繼電保護整理

繼保概念整理電力系統(tǒng)運行狀態(tài)根據(jù)運動條件分為：正常運行狀態(tài)、不正常運行狀態(tài)、故障狀態(tài)。不正常運行狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電力元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障。事故是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能允許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備損壞。繼電保護裝置是指安裝在被保護元件上，反映被保護元件故障或不正常運行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置基本任務(wù)：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)遭到破壞并保證其他無故障元件迅速恢復(fù)正常運行2反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，根據(jù)運行維護條件（有無值班人員）而動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時一般不需要保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起誤動作。3繼電保護裝置還可以和電力系統(tǒng)的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復(fù)供電，從而提高了電力系統(tǒng)運行可靠性。繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)可靠性。繼電保護的基本要求1.選擇性。2.速動性。3.靈敏性。4.可靠性。選擇性：指繼電保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除非故障元件仍然繼續(xù)運行，盡量縮小停電范圍。速動性：快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下的工作時間，以及降低故障元件的損壞程度。靈敏性：指對于保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力?？煽啃裕褐冈谄湟?guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，不應(yīng)拒動，而在其他不該保護不該動作的情況下，不應(yīng)錯誤動作。電力系統(tǒng)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)備和線路的保護。后備保護：當(dāng)主保護因保護裝置拒動，保護回路中其他環(huán)節(jié)損壞等原因不能快速切除故障時，迅速啟動來切除故障的裝置。近后備保護：當(dāng)主保護拒動時，由本設(shè)備或線路的另一套保護來實現(xiàn)后備的保護；當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)近后備保護。遠(yuǎn)后備保護：當(dāng)主保護拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。電力系統(tǒng)故障后工頻電氣量變化，電流增大，電壓降低，電壓與電流之間相位角發(fā)生變化、測量阻抗發(fā)生變化，出現(xiàn)負(fù)序和零序分量，電氣元件流入和流出電流關(guān)系發(fā)生變化。繼電保護裝置的分類：機電型繼電保護裝置、靜態(tài)型繼電保護裝置繼電保護裝置的構(gòu)成：模擬型繼電保護裝置由測量部分，邏輯部分，執(zhí)行部分組成互感器的作用是將一次回路的高電壓和大電流變換為二次回路的標(biāo)準(zhǔn)低電壓和小電流，便于測量儀表和保護裝置，并使二次設(shè)備和高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)接地，保證了設(shè)備和人身安全。電流互感器接線方式（電流保護的接線方式）：三相完全星形聯(lián)結(jié)、兩相不完全星形聯(lián)結(jié)和兩相電流差接線。電流互感器在工作時其二次側(cè)不允許開路電壓互感器在工作時其二次側(cè)不允許短路（二次側(cè)有一端必須接地，連接時，注意其端口極性）電流保護:1、 無時限電流速斷保護：在滿足可靠性和保證選擇性的前提下，反應(yīng)電流增大而瞬時動作的電流保護（為了保證選擇性，一般情況下不能保護線路的一部分）又稱為第1段電流保護（自適應(yīng)無時限電流過斷保護：根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式和故障類型的變化，實時地改變保護裝置的動作特性，或整定值。）2、 帶時限電流速斷保護：切除本線路無時限電流速斷保護范圍外的故障，同時也作為無時限電流速斷保護的后備保護。又稱為第II段電流保護?？杀Ｗo線路全長，可做本級近后備保護。3、 定時限過電流保護（簡稱過電流保護），稱為第三段電流保護，指其動作電流按躲過線路最大負(fù)荷電流整定，并以時限保證動作選擇性，能保護全長，也能保護相鄰線路全長，不僅可作本級線路近后備保護，還可作相鄰線路遠(yuǎn)后備保護。電壓電流聯(lián)鎖速斷保護：用短路故障時電流增大和電壓降低的兩種特性，取得本線路故障保護的靈敏度和防止下一級線路故障時保護誤動作。若過電流保護裝置的靈敏度系數(shù)不能滿足要求，可采用低電壓啟動的過電流保護裝置，提高靈敏系數(shù)。反時限過電流保護裝置動作時間與故障電流大小成反比。方向過電流保護：線路發(fā)生短路時，它們的功率方向都是從母線流向線路的，保證動作具有選擇性。

