本科继电保护提纲.doc

继电保护知识要点基本元件 电流互感器：不能开路，回路中没有熔丝、空气开关（空开）等开关保护电器。误差来自励磁电流 Z2误差，一次电流I1误差 构成滤序器或差动保护时电流互感器励磁特性的差异形成了不平衡电流现场要求电流二次回路必须有且只有1个接地点，差动保护以外的电流二次回路均在变电场地（断路器端子箱内）一点接地；差动保护的电流二次回路在保护柜上一点接地。电压互感器：不能短路，回路中设有熔丝、空气开关（空开）等开关保护电器现场要求电压二次回路必须有且只有1个接地点，整个变电站各电压等级二次仅设1个接地点，在公共电压小母线YMN（回路号N600）上。一般不考虑误差的变化。保护内部有：电流变换器：I1I2U，输入的5A/1A的电流变成mA级的，再在R上形成几伏的电压，电压与电流成正比。电压变换器：U1U2电抗变压器：I1U2，U2ZKI1，转移阻抗ZK的大小由铁芯气隙决定，角度由附加绕组上的电阻调整。R时900最新的微机保护采用软件形成，不再使用电抗变压器。*滤序器作用：零序、负序滤序器（目前继电保护均采用微机保护，以软件实现滤序器）电流继电器：当电流大于设定值时，继电器动作，常开接点（动合触点）闭合。能使继电器动作的最小电流为动作电流Iact(Iop)继电器动作后，减小电流，继电器返回，常开接点打开。能使继电器返回的最大电流为返回电流Ires(Ire)返回系数KresIres/Iact ，电流继电器的返回系数1。主要知识点电流互感器TA不能开路/短路？几个接地点？电压互感器TV不能开路/短路？几个接地点？电流继电器动作电流是最小电流，返回电流是最大电流，返回系数1注意返回系数是否大于1由继电器属于过动作量（如过电流、过电压）还是欠动作量（低电压、低阻抗）决定。看到电压继电器一定要小心是过电压还是低电压。电流、阻抗均只有过电流、低阻抗1种类型。常开接点是当继电器未通电时打开的接点，不是“正常情况下打开的接点”*常开接点NO(normal off)，与动合触点（make-on）一样。中国人讲“不动作时接点打开“，外国人说”动作了就闭合。常闭接点是当继电器未通电时闭合的接点，不是“正常情况下闭合的接点”*常闭接点NC(normal close)，与动断触点（make-off）一样。N电流保护 用于1035kV电网主保护：电流速断（段）、限时电流速断（段）电流速断保护 保护区不得伸出本线范围，整定时躲过本线末最大短路电流 不能保护本线全长，保护区随运方变化而变化 运方变小保护区缩短，整定值增大保护区缩短 选择性由电流整定值保证。限时电流速断保护（段） 保护区伸出本线范围，应与下线段保护配合 时间配合：tttt，t0.3-0.5s 电流整定值配合：保证时间配合有意义 保护区不伸出下线段保护范围 整定电流躲过下线段动作电流 选择性由整定时间和电流整定值共同保证。 能否保护本线全长需进行灵敏度校验Ksen 灵敏度不足时更换为距离保护或改与下线段保护配合，整定电流躲过下线段动作电流，t2t后备保护：（定时限）过电流保护（段） 作为下线主保护的远后备保护以及本线主保护的近后备保护 选择性由阶梯时间特性保证，电网末端为起点 电流整定原则：正常时不起动，外部故障切除后可靠返回问题：快速段不能保护本线全长（特殊情况如线变组，段保护的保护区伸入变压器，可以保护线路全长），保护区随运方、短路类型变化（电流保护通病）。 