工业企业供电 课件第5章 之继电保护

1、第5章之继电保护装置1、继电保护装置概述2、供配电网的继电保护3、电力变压器的继电保护教学要求 理解电力系统继电保护含义、任务；了解继电保护装置基本原理及组成；理解对继电保护的基本要求；熟悉继电器的图形符号文字表示方法以及型号的表示方法；理解主保护、后备保护、辅助保护、起动、动作等几个重要名词定义。电力系统继电保护技术的现状与发展电力系统继电保护技术的现状与发展50年代：电磁继电器式继电保护。年代：电磁继电器式继电保护。60年代中到年代中到80年代中：晶体管继电保护年代中：晶体管继电保护80年代末：集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管年代末：集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护

2、。保护。90年代初：集成电路保护时代。年代初：集成电路保护时代。90年代开始：我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。年代开始：我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。我国从我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同

3、型式的微机保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法机保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。等方面也取得了很多理论成果。可以说从可以说从继电保护技术未来趋势继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。一体化发展。 继电保护装置由测量继电器与逻辑继电器通过合理组合而成的装置。继电保护对测量继电器与逻辑继电器进行合理整定，使之完成特定功能。电力系统继电保护应用在电力系统线路、元件上的保护。电力系统继电保护作用1、电力系统故障和异常运行电力系统的

4、发电机、变压器、母线、输电线路和用电设备通常处于正常运行状态，但也可能出现故障或异常运行状态。在三相交流系统中，最常见、最危险的故障是各种形式的短路。直接连接（不考虑过渡电阻）的短路称为金属性短路。 电力系统的正常工作遭到破坏，但未形成故障，称为异常运行状态。 与其他电气元件相比，输电线路是电力系统中最容易发生故障的一环。短路故障的最大特点是：短路点的短路电流很大，电压降低。最常见的异常运行状态是电气元件的电流超过其额定值，即过负荷状态。短路产生后果短路更严重的后果，可能导致并列运行的稳定性、引起系统振荡，甚至系统瓦解。短路电流的热效应和机械效应会直接损坏电气设备，电压下降影响用户的正常工作，

5、影响产品质量。 故障和异常运行状态都可能发展成系统中的事故。事故是指系统或其中一部分正常工作遭到破坏，造成少送电、停止送电或电能质量降到不允许地步，甚至造成设备或人员伤亡。 为提高供电可靠性，对电气设备要进行正确地设计、制造、安装、维护和检修；一旦出现异常必须及时发现，发生故障有选择地切除故障。 继电保护是一种能反应电力系统中电气元件发生短路故障或异常状态，动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。2、继电保护的任务任务2）当电力系统出现异常运行状态时，并根据运行维护条件，动作于发出信号、减负荷或跳闸。1）当电力系统被保护对象发生故障时，能自动地、有选择地、快速地通过断路器将故障元件从电力系统中切除

6、。继电保护的基本原理和组成1、继电保护基本原理继电保护基本原理是利用被保护线路或设备故障前后某些变化的物理量为信息量，当信息量达到一定值时，起动逻辑环节，发出相应的命令。1.利用故障时电流增大的特点构成利用故障时电流增大的特点构成电流保护电流保护；2.利用故障时电压降低的特点可构成利用故障时电压降低的特点可构成低电压保护低电压保护；3.利用电压和电流比值的变化可构成利用电压和电流比值的变化可构成阻抗（距离）阻抗（距离）保护保护；4.利用电压和电流间相位角变化的特点可构成利用电压和电流间相位角变化的特点可构成方向方向保护保护。（1）利用基本电气参数量的区别 发生短路故障后，利用电流、电压、线路测

7、量阻抗、电压电流间相位、负序和零序分量的出现等的变化，构成相应的保护。1）过电流保护反应电流增大而动作的保护称为过电流保护。 如图在BC线路上发生三相短路故障，则从电源到短路点之间将流过短路电流。 保护1和保护2都能反应(测量)到这个电流，保护2首先动作于断路器QF2跳闸。KkI2）低电压保护 低电压保护是反应电压降低而动作的保护。 此时A、B母线上的电压将降低，保护1、2都能反应到电压降低，从选择性要求，保护2应首先动作。K0kU3）距离保护 距离保护也称低阻抗保护，是反应保护安装处到短路点之间的阻抗下降而动作的保护。B母线上电压为：kkresZIUKkIkZ保护2测量阻抗为：kkkresm

8、LZZIUZ1/ 其大小等于保护安装处到短路点间的阻抗，正比于短路点到保护2之间的距离。（2）利用比较两侧的电流相位 利用被保护线路两侧电流相位，可构成纵差保护、相差高频保护、方向保护等。（3）反应序分量或突变量是否出现特点接地短路时，将出现零序分量；发生短路时，正序分量将出现突变。不对称短路时，将出现负序分量； 可以根据是否出现负序、零序分量构成序分量保护；根据正序突变量构成对称、不对称短路保护。（4）反应非电量保护 反应变压器内部故障时所产生的瓦斯气体，构成瓦斯保护；反应绕组温度升高而构成过负荷保护等。2、继电保护装置的组成执行部分测量部分整定值逻辑部分输出信号输入信号（1）测量部分：测量

