繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)第一講

1、蓬辣灘繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)第一講1、系統(tǒng)準(zhǔn)備知識(shí)  1.1電力系統(tǒng)的組成電能成為國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的一部分，生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使得發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不斷增大，發(fā)電廠的規(guī)模不斷擴(kuò)大，輸送距離增大，并且對(duì)電能的可靠性提出了更高的要求。于是逐步地將一個(gè)個(gè)孤立的發(fā)電廠、變電所連接起來，形成強(qiáng)大的電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電所、輸電線路、用戶等部分組成。發(fā)電廠把不同的能量轉(zhuǎn)化成電能。在輸電過程中，為了滿足不同用戶對(duì)經(jīng)濟(jì)供電的要求，就得采用多種電壓等級(jí)的方式輸送電能，電力系統(tǒng)中的電壓等級(jí)的升高及降低，是通過變壓器完成的，安裝變壓器及其它裝置的整體，稱為變電所。1.2一次設(shè)備、二次設(shè)備、電氣主接線一

2、次設(shè)備。直接生產(chǎn)和輸配電能的設(shè)備稱為一次設(shè)備。電能由發(fā)電機(jī)發(fā)出，經(jīng)過一系列的一次設(shè)備直接送到用電器，從而完成電能的生產(chǎn)與使用的全過程。一次設(shè)備主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、限流電抗器、母線、電纜、互感器等。二次設(shè)備。對(duì)一次設(shè)備的工作進(jìn)行監(jiān)察、測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的輔助設(shè)備，稱為二次設(shè)備。二次設(shè)備主要包括儀表、信號(hào)、繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)控制設(shè)備等。電氣主接線。在發(fā)電廠和變電所中，為了適應(yīng)各種運(yùn)行方式的需要，將各種設(shè)備根據(jù)要求，按著一定次序連接成為固定的電路。一次設(shè)備所連成的電路，稱為一次電路或電氣主接線。（蓬辣灘、留金壩、躍州、峽山、陡水）1.3斷路器、隔離開關(guān)、母線斷路器：又稱開關(guān)

3、。是用在高壓電路正常或故障狀態(tài)下，接通與斷開電路的專用電器。斷路器部分的觸頭部分裝有特殊的滅弧裝置。滅弧裝置能迅速地熄滅在切斷電路過程中觸頭間的電弧，使電路可靠迅速地?cái)嚅_。電力系統(tǒng)運(yùn)行中，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，則由繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，自動(dòng)斷開斷路器，使故障點(diǎn)與系統(tǒng)正常部分?jǐn)嚅_。隔離開關(guān)：又稱刀閘。隔離開關(guān)的觸頭部分沒有特殊的滅弧裝置，它不能熄滅在切斷電路過程中觸頭間所產(chǎn)生的電弧。隔離開關(guān)主要起隔離電壓和切換電路的作用。隔離開關(guān)一般應(yīng)與斷路器串聯(lián)接入電路。母線：母線起著匯集和分配電能的作用。一段母線上有進(jìn)線和出線，這些線路有共同的電壓，但是負(fù)荷電流分配不同。變電站的主接線不同，所擁有的母線段數(shù)也不同。

4、1.4互感器電力系統(tǒng)中的一次信號(hào)一般都是很大的信號(hào)，如10KV的電壓，5KA的電流等等，這種大信號(hào)是無法輸入保護(hù)裝置及測(cè)量回路的，需要有一種裝置把這些大信號(hào)按比例變換到小信號(hào)，這就是互感器。根據(jù)所變換的信號(hào)不同，互感器可分為電壓互感器和電流互感器。互感器在電力系統(tǒng)中的作用具體表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：將一次回路的高電壓和大電流變換成二次回路標(biāo)準(zhǔn)的低電壓、小電流。電壓互感器二次側(cè)的額定電壓規(guī)定為100V（線電壓）或57.7V（相電壓）。電流互感器二次側(cè)的額定電流規(guī)定一般為5A或1A。一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)是通過互感器聯(lián)絡(luò)的，這樣它就起到了一次高壓與二次低壓的隔離作用。并且互感器必須有一點(diǎn)接地，從而確保了運(yùn)

5、行人員和二次設(shè)備的安全。電流互感器的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；電壓互感器二次繞組不允許短路。2繼電保護(hù)基本概念2.1繼電保護(hù)概述：電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，由于電氣設(shè)備的絕緣老化或損壞、雷擊、鳥害、設(shè)備缺陷或誤操作等原因，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。最常見的而且也是最危險(xiǎn)的故障是各種類型的短路。最常見的不正常運(yùn)行狀態(tài)是過負(fù)荷。這些故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)嚴(yán)重危及電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。除了應(yīng)采取提高設(shè)計(jì)水平、提高設(shè)備的制造質(zhì)量、加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)檢修、提高運(yùn)行管理質(zhì)量、嚴(yán)格遵守和執(zhí)行電業(yè)規(guī)章制度等項(xiàng)措施，盡可能消除和減小發(fā)生故障的可能性之外，還必須做到一旦發(fā)生故障，

