第六章 繼電保護(hù)

電力工程系DepartmentofElectricalEngineering供電技術(shù)蔣智六章繼電保護(hù)與自動裝置本章主要內(nèi)容供配電系統(tǒng)過電流保護(hù)和小電流接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：保護(hù)原理和配置注意點(diǎn)：電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)保護(hù)配置的區(qū)別第一節(jié)繼電保護(hù)基礎(chǔ)繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置。

繼電保護(hù)技術(shù)是一個(gè)完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)、繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)構(gòu)成。繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。繼電保護(hù)裝置就是能反應(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)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。一、繼電保護(hù)基本原理電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)正常運(yùn)行：不正常運(yùn)行：故障運(yùn)行繼電保護(hù)的作用與任務(wù)繼電保護(hù)裝置就是指能反應(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)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)：基本任務(wù)：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，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。反應(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)的條件而動作于信號，以便及時(shí)采取措施減輕故障危害。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動作。繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。一、繼電保護(hù)基本原理基本原理：區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)——找差別：電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征繼電保護(hù)組成測量回路的作用是測量與被保護(hù)電氣設(shè)備或線路工作狀態(tài)有關(guān)的物理量的變化，如電流、電壓等的變化，以確定電力系統(tǒng)是否發(fā)生了短路故障或出現(xiàn)不正常運(yùn)行情況；邏輯回路的作用是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)測量回路的輸出信號，進(jìn)行邏輯判斷，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動作，并向執(zhí)行元件發(fā)出相應(yīng)的信號；執(zhí)行回路的作用是執(zhí)行邏輯回路的判斷，發(fā)出切除故障的跳閘脈沖或指示不正常運(yùn)行情況的信號。線路過電流保護(hù)裝置單相原理接線圖二、對繼電保護(hù)的基本要求對動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。即保護(hù)四性。選擇性要求選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。二、對繼電保護(hù)的基本要求速動性要求快速切除故障。目的提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；減少用戶在低電壓下的工作時(shí)間；減少故障元件的損壞程度，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。二、對繼電保護(hù)的基本要求t－故障切除時(shí)間；tbh-保護(hù)動作時(shí)間；tDL-斷路器動作時(shí)間一般的快速保護(hù)動作時(shí)間為0.06～0.12s，最快的可達(dá)0.01～0.04s。一般的斷路器的動作時(shí)間為0.06～0.15s，最快的可達(dá)0.02～0.06s。故障切除時(shí)間靈敏性指在規(guī)定的保護(hù)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(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)出來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；要求：不但在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)能可靠動作，而且在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下經(jīng)過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠動作通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Klm。二、對繼電保護(hù)的基本要求靈敏系數(shù)可靠性要求指發(fā)生了屬于它該動作的故障，它能可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作（拒動）；而在不該動作時(shí)，他能可靠不動，即不發(fā)生錯(cuò)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(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、正確安裝二、對繼電保護(hù)的基本要求上述四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，也是貫穿本章的一個(gè)基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。三、常用繼電器什么是繼電器？繼電器是根據(jù)某種輸入信號來實(shí)現(xiàn)自動切換電路的自動控制電器。從功能角度：從電路角度繼電器整定輸入輸出繼電器輸入端口輸出端口三、常用繼電器繼電器的基本原理：當(dāng)輸入信號達(dá)到某一定值或由某一定值突跳到零時(shí)，繼電器就動作，使被控制電路通斷。它的功能是反應(yīng)輸入信號的變化以實(shí)現(xiàn)自動控制和保護(hù)。輸入端口輸出端口三、常用繼電器繼電器類型電磁型繼電器感應(yīng)型繼電器整流型繼電器晶體管型繼電器微機(jī)保護(hù)保護(hù)繼電器按其在繼電保護(hù)裝置中的功能，可分為主繼電器(如電流繼電器、電壓繼器、阻抗繼電器等)和輔助繼電器(如時(shí)間繼電器、信號繼電器、中間繼電器等)。按輸入信號的性質(zhì)可分為電氣繼電器(如電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、阻抗繼電器等)和非電氣繼電器(如溫度繼電器、壓力繼電器、速度繼電器、瓦斯繼電器等)兩類；繼電器的繼電特性繼電器的返回系數(shù)

繼電器的返回系數(shù)是指返回電流與動作電流的比值，即Kre是一個(gè)重要的參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中要求繼電器有較高的返回系數(shù)。第二節(jié)電網(wǎng)相間短路電流、電壓保護(hù)電力系統(tǒng)短路故障特征之一：故障相線路電流突然增大，同時(shí)故障點(diǎn)電壓降低。繼電保護(hù)配置方案：電流保護(hù)、低壓保護(hù)適用范圍：小電流接地系統(tǒng)一無時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段）

--僅反映電流增大而瞬時(shí)動作的保護(hù)影響短路電流大小的因素：故障點(diǎn)離電源越近，短路電流越大；系統(tǒng)阻抗越小，短路電流越大；運(yùn)行方式已定，同一點(diǎn)短路時(shí)，三相短路電流大于兩相短路電流一無時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段）

--僅反映電流增大而瞬時(shí)動作的保護(hù)每回線路均裝設(shè)速斷保護(hù)：對速斷保護(hù)的期望：全線速動；矛盾：選擇性和速動性（母線前后短路電流大小相同）問題：如何解決？一無時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段）

--僅反映電流增大而瞬時(shí)動作的保護(hù)問題解決方法：

優(yōu)先保證選擇性，保證下一條線路出口處短路不啟動，稱為：動作電流按躲開下一條線路出口短路電流的條件整定動作電流：能夠使保護(hù)裝置啟動的最小電流值，用系統(tǒng)一次參數(shù)來表示。無時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段）

--僅反映電流增大而瞬時(shí)動作的保護(hù)5整定計(jì)算：為了保護(hù)的選擇性，動作電流按躲過本線路末端短路時(shí)的最大短路電流整定，即最大運(yùn)行方式下三相短路條件下（短路情況最嚴(yán)重）IOPI1×IOPI2×123MNmaxLminLmax1×KImax3×KILIlzzEIssd1min)3(max+=×lzzEIssd1max)3(min+=×無時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段）

--僅反映電流增大而瞬時(shí)動作的保護(hù)6靈敏度校驗(yàn)：由于斷保護(hù)有死區(qū)，只能用最小運(yùn)行方式下線路首端