繼電保護的基本知識

1、學(xué)習(xí)單元一學(xué)習(xí)單元一:電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、傳輸、分配、使用電能的發(fā)電電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、傳輸、分配、使用電能的發(fā)電 機、變壓器、電力線路、各種用電設(shè)機、變壓器、電力線路、各種用電設(shè) 備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就是電備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就是電 力系統(tǒng)。力系統(tǒng)。特點：電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用在同一時特點：電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用在同一時 間內(nèi)完成。間內(nèi)完成。電力工業(yè)最基本的特點：一是重要性電力工業(yè)最基本的特點：一是重要性 二是電能生產(chǎn)的連續(xù)性二是電能生產(chǎn)的連續(xù)性說明：說明：故障故障分暫時性故障分暫時性故障：大風(fēng)引起的樹枝碰線大風(fēng)引起的樹枝碰線 永久性故障永久性故障：絕緣子擊穿、各種短路絕緣子

2、擊穿、各種短路 故障類型故障類型示示 意意 圖圖故障率故障率三相短路三相短路2.0%兩相短路兩相短路1.6%兩相接地短路兩相接地短路6.1%單相接地短路單相接地短路87%其它（包括斷其它（包括斷線等）線等） 3.3%3、電力系統(tǒng)發(fā)生故障的危害、電力系統(tǒng)發(fā)生故障的危害（1）產(chǎn)生很大的短路電流及電弧，）產(chǎn)生很大的短路電流及電弧，可能燒壞故障可能燒壞故障 設(shè)備設(shè)備。（2）故障回路故障回路的設(shè)備，由于短路電流產(chǎn)生的熱效的設(shè)備，由于短路電流產(chǎn)生的熱效 應(yīng)和電動力的作用，應(yīng)和電動力的作用，會遭受破壞或損傷會遭受破壞或損傷。（3）電力系統(tǒng)部分地區(qū)的）電力系統(tǒng)部分地區(qū)的電壓大幅度下降，影響電壓大幅度下降，影響

3、 用戶的正常生產(chǎn)和生活。用戶的正常生產(chǎn)和生活。（4）破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。引起系統(tǒng)。引起系統(tǒng) 振蕩，振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解甚至使整個系統(tǒng)瓦解，造成大面積的，造成大面積的 停電。停電。4、繼電保護裝置的任務(wù)、繼電保護裝置的任務(wù)繼電保護裝置：繼電保護裝置：是一種能反映電器設(shè)備的故障或是一種能反映電器設(shè)備的故障或不正常運行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘和發(fā)出信不正常運行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘和發(fā)出信號的自動裝置。號的自動裝置。繼電保護的任務(wù)：繼電保護的任務(wù)： （1）保護裝置能迅速動作，使斷路器跳閘，）保護裝置能迅速動作，使斷路器跳閘，將故將故 障的電氣元件從電力系統(tǒng)中切

4、除，使其損壞障的電氣元件從電力系統(tǒng)中切除，使其損壞 程度減至最小，并保證無故障部分繼續(xù)正常程度減至最小，并保證無故障部分繼續(xù)正常 運行。運行。（2）出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，保護裝置發(fā)出信號）出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，保護裝置發(fā)出信號 告訴運行人員予以處理。在無人值班的變電告訴運行人員予以處理。在無人值班的變電 所，保護可作用于減負(fù)荷延時跳閘。所，保護可作用于減負(fù)荷延時跳閘。（3）繼電保護與自動重合閘等自動裝置配合，可）繼電保護與自動重合閘等自動裝置配合，可在輸電線路發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)故障線在輸電線路發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)故障線路的正常運行，從而提高系統(tǒng)供電的可靠性。路的正常運行，從而提高

