繼電保護的基本知識

繼電保護郇嬌林學(xué)習(xí)單元一:電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、傳輸、分配、使用電能的發(fā)電機、變壓器、電力線路、各種用電設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就是電力系統(tǒng)。特點：電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用在同一時間內(nèi)完成。電力工業(yè)最基本的特點：一是重要性二是電能生產(chǎn)的連續(xù)性第一節(jié)繼電保護的基本知識一、繼電保護與自動裝置的任務(wù)1、電力系統(tǒng)的故障故障產(chǎn)生的原因:

設(shè)備構(gòu)造上的缺陷、設(shè)計和安裝的錯誤、檢修質(zhì)量不高、運行維護不當、設(shè)備絕緣老化、風(fēng)雨雷電、鳥獸災(zāi)害及誤操作等原因，可能造成電氣設(shè)備的故障或不正常工作狀態(tài)，甚至造成系統(tǒng)的事故。事故—是指系統(tǒng)的正常工作遭到破壞，以致造成對用戶的停電或少送電、電能質(zhì)量下降、設(shè)備的毀壞，以及系統(tǒng)運行穩(wěn)定的破壞或瓦解等。故障的類型：主要是各種類型的短路：短路—是指正常運行以外的一切相與相之間或相與地之間的短接。

包括三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相接地短路（幾率87%）。此外還有輸電線路的斷線，以及斷路與斷線組合故障等。說明：故障分暫時性故障：大風(fēng)引起的樹枝碰線

永久性故障：絕緣子擊穿、各種短路

故障類型示意圖故障率三相短路2.0%兩相短路1.6%兩相接地短路6.1%單相接地短路87%其它（包括斷線等）3.3%2、不正常工作狀態(tài)：

所謂不正常工作狀態(tài)，通常是指由于各種原因，使電氣設(shè)備或系統(tǒng)運行參數(shù)偏離了規(guī)定容許值的情況。不正常工作狀態(tài)主要類型：過負荷--同步發(fā)電機及變壓器的過負荷（電流超過額定值）過電壓--水輪發(fā)電機突然摔負荷引起的過電壓頻率降低--系統(tǒng)發(fā)生有功功率的缺額所引起的頻率下降。3、電力系統(tǒng)發(fā)生故障的危害（1）產(chǎn)生很大的短路電流及電弧，可能燒壞故障設(shè)備。（2）故障回路的設(shè)備，由于短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動力的作用，會遭受破壞或損傷。（3）電力系統(tǒng)部分地區(qū)的電壓大幅度下降，影響用戶的正常生產(chǎn)和生活。（4）破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解，造成大面積的停電。4、繼電保護裝置的任務(wù)繼電保護裝置：是一種能反映電器設(shè)備的故障或不正常運行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘和發(fā)出信號的自動裝置。繼電保護的任務(wù)：

（1）保護裝置能迅速動作，使斷路器跳閘，將故障的電氣元件從電力系統(tǒng)中切除，使其損壞程度減至最小，并保證無故障部分繼續(xù)正常運行。（2）出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，保護裝置發(fā)出信號告訴運行人員予以處理。在無人值班的變電所，保護可作用于減負荷延時跳閘。（3）繼電保護與自動重合閘等自動裝置配合，可在輸電線路發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)故障線路的正常運行，從而提高系統(tǒng)供電的可靠性。繼電保護的主要作用是：防止電力系統(tǒng)事故的發(fā)生和發(fā)展，限制事故的影響和范圍，保證電能質(zhì)量并提高供電的可靠性。二、繼電保護的基本原理電力系統(tǒng)短路的基本特征？電流增大電壓下降

