继电保护基本配置

继电保护基本配置1石化企业电力系统的特点及对继电保护的要求继电保护的基本概念及特性继电保护主要内容及过程各种继电保护简介波形分析在故障分析中的应用继电保护基本配置目录2供电可靠性要求高

热电联产用电负荷曲线相对平稳负荷以电动机负荷为主有大型电动机起动及晃电后电动机群起问题电压等级多，电缆数量庞大

变电站运行周期长，停电检修难度大

石化企业电力系统的特点及对继电保护的要求

--石油化工企业电力系统特点

3石化企业电力系统的特点及对继电保护的要求

炼化和供电行业供电要求对比

项目炼化行业供电行业评价主要供配电点母线电压允许偏差设计规范：±5%35kV：+7～-0%6kV：+3.3～+1.7%35kV及以上：│∑±χ│＜10%10kV及以下：±7%炼化行业要求高主要供配电点母线电压允许波动范围大容量电动机起动时-10%电动机组群再起动时-15%中低压、不频繁发生：-4%供电行业要求高谐波笼统引用公用电网电压畸变率限值，而不限制谐波源注入电网的谐波电流对公用电网有电压畸变率限值，对谐波源有谐波电流注入电网的限值供电行业要求高负序电压系数设计时无针对性要求1.正常允许2%，短时不超过4%2.每个用户一般不得超过1.3%供电行业要求高频率偏差设计时无针对性要求1.正常±0.2～0.5Hz2.用户冲击≯0.2Hz供电行业要求高连续供电1.不允许电压波动到80%及以下2.每个电源都不允许瞬时失电3.备自投成功生产装置也造成停车或波动4.装置安全停车需要用电1.供电可靠率99.96%～99.99%2.电压偏差和波动只作内部考核，不对用户负责3.备自投成功、短时全站停电不算事故炼化行业要求苛刻转移负荷方式将工作电源与第二电源合环→拉开原工作电源开关，期间供电无中断拉开工作电源开关→合上母线分段开关→用电设备重新起动，期间中断供电炼化行业要求高检修周期1年及以上，多数炼化装置3～5年，甚至更长1年或需要时，错开迎峰度夏即可炼化行业要求高，超越系统配置4继电保护装置的选型宜选用微机型一体化综合继电保护装置，关键生产装置变电站(所)的继电保护装置宜选用进口设备；110kV及以上供电线路应采用光纤纵差保护和距离、零序保护；线路-变压器组继电保护，宜选用线路-变压器组差动一体化装置；与快速保护配合宜选用块切装置；石化企业电力系统的特点及对继电保护的要求

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炼化和供电行业供电要求对比5石化企业电力系统的特点及对继电保护的要求继电保护的基本概念及特性继电保护主要内容及过程各种继电保护简介波形分析在故障分析中的应用继电保护概述6电力系统一次设备发电机、变压器、输电线路、负荷等组成。二次设备继电保护、安全自动控制装置、测量仪表、故障录波、通信系统。继电保护的基本概念及特性

--继电保护的作用7

电力系统是由一次设备和二次设备共同组成的一个实时动态平衡系统。

一次设备是电力系统的主干。电能的生产、传输、配电以及消费是靠一次系统来完成的。

二次设备是为一次系统服务，电力系统的智能系统，没有二次设备的参与，电力系统无法正常工作。继电保护的基本概念及特性

--继电保护的作用8

继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生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。继电保护，泛指继电保护理论、技术与装置，以及各种装置一起所组成的控制系统。主保护：反应整个被保护元件上的故障，并能以较短的延时有选择性地切除故障的保护。后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。继电保护的基本概念及特性

--继电保护基本概念10可靠系数：为了避免由于计算误差、测量误差，使各种保护的整定值偏离预定数值，从而引起保护范围不配合，引起保护误动作。因此，在进行整定配合时应有一定裕度以取得选择性，通常引入一个可靠系数K。灵敏系数：指在被保护对象的某一指定点发生金属性短路，故障量与整定值之比或整定值与故障量之比。返回系数：按正常运行电流(或电压)整定的保护定值，由于定值比较接近正常运行值，在故障断开后，电流、电压恢复正常的过程中保护不能可靠返回会发生误动。为避免此种情况，通常引入一个返回系数。继电保护的基本概念及特性

--继电保护基本概念11对继电保护的四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性1.选择性选择性指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小。考虑哪个元件发生故障应由该元件上的保护装置动作切除故障；考虑保护与断路器有拒动可能性，需要考虑后备保护的问题。继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性12相邻的上下级保护在时限上有配合—时限配合；相邻的上下级保护在保护范围上有配合—灵敏度配合；选择性分三种情况：完全配合：满足选择性要求；不完全配合：保护范围不配合；完全不配合：不满足选择性要求；继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性132.速动性

