1、李付亮-水电站继电保护教案 1教 案 首 页授课时间 第 1 周， 第 1 次课教学时数2章节名称 继电保护的基本任务； 对继电保护的基本要求教学手段 多媒体（ ）；教具模型（ ）；其 它 （ ）教学方法 讲授法知识目标与能力目标知识目标：1、掌握继电保护的基本任务；2、掌握对继电保护的基本要求。能力目标：1、具有根据保护动作现象判断电力系统的运行状态（故障或不正常运行状态）的能力；2、具有判断继电保护装置性能好坏的能力。教学重点1、继电保护的基本任务；2、对继电保护四个基本要求的内容与应用。教学难点 继电保护四个基本要求的内涵。作业布置 教材 P6 1-3 1-4 1-6 1-10教 学 主
2、 要 内 容 时 间 分 配一、绪论 10min二、继电保护的基本任务 20min 三、对继电保护的基本要求 50min 四、小结、布置作业、答疑 10min李付亮-水电站继电保护教案 2后记【教 学 过 程】上课准备：上课、起立、师生相互问好、清查学生人数。0 绪论一、本课程在本专业中的地位及教学目标本课程是本专业的一门主要专业课，通过本课程的学习，能够使大家掌握水电站继电保护装置工作原理、配置原则，常用继电器的试验方法；培养继电保护装置整定计算和识读继电保护装置原理图、展开图的技能，为毕业后从事小型水电站和电力系统继电保护的运行、安装、调试检修及设计工作打下基础。二、学习本课程的几点要求1
3、、学会抓重点，领会问题的真谛；2、提倡课前预习、 课堂听讲、 课后复习三部曲；3、扩大自己的视野，以教材为蓝本， 钻研相关参考书籍；4、成绩评定：考勤、纪律 20%+作业 10%+小考 20%+期考 50%。1 继电保护的任务 一、电力系统故障和不正常工作状态电力系统在运行中，由于外界（雷击、鸟兽等）、内部（绝缘损坏、老化等）及操作等原因，可能引起各种故障或不正常工作状态。李付亮-水电站继电保护教案 3（一）故障1、最常见同时也是最危险的故障是：1）三相短路 2）两相短路3）两相接地短路 4）大电流电网中的单相接地短路5）断线2、系统发生故障可能引起的的后果是：1）故障点的电弧使故障设备损坏；
4、2）短路电流将产生很大的热效应和电动力，而使设备损坏；3）电压大幅度下降，使其他用户的正常工作遭到破坏；4）破坏系统运行的稳定性。（二）不正常工作状态电力系统中电气设备的正常工作遭到威胁，但并未发展成故障，这种情况称为不正常工作状态。常见的不正常工作状态包括过负荷、过电压、小电流接地电网中的单相接地等。（三）事故所谓事故，是指系统的全部或部分的正常工作遭到破坏，造成对用户停止送电、少送 电、或 电能 质量达不到要求，甚至损坏设备等。包括故障和不正常工作状态。特别指出的是：在实际生产单位中的事故和故障信号所对应的应该是教材上的故障和不正常工作状态。目前新建的单位已经改成了故障与不正常工作信号。二
5、、继电保护的任务为防止电力系统事故的出现，我们希望所设置的继电保护的基本任务是：李付亮-水电站继电保护教案 41、当电力系统出现故障时，继电保护装置应能自动地、快速地、有选择性地将故障元件从系统中切除，使故障元件免遭损坏，保证系统其它部分继续运行。2、当系统出现了不正常工作状态时，继电保护能及时反应，并发出信号，告诉值班人员予以处理。在无值班人员的情况下，保护装置应能延时减负荷或跳闸。可见，归结起来， 继电保护在电力系统的主要作用是：预防事故或缩小事故范围。2 对继电保护的基本要求根据继电保护在电力系统中所担负的任务，继电保护装置必须满足以下四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。一、
6、选择性1.概念：所谓选择性是指继电保护动作时，只能把故障元件从系统中切除，使系统的无故障部分继续运行。2.获得选择性的前提条件：凡是有断路器的地方必须装设继电保护装置。例如在如图 1-1 为单侧电源电网图中，1DL7DL 处均装设了继电保护装置。3.获得选择性的途径：离故障点最近的保护动作。例如在图 1-1 所示的电网中，当 d1 点短路时，应该由保护 1、2 动作； d2 点短路时，应由保护 6 动作；d 3点短路时， 应由保护 5 动作。李付亮-水电站继电保护教案 5图 1-14.必须指出，继电保护装置和断路器都可能因失灵而拒动。因而，在装设继电保护装置时，一般都不止装设一种，应该装两种以
