继电保护的概念继电保护是由继电保护技术和继电保护装置

组成的一个系统

继电保护装置能够反应系统故障或不正常运行并且作用于

断路器跳闸或发出信号的自动装置

继电保护的任务和作用:  1当电力系统发生故障时自动迅

速有选择性地将故障元件从电力系统中切除使故障元件免

于继续遭到破坏保证其他无故障元件迅速恢复正常运行。2

反应电气元件的不正常运行状态并根据不正常运行的类型和

电气元件的维护条件发出信号由运行人员进行处理或自动

进行调整。3继电保护装置还可以和电力系统中其他自动装置

配合在条件允许时采取预定措施缩短事故停电时间尽

快恢复供电从而提高电力系统运行的可靠性。

继电保护在技术满足的四个基本要求 可靠性可靠性包括

安全性和信赖性选择性选择性是指保护装置动作时应

在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开最大限度的保

证系统中无故障部分仍能继续安全运行速动性灵敏性。

主保护反应被保护元件上的故障并能在较短时间内将故障

切除的保护。

后备保护 在主保护不能动作时该保护动作将故障切除。

根据保护范围和装置的不同有近后备和远后备两种方式。

近后备 一般和主保护一起装在所要保护的电气元件上只

有当本元件主保护拒绝动作时它才动作将所保护元件上的

故障切除。

远后备 当相邻元件上发生故障相邻电气元件主保护或近

后备保护拒绝动作时远后备动作将故障切除。

选择性的保证一是上级元件后备保护的灵敏度要低于下级元

件后备保护的灵敏度二是上级元件后备保护的动作时间要大

于下级元件后备保护的动作时间。

继电保护的基本原理 利用被保护线路或者设备故障前后某

些突变的物理量为信息量当突变量达到一定值时启动逻辑

控制环节发出相应的跳闸脉冲或信号。

继电保护装置的组成测量比较元件逻辑判断元件执行输

出元件

动作电流 过电流继电器线圈中使继电器动作的最小电流Iop。

返回电流 继电器线圈中的使继电器由动作状态返回到起始

位置的最大电流Ire。

继电返回系数Kre=Ire/Iop 继电特性 无论启动和返回继电器的动作都是明确干脆的

不可能停留在某一个中间位置

电磁型电压继电器过电压Kre<1    欠电压Kre>1

中间继电器 通常用来增加接点数量和触电容量以满足操

作控制的需求电流保护的中间继电器动作延时一般不小于

0.06s或返回时限不小于0.4s 有小延时。

 

 电流整定值选取的原则不同电流保护可分为无时限电流速断

保护I段带时限电流速断保护II段定时限过电流保护III

段。

电流速断保护反应电流增加且不带时限瞬时动作的电流

保护即无时限电流速断保护。

动作电流的取值原则按躲过本线路末端发生短路时最大短路

电流整定。

保护范围一般要求最大保护范围≥50%线路全长最小保护

范围≤15%线路全长

I段保护反应电流增加且不带时限瞬时动作的电流保护

整定原则按躲过下一条线路出口处短路条件整定

II段保护由于无时限电流速断保护I段不能保护线路全

长为快速切除本线路其余部分的短路故障应增设II段保护即

限时电流速断保护

整定原则按照躲开下一级各相邻元件电流速断保护的最大动

作范围整定

保护范围不超过下一条线路电流速断保护的保护范围II段

III段保护整定原则过电流保护通常是指其动作电流按躲过最

大负荷电流来整定保护动作时限 按阶梯原则来选择的。

电流速断保护的构成电流继电器KA、中间继电器KM、信

号继电器KS、断路器辅助触点QF、跳匝闸圈YR。

接入中间继电器KM的作用如下1增大触点容量防止由

KA触点直接接通跳闸回路时因容量过小而被破坏。2当线路上

装有管型避雷器时利用KM延时闭合触点增加保护的固有动

作时间以避免管型避雷器动作时引起电流速断保护误动作。

当校验灵敏系数不能满足要求时通常都是考虑进一步延伸限

时电流速度的保护范围使之与下一条线路的显示电流速断相

配合这样其动作时限就应该选的比下条线路限时速断的时限

再高一个△t。

对于不同的短路接线系数Kcon数值不同三相短路为√3A、

C两相短路时Kcon=2AB或BC两相短路时Kcon=1 在保护中增设一个判断短路功率方向的元件该元件只当短路

功率方向由母线流向线路时动作而当短路功率方向由线路流

向母线时不动作从而使继电保护的动作具有一定的方向性。

具有方向性的过电流保护主要由方向元件KW、电流元件KA

和时间元件KT组成。

Ir和Ur的相位角φr=90°φset称为灵敏角φsen。与φsen =α时的I重合的线称为最大灵敏角。

继电器的接线方式 1在各种短路故障形式下能正确判断短

路功率的方向。2故障以后加入继电器的电流I和电压U应

尽可能的大一些并尽可能使φsen接近于最大灵敏角符号

以便消除和减少方向继电器的死区提高功率方向继电器动作

灵敏性和可靠性。

 

