繼電保護基礎(chǔ)知識第一講

1、蓬辣灘繼電保護基礎(chǔ)知識第一講1、系統(tǒng)準備知識  1.1電力系統(tǒng)的組成電能成為國民經(jīng)濟不可缺少的一部分，生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進步，使得發(fā)電機單機容量不斷增大，發(fā)電廠的規(guī)模不斷擴大，輸送距離增大，并且對電能的可靠性提出了更高的要求。于是逐步地將一個個孤立的發(fā)電廠、變電所連接起來，形成強大的電力系統(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經(jīng)濟供電的要求，就得采用多種電壓等級的方式輸送電能，電力系統(tǒng)中的電壓等級的升高及降低，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、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。對一次設(shè)備的工作進行監(jiān)察、測量、控制、調(diào)節(jié)和保護的輔助設(shè)備，稱為二次設(shè)備。二次設(shè)備主要包括儀表、信號、繼電保護裝置和自動控制設(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?；蚬收蠣顟B(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，使電路可靠迅速地斷開。電力系統(tǒng)運行中，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，則由繼電保護裝置動作，自動斷開斷路器，使故障點與系統(tǒng)正常部分斷開。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。一段母線上有進線和出線，這些線路有共同的電壓，但是負荷電流分配不同。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)中的一次信號一般都是很大的信號，如10KV的電壓，5KA的電流等等，這種大信號是無法輸入保護裝置及測量回路的，需要有一種裝置把這些大信號按比例變換到小信號，這就是互感器。根據(jù)所變換的信號不同，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)在如下兩個方面：將一次回路的高電壓和大電流變換成二次回路標準的低電壓、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接地，從而確保了運

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，否則會產(chǎn)生危險的高電壓，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繼電保護基本概念2.1繼電保護概述：電力系統(tǒng)在運行中，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行狀態(tài)。最常見的而且也是最危險的故障是各種類型的短路。最常見的不正常運行狀態(tài)是過負荷。這些故障和不正常運行狀態(tài)嚴重危及電力系統(tǒng)的安全可靠運行。除了應(yīng)采取提高設(shè)計水平、提高設(shè)備的制造質(zhì)量、加強設(shè)備的維護檢修、提高運行管理質(zhì)量、嚴格遵守和執(zhí)行電業(yè)規(guī)章制度等項措施，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、準確、有選擇性地切除故障設(shè)備，防止事故的擴大，迅速恢復(fù)非故障部分的正常運行，以減小對用戶的影響。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)并盡快處理，以免引起設(shè)備故障。要在極短的時間內(nèi)完成上述任務(wù)，只能借助繼電保護裝置實現(xiàn)2.2繼電保護的作用繼電保護裝置是指能反應(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)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本作用（任務(wù)）是：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能自動、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)正常運行，并使故障設(shè)備不再繼續(xù)遭受損壞。當系統(tǒng)發(fā)生不正常工作情況時，能自動、及時、有選擇性地發(fā)出信號通知運行人員

7、進行處理，或者切除那些繼續(xù)運行會引起故障的電氣設(shè)備。實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化和遠動化，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動控制。2.3 繼電保護的基本組成繼電保護裝置一般由測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分、信號部分及操作電源等組成，如下圖。分是用來監(jiān)測唄保護對象(電氣設(shè)備或輸電線路)的運行狀態(tài)，將被保護對象的運行狀態(tài)信息(如 電流、電壓等)通過測量、變換、濾波等加工處理后送入邏輯部分。分將測量部分送來的信息與基準整定值進行比較，判斷保護裝置是否該動作于跳閘或信號是否需要延時等，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)出報警信息至報警信號回路。繼電保護裝置，其邏輯部分、執(zhí)行部分和信號部分都

