繼電保護培訓

電力系統(tǒng)繼電保護基礎(chǔ)知識講義

一、繼電保護概述

二、電流保護

三、距離保護

四、變壓器保護

繼電保護基礎(chǔ)內(nèi)容一、繼電保護概述繼電保護的任務。對繼電保護的要求。繼電保護的基本原理和保護裝置的組成。返回一、繼電保護概述繼電保護的任務：能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)需要動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號。一、繼電保護概述發(fā)生各種形式的短路，故障點通過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短路電流，由于發(fā)熱和電動力的作用，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。負荷超過電氣設備的額定值而引起電流升高（一般稱過負荷）。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。故障不正常運行狀態(tài)一、繼電保護概述

繼電保護裝置：就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：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，保證其它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)運行維護的條件而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。返回一、繼電保護概述

對繼電保護的要求：選擇性速動性靈敏性可靠性一、繼電保護概述

對繼電保護的要求：

選擇性：是指保護裝置動作時，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)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。一、繼電保護概述

對繼電保護的要求：

速動性：是指要盡可能快地切除故障，以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。一、繼電保護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、變壓器和電動機內(nèi)部故障。(3)中、低壓線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障。(4)可能危及人身安全、對通信系統(tǒng)或鐵路信號造成強烈干擾的故障。

一、繼電保護概述時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間為0.04s～0.08s，最快的可達0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時間為0.06s～0.15s，最快的可達0.02s～0.06s。對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而應按照選擇性的條件，帶延時地發(fā)出信號。

一、繼電保護概述

對繼電保護的要求：

靈敏性：是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力?！独^電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》對各類保護的靈敏系數(shù)都做了具體的規(guī)定。一、繼電保護概述

對繼電保護的要求：能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時，不論短路點的位置和短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應動作，保護裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來衡量。一、繼電保護概述

對繼電保護的要求：

可靠性：是指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應動作。返回一、繼電保護概述

對繼電保護的要求：可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。安全性：--------即不誤動。信賴性：--------即不拒動。繼電保護的誤動作和拒動作都會給電力系統(tǒng)帶來嚴重危害。

返回一、繼電保護概述繼電保護的基本原理

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

差別3：在線路始端用電壓與電流的比值來測量阻抗。正常運行時所測到的為負荷阻抗與線路阻抗之和，值較大。面故障時測量的是短路點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距離的遠近。ZIG一、繼電保護概述繼電保護的基本原理利用如上所述的幾點差別，就可以構(gòu)成不同原理的保護。如反應電流增大而動作的過電流保護。反應電壓降低而動作的低電壓保護。反應短路點到保護安裝處之間距離的距離保護等。一、繼電保護概述保護裝置的組成：一般而言，不管是電磁型保護還是現(xiàn)在的微機型保護，都可以分為如下幾個結(jié)構(gòu)：一、繼電保護概述保護裝置的組成：輸入信號主要為被保護元件的電流、電壓信號及部分開關(guān)量信號，如重瓦斯等。一、繼電保護概述保護裝置的組成：測量部分是從被保護對象輸入的有關(guān)電氣量，并與給定的整定值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果給出“是”、“非”的邏輯信號，從而判斷保護是否起動。一、繼電保護概述保護裝置的組成：邏輯部分是根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序等，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，并將命令傳給執(zhí)行部分。一、繼電保護概述保護裝置的組成：執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務。如故障時跳閘；不正常運行時發(fā)出信號；正常運行時不動作等。返回二、電流保護瞬時電流速斷保護（過流I段）限時電流速斷保護（過流II段）定時限過電流保護（過流III段）二、電流保護瞬時電流速斷保護（過流I段）

根據(jù)對繼電保護速動性的要求，我們希望發(fā)生故障時能夠瞬時切除保護。再根據(jù)正常運行時電流較小、故障時電流迅速增大的特點，我們可以構(gòu)成一個最簡單可靠的保護——瞬時電流速斷保護。二、電流保護瞬時電流速斷保護（過流I段）原理：當測量到電流增大到某一個預先整定好的值時，立即動作斷開斷路器。二、電流保護瞬時電流速斷保護（過流I段）

缺點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。因此整定定值時需加一個可靠系數(shù)（一般為1.3）導致無法保護線路全長。二、電流保護瞬時電流速斷保護（過流I段）

缺點2：受系統(tǒng)運行方式的影響較大，在某些情況下可能導致正常運行時無保護范圍。返回二、電流保護限時電流速斷保護（過流II段）

為了彌補瞬時電流速斷保護的不足，增設限時電流速斷保護，要求在任何情況下均能保護線路全長，而其動作時間盡可能短。二、電流保護限時電流速斷保護（過流II段）原理：當測量到電流增大到某一個預先整定好的值時，經(jīng)過整定好的時間后動作斷開斷路器。二、電流保護限時電流速斷保護（過流II段）

