繼電保護(hù)第一章緒論secret

1、第一章 緒論一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用1. 繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置。 繼電保護(hù)技術(shù)是一個(gè)完整的體系，它主要包括電力系統(tǒng)故障分析、各種繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)方法、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)。 繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。 繼電保護(hù)裝置就是能反應(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。2. 電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)：（三相交流系統(tǒng)）* 故障：各種短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和斷線（單相、兩相），其中最常見且最危險(xiǎn)的是各種類型的短路。其后果：1. 電流i增加 危害故障設(shè)備和非故障設(shè)

2、備；2電壓u降低或增加 影響用戶的正常工作；3破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大（系統(tǒng)振蕩，電壓崩潰）4發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，出現(xiàn)i2，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加發(fā)熱；發(fā)生接地故障時(shí)出現(xiàn) i0，對(duì)相鄰?fù)ㄓ嵪到y(tǒng)造成干擾* 不正常運(yùn)行狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如：過負(fù)荷、過電壓、頻率降低、系統(tǒng)振蕩等。3繼電保護(hù)的作用：（1） 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇性的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，保證其他無故障設(shè)備迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；（2） 反映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（例如有無經(jīng)常值班人員）而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳

3、閘。二、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類：1 基本原理：為區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)必須找出兩種情況下的區(qū)別。 i增加 故障點(diǎn)與電源間 過電流保護(hù) u降低 母線電壓 低電壓保護(hù) 相位變化，變化； 正常：為負(fù)荷的功率因數(shù)角一般為030左右 短路：為輸電線路的阻抗角一般為6085 方向保護(hù). 測(cè)量阻抗降低，z= 模值減少 阻抗保護(hù) 雙側(cè)電源線路外部故障： 內(nèi)部故障： 電流差動(dòng)保護(hù)。 反映i2 ，i0 的 序分量保護(hù)等。 非電氣量：瓦斯保護(hù)，過熱保護(hù)原則上說：只要找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可找出一種原理，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。2 構(gòu)成以過電流

4、保護(hù)為例：* 正常運(yùn)行： lj不動(dòng)* 故障時(shí)： lj動(dòng)sj動(dòng)（延時(shí)）xj動(dòng)信號(hào) tq動(dòng)跳閘（常用繼電器及觸點(diǎn)的表示方法參考附錄1 p230）* 保護(hù)裝置由測(cè)量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。（1） 測(cè)量元件作用：測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。（2） 邏輯元件作用：根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有

5、關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。 邏輯回路有：或、與、非、延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)返回、記憶等。（3） 執(zhí)行元件： 作用：根據(jù)邏輯元件傳送的信號(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)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作。3.分類： 幾種方法如下：（1） 按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等；（2） 按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等；（3） 按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過勵(lì)磁保護(hù)等；（4） 按構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的繼電器原理分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和

6、感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等；（5） 按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等；* 主保護(hù) 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(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。* 后備保護(hù) 主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)近后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。三、

7、對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求：對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。（即保護(hù)的“四性”）（一） 選擇性： 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。例：當(dāng)d1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1、2動(dòng)跳1dl、2dl，有選擇性當(dāng)d2點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)5、6動(dòng)跳5dl、6dl，有選擇性當(dāng)d3點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)7、8動(dòng)跳7dl、8dl，有選擇性當(dāng)d3點(diǎn)短路時(shí)，若保護(hù)7拒動(dòng)或7dl拒動(dòng)，保護(hù)5動(dòng)跳5dl（有選擇性）若保護(hù)7和7dl正確動(dòng)作于跳閘，保護(hù)5動(dòng)跳5dl，則保護(hù)5為誤動(dòng)，或稱保護(hù)5越級(jí)跳閘（保護(hù)5失去

8、選擇性）小結(jié)：選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動(dòng)作，在區(qū)外不動(dòng)作。當(dāng)主保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。因遠(yuǎn)后備保護(hù)比較完善（對(duì)保護(hù)裝置拒動(dòng)、dl拒動(dòng)、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動(dòng)作均起后備作用）且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用。但遠(yuǎn)后備保護(hù)切除故障的時(shí)間較長(zhǎng)。在高壓電網(wǎng)中，應(yīng)加強(qiáng)主保護(hù)。（二） 速動(dòng)性：保護(hù)的動(dòng)作速度應(yīng)盡可能快速?？焖偾谐收系暮锰帲?1提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；2減少用戶在低電壓下的動(dòng)作時(shí)間；3減少故障元件的損壞程度 ，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 ；t故障總切除時(shí)間；tbh-保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；tdl-斷路器動(dòng)作時(shí)間；一般的快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.060.12s，最快的可達(dá)0.

