繼電保護基本概念

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

二、線路保護的基本原理三、變壓器保護的基本原理一、繼電保護基本知識

（一）繼電保護的任務1.電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài)（1）故障①短路（最常見、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、電動機等）危害：●電流↑、電弧→燒壞設備●電動力→損壞絕緣、載流體●電壓↓→用戶無法正常工作●系統(tǒng)穩(wěn)定性↓→振蕩甚至瓦解②斷線③復合故障

（2）不正常運行狀態(tài)①過負荷②頻率下降（有功缺額）③過電壓（無功過剩）④系統(tǒng)振蕩★故障和不正常運行狀態(tài)如果不及時處理會引發(fā)“事故”2.繼電保護的任務——反“事故”具體為：（1）快速、有選擇地切除故障（跳閘）（2）發(fā)現(xiàn)不正常運行狀態(tài)，通知運行人員及時處理（一般為發(fā)信號）

（二）對繼電保護的基本要求——選擇性、速動性、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、各種保護互為備用→選擇性之二（防備保護拒動、斷路器拒跳）主保護●近后備后備保護（斷路器失靈保護）●遠后備：本級保護拒動時，上級保護作為其后備

2.速動性（1）減小元件損壞程度（2）使電動機易于自起動（3）系統(tǒng)易于納入同步（4）防止故障擴大

↑↑

保護速動快速斷路器

3.靈敏性——反應故障、不正常運行狀態(tài)的能力一般用靈敏系數(shù)表示例如：對于過量保護（過電流保護）有

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

4.可靠性——（應該動作時）不拒動；（不該動作時）不誤動。

對繼電保護的四個基本要求之間相互制約選擇性速動性

動作時間

動作值靈敏性可靠性

（三）繼電保護的基本工作原理

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

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

3.繼電保護裝置的組成測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分

被測量測量部分邏輯部分執(zhí)行部分跳閘或發(fā)信號整定值

判斷是否發(fā)生故障決定是否動作保護出口（不正常運行狀態(tài)）

以滿足選擇性等要求4.繼電保護主要類型兩大類：

線路保護

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

（四）繼電保護的基礎(chǔ)元件

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

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

3.繼電器（RELAY）

定義：當輸入量（激勵量）的變化達到要求時，在相關(guān)電氣輸出回路中使輸出量（被控量）發(fā)生預定階躍變化的器件。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（常開/常閉）。應用：常規(guī)保護——用各種類型繼電器構(gòu)成保護主元件；微機保護——主要功能由軟件實現(xiàn)（數(shù)字化）,外圍控制回路中可采用中間繼電器實現(xiàn)各種邏輯或進行觸點容量轉(zhuǎn)換。4.其它基礎(chǔ)元件各種變換器、序分量濾過器等。

二、線路保護的基本原理

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

可靠系數(shù)，取1.2～1.3●動作時限不需與外部保護配合（如線路上有管形避雷器時，動作時限應躲過其泄放雷電流時間：0.06s～0.08s）（2）保護區(qū)問題●一般不能保護全線；●保護區(qū)長短受系統(tǒng)運行方式、短路類型等影響，不穩(wěn)定。（3）應用●只要有保護區(qū)，即可投入使用；●應用于線路——變壓器組時，可以保護全線。

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

可靠系數(shù)，取1.1～1.2*也可按躲過線路末端變壓器低壓側(cè)三相短路時流過保護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）動作時限

0s0.5s

（4）靈敏度要求

不滿足時，只能與下級的II段配合。

3.定時限過電流保護（III段）（1）工作原理進一步降低動作電流（擴大保護區(qū)），作為本級I、II段的近后備和下級保護的遠后備。（2）動作電流整定原則：●躲過最大負荷電流；●躲過電動機自起動電流；●下級故障線路切除后，前級III段保護應可靠返回。

可靠系數(shù)（取1～1.2）電動機自起動系數(shù)（取2～3）

返回系數(shù)（取0.9～0.95）

（3）動作時限階梯形配合。時限級差△t一般取0.3s～0.5s

（4）靈敏度要求

（二）電壓閉鎖電流保護為提高III段過電流保護的靈敏度，引入電壓閉鎖元件，

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

如靈敏度仍不滿足要求，可用復合電壓元件取代低電壓元件，即：

低電壓元件＋負序過電壓元件

（三）方向電流保護（反應相間故障）

應用在雙側(cè)電源線路上。

●方向問題的提出雙側(cè)電源線路保護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）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（按頻率自動減負荷）（1）原理由系統(tǒng)有功功率缺額（電源、負載）引起，此時，必須斷開部分負荷，減少有功缺額，使系統(tǒng)頻率恢復至允許范圍之內(nèi)。

（2）實