6、能夠迅速、準(zhǔn)確、有選擇性地切除故障設(shè)備，防止事故的擴(kuò)大，迅速恢復(fù)非故障部分的正常運(yùn)行，以減小對(duì)用戶的影響。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并盡快處理，以免引起設(shè)備故障。要在極短的時(shí)間內(nèi)完成上述任務(wù)，只能借助繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)2.2繼電保護(hù)的作用繼電保護(hù)裝置是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備所發(fā)生的故障或不正常狀態(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。它的基本作用（任務(wù)）是：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，以保證系統(tǒng)其余部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并使故障設(shè)備不再繼續(xù)遭受損壞。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不正常工作情況時(shí)，能自動(dòng)、及時(shí)、有選擇性地發(fā)出信號(hào)通知運(yùn)行人員

7、進(jìn)行處理，或者切除那些繼續(xù)運(yùn)行會(huì)引起故障的電氣設(shè)備。實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。2.3 繼電保護(hù)的基本組成繼電保護(hù)裝置一般由測(cè)量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分、信號(hào)部分及操作電源等組成，如下圖。分是用來監(jiān)測(cè)唄保護(hù)對(duì)象(電氣設(shè)備或輸電線路)的運(yùn)行狀態(tài)，將被保護(hù)對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)信息(如 電流、電壓等)通過測(cè)量、變換、濾波等加工處理后送入邏輯部分。分將測(cè)量部分送來的信息與基準(zhǔn)整定值進(jìn)行比較，判斷保護(hù)裝置是否該動(dòng)作于跳閘或信號(hào)是否需要延時(shí)等，輸出相應(yīng)的信息。件根據(jù)邏輯元件輸出的信息，送出跳閘信息至斷路器控制回路或發(fā)出報(bào)警信息至報(bào)警信號(hào)回路。繼電保護(hù)裝置，其邏輯部分、執(zhí)行部分和信號(hào)部分都

8、需要操作電源。舉個(gè)荔枝：蓬辣灘機(jī)組中性點(diǎn)不接地，當(dāng)發(fā)電機(jī)差動(dòng)區(qū)內(nèi)發(fā)生相間短路故障時(shí)，有兩相或三相差動(dòng)同時(shí)動(dòng)作出口跳閘；而當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生一相在區(qū)內(nèi)接地另一相在區(qū)外同時(shí)接地故障，只有一相差動(dòng)動(dòng)作，但同時(shí)有負(fù)序電壓，保護(hù)也出口跳閘。如果只有一相差動(dòng)動(dòng)作無負(fù)序電壓，判斷為TA斷線。蓬辣灘機(jī)組差動(dòng)保護(hù)邏輯圖2.4 繼電保護(hù)的工作原理電氣設(shè)備從正常工作狀態(tài)到故障或不正常工作狀態(tài)，其電氣量（如電流、電壓的大小及電流、電壓之間的相位角等）往往會(huì)發(fā)生顯著的變化，繼電保護(hù)裝置就是利用這種變化來鑒別有無故障或不正常工作情況，以電氣量的測(cè)量值或它們之間的相位關(guān)系來檢測(cè)故障地點(diǎn)，有選擇性地切除故障或顯示電氣設(shè)備的不正常工

9、作狀態(tài)。此外，除了上述反應(yīng)電氣量的保護(hù)外，還有反應(yīng)非電氣量的保護(hù)。下面以6-10kV線路過流保護(hù)動(dòng)作過程舉例設(shè)線路原在運(yùn)行狀態(tài)，斷路器輔助觸點(diǎn)QF1閉合。當(dāng)線路發(fā)生過電流時(shí)，通過電流互感器立刻反映到二次側(cè)，引起二次設(shè)備動(dòng)作。例如，線路用戶端發(fā)生AC相間短路故障時(shí)，動(dòng)作過程如下（注意圖中標(biāo)有直流電源的+、一極）：1TAA、1TAC一次側(cè)流過短路電流 1TAA、1TAC二次側(cè)電流增大電流繼電器1KA、2KA動(dòng)作，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合啟動(dòng)時(shí)間繼電器KT，經(jīng)整定時(shí)限后其延時(shí)觸點(diǎn)閉合信號(hào)繼電器KS和斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的跳閘線圈YT同時(shí)動(dòng)作，使斷路器QF跳閘，并由KS的觸點(diǎn)發(fā)出信號(hào)（給監(jiān)控發(fā)過流保護(hù)動(dòng)作的信號(hào)）。斷

