電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1

電力系統(tǒng)的定義：通常把由各種類型的發(fā)電廠、輸電設(shè)施和配電設(shè)施以及用電設(shè)施組成的電

腦生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)成為電力系統(tǒng)。

一次設(shè)施：一般將電腦通過(guò)的設(shè)施成為電力系統(tǒng)的一次設(shè)施，如發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、

母線、輸電線路、補(bǔ)償電容器、電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)施等。

二次設(shè)施：對(duì)一次設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、掌握和愛護(hù)的設(shè)施，成為電力系統(tǒng)的二

次設(shè)施。

繼電愛護(hù)裝置基本概念：就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電器元件發(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)生信號(hào)的一種自動(dòng)裝置?；救蝿?wù)：（1）發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、快速、有

選擇的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于息病破壞，保證非故障部分快速恢復(fù)

正常運(yùn)行。（2）當(dāng)系統(tǒng)中電氣設(shè)施消失不正常運(yùn)行狀態(tài)，能準(zhǔn)時(shí)反應(yīng)并依據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件發(fā)

出信號(hào)或跳閘。

繼電愛護(hù)裝置的組成：測(cè)量部分、規(guī)律部分和執(zhí)行部分.

電力系統(tǒng)繼電愛護(hù)的基本性能應(yīng)滿意四個(gè)要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、牢靠性。

繼電器的返回系數(shù)：愛護(hù)繼電器的返回電流與動(dòng)作電流的比值稱為返回系數(shù)，記為

K=〃

叱1°

*act

GB/T14285-2006《繼電愛護(hù)和平安自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》要求繼電愛護(hù)用電流互感器的穩(wěn)態(tài)

電流誤差不得超過(guò)10%,相角誤差不得超過(guò)7°

當(dāng)系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)，愛護(hù)范圍最大，為（ax；二系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式是兩

相短路時(shí)，愛護(hù)范圍最小，為'in。應(yīng)采納最不利狀況下愛護(hù)范圍來(lái)校驗(yàn)愛護(hù)的靈敏度，一

般要求愛護(hù)范圍不小于線路全長(zhǎng)的15%,即備山215%/忖

無(wú)時(shí)限電流速斷愛護(hù)的單相原理接線中采納中間繼電器的緣由如下：

⑴電流繼電器的觸點(diǎn)容量比較小，不能直接接通跳閘線圖，因此，應(yīng)先啟動(dòng)中間繼電器，然

后再由中間繼電器的大容量觸點(diǎn)去跳閘。

⑵當(dāng)線路上裝有管型避雷器時(shí)，采用中間繼電器來(lái)增大愛護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間，以防止管

蟄避雷器放電時(shí)引起速斷愛護(hù)誤動(dòng)作。

完全與不完全星形接線方式的區(qū)分：

⑴兩種接線的投資不同，完全星形接線需要三個(gè)電流互感器、三個(gè)電流繼電器和四根二次電

纜，相對(duì)來(lái)講是簡(jiǎn)單和不經(jīng)濟(jì)的。

⑵在大接地電流系統(tǒng)中，完全星形接線能反應(yīng)全部單相接地故障，不完全星形接線能反應(yīng)B

相接地故障。

（3）

（4）

（5）

繼電愛護(hù)接線圖一般用原理接線圖和綻開圖來(lái)表示。

繼電愛護(hù)對(duì)功率方向繼電器的基本要求是：

（1）應(yīng)具有明確的方向性，即在正方向發(fā)生各種故障（包括故障點(diǎn)有過(guò)度電阻的狀況）時(shí),

能牢靠動(dòng)作，而在反方向發(fā)生任何故障時(shí)牢靠不動(dòng)作。

（2）故障時(shí)繼電器的動(dòng)作有足夠的靈敏度。

所謂90。接線方式，是指系統(tǒng)在三相對(duì)稱且功率因數(shù)為1的狀況下，接入功率方向測(cè)量元件

的電流［超前所加電壓力「的相角為90。的接線方式。

所謂潛動(dòng)是指在加入電流信號(hào)為零或者加入電壓信號(hào)為零的狀況下，繼電器就能夠動(dòng)作的現(xiàn)

