繼電保護(hù)課件電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1緒論

繼電保護(hù)課件電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1緒論電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置李薇薇一、本課程在本專業(yè)中的地位及培養(yǎng)目標(biāo)

二、本課程的教學(xué)內(nèi)容三、學(xué)習(xí)本課程的基本要求一、本課程在本專業(yè)中的地位及教學(xué)目標(biāo)

本課程是本專業(yè)的一門(mén)主要專業(yè)課，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠使大家掌握電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置工作原理、配置原則，常用繼電器的試驗(yàn)方法；培養(yǎng)繼電保護(hù)裝置整定計(jì)算和識(shí)讀繼電保護(hù)裝置原理圖、展開(kāi)圖的技能，為畢業(yè)后從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的運(yùn)行、安裝、調(diào)試檢修及設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。二、本課程的教學(xué)內(nèi)容1、理論部分1）繼電保護(hù)的基礎(chǔ)元件2）輸電線路的繼電保護(hù)3）電力變壓器的繼電保護(hù)4）同步發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)5）微機(jī)保護(hù)2、實(shí)踐部分1）繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)2）繼電器調(diào)試與二次配線實(shí)習(xí)三、學(xué)習(xí)本課程的基本要求1、學(xué)會(huì)抓重點(diǎn)，領(lǐng)會(huì)問(wèn)題的真諦；2、提倡課前預(yù)習(xí)、課堂聽(tīng)講、課后復(fù)習(xí)三部曲；3、擴(kuò)大自己的視野，以教材為藍(lán)本，鉆研相關(guān)參考書(shū)籍；4、成績(jī)?cè)u(píng)定：考勤、紀(jì)律20%+作業(yè)10%+小考20%+期考50%。參考書(shū)referencebook電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)作者:江蘇省電力公司編出版社：中國(guó)電力出版社出版日期：2006-6-1ISBN：9787508342054書(shū)名:電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答(第二版)作者:國(guó)家電力調(diào)度通信中心編出版社：中國(guó)電力出版社ISBN：9787508301891電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)(電力行業(yè)繼續(xù)教育培訓(xùn)教材)作者:賀家李

李永麗

等

出版日期：2009年06月

·ISBN：7508376757/9787508376752

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)作者:張保會(huì)出版社：中國(guó)電力出版社

·ISBN：7508331893

緒論introduction

§1繼電保護(hù)的任務(wù)§2繼電保護(hù)的發(fā)展史§3對(duì)繼電保護(hù)的基本要求§4繼電保護(hù)的基本組成§5繼電保護(hù)的工作原理§6作業(yè)布置緒論§1繼電保護(hù)的任務(wù)一、繼電保護(hù)的概念二、電力系統(tǒng)故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)和事故三、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的作用一、繼電保護(hù)的概念

刀開(kāi)關(guān)帶熔斷器fuse式刀開(kāi)關(guān)——用作電源開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)和應(yīng)急開(kāi)關(guān)，并作電路保護(hù)用。繼電保護(hù)泛指繼電保護(hù)技術(shù)或各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置是指安裝在被保護(hù)元件上，反應(yīng)被保護(hù)元件故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)并動(dòng)作與斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)裝置由測(cè)量繼電器與邏輯繼電器通過(guò)合理組合而成的裝置。繼電保護(hù)對(duì)測(cè)量繼電器與邏輯繼電器進(jìn)行合理整定，使之完成特定功能。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)線路、元件上的保護(hù)。二、故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)與事故

電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，由于外界（雷擊、鳥(niǎo)害等）、內(nèi)部（絕緣損壞、老化等）及操作等原因，可能引起各種故障或不正常工作狀態(tài)。1、故障（1）最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是：1）三相短路2）兩相短路3）兩相接地短路4）大電流電網(wǎng)中的單相接地短路（2）系統(tǒng)發(fā)生故障可能引起的的后果是：1）故障點(diǎn)的電弧使故障設(shè)備損壞；2）短路電流將產(chǎn)生很大的熱效應(yīng)和電動(dòng)力，而使設(shè)備損壞；3）電壓大幅度下降，使其他用戶的正常工作遭到破壞；4）破壞系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。直接連接（不考慮過(guò)渡電阻）的短路稱為金屬性短路。

