继电保护基本知识

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1、一、基本概念1、继电保护。继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。继电保护技术：继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置：是完成继电保护功能的核心，能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。2、电力系统的故障和不正常运行状态 故障：指各种短路（d(3)、d(2)、d(1)、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。不正常运行状态：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频

2、率降低等。3、主保护主保护是指满足系统稳定及设备安全要求，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。例如线路的速断保护、变压器的差动保护等。4、后备保护 后备保护：指的是主保护或断路器拒动时，切除故障设备或线路的保护。后备保护分为远后备保护和近后备保护两种方式。远后备保护：指当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备，切除故障。近后备保护：指当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的同一安装处的另一套保护实现后备作用，切除故障。5、辅助保护 辅助保护是指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。二、继电保护装置的组成 继电保护装置一般可以由三部分组成

3、：即测量部分、比较部分和执行部分。测量部分的作用是测量被保护元件的工作状态，迅速准确地反应相应的一个或几个物理量的变化。比较部分又称为逻辑部分，它的作用是将测量部分所测得的物理量与一整定值进行比较，从而确定被保护元件是否发生了故障，以便决定保护装置是否应该动作。执行部分的作用是根据比较部分的动作命令，发出使断路器跳闸和动作于信号的脉冲，以完成保护装置的动作任务。三、继电保护装置的作用1、当被保护的电力系统元件发生故障时，由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。2、

4、反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。一般情况下，反应不正常工作情况的继电保护装置容许带一定的延时动作。四、继电保护装置应满足的要求 一套完善的继电保护装置，通常应具备以下四种技术性能选择性速动性灵敏性可靠性1、选择性 当电力系统某一元件发生故障时，电力系统中很大范围内的电气量都将发生变化，因而，位于此范围内的继电保护装置都有可能动作，这样势必造成大范围的停电。为了使电力系统的停电范围尽可能地缩小，要求保护装置只将发生故障的元件切除掉

5、。保护装置的这种有选择的动作就称为保护装置的选择性。1、选择性 选择性的另一个含意是：当由于某种原因，距离短路点最近的保护装置或断路器拒绝动作时，相邻元件的保护装置应起后备作用。保护装置的这种后备作用是十分重要和必不可少的。2、速动性 所谓速动性，就是要求继电保护装置能以最短的时间将故障元件从电网上切除。继电保护装置快速切除故障元件有以下优点：(1)可以提高电力系统中发电机并联远行的稳定性。2、速动性 (2)可以减轻短路电流使电气设备损坏的程度，并缩短用户在低电压状态下的工作时间，从而使电动机容易自起动。(3)可以防止故障的扩大，提高自动重合闸动作的成功率。由于短路点常产生很大的电弧，短路持续

6、的时间愈长，燃弧的时间愈长，就有可能使设备绝缘坏，这样，本来是临时性的故障就可能变为永久性的故障。因此，快速切除故障，不但可以防止事故扩大，而且由于故障点绝缘损坏较小，自动重合闸的成功率就较高。对于110一330kV的网络为0.150.3秒；对于35kV以下的网络，一般为0.5一0.7秒。3、灵敏性 继电保护装置的灵敏性(也称为灵敏度)，是指在保护范围内发生故障和不正常工作状态时，保护装置的反应能力。保护装置灵敏与否，受电力系统运行方式的影响较大，通常在保护装置的整定计算中，只考虑系统运行方式的两种极端情况即最大运行方式和最小运行方式。3、灵敏性 最大运行方式就是供电系统中的发电机、并联线路、

7、变压器等都投入时，系统等值阻抗最小，短路电流最大的运行方式。最小运行方式就是供电系统中的发电机、并联线路、变压器等投入最少，系统等值阻抗最大，短路电流最小的一种运行方式。4、可靠性 保护装置的可靠性是指被保护范围内发生故障时，保护装置动作的可靠程度。可靠性有两个含义：（1）、在保护装置应该动作的情况下，不因保护装置本身的某种原因而拒绝动作(即拒动)；（2）在保护装置不应该动作的情况下，不因保护装置本身的某种原因而动作(即误动)。4、可靠性 保护装置不可靠的主要原因：安装和调试质量不高，运行维护不当，继电器或其它元件质量不高，以及设计计算错误等。为了提高保护装置的可靠性，必须注意以下几点 （1）

8、提高保护装置安装和调试的质量，加强日常的维护管理；（2）保护装置应尽可能地简化，采用的继电器及串联的接点应尽可能少；（3）正确选定继电保护的整定值。（4）保护装置应当采用质量高、动作可靠的继电器和元件。1、电流互感器的极性。在使用电流互感器时一定要注意其同名端极性的问题，否则可能会导致继电器发生误动作或不动作。尤其是穿心式电流互感器，从表面看两侧差别不大，如不仔细辨别输入输出端，就非常容易将互感器穿反，导致其二次侧发生误判。1、电流互感器的极性。在进行电流保护装置的实际接线和分析其接线方式时，应正确标注电流互感器的极性和电流的正方向。电流互感器的极性应按减极性原则标注；即当一、二次侧绕组中，同

