继电保护课件第1章1

电力系统

继电保护及二次系统第一章继电保护和二次回路的基本知识一、电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态二、继电保护装置的基本任务三、保护装置的基本原理四、继电保护装置的原理结构五、继电保护的工作配合六、对继电保护的基本要求七、继电保护的发展简史1.1正常工作状态、不正常工作状态和故障状态

（1）电力系统的正常工作状态：电力系统的电压和频率都在允许的范围以内，能够保持长期安全工作的状态。功率平衡方程式：不等式约束方程式：有功平衡无功平衡在最大容量范围以内在最大工作电流范围以内在允许工作电压范围以内在允许工作频率范围以内正常工作状态时以上等式和不等式都满足。电力系统的三种状态：故障、不正常运行、正常状态（2）不正常运行状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。

①负荷潮流越限致使电流升高（过负荷）；②发电机突然甩负荷引起发电机频率升高；系统出现有功功率缺额引起的频率降低；③中性点不接地系统发生单相接地引起的非接地相电压升高；④电力系统发生振荡；不正常运行状态产生的后果：电力设备的电流过大会使设备载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，可能发展成短路故障。不正常运行状态产生的对策：一旦电力系统设备发生不正常运行状态，应该发出告警信号、减负荷或跳闸。电力系统的三种状态：故障、不正常运行、正常状态（3）故障状态：电力系统的一次电气设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因而发生短路、断线等故障。故障的原因：（1）自然因素的影响①大风的影响：风力过大，使空气绝缘间隙变小。②雨的影响：毛毛细雨将使脏污绝缘子闪络、放电。③雷电影响④大雾影响：大雾天气，空气湿度大，绝缘子沿面闪络放电。⑤覆冰影响：线路上发生严重覆冰时，使导线发生断线事故。（2）人为、周围环境及外物的影响电力系统的三种状态：故障、不正常运行、正常状态故障产生的后果：①通过故障点的很大的短路电流使故障元件进一步损坏；②短路电流流过相邻非故障元件，可能损坏或缩短其使用寿命；③故障附近地区电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量；④破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。故障的对策：一旦故障发生，必须迅速而准确地切除故障设备，保证电力系统的安全。切除故障的时间要求小到十分之几甚至百分之几秒。QF表示断路器，它的作用是接收跳闸命令后，迅速切断短路电流。当线路L1上发生短路故障时，继电保护迅速反应这个短路故障，发出跳闸命令给断路器QF1，断路器QF1接收了命令后，打开触头，切断短路电流。由于要求切除故障的速度要很快，只能通过自动的继电保护装置来完成。（4）电力系统继电保护的作用继电保护装置（Relayprotection）：能够反应电力系统中电气元件发生的故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。二继电保护装置的基本任务

(1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。

即内部故障时发出跳闸命令。(2)反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。即不正常工作时发出告警信号。三保护装置的基本原理继电保护的基本原理：正确区分正常运行和故障或不正常运行状态，当确认被保护设备发生内部故障或不正常运行状态时，发出跳闸命令或告警信号。

继电保护的基本原理的核心：区分正常运行和故障或不正常运行状态。如何区分正常运行和故障或不正常运行状态？必须利用电力系统在正常运行和故障或不正常运行状态时，其电气量（如电流、电压、阻抗等）的不同来加以区分。正常运行状态：电流：负荷电流，电源侧负荷电流大；电压：±5％内，靠近电源侧的母线电压较高；测量阻抗：负荷阻抗，阻抗模值很大短路故障状态：电流：Id剧增过电流保护电压：Ud降低低电压保护测量阻抗：阻抗模值减小

距离保护1.继电保护的基本原理正常运行：电流：为负荷电流，两侧电流大小相等，方向相反（即相位相差180

）。内部d1短路：电流：线路BC两侧电流大小一般不等，方向相同（即相位相同）；差动保护原理确定线路两侧电流参考正方向：母线→线路（如绿色箭头）基本原理的总结电流

I：故障时增大-

过电流保护正常状态时两侧电流相位相反

内部故障时

两侧电流相位相同

－差动保护电压U：故障时降低－低电压保护阻抗Z：Z模值减小－阻抗（距离）保护

非电气量：温度升高－瓦斯保护四.继电保护装置的原理结构测量部分：测量有关电气量,与整定值比较,给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”、“等于”、“0”、“1”性质的一组逻辑信号,判断保护是否应该启动。逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的逻辑组合，确定是否应该使断路器跳闸或发出报警信号，并将有关命令传达给执行部分。执行部分：根据逻辑部分的结果，立即或延时发出报警信号和跳闸信号（故障、不正常运行时）。继电保护的工作回路继电保护与一次侧电力系统设备之间的联接简图。继电保护就是通过二次侧弱电系统来控制（如跳开、闭合）一次侧强电系统设备。

继电保护的工作回路示意图：

包括TV、TA、二次电缆、保护装置、信号设备、工作电源等。

断路器

电流互感器电流继电器中间继电器信号继电器时间继电器五.继电保护的工作配合保护范围（保护区）：每套保护都有预先划分的保护范围，只有在保护范围内发生故障，该保护才动作。保护范围划分的基本原则是任一个元件的故障都能可靠的被切除并且造成的停电范围最小。保护范围相互重叠，保证任意点的故障都置于保护区内。六、对继电保护的基本要求1、选择性2、速动性3、灵敏性4、可靠性1、选择性保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小。即跳开离故障位置最