继电保护基础知识分析课件

电力系统继电保护概述一、继电保护概述二、线路保护三、变压器保护四、发电机保护五、整定计算主要工作电力系统继电保护概述一、继电保护概述1第1章继电保护概述

理解继电保护含义、任务；了解继电保护装置基本原理及组成；熟悉对继电保护的基本要求；第1章继电保护概述21.1电力系统继电保护的作用一、电力系统故障和异常运行1、电力系统的三种运行状态：正常、故障和异常运行状态。最常见的故障就是短路（断线），最常见的异常运行状态是过负荷。2、短路的特点：最基本的特点是：电流增大、电压降低。短路将影响用户的正常工作，影响产品质量，可能导致系统运行稳定性被破坏。3、短路的分类：三相短路（对称短路）、两相短路、单相短路接地（大多数）、两相短路接地1.1电力系统继电保护的作用一、电力系统故障和异常运行3二、继电保护的任务1.故障时，快速地、有选择地通过断路器将故障回路断开；2.发生异常运行情况时，发出信号提示值班人员处理，从而保护电气设备的安全。二、继电保护的任务4

1.2继电保护的基本原理和组成一、继电保护的基本原理利用被保护设备故障前后某些突变的物理量为信息量.1、利用基本电气参数量的区别①过电流保护:反映电流增大而动作的保护;②低电压保护:反映电压降低而动作的保护;③距离保护:反映保护安装处到短路点之间的阻抗.1.2继电保护的基本原理和组成一、继电保护的基本原理52、比较两侧电流相位的变化

如图所示,线路正常运行或外部短路时,被保护线路两侧电流相位相反,而保护区内部短路时,被保护线路两侧电流相位相同.2、比较两侧电流相位的变化

如图所示,线路正常63、反映序分量或突变量是否出现反映负序分量可构成不对称短路保护;反映零序分量可构成接地短路保护;4、反映非电量的保护反映瓦斯气体的产生可构成瓦斯保护；反映绕组温度升高可构成过负荷保护.二、继电保护装置的构成任何一套保护都是由三部分组成：1、测量部分：对输入量与整定值进行比较,根据比较结果，给出“是”、“非”性质的逻辑信号，判断保护是否应该起动。2、逻辑部分：根据测量部分逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作。3、执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置承担的任务。3、反映序分量或突变量是否出现71.3对继电保护的基本要求一、选择性：

仅将故障元件从电力系统中切除，保证停电范围小。在图示网络中，当线路Ｌ1上Ｋ1点故障，保护1、2动作跳开断路器QF1、QF2，动作有选择性；当线路Ｌ4上Ｋ2点发生短路时，保护6动作跳开断路器QF6，将Ｌ4切除，继电保护的这种动作是有选择性的，若保护5动作于将QF5断开，这种动作是无选择性的。如果Ｋ2点故障，而保护６或断路器QF6拒动，保护５动将断路器QF5断开，故障切除，这种情况虽然是越级跳闸，但却是尽量缩小了停电范围，限制了故障的发展，因而也认为是有选择性动作。1.3对继电保护的基本要求一、选择性：8二、可靠性：

保护装置在规定的保护区内发生故障不拒动，区外故障不误动。（该动作时不拒动、不该动作时不误动）三、灵敏性：保护装置对其保护区内发生故障或异常运行状态的反应能力。一般用灵敏系数来表示。过量保护：欠量保护：保护的灵敏系数应符合规程要求才能使用。四、快速性：

快速地切除故障。二、可靠性：9第二章线路保护

一、单侧电源线路相间短路的电流电压保护输电线路一般设置三段式电流保护，即：1.瞬时电流速断保护（Ⅰ段）：保护本线路的一部分2.限时电流速断保护（Ⅱ段）：保护本线路的全长及相邻线路的一部分，作瞬时电流速断的后备3.定时限过电流保护（Ⅲ段）：作为本线路的后备保护（近后备），也可作为相邻线路的后备保护（远后备）