10、路器QF跳閘后，由其輔助觸點(diǎn)QF1切斷跳閘線圈YT中的電流。當(dāng)AB或BC相間短路時(shí)，只有1KA或2KA動(dòng)作，動(dòng)作過程與上述相同。2.5 對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求為完成繼電保護(hù)的基本任務(wù)，動(dòng)作于斷路器跳閘的繼電保護(hù)裝置必須滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性4項(xiàng)基本要求。 選擇性選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)僅將故障部分切除，保障其他無故障部分繼續(xù)運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。如下圖：上圖中線路WL4上K1點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)跳開斷路器QF4，而其他非故障線路仍繼續(xù)運(yùn)行。僅將故障線路WL4切除，這就是有選擇性，而不能因?yàn)樽儔浩鱐也有短路電流通過而將斷路器QF2跳開。此時(shí)，如果QF2跳閘了，就稱為“誤動(dòng)作”

11、，將造成母線W3失電壓，擴(kuò)大了停電范圍。但是，由于某種原因?qū)е翾F4“拒動(dòng)”時(shí)，再跳開斷路器QF2切除故障是正確的，仍屬于有選擇性。繼電保護(hù)的這種功能稱為后備保護(hù)，即變壓器T的保護(hù)裝置起到了對(duì)相鄰元件（此處為WL3、WL4、WL5線路）后備保護(hù)的作用。當(dāng)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)，停電范圍雖有所擴(kuò)大，但仍是必要的，否則當(dāng)保護(hù)裝置或斷路器拒動(dòng)時(shí)，故障無法消除，后果將極其嚴(yán)重。如果在K2點(diǎn)發(fā)生短路，應(yīng)當(dāng)只跳開斷路器QF2，切除故障，讓線路WL1及母線W2繼續(xù)運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置的選擇性，是依靠采用適當(dāng)類型的繼電保護(hù)裝置和正確選擇其整定值，使各級(jí)保護(hù)相互配合而實(shí)現(xiàn)的。 速動(dòng)性為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和對(duì)用戶可

12、靠供電，以及避免和減輕電氣設(shè)備在事故時(shí)所遭受的損害，要求繼電保護(hù)裝置盡快地動(dòng)作，盡快地切除故障部分。避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。T= tbh + tDL；T故障切除時(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)0.010.04s。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。 靈敏性指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。對(duì)反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的稱為過量保護(hù)（如電流保護(hù)）對(duì)反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作的稱為欠量保護(hù)（如低

13、電壓保護(hù)） 可靠性（不拒動(dòng)、不誤動(dòng)）指發(fā)生了屬于保護(hù)裝置該動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作（拒動(dòng)）；而在不該動(dòng)作時(shí)，能可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作（簡稱誤動(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)外接線簡明，觸點(diǎn)多少等；外在的：運(yùn)行維護(hù)水平、調(diào)試是否正確、正確安裝2.6繼電保護(hù)的分類按被保護(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；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；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

14、步保護(hù)、失磁保護(hù)及過勵(lì)磁保護(hù)等；按繼電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(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；按信號(hào)的通信方式分類對(duì)于反應(yīng)兩端電氣量的縱聯(lián)保護(hù)，按信號(hào)的通信方式不同可分為：高頻保護(hù)、光纖保護(hù)和微波保護(hù)等按保護(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)(差動(dòng)、過流速斷、重瓦斯、縱聯(lián)差動(dòng))。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

15、保護(hù)。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(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)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)的簡單保護(hù)。2.7蓬辣灘機(jī)組、主變、線路、廠變保護(hù)機(jī)組保護(hù)（DGT801系列數(shù)字式發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)裝置國電南自）差動(dòng)保護(hù)；低電壓記憶過流保護(hù)；定時(shí)限對(duì)稱過負(fù)荷；定子一點(diǎn)接地3Uo；發(fā)電機(jī)過電壓；注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地；異步邊界圓失磁保護(hù)；勵(lì)磁變速斷保護(hù)；勵(lì)磁變過流保護(hù)；逆功率保護(hù)。主變保護(hù)（PCS-985TS系列電廠變壓器保護(hù)裝置南瑞繼保）主變差動(dòng)保護(hù)；主變高壓側(cè)復(fù)合電壓過電流保護(hù)；主變低壓側(cè)復(fù)合電壓過電流保護(hù)；主變過負(fù)荷保護(hù)；主變高壓側(cè)零序過流保護(hù)；主變高壓側(cè)零序過壓保護(hù)；主變間隙零序過流保護(hù)。110KV蓬單（瓜）線線路保護(hù)（PSL-621C型微機(jī)線路保護(hù)裝置國電南自）距離保護(hù)；零序