电力系统发生故障时，继电保护装置应能迅速动作切除故障。快速切除故障是减小故障损失的最有效手段快速切除故障可以提高系统并列运行的稳定性缩小故障元件的损坏程度有利于电弧闪络处的绝缘强度恢复一般速动保护动作时间小于40ms，断路器的动作时间在0.04~0.15s之间不等。速动性与其他要求必须在一定范围内同时满足。继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性143.灵敏性继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性

灵敏性是指对于保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。灵敏性通常用灵敏系数来衡量，其计算按以下原则：选择最不利于保护动作的运行方式；选择最不利于保护动作的故障类型；选择最不利于保护动作的故障点。154.可靠性

可靠性包含两点：不拒动：在其规定的保护范围内，发生保护应该动作的故障时，不拒绝动作；不误动：在任何其他保护不应该动作的情况下，不误动作。继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性16阶段式电流保护的配合和实际动作时间关系图54321继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性17以保护2为例说明1继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性19系统最大运行方式——通过保护装置的短路电流为最大的方式系统最小运行方式——通过保护装置的短路电流为最小的方式其一：在最大运行方式三相短路时的短路电流最大；其二：在最小运行方式两相短路时的短路电流最小。起动电流的整定计算原则

短路地点不同（Zd不同）Id不同。系统运行方式不同（Zs不同）Id不同。短路类型不同Id不同20速断保护起动电流的整定原则：大于系统最大运行方式下被保护线路末端发生三相短路时的电流。考虑到测量、计算、电流继电器动作存在的误差，引入可靠系数整定公式：213灵敏度校验速断保护的灵敏性用保护范围的大小来衡量，此保护范围用线路全长的百分数表示。要求：方法：按系统最小运行方式下两相短路时电流速断保护的范围来校验。利用关系推导继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性22限时电流速断保护1定义——能以较小的时限快速切除全线路范围内故障的保护。2作用（1）切除本线路上速断保护范围以外的故障，保护线路全长。

保护范围必然要延伸到下—条线路中。（2）作为电流速断保护的后备。

具有—定的动作时限，但力求最短。3整定原则为了保证选择性，本线路的限时电流速断保护必须与下一条线路的电流速断保护相配合。继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性23对于保护2整定原则①保护范围不超出下一条线路速断保护的范围。②大于系统最大运行方式下被保护线路末端发生三相短路时的电流。

=0.5s继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性24限时电流速断保护的时限特性继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性25讨论：当灵敏性校验不满足要求时，不能保护线路的全长。解决办法：进一步延伸限时电流速断保护的范围，与下一条线路的限时电流速断保护配合；（实际是降低了）时限特性：（b）和下一条线路的限时电流速断保护相配合整定公式：继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性27定时限过电流保护（后备保护）1定义——起动电流按躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置。2特点①正常时不起动，故障时动作；②保护本线路的全长，起近后备保护的作用。

③保护相邻线路的全长，起远后备保护的作用。3整定原则

①

起动电流大于最大负荷电流。Idz>If.max电流速断+限时电流速断（称为线路主保护）（保护线路全长）继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性284定时限过电流保护的时限特性

∵各保护装置的起动电流都按躲开最大负荷电流来整定

∴选择性是靠各保护装置带有不同的时限来满足的。动作时限的整定原则：任一过电流保护的动作时限，应选择得比相邻各元件保护的动作时限均高出至少一个时段。例如继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性295定时限过电流保护的原理接线（同限时电流速断保护）6讨论动作时限与短路电流大小无关，只与保护安装位置有关；

处于终端附近的保护，其动作时限并不长，可做主保护兼后备。7灵敏系数校验当作线路主保护和后备保护时，采用最小运行方式下线路末端两相短路的电流与起动电流之比来校验。l公式对于保护2(≥1.3~1.5)继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性30当作相邻线路的远后备保护时，采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路的电流与起动电流之比来校验。l公式对于保护3(≥1.2)各过电流保护灵敏系数必须相互配合。对同一故障点而言，越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏性。继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性31继电保护的配合54321继电保护的基本概念及特性

--继电保护特性34四性的统一：继电保护的四性在整定计算中非常重要的，在制订保护系统方案中常常很难同时满足四个基本要求，应当对四性进行统一协调。整定计算对四性的要求的一般原则:首先尽量满足选择性;对需要快速动作的场合满足速动性;保证保护有足够的灵敏性；有时合理设置解列点，尽管会失去选择性，但可改善速动性和后备保护系统性能；有时对保护适当的延时可提高保护系统可靠性;在实际中存在选择性与灵敏性、选择性与速动性的矛盾；继电保护的基本概念及特性