优点：动作迅速，简单可靠缺点：受电网接线及运行方式影响较大第二章线路保护

一、单侧电源线路相间短路的电流电压保护10继电保护基础知识分析课件11二、输电线路的接地故障保护

1、电网接线方式及其保护特点1）电网接线方式：中性点直接接地方式：110KV及以上——大接地电流系统。中性点不接地或经消弧线圈接地：10KV及以下——小接地电流系统。2、零序保护（接地保护）。接地故障：出现零序电流和零序电压——构成保护。优：接线简单，灵敏度高，动作迅速，保护区稳定。二、输电线路的接地故障保护12三、中性点直接接地电网的接地保护

1、单相接地时零序分量特点零序分量只在单相接地或两相接地短路时出现。1）在故障点最高，离故障点越远，越小。2）零序电流的分布，取决于输电线路和中性点接地变压器的零序阻抗。3）系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就不变。但正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，从而间接影响零分量大小。三、中性点直接接地电网的接地保护132、零序电流保护零序Ⅰ段（零序电流瞬时速断）零序Ⅱ段（零序电流限时速断）零序Ⅲ、IV段（零序过电流）3.零序电流保护的评价优点：1）Ⅲ段灵敏度高，动作时限短。灵敏性高；2）Ⅰ段保护范围大，速动性好；Ⅱ段易满足受系统方式变化小。不反应系统的振荡和过负荷；3）不受系统振荡，短时过负荷影响。原理接线简单，可靠。4）单相故障机率高2、零序电流保护142、缺点：（1）不适合短线路及运行方式变化大系统。（2）自耦变压器使保护整定复杂化。（3）单相重合闸非全相运行零序电流较大误动作。

2、缺点：15四、输电线路距离保护1、距离保护的基本概念反应故障点至保护安装处之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。

距离Ⅰ段、距离Ⅱ段、距离Ⅲ段（与电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段区别：各段保护范围不随运行方式改变）四、输电线路距离保护16五、输电线路纵联差动保护

原理：被保护线路上发生短路和被保护线路外短路，线路两侧电流大小和相位是不相同的。通过比较线路两侧电流大小和相位，可以区分是线路内部短路，还是线路外部短路。五、输电线路纵联差动保护

17纵联差动保护的构成要求：线路两侧的电流互感器型号、变比完全相同，性能一致。辅助导引线将两侧的电流互感器二次侧按环流法连接法。纵联差动保护的构成要求：线路两侧的电流互感器型号、变比完全相18六、高频保护：是用高频载波代替二次导线，传送线路两侧电信号，所以高频保护的原理是反应被保护线路首末两端电流的差或功率方向信号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定保护是否动作。高频保护与线路的纵联差动保护类似，正常运行及区外故障时，保护不动，区内故障全线速动。六、高频保护：是用高频载波代替二次导线，传送线路两侧电信号，19七、输电线路自动重合闸

1、输电线路特点：易发生瞬时性故障2、自动重合闸概念：把因故障而跳开的断路器自动重新投入的一种装置称为自动重合闸，简称为ZCH。ZCH不能判断故障的性质：瞬时性故障→重合成功永久性故障→重合不成功资料表明：成功率在60%～90%之间七、输电线路自动重合闸20单相重合闸：是指线路发生单相接地故障时，保护动作,断开断路器，然后进行重合。三相重合闸：是指不论在输、配电线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸再同时重新合三相断路器的方式。

单相重合闸：是指线路发生单相接地故障时，保护动作,断开断路器21自动重合闸与继电保护的配合 两者关系极为密切，保护可利用重合闸提供的便利条件，加速切出故障，一般有如下两种配合方式：重合闸前加速保护（简称“前加速”） L1、L2、L3上任一点故障，保护1速断动，跳1DL——>ZCH重合，若成功，恢复正常供电；若不成功，按选择性动作。 优点：快速切出故障，设备少。 缺点：永久性故障，再次切除故障的时间可能很长；装ZCH的DL动作次数多，若DL拒动，将扩大停电范围。 主要用于35KV以下的网络。