不能用于双电源线路，最常见的短路类型单相接地故障时Ksen低*电流保护接线方式及接线系数一般电流保护用于35kV及以下电压等级，单相接地时没有短路电流、继电保护仅发信号，可以采用两相不完全星形接线；当线路未装设零序电流互感器而又需要零序电流供给小电流选线装置时，可以采用三相完全星形接线，在微机保护内部由软件合成零序电流。主要知识点电流保护整定计算，不要漏动作时间、校验灵敏度以及对灵敏度校验情况给出结论接线方式比较、段保护的动作电流、动作时间、灵敏性、快速性排序动作电流由小到大：、，时间由小到大：、灵敏性由差到好：、，快速性由差到好：、段为主保护，段为后备保护运行方式变化时电流保护与低电压保护的保护区变化情况运行方式变大时，电流保护的保护区变大；（低）电压保护的保护区变小电流电压联锁速断保护为段保护的一种形式，由过电流、低电压2部分组成，2个保护构成“与”逻辑。与电流段保护的区别是“按最常见运方整定”，而不是“最大运方”。当运方与整定时的运方不同时，电流、电压保护的保护区总是一个变大、另一个变小，整个电流电压联锁速断保护的保护区变小。方向电流保护 用于1035kV电网!电流保护用于双电源线路时会导致、段灵敏度下降甚至丧失，使段失去选择性。对策：加方向元件，当故障方向由母线指向线路时接点闭合，起动保护。方向元件根据母线电压与线路电流相位关系判别故障方向保护出口短路时，U很低，会使功率方向继电器因为动作功率小于最小动作功率而拒动，保护出口短路会产生死区。采用记忆电压的方法可以消除死区。只加入电流或电压时功率方向继电器不应动作，否则称为潜动。反应相间短路的功率方向继电器采用900接线，IA UBC IB UCA IC UAB方向电流保护采用按相起动接线，这是为了防止不对称故障时非故障相电流影响。主要知识点方向元件作用方向元件与电流元件的逻辑关系：与线路保护正方向为：母线指向线路死区位置：保护出口（线路始端）900接线方式：反向故障一定是区外故障，保护一定不应该动作；正向故障不一定是内部故障，保护不一定动作。线路保护正确动作时一定是正向故障。接地故障保护110KV中性点直接接地系统 零序电流保护 跳闸、发信35KV中性点不直接接地系统绝缘监视（3U0）、小电流选线 一般不跳闸，发信110kV及以上电压等级、中性点直接接地系统接地短路特点：*零序电流与变压器中性点接地方式有关，* 故障点零序电压最高，变压器接地的中性点处最低， *零序短路功率方向与相间短路功率方向相反，正向短路时由故障点流向接地的变压器中性点，在同样的参考方向下（电压:母线指向地，电流:母线指向线路） 相位关系与相间短路时相反。*零序电流段：*为了躲过断路器合闸时因触头不同期合闸形成的暂态零序电流导致保护误动，在合闸时带100ms延时。 * 220kV及以上电压等级采用单重的线路上，为防止等待单重期间保护误动，设灵敏段和不灵敏段。非全相运行时退出 会误动的灵敏段。*零序电流段：整定时注意分支系数。*零序电流段：整定时躲过负荷电流形成的不平衡电流。*零序方向元件：仅用1只继电器，比较3U0与3I0相位，动作区与相间方向元件相反。 因为故障点零序电压最高，零序方向元件不存在保护出口短路死区，不需要电压记忆回路。零序电流保护优点：接地故障时灵敏度高，继电器数量少，不反应振荡、过负荷。相间故障时零序电流保护不会动作。35kV及以下电压等级、中性点不直接接地系统*没有零序故障电流，整个电压系统零序电压几乎一样。*电容电流呈零序性质，各线路电容性零序电流从接地点流回。故障线零序电流大（非故障线路电流之和）故障线零序电流与非故障线零序电流反相。