9、时由同极性端子遇入电流时，它们在铁芯中产生的磁通的方向相同。电流互感器一、二次侧电流的正方向可以任意选取，但在继电保护中，一般部是选取一次侧和二次侧绕组中电流的正方向相反，如图(b)中，选取一次侧电流从L1流向L2为正，而选取二次侧电流从K2流向K1为正。电流互感器的同名端常用的测定方法电流互感器的同名端常用的测定方法。直流法直流法：接线如图所示。在电流互感的一次线圈（或二次线圈）上，通过按钮开关S接入的干电池E。按下S时，若直流电流表或直流电压表指针正偏，则1、3端子或2、4端子是同名端；S断开指针反偏时，1、3端子或2、4端子是同名端。直流法测定极性，简便易行，结果准确，是现场是常用的一种

10、方法。2、电流互感器的接线形式 电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。三相完全星形接线 两相不完全星形接线 （1）三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。（2）两相两继电器不完全星形接线可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在610kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。（3）两相三完全星形接线中流入第三个继电器的电流是 。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。两相三完全星形接线vwujIIII.（4）两相接差动

11、式接线 该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。该接线方式应用在6 两相差接线 10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。（5）单相接线 在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。单相接线 在电流保护的整定计算中，还常常用到接线系数，所谓接线系数就是指继电器电流If与电流互感器的二次电流I2之比，即2IIKffx3、电流速断保护 电流速断保护：对于仅反应于电流增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。为了保护的选择性，动作电流按躲过本线路末端短路时的最大

12、短路短路整定。保护范围一般为本线路全长的85%。当系统为最大运行方式时，保护范围最大；当系统为最小运行方式时，保护范围最小。例：见图4、限时电流速断保护 限时电流速断保护：任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性，并力求动作时限最小。因动作带有延时，故称限时电流速断保护。为保证选择性及最小动作时限，首先考虑其保护范围不超出下一条线路第段的保护范围。即整定值与相邻线路第段配合。5、定时限过电流保护 定时限过电流保护：作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为过电流保护。此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。上述电流速断保护

13、、限时电流速断保护、过电流保护保护范围为不同3个不同区段，故称为三段式电流保护。三段式第段电流速断保护；第段限时电流速断保护；第段过电流保护。其中电流速断保护、限时电流速断保护一般为主保护，过电流保护一般为后备保护。6、反时限过电流保护 反时限过电流保护：是动作时限与被保护线路中电流大小有关的一种保护，当电流大时，保护的动作时限短，而电流小时动作时限长。7、方向电流保护 方向电流保护：利用流经保护装置的短路功率的方向来确认保护装置是否应该动作的保护。1、低电压保护 低电压保护:反映电压降低而动作的保护称为低电压保护。PT一二次断线会使低电压保护误动作。为了防止低电压保护误动作，通常低电压保护都

14、具有断线闭锁功能。2、过电压保护 低电压保护:反映电压升高而动作的保护称为过电压保护。过电压保护一般用在电容器回路上和发电机回路上。非电量保护：使用开关量实现的保护，如瓦斯保护、温度保护，称为非电量保护。瓦斯保护：利用故障时产生的强烈的油气流来动作的保护装置，称之为瓦斯保护装置。瓦斯保护能灵敏地反应油箱内的各种形式故障。这是其它类型的保护装置所达不到的。例如绕组的匝间短路，其短路电流只在绕组的极少匝数的线圈内环流，反应在变压器外部电路的电流变化很小，尚不足以使变压器的差动保护或电流保护动作。另外，象变压器漏油等故障，其它保护也不能反应，但瓦斯保护均能灵敏反应。因此，瓦斯保护是反应变压器油箱内故

15、障虽有效的一种保护装置。1、线路纵差保护 纵差保护：就是用某种通讯通道将输电线两端的保护纵向连接起来，将两端的电气量传送到对端，将两端的电气量进行比较，以判断故障在本线路范围内还是范围外的保护。灵敏度高，可以保护线路全长。2、变压器纵联差动保护 变压器差动保护：纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的差的保护。1、变压器 主要配置的保护有：重瓦斯、轻瓦斯、差动、速断、过电流、过负荷、零序电流保护、温度、压力释放等。2、馈线：纵差、速断、时限速断、过电流、接地等。3、电动机：纵差、速断、过电流、接地、低电压等。4、电容器：速断、过电流、接地、低电压、过电压、不平衡电流保护等。5、发电机

16、：纵差、100%定子接地、过电流、过负荷、转子一点接地、转子两点接地、失磁保护、低频、超频保护、低电压、过电压定子接地保护等。备用电源自动投入装置:简称“BZT”；就是当工作电源因故障被断开后，备用电源能自动投入，使工厂不致于因停电而停产。备用电源自动投入装置应满足的要求1、只有在正常工作电源跳闸后方能自动投入备用电源；2、备用电源自投装置只应动作一次；3、当备用电源无电时，自投装置不应动作；4、当电压互感器的保险丝熔断时，自投装置不应误动作。1、一条6KV馈线跳闸的分析、判断和处理；2、变电所一段母线失电的分析、判断和处理；3、端子排的种类有一般端子、试验端子、连接端子、特殊端子和终端端子。