 零序电流保护的评价 1零序过电流保护的灵敏度高。2零序

电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多。3当系统中发

生某些不正常运行状态时零序保护则不受影响。4零序方向元

件没有电压死区。5在110KV及以上的高压和超高压系统中

单相接地故障占全部故障70%~90%而其他故障也往往是由单

相接地发展起来的因此采用专门的零序保护就具有显著的

优越性。

单相接地的特点 1在发生单相接地时全系统都将出现零序

电压。2在非故障的元件上有零序电流其数值等于本身的对

地电容电流电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路。

3在故障线路上零序电流为全系统非故障元件对地电容电流

之综合数值一般较大电容性无功功率的实际方向为由线路

流向母线。

对电容电流补偿程度的不同补偿方式分为消弧线圈可以有完

全补偿欠补偿和过补偿。

中性点不接地系统中单相接地保护的方式 1绝缘监视装置2

零序电流保护3零序功率方向保护。

距离保护 就是指反应保护安装处至故障点的距离并根据

这一距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。

Lset对应的测量阻抗为Zm=Z1Lset称为整定阻抗记为ZsetZm

保护安装处到保护范围末端的线路阻抗。

偏移圆特性的阻抗继电器圆心位于1?2Zset1+Zset2,半径为

1?2Zset1- Zset2幅值比较Zm-1?2Zset1+ Zset2≦1?2Zset1- Zset2相位比较—90°≦arg(Zset1- ZmZm- Zset2) ≦

90°

Zm是继电器的测量阻抗由加入继电器的电压Um、电流Im的

比值确定Zm的阻抗角就是Um、Im之间的相位差φm

距离保护的构成 启动回路测量回路逻辑回路。

影响距离保护正确工作的因素主要有 1故障点与保护安装处

之间的分支电流1助增电流的影响2外汲电流的影响。2

故障点的过渡电阻1短路点过渡电阻的性质2单侧电源线路

上过渡电阻的影响3双侧电源线路上过渡电阻的影响。3电压

回路断线。4电力系统震荡。5串联电容补偿的影响。

输电线路的纵联差动保护需要将线路一侧电气量信息传到另

一侧去两侧的电气量同时比较联合工作也就是说在线路

两侧之间发生纵向的联系。原理比较被保护线路始端和末端

电流的大小和相位原理构成

高频保护又称电力线载波纵联保护

电力线高频通道的构成 输电线路阻波器耦合电容器

连接滤波器高频电缆高频收和发信机接地开关。

阻波器的作用在电力系统继电保护中广泛采用高频保护专用

的高频阻波器。串联在线路两段为了使高频载波信号只在本

线路中传输而不穿越到相邻线路上去才用了电感线圈与可调

电容组成的并联谐振回路。 

 闭锁式方向高频保护 采用正常无高频电流而在外部故障

时发闭锁信号的方式构成。并规定线路两段功率从母线流向线

路时为正方向由线路流向母线为负方向。此闭锁信号由功率

方向为负的一侧发出被两端的收信机接受闭锁两端的保护。

闭锁式方向高频保护的构成KW+为功率正方向元件KA2为

高定值电流启动停信元件KA1为低定值电流启动发信元件。

相差高频保护原理 是根据直接比较线路两段电流相位而确

定保护是否动作的原理构成仅利用输电线路两段电流相位在

区外短路时相差180度区内短路时相差为0度也可以区分

区内外短路。

变压器故障的分类 油箱内的故障和油箱外的故障。

电路故障主保护 纵联差动保护重瓦斯保护压力释放保

护。

配置保护a短路故障主保护b短路故障的后备保护c异常运

行保护

轻瓦斯作用于信号重瓦斯作用于跳闸

瓦斯保护 气体继电器安装在油箱与油枕之间的连接管道中

油箱内的气体通过气体继电器流向油枕变压器安装时应使顶

盖沿气体继电器的方向与水平面具有1%~1.5%的升高坡度通

往继电器的连接管具有2%~4%的升高这样有利于气体通过气

体继电器。

瓦斯保护的接线方式 气体继电器KG的上触点为轻瓦斯触

点动作于信号。下触点为重瓦斯点动作于跳闸。

产生不平衡电流的原因 1由变压器两侧接线不同产生的不平

衡电流2由变压器调节分接头产生的不平衡电流3变压器两侧

电流互感器型号不同产生的不平衡电流4变压器的励磁涌流。

变压器的励磁涌动变压器空载合闸或断开外部故障后系统电

压恢复时短时出现的励磁电流数值可达到额定电流的4~8倍

的现象

励磁涌流特点I励磁涌流含有很大的非周期分量偏于时间

轴一侧。II励磁涌流中含有大量的高次谐波分量其中以2次

谐波分量所占比例最大III励磁涌流相邻波形之间存在间断角。

一个周期中间断角为α

防止励磁涌流影响的方法有一下几种 1采用具有速饱和中间

变流器的差动继电器2利用二次谐波制动3鉴别短路电流和励

磁涌流波形的差别

变压器相间短路的后备保护方案有 过电流保护低电压启

动的过电流保护复合电压启动过电流保护负序电流保护或

阻抗保护。

复合电压启动的过电流保护 反应不对称短路的负序电压继

电器KVN和反应对称短路接于相间电压的低电压继电器KV

组成的电压元件

 

