继电保护基础知识

1、继电保护基础知识培训,保护综自部：方辉,基础知识,继电保护三误：误接线，误碰，误整定。,继电保护基本要求：选择性，速动性，灵敏性，可靠性。,第一节:电流互感器,在一般的电流回路中都是选择在该电 流回路所在的端子箱接地。但应注意应该是将每一组电流分别接地，而不要短接后一点接地。,电流互感器（CT）是电力系统中很重要的电力元件，作用是将一次高压侧的大电流通过交变磁通转变为二次电流供给保护、测量、录波、计量等使用，我们常用电流互感器二次额定电流均为 5A（500kV二次额定电流为1A）。 铭牌上标注的100/5， 200/5等，表示一次侧如果有100A 或者 200A电流，转换到二次侧电流就是5A。

2、 5P20：20倍的额定电流时，传变到二次侧的误差不超过5%。 0.5：测量级；0.2：计量级。 电流互感器在二次侧必须有一点接地，目的是防止两侧绕组的绝缘击穿后一次高电压引入二次回路造成设备与人身伤害。同时，电流互感器也只能有一点接地，如果有两点接地，电网之间可能存在的潜电流会引起保护等设备的不正确动作。如图由于潜电流 IX的存在，所以流入保护装置的电流IYI，当取消多点接地后IX0，则IYI。,电流互感器的试验,1、极性实验 功率方向保护及距离保护，高频方向保护等装置对电流方向有严格要求，所以 CT 必须做极性试验，以保证二次回路能以 CT 的减极性方式接线，从而一次电流与二次电流的方向能

3、够一致，规定电流的方向以母线流向线路为正方向，在 CT 本体上标注有 L1、L2，接线盒桩头标注有 K1、K2，试验时通过反复开断的直流电流从 L1 到 L2，用直流毫安表检查二次电流是否从 K1 流向 K2。线路 CT 本体的 L1 端一般安装在母线侧，母联和分段间隔的CT 本体的 L1 端一般都安装在 I 母或者分段的 I 段侧。接线时要检查 L1 安装的方向，如果不是按照上面一般情况下安装，二次回路就要按交换头尾的方式接线。,减极性接法：一次电流从L1流入，二次电流从K1流出。,电流互感器的试验,2、变比实验 CT需要将一次侧电流按线性比例转变到二次侧，所以必须做变比试验，试验时的标准C

4、T是一穿心 CT，其变比为（600/N）/5，N 为升流器穿心次数，如果穿一次，为 600/5。 对于二次是多绕组的 CT，有时测得的二次电流误差较大，是因为其他二次回路开路，是 CT磁通饱和，大部分一次电流转化为励磁涌流，此时应当把其他未测的二次绕组短接即可。 同理在安装时候，未使用的绕组也应该全部短接，但是要注意，有些绕组属于同一绕组上有几个变比不同的抽头，只要使用了一个抽头，其他抽头就不应该短接，如果该绕组未使用，只短接最大线圈抽头就可以。变比试验测试点为标准 CT二次电流分别为0.5A，1A，3A，5A，10A，15A时 CT 的二次电流。,电流互感器的试验,3、绕组的伏安特性 理想状

5、态下的CT就是内阻无穷大的电流源，不因为外界负荷大小改变电流大小，实际中的 CT 只能在一定的负载范围内保持固定的电流值，伏安特性就是测量 CT 在不同的电流值时允许承受的最大负载，即 10%误差曲线的绘制。伏安特性试验时特别注意电压应由零逐渐上升，不可中途降低电压再升高，以免因磁滞回线关系使伏安特性曲线不平滑，对于二次侧是多绕组的 CT，在做伏安特性试验时也应将其他二次绕组短接。,10%误差曲线通常以曲线形式由厂家提供，如左图，横坐标表示二次负荷，纵坐标为 CT 一次电流对其额定一次电流的倍数。根据所测得 U，I2值得到RX1，Rx1U/ I2，找出与二次回路负载 Rx最接近的值，在图上找到

