繼電保護(hù)基本概念

介紹人：王忠南京工程學(xué)院電力系繼電保護(hù)基本概念主要內(nèi)容一、繼電保護(hù)的基本知識(shí)

二、線路保護(hù)的基本原理三、變壓器保護(hù)的基本原理一、繼電保護(hù)基本知識(shí)

（一）繼電保護(hù)的任務(wù)1.電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)（1）故障①短路（最常見(jiàn)、危害最大）種類：K(1)、K(2)、K（1,1）、K(3)、匝間短路（變壓器、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）危害：●電流↑、電弧→燒壞設(shè)備●電動(dòng)力→損壞絕緣、載流體●電壓↓→用戶無(wú)法正常工作●系統(tǒng)穩(wěn)定性↓→振蕩甚至瓦解②斷線③復(fù)合故障

（2）不正常運(yùn)行狀態(tài)①過(guò)負(fù)荷②頻率下降（有功缺額）③過(guò)電壓（無(wú)功過(guò)剩）④系統(tǒng)振蕩★故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)如果不及時(shí)處理會(huì)引發(fā)“事故”2.繼電保護(hù)的任務(wù)——反“事故”具體為：（1）快速、有選擇地切除故障（跳閘）（2）發(fā)現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)，通知運(yùn)行人員及時(shí)處理（一般為發(fā)信號(hào)）

（二）對(duì)繼電保護(hù)的基本要求——選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性

1.選擇性（1）切除故障元件，縮小停電范圍→選擇性之一（2）各級(jí)、各種保護(hù)互為備用→選擇性之二（防備保護(hù)拒動(dòng)、斷路器拒跳）主保護(hù)●近后備后備保護(hù)（斷路器失靈保護(hù)）●遠(yuǎn)后備：本級(jí)保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，上級(jí)保護(hù)作為其后備

2.速動(dòng)性（1）減小元件損壞程度（2）使電動(dòng)機(jī)易于自起動(dòng)（3）系統(tǒng)易于納入同步（4）防止故障擴(kuò)大

↑↑

保護(hù)速動(dòng)快速斷路器

3.靈敏性——反應(yīng)故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)的能力一般用靈敏系數(shù)表示例如：對(duì)于過(guò)量保護(hù)（過(guò)電流保護(hù)）有

保護(hù)整定的動(dòng)作電流值越高，靈敏系數(shù)越小，靈敏性越低；動(dòng)作電流值越低，靈敏系數(shù)越大，靈敏性越高。

4.可靠性——（應(yīng)該動(dòng)作時(shí)）不拒動(dòng)；（不該動(dòng)作時(shí)）不誤動(dòng)。

對(duì)繼電保護(hù)的四個(gè)基本要求之間相互制約選擇性速動(dòng)性

動(dòng)作時(shí)間

動(dòng)作值靈敏性可靠性

（三）繼電保護(hù)的基本工作原理

1.短路時(shí)電氣量的變化及相應(yīng)的保護(hù)原理正常運(yùn)行————短路（1）電流↑→電流保護(hù)（反應(yīng)電流上升）（2）電壓↓→電壓保護(hù)（反應(yīng)電壓下降）（3）阻抗↓→阻抗保護(hù)，即距離保護(hù)（4）電流方向正方向定義為電流（功率）由母線流向線路。正常運(yùn)行、區(qū)外故障時(shí)：線路兩端一正一負(fù)；區(qū)內(nèi)故障時(shí)：線路兩端均為正（雙側(cè)電源），或一端為正，另一端無(wú)流（單側(cè)電源）→縱差動(dòng)保護(hù)、高頻保護(hù)等

2.繼電保護(hù)反應(yīng)的物理量電氣量：I、U、Z、…、相量、序分量等；非電氣量：瓦斯（氣體）、溫度等。

3.繼電保護(hù)裝置的組成測(cè)量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分

被測(cè)量測(cè)量部分邏輯部分執(zhí)行部分跳閘或發(fā)信號(hào)整定值

判斷是否發(fā)生故障決定是否動(dòng)作保護(hù)出口（不正常運(yùn)行狀態(tài)）

以滿足選擇性等要求4.繼電保護(hù)主要類型兩大類：

線路保護(hù)

元件保護(hù)（發(fā)電機(jī)、變壓器、<發(fā)變組>、電容器、電動(dòng)機(jī)、電抗器等）

（四）繼電保護(hù)的基礎(chǔ)元件

1.電流互感器（CT、TA）原理特點(diǎn)：（1）將一次大電流變?yōu)楸阌跍y(cè)量的小電流（5A、1A）,使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置小型化；（2）工作原理與變壓器相似，使二次設(shè)備與一次設(shè)備可靠隔離；（3）運(yùn)行中的CT二次側(cè)不允許開路；（4）測(cè)量誤差：變比誤差、角度誤差（10％誤差曲線）（5）類型：計(jì)量用（額定值附近的精度）保護(hù)用（大電流倍數(shù)時(shí)的線性度）（6）接線方式：中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)——“三表法”，A,B,C均裝CT；中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)——“兩表法”，A,C相裝CT。

