繼電保護(hù)培訓(xùn)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)講義

一、繼電保護(hù)概述

二、電流保護(hù)

三、距離保護(hù)

四、變壓器保護(hù)

繼電保護(hù)基礎(chǔ)內(nèi)容一、繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)的任務(wù)。對(duì)繼電保護(hù)的要求。繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的組成。返回一、繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)的任務(wù)：能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)需要?jiǎng)幼饔跀嗦菲魈l或發(fā)出信號(hào)。一、繼電保護(hù)概述發(fā)生各種形式的短路，故障點(diǎn)通過(guò)很大的短路電流和燃起電弧，造成故障元件的損壞。使部分非故障元件通過(guò)短路電流，由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，引起它們的損壞或縮短使用壽命。造成部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性，或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。負(fù)荷超過(guò)電氣設(shè)備的額定值而引起電流升高（一般稱(chēng)過(guò)負(fù)荷）。系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額引起頻率降低。不直接接地系統(tǒng)中出現(xiàn)單相接地。變壓器油中出現(xiàn)部分氣體。故障不正常運(yùn)行狀態(tài)一、繼電保護(hù)概述

繼電保護(hù)裝置：就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。它的基本任務(wù)是：1）自動(dòng)、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，保證其它無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行2）反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。返回一、繼電保護(hù)概述

對(duì)繼電保護(hù)的要求：選擇性速動(dòng)性靈敏性可靠性一、繼電保護(hù)概述

對(duì)繼電保護(hù)的要求：

選擇性：是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。一、繼電保護(hù)概述

對(duì)繼電保護(hù)的要求：

速動(dòng)性：是指要盡可能快地切除故障，以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間，以及縮小故障元件的損壞程度。一、繼電保護(hù)概述一般必須快速切除的故障有：(1)使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。(2)大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障。(3)中、低壓線路導(dǎo)線截面過(guò)小，為避免過(guò)熱不允許延時(shí)切除的故障。(4)可能危及人身安全、對(duì)通信系統(tǒng)或鐵路信號(hào)造成強(qiáng)烈干擾的故障。

一、繼電保護(hù)概述時(shí)間包括保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間，一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.04s～0.08s，最快的可達(dá)0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時(shí)間為0.06s～0.15s，最快的可達(dá)0.02s～0.06s。對(duì)于反應(yīng)不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，一般不要求快速動(dòng)作，而應(yīng)按照選擇性的條件，帶延時(shí)地發(fā)出信號(hào)。

一、繼電保護(hù)概述

對(duì)繼電保護(hù)的要求：

靈敏性：是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力?！独^電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》對(duì)各類(lèi)保護(hù)的靈敏系數(shù)都做了具體的規(guī)定。一、繼電保護(hù)概述

對(duì)繼電保護(hù)的要求：能滿足靈敏性要求的繼電保護(hù)，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置和短路的類(lèi)型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能正確反應(yīng)動(dòng)作，保護(hù)裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。一、繼電保護(hù)概述

對(duì)繼電保護(hù)的要求：

可靠性：是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)動(dòng)作。返回一、繼電保護(hù)概述

對(duì)繼電保護(hù)的要求：可靠性包括安全性和信賴(lài)性，是對(duì)繼電保護(hù)最根本的要求。安全性：--------即不誤動(dòng)。信賴(lài)性：--------即不拒動(dòng)。繼電保護(hù)的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作都會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害。

返回一、繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)的基本原理

為完成繼電保護(hù)的基本任務(wù)，首先就要求區(qū)分出系統(tǒng)正常運(yùn)行與發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)之間的差別，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。ZIG一、繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)的基本原理差別1：正常運(yùn)行時(shí)線路上只流過(guò)負(fù)荷電流，且越靠近電源端電流越大。故障時(shí)從電源到短路點(diǎn)之間將流過(guò)很大的短路電流。ZIG一、繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)的基本原理差別2：正常運(yùn)行時(shí)線路各點(diǎn)電壓均在額定電壓附近變化。短路時(shí)故障點(diǎn)電壓降為零。各變電所母線電壓也有不同程度的變化。越靠近短路點(diǎn)電壓變化越大。ZIG一、繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)的基本原理