8、需要操作電源。舉個荔枝：蓬辣灘機組中性點不接地，當發(fā)電機差動區(qū)內(nèi)發(fā)生相間短路故障時，有兩相或三相差動同時動作出口跳閘；而當發(fā)電機發(fā)生一相在區(qū)內(nèi)接地另一相在區(qū)外同時接地故障，只有一相差動動作，但同時有負序電壓，保護也出口跳閘。如果只有一相差動動作無負序電壓，判斷為TA斷線。蓬辣灘機組差動保護邏輯圖2.4 繼電保護的工作原理電氣設(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）往往會發(fā)生顯著的變化，繼電保護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，以電氣量的測量值或它們之間的相位關(guān)系來檢測故障地點，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)電氣量的保護外，還有反應(yīng)非電氣量的保護。下面以6-10kV線路過流保護動作過程舉例設(shè)線路原在運行狀態(tài)，斷路器輔助觸點QF1閉合。當線路發(fā)生過電流時，通過電流互感器立刻反映到二次側(cè)，引起二次設(shè)備動作。例如，線路用戶端發(fā)生AC相間短路故障時，動作過程如下（注意圖中標有直流電源的+、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動作，其動合觸點閉合啟動時間繼電器KT，經(jīng)整定時限后其延時觸點閉合信號繼電器KS和斷路器操動機構(gòu)的跳閘線圈YT同時動作，使斷路器QF跳閘，并由KS的觸點發(fā)出信號（給監(jiān)控發(fā)過流保護動作的信號）。斷

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

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

12、靠供電，以及避免和減輕電氣設(shè)備在事故時所遭受的損害，要求繼電保護裝置盡快地動作，盡快地切除故障部分。避免故障進一步擴大。T= tbh + tDL；T故障切除時間；tbh-保護動作時間；tDL-斷路器動作時間；一般的快速保護動作時間為0.060.12s，最快的可達0.010.04s。一般的斷路器的動作時間為0.060.15s，最快的可達0.020.06s。 靈敏性指在規(guī)定的保護范圍內(nèi)，對故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時，不論短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。對反應(yīng)于數(shù)值上升而動作的稱為過量保護（如電流保護）對反應(yīng)于數(shù)值下降而動作的稱為欠量保護（如低

13、電壓保護） 可靠性（不拒動、不誤動）指發(fā)生了屬于保護裝置該動作的故障，它能可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作（拒動）；而在不該動作時，能可靠不動，即不發(fā)生錯誤動作（簡稱誤動）。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)計的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡明，觸點多少等；外在的：運行維護水平、調(diào)試是否正確、正確安裝2.6繼電保護的分類按被保護的對象分類：輸電線路保護、發(fā)電機保護、變壓器保護、電動機保護、母線保護等；按保護原理分類：電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護、方向保護、零序保護等；按保護所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護、接地故障保護、匝間短路保護、斷線保護、失

14、步保護、失磁保護及過勵磁保護等；按繼電保護裝置的實現(xiàn)技術(shù)分類：機電型保護（如電磁型保護和感應(yīng)型保護）、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等；按信號的通信方式分類對于反應(yīng)兩端電氣量的縱聯(lián)保護，按信號的通信方式不同可分為：高頻保護、光纖保護和微波保護等按保護所起的作用分類：主保護、后備保護、輔助保護等；主保護: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設(shè)備和線路故障的保護(差動、過流速斷、重瓦斯、縱聯(lián)差動)。后備保護:主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護。又分為遠后備保護和近后備保護兩種。遠后備保護：當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備

15、保護。近后備保護：當主保護拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護來實現(xiàn)后備的保護；當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)后備保護。輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護。2.7蓬辣灘機組、主變、線路、廠變保護機組保護（DGT801系列數(shù)字式發(fā)電機變壓器保護裝置國電南自）差動保護；低電壓記憶過流保護；定時限對稱過負荷；定子一點接地3Uo；發(fā)電機過電壓；注入式轉(zhuǎn)子一點接地；異步邊界圓失磁保護；勵磁變速斷保護；勵磁變過流保護；逆功率保護。主變保護（PCS-985TS系列電廠變壓器保護裝置南瑞繼保）主變差動保護；主變高壓側(cè)復(fù)合電壓過電流保護；主變低壓側(cè)復(fù)合電壓過電流保護；主變過負荷保護；主變高壓側(cè)零序過流保護；主變高壓側(cè)零序過壓保護；主變間隙零序過流保護。110KV蓬單（瓜）線線路保護（PSL-621C型微機線路保護裝置國電南自）距離保護；零序