全相同，性能一致。輔助導(dǎo)引線將兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)按環(huán)流法連接法。是用高頻載波代替二次導(dǎo)線，傳送線路兩側(cè)電信號(hào)，是用高頻載波代替二次導(dǎo)線，傳送線路兩側(cè)電信號(hào)，所以高頻保護(hù)的原理是反應(yīng)被保護(hù)線路首末兩端電流的所以高頻保護(hù)的原理是反應(yīng)被保護(hù)線路首末兩端電流的差或功率方向信號(hào)，用高頻載波將信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)側(cè)加以差或功率方向信號(hào)，用高頻載波將信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)側(cè)加以比較而決定保護(hù)是否動(dòng)作。比較而決

9、定保護(hù)是否動(dòng)作。高頻保護(hù)與線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)類似，正常運(yùn)高頻保護(hù)與線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)類似，正常運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)，保護(hù)不動(dòng)，區(qū)內(nèi)故障全線速動(dòng)。行及區(qū)外故障時(shí)，保護(hù)不動(dòng)，區(qū)內(nèi)故障全線速動(dòng)。七、輸電線路自動(dòng)重合閘七、輸電線路自動(dòng)重合閘 1、輸電線路特點(diǎn)：易發(fā)生瞬時(shí)性故障 2、自動(dòng)重合閘概念： 把因故障而跳開的斷路器自動(dòng)重新投入的一種裝置稱為自動(dòng)重合閘，簡(jiǎn)稱為ZCH。 ZCH不能判斷故障的性質(zhì)： 瞬時(shí)性故障重合成功 永久性故障重合不成功 資料表明：成功率在60%90%之間 單相重合閘：是指線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作,斷開斷路器，然后進(jìn)行重合。 三相重合閘：是指不論在輸、配電線上發(fā)生單相短路還是相

10、間短路時(shí)，繼電保護(hù)裝置均將線路三相斷路器同時(shí)跳開，然后啟動(dòng)自動(dòng)重合閘再同時(shí)重新合三相斷路器的方式。 自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合兩者關(guān)系極為密切，保護(hù)可利用重合閘提供的便利條件，加速切出故障，一般有如下兩種配合方式： 重合閘前加速保護(hù)（簡(jiǎn)稱“前加速”）L1、L2、L3上任一點(diǎn)故障，保護(hù)1速斷動(dòng)，跳1DLZCH重合，若成功，恢復(fù)正常供電；若不成功，按選擇性動(dòng)作。優(yōu)點(diǎn)：快速切出故障，設(shè)備少。缺點(diǎn)：永久性故障，再次切除故障的時(shí)間可能很長；裝ZCH的DL動(dòng)作次數(shù)多，若DL拒動(dòng)，將擴(kuò)大停電范圍。主要用于35KV以下的網(wǎng)絡(luò)。 重合閘后加速保護(hù)（簡(jiǎn)稱“后加速”）每條線路上均裝有選擇性的保護(hù)和ZCH。第一次故障

11、時(shí)，保護(hù)按有選擇性的方式動(dòng)作跳閘，若是永久性故障，重合后則加速保護(hù)動(dòng)作，切除故障。例：第一次短路時(shí)，保護(hù)1 II段動(dòng)，ZCH重合，之后保護(hù)1瞬時(shí)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：第一次跳閘時(shí)有選擇性的，再次切除故障的時(shí)間加快，有利于系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：第一次動(dòng)作時(shí)間可能帶時(shí)限。應(yīng)用于35KV以上的高壓網(wǎng)絡(luò)中。一、系統(tǒng)的三種運(yùn)行方式圖一、系統(tǒng)的三種運(yùn)行方式圖進(jìn)線1進(jìn)線2母線1母線2（a）進(jìn)線1進(jìn)線2母線1母線2（b）圖1進(jìn)線1進(jìn)線2母線1母線2圖2母線1母線2母線1母線2（a）（b）圖3二、系統(tǒng)的三種運(yùn)行方式備自投原理二、系統(tǒng)的三種運(yùn)行方式備自投原理1、方式一：、方式一：監(jiān)測(cè)兩回進(jìn)線的電流、電壓及母線電壓，當(dāng)裝

12、置檢測(cè)到某一進(jìn)線電壓失壓、無流且本段母線電壓失壓，而另一回進(jìn)線電壓正常時(shí)，則跳失壓進(jìn)線斷路器，確認(rèn)進(jìn)線斷路器跳開后合另一進(jìn)線斷路器。2、方式二：、方式二：監(jiān)測(cè)兩回進(jìn)線的電流、電壓及母線電壓，當(dāng)裝置檢測(cè)到某一進(jìn)線電壓失壓、無流且本段母線電壓失壓，而另一回進(jìn)線電壓、母線電壓正常時(shí)，則跳失壓進(jìn)線斷路器，確認(rèn)進(jìn)線斷路器跳開后合母聯(lián)斷路器。3、方式三：、方式三：監(jiān)測(cè)兩回進(jìn)線的電流、電壓及母線電壓，當(dāng)裝置檢測(cè)到某一進(jìn)線電壓失壓、無流且本段母線電壓失壓，而另一回進(jìn)線電壓正常時(shí)，則同時(shí)跳失壓進(jìn)線斷路器，確認(rèn)進(jìn)線斷路器跳開后合另一進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器。 第三章第三章 電力變壓器的保護(hù)電力變壓器的保護(hù)電力變壓器

13、的故障類型和保護(hù)措施一、故障 1、油箱內(nèi)部故障：繞組相間短路、單相匝間短路、單相接地短路等 2、油箱外部故障：絕緣套管及引出線上的多相短路、單相接地短路等 二、不正常運(yùn)行情況 1、油箱滲漏造成油面降低 2、外部短路引起的過電流 3、過負(fù)荷三、變壓器應(yīng)設(shè)置的保護(hù) 1、瓦斯保護(hù)（800KVA以上）：重瓦斯（故障） 輕瓦斯（不正常運(yùn)行） 1信號(hào)溫度計(jì)，2銘牌，3吸濕器，4油枕(儲(chǔ)油柜)，5油位指示器，6防爆管，7瓦斯繼電器，8高壓套管和接線端子，9低壓套管和接線端子，10分接開關(guān)，11油箱及散熱油管，12鐵心，13繞組及絕緣，14放油閥， 15小車，16接地端子 反映油箱內(nèi)部故障和油面降低2、縱聯(lián)差

14、動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)（故障） 1000kVA及以上（并聯(lián)運(yùn)行：6300kVA以上）縱聯(lián)差動(dòng) 2000kVA以上，電流速斷靈敏度不夠 作為引出線、套管及油箱內(nèi)故障主保護(hù)3、過電流保護(hù)（故障） 外部短路及內(nèi)部短路的后備保護(hù)4、過負(fù)荷保護(hù)（不正常運(yùn)行） 反映對(duì)稱過負(fù)荷 5、接地保護(hù)（故障） 110kV及以上大接地電流系統(tǒng)變壓器零序電流保護(hù).I-J1I雙繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相原理圖 第四章第四章 發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)一、發(fā)電機(jī)故障 定子繞組相間短路，定子繞組一相的匝間短路，定子繞組單相接地，轉(zhuǎn)子繞組的一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失二、發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài) 過電流、過電壓、過負(fù)荷 三、發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù) 1、縱聯(lián)