象。造成潛動(dòng)的緣由：對(duì)于模擬式繼電器主要是由于繼電器結(jié)構(gòu)上的不平衡；對(duì)于集成電流

型功率方向元件而言，造成潛動(dòng)的緣由主要是形成方波的開環(huán)運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移；對(duì)于

微機(jī)愛護(hù)，可能由于電流互感器和電壓互感器的暫態(tài)過(guò)程或?yàn)V波算法不完善等。

傳統(tǒng)的功率方向繼電器一般供應(yīng)兩個(gè)內(nèi)角選擇值30。或45。。

我們國(guó)家110攵V及以上的電力系統(tǒng)均為大接地電流系統(tǒng)。

單相接地故障的零序重量具有以下特點(diǎn)：

（1）零序電壓的最高點(diǎn)位于接地故障處，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低。

（2）零序電流的分布，取決于線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗及變壓器接

地中性點(diǎn)的數(shù)目和位置，而與電源的數(shù)量和位置無(wú)關(guān)。

（3）零序功率方向繼電器是在負(fù)值零序功率下動(dòng)作的。

（4）愛護(hù)安裝地點(diǎn)處的零序電壓與零序電流之間的相位差取決于背后元件的阻抗角。

（5）在系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，間接地影響零序重量的大小。

K「電流互感器的同型系數(shù)，相同型號(hào)取0.5,不同型號(hào)取1；

依據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度為不同，消弧線圈可以有下列二種補(bǔ)償方式：

（1）完全補(bǔ)償接地電流等于零

（2）欠補(bǔ)償補(bǔ)償后的接地電流仍舊是電容性的。

（3）過(guò)補(bǔ)償補(bǔ)償后的接地電流是電感性的。在實(shí)踐中獲得了廣泛的應(yīng)用。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的愛護(hù)方式：

（1）采納絕緣監(jiān)視裝置（2）零序電流愛護(hù)（3）反應(yīng)接地電流有關(guān)重量的愛護(hù)（4）反應(yīng)高

次諧波重量的愛護(hù)（5）反應(yīng)暫態(tài)過(guò)程的接地愛護(hù)

與電流愛護(hù)一樣，距離愛尹也有一個(gè)愛護(hù)范圍，短路發(fā)生在這一范圍內(nèi)，愛護(hù)動(dòng)作，否則不

動(dòng)作，這個(gè)愛護(hù)范圍通常只用整定阻抗的大小來(lái)表示。正常運(yùn)行時(shí)愛護(hù)安裝處測(cè)量到

■

的阻抗為負(fù)荷阻抗Z7,即=（測(cè)量阻抗）-測(cè)量電壓與測(cè)量電流之比，

測(cè)量阻抗為愛護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的短路阻抗ZK

愛護(hù)安裝處至故障點(diǎn)間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測(cè)量阻抗

距離I段只能包括本線路全長(zhǎng)的80%~85%

三段式距離愛護(hù)裝置組成：（1）啟動(dòng)元件（2）方向元件（3）距離元件（4）時(shí)間元件

方向阻抗繼電器死去的消退方法：（1）引入記憶回路（2）引入第三相電壓（3）記憶電壓對(duì)

