繼電保護的概念

1、繼電保護的概念 ：繼電保護是由繼電保護技術(shù)和繼電保護裝置組成的一個系統(tǒng)繼電保護裝置 ：能夠反應(yīng)系統(tǒng)故障或不正常運行，并且作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動裝置繼電保護的任務(wù)和作用 : 1 當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，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，保證其他無故障元件迅速恢復(fù)正常運行。2反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)不正常運行的類型和電氣元件的維護條件，發(fā)出信號，由運行人員進行處理或自動進行調(diào)整。 3 繼電保護裝置還可以和電力系統(tǒng)中其他自動裝置配合，在條件允許時，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。繼電保護在技術(shù)

2、滿足的四個基本要求： 可靠性 （可靠性包括安全性和信賴性） ，選擇性 （選擇性是指保護裝置動作時，應(yīng)在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開，最大限度的保證系統(tǒng)中無故障部分仍能繼續(xù)安全運行），速動性，靈敏性 。主保護 ：反應(yīng)被保護元件上的故障，并能在較短時間內(nèi)將故障切除的保護。后備保護 ： 在主保護不能動作時，該保護動作將故障切除。根據(jù)保護范圍和裝置的不同有近后備和遠后備兩種方式。近后備 ： 一般和主保護一起裝在所要保護的電氣元件上，只有當本元件主保護拒絕動作時，它才動作，將所保護元件上的故障切除。遠后備 ： 當相鄰元件上發(fā)生故障，相鄰電氣元件主保護或近后備保護拒絕動作時，遠后備動作將故障切除

3、。選擇性的保證 ：一是上級元件后備保護的靈敏度要低于下級元件后備保護的靈敏度，二是上級元件后備保護的動作時間要大于下級元件后備保護的動作時間。繼電保護的基本原理 ： 利用被保護線路或者設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當突變量達到一定值時，啟動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。繼電保護裝置的組成 ：測量比較元件，邏輯判斷元件，執(zhí)行輸出元件動作電流 ： 過電流繼電器線圈中使繼電器動作的最小電流I op。返回電流 ： 繼電器線圈中的使繼電器由動作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流 I re 。繼電返回系數(shù) ： K re =I re /I op繼電特性 ： 無論啟動和返回，繼電器的動作都是明確干

4、脆的，不可能停留在某一個中間位置電磁型電壓繼電器：過電壓Kre<1欠電壓 K re>1中間繼電器 ： 通常用來增加接點數(shù)量和觸電容量，以滿足操作控制的需求，電流保護的中間繼電器動作延時一般不小于或返回時限不小于 （有小延時）。電流整定值選取的原則不同電流保護可分為：無時限電流速斷保護 I 段，帶時限電流速斷保護II 段，定時限過電流保護III段。電流速斷保護 ：反應(yīng)電流增加且不帶時限（瞬時）動作的電流保護，即無時限電流速斷保護。動作電流的取值原則 ：按躲過本線路末端發(fā)生短路時最大短路電流整定。保護范圍 ：一般要求最大保護范圍 50%線路全長，最小保護范圍 15%線路全長I 段保護：

5、反應(yīng)電流增加且不帶時限（瞬時）動作的電流保護整定原則：按躲過下一條線路出口處短路條件整定II 段保護：由于無時限電流速斷保護（I 段）不能保護線路全長，為快速切除本線路其余部分的短路故障應(yīng)增設(shè)II 段保護即限時電流速斷保護整定原則：按照躲開下一級各相鄰元件電流速斷保護的最大動作范圍整定保護范圍不超過下一條線路電流速斷保護的保護范圍（II 段）III 段保護整定原則： 過電流保護通常是指其動作電流按躲過最大負荷電流來整定保護，動作時限按階梯原則來選擇的。電流速斷保護的構(gòu)成 ：電流繼電器 KA 、中間繼電器KM 、信號繼電器 KS 、斷路器輔助觸點 QF、跳匝閘圈 YR 。接入中間繼電器 KM 的