7、上，即有主保护和后备保护。1）主保护：是指装设在本元件断路器处并瞬时动作的保护。我们一般都希望故障能够被主保护动作切除。据我国某系统统计最近十年中 220KV 线路的主保护动作次数占全部保护动作次数的 83.7%，154KV 线路主保护动作次数占 76.3%。2）后备保护：后备保护可分为近后备和远后备两种。近后 备：装设在本元件断路器处，动作时限比主保护长。当本元件主保护拒动时，才由近后备保护动作来切除故障。远后 备：装设在相邻上一元件断路器处，动作时限比近后备保护时限还要长。当本元件的保护或开关拒动时，利用相邻元件的远后备保护切除故障。3）辅助保护：起辅助作用的保护。如为消附除方向继电器的电
8、压死区或为加速切除靠近母线附近的线路故障而加装的电流速断保护。二、速动性1、概念：是指要求继电保护快速切除故障。也称为快速性。2、故障切除时间包括继电保护动作时间和断路器固有跳闸时间，要缩短故障切除时间，从继电保护的角度看只能缩短继电保护动作时间，尽可能减少人为李付亮-水电站继电保护教案 6的延时时间。3、必须指出的是：缩短故障切除时间的前提是在保证保护具有选择性。三、灵敏性1.概念： 继电保护装置对于保护范围内的故障应有足够的反应能力，不论故障点的位置和故障的性质如何，都能敏感地作出反应，即具备足够的灵敏性。2.作用：评价一套保护的可行性，通常用灵敏系数（灵敏度）k lm 来衡量。定义如下：
9、1）对反应故障参数量值增大的保护klm= 保 护 装 置 的 动 作 量 值故 障 参 数 的 最 小 值保 护 末 端 金 属 性 短 路 时2）对反应故障时参数量值降低的保护klm= 路 时 故 障 参 数 的 最 大 值保 护 范 围 末 端 金 属 性 短保 护 装 置 动 作 量 值四、可靠性1.概念：继电保护的可靠性是指：保护在应该动作时，不拒动；而在不应动作时，不误动 的性能。2.获得可靠性的途径：保护装置越简单越可靠。五、四“性” 的相互关系相互统一，相互矛盾。3 作业教材 P6 1-3 1-4 1-6 李付亮-水电站继电保护教案 7教 案 首 页授课时间 第 1 周， 第 2
10、 次课 教学时数2h章节名称 继电保护的基本组成； 继电保护的基本工作原理教学手段 多媒体（ ）；教具模型（ ）；其 它 （ ）教学方法 现场教学法； “先教会学生，后教懂学生”知识目标与能力目标知识目标：1、掌握继电保护的基本组成；2、掌握继电保护的基本工作原理。能力目标：1、具有分析继电保护工作原理的能力；2、具有分析继电保护组成结构的能力。教学重点 继电保护的组成和工作原理。李付亮-水电站继电保护教案 8教学难点 常用继电器图形符号的识记。作业布置 教材 P6 1-10教 学 主 要 内 容 时 间 分 配一、现场认识继电保护装置 15min二、现场观察继电保护的动作现象 15min三、
11、继电保护的基本组成与工作原理 30 min四、学生自己熟悉常用继电器图形符号 20min五、小结、布置作业 10min后记【教 学 过 程】上课准备：上课、起立、师生相互问好、清查学生人数。0 复习回顾及提问1.电力系统继电保护的基本任务？2.对继电保护的基本要求是什么？3.基本要求之间的相互关系？并举例说明。1 现场演示继电保护动作、 老师设置故障，使 1 号发电机的纵联差动保护、过负荷保护动作。、 学生观察动作后现象，并进行归纳李付亮-水电站继电保护教案 92 继电保护的基本组成及工作原理一、继电保护装置一般是由测量部分，逻辑部分和执行部分组成。二、继电保护的基本工作原理测量部分测量被保护
12、组件运行参数，并与整定值相比较，以判断被保护组件是份发生故障。如果运行参数达到或超过（或低于）整定值，测量部分向逻辑部分发信号，并起动保护装置。逻辑部分接受测量部分的信号后，按照规定的逻辑条件，判断保护装置是否动作于跳闸或动作于发信号，执行部分根据逻辑部分送来的信号而动作。3 继电保护常用图形符号一、通过教材熟悉二、通过模拟电站保护图册加深印象4 作业 教材 P6 1-10教 案 首 页授课时间 第 1 周， 第 3 次课 教学时数2h章节名称 互感器；测量变换器；对称分量滤过器教学手段 多媒体（ ）；教具模型（ ）；其 它 （ ）教学方法 讲授法知识目标与 知识目标：李付亮-水电站继电保护教