方向阻抗繼電器特性的影晌

所謂精工電壓就是精工電流和整定阻抗的乘積，用表示，它不隨繼電器的整定阻抗而變,

對(duì)某指定的繼電器而言，它是常數(shù)。UK=JKZxet=—

Z點(diǎn)位于系統(tǒng)的總阻抗！處，此點(diǎn)稱為系統(tǒng)振蕩中心。

2

當(dāng)靈敏度不能滿意要求是，可采納方向阻抗繼電器，以提高靈敏度。

采納方向阻抗繼電器時(shí)，愛護(hù)的靈敏度比采納全阻抗繼電器時(shí)可提高1/cos（伙-%）

輸電線路的縱聯(lián)愛護(hù)，就是用某種通信通道將輸電線兩端或各端的愛護(hù)裝置縱向連接起來(lái),

將各端的電氣量傳送到對(duì)瑞，將各端的電氣量進(jìn)行比較，以推斷故障在本線路范圍內(nèi)還是線

路范圍外，從而打算是否切斷被愛護(hù)線路。

縱聯(lián)愛護(hù)依據(jù)愛護(hù)動(dòng)作原理，分為兩類：（1）方向比較式縱聯(lián)愛護(hù)。愛護(hù)在通道中傳送的是

規(guī)律信號(hào)，而不是電氣量（2）縱聯(lián)愛護(hù)差動(dòng)愛護(hù)

輸電線路縱聯(lián)愛護(hù)的通信通道：（1）導(dǎo)引線通道其長(zhǎng)度一般不超過(guò)15?204小導(dǎo)引線縱

聯(lián)愛護(hù)常采納電流差動(dòng)原理。（2）電力線載波（高頻）通道是采用高壓輸電線用載波的方

法傳送30?5004的高頻信號(hào)以實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)愛護(hù)。高頻通道可用一相導(dǎo)線和大地構(gòu)成，稱為

“相-地”通道，也可用兩相導(dǎo)線構(gòu)成，稱為“相-相”通道。輸電線高頻愛護(hù)所用的載波通道

其主要元件：①阻波器②結(jié)合電容器③連接濾波器④高頻收、發(fā)信機(jī)輸電線路縱聯(lián)愛護(hù)載

波電路按其工作方式分為三大類，即正常無(wú)高頻電流方式、正常有高頻電流方式和移頻方式。

我們國(guó)家常用正常無(wú)高頻電流方式。（3）微波通道（4）光纖通道

信號(hào)的分類：I閉鎖信號(hào)2允許信號(hào)3跳閘信號(hào)

臨時(shí)性故障：

永久性故障：

自動(dòng)重合閘的分類：（1）依據(jù)重合閘作用于斷路器的方式，分為二相重合閘、單相重合閘和

綜合重合閘。（2）依據(jù)重合閘的動(dòng)作方法，分為機(jī)械式重合閘和電氣式重合閘（3）依據(jù)重

合閘的作用對(duì)象，分為線路的重合閘，變壓器的重合閘和母線的重合閘（4）依據(jù)重合閘的

動(dòng)作次數(shù)，分為一次重合閘和二次重合閘。（5）依據(jù)重合閘和繼電愛護(hù)的協(xié)作方式，分為愛

護(hù)前加速、愛護(hù)后加速和不加速愛護(hù)的重合閘。（6）依據(jù)重合閘的使用條件，分為單側(cè)電源

重合閘和雙側(cè)電源重合閘，

對(duì)自動(dòng)重合閘的基本要求：（1）手動(dòng)跳閘時(shí)不應(yīng)重合（2）手動(dòng)合閘于故障線路時(shí)自動(dòng)重合

