继电保护基本知识

事故：指系统的正常工作遭到破坏，以致造成对用户的停电或少送电，指正常运行电能质量严重下降，设备的毁坏以及系统运行稳定的破坏或瓦解等。短路：指正常运行以外的一切相与相或相与地之间的短接。3.短路包括三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路。故障分为暂时性故障、永久性故障。暂时性故障：是指故障线路断开电源电压以后，故障点的绝缘强度能够自行恢复，因而如果重新将此线路合闸，线路将能恢复正常运行的情况。继电保护的基本任务：1） 发生故障时，迅速而准确地动作，自动地将故障设备从系统中切除，以保证非故障设备继续运行，并防止故障设备继续遭到破坏。2） 电力系统出现不正常工作状态时，自动发出信号，以使值班人员得以及时察觉和采取必要的措施。反映不正常工作状态的继电保护，通常允许带一定的延时动作。3） 继电保护与自动重合闸等自动装置相配合，可在输电线路发生暂时性故障时，迅速恢复故障线路的正常运行，从而提高系统供电的可靠性。继电保护的主要作用是：防止电力系统事故的发生和发展，限制事故的影响及范围，保证电能质量并提高供电的可靠性。继电保护的分类：1） 按所反映的物理量分类：有电流保护、电压保护、方向电流保护、距离保护以及差动保护、高频保护等。2） 按所保护的对象可分为输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护以及母线保护等。3） 按所反映的故障类型分类，一般有相间短路保护和接地保护等。4） 按结构型式及组成元件分类，主要有机电型、整流型和晶体管型继电保护三大类5） 按继电保护所起的作用又可分为主保护、后备保护以及辅助保护等。主保护是电气设备（或输电线）的主要保护。特点：动作迅速时间短。缺点：保护范围一般不超出所保护的设备或线路全长。后备保护是指当主保护或断路器拒绝动作时，起后备作用的保护。特点：允许以较长的时间切除故障。后备保护又分为远后备和近后备。远后备是指当主保护或断路器拒绝动作时，由靠近电源侧的相邻线路保护来实现后备保护作用的保护。（可靠性较高）近后备是指除了主保护之外，在本线路装设另一套保护作为主保护的后备。继电保护的基本要求：可靠性、选择性、快速性和灵敏性。最大运行方式是指系统中投入运行的电源容量最大，系统的等值阻抗最小，以致发生故障时，短路电流最大的那种运行方式。最小运行方式指电源容量最小，系统的等值阻抗最大，因而为短路电流最小的运行方式。继电器的接点通常分为常开和常闭。常开接点：指继电器不通电或通电不足时，处于断开状态的那些接点。常闭接点是指继电器不通电或通电不足时，处于闭合状态的接点。因此，给继电器加以所需的电压或电流时，其常开接点闭合，而常闭接点则断开。动作电流的调整：1）改变线圈接法；2）改变弹簧力矩。利用连接片，可将上下两组线圈串联或并联连接，设两组线圈的匝数均为3,则当线圈顺向串联并通入电流IjJ时，继电器的总磁势为3Ij+3Ij=23Ij；如果两个线圈并联，且外部电路中通过同样的电流Ij（这时每一线圈支路的电流均为1/2Ij），继电器的总磁势为3Ij/2+3Ij/2=3Ij。可见，在通入继电器的电流均为Ij的情况下，线圈接成串联时的磁势为并联时的两倍。由于继电器的动作安匝是一定的，所以，线圈并联时的动作电流应是串联时的两倍。改变弹簧力矩将调整把手向反时针方向旋转，弹簧力矩将随而增大，于是，使继电器动作的电磁力矩及电流也就相应地增大了。电压继电器可分为过电压和低电压继电器。过电压继电压是反映参数上升而工作的。即当电压超过动作值时，继电器动作，而当电压小于返回值时，继电器返回。低电压继电器是反映参数下降而工作的，通常用来反映电网电压的降低。它有一对常闭接点，继电器工作时，其线圈通过电压互感器接到电网电压上。正常情况下，电网电压为正常工作电压，继电器的Z形舌片被吸持，接点断开；当电网电压下降至某一数值时，继电器的电磁力矩已不能维持对舌片的吸持，于是可动部分在弹簧力矩的作用下发生转动而使接点闭合。对低电压继电器而言，由于电压的降低而使Z形舌片释放，常闭接点闭合，称之继电器动作。