選擇性快速性靈敏性（保護范圍）可靠性無時限依靠動作電流的整定無人為延時容易達(dá)不到要求較高（采用最簡單的繼電器，數(shù)量少，接線簡單）有時限同時依靠選擇動作電流和動作時間延時0.5s容易達(dá)不到要求過電流依靠選擇動作時間動作時限較長，特別是靠近電源的保護較高。但當(dāng)長距離、重負(fù)荷時夜不能滿足方向過電流保護裝置三個主要元件：啟動元件、方向元件，時間元件助增電流：由于分支電路相當(dāng)于一個電源，是故障線路電流增大汲出電流：由于并聯(lián)支路有電流存在，使故障線路短路電流減小電網(wǎng)中發(fā)生接地故障時，將出現(xiàn)零序電壓和零序電流，以此作為判斷依據(jù)，可構(gòu)成專用的接地保護，稱為零序保護。無時限零序電流速斷保護（1段）帶時限零序電流速斷保護（2段）零序過電流保護（3段）零序方向電流保護中性點不接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地，電網(wǎng)各處故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高為電網(wǎng)電壓，電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電壓，大小等于電網(wǎng)正常時的相電壓，故障線路的零序功率與非故障線路零序功率方向相反。中性點不接地電網(wǎng)中的接地保護：絕緣監(jiān)視裝置、零序電流保護、零序功率方向保護零序電流保護和相間電流保護相比的優(yōu)點：靈敏性高，延時時間短，受系統(tǒng)運行方式影響小，震蕩、短路時過負(fù)荷等不正常運行情況時，零序電流不會誤動作，結(jié)構(gòu)，工作原理簡單零序電流缺點：距離保護是指反應(yīng)保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠(yuǎn)近而確定保護動作時限的一種保護裝置。測量距離實際上是測量阻抗。距離保護三段動作范圍的階梯時限特性。由啟動回路，測量回路，邏輯回路。三段式距離保護與三段式電流保護主要差別：（1）測量元件是阻抗元件，而不是電流元件（2）增加了兩個閉鎖元件（3）整套保護裝置中有啟動元件，可以提高保護可靠性阻抗繼電器是距離保護裝置的核心元件，用于測量故障點到保護安裝處之間的阻抗。方向阻抗繼電器電力系統(tǒng)發(fā)生震蕩和短路時主要區(qū)別：（1）震蕩時電流和各點電壓幅值作周期性變化，變化速度慢，短路時電流突然增大，電壓突然降低，變化速度快。（2） 震蕩時三相對稱，系統(tǒng)中沒有負(fù)序分量出現(xiàn)，短路時會出現(xiàn)負(fù)序分量（3） 震蕩時，任一點電流和電壓之間相位關(guān)系隨之改變，短路時，電流電壓相位角是不變的（4） 震蕩時，測量阻抗的電阻分量變化較大，變化率決定于震蕩周期，短路時，電阻變化率遠(yuǎn)小于震蕩時的電阻變化率。自適應(yīng)距離保護：距離保護可在多電源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證有選擇性動作距離保護保護第1段是瞬時動作，但只能保護全長80%--85%，尚有15%--20%的線路保護范圍內(nèi)的短路靠0.5s時限的距離保護第2段來切除。靈敏性高，1段不受系統(tǒng)運行方式改變的影響。II段受影響小?？煽啃暂^低距離保護目前應(yīng)用較多的是保護電網(wǎng)的相間短路。一般縱聯(lián)差動保護所利用的通道類型分為：1導(dǎo)引線的縱聯(lián)保護（縱聯(lián)差動保護）2電力線載波縱聯(lián)差動保護（高頻保護）3微波縱聯(lián)差動保護（微波保護）4光纖縱聯(lián)差動保護（光纖保護）。由于線路兩端的電流互感器的勵磁特性不完全相同，流入到繼電器的電流稱為不平衡電流。凡是引起勵磁電流增大的各種因素，都是使不平衡電流增大的原因。減小暫態(tài)過程中不平衡電流方法：1在差動回路中嵌入具有快速飽和特性的中間變流器2在差動回路中串入電阻，該電阻可減少留人差動繼電器的不平衡電流并加速衰減（效果不明顯）。影響輸電線導(dǎo)引線縱差保護正確動作的因素：1電流互感器的誤差和不平衡電流；2導(dǎo)引線的阻抗和分布電容；3導(dǎo)引線故障和感應(yīng)過電壓。橫聯(lián)方向差動保護是利用功率方向元件判斷故障線路，既可用于電源側(cè)，也可用于受電測。電流平衡保護是利用兩回路電流大小判斷故障線路，只用于電源側(cè)。橫聯(lián)差動方向保護的相繼動作區(qū)和死區(qū)死去長度不超過全線長度的10%。橫聯(lián)差動保護優(yōu)點：快速地、有選擇性地切除平行線路上的故障；接線簡單缺點：在相繼動作區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時，切除故障的時間將延長一倍，造成感應(yīng)型功率方向繼電器的保護有死區(qū)，雙回線中有一回線停止運行時，保護要退出工作。平行線路的電流平衡保護是橫差保護的另一種形式。電源側(cè):受電測：電流平衡保護優(yōu)點：只有相繼動作區(qū)沒有死區(qū)，在保護裝置附近發(fā)生短路時，兩回路中流過的短路電流相差最大，保護裝置最靈敏。