继电保护提纲.doc

继电保护技术三段式保护：单侧电源供电的输电线路（35Kv及以下）、距离保护（110Kv）、零序电流保护（大接地电流系统）I段、II段构成主保护，III段为后备保护。三段式电流保护：1、躲过本线路末端的最大短路电流。（最大运行方式、最小运行方式） 2、与相邻I段配合 3、躲过本线路末端的最大负荷电流（阶梯型时限特性）零序电流保护：1、灵敏I段和非灵敏I段，非全相运行时，闭锁灵敏I段 躲过最大零序电流，躲过断路器三相触头不同时合闸的零序电流，躲过非全相运行时振荡时的零序电流2、与相邻I段配合 3、躲过下级线路短路时的最大不平衡电流距离保护范围：I段线路全长85% II段整个线路纵差保护：220Kv线路、变压器、发电机线路、变压器保护不存在死区，发电机存在死区（比较相位和大小）;高频相差保护通过高频比较相位关系横差保护：220KV线路、发电机（匝间短路：双星形6个引出端）35Kv线路相间短路：三段式电流保护、功率方向保护 接地故障：无选择性绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率方向110KV线路的距离保护(方向阻抗继电器)相间短路：0接线方式（定义） Ua Ia接地短路：零序电流保护、 0接线方式的距离保护 Ua Ia+3KI0220KV及以上的保护1、 纵差保护（导引线问题）2、 横差保护（平行线路）3、 高频保护（高频、微波、光纤保护）发信方式：故障起动发信方式、长期发信方式、移频发信方式高频信号：跳闸信号、允许信号、闭锁信号（或、与、非）高频闭锁方向保护：故障起动发信方式 闭锁信号KT1 KT2相差高频保护（正半周发信,负半波不发信）变压器保护 瓦斯保护：变压器内部故障 电流速断保护：小容量变压器外部故障 纵差保护：大容量变压器外部故障（既能发表应内部，又能反映外部。匝间短路灵敏性不满足要求） 变压器相间后备保护：接地保护：零序电流 零序电压中性点直接接地：零序电流中性点不接地或可能接地：1、分级绝缘：先断中性点不接地后断中性点接地2、全绝缘：先断中性点接地后断中性点不接地发电机保护定子绕组相间短路：纵差保护定子绕组匝间短路：横差保护、零序电压保护、反映转子回路二次谐波的匝间短路保护定子绕组单相接地故障 励磁回路接地保护：一点接地 两点接地保护一、继电保护的配置电力系统的几种运行方式：正常运行 不正常运行 故障运行方式1、 电力系统的正常工作遭到破坏，但未形成故障，称为异常工作状态。2、 事故是指电力系统整个或其中一部分正常工作遭到破坏，以致造成对用户少送电、停止送电、或电能质量降低到不允许的地步甚至造成设备损坏或人身伤亡。电力系统包括：发电机 变压器 输配电线路 用电设备 母线常见的故障: 短路 断线 常见不正常运行状态：过负荷 过电压 振荡 频率降低 继电保护装置是一种能反映电力系统中电气元件故障或异常状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。（继电保护的任务） 继电保护装置的三大组成部分：测量部分、逻辑部分、执行部分 继电保护的原理是利用被保护线路或元件故障前后某些突变的物理量为信息量，当达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。继电保护分为：主保护 后备保护（近后备、远后备） 为补充主保护和后备保护增设的保护称为辅助保护。 能反映整个被保护元件的所有故障并能以最短延时切除故障的保护称为主保护。 当主保护或其断路器拒动时用来切除故障的称为后备保护。以本元件的另一套保护实现的后备称为近后备。