閘不重合（3）用不對(duì)應(yīng)原則啟動(dòng)（4）動(dòng)作快速（5）不允許任意多次重合（6）動(dòng)作后能自

動(dòng)復(fù)歸（7）能與繼電愛護(hù)動(dòng)作協(xié)作

雙電源三相重合閘的特別問(wèn)題時(shí)間的協(xié)作和同期問(wèn)題。

雙側(cè)電源線路的重合閘時(shí)訶比單電源的重合閘時(shí)間大。

單相自動(dòng)重合閘的選相元件：I相電流選相元件2相電壓選相元件3阻抗選相元件4反應(yīng)兩

相電流差的突變量選相元件

對(duì)于單相重合閘的動(dòng)作時(shí)一般都應(yīng)比三相重合閘的時(shí)間長(zhǎng)。

自動(dòng)重合閘與繼電愛護(hù)協(xié)作的方式有兩種，即自動(dòng)重合閘前加速愛護(hù)動(dòng)作和自動(dòng)重合閘后

加速愛護(hù)動(dòng)作。

變壓器的故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。

變壓器繼電愛護(hù)的配置：1瓦斯愛護(hù)2縱聯(lián)差動(dòng)愛護(hù)或電流速斷愛護(hù)3變壓器相間短路的后

備愛護(hù)4變壓器接地故障的后備愛護(hù)5過(guò)負(fù)荷愛護(hù)6過(guò)勵(lì)磁愛護(hù)

變壓器縱聯(lián)差動(dòng)愛護(hù)在穩(wěn)態(tài)狀況下的不平衡電流產(chǎn)生的緣由：

（1）變壓器正常運(yùn)行時(shí)由勵(lì)磁愛護(hù)電流7所產(chǎn)生的不平衡電流

（2）由變壓器各側(cè)電流相位不同而引起的不平衡電流

（3）由電流互感器實(shí)選變比與計(jì)算變比不等而產(chǎn)生的不平衡電流

（4）由各側(cè)電流互感器的型號(hào)不同而引起的

（5）由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而引起的

在變壓器故障時(shí)，一次電流中除了穩(wěn)態(tài)重量外，還有暫態(tài)重量，這將導(dǎo)致外部故障時(shí)電流互

感器二次側(cè)不平衡電流的瞬時(shí)值比穩(wěn)態(tài)時(shí)大。

勵(lì)磁涌流：當(dāng)變壓器空載投入或外部短路故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，變壓器可能會(huì)嚴(yán)峻飽和，

產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流，稱為勵(lì)磁涌流。

可實(shí)行以下措施防止勵(lì)磁涌流的影響：1采納具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器2采納二次諧波

制動(dòng)；3采用間斷角鑒別內(nèi)部短路電流和勵(lì)磁涌流波形的差別來(lái)構(gòu)成差動(dòng)愛護(hù)。

變壓器過(guò)負(fù)荷在大多數(shù)狀況下都是三相對(duì)稱的。

變壓器過(guò)勵(lì)磁的緣由：1弓力系統(tǒng)由于發(fā)生事故而解列，造成系統(tǒng)中某一部分因大量用負(fù)荷

使變壓器電壓上升，或由于發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁引起電壓。2由于發(fā)電機(jī)鐵磁諧振過(guò)電壓，使變壓

器過(guò)磁；3發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，由于誤操作引起過(guò)勵(lì)磁；4在正常運(yùn)行狀況下，突然甩負(fù)荷

也會(huì)引起變壓器過(guò)勵(lì)磁。

發(fā)電機(jī)的故障類型：1定子繞組相間短路；2定子一相繞組內(nèi)的匝間短路；3定子繞組單相

接地：4轉(zhuǎn)自繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地；5轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流特別下降或完全消逝

縱差動(dòng)愛護(hù)是發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路故障的主愛護(hù)

橫差動(dòng)愛護(hù)是發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的主愛護(hù)

發(fā)電機(jī)不同中性點(diǎn)之間存在不平衡電流，主要緣由：1定子同相而不同分支的繞組參數(shù)不完

全相同，致使兩端的電動(dòng)勢(shì)及支路電流有差異；2發(fā)電子定子氣隙磁場(chǎng)不完全勻稱，在不同

定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不相同；3轉(zhuǎn)子偏心，在不同的定子繞組中產(chǎn)生不同電動(dòng)勢(shì)；

4存在3次諧波電流

橫差動(dòng)愛護(hù)需要具有良好的三次諧波濾過(guò)器。

發(fā)電機(jī)100%定子繞組單村接地愛護(hù)由兩部分組成，一部分是零序電壓愛護(hù)，愛護(hù)定子繞組

的85%以上；另?部分采用發(fā)電機(jī)三次諧波電壓構(gòu)成，它用來(lái)消退零序電壓