差別3：在線路始端用電壓與電流的比值來(lái)測(cè)量阻抗。正常運(yùn)行時(shí)所測(cè)到的為負(fù)荷阻抗與線路阻抗之和，值較大。面故障時(shí)測(cè)量的是短路點(diǎn)至線路始端的線路阻抗，值較小，且此阻抗大小正比于故障點(diǎn)距離的遠(yuǎn)近。ZIG一、繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)的基本原理利用如上所述的幾點(diǎn)差別，就可以構(gòu)成不同原理的保護(hù)。如反應(yīng)電流增大而動(dòng)作的過(guò)電流保護(hù)。反應(yīng)電壓降低而動(dòng)作的低電壓保護(hù)。反應(yīng)短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間距離的距離保護(hù)等。一、繼電保護(hù)概述保護(hù)裝置的組成：一般而言，不管是電磁型保護(hù)還是現(xiàn)在的微機(jī)型保護(hù)，都可以分為如下幾個(gè)結(jié)構(gòu)：一、繼電保護(hù)概述保護(hù)裝置的組成：輸入信號(hào)主要為被保護(hù)元件的電流、電壓信號(hào)及部分開(kāi)關(guān)量信號(hào)，如重瓦斯等。一、繼電保護(hù)概述保護(hù)裝置的組成：測(cè)量部分是從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，并與給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果給出“是”、“非”的邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否起動(dòng)。一、繼電保護(hù)概述保護(hù)裝置的組成：邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序等，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將命令傳給執(zhí)行部分。一、繼電保護(hù)概述保護(hù)裝置的組成：執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如故障時(shí)跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作等。返回二、電流保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流I段）限時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流II段）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（過(guò)流III段）二、電流保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流I段）

根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的要求，我們希望發(fā)生故障時(shí)能夠瞬時(shí)切除保護(hù)。再根據(jù)正常運(yùn)行時(shí)電流較小、故障時(shí)電流迅速增大的特點(diǎn)，我們可以構(gòu)成一個(gè)最簡(jiǎn)單可靠的保護(hù)——瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。二、電流保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流I段）原理：當(dāng)測(cè)量到電流增大到某一個(gè)預(yù)先整定好的值時(shí)，立即動(dòng)作斷開(kāi)斷路器。二、電流保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流I段）

缺點(diǎn)1：為了保證選擇性，必須確保在下一線路始端短路不能誤動(dòng)。因此整定定值時(shí)需加一個(gè)可靠系數(shù)（一般為1.3）導(dǎo)致無(wú)法保護(hù)線路全長(zhǎng)。二、電流保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流I段）

缺點(diǎn)2：受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響較大，在某些情況下可能導(dǎo)致正常運(yùn)行時(shí)無(wú)保護(hù)范圍。返回二、電流保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流II段）

為了彌補(bǔ)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的不足，增設(shè)限時(shí)電流速斷保護(hù)，要求在任何情況下均能保護(hù)線路全長(zhǎng)，而其動(dòng)作時(shí)間盡可能短。二、電流保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流II段）原理：當(dāng)測(cè)量到電流增大到某一個(gè)預(yù)先整定好的值時(shí)，經(jīng)過(guò)整定好的時(shí)間后動(dòng)作斷開(kāi)斷路器。二、電流保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)（過(guò)流II段）

為了在任何運(yùn)行方式下保護(hù)線路全長(zhǎng)，不得不將保護(hù)范圍伸入下一條線路，而為了保障選擇性，必須犧牲速動(dòng)性，增加一個(gè)動(dòng)作時(shí)限△t。一般為0.3－0.5S。返回二、電流保護(hù)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（過(guò)流III段）