9、被保护对象的有关物理量，与给定量进行比较，给出“是”或“非”信号。执行部分测量部分整定值逻辑部分输出信号输入信号（2）逻辑部分：根据测量输出的大小、性质、输出逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作，然后确定跳闸或发信号。执行部分测量部分整定值逻辑部分输出信号输入信号(3)执行部分:根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所承担的任务。1.3 对继电保护的要求 每一电气元件一般都有装设：主保护、后备保护。必要时增加辅助保护。Iop1IklIop2Iop1lop1lop2tltop1top2top2top1 主保护：反应整个被保护对象的故障并以最短的时延有选择地切除故障的保护。后备保护：当主保护或断路

10、器拒动时，用来切除故障的保护。Iop1IklIop2Iop1lop1lop2tltop1top2top2top1近后备：主保护或断路器拒动时，由本保护对象的另一套保护实现后备。远后备：主保护或断路器拒动时，由相邻元件或线路的保护实现后备的。辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的比较简单的保护。2、选择性：保护装置动作时仅将故障对象从电力系统中切除，使停电范围限制在最小的范围内。1K2K1、可靠性：在规定的保护区内发生故障时，它不应该拒动，区外发生故障时不误动。3、灵敏性：在保护区内发生故障时，保护装置反应故障能力。通常用灵敏度来衡量。反应过量的保护：保护整定值故障参数的最小计算值时保护

11、安装处测量到的保护区末端金属性短路senKopksenIIKmin.反应欠量的保护：算值到的故障参数的最大计故障时保护安装处测量保护区末端金属性短路保护整定值senKmax. kopsenUUK 由于多数短路故障是非金属性短路，计算或测量参数有误差等，要求灵敏度要大于1。4、速动性：应力求保护装置能迅速地切除故障。 保护的基本要求是互相联系而又互相矛盾的 。继电保护是随着电力系统的发展，在不断解决保护装置应用中出现的对基本要求之间的矛盾，使之在一定条件下达到辩证统一的过程中发展起来的。继电保护的基本要求是分析研究各种继电保护装置的基础，是贯穿本课程的一条基本线索。 继电器是各种继电保护装置的基

12、本组成元件。一般来说，按预先整定的输入量动作，并具有电路控制功能的元件称为继电器。 当输入量等于起动量时，输出量突然增大，称为动作。 继电器opXreXmaxYminY0XY当输入量小于返回值时，称为继电器返回。返回系数oprereXXK常开触点 当继电器输入量未达到整定值时，断开的触点称为常开触点。常开触点，也称动合触点。常闭触点 当继电器输入量未达到整定值时，闭合的触点称为常闭触点。常闭触点也称动断触点。 使继电器的正常位置时的功能产生变化，称为起动。继电器完成所规定的任务，称为动作。从动作状态回到初始位置，称为复归。失去动作状态下的功能，称为返回。继电器型号含义： 第一个字母第二、三个字

13、母 D电磁型 L整流型 B半导体型 J极化型或晶体管型L电流继电器 Z阻抗继电器Y电压继电器 FY负序电压继电器G功率方向继电器 CD差动继电器X信号继电器 ZB中间继电器被吸合时延时闭合的动合触点触点触点缓慢释放继电器的线圈快速继电器的线圈缓慢吸合继电器的线圈=IEC=IEC=IEC先合后断的转换触点动断（常闭）图形符号具有两个线圈的继电器继电器线圈名 称分离表示法组合表示法=IEC=IEC动合（常开）极化继电器的线圈说 明=IEC名 称机械保持继电器的线圈=IEC=IEC=IEC=IEC=IEC图形符号说 明=IEC名 称图形符号说 明名 称图形符号说 明低电压继电器=IEC=IEC瞬时过

14、电流保护UU过电压继电器P低功率继电器=IECZ低阻抗继电器=IECP功率方向继电器I延时过电流保护I低电压起动的过电流保护IU复合电压起动的过电流保护IPP线路纵量差动保护接地距离保护距离保护ZZS定子接地保护差动保护IdR转子接地保护零序电流差动保护I常用继电器和保护装置示例名 称图形符号说 明名 称图形符号说 明低电压继电器=IEC=IEC瞬时过电流保护UU过电压继电器P低功率继电器=IECZ低阻抗继电器=IECP功率方向继电器I延时过电流保护I低电压起动的过电流保护IU复合电压起动的过电流保护IPP线路纵量差动保护接地距离保护距离保护ZZS定子接地保护差动保护IdR转子接地保护零序电流差动保护I常用继电器和保护装置示例小结（2）不对