自动重合闸与继电保护的配合22重合闸后加速保护（简称“后加速”）每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后则加速保护动作，切除故障。例：第一次短路时，保护1II段动，ZCH重合，之后保护1瞬时动。优点：第一次跳闸时有选择性的，再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。缺点：第一次动作时间可能带时限。应用于35KV以上的高压网络中。重合闸后加速保护（简称“后加速”）第一次短路时，保护1II23八备自投的基本原理一、系统的三种运行方式图进线1进线2母线1母线2（a）进线1进线2母线1母线2（b）图1进线1进线2母线1母线2图2八备自投的基本原理一、系统的三种运行方式图进线1进线2母线24母线1母线2母线1母线2（a）（b）图3二、系统的三种运行方式备自投原理1、方式一：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合另一进线断路器。2、方式二：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压、母线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合母联断路器。3、方式三：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则同时跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合另一进线断路器和母联断路器。母线1母线2母线1母线2（a）（b）图3二、系统的三种运行方25第三章电力变压器的保护电力变压器的故障类型和保护措施一、故障1、油箱内部故障：绕组相间短路、单相匝间短路、单相接地短路等2、油箱外部故障：绝缘套管及引出线上的多相短路、单相接地短路等二、不正常运行情况1、油箱渗漏造成油面降低2、外部短路引起的过电流3、过负荷三、变压器应设置的保护1、瓦斯保护（800KVA以上）：重瓦斯（故障）轻瓦斯（不正常运行）第三章电力变压器的保护26大型变压器的内部大型变压器的内部271信号温度计，2铭牌，3吸湿器，4油枕(储油柜)，5油位指示器，6防爆管，7瓦斯继电器，8高压套管和接线端子，9低压套管和接线端子，10分接开关，11油箱及散热油管，12铁心，13绕组及绝缘，14放油阀，15小车，16接地端子

1信号温度计，2铭牌，3吸湿器，4油枕(储油柜)，5油位指示28

反映油箱内部故障和油面降低2、纵联差动保护或电流速断保护（故障）1000kVA及以上（并联运行：6300kVA以上）纵联差动2000kVA以上，电流速断灵敏度不够作为引出线、套管及油箱内故障主保护3、过电流保护（故障）外部短路及内部短路的后备保护4、过负荷保护（不正常运行）反映对称过负荷

5、接地保护（故障）110kV及以上大接地电流系统变压器—零序电流保护反映油箱内部故障和油面降低29继电保护基础知识分析课件30

第四章发电机保护一、发电机故障定子绕组相间短路，定子绕组一相的匝间短路，定子绕组单相接地，转子绕组的一点接地或两点接地，转子励磁回路励磁电流消失二、发电机不正常运行状态

过电流、过电压、过负荷

第四章发电机保护31三、发电机应装设的保护1、纵联差动（电流速断）保护：瞬时动作于停机（跳DL、MK、关导叶）2、过电流保护：延时动作于停机（跳DL、MK、关导叶）3、过电压保护：延时动作于解列灭磁（跳DL、MK）4、定子绝缘监视（单相接地）：动作于发信号5、过负荷保护：延时发信号6、转子一点接地：动作于发信号7、失磁保护：动作于解列（跳DL）三、发电机应装设的保护32继电保护整定计算日常工作设备参数的管理母线等值阻抗的计算：上下级交换数据故障计算：问题分析等原理保护定值的整定计算定值单生成：原理定值和装置辅助定值继电保护整定计算日常工作设备参数的管理33电力系统继电保护概述一、继电保护概述二、线路保护三、变压器保护四、发电机保护五、整定计算主要工作电力系统继电保护概述一、继电保护概述34第1章继电保护概述

理解继电保护含义、任务；了解继电保护装置基本原理及组成；熟悉对继电保护的基本要求；第1章继电保护概述351.1电力系统继电保护的作用一、电力系统故障和异常运行1、电力系统的三种运行状态：正常、故障和异常运行状态。最常见的故障就是短路（断线），最常见的异常运行状态是过负荷。2、短路的特点：最基本的特点是：电流增大、电压降低。短路将影响用户的正常工作，影响产品质量，可能导致系统运行稳定性被破坏。3、短路的分类：三相短路（对称短路）、两相短路、单相短路接地（大多数）、两相短路接地1.1电力系统继电保护的作用一、电力系统故障和异常运行36二、继电保护的任务1.故障时，快速地、有选择地通过断路器将故障回路断开；2.发生异常运行情况时，发出信号提示值班人员处理，从而保护电气设备的安全。二、继电保护的任务37

