繼電保護(hù)教材 緒論

緒論第一節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用故障：包括各種形式的短路和斷線。短路的后果：●短路電流↑→產(chǎn)生熱效應(yīng)→設(shè)備發(fā)熱；●產(chǎn)生電弧高溫→使故障元件損壞；●產(chǎn)生電動(dòng)力→使非故障元件損壞；●電壓↓→破壞用戶工作的穩(wěn)定性或產(chǎn)品質(zhì)量；●系統(tǒng)穩(wěn)定性↓→系統(tǒng)振蕩→甚至使系統(tǒng)瓦解。不正常運(yùn)行狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的情況。如過負(fù)荷、過電壓、系統(tǒng)發(fā)生振蕩等。事故：指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對(duì)用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。

繼電保護(hù)裝置：指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(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。繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)是：★自動(dòng)、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，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行?！锓磻?yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。第二節(jié)繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的組成

一、繼電保護(hù)的基本原理利用正常運(yùn)行與區(qū)內(nèi)外短路故障電氣參數(shù)變化的特征構(gòu)成保護(hù)的判據(jù)，根據(jù)不同的判據(jù)就構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù)。如圖0-1(a)所示的網(wǎng)絡(luò)接線，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)：◆每條線路上的電流——負(fù)荷電流

◆各母線上電壓——在額定電壓的±5%∽±10%范圍內(nèi)變化線路始端電壓與電流之間的相位角——決定于由它供電的負(fù)荷的功率因數(shù)角和線路的參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如圖0-1(b)所示。假定在線路L(B—C）上發(fā)生了三相短路，其特點(diǎn)：◆電流——短路電流（從電源出發(fā)，流向短路點(diǎn)）◆各母線上電壓——降低，短路點(diǎn)處降低到零

◆短路點(diǎn)到變電站B母線之間的阻抗ZK下降。構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)，例如：①反應(yīng)于電流增大而動(dòng)作的過電流保護(hù)；②反應(yīng)于電壓降低而動(dòng)作的低電壓保護(hù)；③反應(yīng)于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離(或測(cè)量阻抗的減小)而動(dòng)作的距離保護(hù)(或低阻抗保護(hù))等。在按照上述原理構(gòu)成各種繼電保護(hù)裝置時(shí)，可以使它們的參數(shù)反應(yīng)于每相中的電流和電壓，也可以僅反應(yīng)其中的某一個(gè)對(duì)稱分量的電流和電壓。還有根據(jù)電氣設(shè)備的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)非電量的保護(hù)。如瓦斯保護(hù)、過熱保護(hù)等。二、繼電保護(hù)裝置的組成

（1）測(cè)量部分測(cè)量部分是測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。繼電保護(hù)中常用的邏輯回路有“或”、“與”、“否”、“延時(shí)起動(dòng)”、“延時(shí)返回”以及“記憶”等回路。

（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分輸出的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如故障時(shí)，動(dòng)作于跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)，不動(dòng)作等。第三節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求一、選擇性定義：電力系統(tǒng)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障部分，使停電范圍盡可能最小。

繼電保護(hù)裝置按其功能的不同分：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)主保護(hù)：盡可能快速（符合要求）的切除被保護(hù)元件內(nèi)部故障的保護(hù)叫主保護(hù)。后備保護(hù)：當(dāng)被保護(hù)元件主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)利用該保護(hù)切除相應(yīng)斷路器的保護(hù)叫后備保護(hù)。后備保護(hù)分近后備和遠(yuǎn)后備。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)某種性能的不足（如方向元件的電壓死區(qū)）或加速切除某部分故障而裝設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。二、速動(dòng)性★定義：繼電保護(hù)裝置動(dòng)作盡可能快。★要求快速動(dòng)作的主要理由和必要性：①可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。例：K點(diǎn)發(fā)生了短路故障時(shí)，A母線電壓將大大下降到接近于零，使A廠送不出負(fù)荷，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速升高。而B廠母線，則由于遠(yuǎn)離短路點(diǎn)，還有較高殘壓。如果保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長，A、B兩廠的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差增大，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩甚至解列。②可以加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，改善用戶電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)條件，使用戶的工作盡可能少受故障影響。要求在發(fā)電廠母線的引出線上發(fā)生短路故障，機(jī)端母線電壓下降到額定電壓的60％以下時(shí)，必須無時(shí)限地切除故障。③可以減輕電弧對(duì)故障設(shè)備的破壞，以及電流對(duì)故障支路元件的損壞程度。④可以防止故障進(jìn)一步的擴(kuò)大和發(fā)展，提高自動(dòng)重合閘的成功率。★

注意：▲切除故障的時(shí)間=繼保動(dòng)作時(shí)間+QF跳閘時(shí)間一般的快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.04～0.08s，最快的可達(dá)0.01～0.02s，一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.06～0.15s，最快的可達(dá)0.02～0.06s。▲保護(hù)的速動(dòng)性要求是相對(duì)的

優(yōu)點(diǎn)——可以提高電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間，以及縮小故障元件的損壞程度。缺點(diǎn)——?jiǎng)幼餮杆俣瑫r(shí)又能滿足選擇性要求的保護(hù)裝置，一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。因此不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)，要求不同，但并非越快越好，必須根據(jù)技術(shù)條件而定。●根據(jù)維持系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，必須快速切除的高壓輸電線路上發(fā)生的故障；

●使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于允許值(一般為0.7倍額定電壓)的故障；

●大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器以及電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的故障；

●1～10kV線路導(dǎo)線截面過小，為避免過熱不允許延時(shí)切除的故障等；

●可能危及人身安全、對(duì)通訊系統(tǒng)或鐵道號(hào)志系統(tǒng)有強(qiáng)烈干擾的故障等。須快速切除的故障：三、靈敏性定義：是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。通常用靈敏系數(shù)來衡量，它主要決定于被保護(hù)元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行方式。靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)常見的不利方式和不利的短路形式計(jì)算。最大運(yùn)行方式：投入運(yùn)行