電力系統(tǒng)的正常工作遭到破壞，但未形成故障，稱為異常運(yùn)行狀態(tài)。

與其他電氣元件相比，輸電線路是電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的一環(huán)。短路故障的最大特點(diǎn)是：短路點(diǎn)的短路電流很大，電壓降低。2、不正常運(yùn)行狀態(tài)

電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常工作遭到威脅，但并未發(fā)展成故障，這種情況稱為不正常工作狀態(tài)。常見(jiàn)的不正常工作狀態(tài)包括過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、小電流接地電網(wǎng)中的單相接地等。

3、事故所謂事故，是指系統(tǒng)的全部或部分的正常工作遭到破壞，造成對(duì)用戶停止送電、少送電、或電能質(zhì)量達(dá)不到要求，甚至損壞設(shè)備等。特別指出的是：在實(shí)際生產(chǎn)單位中的事故和故障信號(hào)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)該是教材上的故障和不正常工作狀態(tài)。目前新建的單位已經(jīng)改成了故障與不正常工作信號(hào)。

繼電保護(hù)是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生短路故障或異常狀態(tài)，動(dòng)作于跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。三、繼電保護(hù)的任務(wù)任務(wù)2）當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。1）當(dāng)電力系統(tǒng)被保護(hù)對(duì)象發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)地、有選擇地、快速地通過(guò)斷路器將故障元件從電力系統(tǒng)中切除。§2繼電保護(hù)的發(fā)展史1、常規(guī)繼電保護(hù)1）機(jī)電式繼電保護(hù)2）靜態(tài)式繼電保護(hù)2、微機(jī)繼電保護(hù)developmentofprotectiverelaysElectromagnetism電磁型Integratecircuit集成電路Transistor晶體管Micro-computer微機(jī)型ThefirstleapThesecondleapInformation&network信息與網(wǎng)絡(luò)§3對(duì)繼電保護(hù)的基本要求

一、選擇性二、速動(dòng)性三、靈敏性四、可靠性五、四“性”的關(guān)系一、選擇性1、概念：所謂選擇性是指繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，只能把故障元件從系統(tǒng)中切除，使系統(tǒng)的無(wú)故障部分繼續(xù)運(yùn)行。

2.獲得選擇性的前提條件：凡是有斷路器的地方必須裝設(shè)繼電保護(hù)裝置。例如在如圖示為單側(cè)電源電網(wǎng)圖中，1QF～7QF處均裝設(shè)了繼電保護(hù)裝置。3.獲得選擇性的途徑：離故障點(diǎn)最近的保護(hù)動(dòng)作。例如在圖1-1所示的電網(wǎng)中，當(dāng)d1點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)該由保護(hù)1、2動(dòng)作；d2點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)由保護(hù)6動(dòng)作；d3點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)由保護(hù)5動(dòng)作。4.必須指出，繼電保護(hù)裝置和斷路器都可能因失靈而拒動(dòng)。因而，在裝設(shè)繼電保護(hù)裝置時(shí)，一般都不止裝設(shè)一種，應(yīng)該裝兩種以上，即有主保護(hù)和后備保護(hù)。當(dāng)k1短路時(shí)，保護(hù)1、2動(dòng)→跳1QF、2QF，有選擇性；