由相邻元件或线路的保护实现的后备称为远后备。2、 继电保护的基本元件 1、 继电器测量继电器：电流继电器（KA）、电压继电器（KV） 继电器 有或无继电器（辅助继电器）：时间继电器（KT）、信号继电器（KS）、中间继电器（KM） 继电特性：当继电器的输入量连续变化，而输出量总是跃变的特性。过量继电器 动作电流是线圈中使继电器动作的最小电流，返回电流是继电器动作状态到起始位置的最小电流。返回系数是返回电流比上动作电流，总是小于1. 欠电压继电器与之相反 改变继电器动作电流的方法：1、改变线圈的连接方式 2、通过调整把手改变弹簧的反作用力矩中间继电器（KM）1、 实现时间继电器难以实现的延时 2、触点容量大，可以直接作用于断路器跳闸 3、触点数目多，可以同时接通或断开多个回路信号继电器（KS）需要人员手动复归2、 互感器电压互感器（TA、PT)电流互感器(TA、CT)100V或100/3V5A或1A并联串联减极性减极性不得短路不得开路保护接地保护接地 _10%误差曲线 电流互感器的10%误差曲线（ 由于励磁电流的存在） 数值误差10% 相位误差7 可用于校验和选择互感器3、 测量变换器（主要用于整流型、静态型及数字型） 作用：1、变换电量 2、隔离电路 3、用于定值调整 4、用于电量的综合处理 电流变换器(TA)：电流电压 电压变换器(UV)：电压电压 电抗变换器（UR）：电压电压 调相电阻4、 滤过器 获得零序电流：零序电流互感器、零序电流滤过器 零序电压获得：零序电压滤过器（三相五柱式电压互感器二次侧绕组开口三角形连接） 负序电压滤过器、负序电流滤过器三、35Kv输电电路的电流电压保护（1） 单侧电源相间短路常用阶段式电流保护三段式：瞬时电流速断保护、限时电流速断保护、过电流保护短路与故障类型、运行方式、距离有关1、 瞬时电流速断保护 整定原则：躲过本线路末端最大短路电流 最大运行方式：短路电流最大(整定） IK3=ES/(XS.MAX+XIL) 最小运行方式：短路电流最小（校验） IK2=ES/(XS.MIN+XIL) 灵敏度校验：l%15% 选择性靠整定值满足 保护动作灵敏，简单，保护的是线路首段的一部分，不能单独作为主保护。2、 限时电流速断保护（0.5s） 与相邻线路段配合 动作时间和动作电流都取较大值 动作电流整定 灵敏度校验Ksen1.3-1.5 最小短路电流比上动作电流 与I段保护共同构成主保护，可以保护线路的全长，作I段的后备保护，接线简单、可靠性高，选择性靠动作时间、动作电流满足3、 定时限过电流保护 躲过本线路末端的最大负荷电流 动作电流整定 动作时限呈阶梯形时限特性：从用户到电源侧依次逐级增加0.5S 灵敏度校验 近后备：Ksen1.3-1.5 本线路的最小短路电流比上动作电流 远后备：Ksen1.1-1.2 相邻线路最小短路电流比上动作电流电流保护接线方式：电流互感器线圈和电流继电器二次绕组的连接方式，两者电流之比称为接线系数Kcon三相三继电器完全星形两相两继电器不完全星形两相三继电器不完全星形三相短路、两相短路、接地短路三相短路、两相短路及其余两相接地短路Y,d11变压器灵敏度比两相两继电器不完全星形提高一倍保护发电机、变压器等贵重设备2/3几率切除一条故障线路大接地电流系统小接地电流系统Kcon=1Kcon=1相间短路采用两相两继电器不完全星形接线接线方式（2） 双侧电源相间短路的方向电流保护双侧电源供电时，由于三段式电流保护的选择性和灵敏性不满足要求，所以采用方向电流保护，即功率方向保护。