一般情況下，過(guò)流I、II段一起作為線路的主保護(hù)，可保護(hù)線路全長(zhǎng)。而在繼電保護(hù)中一般除了主保護(hù)外，還會(huì)配置后備保護(hù)，在主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)的情況下切除故障。因此配置定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。二、電流保護(hù)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（過(guò)流III段）

單側(cè)電源放射形網(wǎng)絡(luò)中過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的選擇說(shuō)明二、電流保護(hù)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（過(guò)流III段）

定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)通常按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定，其保護(hù)范圍可以包括下一級(jí)線路全長(zhǎng)甚至更長(zhǎng)，因此需要用動(dòng)作時(shí)間來(lái)確保其選擇性。二、電流保護(hù)電流保護(hù)的應(yīng)用及評(píng)價(jià)

階段時(shí)電流保護(hù)簡(jiǎn)單可靠，在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求，因此在35kV及以下的網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)是它直接受電網(wǎng)的接線及系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較大，有時(shí)候無(wú)法滿足靈敏度或保護(hù)范圍的要求。返回三、距離保護(hù)距離保護(hù)的概念

由于電流保護(hù)整定值的選擇、保護(hù)范圍及靈敏系數(shù)等直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，在35kV以上電壓的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中很難滿足要求。為此就必須采用性能更加完善的保護(hù)。距離保護(hù)就是適應(yīng)這種要求的一種保護(hù)。三、距離保護(hù)距離保護(hù)的原理

R＝U/I計(jì)算保護(hù)安裝處電壓與電流的比值R，該值正比于故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離。當(dāng)值小于預(yù)先整定的定值時(shí)動(dòng)作斷開(kāi)斷路器。三、距離保護(hù)距離保護(hù)的特點(diǎn)

由于距離保護(hù)反應(yīng)的是故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗，其保護(hù)范圍穩(wěn)定，基本不受運(yùn)行方式變化的影響。但其仍然不能明確區(qū)分本線路未端和下一線路始端故障。因此它和電流保護(hù)一樣要做成多段式的。三、距離保護(hù)距離保護(hù)的特點(diǎn)

一般情況下會(huì)配置三段式相間距離和三段式接地距離保護(hù)。一段保護(hù)線路全長(zhǎng)的80%、瞬時(shí)動(dòng)作。二段保護(hù)線路全長(zhǎng)并延伸至下一線路I段的范圍內(nèi)。以較短的時(shí)間切除故障。三段作為后備保護(hù)，時(shí)限一般較長(zhǎng)。三、距離保護(hù)距離保護(hù)的主要組成元件

返回四、變壓器保護(hù)變壓器保護(hù)的一般配置：

瓦斯保護(hù)差動(dòng)保護(hù)各側(cè)（復(fù)壓閉鎖）過(guò)流保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)四、變壓器保護(hù)瓦斯保護(hù)：當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于故障點(diǎn)電流和電弧的作用，使變壓器油及其它絕緣材料分解產(chǎn)生氣體，它們從油箱流向油枕。利用這種氣體實(shí)現(xiàn)的保護(hù)稱(chēng)為瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，但不能反應(yīng)變壓器外部如套管和引出線上的故障。四、變壓器保護(hù)瓦斯保護(hù)：輕瓦斯保護(hù)：當(dāng)流入瓦斯繼電器內(nèi)的氣體達(dá)到一定數(shù)量，使油面下降，將開(kāi)口杯轉(zhuǎn)動(dòng)接通觸點(diǎn)后即使保護(hù)動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。輕瓦斯保護(hù)一般只發(fā)信號(hào)，表示內(nèi)部發(fā)生輕微故障或異常。（有時(shí)新投運(yùn)或長(zhǎng)期未運(yùn)行的變壓器投運(yùn)使油溫升高也會(huì)產(chǎn)生少量氣體）四、變壓器保護(hù)瓦斯保護(hù)：重瓦斯保護(hù)：當(dāng)變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障使油流急速?zèng)_擊檔板，帶動(dòng)磁鐵使觸點(diǎn)閉合，保護(hù)動(dòng)作跳閘。重瓦斯保護(hù)動(dòng)作表示變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障，需立即對(duì)變壓器進(jìn)行全面檢查。四、變壓器保護(hù)差動(dòng)保護(hù)：

