學習情景一項目一

祝同學們：在新的一年里，身體健康學習進步萬事如意

主講教師

繼電保護

運行與調(diào)試

主講:性質(zhì)和任務

《繼電保護運行與調(diào)試》是發(fā)電、供用電技術(shù)專業(yè)的一門主要專業(yè)課，是一門理論性和實踐性都很強的專業(yè)課，是一門與現(xiàn)場工種（繼電保護工）對應的職業(yè)課程。通過該課程的學習，同學們能熟練掌握系統(tǒng)的繼電保護知識，培養(yǎng)大家對電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置的安裝、調(diào)試、運行維護和檢修的專業(yè)基本技能，為獲得“繼電保護工”等職業(yè)技能資格奠定堅實的基礎(chǔ)，使同學們畢業(yè)后在面向電力企業(yè)從事繼電保護方面的工作中，具備扎實的崗位技能。

學習目標具備高級“繼電保護工”所要求的有關(guān)繼電保護方面的知識和技能；

具備良好的團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新意識，較高的職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)。

成績評定根據(jù)課程改革的精神，總評成績按日常評價占60%(態(tài)度、團隊協(xié)作、作業(yè)、技能測試等)，期末考試占40%計算。要求1、不遲到、不早退（累計五次直掛），不得要求老師提前下課，即使講課內(nèi)容完畢，也不得離開自己的座位，等下課鈴聲響后方能離開教室。2、生病要告知老師，一般情況不得請事假。3、認真完成作業(yè)，不得抄襲。

學習情景一電力系統(tǒng)繼電保護的基本知識教學目標1、理解繼電保護的作用；2、了解電力系統(tǒng)的基本原理和保護裝置的原理及構(gòu)成；3、熟悉繼電器的圖形符號、文字符號及型號的表示方法；4.理解對運行方式、主保護、后備保護、輔助保護等幾個重要名詞定義。項目一電力系統(tǒng)繼電保護的基本知識任務一了解電力系統(tǒng)繼電保護的作用1.電力系統(tǒng)故障和異常運行故障—將故障元件切除（借助斷路器）不正常運行狀態(tài)—自動發(fā)出信號（以便及時處理），可預防事故的發(fā)生和縮小事故影響范圍，保證電能質(zhì)量和供電可靠性。

東北電網(wǎng)華北電網(wǎng)西北電網(wǎng)川渝電網(wǎng)華中電網(wǎng)華東電網(wǎng)南方電網(wǎng)我國電網(wǎng)基本框架新疆西藏500kV220kV330kV熱電廠水電站核電站我國的發(fā)電一次能源主要分布西部地區(qū)，而電力消費主要集中在中、東部和南部地區(qū)。西電東送、南北互供，發(fā)展全國聯(lián)網(wǎng)是解決我國能源分布與電力消費矛盾的重要措施。并將形成北、中、南三個輸電通道。中國電力工業(yè)分為7個跨省(區(qū))電力集團:東北、華北、華東、華中、西北、南方和川渝，5個獨立省級電網(wǎng):山東、福建、新疆、海南、西藏(未包括臺灣和港澳地區(qū))。電力系統(tǒng)的構(gòu)成電廠輸電網(wǎng)配電網(wǎng)用戶瞬間平衡的電力系統(tǒng)

發(fā)電和用電是同時發(fā)生的，基本沒有存儲環(huán)節(jié)。

電力系統(tǒng)的所有問題都是圍繞這個特點展開的。

電力系統(tǒng)是世界上最大的“瞬間動態(tài)平衡系統(tǒng)”。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題電廠電力網(wǎng)用戶系統(tǒng)瞬間改變發(fā)電、輸電和用電過程構(gòu)成了不可分割的整體，任何環(huán)節(jié)發(fā)生故障都有可能引起鏈式反應，導致整個系統(tǒng)的崩潰。電力系統(tǒng)的解列事故電力系統(tǒng)中多數(shù)故障的原因是相對地或相與相之間發(fā)生短路。發(fā)生短路時，短路電流可達數(shù)十萬安培，如此大的電流所產(chǎn)生的熱和力作用將使相聯(lián)的電氣設(shè)備遭受破壞。發(fā)生系統(tǒng)短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。1.絕緣的自然老化。2.過電壓和機械損傷。3.運行人員的誤操作。4.鳥獸跨越裸露的載流導線。5.施工造成的地下電纜和架空導線的損壞。根據(jù)短路發(fā)生的地點和持續(xù)時間的不同，其后果可能使用戶的供電情況部分或全部地發(fā)生障礙。~發(fā)電廠A變電站B變電站CL1L2K1K212D2D1距離電壓U電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生短路事故時，不僅將中斷短路點以后的用戶供電，而且由于短路造成的電網(wǎng)電壓大幅度下降，將導致并列運行的發(fā)電機失去同步，或者導致電網(wǎng)樞紐點電壓的崩潰，這些情況都可能引起電力系統(tǒng)的瓦解而造成大面積停電事故。歷史上的大停電事故1965年由于保護繼電器動作失靈導致的美國停電，造成近30億美元經(jīng)濟損失，50多萬人被困在紐約大地下和地鐵的車廂里。1989年3月6日太陽出現(xiàn)強度X15級的耀斑，伴隨產(chǎn)生的太陽風暴導致加拿大電力輸送中斷，600萬人斷電達9小時，經(jīng)濟損失10億美元。美國舊金山1998年2月8日，太平洋天然氣電力公司圣馬特歐變電站發(fā)生停電事故，所有從圣馬特歐至舊金山的5條115kV輸電線全部跳開，舊金山地區(qū)2個發(fā)電廠解列，多達四十五萬個用戶停電。舊金山大停電巴西大停電巴西圣保羅

