繼電保護的基本知識(6節(jié))

1、電力系統(tǒng)繼電保護裝置?供電系統(tǒng)繼電保護?電力系統(tǒng)為何要引入繼電保護裝置 ？P1?電力系統(tǒng)繼電保護?運行中的電力設備正常故障異常不良影響保護裝置多個結論 ?結論1：投入設備時，應先投保護，后投設備；退出時相反。壓板斷路器結論2：電力系統(tǒng)保護，由發(fā)電機保護、變壓器保護、輸電線路 保護共同組成。教材章節(jié)：1 根本術語、概念2 根本元件37 線路保護8 變壓器保護9發(fā)電機保護10母線保護11電動機保護12無功補償設備保護1316 微機保護結論3：按任務不同，保護分故障保護、異常保護兩大類。電力系統(tǒng)為何要引入繼電保護裝置 P1 從繼電保護的角度去看，電力設備的運行狀態(tài)只有三種：正常、故障、異常不正常，而

2、一旦設備出現(xiàn)故障或異常運行狀態(tài)，即將對設備及設備所在的電力系統(tǒng)產(chǎn)生種種不良影響甚至是嚴重后果。因此，為了保護設備及所在系統(tǒng)的平安，有關?規(guī)程?規(guī)定：電力系統(tǒng)中所有投入運行的設備，都必需配置有相應的繼電保護裝置。第一章 繼電保護的根本知識繼電保護 本學期學習的重點之一第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài)第二節(jié) 繼電保護裝置的任務及作用 第三節(jié) 繼電保護的根本工作原理及分類 第四節(jié) 對繼電保護的根本要求 第五節(jié) 繼電保護開展簡史繼電保護第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài) 一、電力系統(tǒng)的故障 所謂故障，是指電力系統(tǒng)的正常運行遭到破壞，不允許繼續(xù)運行的情況。一故障的種類 1按故障性質(zhì)不同歸類：有瞬時

3、性故障和永久性故障兩種。 2按故障形式不同歸類：有短路故障橫向故障、斷線故障縱向故障及復故障等幾種。其中，最常見及最危險的故障是各種類型的短路故障。假設無特別指出，那么后面所提的故障都默認為金屬性短路故障。繼電保護短路電流分布圖 二短路故障 繼電保護第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài) 1符號：文字符號、圖形符號。 2形式：有三相短路 K3、兩相短路 K2、兩相接地 短路 K1，1、中性點直接接地系統(tǒng)的單相接地短路K 1 以及電機、變壓器同一相繞組的匝間短路等幾種，其中， 三相短路為對稱短路，其余均為不對稱短路；三相短路、 兩相短路又稱相間短路，兩相接地短路可看成是一種特殊 相間短路；兩相接地

4、短路、單相接地短路又稱接地短路， 并以三相短路最為危險，以單相接地短路最為常見。 一、電力系統(tǒng)的故障二短路故障 繼電保護3短路故障的危害： 1故障點的電弧將故障設備燒壞； 2短路電流的熱效應和電動力效應使故障回路的設備受到損傷，降低使用壽命； 3系統(tǒng)電壓損失增大使設備工作電壓下降，離故障點越近，所受影響越大，用戶的正常工作條件遭到破壞； 4破壞電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，嚴重時引起系統(tǒng)振蕩甚至使整個電力系統(tǒng)瓦解，導致大面積停電。短路電流分布圖 第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài) 一、電力系統(tǒng)的故障二短路故障 繼電保護 4短路故障時對繼電保護裝置的要求： 快速、自動且有選擇地借助斷路器跳閘，以切斷短

5、路電流回路，以切除故障。 短路電流分布圖 第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài) 一、電力系統(tǒng)的故障運行中的電力設備正常故障異常不良影響保護裝置k動作于QF跳閘過負荷、中性點非直接接地系統(tǒng)的單相接地、發(fā)電機突然甩負荷引起的過電壓、電力系統(tǒng)振蕩運行中的電力設備 二、電力系統(tǒng)的異常運行狀態(tài)不正常運行狀態(tài) 2形式：電力系統(tǒng)異常運行狀態(tài)的形式也有很多，常見的有：過負荷、中性點非直接接地系統(tǒng)的單相接地、發(fā)電機突然甩負荷引起的過電壓、電力系統(tǒng)振蕩等。繼電保護第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài) 1定義：電力系統(tǒng)的正常工作遭到破壞但還未形成故障，可繼續(xù)運行一段時間的這種情況，稱之為異常運行狀態(tài)。二、電力系統(tǒng)的

