继电保护基础知识第一讲.docx

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继电保护基础知识第一讲

蓬辣滩继电保护基础知识第一讲

1、系统准备知识 

1.1电力系统的组成

电能成为国民经济不可缺少的一部分，生产和科学技术的进步，使得发电机单机容量不断增大，发电厂的规模不断扩大，输送距离增大，并且对电能的可靠性提出了更高的要求。

于是逐步地将一个个孤立的发电厂、变电所连接起来，形成强大的电力系统。

电力系统由发电厂、变电所、输电线路、用户等部分组成。

发电厂把不同的能量转化成电能。

在输电过程中，为了满足不同用户对经济供电的要求，就得采用多种电压等级的方式输送电能，电力系统中的电压等级的升高及降低，是通过变压器完成的，安装变压器及其它装置的整体，称为变电所。

1.2一次设备、二次设备、电气主接线

一次设备。

直接生产和输配电能的设备称为一次设备。

电能由发电机发出，经过一系列的一次设备直接送到用电器，从而完成电能的生产与使用的全过程。

一次设备主要包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、限流电抗器、母线、电缆、互感器等。

二次设备。

对一次设备的工作进行监察、测量、控制、调节和保护的辅助设备，称为二次设备。

二次设备主要包括仪表、信号、继电保护装置和自动控制设备等。

电气主接线。

在发电厂和变电所中，为了适应各种运行方式的需要，将各种设备根据要求，按着一定次序连接成为固定的电路。

一次设备所连成的电路，称为一次电路或电气主接线。

（蓬辣滩、留金坝、跃州、峡山、陡水）

1.3断路器、隔离开关、母线

断路器：

又称开关。

是用在高压电路正常或故障状态下，接通与断开电路的专用电器。

断路器部分的触头部分装有特殊的灭弧装置。

灭弧装置能迅速地熄灭在切断电路过程中触头间的电弧，使电路可靠迅速地断开。

电力系统运行中，如果系统发生故障，则由继电保护装置动作，自动断开断路器，使故障点与系统正常部分断开。

隔离开关：

又称刀闸。

隔离开关的触头部分没有特殊的灭弧装置，它不能熄灭在切断电路过程中触头间所产生的电弧。

隔离开关主要起隔离电压和切换电路的作用。

隔离开关一般应与断路器串联接入电路。

母线：

母线起着汇集和分配电能的作用。

一段母线上有进线和出线，这些线路有共同的电压，但是负荷电流分配不同。

变电站的主接线不同，所拥有的母线段数也不同。

1.4互感器

电力系统中的一次信号一般都是很大的信号，如10KV的电压，5KA的电流等等，这种大信号是无法输入保护装置及测量回路的，需要有一种装置把这些大信号按比例变换到小信号，这就是互感器。

根据所变换的信号不同，互感器可分为电压互感器和电流互感器。

互感器在电力系统中的作用具体表现在如下两个方面：

①将一次回路的高电压和大电流变换成二次回路标准的低电压、小电流。

电压互感器二次侧的额定电压规定为100V（线电压）或57.7V（相电压）。

电流互感器二次侧的额定电流规定一般为5A或1A。

②一次系统和二次系统是通过互感器联络的，这样它就起到了一次高压与二次低压的隔离作用。

并且互感器必须有一点接地，从而确保了运行人员和二次设备的安全。

电流互感器的二次回路不允许开路，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全；电压互感器二次绕组不允许短路。

2继电保护基本概念

2.1继电保护概述：

电力系统在运行中，由于电气设备的绝缘老化或损坏、雷击、鸟害、设备缺陷或误操作等原因，可能发生各种故障和不正常运行状态。

最常见的而且也是最危险的故障是各种类型的短路。

最常见的不正常运行状态是过负荷。

这些故障和不正常运行状态严重危及电力系统的安全可靠运行。

除了应采取提高设计水平、提高设备的制造质量、加强设备的维护检修、提高运行管理质量、严格遵守和执行电业规章制度等项措施，尽可能消除和减小发生故障的可能性之外，还必须做到一旦发生故障，能够迅速、准确、有选择性地切除故障设备，防止事故的扩大，迅速恢复非故障部分的正常运行，以减小对用户的影响。