正方向故障：功率从母线流向线路 反向故障：功率从线路流向母线原理：当KA KP均为正方向时，保护动作接入同一母线的双侧电源线路的过电流保护，动作时限长者可以不装设方向元件，动作时限短者和时限相等者应加装方向元件。功率方向继电器分为：相位比较式 幅值比较式功率方向继电器的内角为：=90set =30或45当线路的阻抗角为40时，=45（9040=50 最接近45）当母线出线处发生三相金属性短路时，存在动作死区。（消除方法：串联记忆谐振回路，对II 、 III段的死区不能消除，因为II 、 III段保护具有延时，而记忆回路的记忆时间很短。）功率方向继电器的接线方式：是指在三相系统中继电器电压和电流的接入方式。90接线方式是指系统三相对称，功率因数为1时，加入继电器的电流I超前电压U90的接线方式。即功率方向继电器电流电压KPAIaUbcKPBIbUcaKPCIcUab方向电流保护必须采用桉相起动的方式桉相起动是指同名相电流元件和同名相功率元件的常开触点串联后，分别组成独立的跳闸回路。（3） 接地保护（小接地电流系统）发生单相故障特点：1、 全系统出现零序电压，且处处相等2、 非故障相零序电流为该相对地电容电流，电流超前电压903、 故障相零序电流由全系统所有非故障元件对地电容电流构成，电压超前电流90度4、 非故障相电压升高为线电压，故障相电压为零，中性点电压为相电压接地故障常采用保护：无选择性的绝缘监视装置（依次切除线路，直到故障相电压恢复正常)零序电流保护（故障相零序电流大于非故障相零序电流） 零序功率方向保护四、110Kv输电线路的距离保护距离保护就是反映故障点到保护安装处的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。核心元件：阻抗继电器 方向阻抗继电器既能判别故障方向，又能测量阻抗大小。距离保护为三段式保护一段保护线路全长的85% 二段保护线路全长距离保护的构成：起动元件 方向元件 测量元件 时间元件 执行元件阻抗继电器圆特性阻抗继电器: 以Zset为半径 无方向性 圆内为动作区，圆外非动作区 方向阻抗继电器：以Zset为直径过坐标原点的圆 具有方向性 存在动作死区偏移特性阻抗继电器：直径aZset+Zset a=0.1-0.2 不能作I段的测量元件Zm是继电器的测量阻抗，是加入继电器电压Ur和Ir的比值Zset是继电器的整定阻抗，一般取保护安装处到保护范围末端的线路阻抗。对于全阻抗继电器，就是圆的半径，方向阻抗继电器为最大灵敏线上的直径，偏移特性阻抗继电器是坐标原点到圆周的长度。Zop为动作阻抗，是阻抗继电器动作的最大测量阻抗，除全阻抗继电器外，Zop随着m的不同而改变，当m=set时，Zop最大对阻抗继电器的接线要求1、 测量阻抗正比于短路点到保护安装处的距离2、 不受短路故障点的过渡电阻影响3、 与短路类型无关，保护范围不随故障类型而变化0接线方式是指当功率因数为1是加在继电器端子上的电压Ur和电流Ir相差为0度。反映相间短路故障的保护为0接线的距离保护相别电流电压AIa-IbUa-Ub反映接地故障的保护有三段式零序电流保护和0接线的距离保护（大接地电流系统）三段式零序电流保护1、灵敏I段和非灵敏I段，非全相运行时，闭锁灵敏I段 躲过最大零序电流，躲过断路器三相触头不同时合闸的零序电流，躲过非全相运行时振荡时的零序电流2、与相邻I段配合 3、躲过下级线路短路时的最大不平衡电流当零序电流保护灵敏性不满足要求时，采用0接线的距离保护接地故障 Ua Ia+3KI0振荡的特点：1、 电压作大幅度变化2、 电流作大幅度变化3、 系统保持对称，不会出现负序分量、零序分量4、 电流与电压的相差是不断变化的5、 