6、作用如下 ： 1 增大觸點容量，防止由KA 觸點直接接通跳閘回路時因容量過小而被破壞。2 當線路上裝有管型避雷器時， 利用 KM 延時閉合觸點增加保護的固有動作時間，以避免管型避雷器動作時，引起電流速斷保護誤動作。當校驗靈敏系數(shù)不能滿足要求時，通常都是考慮進一步延伸限時電流速度的保護范圍，使之與下一條線路的顯示電流速斷相配合，這樣其動作時限就應(yīng)該選的比下條線路限時速斷的時限再高一個 t。對于不同的短路接線系數(shù)K con 數(shù)值不同，三相短路為 3， A、C 兩相短路時 Kcon=2 ， AB 或 BC 兩相短路時， K con=1在保護中增設(shè)一個判斷短路功率方向的元件，該元件只當短路功率方向由母

7、線流向線路時動作，而當短路功率方向由線路流向母線時不動作，從而使繼電保護的動作具有一定的方向性。具有方向性的過電流保護主要由方向元件KW 、電流元件KA和時間元件 KT 組成。I和 U的相位角 =（ 90° ），稱為靈敏角 。與 rrrsetsensen=時的 I 重合的線稱為最大靈敏角。繼電器的接線方式： 1 在各種短路故障形式下， 能正確判斷短路功率的方向。 2 故障以后加入繼電器的電流I 和電壓 U，應(yīng)盡可能的大一些，并盡可能使sen 接近于最大靈敏角（符號） ，以便消除和減少方向繼電器的死區(qū)，提高功率方向繼電器動作靈敏性和可靠性。零序電流保護的評價 ： 1 零序過電流保護的靈

8、敏度高。2 零序電流保護受系統(tǒng)運行方式變化的影響要小得多。3當系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運行狀態(tài)時零序保護則不受影響。4零序方向元件沒有電壓死區(qū)。 5 在 110KV 及以上的高壓和超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障占全部故障 70%90% ，而其他故障也往往是由單相接地發(fā)展起來的，因此，采用專門的零序保護就具有顯著的優(yōu)越性。單相接地的特點 ： 1 在發(fā)生單相接地時， 全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。 2 在非故障的元件上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實際方向為由母線流向線路。3 在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之綜合，數(shù)值一般較大，電容性無功功率的實際方向為由線路流

9、向母線。對電容電流補償程度的不同補償方式分為 ：消弧線圈可以有完全補償，欠補償和過補償。中性點不接地系統(tǒng)中單相接地保護的方式 ： 1 絕緣監(jiān)視裝置 2 零序電流保護 3 零序功率方向保護。距離保護 ： 就是指反應(yīng)保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。Lset 對應(yīng)的測量阻抗為Zm=Z 1Lset，稱為整定阻抗， 記為 Z set，Zm：保護安裝處到保護范圍末端的線路阻抗。偏移圓特性的阻抗繼電器：圓心位于1?2（Z set1+Zset2）, 半徑為1?2（Z set1- Z set2）幅值比較 Zm-1?2（ Z set1+ Z set2） 1?2（ Zse

10、t1- Zset2） 相位比較 90° arg( Zset1 - Zm Zm- Zset2) 90°Zm 是繼電器的測量阻抗，由加入繼電器的電壓Um、電流 I m 的比值確定， Zm的阻抗角就是mmmU 、 I之間的相位差 距離保護的構(gòu)成 ： 啟動回路，測量回路，邏輯回路。影響距離保護正確工作的因素主要有： 1 故障點與保護安裝處之間的分支電流 （ 1 助增電流的影響， 2 外汲電流的影響 ）。 2 故障點的過渡電阻 （1 短路點過渡電阻的性質(zhì) 2 單側(cè)電源線路上過渡電阻的影響 3 雙側(cè)電源線路上過渡電阻的影響 ）。3 電壓回路斷線。 4 電力系統(tǒng)震蕩。 5 串聯(lián)電容補償?shù)?/p>