使继电器动作的最高电压，就是低电压继电器的动作电压。继电器动作之后，如果将继电器上的电压增大到某一数值时，Z形舌片又重新吸持并将接点断开，这就是继电器返回。使继电器返回的最低电压，称为低电压继电器的返回电压。显然，低电压继电器的动作及返回的概念正好和过电压继电器相反。返回系数为1.2。DJ-100系列继电器的三位数字代号意义如下：第一位数字表示设计序号，第二位为接点形式及数量代号，第三位则表示继电器的作用类型。对过电压继电器，第三位数字取1，对低电压继电器，则取2。电压继电器的最大动作电压为最小动作电压的四倍。改变线圈接法，可使动作电压变化一倍；调整弹簧把手，可使动作电压得到均匀连续的调节。但要注意，电压继电器是反映电压Uj而工作的，在Uj一定的情况下，线圈串联时，总电流和磁势都要比并联时小一倍。因此，在其它条件相同的情况下，线圈串联时小一倍，将比并联时提高一倍。决定互感器误差的因素有两个：一是电流互感器工作时的一次电流倍数，二是电流互感器的二次负载。继电器分：感受元件、比较元件和执行元件。电力系统短路的两个基本特征：电流增大、电压降低。三相星形接线：适用于大电流接地系统。特点：可以反应各种类型的故障；缺点：发生在不同地点两点接地故障时，导致事故的扩大。两相不完全星形接线：适用于小电流接地系统。特点：可以反应各种类型的相间故障。缺点：发生在不同地点两点接地故障时，导致事故扩大，概率为1/3。29.三种接线方式的比较和应用：三相星形接线：需要的CT较多，但它工作可靠，且在Y/△接线变压器后两相短路时有较高的灵敏度。广泛用于变压器的保护及大电流接地系统中两相短路和接地故障的保护.两相不完全星形接线：接线简单、经济，广泛用于相间短路保护，特别是小电流系统。两相电流差接线：设备少、接线简单、投资少，但它的灵敏度会随着故障类型的变化而灵敏度变化。定时限过电流保护的整定值：是躲过被保护设备或线路的最大负荷电流。瞬时电流速断保护：指动作电流按短路电流来整定，并且不带时限的电流保护。多用于保护相间短路，用于两相不完全星形的接线方式。不带延时，整定在线路末端。缺点：不能保护线路全长；最大运行方式下保护线路的50%；最小运行方式下保护线路的15%〜20%。整定值：躲过线路末端发生短路时流过保护的最大短路电流整定。瞬时电流速断和时限电流速断分别为保护的第I段和第II段，它们构成本线路故障时的主保护。定时限过电流保护作为保护的第田段，它既是下一线路保护或断路器拒动时的远后备，又是本线路主保护拒动时的近后备。电流电压连锁速断保护：在极端的运行方式下具有最高的灵敏度，又不致发生无选择性动作。残余电压：输电线路出现短路故障时，将引起系统电压的剧烈下降，这时的母线电压称为残余电压。电压速断保护：利用短路时母线残余电压下降这一特征，以低电压继电器构成的可瞬时切除故障的保护装置，称为电压速断保护。电压速断保护的整定值：动作电压应低于本线路末端短路时保护装设点母线的最小残余电压。电压速断保护范围：不应超出本线路的末端，但它是随着运行方式而变化，在最小运行方式下，其保护范围最大，最大运行方式下，其保护范围最小。方向元件：母线流向线路为功率的正方向，线路向母线的功率就是负的。方向过电流保护的构成：①起动元件；②方向元件；③时限元件；④信号元件。方向过电流保护采用两相不完全星形接线。功率方向继电器内部有两个线圈：一为电压线圈接至母线电压互感器YH加入的电压为Uj；一为电流线圈，接自被保护线路的电流互感器LH，流进的电流为Ij。功率方向继电器的接线方式：是指三相系统中，继电器电压及电流的接入方式。功率方向的接线要求：（1）应能正确地反应故障地方向即应使保护在正向短路时能够动作，反向短路时不能动作，而不论其故障类型如何；（2）应使继电器能灵敏地工作即当发生正向短路时，加到继电器上的电压Uj和电流Ij应尽量大，而且^j尽量接近于最大灵敏角，以提高继电器的灵敏度，消除和尽可能减小电压死区。应用90°接线在相间短路保护中可满足上述要求。中性点的接地系统有三种接线方式：①中性点直接接地（用于110KV及以上，大电流接地系统，短路电流大。）②中性点经消弧线圈接地。（用于35KV系统）③中性点不接地系统。