1999年，由于閃電擊中圣保羅的一個變電站，變壓器跳閘導致電網(wǎng)解列，引起巴西南部停電長達4小時。停電波及巴西27個州的11個州，是巴西人口和工商業(yè)最密集的地區(qū)，直接影響，由于停電發(fā)生在午間交通高峰時間，交通燈熄滅，引起嚴重交通堵塞。

美國紐約2002年3月位于曼哈頓東區(qū)的愛迪生聯(lián)合電廠突然失火，并引燃了用于發(fā)電的燃油。這起事故造成紐約第14大街以南的6.3萬戶居民住宅停電，附近的格林尼治和索霍等地區(qū)也受到影響。居住在世貿(mào)中心遺址附近的居民又一次感受到了“9.11”時的恐怖氣氛。駕車者在昏暗的高速公路上小心翼翼地行駛，高大建筑內(nèi)的人們在漆黑的樓道里摸索著前行，耳邊不時傳來陣陣警笛聲。

紐約大停電（II）

在我國，近20年來各大電網(wǎng)中規(guī)模較大的停電事故約有140余起，每次損失數(shù)以億計。近幾年事故次數(shù)雖有所下降。但其規(guī)模和造成的損失卻大幅度擴大和上升。隨著全國電網(wǎng)的形成，電力系統(tǒng)重大事故也更將危及到我國國家安全。臺灣1999年7月29日全島發(fā)生五十年來最大的一起停電事故，南北兩條超高壓輸電線路損壞，進而引發(fā)連鎖反應，造成臺中電廠、通霄電廠、林口電廠、協(xié)和電廠、深澳電廠以及核能一、二、三廠全部跳閘，總跳機電量高達1000萬千瓦，全臺灣停電用戶高達900萬戶。直接經(jīng)濟損失在150億新臺幣以上。新竹科學園的26座晶片廠生產(chǎn)線因此停頓1至2天，每座晶片廠的損失估計超過5000萬元，總計這次大停電造成新竹科園區(qū)的損失約新臺幣100億元以上。臺灣大停電遼沈地區(qū)2001年2月22日遭遇最嚴重大面積停電事故，沈陽市區(qū)停電面積已經(jīng)超過70%。遼沈停電事故是從高壓輸電線路的燃弧放電開始的。遼沈為我國重工業(yè)區(qū)，含鹽的空氣污染物附著在絕緣瓷瓶上，大霧濕氣使瓷瓶絕緣能力降低，電流沿著瓷瓶表面爬升，出現(xiàn)閃烙放電現(xiàn)象。遼沈停電事故中，幾乎所有的高壓輸電線路都“火冒三丈”，停電事故最嚴重的就是工業(yè)集中、污染嚴重的鐵西區(qū)，該區(qū)全部停止了電力供應，損失巨大。遼沈大停電安全第一“不求有功，但求無過”是電力運行單位的宗旨。但要實現(xiàn)這一消極的目的，需要非常積極的態(tài)度?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的可靠性在很大程度上取決于繼電保護工作的可靠性。

2.電力系統(tǒng)繼電保護的作用和任務

繼電保護的作用：繼電保護裝置是一種由繼電器和其它輔助元件構(gòu)成的安全自動裝置。它能反映電氣元件的故障和異常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號。在電力系統(tǒng)故障和不正常運行狀態(tài)時，迅速而有選擇地切除故障元件，保證非故障部分能繼續(xù)安全運行并及時發(fā)出報警信號

故障——將故障元件切除（借助斷路器）不正常運行狀態(tài)——自動發(fā)出信號（以便及時處理），可預防事故的發(fā)生和縮小事故影響范圍，保證電能質(zhì)量和供電可靠性。