当电力系统出现不正常运行状态时，应能及时发现并尽快处理，以免引起设备故障。

要在极短的时间内完成上述任务，只能借助继电保护装置实现

2.2继电保护的作用

继电保护装置是指能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

它的基本作用（任务）是：

①当电力系统发生故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障设备从电力系统中切除，以保证系统其余部分迅速恢复正常运行，并使故障设备不再继续遭受损坏。

②当系统发生不正常工作情况时，能自动、及时、有选择性地发出信号通知运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。

③实现电力系统自动化和远动化，以及工业生产的自动控制。

2.3继电保护的基本组成

继电保护装置一般由测量部分、逻辑部分、执行部分、信号部分及操作电源等组成，如下图。

①分是用来监测呗保护对象（电气设备或输电线路）的运行状态，将被保护对象的运行状态信息（如电流、电压等）通过测量、变换、滤波等加工处理后送入逻辑部分。

②分将测量部分送来的信息与基准整定值进行比较，判断保护装置是否该动作于跳闸或信号是否需要延时等，输出相应的信息。

③件根据逻辑元件输出的信息，送出跳闸信息至断路器控制回路或发出报警信息至报警信号回路。

④继电保护装置，其逻辑部分、执行部分和信号部分都需要操作电源。

⑤举个荔枝：

蓬辣滩机组中性点不接地，当发电机差动区内发生相间短路故障时，有两相或三相差动同时动作出口跳闸；而当发电机发生一相在区内接地另一相在区外同时接地故障，只有一相差动动作，但同时有负序电压，保护也出口跳闸。

如果只有一相差动动作无负序电压，判断为TA断线。

蓬辣滩机组差动保护逻辑图

2.4继电保护的工作原理

电气设备从正常工作状态到故障或不正常工作状态，其电气量（如电流、电压的大小及电流、电压之间的相位角等）往往会发生显著的变化，继电保护装置就是利用这种变化来鉴别有无故障或不正常工作情况，以电气量的测量值或它们之间的相位关系来检测故障地点，有选择性地切除故障或显示电气设备的不正常工作状态。

此外，除了上述反应电气量的保护外，还有反应非电气量的保护。

下面以6-10kV线路过流保护动作过程举例

设线路原在运行状态，断路器辅助触点QF1闭合。

当线路发生过电流时，通过电流互感器立刻反映到二次侧，引起二次设备动作。

例如，线路用户端发生AC相间短路故障时，动作过程如下（注意图中标有直流电源的+、一极）：

1TAA、1TAC一次侧流过短路电流→1TAA、1TAC二次侧电流增大→电流继电器1KA、2KA动作，其动合触点闭合→启动时间继电器KT，经整定时限后其延时触点闭合→信号继电器KS和断路器操动机构的跳闸线圈YT同时动作，使断路器QF跳闸，并由KS的触点发出信号（给监控发过流保护动作的信号）。

断路器QF跳闸后，由其辅助触点QF1切断跳闸线圈YT中的电流。

当AB或BC相间短路时，只有1KA或2KA动作，动作过程与上述相同。

2.5对继电保护装置的要求

为完成继电保护的基本任务，动作于断路器跳闸的继电保护装置必须满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性4项基本要求。