當(dāng)k2短路時(shí)，保護(hù)5、6動(dòng)→跳5QF、6QF，有選擇性；

當(dāng)k3短路時(shí)，保護(hù)7、8動(dòng)→跳7QF、8QF，有選擇性；

若保護(hù)7拒動(dòng)或7QF拒動(dòng)，保護(hù)5動(dòng)→跳5QF（有選擇性）；

若保護(hù)7和7QF正確動(dòng)作于跳閘，保護(hù)5動(dòng)→跳5QF，則越級(jí)跳閘（非選擇性）。

1）主保護(hù)：是指裝設(shè)在本元件斷路器處并瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)。我們一般都希望故障能夠被主保護(hù)動(dòng)作切除。據(jù)我國(guó)某系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)最近十年中220KV線路的主保護(hù)動(dòng)作次數(shù)占全部保護(hù)動(dòng)作次數(shù)的83.7%，154KV線路主保護(hù)動(dòng)作次數(shù)占76.3%。2）后備保護(hù)：后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備兩種。①近后備：裝設(shè)在本元件斷路器處，動(dòng)作時(shí)限比主保護(hù)長(zhǎng)。當(dāng)本元件主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，才由近后備保護(hù)動(dòng)作來(lái)切除故障。②遠(yuǎn)后備：裝設(shè)在相鄰上一元件斷路器處，動(dòng)作時(shí)限比近后備保護(hù)時(shí)限還要長(zhǎng)。當(dāng)本元件的保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)，利用相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)切除故障。3）輔助保護(hù)：起輔助作用的保護(hù)。如為消附除方向繼電器的電壓死區(qū)或?yàn)榧铀偾谐拷妇€附近的線路故障而加裝的電流速斷保護(hù)。

主保護(hù)：反應(yīng)整個(gè)被保護(hù)對(duì)象的故障并以最短的時(shí)延有選擇地切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用來(lái)切除故障的保護(hù)。近后備：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由本保護(hù)對(duì)象的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。遠(yuǎn)后備：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰元件或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)或后備保護(hù)的不足而增設(shè)的比較簡(jiǎn)單的保護(hù)。

二、速動(dòng)性

1、概念：是指要求繼電保護(hù)快速切除故障。也稱為快速性。2、故障切除時(shí)間包括繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器固有跳閘時(shí)間，要縮短故障切除時(shí)間，從繼電保護(hù)的角度看只能縮短繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，盡可能減少人為的延時(shí)時(shí)間。3、必須指出的是：縮短故障切除時(shí)間的前提是在保證保護(hù)具有選擇性?？焖俚厍谐收峡梢蕴岣唠娏ο到y(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。

對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的具體要求，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護(hù)元件的具體情況來(lái)確定，例如：

(1)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；

(2)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；

(3)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；

(4)1-10kV線路導(dǎo)線截面過(guò)小，為避免過(guò)熱不允許延時(shí)切除的故障等；

(5)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。

故障切除的總時(shí)間等于保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。

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。

三、靈敏性1.概念：繼電保護(hù)裝置對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)的故障應(yīng)有足夠的反應(yīng)能力，不論故障點(diǎn)的位置和故障的性質(zhì)如何，都能敏感地作出反應(yīng)，即具備足夠的靈敏性。2.作用：評(píng)價(jià)一套保護(hù)的可行性，通常用靈敏系數(shù)（靈敏度）ksen來(lái)衡量。定義如下：反應(yīng)過(guò)量的保護(hù)：反應(yīng)欠量的保護(hù)：

由于多數(shù)短路故障是非金屬性短路，計(jì)算或測(cè)量參數(shù)有誤差等，要求靈敏度要大于1。四、可靠性1.概念：繼電保護(hù)的可靠性是指：保護(hù)在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，不拒動(dòng)；而在不應(yīng)動(dòng)作時(shí)，不誤動(dòng)的性能。2.獲得可靠性的途徑：保護(hù)裝置越簡(jiǎn)單越可靠。影響可靠性的因素：

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(jiǎn)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。

提高可靠性的措施：

①選用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)原理，在可能條件下盡量簡(jiǎn)化接線，減少元器件和觸點(diǎn)的數(shù)量；

②提高保護(hù)裝置所選用的器件質(zhì)量和工藝水平，并有必要的抗干擾措施；

③提高保護(hù)裝置安裝和調(diào)試的質(zhì)量，并加強(qiáng)維護(hù)和管理；

④采取保護(hù)裝置多重化。

五、四“性”的相互關(guān)系

以上四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個(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。

相互統(tǒng)一，相互矛盾。

§4繼電保護(hù)的基本組成（1）測(cè)量部分：測(cè)量被保護(hù)對(duì)象的有關(guān)物理量，與給定量進(jìn)行比較，給出“是”或“非”信號(hào)。（2）邏輯部分：根據(jù)測(cè)量輸出的大小、性質(zhì)、輸出邏輯狀態(tài)，使保護(hù)按一定邏輯關(guān)系工作，然后確定跳閘或發(fā)信號(hào)。(3)執(zhí)行部分:根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)?！?繼電保護(hù)的工作原理