11、影響。輸電線路的縱聯(lián)差動保護：需要將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，兩側(cè)的電氣量同時比較，聯(lián)合工作，也就是說在線路兩側(cè)之間發(fā)生縱向的聯(lián)系。原理 ：比較被保護線路始端和末端電流的大小和相位原理構(gòu)成高頻保護又稱電力線載波縱聯(lián)保護電力線高頻通道的構(gòu)成 ： 輸電線路，阻波器，耦合電容器，連接濾波器，高頻電纜，高頻收和發(fā)信機，接地開關(guān)。阻波器的作用 ：在電力系統(tǒng)繼電保護中廣泛采用高頻保護專用的高頻阻波器。串聯(lián)在線路兩段，為了使高頻載波信號只在本線路中傳輸而不穿越到相鄰線路上去，才用了電感線圈與可調(diào)電容組成的并聯(lián)諧振回路。閉鎖式方向高頻保護 ： 采用正常無高頻電流，而在外部故障時發(fā)閉鎖信號的方式構(gòu)成。并規(guī)

12、定線路兩段功率從母線流向線路時為正方向，由線路流向母線為負方向。此閉鎖信號由功率方向為負的一側(cè)發(fā)出， 被兩端的收信機接受，閉鎖兩端的保護。閉鎖式方向高頻保護的構(gòu)成：KW + 為功率正方向元件，KA2 為高定值電流啟動停信元件，KA1 為低定值電流啟動發(fā)信元件。相差高頻保護原理： 是根據(jù)直接比較線路兩段電流相位而確定保護是否動作的原理構(gòu)成，僅利用輸電線路兩段電流相位在區(qū)外短路時相差180 度，區(qū)內(nèi)短路時相差為0 度，也可以區(qū)分區(qū)內(nèi)，外短路。變壓器故障的分類： 油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。電路故障主保護： 縱聯(lián)差動保護，重瓦斯保護，壓力釋放保護。配置保護： a 短路故障主保護b 短路故障的后備保護

13、c 異常運行保護輕瓦斯作用于信號，重瓦斯作用于跳閘瓦斯保護 ： 氣體繼電器安裝在油箱與油枕之間的連接管道中，油箱內(nèi)的氣體通過氣體繼電器流向油枕，變壓器安裝時應(yīng)使頂蓋沿氣體繼電器的方向與水平面具有1% 的升高坡度，通往繼電器的連接管具有2%4% 的升高，這樣有利于氣體通過氣體繼電器。瓦斯保護的接線方式： 氣體繼電器KG 的上觸點為輕瓦斯觸點，動作于信號。下觸點為重瓦斯點，動作于跳閘。產(chǎn)生不平衡電流的原因： 1 由變壓器兩側(cè)接線不同產(chǎn)生的不平衡電流 2 由變壓器調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流3 變壓器兩側(cè)電流互感器型號不同產(chǎn)生的不平衡電流4）變壓器的勵磁涌流。變壓器的勵磁涌動 ：變壓器空載合閘或斷開外

14、部故障后系統(tǒng)電壓恢復(fù)時，短時出現(xiàn)的勵磁電流數(shù)值可達到額定電流的48 倍的現(xiàn)象勵磁涌流特點 ： I 勵磁涌流含有很大的非周期分量，偏于時間軸一側(cè)。 II 勵磁涌流中含有大量的高次諧波分量，其中以2 次諧波分量所占比例最大III 勵磁涌流相鄰波形之間存在間斷角。一個周期中間斷角為防止勵磁涌流影響的方法有一下幾種： 1 采用具有速飽和中間變流器的差動繼電器2 利用二次諧波制動 3 鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差別變壓器相間短路的后備保護方案有： 過電流保護，低電壓啟動的過電流保護，復(fù)合電壓啟動過電流保護，負序電流保護或阻抗保護。復(fù)合電壓啟動的過電流保護： 反應(yīng)不對稱短路的負序電壓繼電器 KVN 和反