根據(jù)反應(yīng)的各種電量不同，可以構(gòu)成各種不同的繼電保護：1、反應(yīng)電流改變的：電流速斷、定時限過電流、零序電流速斷。2、反應(yīng)電壓改變的：低電壓（過電壓）保護3、反應(yīng)電流及電流與電壓間相角改變的：方向過電流保護。4、反應(yīng)電壓與電流比值的：距離保護。5、反應(yīng)輸入電流和輸出電流之差的：差動保護。繼電保護三個組成：測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分。1、測量部分：測量被保護元件的某些參數(shù)，并與保護的動作整定值進行比較，以判斷被保護元件是否發(fā)生故障。如果運行參數(shù)達到或超過動作整定值，測量部分向邏輯部分發(fā)出信號，表明發(fā)生了故障，且保護裝置已經(jīng)起動；2、邏輯部分：接受測量部分送來的信號后，按照預(yù)定的邏輯條件，判斷保護裝置是否應(yīng)該動作與跳閘，即實現(xiàn)選擇性的要求，并向執(zhí)行部分發(fā)出信號。3、執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分送來的信號，按照預(yù)定的任務(wù)，動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號。

三、對繼電保護與自動裝置的基本要求

為了使繼電保護裝置能及時、正確地完成它負擔(dān)的任務(wù)，對反應(yīng)短路故障的保護裝置有以下四個基本要求：可靠性、選擇性、快速性、靈敏性

1、選擇性：

是指保護的動作是有所選擇的，即只切除故障設(shè)備，以保證非故障設(shè)備繼續(xù)運行，將事故影響限制在最小范圍內(nèi)。

舉例說明

線路斷路器保護裝置1、線路WL4上K2點短路保護6動作跳開斷路器QF6，切除故障線路WL4，系統(tǒng)的其它無故障部分將繼續(xù)運行。---有選擇。2、若此時保護5動作跳開QF5，則變電所C和D都將停電，---無選擇性動作。3、K1點短路時保護1和保護2動作跳開QF1和QF2線路WL1切除，---才是有選擇性的。

4、如果K2點短路保護6或QF6拒動保護5跳開QF5，也將造成變電所C和D都將停電動作也是有所選擇的，保護5起了WL4的后備保護作用。

由于這種后備作用是在遠處實現(xiàn)的，稱為遠后備保護。后備保護也可以采用近后備方式，即在被保護元件上裝設(shè)兩套保護，由另一套后備保護切除故障，但近后備保護不能在斷路器失靈時起后備作用，故還必須裝設(shè)斷路器失靈保護。

按作用分：

后備保護：遠后備，近后備

主保護輔助保護

主保護：電氣設(shè)備（輸電線）的主要保護。后備保護：是指當主保護或斷路器拒絕動作時，起后備作用的保護，它允許以較長的時間切除故障。輔助保護：是指為了彌補主保護性能的不足而專門裝設(shè)的保護。12主保護1保護范圍主保護2保護范圍近后備2保護范圍遠后備1保護范圍主保護及后備保護的保護范圍

切除故障時間=tph+tDL

tph—保護裝置動作的時間tDL—斷路器動作的時間

快速切除故障可以限制故障的擴大，減輕設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電的可靠性。

主保護動作的時間2、快速性、就是要求繼電保護快速動作，以盡可能短的時間將故障從電網(wǎng)中切除。

電網(wǎng)的電壓等級(KV)110220-330500-750住保護動作時間(s)0.1-0.50.04-0.10.02-0.043、靈敏性

又稱靈敏度。是指保護裝置對其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反映能力。即繼電保護裝置對被保護設(shè)備可能發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài)應(yīng)能靈敏地感受并反映。靈敏性通常用靈敏系數(shù)衡量，靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)對保護裝置動作最不利的條件進行計算。同時還要考慮系統(tǒng)的運行方式。

1、對于反應(yīng)故障時參數(shù)數(shù)值增大（如過電流）而動作的保護裝置，其靈敏系數(shù)為

2、對于反應(yīng)故障時參數(shù)數(shù)值減?。ㄈ绲碗妷海┒鴦幼鞯谋Ｗo裝置，其靈敏系數(shù)為

考慮到故障可能是非金屬性短路等因素，因此要求＞1。在《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中，對各種保護裝置的最小靈敏系數(shù)都有具體規(guī)定。

一般對主保護要求靈敏系數(shù)不小于1.5~2；對后備保護要求不小于1.2~1.5說明：4、可靠性

----是對及電保護裝置最根本的要求。是指繼電保護的工作應(yīng)安全可靠，即在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，保護應(yīng)可靠動作，而在不屬于它應(yīng)該動作的情況下，不應(yīng)該動作。