5、系統(tǒng)供電的可靠性。繼電保護的主要作用是：繼電保護的主要作用是： 防止電力系統(tǒng)事故的發(fā)生和發(fā)展，限制防止電力系統(tǒng)事故的發(fā)生和發(fā)展，限制事故的影響和范圍，保證電能質(zhì)量并提高事故的影響和范圍，保證電能質(zhì)量并提高供電的可靠性。供電的可靠性。二二 、 繼電保護的基本原理繼電保護的基本原理電力系統(tǒng)短路電力系統(tǒng)短路的基本特征？的基本特征？電流增大電流增大電壓下降電壓下降 根據(jù)反應(yīng)的各種電量不同，可以構(gòu)成各種不同的繼根據(jù)反應(yīng)的各種電量不同，可以構(gòu)成各種不同的繼電保護：電保護：1、反應(yīng)電流改變的：電流速斷、定時限過電流、零、反應(yīng)電流改變的：電流速斷、定時限過電流、零 序電流速斷。序電流速斷。2、反應(yīng)電壓改變的：

6、低電壓（過電壓）保護、反應(yīng)電壓改變的：低電壓（過電壓）保護3、反應(yīng)電流及電流與電壓間相角改變的：方向過電、反應(yīng)電流及電流與電壓間相角改變的：方向過電 流保護。流保護。4、反應(yīng)電壓與電流比值的：距離保護。、反應(yīng)電壓與電流比值的：距離保護。5、反應(yīng)輸入電流和輸出電流之差的：差動保護。、反應(yīng)輸入電流和輸出電流之差的：差動保護。繼電保護三個組成繼電保護三個組成：測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分。：測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分。1、測量部分測量部分：測量被保護元件的某些參數(shù)，并與保護的：測量被保護元件的某些參數(shù)，并與保護的 動作動作 整定值進行比較，以判斷被保護元件是否整定值進行比較，以判斷被保護元件是否

7、發(fā)生故障。如果運行參數(shù)達(dá)到或超過動作整定發(fā)生故障。如果運行參數(shù)達(dá)到或超過動作整定 值，測量部分向邏輯部分發(fā)出信號，表明發(fā)生值，測量部分向邏輯部分發(fā)出信號，表明發(fā)生 了故障，且保護裝置已經(jīng)起動；了故障，且保護裝置已經(jīng)起動；2、邏輯部分邏輯部分：接受測量部分送來的信號后，按照預(yù)定的：接受測量部分送來的信號后，按照預(yù)定的 邏輯條件，判斷保護裝置是否應(yīng)該動作與跳閘，邏輯條件，判斷保護裝置是否應(yīng)該動作與跳閘， 即實現(xiàn)選擇性的要求，并向執(zhí)行部分發(fā)出信號。即實現(xiàn)選擇性的要求，并向執(zhí)行部分發(fā)出信號。3、執(zhí)行部分執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分送來的信號，按照預(yù)定的任：根據(jù)邏輯部分送來的信號，按照預(yù)定的任 務(wù)，動作與斷路

8、器跳閘或發(fā)出信號。務(wù)，動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號。 三、對繼電保護與自動裝置的基本要求三、對繼電保護與自動裝置的基本要求 為了使繼電保護裝置能及時、正確地為了使繼電保護裝置能及時、正確地完成它負(fù)擔(dān)的任務(wù)，對反應(yīng)短路故障的保完成它負(fù)擔(dān)的任務(wù)，對反應(yīng)短路故障的保護裝置有以下四個基本要求：護裝置有以下四個基本要求： 可靠性、選擇性、快速性、靈敏性可靠性、選擇性、快速性、靈敏性 1、選擇性：、選擇性： 是指保護的動作是有所選擇的，即只是指保護的動作是有所選擇的，即只切除故障設(shè)備，以保證非故障設(shè)備繼續(xù)切除故障設(shè)備，以保證非故障設(shè)備繼續(xù)運行，將事故影響限制在最小范圍內(nèi)。運行，將事故影響限制在最小范圍內(nèi)。