6、该负荷对应的 m0，该条线路有可能承受的最大负载的标准倍数 m，比较 m 和 m0的大小，如果 mm0，则该 CT 不满足回路需求，如果 mm0，该CT 可以使用。伏安特性测试点为 I2在0.5A，1A，3A，5A，10A，15A 时的二次绕组电压值。,第二节：电压互感器,电压互感器（PT）的作用是将高电压成比例的变换为较低（一般为 57V或者 100V）的低电压， 母线 PT 的电压采用星形接法，一般采用 57V 绕组，母线 PT零序电压一般采用 100V绕组三相串接成开口三角形。 线路 PT一般装设在线路A 相，采用57V或100V 绕组。 PT 的一、二次也必须有一个接地点，以保护二次回

7、路不受高电压的侵害，二次接地点选在主控室母线电压电缆引入点，由 YMN 小母线专门引一条半径至少 4mm 永久接地线至接地铜排。PT 二次只能有这一个接地点（严禁在 PT 端子箱接地），如果有多个接地点，由于地网中电压压差的存在将使 PT 二次电压发生变化，这在电力系统继电保护实用技术问答上有详细分析。,注意事项：,电流互感器二次绕组不允许开路。 电压互感器二次绕组不允许短路。 CT 与PT 工作时产生的磁通机理是不同的。 CT 磁通是由与之串联的高压回路电流通过其一次绕组产生的。此时二次回路开路时，其一次电流均成为励磁电流，使铁芯的磁通密度急剧上升， 从而在二次绕组感应出高达数千伏的感应电势

8、。 PT 磁通是由与 PT并联的交流电压产生的电流建立的，PT 二次回路开路，只有一次电压极小的电流产生的磁通产生的二次电压，若 PT 二次回路短路则相当于一次电压全部转化为极大的电流而产生极大磁通，PT二次回路会因电流极大而烧毁。,第三节:瓦斯继电器,瓦斯继电器是变压器重要的主保护，安装在变压器油枕下的油管中。 轻瓦斯主要反映在运行或者轻微故障时由油分解的气体上升入瓦斯继电器，气压使油面下降， 继电器的开口杯随油面落下， 轻瓦斯干簧触点接通发出信号， 当轻瓦斯内气体过多时，可以由瓦斯继电器的气嘴将气体放出。 重瓦斯主要反映在变压器严重内部故障 （特别是匝间短路等其他变压器保护不能快速动作的故

9、障）产生的强烈气体推动油流冲击挡板，挡板上的磁铁吸引重瓦斯干簧触点，使触点接通而跳闸。常用瓦斯继电器分有载瓦斯继电器，油管半径一般为 50mm 或者 80mm,本体瓦斯继电器，油管半径一般80mm。,第四节:二次回路的标号,1、电流回路 电流流入装置的顺序：流入第一个装置为 1，流出后进入下一个装置为2，依次类推。 编号：一般110kV的 CT有5组绕组，3组保护用，1组测量，1组计量；3组保护绕组分别供线路保护、母差保护、录波器使用。 相别：A、B、C、N，N 为接地端。 比较特殊的电流回路： 220KV 母差：A320、B320、C320、N320； 110KV 母差：A310、B310、

10、C310、N310；,第四节:二次回路的标号,2、电压回路 电压等级：本变电站一次电压等级，由罗马数值表示，高压侧，中压侧，低压侧，零序电压不标。 PT 所在位置：PT在 I 母或者母线 I段上，保护用标630B，测量用标 630，计度用标 630J ，PT在 II母或者母线 II 段上，则分别标 640B，640与 640J。 相别：A、B、C 为三相电压，L为零序电压。 线路电压编号A609。 电压回路接地端都统一编号 N600，但是开口三角形接地端编 N600或者 N600以示区别。 传统的同期回路需要引入母线开口三角形电压回路的100V抽头用来与线路电压做同期比较，该抽头编号Sa630