差動(dòng)保護(hù)的基本工作原理是比較被保護(hù)元件各端電流大小和相位，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，兩側(cè)電流相量和為零，當(dāng)故障時(shí)，兩側(cè)電流相量和等于故障點(diǎn)的電流四、變壓器保護(hù)差動(dòng)保護(hù)原理：正常運(yùn)行時(shí)內(nèi)部故障時(shí)四、變壓器保護(hù)差動(dòng)保護(hù)特點(diǎn)：差動(dòng)保護(hù)同樣是變壓器的主保護(hù)，它可以反應(yīng)變壓器內(nèi)部和引出線上的故障，但由于它是電量保護(hù)，對(duì)變壓器內(nèi)部輕微故障的靈敏度不如瓦斯保護(hù)高，且不能反應(yīng)變壓器油面降低等非電量故障。四、變壓器保護(hù)差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)：

由于正常時(shí)理論上電流為零，故定值可以設(shè)得很小，只需躲開(kāi)不平衡電流。相比過(guò)流保護(hù)，它的靈敏度非常高。四、變壓器保護(hù)差動(dòng)保護(hù)存在的主要問(wèn)題：變壓器為YD11接線，低壓側(cè)電流比高壓側(cè)電流相位超前30°變壓器兩側(cè)電壓等級(jí)不同，并且選擇的電流互感器變比與實(shí)際計(jì)算的變比不一致。變壓器調(diào)壓分接頭改變。兩側(cè)電流互感器特性不同。勵(lì)磁涌流只存在于主變高壓側(cè)。四、變壓器保護(hù)

問(wèn)題1：變壓器為Y△11接線，低壓側(cè)電流比高壓側(cè)電流相位超前30°解決辦法：將高壓側(cè)的互感器接為△形，低壓側(cè)的互感器接為Y形，可平衡兩側(cè)相位。四、變壓器保護(hù)問(wèn)題2：變壓器兩側(cè)電壓等級(jí)不同，并且選擇的電流互感器變比與實(shí)際計(jì)算的變比不一致。解決辦法：采用平衡系數(shù)的概念，將高壓側(cè)的電流作為基準(zhǔn)，用低壓側(cè)的電流乘以平衡系數(shù)，使其與高壓側(cè)電流平衡。四、變壓器保護(hù)算例：項(xiàng)目高壓側(cè)（I側(cè)）中壓側(cè)（II側(cè)）低壓側(cè)（III側(cè)）變壓器全容量150MVA電壓等級(jí)230kV115kV10.5kV接線方式Y(jié)YΔ-11各側(cè)TA變比600/51200/58000/5變壓器一次額定電流376A753A8247A變壓器二次額定電流3.13A3.13A5.15A各側(cè)平衡系數(shù)Kph110.6077四、變壓器保護(hù)

問(wèn)題3：變壓器調(diào)壓分接頭改變會(huì)造成變壓器變比的變化，也會(huì)形成差流。解決辦法：通過(guò)整定計(jì)算時(shí)取一定的門(mén)坎值來(lái)躲過(guò)。四、變壓器保護(hù)

問(wèn)題4：兩側(cè)電流互感器特性不同。解決辦法：互感器選型時(shí)需注意盡量選擇特性一致或相近的互感器。同時(shí)在整定計(jì)算時(shí)留一定的誤差裕度來(lái)防止特性不一致造成的差流。四、變壓器保護(hù)