2.電壓互感器（PT、TV）原理特點(diǎn)：（1）將一次高電壓變?yōu)楸阌跍y(cè)量的低電壓（100V）;（2）工作原理與變壓器相似，使二次設(shè)備與一次設(shè)備可靠隔離；（3）運(yùn)行中的PT二次側(cè)不允許短路（PT二次裝設(shè)熔絲）；（4）接線方式（常規(guī)接法）：一次接成星形，中性點(diǎn)接地；二次接成星形（輔助二次接成開口三角形）。變比為：中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)或中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)

3.繼電器（RELAY）

定義：當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到要求時(shí)，在相關(guān)電氣輸出回路中使輸出量（被控量）發(fā)生預(yù)定階躍變化的器件。輸入量可以是電氣量或非電氣量（如瓦斯等）；輸出量均為電氣量。

基本組成：線圈；接點(diǎn)（常開/常閉）。應(yīng)用：常規(guī)保護(hù)——用各種類型繼電器構(gòu)成保護(hù)主元件；微機(jī)保護(hù)——主要功能由軟件實(shí)現(xiàn)（數(shù)字化）,外圍控制回路中可采用中間繼電器實(shí)現(xiàn)各種邏輯或進(jìn)行觸點(diǎn)容量轉(zhuǎn)換。4.其它基礎(chǔ)元件各種變換器、序分量濾過(guò)器等。

二、線路保護(hù)的基本原理

（一）三段式電流保護(hù)（反應(yīng)相間短路故障）1.電流速斷保護(hù)（I段）（1）工作原理●動(dòng)作電流

可靠系數(shù)，取1.2～1.3●動(dòng)作時(shí)限不需與外部保護(hù)配合（如線路上有管形避雷器時(shí)，動(dòng)作時(shí)限應(yīng)躲過(guò)其泄放雷電流時(shí)間：0.06s～0.08s）（2）保護(hù)區(qū)問(wèn)題●一般不能保護(hù)全線；●保護(hù)區(qū)長(zhǎng)短受系統(tǒng)運(yùn)行方式、短路類型等影響，不穩(wěn)定。（3）應(yīng)用●只要有保護(hù)區(qū)，即可投入使用；●應(yīng)用于線路——變壓器組時(shí)，可以保護(hù)全線。

2.帶時(shí)限電流速斷保護(hù)（II段）（1）工作原理既然要保護(hù)本線路全長(zhǎng)，則保護(hù)區(qū)必然延伸至相鄰下一條線路首端?！褚欢ㄒ獛r(shí)限（以保證選擇性）●保護(hù)區(qū)一般不伸過(guò)下一條線路的I段保護(hù)區(qū)（2）動(dòng)作電流

可靠系數(shù)，取1.1～1.2*也可按躲過(guò)線路末端變壓器低壓側(cè)三相短路時(shí)流過(guò)保護(hù)安裝處的最大短路電流整定：

可靠系數(shù)，取1.1～1.2兩者取其大。

（3）動(dòng)作時(shí)限

0s0.5s

（4）靈敏度要求

不滿足時(shí)，只能與下級(jí)的II段配合。

3.定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（III段）（1）工作原理進(jìn)一步降低動(dòng)作電流（擴(kuò)大保護(hù)區(qū)），作為本級(jí)I、II段的近后備和下級(jí)保護(hù)的遠(yuǎn)后備。（2）動(dòng)作電流整定原則：●躲過(guò)最大負(fù)荷電流；●躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)電流；●下級(jí)故障線路切除后，前級(jí)III段保護(hù)應(yīng)可靠返回。

可靠系數(shù)（取1～1.2）電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)系數(shù)（取2～3）

返回系數(shù)（取0.9～0.95）

（3）動(dòng)作時(shí)限階梯形配合。時(shí)限級(jí)差△t一般取0.3s～0.5s

（4）靈敏度要求

（二）電壓閉鎖電流保護(hù)為提高III段過(guò)電流保護(hù)的靈敏度，引入電壓閉鎖元件，

電流元件與低電壓元件同時(shí)滿足時(shí)（“與”），保護(hù)才出口?！娏髟灰氵^(guò)正常負(fù)荷電流即可！

如靈敏度仍不滿足要求，可用復(fù)合電壓元件取代低電壓元件，即：

低電壓元件＋負(fù)序過(guò)電壓元件

（三）方向電流保護(hù)（反應(yīng)相間故障）

應(yīng)用在雙側(cè)電源線路上。

●方向問(wèn)題的提出雙側(cè)電源線路保護(hù)的選擇性出線配合矛盾；加裝方向元件（與電流元件是“與”的關(guān)系。母線流向線路為正，線路流向母線為負(fù)）后，矛盾解決。一般情況下，I、II、III段均帶方向元件

●必須按相起動(dòng)只有故障相的方向元件才能判別故障方向。如：

2.低周減載（按頻率自動(dòng)減負(fù)荷）（1）原理由系統(tǒng)有功功率缺額（電源、負(fù)載）引起，此時(shí)，必須斷開部分負(fù)荷，減少有功缺額，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)至允許范圍之內(nèi)。

（2）實(shí)