故障线零序电流滞后零序电压900（未考虑消弧线圈补偿情况），非故障线则超前零序电压900会分析线路容性零序电流与零序电压的相位关系。距离保护 用于110kV及以上电压等级原理：采用合理的接线方式后测量阻抗对等于故障点到保护安装处的线路正序阻抗，称为正确测量。保护区与系统运方、短路类型无关。阻抗继电器：全阻抗、方向阻抗（最常用）、偏移阻抗、电抗特性动作区整定阻抗jX方向阻抗动作边界动作特性jXR偏移阻抗整定阻抗动作边界动作特性动作区R*方向阻抗继电器有出口短路死区问题，采用“引入第三相电压和谐振记忆回路”解决。阻抗继电器动作阻抗与输入电流有关：电流太小，动作阻抗下降；电流太大，电抗变饱和，动作阻抗也下降。精确工作：在灵敏角下动作阻抗大于90整定阻抗。精工电流：能使阻抗继电器精确工作的电流。精工电流下限称为最小精工电流，有时就把最小精工电流称为精工电流。*TV二次回路断线时阻抗继电器会误动，距离保护由电流元件起动总出口逻辑，仅发生电压二次断线时距离保护不会起动，同时应设电压断线闭锁回路，当电压二次回路断线后发告警信号并闭锁保护出口。*过渡电阻对段阻抗继电器有影响，表现为动一下即返回。消除过渡电阻影响的方法有采用采用电抗特性继电器以及瞬时固定（测定）段（传统装置采用，现不用）。*电力系统振荡时可能使、段距离保护误动。单电源线路不存在振荡问题，双电源线路靠近振荡中心的保护影响大。振荡时继电保护不应动作，应设振荡闭锁回路，当振荡时闭锁保护，短路时开放保护。振荡闭锁回路根据具体情况由调度决定是否投入，例如单电源线路上没有振荡问题，不投入振荡闭锁。振荡闭锁原理主要利用有无序分量和电气量变化速度区分振荡与短路，变化快为短路、慢则为振荡。方法有序分量起动（零序、负序电流起动）以及dR/dt等，短时开放、段等。三相振荡时，电流仍对称，无零序、负序电流，距离保护不起动。dR/dt的情况判为短路、开放距离保护，反之判为振荡、闭锁距离保护。*分支系数会导致下线故障时距离保护不能正确测量，保护区伸长或缩短。 整定段时用最小分支系数，校验段远后备灵敏度时用最大分支系数 分支系数大于1（助增），测量阻抗偏大，保护区缩短；分支系数小于1（外汲），测量阻抗偏小，保护区伸长。*整定公式：一次整定公式 本线阻抗0.8 保护区80一次整定阻抗换算为二次整定阻抗例：nL600/5，ny=110kV/0.1kV,Zdz.2=2主要知识点整定计算分支系数对距离保护影响，整定、校验灵敏度时如何选分支系数相间阻抗接线方式（00）接地阻抗接线方式（带零序补偿的），零序补偿系数K定义。相间故障时总有阻抗元件正确测量（测量阻抗为保护安装处到故障点的正序阻抗）；接地故障时，如果零序补偿系数K设置准确，也总有阻抗元件正确测量，测量阻抗认为正序阻抗。如果K偏大，则发生接地故障时测量阻抗偏小，保护区伸长（超越）。振荡时保护是否应该动作双电源线路上过渡电阻可能呈感性（受电侧）、容性（送电侧），单电源线路上过渡电阻为阻性。短路时电气量变化快，振荡时变化慢。纵联保护 用于220kV及以上电压等级全线速动保护：能够快速切除本线范围内各处故障的保护。纵联保护具有绝对选择性，但无远后备作用，不能单侧工作（一侧保护检修时对侧保护也应停运）。纵联保护组成：继电保护部分、通信部分。纵联保护原理分类：方向原理，电流差动原理（纵联差动保护，简称纵差保护）按通道分类：导引线、高频（载波）（过去常用）、微波、光纤（现在最常用）方向原理中信号含义：闭锁、允许纵联方向保护 既可以采用高频（载波）通道，也可以采用光纤通道。