測(cè)量部分測(cè)量被保護(hù)組件運(yùn)行參數(shù)，并與整定值相比較，以判斷被保護(hù)組件是份發(fā)生故障。如果運(yùn)行參數(shù)達(dá)到或超過(guò)（或低于）整定值，測(cè)量部分向邏輯部分發(fā)信號(hào)，并起動(dòng)保護(hù)裝置。邏輯部分接受測(cè)量部分的信號(hào)后，按照規(guī)定的邏輯條件，判斷保護(hù)裝置是否動(dòng)作于跳閘或動(dòng)作于發(fā)信號(hào)，執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分送來(lái)的信號(hào)而動(dòng)作。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)。例如:

電流增加（過(guò)電流保護(hù)）:故障點(diǎn)與電源直接連接的電氣設(shè)備上的電流會(huì)增大；

電壓降低（低電壓保護(hù)）:各變電站母線上的電壓也將在不同程度上有很大的降低，短路點(diǎn)的電壓降低到零；

繼電保護(hù)的基本原理

電流電壓間的相位角會(huì)發(fā)生變化（方向保護(hù)）:正常20°左右，短路：60°～85°；

電壓與電流的比值會(huì)發(fā)生變化；

(距離保護(hù)或阻抗保護(hù)):系統(tǒng)正常運(yùn)行是負(fù)荷阻抗，其值較大，系統(tǒng)短路時(shí)Z是保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的阻抗，其值較?。?/p>

電流差動(dòng)保護(hù):正常運(yùn)行時(shí)I入=I出，短路時(shí)I入≠I(mǎi)出

；

分量保護(hù):出現(xiàn)I2、I0分量。

另外非電氣量保護(hù)：瓦斯保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)。

繼電保護(hù)的基本原理和組成1、繼電保護(hù)基本原理繼電保護(hù)基本原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些變化的物理量為信息量，當(dāng)信息量達(dá)到一定值時(shí)，起動(dòng)邏輯環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的命令。（1）利用基本電氣參數(shù)量的區(qū)別

發(fā)生短路故障后，利用電流、電壓、線路測(cè)量阻抗、電壓電流間相位、負(fù)序和零序分量的出現(xiàn)等的變化，構(gòu)成相應(yīng)的保護(hù)。1）過(guò)電流保護(hù)反應(yīng)電流增大而動(dòng)作的保護(hù)稱為過(guò)電流保護(hù)。

如圖在BC線路上發(fā)生三相短路故障，則從電源到短路點(diǎn)之間將流過(guò)短路電流。

保護(hù)1和保護(hù)2都能反應(yīng)(測(cè)量)到這個(gè)電流，保護(hù)2首先動(dòng)作于斷路器QF2跳閘。2）低電壓保護(hù)

低電壓保護(hù)是反應(yīng)電壓降低而動(dòng)作的保護(hù)。

此時(shí)A、B母線上的電壓將降低，保護(hù)1、2都能反應(yīng)到電壓降低，從選擇性要求，保護(hù)2應(yīng)首先動(dòng)作。3）距離保護(hù)

距離保護(hù)也稱低阻抗保護(hù)，是反應(yīng)保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的阻抗下降而動(dòng)作的保護(hù)。B母線上電壓為：保護(hù)2測(cè)量阻抗為：

其大小等于保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)間的阻抗，正比于短路點(diǎn)到保護(hù)2之間的距離。（2）利用比較兩側(cè)的電流相位

正常運(yùn)行時(shí)，線路AB兩側(cè)的電流大小相等，相位差為外部發(fā)生短路故障時(shí):

顯然外部短路時(shí)，結(jié)論與正常運(yùn)行相同。保護(hù)區(qū)內(nèi)部短路時(shí)：

從分析可知，若兩側(cè)電流相位相同，則判為內(nèi)部故障；若兩側(cè)電流相位相反，則判為外部故障。

利用被保護(hù)線路兩側(cè)電流相位，可構(gòu)成縱差保護(hù)、相差高頻保護(hù)、方向保護(hù)等。（3）反應(yīng)序分量或突變量是否出現(xiàn)特點(diǎn)接地短路時(shí)，將出現(xiàn)零序分量；發(fā)生短路時(shí)，正序分量將出現(xiàn)突變。不對(duì)稱短路時(shí)，將出現(xiàn)負(fù)序分量；繼電保護(hù)的分類

（1）按被保護(hù)的