繼電保護裝置的任務

(1)自動、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，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。(2)反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件(例如有無經(jīng)常值班人員)，而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。故障——將故障元件切除（借助斷路器）不正常運行狀態(tài)——自動發(fā)出信號（以便及時處理），可預防事故的發(fā)生和縮小事故影響范圍，保證電能質(zhì)量和供電可靠性。

任務二繼電保護裝置的基本原理和保護裝置的構(gòu)成一、保護裝置的原理(一)原理:利用發(fā)生故障時，電力系統(tǒng)的一些基本參數(shù)（電流、電壓、相位）與正常運行時的差別來實現(xiàn)保護。(二)繼電保護的分類1、按原理分類：

1）過電流保護：Id↑

2）低電壓保護：U↓3）功率方向電流保護：功率方向電流大小4）距離保護：X=U/I正?！鶻大（U=Ue，I=If）故障→X?。║↓，Id↑）5）差動保護：電流相位電流大小6）高頻保護：利用高頻信號監(jiān)測各電氣量情況

2、按被保護的對象分類：輸電線路保護變壓器保護發(fā)電機保護母線保護電動機保護等3、按保護所反應故障類型分類：相間短路保護接地故障保護匝間短路保護斷線保護失步保護、失磁保護及過勵磁保護等；

4、按繼電保護裝置的實現(xiàn)技術(shù)分類：機電型保護（如電磁型保護和感應型保護）整流型保護晶體管型保護集成電路型保護及微機型保護等；

5、按保護所起的作用分類：主保護、后備保護、輔助保護等。主保護：滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設(shè)備和線路故障的保護。后備保護：主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護。又分為遠后備保護和近后備保護兩種。①近后備保護：當主保護拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護來實現(xiàn)后備的保護；當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)后備保護②遠后備保護：當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。。輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護。

二、構(gòu)成

1、測量部分：測量被保護元件運行參數(shù)的變化，并與保護的整定值進行比較

2、邏輯部分：對測量單元送來的信號進行綜合判斷，決定保護裝置是否需要動作。

3、執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯單元的決定，發(fā)出信號或跳閘命令故障參數(shù)量→測量→邏輯→執(zhí)行→跳閘或信號脈沖（1）測量部分測量部分是測量從被保護對象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，從而判斷保護是否應該起動。（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。繼電保護中常用的邏輯回路有“或”、“與”、“否”、“延時起動”、“延時返回”以及“記憶”等回路。（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分輸出的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務。如故障時，動作于跳閘；不正常運行時，發(fā)出信號；正常運行時，不動作等。任務三對繼電保護的要求一、可靠性指發(fā)生了屬于某保護裝置動作的故障，它應能可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作（不拒動）；而在發(fā)生不屬于本保護動作的故障時，保護應可靠不動，即不發(fā)生錯誤動作（不誤動）。從兩個方面考核：保護范圍內(nèi)→不應拒動保護范圍外→不應誤動影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素：內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡明，觸點多少等；外在的：運行維護水平、安裝調(diào)試是否正確。

二、選擇性

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。

1、目的：縮小停電范圍

2、措施：保護裝置斷開離故障點最近斷路器。

選擇性分析當k1短路時，保護1、2動→跳1QF、2QF，有選擇性；當k2短路時，保護5、6動→跳5QF、6QF，有選擇性；當k3短路時，保護7、8動→跳7QF、8QF，有選擇性；若保護7拒動或7QF拒動，保護5動→跳5QF（有選擇性）；若保護7和7QF正確動作于跳閘，保護5動→跳5QF，則越級跳閘（非選擇性）。三、靈敏性指在最不利的條件下，保護裝置對故障的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，不論運行方式大小、短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地反應。

通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Ksen①反應故障參數(shù)增加的保護裝置（如電流保護），其靈敏系數(shù)：②反應故障參數(shù)降低的保護裝置（如低電壓保護），其靈敏系數(shù)：

在《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程（DL400－91）》中，對各類保護的靈敏系數(shù)Ksen的要求都作了具體規(guī)定，一般要求Ksen

>1（一般為1.2～2.0）四、速動性：保護的動作速度應盡可能快速。

1、目的：提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；減少用戶在低電壓下的動作時間；減少故障元件的損壞程度，避免故障進一步擴大。

2、故障切除時間：由保護裝置動作時間、斷路器固有的跳閘時間組成。一般的快速保護動作時間為0.06～0.12s，最快的可達0.01～0.04s。一般的斷路器的動作時間為0.06～0.15s，最快的可達0.02～0.06s。所以，切除故