1.2继电保护的基本原理和组成一、继电保护的基本原理利用被保护设备故障前后某些突变的物理量为信息量.1、利用基本电气参数量的区别①过电流保护:反映电流增大而动作的保护;②低电压保护:反映电压降低而动作的保护;③距离保护:反映保护安装处到短路点之间的阻抗.1.2继电保护的基本原理和组成一、继电保护的基本原理382、比较两侧电流相位的变化

如图所示,线路正常运行或外部短路时,被保护线路两侧电流相位相反,而保护区内部短路时,被保护线路两侧电流相位相同.2、比较两侧电流相位的变化

如图所示,线路正常393、反映序分量或突变量是否出现反映负序分量可构成不对称短路保护;反映零序分量可构成接地短路保护;4、反映非电量的保护反映瓦斯气体的产生可构成瓦斯保护；反映绕组温度升高可构成过负荷保护.二、继电保护装置的构成任何一套保护都是由三部分组成：1、测量部分：对输入量与整定值进行比较,根据比较结果，给出“是”、“非”性质的逻辑信号，判断保护是否应该起动。2、逻辑部分：根据测量部分逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作。3、执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置承担的任务。3、反映序分量或突变量是否出现401.3对继电保护的基本要求一、选择性：

仅将故障元件从电力系统中切除，保证停电范围小。在图示网络中，当线路Ｌ1上Ｋ1点故障，保护1、2动作跳开断路器QF1、QF2，动作有选择性；当线路Ｌ4上Ｋ2点发生短路时，保护6动作跳开断路器QF6，将Ｌ4切除，继电保护的这种动作是有选择性的，若保护5动作于将QF5断开，这种动作是无选择性的。如果Ｋ2点故障，而保护６或断路器QF6拒动，保护５动将断路器QF5断开，故障切除，这种情况虽然是越级跳闸，但却是尽量缩小了停电范围，限制了故障的发展，因而也认为是有选择性动作。1.3对继电保护的基本要求一、选择性：41二、可靠性：

保护装置在规定的保护区内发生故障不拒动，区外故障不误动。（该动作时不拒动、不该动作时不误动）三、灵敏性：保护装置对其保护区内发生故障或异常运行状态的反应能力。一般用灵敏系数来表示。过量保护：欠量保护：保护的灵敏系数应符合规程要求才能使用。四、快速性：

快速地切除故障。二、可靠性：42第二章线路保护

一、单侧电源线路相间短路的电流电压保护输电线路一般设置三段式电流保护，即：1.瞬时电流速断保护（Ⅰ段）：保护本线路的一部分2.限时电流速断保护（Ⅱ段）：保护本线路的全长及相邻线路的一部分，作瞬时电流速断的后备3.定时限过电流保护（Ⅲ段）：作为本线路的后备保护（近后备），也可作为相邻线路的后备保护（远后备）

优点：动作迅速，简单可靠缺点：受电网接线及运行方式影响较大第二章线路保护

一、单侧电源线路相间短路的电流电压保护43继电保护基础知识分析课件44二、输电线路的接地故障保护

1、电网接线方式及其保护特点1）电网接线方式：中性点直接接地方式：110KV及以上——大接地电流系统。中性点不接地或经消弧线圈接地：10KV及以下——小接地电流系统。2、零序保护（接地保护）。接地故障：出现零序电流和零序电压——构成保护。优：接线简单，灵敏度高，动作迅速，保护区稳定。二、输电线路的接地故障保护45三、中性点直接接地电网的接地保护