11、 。,第四节:二次回路的标号,3、控制回路 对于分相操作的 220KV 线路开关，在编号前还要加A、B、C 相名加以区分。母差跳闸 R33。 对于双跳圈的 220KV 以上开关，母差跳闸编 R133 与 R233，跳闸回路编 137 与 237以示区别，这些方法也同样适用与其他双跳圈回路。 主变非电量保护：正电源 01，本体重瓦斯 03，有载重瓦斯 05，压力释放 07 等（轻瓦斯属于信号回路）。 信号回路：701999 范围的奇数编号，一般信号正电源 R701， 电压切换回路：735、737。 母差刀闸信号：01、71、73。 电源回路：直流储能电源+HM，HM，交流电源A，B、C、N。,第

12、六节:常用回路简析,1、电流回路,2、电压回路,（1）为了保证 PT 二次回路在末端发生短路时也能迅速将故障切除，采用了快速动作自动开关 ZK替代保险。 （2）采用了 PT 刀闸辅助接点 G 来切换电压。当 PT 停用时 G 打开，自动断开电压回路，防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故，N600 不经过ZK和 G切换，是为了 N600 有永久接地点，防止 PT 运行时因为 ZK 或者 G 接触不良，PT 二次侧失去接地点。 （3）1JB 是击穿保险，击穿保险实际上是一个放电间隙，正常时不放电，当加在其上的电压超过一定数值后，放电间隙被击穿而接地，起到保护接地的作用，这样万一

13、中性点接地不良，高电压侵入二次回路也有保护接地点。,（4）传统回路中，为了防止在三相断线时断线闭锁装置因为无电源拒绝动作，必须在其中一相上并联一个电容器 C，在三相断线时候电容器放电，供给断线装置一个不对称的电源。 （5）因母线 PT 是接在同一母线上所有元件公用的，为了减少电缆联系，设计了电压小母线1YMa,1YMb,1YMc,YMN（前面数值“1”代表 I 母 PT。）PT 的中性点接地 JD 选在主控制室小母线引入处。 （6）在 220KV 变电站，PT二次电压回路并不是直接由刀闸辅助接点G 来切换，而是由 G 去启动一个中间继电器，通过这个中间继电器的常开接点来同时切换三相电压，该中间

14、继电器起重动作用，装设在主控制室的辅助继电器屏上。,3、零序电压回路,母线零序电压按照开口三角形方式接线，采用单相额定二次电压 100V 绕组。,（1）开口三角形是按照绕组相反的极性端由 C相到A相依次头尾相连。 （2）零序电压 L630 不经过快速动作开关 ZK，因为正常运行时U0无电压，此时若 ZK断开不能及时发觉，一旦电网发生事故时保护就无法正确动作。 （3）零序电压尾端N600按照反措要求应与星形的 N600分开，各自引入主控制室的同一小母线 YMn，同样，放电间隙也应该分开，用 2JB。 （4） 同期抽头Sa630的电压为Ua， 即100V， 经过ZK和 G切换后引入小母线SaYm。

15、,补充知识：开口三角形为什么要接成相反的极性？ 在下图中，电网 D 点发生不对称故障，故障点 D 出现零序电动势E0，零序电流 I0从线路流向母线，母线零序电压 U0却是规定由母线指向系统，所以必须将零序电压按照相反方向接线才能使零序功率方向是由母线指向系统。 这是传统接线方式， 在保护实现微机化后，零序电压由保护计算三相电压矢量和来自产， 不再采用母线零序绕组， 这样接线是为了备用。,4、线路电压的接法,线路 PT一般安装在线路的 A相， （1）线路电压的 ZK装在各自的端子箱。 （2）线路电压采用反极性接法，U x=100V，与零序电压的抽头Usa比较进行同期合闸。 （3）线路电压的尾端