為了在任何運行方式下保護線路全長，不得不將保護范圍伸入下一條線路，而為了保障選擇性，必須犧牲速動性，增加一個動作時限△t。一般為0.3－0.5S。返回二、電流保護定時限過電流保護（過流III段）

一般情況下，過流I、II段一起作為線路的主保護，可保護線路全長。而在繼電保護中一般除了主保護外，還會配置后備保護，在主保護或斷路器拒動的情況下切除故障。因此配置定時限過電流保護。二、電流保護定時限過電流保護（過流III段）

單側(cè)電源放射形網(wǎng)絡中過電流保護動作時限的選擇說明二、電流保護定時限過電流保護（過流III段）

定時限過電流保護通常按躲開最大負荷電流來整定，其保護范圍可以包括下一級線路全長甚至更長，因此需要用動作時間來確保其選擇性。二、電流保護電流保護的應用及評價

階段時電流保護簡單可靠，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)絡中獲得了廣泛的應用。缺點是它直接受電網(wǎng)的接線及系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，有時候無法滿足靈敏度或保護范圍的要求。返回三、距離保護距離保護的概念

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

R＝U/I計算保護安裝處電壓與電流的比值R，該值正比于故障點至保護安裝處的距離。當值小于預先整定的定值時動作斷開斷路器。三、距離保護距離保護的特點

由于距離保護反應的是故障點至保護安裝處的阻抗，其保護范圍穩(wěn)定，基本不受運行方式變化的影響。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。因此它和電流保護一樣要做成多段式的。三、距離保護距離保護的特點

一般情況下會配置三段式相間距離和三段式接地距離保護。一段保護線路全長的80%、瞬時動作。二段保護線路全長并延伸至下一線路I段的范圍內(nèi)。以較短的時間切除故障。三段作為后備保護，時限一般較長。三、距離保護距離保護的主要組成元件

返回四、變壓器保護變壓器保護的一般配置：

瓦斯保護差動保護各側(cè)（復壓閉鎖）過流保護過負荷保護四、變壓器保護瓦斯保護：當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時，由于故障點電流和電弧的作用，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。利用這種氣體實現(xiàn)的保護稱為瓦斯保護。瓦斯保護是變壓器內(nèi)部故障的主保護，但不能反應變壓器外部如套管和引出線上的故障。四、變壓器保護瓦斯保護：輕瓦斯保護：當流入瓦斯繼電器內(nèi)的氣體達到一定數(shù)量，使油面下降，將開口杯轉(zhuǎn)動接通觸點后即使保護動作，發(fā)出信號。輕瓦斯保護一般只發(fā)信號，表示內(nèi)部發(fā)生輕微故障或異常。（有時新投運或長期未運行的變壓器投運使油溫升高也會產(chǎn)生少量氣體）四、變壓器保護瓦斯保護：重瓦斯保護：當變壓器發(fā)生嚴重故障使油流急速沖擊檔板，帶動磁鐵使觸點閉合，保護動作跳閘。重瓦斯保護動作表示變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障，需立即對變壓器進行全面檢查。四、變壓器保護差動保護：

差動保護的基本工作原理是比較被保護元件各端電流大小和相位，正常運行和區(qū)外故障時，兩側(cè)電流相量和為零，當故障時，兩側(cè)電流相量和等于故障點的電流四、變壓器保護差動保護原理：正常運行時內(nèi)部故障時四、變壓器保護差動保護特點：差動保護同樣是變壓器的主保護，它可以反應變壓器內(nèi)部和引出線上的故障，但由于它是電量保護，對變壓器內(nèi)部輕微故障的靈敏度不如瓦斯保護高，且不能反應變壓器油面降低等非電量故障。四、變壓器保護差動保護的特點：

由于正常時理論上電流為零，故定值可以設得很小，只需躲開不平衡電流。相比過流保護，它的靈敏度非常高。四、變壓器保護差動保護存在的主要問題：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)電壓等級不同，并且選擇的電流互感器變比與實際計算的變比不一致。變壓器調(diào)壓分接頭改變。兩側(cè)電流互感器特性不同。勵磁涌流只存在于主變高壓側(cè)。四、變壓器保護

問題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、變壓器保護問題2：變壓器兩側(cè)電壓等級不同，并且選擇的電流互感器變比與實際計算的變比不一致。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，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、變壓器保護算例：項目高壓側(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

問題3：變壓器調(diào)壓分接頭改變會造成變壓器變比的變化，也會形成差流。解決辦法：通過整定計算時取一定的門坎值來躲過。四、變壓器保護

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