缺點：只能應(yīng)用于單電源線路有源一側(cè)的雙回線路上，不能用在單電源供電平行線路受電測。高頻保護是在線路縱差保護原理的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代通信中的高頻通信技術(shù)，在線路上輸送載波信號的高頻通道來代替導(dǎo)引線，構(gòu)成高頻保護。不反映被保護線路范圍以外的的故障，在定值選擇上無需與相鄰線路配合，可快速動作無需延時，因此不能作為相鄰線路后備保護。高頻保護按工作原理分為：方向高頻保護，電流相位差高頻保護。高頻通道分為（1）載波通道（頻率50?300KHz）（2）微波通道（頻率2000MHz或6000?8000MHz）（3）光纖通道（包括光發(fā)送器，光纖，光接收器）輸電線路載波通道的衰耗是指載波信號通過載波設(shè)備時信號的衰耗。高頻通道工作方式：經(jīng)常無高頻電流（故障時發(fā)信），經(jīng)常有高頻電流（長期發(fā)信）按傳送的信號性質(zhì)分為：閉鎖信號，允許信號，跳閘信號。無閉鎖信號是保護跳閘的必要條件。有允許信號是保護跳閘的必要條件。跳閘信號是保護跳閘的充分條件。高頻閉鎖方向保護是以高頻通道經(jīng)常無電流而在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式來構(gòu)成的，并規(guī)定線路兩端功率從母線流向線路時為正方向，從線路流回母線時為負(fù)方向。在外部故障時，由靠近故障點一端保護的發(fā)信機發(fā)出閉鎖信號，由兩端收信機接收后將保護閉鎖的情況，成為高頻閉鎖方向保護。負(fù)序功率高頻閉鎖方向保護能反映各種短路故障。高頻閉鎖方向保護只能作為本線路的全線快速保護，不能作為變電站母線和下一級線路的后備保護。高頻閉鎖距離保護裝置既能在內(nèi)部故障時快速地切除被保護范圍內(nèi)的任一點故障，又能在外部故障時，作為下一級線路和變電站母線的后備保護。零序電流方向保護對接地故障反應(yīng)靈敏，延時短，零序功率方向元件無死區(qū)，電壓互感器二次回路短線不會誤動作，接線簡單，可靠，系統(tǒng)振蕩時不會誤動作，所以不需要采取防止振蕩閉鎖措施，實現(xiàn)用高頻閉鎖方案時距離保護更方便。電流相差差動高頻保護是根據(jù)直接比較線路兩端電流相位而確定保護是否動作的原理構(gòu)成的。相差高頻保護的優(yōu)點：不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩，在非全相運行時不會誤動作，工作狀態(tài)不受電壓回路影響。相差高頻保護的缺點：受負(fù)載電流影響，在線路較長、保護范圍內(nèi)部故障時，相差高頻保護有可能工作在相繼動作狀態(tài)，增加切除故障時間，不能作為相鄰線路的后備保護。微波保護：以微波通道傳輸線路兩端電流相位，并比較兩端電流相位動作的輸電線路縱差保護。可劃分為：方向微波保護，距離微波保護，相差微波保護。自動重合閘的作用：1在線路發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)供電，大大地提高了供電的可靠性，減少了線路停電次數(shù)。2在有雙側(cè)電源高壓輸電線路上，采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，從而提高了傳輸容量。3在電力網(wǎng)設(shè)計過程中，裝設(shè)自動重合閘裝置，可暫緩架設(shè)雙回線路以節(jié)約投資。4對斷路器本身由于機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，也能起到糾正的作用。自動重合閘的基本要求：（1）動作迅速（2） 下列情況下，自動重合閘裝置不應(yīng)動作：1由值班人員手動或通過遙控裝置使斷路器跳閘2手動合閘于故障線路，繼電保護動作使斷路器跳閘后3當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)（3） 重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)該符合預(yù)先規(guī)定。（4） 動作后自動復(fù)位。（5） 用不對應(yīng)原則啟動（6） 與繼電保護相配合三相重合閘：不論在輸、配電線上發(fā)生單相短路還是相間短路時，繼電保護裝置均將線路三相斷路器同時跳開，然后啟動自動重合閘再同時合三相斷路器的方式。（一般只允許重合閘動作一次，成為三相一次自動重合閘裝置）單相重合閘：發(fā)生單相接地故障時，保護動作只斷開故障相的斷路器，然后進行單相重合。發(fā)生相間短路，一般只跳三相斷路器，并不進行重合閘。綜合重合閘：發(fā)生單相接地故障時，采用單相重合閘方式工作，發(fā)生相間短路時，采用三相重合閘方式。直跳：線路上發(fā)生任何類型的故障時，保護通過重合閘裝置的出口，斷開三相，不再重合閘。自動重合閘前加速：當(dāng)線路發(fā)生故障時，靠近電源側(cè)的保護無選擇性的瞬時動作于跳閘，而后重合閘來將斷路器重新合上。如果故障消除，線路恢復(fù)工作；如果是永久性故障，則由后備保護有選擇性切除。自動重合閘后加速：當(dāng)線路發(fā)生故障時，保護裝置有選擇的將故障線路切除，與此同時重合閘動作，重合一次，若重合于永久性故障時，保護裝置立即以不帶時限、無選擇的再次斷開斷路器。一般多加一塊中間繼電器即可實現(xiàn)。潛供電流：是指當(dāng)故障相線路被切除后，由于非故障相與故障相之間存在電容和電感，雖然短路電流被切斷，但在故障點弧光通道中任有一定的電流通過。潛供電流大小與線路參數(shù)有關(guān)。電壓越高、線路越長、負(fù)荷電流越大，則