9、010.04s。一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.060.15s，最快的可達(dá)0.020.06s。所以，切除故障的最快時(shí)間為：0 。030。1s。（三） 靈敏性：指在最不利的條件下，保護(hù)裝置對(duì)故障的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論運(yùn)行方式大小、短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地反應(yīng)。通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為klm。對(duì)反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過量保護(hù)（如電流保護(hù)）對(duì)反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作的欠量保護(hù)（如低電壓保護(hù)）其中故障參數(shù)的最小、最大計(jì)算值是根據(jù)實(shí)際可能的最不利運(yùn)行方式、故障類型和短路點(diǎn)位置來計(jì)算的。在繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程（dl40091）中，對(duì)各類

10、保護(hù)的靈敏系數(shù)klm的要求都作了具體規(guī)定（參見附錄2，p231）。（四） 可靠性：p5指發(fā)生了屬于某保護(hù)裝置動(dòng)作的故障，它應(yīng)能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作（拒動(dòng)）；而在發(fā)生不屬于本保護(hù)動(dòng)作的故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作（誤動(dòng)）。影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素：內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡(jiǎn)明，觸點(diǎn)多少等；外在的：運(yùn)行維護(hù)水平、安裝調(diào)試是否正確。上述四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、分析研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個(gè)基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。四、發(fā)展： 原理：隨電力系統(tǒng)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展從保護(hù)

11、原理看：過電流保護(hù) （最早熔斷器） 電流差動(dòng)保護(hù) 方向性電流保護(hù)（1901年） （1908年） （1910年） 距離保護(hù) 高頻保護(hù) 微波保護(hù) 行波保護(hù)、光纖保護(hù) （1920年） （1927年） （50年代） （70年代誕生、50年代有設(shè)想）從構(gòu)成保護(hù)裝置的元件看：機(jī)電型 電子型 微機(jī)型（我校80年代）(電磁型、感應(yīng)型、電動(dòng)型) 晶體管 集成電路 20世紀(jì)50年代 60年代末提出 70年代后半期出樣機(jī)繼電保護(hù)的基本知識(shí) 一 互感器：（1） 電流互感器： 1 作用：（一次）大電流變換為（二次）小電流（額定值為5a或1a）；隔離作用。2 工作特點(diǎn)和要求：1） 一次繞組與高壓回路串聯(lián)，i1只取決于所在

12、高壓回路電流，而與二次負(fù)荷大小無關(guān)。2） 二次回路不允許開路，否則會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的高電壓，危及人身及設(shè)備安全。3） ct二次回路必須有一點(diǎn)直接接地，防止一、二次繞組絕緣擊穿后產(chǎn)生對(duì)地高電壓， 但僅一點(diǎn)接地。4） 變換的準(zhǔn)確性。3 極性：“減極性”原則：當(dāng)同時(shí)從一、二次繞組的同極性端子通入相同方向電流時(shí)，它們?cè)阼F芯中產(chǎn)生磁通的方向相同。當(dāng)從一次繞組“*”標(biāo)端通入交流電時(shí)，則在二次側(cè)感應(yīng)電流從“*”標(biāo)端流出。從兩側(cè)同極性端觀察時(shí)，反方向，稱為減極性標(biāo)記。此時(shí)鐵芯中的合成磁勢(shì)為，則。這表明，同相位。4 誤差： 表現(xiàn)在兩方面：幅值誤差和相位誤差。 zl很小，zu大。 （2） 電壓互感器： 1 作用：一次高

13、電壓變換為二次低電壓（額定線電壓100v；相電壓為57。7v）2 工作特點(diǎn)和要求：1） 一次繞組與高壓電路并聯(lián)。2） 二次繞組不允許短路（短路電流會(huì)燒毀pt）,裝有熔斷器。3） 二次繞組有一點(diǎn)直接接地。且只能有一點(diǎn)接地。4） 變換的準(zhǔn)確性。3 電磁式電壓互感器 其工作原理與變壓器相同。 zlz1 ,z2 , zu大。幅值誤差u,角度誤差。二 各種小型變換器 （1） 電壓變換器 u u yb（2） 電流變換器 i i lb 通常在二次接有電阻，將二次電流變?yōu)殡妷盒盘?hào)。（3） 電抗變壓器 i u dkb 鐵芯帶氣隙。 因帶氣隙，zu很小，zlzu, z近似零。， zm 模擬阻抗，阻抗角為 ki 阻

14、抗量綱變換系數(shù)，又稱轉(zhuǎn)移阻抗。 r的作用：改變角，對(duì)幅值稍有影響。rir , e2 三 對(duì)稱分量濾過器 三相不對(duì)稱電量可在一定系統(tǒng)中分解成對(duì)稱分量。 其中，1 零序電壓濾過器：1）2） ，k為電容分壓。2 零序電流濾過器： 其中，為勵(lì)磁電流，為不平衡電流。若ct型號(hào)相同，對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，不平衡電流近似零，三相短路時(shí)，電流增加， 因鐵芯飽和，ibp增加，零序電流保護(hù)定值應(yīng)躲過該不平衡電流。3 電阻電容式負(fù)序電壓濾過器參數(shù)：1） 加入零序電壓時(shí)：因?yàn)?所以。2） 加入正序電壓時(shí)： 3） 通入負(fù)序電壓時(shí)： ，若改變輸入電壓的相序?yàn)閍,c,b，則變?yōu)檎驗(yàn)V過器。4 負(fù)序電流濾過器電阻電感型濾過器圖中c是作角度誤差補(bǔ)償用的。參數(shù)： ; ;.1） 加入零序電流： 2） 加入正序電流： 要使則，即：lb有角度誤差，dkb