9、舉例說明舉例說明 線路線路斷路器斷路器保護裝置保護裝置 1、線路、線路WL4上上K2點短路點短路 保護保護6動作動作 跳開斷跳開斷路器路器QF6，切除故障線路，切除故障線路WL4，系統(tǒng)的其它無故障，系統(tǒng)的其它無故障部分將繼續(xù)運行。部分將繼續(xù)運行。-有選擇。有選擇。2、若此時保護、若此時保護5動作動作 跳開跳開QF5，則則變電所變電所C和和D都將停電都將停電，-無選擇性動作無選擇性動作。 3、K1點點短路時短路時 保護保護1和保護和保護2動作動作 跳開跳開QF1和和QF2 線路線路WL1切除，切除，-才是才是 有有選擇性選擇性的。的。 4、如果、如果K2點短路點短路 保護保護6或或QF6拒動拒動

10、 保護保護5跳開跳開QF5，也將造成，也將造成變電所變電所C和和D都將停電都將停電 動作動作也是也是有所選擇有所選擇的，保護的，保護5起了起了WL4的的后備保護后備保護作用。作用。 由于這種后備作用是在遠(yuǎn)處實現(xiàn)的，稱為由于這種后備作用是在遠(yuǎn)處實現(xiàn)的，稱為遠(yuǎn)后備遠(yuǎn)后備保護保護。后備保護也可以采用。后備保護也可以采用近后備近后備方式，即在被保護方式，即在被保護元件上裝設(shè)兩套保護，由另一套后備保護切除故障，元件上裝設(shè)兩套保護，由另一套后備保護切除故障，但近后備保護不能在斷路器失靈時起后備作用，故還但近后備保護不能在斷路器失靈時起后備作用，故還必須裝設(shè)斷路器失靈保護。必須裝設(shè)斷路器失靈保護。 按作用分

11、按作用分： 后備保護：后備保護：遠(yuǎn)后備，近后備遠(yuǎn)后備，近后備 主保護主保護輔助保護輔助保護 主保護主保護：電氣設(shè)備（輸電線）的主要保護。：電氣設(shè)備（輸電線）的主要保護。后備保護后備保護：是指當(dāng)主保護或斷路器拒絕動作時，起后：是指當(dāng)主保護或斷路器拒絕動作時，起后 備作用的保護，它允許以較長的時間切除備作用的保護，它允許以較長的時間切除 故障。故障。輔助保護輔助保護：是指為了彌補主保護性能的不足而專門裝：是指為了彌補主保護性能的不足而專門裝 設(shè)的保護。設(shè)的保護。12主保護主保護1保護范圍保護范圍主保護主保護2保護范圍保護范圍近后備近后備2保護范圍保護范圍遠(yuǎn)后備遠(yuǎn)后備1保護范圍保護范圍主保護及后備保

12、護的保護范圍主保護及后備保護的保護范圍 切除故障時間切除故障時間=tph+tDL t tphph保護裝置動作的時間保護裝置動作的時間t tDLDL斷路器動作的時間斷路器動作的時間 快速切除故障可以限制故障的擴大，減輕設(shè)備快速切除故障可以限制故障的擴大，減輕設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電的可靠性。的損壞程度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電的可靠性。 主主 保護保護 動動 作作 的的 時時 間間2、快速性、快速性、 就是要求繼電保護快速動作，以盡可能短的時就是要求繼電保護快速動作，以盡可能短的時 間將故障從電網(wǎng)中切除。間將故障從電網(wǎng)中切除。 電網(wǎng)的電壓等級電網(wǎng)的電壓等級 (KV)110 220-3