 

 发电机的故障类型主要有 1定子绕组的相间短路2定子绕组

的匝间短路3定子绕组的单相接地4励磁回路一点接地或两点

接地短路。

纵差动保护的分类 发电机的纵差动保护反应发电机定子绕

组及其引出线的相间短路是发电机的主保护。根据差动元件

两侧输入电流的不同可以分成完全纵差动保护和不完全纵差

动保护。

完全差动反应发电机内部及引出线上相间短路不反应发电

机内部匝间短路及分支开焊。中性点输入差动元件的电流为

每相的全电流

不完全差动用于每相定子绕组为多分支的大型发电机他除

了能反应发电机相间短路还能反应钉子线棒开焊及分支匝间短

路。中性点侧输入到差动元件的电流为每相定子绕组每一分支

的电流

同步发电机定子绕组匝间短路的形式有同一分支绕组中的匝

间短路和一相中不同分支绕组间的匝间短路。

单元件式横差保护 当发电机定子绕组为双星形接线且中性

点侧有6个引出端子时匝间短路保护一般采用单元件式横差

保护。

当同一绕组匝间短路的匝数较少或同相的两个分支绕组电位

相近的两个点发生匝间短路时由于环流较小保护可能不动

作这种情况下该保护具有动作死区

基波零序电压和三次谐波电压构成--------发电机定子100%接

地保护

单元件式横差保护反应 定子绕组的匝间短路故障和分支绕

组的开焊故障且反应定子绕组的相间短路故障。该保护具有动

作死区。

裂相横差保护的构成原理 是将发电机各相定子绕组并联分

支数一分为分别配以电流互感器降两个互感器二次电流之

差引入过电流元件而构成正常运行时各绕组中的电动势相

等流过相等的负荷电流。

纵相零序电压匝间短路保护 若发电机中性点侧无6个引出

端子就无法实现上述方案这时可采用反应零序电压的匝间短

路保护。     当发电机发生匝间短路造成纵向不对称时个

相对发电机中性点产生零序电压。

对于大型发电机要求装设反应100%定子绕组的单相接地保护。

零序电压将随着故障点位置的不同而不同越靠近中性点零

序电压就越小在中性点短路时零序电压等于零越靠近机端

零序电压越大在机端短路时零序电压等于额定电压。

利用三次谐波构成的接地保护就可以保护由中性点起定子绕

组50%范围以内的故障并且当故障点越靠近中性点保护的

灵敏性就越高。 

 

 

 负序电流产生的原因当电力系统发生不对称故障或在正常运

行情况下三相负荷不平衡在发电机定子绕组中将流过负序电

流。

发电机负序过电流保护实际上是对定子绕组电流不平衡而引

起转子过热的一种保护。

发电机励磁回路接地保护 励磁回路一点接地检查装置直

流电桥式发电机励磁回路一点接地保护。

母线电流差动保护 1母线完全电流差动保护2不完全电

流母线差动保护3电流比相式母线保护。

电流比相式母线保护原理 电流比相式母线保护的基本原理

是根据母线在内部故障和外部故障时各连接元件电流相位的

变化来实现的。母线上发生故障时所有和电源连接的元件都

向故障点供应短路电流在理想条件下所有供电元件的相位

相同。而在正常运行或母线外部故障时至少有一个元件的电

流相位和其余元件的电流相位相反流入母线的和流出母线的

电流相位相反。

母联电流相位比较式母线差动保护工作原理 是基于比较母

联断路器回路中电流相位和母线完全电流总差动回路中电流

相位来选择故障母线的。

220KV及以上电压等级的电力网中以及110KV电力网的个

别重要部分应按下列原则装设一套失灵保护1线路或电

力设备的后备保护采用近后备方式时主保护拒动由另一套保

护实现后备保护断路器拒动由断路器失灵保护实现后备。2

如断路器和电流互感器之间发生故障不能有该回路主保护切

除形成保护死区而其他线路或变压器后备保护切除又扩大停

电范围并引起严重后果需装设失灵保护3对220KV以上

分相操作的断路器可仅考虑单相拒动的情况按单相接地故

障来校验其灵敏度。    转载