继电保护基础(教学版)

继电保护基础(教学版)第一页，共40页。本章主要内容继电保护的基本知识单侧电源电网相间短路的电流保护电网的接地保护电力系统的主设备保护10kV配电系统的保护工厂供电系统的保护民用建筑配电系统的保护第二页，共40页。第一节继电保护的基本知识第三页，共40页。一、继电保护的基本原理一）继电保护装置

一旦电力系统发生故障，必须迅速而有选择性地切除故障元件，完成这一功能的电力系统保护装置称为继电保护装置二）保护的构成

1、测量模块

2、逻辑模块

3、执行模块第四页，共40页。一、继电保护的基本原理三）保护构成原理利用电力系统中基本参数的区别构成的继电保护利用流过电流方向判定保护区内或区外故障正向故障或反向故障利用不对称分量作为判据构成保护反应非电气量的保护第五页，共40页。二、对继电保护装置的基本要求一）选择性

当电力系统中出现故障时，继电保护装置发出跳闸命令,仅将故障设备切除，使得故障停电范围尽可能的小，保证无故障部分继续运行

二）速动性

快速地切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度

第六页，共40页。二、对继电保护装置的基本要求三）灵敏性

在事先规定的保护范围内部发生故障时，不论短路点的位置，短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐感觉，正确反应四）可靠性

在保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作

第七页，共40页。三、常用的保护继电器及操作电源一）保护继电器1、电流继电器：电流保护的测量元件2、电压继电器：电压保护的测量元件3、中间继电器：在继电保护装置和自动装置中用以增加触点数量以及容量4、时间继电器：建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系5、信号继电器：作为继电保护装置和自动装置动作的信号指示第八页，共40页。二）操作电源

1、概念 高压断路器的合闸跳闸回路以及继电保护装置中的操作回路、控制回路、信号回路等所需要的电源

2、分类直流电源整流电源交流电源三、常用的保护继电器及操作电源第九页，共40页。四、继电保护常用的仪用互感器一）电流互感器（TA）

1、概念： 将电力系统一次回路的大电流变为二次回路（保护或是测量回路）的标准小电流（5A或1A）的仪用互感器

2、作用： 隔离与变换第十页，共40页。四、继电保护常用的仪用互感器一）电流互感器（TA）

3、电流互感器的10％误差曲线： 当变比误差为10％、角度误差为7°时，饱和电流倍数m（电流互感器一次侧的电流与一次侧额定电流的比值）与二次侧负载的关系曲线

4、电流互感器的接线方式： 三相式完全星形接线，两相两继电器的不完全星形接线，两相单继电器的两相电流差接线

5、使用注意事项： 运行中电流互感器二次绕组万不可开路第十一页，共40页。二）电压互感器（TV）

1、概念：将电力系统一次回路的高电压变为二次回路（保护或是测量回路）的标准的低电压（一般为100V）的仪用互感器。

2、作用：隔离与变换

3、分类：电磁式电压互感器、电容式电压互感器

4、使用注意事项：运行中电压互感器二次绕组万不可短路四、继电保护常用的仪用互感器第十二页，共40页。第二节单侧电源电网相间短路的电流保护

第十三页，共40页。一、三段式电流保护一）无时限电流速断保护（电流I段）

不带时限（只有继电器本身固有动作时间）的瞬动电流保护。 保护的动作电流按躲过被保护线路外部短路的最大短路电流来整定，以满足选择性。

1、动作电流：

2、动作时间：

3、保护灵敏度：

第十四页，共40页。一、三段式电流保护二）带时限电流速断保护（电流II段）

保护本线路并延伸至相邻线路，但不超过相邻线路无时限电流速断或是带时限电流速断保护的保护范围。以时限保证选择性。

1、动作电流（取以下计算值大者）：与相邻线路配合：

与相邻变压器配合：

2、动作时间：

3、保护灵敏度：第十五页，共40页。一、三段式电流保护三）定时限过流保护（电流III段）

动作电流按躲过最大负荷电流来整定，并以时限来保证动作选择性

1、动作电流：

2、动作时间：

3、保护灵敏度：近后备：

远后备：第十六页，共40页。一、三段式电流保护

四）原理接线第十七页，共40页。二、反时限过电流保护

动作时限与被保护线路中电流大小有关的一种保护，当电流大时，保护的动作时限短，而电流小时动作时限长第十八页，共40页。第三节电网的接地保护

第十九页，共40页。一、中性点直接接地电网一）三段式零序电流保护

1、零序I段： 无时限零序电流速断保护

2、零序II段： 带时限零序电流速断保护

3、零序III段： 零序过流保护*三段式零序电流保护接线类于三段式电流保护，只是继电器引入的是零序电流。第二十页，共40页。二、中性点非直接接地电网一）中性点不接地电网