1、单相接地时零序分量特点零序分量只在单相接地或两相接地短路时出现。1）在故障点最高，离故障点越远，越小。2）零序电流的分布，取决于输电线路和中性点接地变压器的零序阻抗。3）系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就不变。但正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，从而间接影响零分量大小。三、中性点直接接地电网的接地保护462、零序电流保护零序Ⅰ段（零序电流瞬时速断）零序Ⅱ段（零序电流限时速断）零序Ⅲ、IV段（零序过电流）3.零序电流保护的评价优点：1）Ⅲ段灵敏度高，动作时限短。灵敏性高；2）Ⅰ段保护范围大，速动性好；Ⅱ段易满足受系统方式变化小。不反应系统的振荡和过负荷；3）不受系统振荡，短时过负荷影响。原理接线简单，可靠。4）单相故障机率高2、零序电流保护472、缺点：（1）不适合短线路及运行方式变化大系统。（2）自耦变压器使保护整定复杂化。（3）单相重合闸非全相运行零序电流较大误动作。

2、缺点：48四、输电线路距离保护1、距离保护的基本概念反应故障点至保护安装处之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。

距离Ⅰ段、距离Ⅱ段、距离Ⅲ段（与电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段区别：各段保护范围不随运行方式改变）四、输电线路距离保护49五、输电线路纵联差动保护

原理：被保护线路上发生短路和被保护线路外短路，线路两侧电流大小和相位是不相同的。通过比较线路两侧电流大小和相位，可以区分是线路内部短路，还是线路外部短路。五、输电线路纵联差动保护

50纵联差动保护的构成要求：线路两侧的电流互感器型号、变比完全相同，性能一致。辅助导引线将两侧的电流互感器二次侧按环流法连接法。纵联差动保护的构成要求：线路两侧的电流互感器型号、变比完全相51六、高频保护：是用高频载波代替二次导线，传送线路两侧电信号，所以高频保护的原理是反应被保护线路首末两端电流的差或功率方向信号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定保护是否动作。高频保护与线路的纵联差动保护类似，正常运行及区外故障时，保护不动，区内故障全线速动。六、高频保护：是用高频载波代替二次导线，传送线路两侧电信号，52七、输电线路自动重合闸

1、输电线路特点：易发生瞬时性故障2、自动重合闸概念：把因故障而跳开的断路器自动重新投入的一种装置称为自动重合闸，简称为ZCH。ZCH不能判断故障的性质：瞬时性故障→重合成功永久性故障→重合不成功资料表明：成功率在60%～90%之间七、输电线路自动重合闸53单相重合闸：是指线路发生单相接地故障时，保护动作,断开断路器，然后进行重合。三相重合闸：是指不论在输、配电线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸再同时重新合三相断路器的方式。

单相重合闸：是指线路发生单相接地故障时，保护动作,断开断路器54自动重合闸与继电保护的配合 两者关系极为密切，保护可利用重合闸提供的便利条件，加速切出故障，一般有如下两种配合方式：重合闸前加速保护（简称“前加速”） L1、L2、L3上任一点故障，保护1速断动，跳1DL——>ZCH重合，若成功，恢复正常供电；若不成功，按选择性动作。 优点：快速切出故障，设备少。 缺点：永久性故障，再次切除故障的时间可能很长；装ZCH的DL动作次数多，若DL拒动，将扩大停电范围。 主要用于35KV以下的网络。

自动重合闸与继电保护的配合55重合闸后加速保护（简称“后加速”）每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后则加速保护动作，切除故障。例：第一次短路时，保护1II段动，ZCH重合，之后保护1瞬时动。优点：第一次跳闸时有选择性的，再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。缺点：第一次动作时间可能带时限。应用于35KV以上的高压网络中。重合闸后加速保护（简称“后加速”）第一次短路时，保护1II56八备自投的基本原理一、系统的三种运行方式图进线1进线2母线1母线2（a）进线1进线2母线1母线2（b）图1进线1进线2母线1母线2图2八备自投的基本原理一、系统的三种运行方式图进线1进线2母线57母线1母线2母线1母线2（a）（b）图3二、系统的三种运行方式备自投原理1、方式一：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合另一进线断路器。2、方式二：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压、母线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合母联断路器。3、方式三：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则同时跳失压进线断路器，