继电保护重点复习知识

绪论（补充）继电保护的概念：继电保护装置是指装设于整个电力系统的各个元件上，能在指定区域快速准确地对电气元件发生的各种故障或不正常运行状态作出反应，并按规定时限内动作，使断路器跳闸或发出信号的一种反事故自动装置。继电保护的基本任务和作用：任务：切除故障，针对不正常运行状态报警，快速恢复供电作用：把故障影响限制在最小范围，预防故障的发生。继电保护的组成：继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分组成在电力系统发生短路故障时，电气量相对于正常运行状态要发生很大变化电流明显增大：在短路点与电源间直接联系的电气元件上的电流会增大电压明显降低：故障相的相电压或相间电压会下降，而且离故障点愈近，下降愈多，甚至降为零电压与电流间的相位角会发生变化测量阻抗会发生变化：测量阻抗为测量点电压与电流相量的比值电气元件流入与流出电流关系发生变化出现负序和零序分量：正常运行时，系统中只存在正序分量，但发生不对称故障时会产生负序和零序分量电磁型电流继电器原理：测量电流大小，反应电流超过整定值而动作的继电器，作为测量或起动元件。动作条件：M>M+M 12动作电流：能够满足上式，使继电器动作的最小电流值。 e=2瞿返回条件：继电器动作后，当IJ减小时，继电器在弹簧作用下要返回。为使继电器返回M<M-M返回电流：满足上述条件，使继电器返回原位匕的最大电流值。Mh=K2£返回系数：返回电流与起动电流的比值。K=[reI返回系数越大，则保护装置的灵敏度越高，但过大的返回系数会使继电器触点闭合不够可靠。电流互感器作用：电流互感器（TA）就是把大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，以便用仪表直接测量，并作为各种继电保护的信号源。一次大电流变换为二次小电流（额定值为5A或1A）；隔离作用。（一次绕组和高压回路串联，应特别注意防止二次绕组开路，TA二次回路必须有一点直接接地，但仅一点接地。）同名端的规定：

第二章三段式电流保护的整定1.无时限电流速断保护(电流段).E -一- ,I(3)= 一 . .'3 E最大运方下短路电流k・maxZ+71，最小运方下短路电流I(2)=工X一E—匕.min 1L 国川2Z,max+ZL为保证选择性，保护装置的动作电流应按躲开下一条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。 11=KII(3)引入可靠系数，目的建考虑存在的各种误差；实际短路电流要大于理论计算值；考虑必要的裕度。限时电流速断保护(电流II段)限时电流速断的保护范围不超出下一条线路无时限电流速断保护的范围。电流整定：动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护的动作电流III=KIIIIact rei act.2tII=1tII=11+At保护范围末端金属性短路时故障参数的最小值］

sen 保护装置动作参数的整定值 ；>I(2)K=-kmin>1.3~1.53.定时限过电流保护(电流III段) s 弋ct过电流保护通常是指其动作电流按躲过最大负荷电流来整定，而时限按阶梯性原则来整定的一种电流保护。它作为本条线路主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护。灵敏度校验：保护装置动作参数的整定值KsenIIII=actKIIII=actKIIIKrel MsKreILmaxI（2）KIII =k.min.本末>1.5sen.1（近） IIIIactKiiisen.1（远）I⑵=k・min.下一末>1.25IIIIact为保证保护动作的选择性，其保护动作延时应动作时间：由于电流m段保护的范围很大，比下一条线路的电流m段的动作时间长一个时限阶段△《灵敏度校验:三段式评价对电流速断保护的评价优点：简单可靠，动作迅速缺点：不能保护线路全长；运行方式变化较大时，可能无保护范围对限时电流速断保护的评价优点：结构简单，动作可靠，能保护本线路全长