15、應(yīng)對稱短路接于相間電壓的低電壓繼電器KV組成的電壓元件發(fā)電機的故障類型主要有 ： 1 定子繞組的相間短路 2 定子繞組的匝間短路 3 定子繞組的單相接地 4 勵磁回路一點接地或兩點接地短路?？v差動保護的分類 ： 發(fā)電機的縱差動保護反應(yīng)發(fā)電機定子繞組及其引出線的相間短路，是發(fā)電機的主保護。根據(jù)差動元件兩側(cè)輸入電流的不同，可以分成完全縱差動保護和不完全縱差動保護。完全差動 ：反應(yīng)發(fā)電機內(nèi)部及引出線上相間短路，不反應(yīng)發(fā)電機內(nèi)部匝間短路及分支開焊。 （中性點輸入差動元件的電流為每相的全電流）不完全差動 ：用于每相定子繞組為多分支的大型發(fā)電機，他除了能反應(yīng)發(fā)電機相間短路還能反應(yīng)釘子線棒開焊及分支匝間短路

16、。（中性點側(cè)輸入到差動元件的電流為每相定子繞組每一分支的電流）同步發(fā)電機定子繞組匝間短路的形式有同一分支繞組中的匝間短路和一相中不同分支繞組間的匝間短路。單元件式橫差保護 ： 當發(fā)電機定子繞組為雙星形接線且中性點側(cè)有 6 個引出端子時，匝間短路保護一般采用單元件式橫差保護。當同一繞組匝間短路的匝數(shù)較少或同相的兩個分支繞組電位相近的兩個點發(fā)生匝間短路時由于環(huán)流較小，保護可能不動作，這種情況下該保護具有動作死區(qū)基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成- 發(fā)電機定子100%接地保護單元件式橫差保護反應(yīng) ： 定子繞組的匝間短路故障和分支繞組的開焊故障且反應(yīng)定子繞組的相間短路故障。該保護具有動作死區(qū)。裂相橫差保護

17、的構(gòu)成原理： 是將發(fā)電機各相定子繞組并聯(lián)分支數(shù)一分為，分別配以電流互感器，降兩個互感器二次電流之差引入過電流元件而構(gòu)成，正常運行時，各繞組中的電動勢相等，流過相等的負荷電流。縱相零序電壓匝間短路保護： 若發(fā)電機中性點側(cè)無6 個引出端子就無法實現(xiàn)上述方案，這時可采用反應(yīng)零序電壓的匝間短路保護。當發(fā)電機發(fā)生匝間短路造成縱向不對稱時，個相對發(fā)電機中性點產(chǎn)生零序電壓。對于大型發(fā)電機要求裝設(shè)反應(yīng)100%定子繞組的單相接地保護。零序電壓將隨著故障點位置的不同而不同，越靠近中性點，零序電壓就越小， 在中性點短路時零序電壓等于零；越靠近機端，零序電壓越大，在機端短路時，零序電壓等于額定電壓。利用三次諧波構(gòu)成的

18、接地保護就可以保護由中性點起，定子繞組 50%范圍以內(nèi)的故障，并且當故障點越靠近中性點，保護的靈敏性就越高。負序電流產(chǎn)生的原因 ：當電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障或在正常運行情況下三相負荷不平衡，在發(fā)電機定子繞組中將流過負序電流。發(fā)電機負序過電流保護實際上是對定子繞組電流不平衡而引起轉(zhuǎn)子過熱的一種保護。發(fā)電機勵磁回路接地保護： 勵磁回路一點接地檢查裝置，直流電橋式發(fā)電機勵磁回路一點接地保護。母線電流差動保護： 1）母線完全電流差動保護2）不完全電流母線差動保護3）電流比相式母線保護。電流比相式母線保護原理： 電流比相式母線保護的基本原理是根據(jù)母線在內(nèi)部故障和外部故障時，各連接元件電流相位的變化來實現(xiàn)的。母線上發(fā)生故障時，所有和電源連接的元件都向故障點供應(yīng)短路電流，在理想條件下，所有供電元件的相位相同。而在正常運行或母線外部故障時，至少有一個元件的電流相位和其余元件的電流相位相反，流入母線的和流出母線的電流相位相反。母聯(lián)電流相位比較