17、供进出线接线之用。一个端子一般只允许接一根导线，导线截面一般不超过6mm2。特殊情况下，个别端子允许最多接两根导线。试验端子用在交流二次电流回路中，可用来串接电流测量仪表，保证在切换过程中该回路不致开路。连接端子的绝缘座两侧间隔中间有缺口，用于端子之间需要连接的场合。在试验端子上拆除左右两片连接片，则成为特殊端子，它用于需要经常断开的回路中。作为固定端子排之用，无导电片。红灯亮反映断路器处于合闸位置，同时监视跳闸回路的完整性。绿灯亮反映断路器处于分闸位置，同时监视合闸回路的完整性。红绿指示灯串联电阻的目的是防止灯座处发生短路时造成开关误动作。断路器电动合闸时，当合闸到有故障的线路上时，继电保护

18、装置将动作，使断路器自动跳闸。此时如果操作人员仍将控制开关的手柄放在合闸位置，则断路器将再合闸，这种跳、合闸现象的多次重复便是所谓“跳跃”。断路器发生多次跳跃的后果一方面将造成断路器遮断容量下降，甚至引起断路器的损坏；另一方面将使一次系统受到严重影响。因此，在设计断路器的控制回路时，应该采取一定的措施以防止出现断路器跳跃现象，称为“防跳”。实现这种措施的电路称为防跳装置。构成方式及其特点：常用的防跳装置有机械式的和电气式两种，其构成原则相同，即在同时有合闸和跳闸命令出现时，应保证跳闸。在回路设计中，应保证在这种情况下，将合闸命令解除或将它也改为跳闸命令。主要是利用电磁操动机构中的自由脱扣机构构

19、成。当断路器合闸到故障线路上时，则由于继电保护装置在合闸铁芯尚未落下时即已动作，断路器跳闸，并使自由脱扣机构中的铰接点处于死点位置之上，而呈现脱扣状态，这时即使控制开关仍处于“合闸”位置，合闸线圈回路仍保持畅通，也不会使断路器再次合闸。在CD2型电磁操动机构中，就装有这种机械防跳装置。常用的有利用跳闸线圈辅助触点构成防跳装置，或利用防跳闭锁继电器构成防跳装置两种方式。利用跳闸线圈辅助触点构成防跳装置的原理如下：当断路器合闸到故障线路上时，继电保护动作，断路器自动跳闸，并使串接在合闸回路中的跳闸线圈的常闭辅助触点打开，从而断开了合闸回路的电源。这时即使控制开关仍在合闸位置，合闸线圈中仍无电流流过

20、，不会造成断路器跳跃。这时的跳闸线圈依靠本身的自保持回路，从控制开关的合闸触点获得保持电流，以保证断路器稳定在跳闸状态。若断路器操动机构本身没有机械防跳装置，而跳闸线圈又无合适的辅助触点构成电气防跳时，则需装设防跳继电器以构成电气防跳装置；即当断路器合闸到故障线路上时，继电保护动作，断路器跳闸，与此同时，与跳闸线圈相串联的防跳继电器动作，断开串接在合闸回路中的常闭触点，使断路器不能合闸。当变电所高压断路器与手柄位置不对应时，例如手柄在合闸位置，而断路器已自动跳闸，这是接通一种线路，使绿灯连续出现时明时暗，出现闪光。能构成信号灯闪光的接线装置，成为闪光装置。位置信号是监视断路器、隔离刀闸断、合状

21、况的信号装置。例如控制屏上的红、绿灯可反映断路器的断、合状况，这就是断路器的位置信号装置。隔离刀闸的位置信号通常是通过信号器圆盘上的红带变化来表示，垂直表示接通，水平表示断开。这种位置信号由隔离刀闸操作把手的辅助接点自动切换，由于隔离刀闸的辅助接点有时切换不正确，或接触不良，而且用于户外，又极容易引起直流接地，因此隔离刀闸的位置信号较少采用。所谓中央信号装置，是监视变电站电气设备运行的各种信号装置的总称。中央信号装置包括事故信号、预告信号和位置信号。变电站里中央控制室装有蜂鸣器音响信号和红、绿灯的闪光装置，这些称为事故信号装置。事故信号的主要任务是在断路器事故跳闸时，能及时地发出音响信号，并使相应的断路器灯光位置信号闪光。除了事故信号外，在中央控制室里还装有警铃音响信号和光字牌，称为预告信号。预告信号的任务是在运行设备发生异常状况时，瞬时或延时发出音响信号，并使光字牌显示出异常状况内容。警铃音响信号是为了唤起值班人员的注意；光字牌是为了便于值班人员了解故障的设备和故障的性质。