继电保护基础知识

继电保护培训 继电保护基础 何为继电保护装置 当电力系统中的电气设备发生故障时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力元件的一般称为继电保护装置。 继电保护作用 1） 断开电力故障元件 ， 最大限度地减少对电力元件本身的损坏 。 2） 反应电力元件不正常工作状态 ， 便于监视与调整 。 3）支持电力系统安全运行。特别是保护快速动作对提高电网暂态稳定的特殊作用，其他稳定措施是不能与其相比拟。 电力系统对继电保护的基本要求 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。 可靠性是指保护该动作时应可靠动作，不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。 选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。 灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。 主保护 主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性地切除被保护设备和线路故障的保护 后备保护 后备保护是主保护或断路器拒动时 ， 用来切除故障的保护 。 后备保护又分为远后备和近后备 。 远后备保护是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 。 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的后备保护 。 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 及异常运行的保护 辅助保护是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 。 异常运行的保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护 。 什么是零序保护 在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。 什么叫距离保护？ 距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数 (阻抗、电抗、方向 )与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的长度成正比，故名距离保护。 什么叫高频保护？ 高频保护：由测量元件与高频通道构成的保护称为高频保护。 线路两侧断路器之间， 高频保护可切除全线路 故障。高频保护也称为 纵联保护：作用是线路故障实现全线速动，因此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善后备保护之间的配合性能。 高频保护的种类？ 高频相差保护： 由复合相操作电流控制两侧高频收发信机，构成间断波，线路内部故障，间断波大于 60度，两侧保护动作跳闸。线路外部故障，为连续波，间断波小于 60度，两侧保护不动作。由于高频相差保护构成复杂，两侧信号受相电流控制，要进行两次比相，轻负荷时保护可能不正确动作，运行维护工作量较大，现在已停止使用。 高频闭锁保护：由两侧零序保护、距离保护与 高频收发信机 组成。测量元件为距离元件。收发信机与保护只有接点连续，收发信机是否受保护控制。线路区内故障，两侧保护发信后又停信，两侧保护动作跳开两侧开关。线路区外故障，一侧保护始终发信，高频通道一直有高频信号，两侧保护被闭锁，两侧保护不动作。 方向高频保护：由两侧正、反方向保护、距离保护、零序保护与 高频收发信机 组成。 测量元件为方向元件。收发信机与保护配合与高频闭锁保护逻辑相同。 其他高频保护：与以上高频保护相比，只是使用测量元件原理不同，收发信机或光纤通道与保护配合与高频闭锁保护逻辑相同。 高频保护的种类 高频通道： 由高频收发信机与高频加工设备构成 高频通道 由保护与光纤组成的高频保护 a. 数字复接方式连接 b. 专用光纤方式连接 RCS 900系列纵联差动保护RCS 900系列纵联差动保护光发光收光发光收光纤64Kb/sRCS 900系列纵联差动保护M U X - 64光发光收光发光收光纤64 Kb / sP C M 设备同向接口终端( M U X - 2 M ) ( S D H E 1 接口 ）光纤通道 高频保护用高频信号的三种方式 闭锁信号：保护动作，有高频信号闭锁保护出口 允许信号：保护动作，有高频信号才允许跳闸 跳闸信号：保护动作跳闸，对侧高频信号来跳闸。 高频保护用高频信号的三种方式 什么叫母线差动？ 保护母线 母线差动保护的种类？ 母线完全电流差动保护：引入所有出线电流互感器上电流 母线不完全电流差动保护：只引入有电源出线电流互感器上电流 固定连接母线电流差动保护：引入所有出线电流互感器上电流是固定的， I、 II母短路，母线差动保护有选择性。 电流相位比较式母差保护：比较母联开关与 I、 II母电流的相位来选择故障母线 比率制动 母差保护：防止 CT饱和引入所有出线电流互感器上电流作为 比率制动构成的母差。 微机母差保护：比率制动微机 母差保护 什么是断路器失灵保护？ 因母线上 断路器失灵，由故障线路保护与母差出口 构成的 保护 什么是变压器差动保护？ 保护变压器内部及两侧（或三测） CT之间的引线、变压器套管的保护 变压器差动保护的种类？ BCH-1、 BCH-2老式躲过区外最大不平衡电流的保护，灵敏度低 LCD-4、 LCD-11 、 LCD-16比率制动及二次谐波制动的 差动保护， 灵敏度高 微机 变压器差动：原理有 比率制动及二次谐波制动的 差动保护， 比率制动及间断角闭锁的 差动保护， 灵敏度高。 何谓励磁涌流？产生的原因是什么？ 变压器励磁涌流是：变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流 。 变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时 ， 其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量 ， 因此产生较大的涌流 ， 其中最大峰值可达到变压器额定电流的 6-8倍 。 励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角 、 变压器铁芯的剩余磁通和电源系统阻抗等因素有关 。 