6、異常運行狀態(tài)不正常運行狀態(tài)3異常運行狀態(tài)的影響： 以過負荷為例，所謂的電氣設備過負荷指的是設備工作電流超過其額定電流的這種情況，又稱過載。長時間的過負荷運行將引起設備過熱，加速絕緣老化，輕者降低設備使用壽命，嚴重時絕緣擊穿引發(fā)短路。而當發(fā)電機突然甩負荷造成過電壓時，將直接威脅電氣絕緣平安；電力系統(tǒng)振蕩時，電流、電壓周期性擺動，那么嚴重影響系統(tǒng)的正常運行。電力系統(tǒng)其他異常運行狀態(tài)的影響也與此有相似特征：即短時間運行允許，長時間運行將產(chǎn)生不良影響。 繼電保護第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài) 二、電力系統(tǒng)的異常運行狀態(tài)不正常運行狀態(tài)4異常運行狀態(tài)時對繼電保護裝置的要求： 通常情況下，要求保護帶一

7、定延時自動發(fā)信號通知運行值班人員，以便及時處理，消除不正常工作狀態(tài)，嚴重時也可直接自動跳閘。繼電保護第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài) 三、故障、異常運行狀態(tài)與事故的關系 所謂事故是指出現(xiàn)人員傷亡、設備損壞、電能質(zhì)量下降到不能允許的程度、對用戶少供電或停止供電的這些情況。故障和異常工作情況不是事故，但假設不能及時且正確處理，定引起事故。因此，繼電保護是電力系統(tǒng)一種很重要的反事故措施。繼電保護第一節(jié) 電力系統(tǒng)的故障及異常運行狀態(tài) 第二節(jié)繼電保護裝置的任務及作用一、電力系統(tǒng)繼電保護的根本任務：2個 一在電力系統(tǒng)電氣設備出現(xiàn)故障時，自動、快速且有選擇地借助斷路器跳閘將故障設備從系統(tǒng)中切除，以防止故

8、障設備繼續(xù)遭到破壞，保證系統(tǒng)其余非故障局部能繼續(xù)運行。 二當電力系統(tǒng)電氣設備出現(xiàn)異常運行狀態(tài)時，自動、及時、有選擇地發(fā)出信號，讓值班人員進行處理，或切除繼續(xù)運行會引起故障的設備。 繼電保護 在電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常運行狀態(tài)時，繼電保護裝置就能預先發(fā)信號通知值班人員進行處理，因而可起到預防故障發(fā)生的作用；而一旦故障發(fā)生，繼電保護裝置通過快速跳閘，又可以起到把故障影響限制在最小范圍的作用。因此，繼電保護對保證系統(tǒng)平安運行和電能質(zhì)量、防止故障擴大和事故發(fā)生，起著極其重要的作用，是電力系統(tǒng)必不可少的組成局部。繼電保護二、電力系統(tǒng)繼電保護的作用：2個第二節(jié)繼電保護裝置的任務及作用第三節(jié) 繼電保護的根本工作原理

9、及分類一、根本工作原理構成原理繼電保護正常故障異常動作于QF跳閘任務一運行中的電力設備動作于發(fā)信號任務二 指：繼電保護裝置識別被保護設備工作狀態(tài)的能力。它通過檢測被保護設備的參數(shù)實現(xiàn)。并且檢測什么參數(shù)，通常就稱什么保護，或者說，繼電保護的名稱中，通常就包含有保護裝置的根本原理。識別設備工作狀態(tài)？繼電保護裝置定義：P9；。第三節(jié) 繼電保護的根本工作原理及分類一、根本工作原理構成原理繼電保護 1利用電氣量變化特點構成。以短路保護為例，當被保護設備發(fā)生短路故障時，伴隨有電流增大、電壓下降、電流電壓之間的相位差發(fā)生變化等特點，根據(jù)此特點可構成電氣設備短路故障的過電流保護、低電壓保護、低阻抗保護輸電線路

10、距離保護及方向保護等。(線路單位阻抗)2利用正常運行時沒有或很小，而故障時卻很大的電氣量構成。如零序電流保護、零序電壓保護、負序電流保護等序分量保護。 3利用電氣量變化量構成。如工頻變化量電流保護、工頻變量方向保護、工頻變化量阻抗保護、行波保護等。概念一檢測電參數(shù)構成的保護二檢測非電參數(shù)構成的保護如氣體保護、溫度保護等。返回3故障分量 指故障附加狀態(tài)下所產(chǎn)生的電氣量。即故障前后的電氣變化量，又稱突變量。由工頻分量和暫態(tài)分量兩局部組成。2故障狀態(tài) 指發(fā)生故障時系統(tǒng)所處的狀態(tài)?？煽闯捎煞枪收蠣顟B(tài)和故障附加狀態(tài)疊加而成。前者又稱負荷狀態(tài)，后者又稱事故狀態(tài)。1線路單位阻抗(/km) ?工廠供電?線路結