13、30500-750住保護動作時間住保護動作時間 (s) 0.1-0.50.04-0.10.02-0.043、靈敏性、靈敏性 又稱又稱靈敏度靈敏度。是指保護裝置對其保護范圍內(nèi)。是指保護裝置對其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反映能力。即繼電發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反映能力。即繼電保護裝置對被保護設(shè)備可能發(fā)生故障和不正常運保護裝置對被保護設(shè)備可能發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài)應(yīng)能靈敏地感受并反映。行狀態(tài)應(yīng)能靈敏地感受并反映。 靈敏性通常用靈敏性通常用靈敏系數(shù)衡量靈敏系數(shù)衡量，靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)，靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)對保護裝置動作最不利的條件進行計算。同時還對保護裝置動作最不利的條件進行計算。同時還要考慮系統(tǒng)

14、的運行方式。要考慮系統(tǒng)的運行方式。 1、對于反應(yīng)故障時、對于反應(yīng)故障時參數(shù)數(shù)值增大參數(shù)數(shù)值增大（如過電流）而（如過電流）而動作的保護裝置，其靈敏系數(shù)為動作的保護裝置，其靈敏系數(shù)為 2、對于反應(yīng)故障時、對于反應(yīng)故障時參數(shù)數(shù)值減小參數(shù)數(shù)值減?。ㄈ绲碗妷海┒ㄈ绲碗妷海┒鴦幼鞯谋Ｗo裝置，其靈敏系數(shù)為動作的保護裝置，其靈敏系數(shù)為 考慮到故障可能是非金屬性短路等因素，因此要考慮到故障可能是非金屬性短路等因素，因此要求求1。在。在繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程中，中，對各種保護裝置的最小靈敏系數(shù)都有具體規(guī)定。對各種保護裝置的最小靈敏系數(shù)都有具體規(guī)定。 一般對主保護要求靈敏系數(shù)

15、不小于一般對主保護要求靈敏系數(shù)不小于1.52；對后備；對后備保護要求不小于保護要求不小于1.21.5保護裝置整定動作值值時故障參數(shù)的最小計算保護區(qū)末端金屬性短路 senK值時故障參數(shù)的最大計算保護區(qū)末端金屬型短路保護裝置整定動作值senK說明：說明：4、可靠性、可靠性 -是對及電保護裝置是對及電保護裝置最根本的要求最根本的要求。是指。是指繼電保護的工作應(yīng)安全可靠，即在保護范圍內(nèi)繼電保護的工作應(yīng)安全可靠，即在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，保護應(yīng)可靠動作，發(fā)生故障時，保護應(yīng)可靠動作，而在不屬于它而在不屬于它應(yīng)該動作的情況下，不應(yīng)該動作。應(yīng)該動作的情況下，不應(yīng)該動作。 該動時拒動該動時拒動事故范圍擴大事故范

16、圍擴大 不該動時誤動不該動時誤動本身事故根源本身事故根源 系統(tǒng)的運行方式系統(tǒng)的運行方式最大運行方式：最大運行方式：是指系統(tǒng)中投入運行的電源容量是指系統(tǒng)中投入運行的電源容量最大，系統(tǒng)的等值阻抗最小，以致發(fā)生故障時，最大，系統(tǒng)的等值阻抗最小，以致發(fā)生故障時，短路電流最大的那種運行方式。短路電流最大的那種運行方式。最小運行方式：最小運行方式：是指系統(tǒng)中投入運行的電源容量是指系統(tǒng)中投入運行的電源容量最小，系統(tǒng)的等值阻抗最大，以致發(fā)生故障時，最小，系統(tǒng)的等值阻抗最大，以致發(fā)生故障時，短路電流最小的那種運行方式。短路電流最小的那種運行方式。注：系統(tǒng)的運行方式有很多種，但不屬于極端的注：系統(tǒng)的運行方式有很多

