电力系统继电保护概述

电力系统继电保护原理河南机电高等专科学校电气工程系概述一、学习本课程的重要性二、教学计划及内容1.教学计划60学时两周交一次作业，第一次课前交。概述二、教学计划及内容2.教学内容CH11)继电保护常用的基本元件＆基本电路2)反映单一电气量的继电器CH21)相间短路的保护2)接地保护CH3距离保护线路保护CH41)差动保护2)高频保护CH6电力变压器的继电保护

发电机的继电保护

母线的继电保护CH7微机保护概述三、学习方法

参考教材:<电力系统继电保护技术>许建安中国水利水电出版社

四、考试卷面70分试验.测试10分作业10分考勤10分情景一电力系统继电保护概述1.理解电力系统继电保护含义、任务；2.了解继电保护装置基本原理及组成；3.理解对继电保护的基本要求；4.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；5.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。任务1电力系统继电保护作用电力系统的发电机、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。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。电力系统运行状态1.正常运行。2.故障3.不正常运行断线

短路三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短路等单相断线两相断线过负荷、过电压频率降低、系统振荡等上页下页返回直接连接（不考虑过渡电阻）的短路称为金属性短路。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。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。电力系统继电保护装置

能反应电力系统故障和不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置

1/31/2023沈阳工程学院9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。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，影响产品质量。

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。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。任务2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: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。2）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。3）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：保护2测量阻抗为：

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

正常运行时，线路AB两侧的电流大小相等，相位差为外部发生短路故障时:

显然外部短路时，结论与正常运行相同。保护区内部短路时：

从分析可知，若两侧电流相位相同，则判为内部故障；若两侧电流相位相反，则判为外部故障。

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。

继电保护装置的分类继电保护装置按保护对象分按保护原理分按故障类型分按保护技术分按保护作用分输电线路保护发电机保护变压器保护电动机保护母线保护机电型保护整流型保护晶体管型保护集成电路型保护微机保护电流保护电压保护距离保护差动保护方向保护零序保护主保护后备保护辅助保护相间短路保护接地故障保护匝间短路保护断线保护失步保护失磁保护及过激磁保护上页下页返回根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。测量逻辑执行被测物理量整定值跳闸或信号测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动

根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。上页下页返回2、继电保护装置的组成任务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。主保护、后备保护主保护：反应被保护元件自身的故障并以尽可能短的延时，有选择性地切除故障的保护称为主保护。后备保护：当主保护拒动时起作用，从而动作于相应断路器以切除故障元件。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后备的保护。远后备保护：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。1/31/2023沈阳工程学院

26主保护、后备保护示例1/31/202327对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求:

选择性速动性灵敏性可靠性电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围的一种性能。

保护快速切除故障的性能。故障切除时间包括继电保护动作时间和断路器的跳闸时间在规定的保护范围内，保护对故障情况的反应能力。要求保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作；而在不该动作时，它能可靠不动，即不发生错误动作。该动则动，不该动则不动上页下页返回关于灵敏性

灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为，也称为灵敏度。在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑：1.在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的运行方式；2.在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作的短路类型；3.在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵敏度校验点（计算所选的短路点）。上页下页返回反应过量的保护：反应欠量的保护：

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。

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。任务4继电器当输入量小于返回值时，称为继电器返回。返回系数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IEC是国际电工委员会（InternationalElectroTechnicalCommission）的缩写。常用继电器和保护装置示例常用继电器和保护装置示例任务5电力系统继电保护的发展从保护原理看：过电流保护（最早熔断器）

电流差动保护

方向性电流保护

（1901年）

（1908年）

（1910年）

距离保护

高频保护

微波保护

行波保护、光