11、構線路電壓35kV及以上610kV220/380V架空線路0.400.350.32電纜線路0.120.080.066電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行中的電力設備正常短路故障異常任務保護裝置動作于QF跳閘動作于發(fā)信號？識別工作狀態(tài)繼電保護的根本工作原理檢測設備參數(shù)所謂繼電保護裝置： 是一種不斷檢測設備參數(shù)、不斷識別設備工作狀態(tài)，然后在設備發(fā)生故障時，而在設備異常運行時的二次設備。 檢測被保護設備自身參數(shù)信息構成的保護，稱點保護。 本教材 面保護 當今，隨著通信技術、網(wǎng)絡技術的迅速開展，除了通過檢測被保護設備自身參數(shù)外，還可以利用系統(tǒng)中其它的信息來進行故障判斷，由此構成的保護，稱之。 饋線自動化二、種類繼

12、電保護2按動作結果不同歸類：有動作于斷路器跳閘的短路故障保護 和動作于發(fā)信號的異常運行保護兩大類，其中，短路保護的種 類又有以下幾種： 1按保護對象不同歸類：有發(fā)電機保護、變壓器保護、輸電線路 保護、母線保護、電動機保護、電容器保護等。 1按反響故障類型的不同，有相間短路保護、接地短路保護及 匝間短路保護等。2按其功能的不同，有主保護、后備保護及輔助保護，且后備 保護又有遠后備保護與近后備保護之分。 第三節(jié) 繼電保護的根本工作原理及分類3按保護根本工作原理檢測參數(shù)歸類： 有電量保護、非電量保護兩類，電量保護又有反響穩(wěn)態(tài)量的常規(guī)保護和反響暫態(tài)量的新原理保護兩類，其中，根據(jù)所反響參數(shù)不同，常規(guī)保護

13、有過電流保護、低電壓保護、方向電流保護、零序保護、阻抗保護、差動保護、高頻保護等；新原理保護有工頻變化量保護、行波保護等；非電量保護有氣體保護、油溫高保護等。 繼電保護二、種類第三節(jié) 繼電保護的根本工作原理及分類 按保護根本工作原理檢測參數(shù)歸類時，實際上還可以歸為 有點保護、面保護兩類，本教材僅介紹點保護。 繼電保護4按保護動作原理歸類：有機電型保護電磁型、電磁感應型保 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。通常把微機保護之前的保護稱之為傳統(tǒng)保護或模擬保 護，與此相對應，微機保護還可稱之為數(shù)字保護。 5按保護反響參數(shù)增大或減小動作歸類：有過量保護和欠量保護 兩大類。 二

14、、種類第三節(jié) 繼電保護的根本工作原理及分類 指：繼電保護裝置識別被保護設備工作狀態(tài)的能力。它通過檢測被保護設備的參數(shù)實現(xiàn)。三、根本組成: 繼電保護一般可看成由測量局部、邏輯局部和執(zhí)行局部三局部組成，其框圖如圖1-2所示。 繼電保護圖12繼電保護組成框圖 保護裝置動作：指保護裝置發(fā)出斷路器跳閘命令或發(fā)出設備異常信號； 保護裝置啟動：僅是保護裝置中的測量元件動作。 第三節(jié) 繼電保護的根本工作原理及分類 測量繼電器：測量局部的繼電器： 輔助繼電器：邏輯局部、執(zhí)行局部的繼電器。 第四節(jié) 對繼電保護的根本要求 當保護的動作結果不同時，所提出的要求也不相同。以動作于跳閘的繼電保護裝置為例，有以下四個根本要

15、求。 一、選擇性 內(nèi)容：保護裝置的動作應只切除故障設備，使故障的影響范圍限制在最小。如圖1-3 所示。繼電保護圖1-3 電網(wǎng)保護選擇性動作說明繼電保護二、速動性又稱迅速性、快速性 內(nèi)容：保護裝置應盡可能快地切除短路故障。 目前，最快保護的動作時間只需410ms，一般是約0.02 s，即工頻一個周波。第四節(jié) 對繼電保護的根本要求 問題：1. 保護動作是否越快越好？2. 保護動作后故障是否已經(jīng)切除？相對的繼電保護第四節(jié) 對繼電保護的根本要求 三、靈敏性一內(nèi)容：保護裝置對于其保護范圍內(nèi)所發(fā)生的各種金屬性短路故障，應具有足夠的反響能力，即都能夠動作。（二）靈敏系數(shù)：保護裝置的靈敏性通常用靈敏系數(shù)kse