--继电保护配合35Ⅰ段保护之间的配合：只有灵敏度配合，无时限的配合；继电保护的基本概念及特性

--继电保护配合36上级Ⅱ段保护和下级Ⅰ段保护配合上级Ⅱ段的保护范围不伸出到下级Ⅰ段的保护范围以外，靠时限配合；继电保护的基本概念及特性

--继电保护配合37上级Ⅱ段保护和下级Ⅱ段保护配合在上级Ⅱ段保护和相邻线路Ⅰ段保护尝试配合无法满足灵敏度要求时，则可考虑将保护范围进一步伸长，伸入到相邻线路Ⅱ段保护中，但应确保不超出Ⅱ段保护范围。

继电保护的基本概念及特性

--继电保护配合38继电保护的基本概念及特性

--继电保护配合54321上级Ⅲ段和下级Ⅱ(Ⅲ)段保护配合39不同类型保护的配合

定时限保护和反时限保护之间的配合

继电保护的基本概念及特性

--继电保护配合40石化企业电力系统的特点及对继电保护的要求继电保护的基本概念及特性继电保护主要内容及过程各种继电保护简介波形分析在故障分析中的应用继电保护基本配置41确定整定方案所适应的系统情况。与调度部门共同确定系统的各种运行方式，并选择短路类型、选择分支系数的计算条件等，其中系统中性点接地方式的安排主要由继电保护专业进行。收集必要的参数与资料(保护图纸，设备参数等)。结合系统情况，确定整定计算的具体原则。根据需要进行短路计算，得到短路电流计算结果表。按同一功能的保护进行整定计算，并计算出保护装置的二次定值。对整定结果分析比较，选出最佳方案，最后应归纳出存在的问题，并提出运行要求。画出定值图，编制整定计算方案书，编制系统保护运行规程。继电保护主要内容及过程42石化企业电力系统的特点及对继电保护的要求继电保护的基本概念及特性继电保护主要内容及过程各种继电保护简介波形分析在故障分析中的应用继电保护基本配置43电流保护的原理接线回到目录电流继电器时间继电器信号继电器跳闸线圈各种继电保护简介

--电流保护45电流保护的接线方式1定义——保护中电流继电器与电流互感器之间的连接方式。2接线方式（三相星形和两相星形接线）两相星形接线三相星形接线各种继电保护简介

--电流保护463性能分析（三相星形和两相星形接线）①对中性点直接接地电网和非直接接地电网中的各种相间短路三相星形接线：能正确反映切除故障。至少有两个继电器动作。两相星形接线：能正确反映切除故障。至少有一个继电器动作。②对中性点非直接接地电网中的两点接地短路（允许单相接地时继续短时运行，希望只切除一个故障点）各种继电保护简介

--电流保护47放射形线路两点接地三相星形接线：保护1和2同时动作，切除两条线路。两相星形接线：2/3机会只切除一条线路。可能性多各种继电保护简介

--电流保护48希望：切除距离电源较远的线路。三相星形接线：100%只切除较远的线路。两相星形接线：2/3机会切除较远的线路，扩大停电范围。串联线路两点接地可能性少各种继电保护简介

--电流保护494结论：对反应相间短路的电流保护，广泛采用两相星形接线。但当作为变压器后备保护时，三相星形接线具有优越性。各种继电保护简介

--电流保护50电流保护的配置电流保护电流速断限时电流速断定时限过电流过负荷保护主保护后备保护各种继电保护简介

--电流保护51电压速断保护1电压速断保护——反应于被保护线路电压降低而瞬时动作的保护。2动作特性分析（类似电流速断保护）

最大运行方式下，短路电流最大，母线处残余电压最高，低电压继电器不容易动作；

最小运行方式下，短路电流最小，母线处残余电压最低，低电压继电器容易动作。（为保证选择性，按此方式整定）各种继电保护简介

--电压保护52起动电压与曲线I和II各有一个交点，在交点以前短路时，母线残余电压均低于起动电压，保护动作。在最小运行方式下的保护范围最大。在最大运行方式下的保护范围最小。各种继电保护简介