17、種，但不屬于極端的運行方式。運行方式。自測題自測題1、電力系統(tǒng)中發(fā)生最嚴(yán)重的短路是（電力系統(tǒng)中發(fā)生最嚴(yán)重的短路是（ ） A、三相短路、三相短路 B、兩相短路、兩相短路 C、兩相接地短路、兩相接地短路 D、單相接地短路、單相接地短路2、系統(tǒng)發(fā)生短路的基本特征是（、系統(tǒng)發(fā)生短路的基本特征是（ ） A、電流減小、電壓降低、電流減小、電壓降低 B、電流減小、電壓升高、電流減小、電壓升高 C、電流增大、電壓降低、電流增大、電壓降低 D、電流增大、電壓升高、電流增大、電壓升高3、電力系統(tǒng)中發(fā)生短路次數(shù)最多的是（、電力系統(tǒng)中發(fā)生短路次數(shù)最多的是（ ） A、三相短路、三相短路 B、兩相短路、兩相短路 C、兩相

18、接地短路、兩相接地短路 D、單相接地短路、單相接地短路 答案：答案：1、A 2、C 3、D4、繼電保護在發(fā)生不正常工作狀態(tài)時，應(yīng)（、繼電保護在發(fā)生不正常工作狀態(tài)時，應(yīng)（ ） A、只發(fā)出信號、只發(fā)出信號 B、跳閘、跳閘 C、跳閘也發(fā)出信號、跳閘也發(fā)出信號 D、減負(fù)荷、減負(fù)荷5、反應(yīng)電壓與電流比值的保護是（、反應(yīng)電壓與電流比值的保護是（ ） A、電流速斷保護、電流速斷保護 B、定時限過電流保護、定時限過電流保護 C、距離保護、距離保護 D、低壓保護、低壓保護6、根據(jù)（、根據(jù)（ ）部分送來的信號，按照預(yù)定的任務(wù)，）部分送來的信號，按照預(yù)定的任務(wù)，動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號。動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號

19、。 A、測量部分、測量部分 B、邏輯部分、邏輯部分 C、執(zhí)行部分、執(zhí)行部分 D、都不對、都不對答案：答案：4、A 5、C 6、B7、對繼電保護裝置最根本的要求是（、對繼電保護裝置最根本的要求是（ ） A、快速性、快速性 B、選擇性、選擇性 C、靈敏性、靈敏性 D、可靠性、可靠性8、當(dāng)線路發(fā)生故障時，線路保護裝置中最先動作的、當(dāng)線路發(fā)生故障時，線路保護裝置中最先動作的是（是（ ）。）。 （A）時限機構(gòu)）時限機構(gòu) （B）出口執(zhí)行機構(gòu)）出口執(zhí)行機構(gòu) （C）測量啟動機構(gòu)）測量啟動機構(gòu)（D）切斷電源機構(gòu)）切斷電源機構(gòu)答案：答案：7、D 8、C 9、繼電保護裝置的具體任務(wù)是（、繼電保護裝置的具體任務(wù)是（

20、）。）。 （A）線路發(fā)生故障時，切斷電源，并發(fā)出警告信號）線路發(fā)生故障時，切斷電源，并發(fā)出警告信號 （B）用于測量線路運行數(shù)據(jù)）用于測量線路運行數(shù)據(jù) （C）發(fā)生不正常工作狀態(tài)時，切斷電源）發(fā)生不正常工作狀態(tài)時，切斷電源 （D）用于監(jiān)控線路運行狀況）用于監(jiān)控線路運行狀況10、繼電保護裝置在線路出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)（、繼電保護裝置在線路出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)（ ）。）。 （A）由啟動機構(gòu)作用于斷路器）由啟動機構(gòu)作用于斷路器 （B）由時限機構(gòu)發(fā)出警告信號）由時限機構(gòu)發(fā)出警告信號 （C）由執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生信號）由執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生信號 （D）由啟動機構(gòu)切除電源）由啟動機構(gòu)切除電源答案：答案：9、A 10、C11、為提