缺点：不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护（有时只能对相邻元件的一部分起后备保护作用），因此必须寻求新的保护。限时电流速断保护和线路电流速断保护的动作时限配合，可以在0.5S内切除全线路范围内的故障，且能满足速动性的要求，具有这种作用的保护称为该线路的主保护。即无时限电流速断和限时电流速断构成线路的“主保护”。对定时限过电流保护的评价优点：结构简单，动作可靠，对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。不仅能做本线路的后备保护（有时也作为主保护），而且能作为下一条线路的远后备。缺点：越靠近电网其动作时限越大，对靠近电源端的故障不能快速切除。（二）电流保护的接线方式：指保护中电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式三相星形接线（完全星形接线），两相星形接线（不完全星形接线），两相电流差接线。接线系数：流入电流继电器的电流与电流互感器二次侧电流的比值称为接线系数。三相和两相星形接线：Kc=1；两相电流差接线，在对称运行或三相短路时，Kc=后；在AC两相短路时，Kc=2，在AB和BC两相短路时，Kc=1。（三）方向电流保护方向性电流保护：加装了方向元件的电流保护。由于方向元件动作具有一定的方向性，可在反向故障时把保护闭锁。规定：当短路功率由母线流向线路（正向故障）时动作；当短路功率由线路流向母线时（反向故障）不动作。从而使继电保护具有一定的方向性。功率方向继电器的接线方式：继电器与电流互感器和电压互感器之间的连接方式。应满足如下要求：（1）必须保证功率方向继电器具有良好的方向性。即正向发生任何类型的故障都能动作，而反向故障时则不动作。继电器的电流和电压的夹角接近于最大灵敏度角。90。接线方式cos中=1（继电器的电流和电压的夹角接近于最大灵敏度角。90。接线方式cos中=1arg=90UK三相短路动作情况分析正向二相短路（三）电网的接地保护电网中性点运行方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地。完全星形接线的相间电流保护对于大接地电流系统中的单相接地短路，可能会不满足灵敏度要求，因此必须设专门的接地短路保护。接地故障的特点（1）零序电压故障点零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低，变压器中性点接地处零序电压降为零。（2）零序电流 其数值和分布与变压器中性点接地的多少和位置有关，而与电源的数目和位置无关。（3）零序电压和零序电流的相位保护安装处母线零序电压与零序电流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻抗（一般为70o〜80o），而与被保护线路的零序阻抗和故障点的位置无关。（4）零序功率 在线路正方向故障时，零序功率由故障线路流向母线，为负值；在线路反方向故障时，零序功率由母线流向故障线路，为正值。零序电流保护的特点（评价）零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度；-零序过电流保护的动作时限较相间保护短；-零序电流保护不反应系统振荡和过负荷；•零序功率方向元件无死区；-接线简单可靠；•零序保护不能反映相间短路。中性点不接地系统单相接地的特点单相接地时，系统各处将出现零序电压，为3倍的相电压；零序电流为对地电容电流，很小；在非故障线路上零序电流与电压夹角为理U/]=-90。，零序功率的实际方向为母线流向线路；故障线路的电流为非故障线路电流之和，故障线路的零序电流与电压夹角为argU/'—90，零序功率的方向为线路流向母线。保护方式0绝缘监视，零序电流保护，零序功率方向保护第三章（距离保护）距离保护概念：距离保护是由阻抗继电器完成电压UK、电流IK比值测量，根据比值的大小来判断故障的远近，并利用故障的远近确定动作时间的一种保护装置。将该比值称为阻抗继电器的测量阻抗，表示为Z=UK1K由保护安装处的测量阻抗能区分故障点的远近，故障点离保护安装处越远，测量阻抗越大。距离保护组成：启动元件，测量元件，逻辑回路。阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，它主要用来作测量元件。作用：测量短路点到保护安装处的距离，与整定阻抗比较，确定保护是否动作。几种阻抗测量阻抗ZK:由加入继电器的电压UK与电流IK的比值确定。起动阻抗Z::动作阻抗，它表示当继电器刚好动作时，加入继电器的电压与电流的"'比值。 还有一种说法：动作特性上的阻抗整定阻抗Z皿：一般取保护安装处到保护范围末端的线路的阻抗归算到二次侧的值。二、三种圆阻抗继电器全阻抗继电器动作边界的轨迹在复数阻抗平面上是一个以保护安装点为圆心，以整定阻抗为半径的圆。圆内为动作区，圆外为非动作区。 |Z|=|ZI特点：无方向性；无电压动作“死区”；任何时候，ZwJ=LJ,,,, …Z+Z…幅值比较：|Zj<|Z| 相位比较： —90。varg才,_于=9<90。setK偏移特性阻抗继电器特点：无电压动作“死区”，但没有完全的方向性幅值比较：相位比较：方向阻抗继电器圆的直径为整定阻抗，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。特点：具有方向性，存在电压动作“死区”。 U arg—K=9 . .精工电流：当1k汕时，使得继电器刚好动作的电流。当IK>Iac时，就可以保证起动阻抗的误差在10%之内。对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，故障线路母线上的残余电压将降低到零，Uk=0此时，继电器也不动作。这种不动作的范围，称为保护装置的'死区”。方向阻抗继电器死区的消除方法：1）记忆回路 2）引入第三相电压三、阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式：指接入阻抗继电器的电压与电流的相别组合方式。根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电流应满足如下要求：/继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障点至保障安装处的距离成正比；/继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。接线方式：相间距离保护0接线接地距离保护零序补偿接线船抗堪电昌的常用樱域方京M择竦耳式帝电牌、、、1—(-30*)—1T—甘护｝it肽心L访Ui.•七. _-如&rZb奴r/tah+K时pK.ITaUn*四、震荡定义：并列运行的系统或发电厂失去同步的现象称为振荡。特点：电力系统振荡时两侧等效电动势的夹角S在00到3600之间作周期性变化。原因：切除短路故障时间过长、误操作、故障跳闸、断开某一线路或设备等造成系统振荡。产生影响：电力系统振荡时，将引起电压、电流大幅度变化，对用户产生严重影响，严重时可能造成大面积停电。要求：在振荡过程中，不允许保护发生误动作。影响：1、 振荡时，各点的电压、电流发生大幅度摆动，测量阻抗也在摆动，当测量阻抗落在动作特性以内时，发生误动作。2、 在相同整定值下，全阻抗继电器受影响最大。3、 当保护安装点越靠近振荡中心，受影响越大。4、 当保护的动作带有较大的延时时，如距离III段，可利用延时躲开振荡的影响。五、过渡电阻以及分支电流过渡电阻：当发生相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从一相流入地的途径中所通过的物质的电阻。短路点过渡电阻的特性：过渡电阻:电弧阻抗、接地电阻特点：基本呈纯电阻性，在故障初瞬时较小，随时间加长而逐渐增大。过渡电阻的存在，使阻抗继电器的测量阻抗发生变化，影响距离保护的正确动作。注意：阻抗继电器感受到的可能不是纯电阻性的。过渡电阻对距离保护的影响距离I段无动作延时，此时过渡电阻较小，因此过渡电阻对I段影响小；距离II段有动作延时，此时过渡电阻较大，因此过渡电阻对II段影响大；距离III段有动作延时，但是整定阻抗很大，阻抗继电器抗过渡电阻能力强，因此过渡电阻对III段影响较小。消除过渡电阻的措施1） 采用瞬时测定装置2） 带便宜特性的阻抗继电器分支电流的影响助增电流使得距离保护测量阻抗增大，保护区缩短，保护灵敏度降低；汲出电流使得距离保护测量阻抗减小，保护区伸长，可能造成保护的超范围动作。六、距离保护的整定计算（P79）第四章电网的纵联保护一、基本概念1、 全线速动保护（概念）继电保护无时限地切除线路上任一点发生的故障。 高压输电线路上要求做到。2、 单端保护、单侧测量保护保护仅测量线路某一侧的母线电压、线路电流等电气量。共同缺点：无法快速切除本线路上的所有故障。为了实现全线速动保护，保护判据由线路两侧的电气量或保护动作行为构成，进行双侧测量。双侧测量时需要相应的保护通道进行信息交换。基本原理有三种：♦:♦以基尔霍夫电流定律为基础的电流差动测量；•:•比较线路两侧电流相位关系的相位差动测量；・♦•比较两侧线路保护故障方向判别结果，确定故障点的位置。纵联保护分类・♦・按通道类型分类：导引线、载波通道、微波通道、光纤通道・♦・按保护原理分类：电流差动原理、纵联方向原理•:•按通道传送信息含义分类：闭锁式、允许式、跳闸信号导引线通道：用二次电缆将线路两侧保护的电流回路联系起来。载波通道：载波通道是利用电力线路、结合加工设备、收发信机构成的一种有线通信通道，以载波通道构成的线路纵联保护也称为高频保护。微波通道：无线通信方式，采用频率为2000MHz、6000〜8000MHz。光纤通道：将电气量编码后送入光发送机控制发光的强弱，光在光纤中传送，光接收机则将收到的光信号的强弱变化转为电信号。二、纵联差动保护导引线保护（纵联电流差动保护，纵差保护）不平衡电流原因：由于被保护线路两侧电流互感器二次负载阻抗及互感器本身励磁特性不一致，在正常运行及保护范围外部发生故障时，差回路中电流不为零，这个电流叫差动保护的不平衡电流Iunb。光纤分相差动保护三、纵联方向保护四、高频闭锁方向保护的基本原理嵩嘛闭拂月间保护的作用燎理高频闭锁方向保护可以快速地切除保护范围内部的各种故厩但却不能作为下一条线路的后备。距离保护，它只能在线路一定范围内瞬时切除故障。在某些情况下，把两者结合起来，做成高频闭锁的距离保护，使得内部故障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同的时限特性，起到后备保护的作用，就可以兼有两种保护的优点，并且能简化整个保护的接线。图5-5高频闭锁距离保护的原理说明