原理： 闭锁式：起动发信后方向元件动作时停信，本侧保护停信且无收信闭锁时跳闸。 允许式：起动发信后方向元件动作时发信，本侧保护判为正向故障且收到对侧允许信号时跳闸。纵联距离零序保护 既可以采用高频（载波）通道，也可以采用光纤通道。原理：距离、零序电流保护与收发信机配合构成。前提是距离采用方向阻抗元件、零序电流带有方向。 闭锁式：起动发信后距离段、零序段动作时停信，本侧保护停信且无收信闭锁时跳闸。 允许式：起动发信后距离段、零序段动作时发信，本侧保护判为正向故障且收到对侧允许信号时跳闸。纵联差动保护 ，简称线路纵差保护，只能采用光纤通道。原理：基尔霍夫电流定律，通道传送电流采样值、保护元件动作信号等。线路保护配置10-35kV线路保护配置针对相间故障配置电流保护或电流方向保护，针对接地故障配置绝缘监视、小电流选线装置配有三相重合闸110kV线路保护配置针对相间故障配置（相间）距离保护，针对接地故障配置零序电流保护或接地距离保护（，ZB、ZC类同，K为零序补偿系数，K（Z0Z1）/3Z1，一般Z03Z1，K=0.67附近）配有三相重合闸220kV线路保护配置除了配置有双套纵联保护；还针对相间故障配置（相间）距离保护，针对接地故障配置零序电流保护或接地距离保护。配置综合重合闸，一般采用单相重合闸方式：即相间故障，三相跳闸、不重合；单相故障，单相跳闸、单相重合，如果重合于永久性故障，跳开三相，不再重合）变压器保护故障类型、异常运行情况与保护配置 故障： 油箱内：相间、接地、匝间 油箱外：相间、接地 异常： 油温过高、油位异常、冷却系统故障等保护配置 主保护：瓦斯、纵差 后备保护：相间后备、接地后备瓦斯：轻瓦斯 发信 重瓦斯 跳闸、发信纵差：核心：不平衡电流形成原因与减小其影响的措施 不平衡电流形成原因1TA励磁特性不一致 整定值躲过 穿越制动（比例制动） 计算制动系数2变压器各侧电流不同相外转角：依靠TA接线在继电保护外部进行相位补偿（老式保护）： 主变星形侧CT接三角形 主变三角形侧CT接星形内转角：在微机保护内部采用软件进行相位补偿：（目前微机保护基本采用内转角） *差动电流中不能含有零序成分，否则高压侧进线接地故障时纵差会误动。3TA变比标准化 老方法：自耦变流器 老保护：平衡线圈，接于二次电流小的一侧。 微机保护：内部以电流平衡系数调整（目前主流）4变压器分接头改变 以整定值躲过5励磁电流及励磁涌流 *励磁涌流形成原因、波形特点、防止励磁涌流导致纵差保护误动措施原因：空载合闸或外部故障切除时电压突变，磁通不能突变，产生暂态磁通， 使铁芯严重饱和，励磁电流急剧增大 形成励磁涌流，可达58IN波形特点：含有很大非周期分量，波形偏于时间轴一侧； 含有较大2次谐波分量； 波形具有间断角。防止励磁涌流误动的措施：微机型：2次谐波制动（闭锁），当差动电流中2次谐波含量较高时提高差动保护定值或判为励磁涌流、闭锁差动保护；波形不对称判别，当差动电流正负半波波形严重不对称时判为励磁涌流，闭锁差动保护。*利用差动电流波形特征构成励磁涌流判据的差动保护，为了防止在内部故障时，短路电流很大导致TA饱和引起二次电流波形畸变，造成差动保护误闭锁，设有专门的“差动速断保护”，整定值较高，不经过励磁涌流闭锁。理解变压器差动保护关键：励磁涌流闭锁原理；有无躲避外部故障不平衡电流的穿越制动，制动方式变压器相间后备保护保护种类：过电流，低压起动过流，复合电压起动过流，负序过流，低阻抗掌握复合电压起动