16、N600 在保护屏的端子上通过短接线与小母线的下引线 YMn 端子相连。,BK是电压并列把手开关，电压并列是指双母线其中一条母线的PT 退出运行，但是该母线仍然在运行中，将另外一条母线上的 PT 二次电压自动切换到停运 PT 的电压小母线上。二次电压要并列，必须要求两条母线的一次电压是同期电压，因此引入母联的刀闸和开关的辅助接点。同时，即便两条母线同期但分列运行，如果II 母采用了 I母的电压，当连接在II 母上的线路有故障时，I母电压却无变化，这样 II母线路的保护就可能拒动。所以只有母联开关在运行时候才允许二次电压并列。,现在保护一般需要 A、B、C 三相与 Sa 电压的切换。 切记注意

17、N600不经过该切换，是因为万一该切换接点接触不良，将使保护内部电压回路失去接地点，而保护内部相电压也会不正确。,切记，防跳回路只能有一个，一般是采用操作箱的防跳回路，如果开关机构带有防跳回路应拆除。,HBJI 合闸保持继电器，电流线圈启动 TBJI 跳闸保持继电器，电流线圈启动 TBJV 跳闸保持继电器，电压线圈保持 KK 手动跳合闸把手开关 DL1 断路器辅助常开接点 DL2 断路器辅助常闭接点 LD 绿灯，表示分闸状态 HD 红灯，表示合闸状态 TWJ 跳闸位置继电器 HWJ 合闸位置继电器,（1）当开关运行时，DL1 断开，DL2 闭合。HD，HWJ，TBJI 线圈，TQ 构成回路，H

18、D 亮，HWJ动作，但是由于各个线圈有较大阻值，使得 TQ 上分的电压不至于让其动作，保护调闸出口时，TJ，TYJ，TBJI 线圈，TQ 直接勾通，TQ 上分到较大电压而动作，同时TBJI接点动作自保持TBJI线圈一直将断路器断开才返回（即DL2 断开）。 （2）合闸回路原理与跳闸回路回路相同。 （3）在合闸线圈上并联了 TBJV 线圈回路，这个回路是为了防止在跳闸过程中又有合闸命令而损坏机构。例如合闸后合闸接点 HJ或者KK 的 5，8 粘连，开关在跳闸过程中TBJI闭合，HJ，TBJV 线圈，TBJI 勾通，TBJV 动作时TBJV 线圈自保持，相当于将合圈短接了（同时 TBJV 闭接点断

19、开，合闸线圈被隔离）。这个回路叫防跳回路，防止开关跳跃的意思， （4）KKJ 是合后继电器，通过 D1、D2 两个二极管的单相导通性能来保证只有手动合闸才能让其动作，手动跳闸才能让其复归，KKJ是磁保持继电器，动作后不自动返回，KKJ又称手合继电器，其接点可以用于“备自投”、“重合闸”，“不对应”等。,（5）HYJ与 TYJ是合闸和跳闸压力继电器，接入断路器机构的气压接点，在以 SF6为灭弧绝缘介质的开关中，如果 SF6气体有泄露，则当气体压力降至危及灭弧时该接点 J1 和J2 导通，将操作回路断开，禁止操作。这里应该注意是当气压低闭锁电气操作时候，不应该在现场用机械方式打跳开关，气压低闭锁是

20、因为气压已不能灭弧，此时任何将开关断开的方法性质是一样的，容易让灭弧室炸裂，正确的方法是先把该断路器的负荷去掉之后，再手动打跳开关。 （6）位置继电器 HWJ，TWJ的作用有两个，一是显示当前开关位置，二是监视跳、合线圈，例如，在运行时，只有TQ 完好，TWJ 才动作。 前面讲了，在开关运行时，TQ 上有分压，在开关断开时，HQ 上有电压。若跳、合圈的动作电压低于所分到的电压开关会误动。根据规定，线圈电压应为直流全电压的 30%65%，即 66V143V。这就是跳、合闸实验。,操作回路最重要的也是最常见的故障信号是“控制回路断线” ，控制回路断线原理如图：,当 HWJ 与 TWJ 都不动作时发

