继电保护原理培训教材.docx

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1、继电保护培训教材武汉市豪迈电力自动化技术有限责任公司2014年3月13日第一章继电保护基本概论第二章 电网的电流保护和方向性电流保护第一节单侧电源网络相间短路的电流保护5第二节电网相间短路的方向性电流保护8第三节中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护12第四节中性点非直接接地电网中单相接地故障的零序电压、电流及方向保护16第五节电流保护计算举例19第三章 电网的距离保护20第一节距离保护的作用原理20第二节阻抗继电器22第四节关于阻抗继电器的整定阻抗和精确工作电流28第五节距离保护的整定计算原则及对距离保护的评价29第六节影响距离保护正确工作的因素及防止方法31第七节距离保护计算举例

2、34 第四章 输电线纵联保护第一节输电线纵联差动保护36第二节输电线的高频保护38第三节分相电流差动保护简介41第四节输电线纵联保护的发展趋势43第五章自动重合闸第六章电力变压器的继电保护第一节第二节第三节第四节电力变压器的故障类型、不正常运行状态及相应的保护方式变压器的纵差动保护JI： 2占白、J，l_L /片 i 不口 l_L 1 彳*压号占保护 v I 3；。q例第七章发电机的继电保护第一节第二节第三节第四节第五节第六节发电机的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式发电机的纵差动保护和横差动保护发电机的单相接地保护发电机的 91 序 电流保护发电机的失磁保护发电机一变压器组继电保护的

3、特点4 3484848 356565658596064第八章母线的继电保护66第九章微机继电保护概述70第一节微型机继电保护的发展过程70第二节 微型机继电保护的基本构成71第三节 微型机继电保护的特点72第一章继电保护基本概论什么是电力系统有两种说法：1 .由生产和输送电能的设备所组成的系统叫电力系统，例如发电机、变压器、母线、输电线路、配电线路等，或者简单说由发、变、输、配、用所组成的系统叫电力系统。2 .有的情况下把一次设备和二次设备统一叫做电力系统。一次设备：直接生产电能和输送电能的设备，例如发电机、变压器、母线、输电线路、断路器、电抗器、电流互感器、电压互感器等。二次设备：对一次设备

4、的运行进行监视、测量、控制、信息处理及保护的设备，例如仪表、继电器、自动装置、控制设备、通信及控制电缆等。二,电力系统最关注的问题由于电力系统故障的后果是十分严重的，它可能直接造成设备损坏，人身伤亡和破坏甩力系统安全稳定运行，从而直接或间接地给国民经济带来难以估计的巨大损失，因此电力系统最为关注的是：安全可靠、稳定运行。三.电力系统的三种工况正常运行状态；故障状态；不正常运行状态。而继电保护主要是在故障状态和不正常运行状态起作用。四.继电保护装置基本任务就是指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。它的基本任务简单说是：故障时跳闸，不正常运

5、行时发信号。故障后，能自动迅速，有选择地切除故障源，使故障设备免于遭到破坏，保证其它无故障设备能正常运行。反应电气设备的不正常运行状态，动作与发出信号，减负荷或跳闸，对于不正常运行状态，一般不要求迅速动作，延时可避免由于干扰而引起的情况，防止误动作。五.继电保护的基本原理和保护装置的组成继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。图1-1单侧电源网络接线如图M （a）、（b）所示的单侧电源网络接线图，（这是一种最简单的系统）,图l-l（a）为正常运

6、行情况，每条线路上都流过由它供电的负荷电流if （一般比较小），各变电所母线上的电压，一般都在额定电压（二次线电压100V）附近变化，由电压和电流之比所代表的“测量阻抗” Zf称之为负荷阻抗，其值一般很大。图l-l（b）表示当系统发生故障时的情况，例如在线路B-C上发生了三相短路,则短路点的电压Ud降低到零，从电源到短路点之间将流过很大的短路电流id,各变电所母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低（称之为残压）。设以Zd表示短路点到变电所B母线之间的阻抗,根据欧姆定律很显然Zd要大大小于Zfo即短路阻抗要大大小于负荷阻抗。为完成继电保护所完成的任务，保护装置应该有能够正确地区分系统正常运行与

7、发生故障或不正常运行状态之间的区别，以实现保护。因此保护装置应用测量部分，逻辑分析部分及执行保护三部分组成：如图1-2输出信号跳闸整定值图12保护装置组成部分测量部分：测量被保护对象输入的模拟信号，并和已给定的整定值进行比较,从而判断是否应该起动。逻辑部分：根据测量信号部分输出信号的性质（大小顺序等），使被保护按一定的逻辑关系工作，最后确定是否发出跳闸信号。执行部分：根据逻辑部分送来的信号，执行相应的任务。即：a.故障时，动作与跳闸；b.不正常运行时，发出信号；c.正常运行时，不动作六.继电保护分类在一般情况下，发生短路之后，总是伴随有电流的增大、电压的降低、线路始端测量阻抗的减少，以及电压与