电气量不是突变的6、 只有振荡中心点电压为零 相当于三相短路影响距离保护的因素：1、 系统振荡2、 电压回路断线3、 电流互感器与电压互感器的误差4、 故障点的过渡电阻5、 故障点与保护安装处的分支电流6、 串联电容器补偿的影响 五、220Kv及以上输电线路的保护全线快速保护 全线快速保护不带延时的切除线路上任意一点故障(双电源供电）纵差保护（10Km以下的输电线路） 利用辅助导引线将线路两侧的电流大小和相位进行比较，决定保护是否动作的一种快速保护，其保护范围是线路全长。纵差保护的构成：辅助导引线将电流互感器二次侧按环流法（同名端相连）连接接入差动继电器回路。工作原理：1、区内故障 Ir= Iko 大小为短路电流 2、正常运行或区外故障 Ir=o(理想情况下） Ir=不平衡电流 （实际情况下 由于电流互感器误差）暂态不平衡电流 由于非周期分量的影响使铁芯饱和不平衡电流的产生稳态不平衡电流 电流互感器的型号不同 故励磁特性不同减少不平衡电流影响方法：带速饱和变流器或带制动特性的纵差保护横差保护（解决了纵差保护导引线的问题，适用于平行线路）工作原理：内部故障 两条线路的电流差不为0 故障的在短路电流大的线路 外部故障 两条线路的电流差等于0 横联差动方向保护的相继动作短路点在靠近母线处的现象：靠近短路点的断路器先跳开，短路电流重新分配，然后距离故障点远的断路器跳闸。高频保护高频保护微波保护光纤保护4050Hz300-30000MHzGHz线路中继站专门的光纤通道高频保护的组成：高频阻波器 耦合电容器 连接滤波器 高频电缆 收发信机 接地刀闸和放电间隙 高频信号的发信方式1、 故障起动发信方式 故障时起动收发信机2、 长期发信方式 系统正常运行时发信3、 移频发信方式 系统故障时，发出另一种频率的信号 高频信号的作用跳闸信号允许信号闭锁信号或与非充分条件(有则跳）必要条件（同时满足）必要条件高频闭锁信号的优点：1、可靠性高 2、抗干扰能力强 故常被采用 高频闭锁方向保护 相差高频保护 内部故障 短路电流方向相同 外部故障 两侧电流相位差180 六、变压器保护瓦斯保护（非电量保护）：反映变压器油箱内部的所有故障 瓦斯保护的核心元件是气体继电器，安装在油箱和油枕的连接管道中 轻瓦斯保护-发出信号 重瓦斯保护-断路器跳闸 优点：灵敏度高，动作迅速，简单经济 缺点：不能单独作为主保护 电流速断保护 小容量的变压器外部故障 常用于2000KVA以下的变压器 变压器直接接地时 保护采用完全星形接线 变压器非直接接地 两相不完全星形接线 装设在电源侧 与瓦斯保护共同构成主保护纵差保护 大容量的变压器 （能反映变压器内部故障，但是匝间短路是灵敏度不满足要求，故也不可单独作为主保护） 反映变压器绕组、引出线及导管上的各种短路故障（比较变压器两侧电流大小、相位的原理实现） 靠近母线侧的端子按环流法连接工作原理：1、内部故障 流过差动继电器的电流为短路电流 2、正常运行和外部故障 流过差动继电器的电流差理想情况下为0变压器纵差保护产生不平衡电流的因素及消除方法两侧互感器信号不同1、引入同型系数 2、按10%误差曲线选择互感器互感器计算变比和实际变比不同用自偶变流器或利用差动继电器的平衡线圈补偿带负荷调整分接头计算中提高保护整定值变压器的接线组别相位补偿法励磁涌流接入速饱和变流器 差动电流速断保护 差动继电器中短路线圈作用：消除不平衡电流非周期分量的影响 平衡线圈作用：消除不平衡电流，即实际变比和计算变比不相同产生的接地保护中性点直接接地 零序电流保护 （两段式）中性点可能接地或不接地变压器 零序电流保护和零序电压保护 1、分级绝缘：先断中性点不