（用于6KV、10KV系统）45.零序保护包括零序电流、零序电压保护。发生单相接地故障的基本特征：出现零序电流和零序电压。在正常运行及相间短路时，系统中不会出现零序电压和零序电流，只有发生接地短路时，才会产生零序电压和零序电流。零序保护：指可以构成反映零序电流和零序电压的保护装置，用以保护接地故障，这就是通常所称的零序保护。零序功率应取从线路流向母线的方向为其动作方向，正好与短路功率的方向相反。零序电压的分布：系统中离故障点愈近的地方，零序电压愈高，而离故障点愈远、离接地中性点愈近的地方，则零序电压愈低。零序电压和零序电流之间的相位关系，则决定于该点背后零序阻抗的阻抗角，而与被保护线路的零序阻抗及阻抗角无关。故障线路始端的零序电流，等于全电网非故障线路对地电容电流的总和。中性点不接地系统单相接地时的基本特征：1） 接地相对地电压降为零，其它两相对地电压升高J3倍；中性点发生位移，中性点电压等于正常运行时的相电压；整个系统出现了零序电压，此零序电压在系统各处相同，其大小等于正常运行时的相电压。2）接地相电容电流为零，其它两相电容随对地电压而增大J3倍，因而线路上将产生零序电流；故障线路端的零序电流等于系统全部非故障线路对地电容电流之和，其方向为由线路流向母线；非故障线路的零序电流为本线路的电容电流，其方向则由母线流向线路。电网愈大，线路愈长，则故障线路比非故障线路的零序电流就大得愈多。绝缘监察装置主要靠三相五柱电压互感器上接成开口三角形的二次侧线圈所反应的零序电压来实现。获得零序电流的方法有两种：一种是由三个单相电流互感器接成有零序电流滤过器，由于它的不平衡电流较大，致使保护的灵敏度较低。另一种是在电缆线路上采用专门的零序电流互感器，它有一个环形铁芯，套在作为一次绕组的三相电缆上，它的二次绕组，接至一个电流继电器上，铁芯中的合成磁通，反应了三相电流之和即零序电流，因而在其二次侧将感受应出与零序电流成正比的二次电流，在发生接地故障时使继电器动作。中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点：中性点不接地系统中发生单相接地时，接地点的故障电流为整个系统电容电流之和。如果这个电流比较大，就会在接地点产生电弧，引起弧光过电压，以致造成非故障相绝缘的损坏，发展成相间短路或多点接地短路，使事故扩大。补偿方式有三种：①全补偿（L=C）:②欠补偿（L<C）；③过补偿（L>C）。距离保护由以下几个主要元件组成：①起动元件；②测量元件；③时间元件；④方向元件。阻抗继电器常用的接线方式，有用于相间短路保护的0°接线方式和30°接线方式，以及用于接地短路保护的具有零序电流补偿的接线方式等。用于测量故障点至保护装设点之间的阻抗U/I（距离）的继电器为阻抗继电器。由它构成的保护装置为距离（阻抗）保护。61.距离保护反应的一定距离而动作，不受运行方式的影响。距离I段：保护范围本线路的80%〜85%。距离II段：保护范围本线路全长延伸至下一线路的部分，弥补I段不足，时限比下一线路距离I段长一个△t。距离田段：保护范围本线路I、II段和下一线路的后备保护。时限配合要与下一线路II、田段配合，比下一线路田段长一个At。采用0°和30°接线：能正确反应故障点到保护安装处的距离。对距离保护断线闭锁装置的基本要求：1）当电压回路发生任何断线故障时，无论何种原因能可靠地将保护闭锁；2）当电网发生故障而引起电压发生任何畸变时，保护都不被闭锁，且应可靠动作。瓦斯保护：反应故障时气体而构成的保护。瓦斯保护优点：全面地反应变压器油箱内部各种类型的故障，如匝间短路，油面下降等。缺点：不能反应变压器套管及引出线的故障。纵差动保护的保护范围：变压器两（或三）侧电流互感器之间的全部区域，包括变压器的高、（中）低压绕组、套管引出线及高压侧断路器等。影响变压器纵差动保护的因素：1） 变压器励磁涌流的影响；2） 变压器接线组别的影响；3） 电流互感受器实际变比与计算变比不同时的影响；4） 两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流；5） 变压器带负荷调整