1选择性

选择性是指电力系统发生故障时，继电保护仅将故障部分切除，保障其他无故障部分继续运行，以尽量缩小停电范围。

如下图：

上图中线路WL4上K1点短路时，应跳开断路器QF4，而其他非故障线路仍继续运行。

仅将故障线路WL4切除，这就是有选择性，而不能因为变压器T也有短路电流通过而将断路器QF2跳开。

此时，如果QF2跳闸了，就称为“误动作”，将造成母线W3失电压，扩大了停电范围。

但是，由于某种原因导致QF4“拒动”时，再跳开断路器QF2切除故障是正确的，仍属于有选择性。

继电保护的这种功能称为后备保护，即变压器T的保护装置起到了对相邻元件（此处为WL3、WL4、WL5线路）后备保护的作用。

当后备保护动作时，停电范围虽有所扩大，但仍是必要的，否则当保护装置或断路器拒动时，故障无法消除，后果将极其严重。

如果在K2点发生短路，应当只跳开断路器QF2，切除故障，让线路WL1及母线W2继续运行。

继电保护装置的选择性，是依靠采用适当类型的继电保护装置和正确选择其整定值，使各级保护相互配合而实现的。

2速动性

为了保证电力系统运行的稳定性和对用户可靠供电，以及避免和减轻电气设备在事故时所遭受的损害，要求继电保护装置尽快地动作，尽快地切除故障部分。

避免故障进一步扩大。

T=tbh+tDL；

T－故障切除时间；

tbh-保护动作时间；

tDL-断路器动作时间；

一般的快速保护动作时间为0.06～0.12s，最快的可达0.01～0.04s。

一般的断路器的动作时间为0.06～0.15s，最快的可达0.02～0.06s。

3灵敏性

指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。

满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。

对反应于数值上升而动作的称为过量保护（如电流保护）

对反应于数值下降而动作的称为欠量保护（如低电压保护）

4可靠性（不拒动、不误动）

指发生了属于保护装置该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）；而在不该动作时，能可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。

影响可靠性有内在的和外在的因素：

内在的：

装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；

外在的：

运行维护水平、调试是否正确、正确安装

2.6继电保护的分类

①按被保护的对象分类：

输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；

②按保护原理分类：

电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；

③按保护所反应故障类型分类：

相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；

④按继电保护装置的实现技术分类：

机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；

⑤按信号的通信方式分类

对于反应两端电气量的纵联保护，按信号的通信方式不同可分为：

高频保护、光纤保护和微波保护等

⑥按保护所起的作用分类：

主保护、后备保护、辅助保护等；

主保护:

满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护（差动、过流速断、重瓦斯、纵联差动）。

后备保护:

主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。

又分为远后备保护和近后备保护两种。

①远后备保护：

当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

②近后备保护：

当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。

辅助保护：

为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

2.7蓬辣滩机组、主变、线路、厂变保护

①机组保护（DGT801系列数字式发电机变压器保护装置国电南自）

差动保护；

低电压记忆过流保护；

定时限对称过负荷；

定子一点接地3Uo；

发电机过电压；

注入式转子一点接地；

异步边界圆失磁保护；

励磁变速断保护；

励磁变过流保护；

逆功率保护。

②主变保护（PCS-985TS系列电厂变压器保护装置南瑞继保）

主变差动保护；

主变高压侧复合电压过电流保护；

主变低压侧复合电压过电流保护；

主变过负荷保护；

主变高压侧零序过流保护；

主变高压侧零序过压保护；

主变间隙零序过流保护。

③110KV蓬单（瓜）线线路保护（PSL-621C型微机线路保护装置国电南自）

距离保护；

零序及重合闸保护

4变及船闸变保护（CSC-200系列数字式保护测控装置北京四方）

电流速断保护；

过流保护；

低压侧零序保护

2.8在学习继电保护的道路上你我共勉

建立系统概念；

了解一次设备；

熟悉二次设备；

读懂电气图纸（原理图、展开图、安装接线图）电流、电压回路图；控制回路图；信号回路图；二次接线图等；

熟练掌握二次接线图常用符号；

熟悉交流、直流、信号回路数学标号；

学习的理论书籍：

电路基础，电机学，电力系统稳态、暂态分析，继电保护原理、继电保护规程汇编，继电保护技术问答，继电保护整定计算。

谢谢