16、n（又稱靈敏度） 的大小來衡量。靈敏系數(shù)越高，表示保護裝置對故障的反應能力越強，反之，則越弱。四、可靠性 內(nèi)容：保護裝置應處在良好的工作狀態(tài)下，不誤動、不拒動。前者在一些書中也稱為“平安性；后者也有“可信性或者“可依賴性之稱。繼電保護第四節(jié) 對繼電保護的根本要求 注意：這四個根本要求之間，既有相互緊密聯(lián)系的一面，也有互相矛盾的一面。 繼電保護第四節(jié) 對繼電保護的根本要求 對于動作于信號的保護裝置，速動性要求可降低些，根本要求只有三個，即選擇性、靈敏性及可靠性。 在選擇保護裝置時，在考慮上述的根本要求后，還應該適當考慮保護的簡單性及經(jīng)濟性。 對繼電保護的根本要求將一直貫穿于本課程中的每一套保護，

17、評價一套繼電保護裝置性能的優(yōu)劣，即以其對根本要求的滿足情況而定。 繼電保護第五節(jié) 繼電保護開展簡史 電力工業(yè)的開展，對繼電保護不斷提出新的、更高的要求，而電工理論、微機技術、信息技術和通信技術的開展，又使繼電保護的原理和技術都發(fā)生深刻的變化。 在繼電保護技術開展的同時，構成繼電保護裝置的材料、元器件、結構型式和制造工藝也都發(fā)生了巨大的變化。 隨著微型計算機和軟件技術的迅猛開展，為繼電保護數(shù)字化開辟了美好的前景。由于微機保護裝置的巨大優(yōu)越性和開展?jié)摿?，進入20世紀90年代以來已開始在全世界獲得了廣泛的應用?？梢灶A見，在新的世紀中將成為繼電保護裝置的主要型式。微機保護將成為電力系統(tǒng)保護、監(jiān)控、通信

18、、調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)的重要組成局部。 電力系統(tǒng)中所有投入運行的設備，都配置有相應的繼電保護裝置。由繼電保護的兩個任務可知，所謂的繼電保護裝置，是一種能在被保護設備發(fā)生故障或異常運行時動作于斷路器跳閘或發(fā)信號的自動裝置。顯然，保護裝置要能正確工作，首先必須具備有識別被保護設備工作狀態(tài)的能力，而這就是保護裝置的根本工作原理，它通過三種狀態(tài)下參數(shù)的不同實現(xiàn)。根據(jù)保護對象、根本原理及實現(xiàn)手段的不同，繼電保護裝置有機電型、整流型、晶體管型、集成型、微機型等多種，但無論是那一種的保護裝置，都可以看成由測量、邏輯及執(zhí)行三局部組成。為了確保保護裝置能圓滿完成所承擔的任務，對其有四個根本要求，即選擇性、速動性、

19、靈敏性及可靠性，它是本章的重點。本章小結繼電保護完 如圖1-1所示，在系統(tǒng)正常運行時，流過各個設備的電流為負荷電流L，其數(shù)值比較小，設備的工作電壓為額定電壓UN，其數(shù)值比較高；當設備如線路L2發(fā)生故障時，那么將由電源向故障點提供一個比正常時大得多的短路電流IK，因此可能造成短路故障的危害 。 返回任務斷路器的合閘、跳閘繼電保護名詞解釋主保護是指當被保護設備故障時，用于快速切除故障的保護。后備保護是指當同一設備上主保護拒動，或另一設備上保護或斷路器拒動時，用于切除故障的保護。其中，在主保護拒動時，同一設備上實現(xiàn)切除故障的另一套保護，稱之為近后備保護；而當保護或斷路器拒動時，相鄰設備上用來實現(xiàn)切除

20、故障的保護，那么稱之為遠后備保護。輔助保護是指為克服主保護某些性能缺乏而增設的簡單保護。繼電保護返回繼電保護 測量局部的作用：測量一個或幾個能反響被保護設備狀態(tài)的參數(shù)，然后與保護的給定值又稱之計算值或整定值進行比較，以判斷被保護設備的工作狀態(tài)，以決定保護是否起動； 邏輯局部的作用：根據(jù)測量局部的輸出結果，進行一系列的邏輯判斷，以決定保護是否應動作； 執(zhí)行局部的作用：執(zhí)行保護的功能，即設備正常運行時保護不動，設備故障時保護動作于跳閘，而設備異常時保護動作于發(fā)信號。 微機保護的的動作速度可以到達很快，最快時，從設備參數(shù)變化到保護發(fā)出動作命令僅需410ms。 返回 在圖1-3所示的網(wǎng)絡中，假設各設備上都裝設有電流保護。當K1點短路時，由于短路電流總是由電源流向故障點，因此保護1、2、3、4均有短路電流流過，均可能動作，但根據(jù)選擇性的要求，應該是由保護1、2分別動作于跳開斷路器QF1和QF2，將故障切除。同理，當K2點短路時，根據(jù)短路電流的分布情況，保護1、2、3、4、5、6均有短路電流流過均可能動作，但只有保護6動作于斷路器QF6跳閘才認為是有選擇性的。 圖1-3 電網(wǎng)保護選擇性動作說明圖返回繼電保護四個要求