《药网络接线，tb）原理接线示意图第五章自动重合闸在电力系统中采用了自动重合闸装置，即是当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后，能够自动控制断路器重新合上的一种装置。作用：大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数，特别是对单侧电源的单回线路尤为显著。在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的稳定性。在架空线路上采用重合闸，可以暂缓架设双回线路，以节约投资。对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起纠正的作用。重合闸重合于永久性故障上时，将带来一些不利的影响：使电力系统又一次受到故障的冲击。由于断路器在很短的时间内，连续切断两次短路电流，而使其工作条件变得更加恶劣。自动重合闸的基本类型：三相重合闸、单相重合闸、综合重合闸双侧电源线路重合闸双侧电源重合闸考虑的问题时间的配合：当线路上发生故障时，两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸，此时为了保证故障点电弧的熄灭和绝缘强度的恢复，以使重合闸有可能成功，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都跳闸以后，再进行重合。同期问题：当线路上发生故障跳闸以后，常常存在这重合闸时电源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题。3.自动重合闸与继电保护的配合自动重合闸前加速简称前加速，就是当线路发生故障时，继电保护加速电流保护的第III段，造成无选择性瞬时切除故障，然后重合闸进行一次重合。若重合于瞬时性故障，则线路就恢复了供电。若重合于永久性故障，则保护带时限有选择性地切除故障。

优点：节省投资，切除故障快，重合闸成功的可能性大。缺点：第一次切除故障没有选择性，只适用于配电线路（35kv及以下等级）自动重合闸后加速一般简称为后加速，就是当线路发生