--电压保护54电流闭锁的电压速断保护1、低电压保护误动作同一母线上的其他线路发生短路，引起母线电压降低

PT一次或二次断线，二次侧电压为零。2、电流闭锁的电压速断保护——在电压速断保护中增加一个电流闭锁元件，用被保护线路上的电流是否增大来判别。各种继电保护简介

--电压保护553、整定原则低电压元件：与电压速断保护相同电流元件：躲开正常运行时的最大负荷电流4、原理接线各种继电保护简介

--电压保护56距离保护定义——反应输电线路故障点至测量点之间的距离（或线路阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。

距离保护装置的主要元件是距离继电器（阻抗继电器）距离继电器根据其端子上所加的电压和电流的比值测知保护安装处至短路点间的阻抗值，这一阻抗称为继电器的测量阻抗各种继电保护简介

--距离保护57故障时，阻抗值比正常运行情况下的负荷阻抗值小。据此可以构成阻抗继电器，因为线路阻抗与线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。距离保护往往作为110kV输电线路相间和接地故障的主保护。短路故障时电压降低、短路电流大测量的故障阻抗小。各种继电保护简介

--距离保护58忽略线路分布电容，以集中电阻和电感等效线路:GZlZRXUmIm测量阻抗Z1是单位长度的线路阻抗；l是故障距离。因此测量阻抗与故障距离成正比。各种继电保护简介

--距离保护59阻抗继电器的作用：测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。它是距离保护装置的核心元件。

继电器的动作特性可以利用复数阻抗平面来分析

将线路的始端置于座标的原点，正方向线路的测量阻抗放在第一象限，反方向线路的测量阻抗置于第三象限，正方向线路测量阻抗与R轴之间的角度为线路的阻抗角各种继电保护简介

--距离保护60对保护1的距离Ⅰ段，若其保护范围为线路全长的85%时，则阻抗继电器的起动特性可以用包括0.85ZBC在内的阴影线所包括的范围表示。只要测量阻抗落入阴影之中，继电器就动作。各种继电保护简介

--距离保护61

一般距离保护动作时限采用阶梯型三段式动作特性；其中距离III段动作时限比其保护范围内其他保护的最大动作时限高出一个Δt。距离保护的时限特性各种继电保护简介

--距离保护62所谓“永久性故障”是指像线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障，在线路被断开之后，它们仍然是存在的。这时，即使再合上电源，由于故障依然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能恢复正常的供电。

当断路器跳闸之后，能够自动地将断路器重新合闸装置。自动重合闸的定义各种继电保护简介

--自动重合闸保护64自动重合闸的作用：优点：（1）在输电线路上发生“瞬时性故障”时，可以迅速恢复供电，大大提高供电的可靠性；（2）对双侧电源的高压输电线路，可以提高电力系统并列运行的稳定性；（3）在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于考虑重合闸的作用，可以暂缓架设双回线路，以节约投资；（4）可以纠正由于断路器机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸。缺点：（1）系统再次受到故障的冲击，引起系统振荡；（2）断路器在短时间再次切断电流，恶化其工作条件。各种继电保护简介

--自动重合闸保护65

为确保电力系统电能质量、安全和经济运行，要进行一系列的开关操作。根据开关在系统中所处的地位不同，闭合或断开的具体条件和情况的不同，要采用不同的控制对策及相应的自动控制装置。其中备用电源自动投入（BZT）就是在电力系统正常和恢复状态下的一种开关操作自动控制方式。

一、概述各种继电保护简介

--备用电源自动投入保护66

BZT装置就是当工作电源因故障断开后，能迅速自动地将备用电源投入工作或将用户切换到其他工作电源上去，保证对用户供电连续性的装置。

BZT装置一般在下列情况下装设：（1）发电厂的厂用电或变电所的所用电，图（a）所示。（2）由双电源供电的变电所，其中一个电源断开作为备用，图（c）所示。各种继电保护简介

--备用电源自动投入保护67（3）降压变电所内装有互为备用的母线段或备用变压器，图（b）、（e）、（f）所示。（4）多电源供电的变电所，一个备用电源同时作为几段工作母线的备用，图（d）所示。各种继电保护简介

--备用电源自动投入保护6869二、对BZT装置的基本要求

BZT装置应满足下列基本要求：（1）只有当工作电源断开以后，备用电源才能投入。（2）BZT装置只允许将备用电源投入一次。（3）当备用电源同时作为几个工作电源的备用时，BZT对每个工作电源均独立。各种继电保护简介

--备用电源自动投入保护71（4）BZT装置应以最快速度投入，尽可能减少用户停电时间。（5）当备用电源无电压时，BZT装置不应动作。（6）电压互感器二次侧熔断器熔断时，BZT装置不应误动。各种继电保护简介

--备用电源自动投入保护72

三、典型BZT装置及参数整定

1、典型接线