21、高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，要求繼電保護裝、為提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，要求繼電保護裝 置具有一定的（置具有一定的（ ）。）。 （A）靈敏性）靈敏性（B）準(zhǔn)確性）準(zhǔn)確性 （C）快速性）快速性（D）可靠性）可靠性12、電力系統(tǒng)內(nèi)某一元件發(fā)生故障時，繼電保護裝置、電力系統(tǒng)內(nèi)某一元件發(fā)生故障時，繼電保護裝置 有選擇地將其切除的功能，稱為繼電保護裝置的有選擇地將其切除的功能，稱為繼電保護裝置的 （ ）。）。 （A）選擇性）選擇性 （B）快速性）快速性 （C）靈敏性）靈敏性 （D）準(zhǔn)確性）準(zhǔn)確性13、繼電保護裝置對其保護范圍內(nèi)故障的反應(yīng)能力，、繼電保護裝置對其保護范圍內(nèi)故障的反應(yīng)能力， 稱為繼電保護的（稱為

22、繼電保護的（ ）。）。 （A）選擇性）選擇性（B）靈敏性）靈敏性 （C）可靠性）可靠性（D）快速性）快速性答案：答案：11、C 12、A 13、B14、無論線路發(fā)生什么故障都能迅速切除故障的、無論線路發(fā)生什么故障都能迅速切除故障的 保護稱為線路的（保護稱為線路的（ ）。）。 （A）輔助保護）輔助保護 （B）后備保護）后備保護 （C）主保護）主保護 （D）后續(xù)保護）后續(xù)保護15、當(dāng)線路發(fā)生故障時，主保護因故不動作，這、當(dāng)線路發(fā)生故障時，主保護因故不動作，這 時用來切除故障的保護稱為線路的（時用來切除故障的保護稱為線路的（ ）。）。 （A）主保護）主保護 （B）后備保護）后備保護 （C）輔助保護）

23、輔助保護（D）次保護）次保護16、在電力線路運行中，為了彌補主保護性能不、在電力線路運行中，為了彌補主保護性能不 足而專門裝設(shè)的保護為（足而專門裝設(shè)的保護為（ ）。）。 （A）主保護）主保護 （B）次保護）次保護 （C）后備保護）后備保護 （D）輔助保護）輔助保護 答案：答案：14、C 15、B 16、D二、判斷題二、判斷題1、（、（ ）繼電保護裝置就是在電力網(wǎng)中及時發(fā)現(xiàn)）繼電保護裝置就是在電力網(wǎng)中及時發(fā)現(xiàn)并切除線路故障和不正常工作狀態(tài)及時告警的一并切除線路故障和不正常工作狀態(tài)及時告警的一種自動裝置。種自動裝置。2、（、（ ）繼電保護裝置，在該動時，拒動會擴大）繼電保護裝置，在該動時，拒動會擴

24、大事故的范圍。事故的范圍。3、（、（ ）在大容量的電力系統(tǒng)中，用熔斷器難以）在大容量的電力系統(tǒng)中，用熔斷器難以達(dá)到保護要求，所以需要繼電保護裝置配合熔斷達(dá)到保護要求，所以需要繼電保護裝置配合熔斷器來進行保護。器來進行保護。答案：答案：1、2、 3、正確答案：在大容量的電力系統(tǒng)中，用熔正確答案：在大容量的電力系統(tǒng)中，用熔斷器難以達(dá)到保護要求，所以需要繼電保護配合斷器難以達(dá)到保護要求，所以需要繼電保護配合斷路器構(gòu)成斷電保護裝置進行保護。斷路器構(gòu)成斷電保護裝置進行保護。4（ ）為保證繼電保護裝置具有足夠的可靠）為保證繼電保護裝置具有足夠的可靠性。應(yīng)力求接線方式簡單，繼電器性能可靠，性。應(yīng)力求接線方式簡單，繼電器性能可靠，回路觸點盡可能最少。回路觸點盡可能最少。5、（、（ ）為了限制故障的擴大，減輕設(shè)備的）為了限制故障的