最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间 （ 该时磁通为峰值 ） 。 变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量 ， 随时间衰减 ， 其衰减时间取决于回路电阻和电抗 ， 一般大容量变压器约为 5-10秒 ， 小容量变压器约为 0.2秒左右 。 什么是自动重合闸？电力系统中为什么要采用自动重合闸 ? 自动重合闸装置是将因故跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。 电力系统中为什么要采用自动重合闸 ? 电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故障一般不到 10%。因此，在由继电保护动作切除短路故障之后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。因此，自动将断路器重合，不仅提高了供电的安全性和可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送电容量 , 也可纠正由于断路器或继电保护装置造成的误跳闸。所以，架空线路要采用自动重合闸装置。 重合闸重合于永久性故障上对电力系统有什么不利影响 ? 当重合闸重合于永久性故障时，主要有以下两个方面的不利影响： 1)使电力系统又一次受到故障的冲击； 2)使断路器的工作条件变得更加严重，因为在连续短时间内，断路器要两次切断电弧。 自动重合闸的启动方式有哪几种？ 自动重合闸有两种启动方式：断路器控制开关位置与断路器位置不对应启动方式和保护启动方式。 什么是复合电压过电流保护？ 复合电压过电流保护通常作为变压器的后备保护，它是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置即能启动。 复合电压过电流保护何优点？ 在后备保护范围内发生不对称短路时，有较高灵敏度 在变压器后发生不对称短路时，电压启动元件的灵敏度与变压器的接线方式无关 由于电压启动元件只接在变压器的一侧，故接线比较简单。 备用电源自动投入装置应符合什么要求？ 备用电源自动投入装置应符合下列要求： （ 1）应保证在工作电源或设备断开后，才投入备用电源或设备。 （ 2）工作电源或设备上的电压，不论因任何原因消失时，自动投入装置均应动作。 （ 3）自动投入装置应保证只动作一次 什么叫自动低频减负荷装置？其作用是什么？ 为了提高供电质量，保证重要用户供电的可靠性，当系统中出现有功功率缺额引起频率下降时，根据频率下降的程度，自动断开一部分不重要的用户，阻止频率下降，以使频率迅速恢复到正常值，这种装置叫自动低频减负荷装置 作用：可以保证重要用户的供电而且可以避免频率下降引起的系统瓦解事故。 什么是备用电源自动投入装置 备用电源自动投入装置 备用电源自动投入装置应符合下列要求： （ 1）应保证在工作电源或设备断开后，才投入备用电源或设备。 （ 2）工作电源或设备上的电压，不论因任何原因消失时，自动投入装置均应动作。 （ 3）自动投入装置应保证只动作一次。 备用电源自动投入装置应符合什么要求？ 备用电源自动投入装置应符合下列要求： （ 1）应保证在工作电源或设备断开后，才投入备用电源或设备。 （ 2）工作电源或设备上的电压，不论因任何原因消失时，自动投入装置均应动作。 （ 3）自动投入装置应保证只动作一次。 1.高压及超高压电网线路保护运行特点：一般 110kV及以上称为高压电网， 330kV 750KV为超高压电网， 1000kV称为特高压电网。超高压电网输送功率大（ 220kV线路 200MW 300MW， 500kV线路 800MW 1200MW），距离长（ 300 500KM），从系统稳定考虑，任何地方故障要求快速切除故障，一般220kV线路及以上故障要求 0.5秒之内切除故障，有的经过计算要求 0.3秒之内切除故障。常规的阶段式保护不能满足要求，必须配置两套能快速切除故障的保护。 2.对于线路配置两套纵联保护（方向高频保护、高频距离保护、方向光纤保护等），对于母线配置两套母线差动保护，对于变压器配置两套主变差动保护）。 3.线路非全相运行（保护跳开一相另外两相运行称为非全相运行）时保护及重合闸问题： 4.保护要求：单相故障保护单相跳闸，保护必须要选相功能。 5.重合闸方式：单重（单相故障，保护单相跳闸，重合闸单相合闸）、三重（任何故障，保护均三相跳闸，重合闸三相合闸）、综重（单相故障，保护单相跳闸，重合闸单相合闸；两相或三相故障，保护三相跳闸，重合闸三相合闸） 停用：重合闸退出。 6.非全相运行时键全相的保护：跳开一相，另外两相运行相又故障必须由保护。 7.保护振荡闭锁：超高压电网为双侧由于运行方式限制，保护不能使用相电流作为线路的保护，必须使用距离保护。距离保护的优点：不受系统运行方式限制，能准确测量保护安装处到故障点的距离；同时距离保护有三大缺点：系统振荡时处在振荡中心保护容易误动、 PT断线时容易误动、故障点有较大的过渡电阻时可能误动或拒动。因此超高压电网保护必须考虑保护的振荡闭锁问题，这就是保护变的异常复杂。 与高压电网保护有关几个问题 高压电网保护有关概念 8.非全相：断路器采用分相操作的 220kV及以上高压线路，当单相故障，保护跳开故障相后，该线路运行运行状态称为非全相运行状态。非全相运行状态时退出可能误动的保护，保留不会 的保护。 9.沟通三跳：采用分相操作的 220kV及以上高压线路，采用单重方式，当重合闸停用后，为了防止单相故障，保护选相跳开故障相后，该线路长期非全相运行状态，必须将保护沟通三跳，既：任何故障均三相跳闸。 10.跳闸固定：采用分相操作的 220kV及以上高压线路，为了实现单相重合闸或三相重合闸，把跳开的一相状态或跳开的两相以上状态保持称为跳闸固定。单相跳闸固定启动单相重合闸时间，三相跳闸固定启动三相重合闸时间。 高压电网保护有关概念 11. PT断线闭锁：发生 PT断线时，将可能误动的距离保护等保护退出运行称为 PT断线闭锁。 PT断线时，距离保护退出后。同时投入 PT断线时的相电流或零序电流保护。 12.功率到向：并列运行的两条线路，当一条线路故障切除后，另一条线路的短路功率将改变方向，这种短路功率将方向改变称为功率到向。对于判别正方向动作的保护，在出现功率到向时要采取防止误动的措施，否则，保护将可能方式误动作。 高压电网保护有关概念 13.断路器跳闸位置停信：对于高频信号采用闭锁式的高频保护，当发生母线故障或 CT与断路器之间的死区故障，由母差保护跳开