1、单相接地故障特点电网各处故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高至电网线电压，电网中出现大小等于电网正常时相电压的零序电压非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流方向由母线指向非故障线路，超前零序电压90°；故障线路保护安装处流过所有非故障元件的零序电容电流之和，数值较大，方向由故障线路指向母线，滞后零序电压90°第二十一页，共40页。一）中性点不接地电网

2、接地保护绝缘监察零序电流保护零序功率方向保护（选讲）二、中性点非直接接地电网第二十二页，共40页。二）中性点经消弧线圈接地电网

1、补偿方式欠补偿完全补偿过补偿 *一般采用过补偿方式（电感电流值大于接地电容电流）二、中性点非直接接地电网第二十三页，共40页。中性点非直接接地电网二）中性点经消弧线圈接地电网

2、单相接地特点电网各处故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高至电网线电压，电网中出现零序电压，其大小等于电网正常时的相电压故障线路和非故障线路保护安装处的电流都由母线流向线路，并且大小差别一般不大，接地点电流为一很小的感性电流第二十四页，共40页。中性点非直接接地电网二）中性点经消弧线圈接地电网

3、接地保护绝缘监视装置反应稳态3次谐波分量的接地保护反应暂态零序电流的保护等第二十五页，共40页。第四节电力系统的主设备保护第二十六页，共40页。一、电力变压器保护一）差动保护

基于比较变压器各侧的电流大小和相位的原理构成

1、差动保护的不平衡电流 理论上当变压器正常运行或是差动保护区外故障时，流入差动继电器的电流应为零，但实际流过差动继电器的电流为不平衡电流 变压器总的不平衡电流： 第二十七页，共40页。一、电力变压器保护一）差动保护

2、差动保护的原理接线第二十八页，共40页。二）瓦斯保护

非电量保护，测量元件为气体继电器，安装于变压器油箱和油枕的通道上 与差动保护一起作为主保护，对变器内部故障全面保护一、电力变压器保护第二十九页，共40页。三）电流速断保护

装设于容量较小的变压器的电源侧，保护动作于跳开变压器两侧断路器 电源侧为直接接地系统时，保护采用完全星形接线，如为非直接接地系统，则采用两相不完全星形接线

一、电力变压器保护第三十页，共40页。第五节10kV配电系统的保护

第三十一页，共40页。一、10kV配电线路的保护一）特点

我国的10kV配电线路的保护，一般采用电流速断、过电流及三相一次重合闸构成。 对于特殊线路结构或特殊负荷线路保护，不能满足要求时，可考虑增加其它保护（如电流保护Ⅱ段、电压闭锁等）。 10kV线路保护在整定计算中，定值计算偏重灵敏性，对有用户变电所的线路，选择性靠重合闸来保证第三十二页，共40页。二）保护

1、电流速断保护：无时限电流速断保护或是带时限电流速断保护

2、过电流保护： 6~10kV配电线路都要求装设，与高压输电线路过流保护同样整定

3、单相接地保护：配电线路装设单相接地保护并不是必须的，可以根据需要选择安装；并且小接地电流系统，单相接地故障时只需发信号一、10kV配电线路的保护第三十三页，共40页。一）特点

10kV配电变压器的常见故障及不正常运行方式与高压系统中电力变压器相同，但由于10kV配电变压器的容量一般并不很大，因此保护有自己的特点。二）保护 目前，越来越多的10kV配变为干式变压器，此类变压器可以采用负荷开关加熔断器的保护方案二、10kV配电变压器的保护第三十四页，共40页。三、10kV电力电容器的保护一）概述

10kV电力电容器一般是并联在配电网络中用以补偿工频交流电力系统中的感性负荷、提高电力系统的功率因数、改善电网质量、降低线路损耗。为了保证其安全运行，电力电容器也应该装设适当的保护装置二）特点 电容器组的继电保护方式与其接线方案相关第三十五页，共40页。三）保护措施

当电容器组与断路器之间的连线发生故障时，应该装设过电流保护 双三角形连接电容器组一般采用横联差动保护；双星形接线电容器组内部故障时需要采用中性线电流平衡保护 另外，为了防止在母线电压波动幅度比较大的情况下，导致电容器组长期过电压运行，应该装设过电压保护装置三、10kV电力电容器的保护第三十六页，共40页。四）并联电容器组的主要故障

电容器内部故障及其引出线短路电容器组与断路器之间连线的短路电容器组中某一些故障电容切除后引起过电压电容器组单相接地故障电容器组过电压电容器组连接母线失压电容器组过负荷三、10kV电力电容器的保护第三十七页，共40页。五）并联电容器组的保护专用熔断器保护带短时限的电流速断或是过电流保护，动作于跳闸对单星形接线的电容器组，采用中性线对地电压不平衡保护；对多段串连单星形接线电容器组，采用段间电压差动或是桥式差电流保护对