21、“控制回路断线” ，控制回路断线故障原因一般有： （1）控制保险损坏； （2）开关断开状态下未储能； （3）气压低机构内部气压接点断开操作回路； （4）跳、合线圈有烧坏； （5）断路器辅助接点接触不良； （6）电缆芯37 或7（7）接线不稳固； （7）TWJ 或HWJ线圈被烧坏等。,母差保护上线路刀闸位置信号回路 母差保护需要判断该间隔运行在哪段母线上，一般采用该间隔的刀闸位置继电器，,失灵启动母差回路 在 220KV 线路等保护中，还专门装设有失灵保护，失灵保护最核心的功能是提供一组过流动作接点。在间隔发生故障时候本保护跳闸出口接点TJ2 动作，故障电流同时使失灵保护的 LJ也动作，这样失灵

22、启动母差。若本保护在母差动作之前把故障切除，则 TJ、LJ 都返回，母差复归，否则，母差保护将延时出口对应该间隔的母差跳闸接点对其跟跳。若跟跳后该故障还存在，则母差上所有间隔的出口接点全部动作（有些母差保护没有跟跳功能）。 在 220KV 系统中，由于是分相操作，分别提供三相接点，使用时应将三相接点并联，,不一致保护 在有些失灵保护中还提供了不一致保护功能，不一致又叫非全相， 反应在断路器处于单相或两相运行的情况下是否要把运行相跳开。如下图： 只要断路器三相不全在跳闸位置或者合闸位置，非全相保护都要启动，经定值整定是否跳闸。,综合重合闸 220KV 断路器属于分相操作机构，因此重合闸就分停用、

23、单相重合闸，三相重合闸和综合重合闸四种方式，由装设在保护屏的重合闸把手开关人工切换。这四种方式的动作特征如下： 单重：单相故障单跳单重，多相故障三跳不重。 三重：任何故障都三跳三重。 综重：单相故障单跳单重，多相故障三跳三重。 停用：单相故障单跳不重，多相故障三跳不重。 重合闸的检定方式： 检无压 检同期 不检定 检无压，有压自动转检同期,断路器位置信号 分相操作机构断路器必须三相都合上才能算是处于合闸位置， 只要有一相断路器跳开就属于分闸状态，因此 HWJ 是串联，TWJ 是并联方式来发信号。,复合电压 复合电压是指不对称故障时的负序电压和三相故障时的低电压。在运行中，若负序电压大于整定值或

24、低电压低于整定值，复压元件 UB启动。复合电压主要用于主变的后备保护。 目前，变压器的复压一般都是取得三侧，就是说，任何一侧复合电压动作，复压闭锁就开放，因此，当我们有一侧的PT停止运行时，要退出该侧复压元件，以避免复压闭锁元件失效。,同期回路： 注意，这里的同期合闸与保护的同期重合闸是不相同的，前者受人为控制，本质上是手动合闸，后者是保护的自动重合闸。 一般的同期需要满足三个条件： 1、电压相等；2、频率相等；3、相角相同即同步。 同期定值整定一般为【电压：10%；频率：0.5Hz；相角：30】 目前新型的微机保护的同期重合闸中，使用了很巧妙的办法：只记忆跳闸前线路电压 A609 和母线电压 A630 的相角差， 再与重合闸时两电压的相角差做比较，这就是所说的自适应。,作通道试验时两侧的收发讯机工作情况可以用下图表示。 M侧先按下试验按钮，M侧收发讯机发讯200 ms 后停止，N 侧收发讯机收到讯后立刻被M侧远方起讯而发讯 10s，M侧停讯 5s 后