8、电流之间相位角的变化。因此，利用正常运行与故障时这些基本参数的区别，就可以构成各种不同原理的保护。一般继电保护可以分为两类：第一类一利用比较正常运行与故障时电气参量（U、I、Z、/）的区别，便可以构成各种不同原理的继电保护，例如反应于电流增大而动作的过电流保护；反应于电压降低而动作的低电压保护；反应于阻抗降低而动作的距离保护，反应于频率降低而动作的低（或欠）频保护等。第二类一首先规定两个前提：一个规定电流的正方向是从母线指向线路；第二个一定是双端电源。(b)图1-3双侧电源网络接线.例如图13 (a)、(b)所示的双端电源网络接线。分析13 (a)、(b)图中BC线路靠近B母线侧电流的情况，我

9、们发现在正常运行的负荷电流和故障时的短路电流的相位发生了 180。的变化。因此利用比较正常运行(包括外部故障)与内部故障时，两侧电流相位或功率方向的差别，就可以构成各种差动原理的保护。例如纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。差动原理的保护只反应内部故障、不反应外部故障，因而被认为具有绝对的选择性。七.对电力系统继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。a)选择性定义：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。如图1-4所示单侧电源网络

10、中，当dl点短路时，应由距短路点最近的保护1和2动作跳闸，将故障线路切除，变电所B则仍可由另条无故障的线路3-4继续供电。原则：就近原则，即系统短路时，应由距离故障点最近的保护切除相应的断路器。相关链接：主保护一能在全线范围速动的保护。后备保护一作为主保护的后备，不能在全线范围速动，要带一定的延时，又分为远后备和近后备。b).速动性所谓速动性，就是发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障。对不同的电压等级要求不一样，对110KV及以上的系统，保护装置和断路器总的切故障时间为0.1秒，因此保护动作时间只有几十个毫秒（一般3（）毫秒左右）,而对于35KV及以下的系统，保护动作时间可以为0.5秒。c）

11、灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。其灵敏性有的保护是用保护范围来衡量，有的保护是用灵敏系数来衡量。d）可靠性保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。简单说就是：该动的时候动，不该动的时候不动。该动的时候不动是属于拒动，不该动的时候动了是属于误动。不管是拒动还是误动，都是不可靠。以上四个基本要求不仅要牢牢记住，而且要理解它们的内涵，其中可靠性是最重要的，选择性是关键，灵敏性必须足够，速动性则应达到必要的程度。我们所有的继电保护装置都是围绕这四个要

12、求做文章，当然不同的保护，对这些要求的侧重点是不一样的，有的侧重于选择性，有的侧重于速动性，有时候为了保证主要的属性可能会牺牲一些其他的属性。这些我们在以后讲到具体的保护时会提到。八.继电保护的发展过程继电保护技术是随着电力系统的发展以及技术水平的进步而发展起来的，最早的熔断器就是最简单的过电流保护，以后经历了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型五个阶段，而现在微机型的继电保护乂进入第三代和第四代。九.本章总结本章尽管没有讲具体的保护，但是对本书的主要内容作了简要的概述，是非常重要的，读者应掌握以下几个主要的重点：1 .要能正确描述什么是电力系统、一次设备、二次设备。2 .电力系统故障

13、有哪些严重后果？3 .电力系统有哪三种工况？继电保护在哪些工况下起作用？起什么样的作用？4 .继电保护可以分为几大类？它们是按什么原则划分的？5 .对电力系统继电保护有哪些基本要求？读者不仅要牢记四个基本要求，更重要的是要理解其中的内涵以及它们之间的关系。6 .什么是主保护，什么是后备保护，远后备和近后备有何区别？13第二章 电网的电流保护和方向性电流保护第一节 单侧电源网络相间短路的电流保护一.电流继电器1 .定义：电流继电器是实现电流保护最基本的元件，也是反应于一个电气量(单激励量)而动作的简单继电器的典型。它的工作原理是非常简单的，就是电磁感应原理，因此不准备多讲，下面讲四个基本概念。2

14、 .四个基本概念：(1)起动电流一能使电流继电器动作的最小电流值，称为继电器的起动电流。这里要特别关注最小两个字，因为电流继电器是反应电流增加而动作的，是增量动作的继电器。如果是低电压继电器，是欠量动作的继电器，应该是能使电压继电器动作的最大电压值，称为起动电压。(2)返回电流一能使继电器返回原位的最大电流称为继电器的返回电流。这里特要别关注最大两个字，理由同前。如果是低电压继电器的返回电压，应该是继电器返回原位的最小电压值，称为返回电压。(3)继电特性一无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置，这种特性我们称之为“继电特性工(4)返回系数一返回电流与起动电流的比值称为继电器的返回系数，可表示为Kh=2。增量动作的继电器其返回系数小于1,欠量动作的继电器其返回1 dz.j系数大于lo以上这四个基本概念不仅是适合于电流继电器和电压继电器，对所有的继电器或保护装置都是适用的，但首先要搞清楚是增量动作的还是欠量动作的。如果是增量动作的，就按照电流继电器的原则去套，如果是欠量动作的，就按照低电压继电器的原则去套。二.电流速断保护图2-1电流速