該動時拒動—事故范圍擴大不該動時誤動—本身事故根源

系統(tǒng)的運行方式最大運行方式：是指系統(tǒng)中投入運行的電源容量最大，系統(tǒng)的等值阻抗最小，以致發(fā)生故障時，短路電流最大的那種運行方式。最小運行方式：是指系統(tǒng)中投入運行的電源容量最小，系統(tǒng)的等值阻抗最大，以致發(fā)生故障時，短路電流最小的那種運行方式。注：系統(tǒng)的運行方式有很多種，但不屬于極端的運行方式。自測題1、電力系統(tǒng)中發(fā)生最嚴重的短路是（）

A、三相短路B、兩相短路

C、兩相接地短路D、單相接地短路2、系統(tǒng)發(fā)生短路的基本特征是（）

A、電流減小、電壓降低B、電流減小、電壓升高

C、電流增大、電壓降低D、電流增大、電壓升高3、電力系統(tǒng)中發(fā)生短路次數(shù)最多的是（）

A、三相短路B、兩相短路

C、兩相接地短路D、單相接地短路

答案：1、A2、C3、D4、繼電保護在發(fā)生不正常工作狀態(tài)時，應(yīng)（）

A、只發(fā)出信號B、跳閘

C、跳閘也發(fā)出信號D、減負荷5、反應(yīng)電壓與電流比值的保護是（）

A、電流速斷保護B、定時限過電流保護

C、距離保護D、低壓保護6、根據(jù)（）部分送來的信號，按照預(yù)定的任務(wù)，動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號。

A、測量部分B、邏輯部分

C、執(zhí)行部分D、都不對答案：4、A5、C6、B7、對繼電保護裝置最根本的要求是（）

A、快速性B、選擇性

C、靈敏性D、可靠性8、當線路發(fā)生故障時，線路保護裝置中最先動作的是（）。（A）時限機構(gòu) （B）出口執(zhí)行機構(gòu) （C）測量啟動機構(gòu) （D）切斷電源機構(gòu)答案：7、D8、C

9、繼電保護裝置的具體任務(wù)是（）。（A）線路發(fā)生故障時，切斷電源，并發(fā)出警告信號（B）用于測量線路運行數(shù)據(jù)（C）發(fā)生不正常工作狀態(tài)時，切斷電源 （D）用于監(jiān)控線路運行狀況10、繼電保護裝置在線路出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)（）。（A）由啟動機構(gòu)作用于斷路器 （B）由時限機構(gòu)發(fā)出警告信號（C）由執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生信號 （D）由啟動機構(gòu)切除電源答案：9、A10、C11、為提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，要求繼電保護裝置具有一定的（）。（A）靈敏性 （B）準確性 （C）快速性 （D）可靠性12、電力系統(tǒng)內(nèi)某一元件發(fā)生故障時，繼電保護裝置有選擇地將其切除的功能，稱為繼電保護裝置的（）。（A）選擇性 （B）快速性 （C）靈敏性 （D）準確性13、繼電保護裝置對其保護范圍內(nèi)故障的反應(yīng)能力，稱為繼電保護的（）。（A）選擇性 （B）靈敏性 （C）可靠性 （D）快速性答案：11、C12、A13、B14、無論線路發(fā)生什么故障都能迅速切除故障的保護稱為線路的（）。（A）輔助保護 （B）后備保護 （C）主保護 （D）后續(xù)保護15、當線路發(fā)生故障時，主保護因故不動作，這時用來切除故障的保護稱為線路的（）。（A）主保護 （B）后備保護 （C）輔助保護 （D）次保護16、在電力線路運行中，為了彌補主保護性能不足而專門裝設(shè)的保護為（）。（A）主保護 （B）次保護 （C）后備保護 （D）輔助保護

答案：14、C15、B16、D二、判斷題1、（）繼電保護裝置就是在電力網(wǎng)中及時發(fā)現(xiàn)并切除線路故障和不正常工作狀態(tài)及時告警的一種自動裝置。2、（）繼電保護裝置，在該動時，拒動會擴大事故的范圍。3、（）在大容量的電力系統(tǒng)中，用熔斷器難以達到保護要求，所以需要繼電保護裝置配合熔斷器來進行保護。答案：1、√