13、案 10能力目标 1、 CT 的 10%误差曲线的含义及其应用；2、测量变换器的作用、种类和工作特点；3、对称分量滤过器的作用、种类和工作原理。能力目标：1、具有正确选用继电保护用 CT 的能力；2、具有正确应用测量变换器的能力；3、具有正确应用对称分量滤过器的能力。教学重点1、互感器的极性、工作特点、误差等；2、测量变换器的作用、工作原理；3、对称分量滤过器的工作原理。教学难点1、影响转移阻抗大小的因素及电抗变换器磁化曲线的影响与补偿；2、用相量法分析对称分量滤过器的工作原理。作业、布置 P29 2-7教 学 主 要 内 容 时 间 分 配一、复习回顾及提问 5min二、互感器 15min三
14、、测量变换器 30min四、对称分量滤过器 35min五、作业 5min后记李付亮-水电站继电保护教案 11【教学过程】上课准备：上课、起立、师生相互问好、清查学生人数。0 复习回顾及提问1.电力系统继电保护的基本组成及其工作原理？2.电力系统继电保护动作后的现象有哪些？1 互感器一、概述互感器是用来联系电气一次与电气二次的组件。互感器分为电压互感器（TV、YH、PT）和电流互感器（TA、LH、CT）两种，YH 的二次额定电压为100V，LH 的二次额定电流为 5A 或 1A。LH、YH 使用过程中，LH 二次不允许开路，YH 二次 侧不允 许短路，且二次绕组与铁心要可靠接地。二、继电保护互感
15、器的极性和一、二次电气量的正方向（一）继电保护用互感器的极性表示通常用 L1 与 K1、L2 与 K2 分别表示一、二次绕组的同极性端子，如只需标出相对极性关系时，也可以在同极性端标以“ 。”号（二）继电保护用互感器一、二次量正方向规定1、互感器的一次电气量（电压、电流）的正方向规定为从“ 。”端指向无“。 ”端。2、互感器的二次电气量正方向规定为：PT 与一次相同，CT 与二次相反。三、继电保护用电流互感器的选择与校验（一）理想情况下的电流互感器李付亮-水电站继电保护教案 12此时，励磁电流为零。于是根据变压器磁势平衡原理1W1-2W2=0因而2=W11/W2=1/n1=1（二）实际中的电流
16、互感器1、实际中，励磁电流是存在的，使得 21，因而出现了电流互感器的误差，误差可分 为：（1）电流误差（变比误差）：CT 一、二次电流大小的误差。用 f1 表示，即：fi=I2-I1100%=I 100%I1 I（2）角度误差 ：一、二次电流相位的误差。2、误差的影响因素（1）电流互感器的二次负载阻抗 Zfh（2）一次电流倍数 m。图 2-1 示出二次电流 I2 与 m 之间的关系：I2图 2-1（三）电流互感器的校验1、对于继电器的保护用电流互感器，要求其变化比误差不超过 10%，角度差不超过 7%。李付亮-水电站继电保护教案 13所谓 10%误差曲线，是指 CTfi为 10%， 不超 过
17、 7 时，饱和电流倍数 m10与允许负载阻抗 Zfh 之 间的关系曲线。2、对于校验不合格的电流互感器的解决办法。a.换用其他 类型的电流互感器；b.用两个同类型的电流互感器串联。2 测量变换器一、测量变换器的作用对于晶体管继电器和微机保护中，必须采用变换器，将互感器的二次电气量变换后才能应用。测量变换器的作用有：1电路的隔离 2.电量的变换3.定值的调整 4.比较电压的综合5.抑制谐波分量二、测量变换器的分类常用的测量变换器有电压变换器（YB）、电流变换器（LB）和电抗变换器（DKB）等三种。它 们的原理图见教材 P9 图三、各种变换器的工作特性上述各种变换器虽然作用有所不同，但他们的基本构
18、造是相同的，都是在铁芯构成的公共磁路上绕有数个通过磁路而耦合的绕组，因而他们的等效电路结构都是相同的，如图 2-2 所示：但是，当它们本身参数与电源参数及负载参数的相对关系改变电，将表现出不同的特性，即所谓变换器按电压变换器方式工作、或按电流方式或按电抗变压器方式工作。三种变换器的比较见教材 P10 表 2-1。李付亮-水电站继电保护教案 14图 2-2（一）电压变换器（YB）对电压变换器的要求是：变换器（及所接二次负载）的接入不影响所接处的电压值；输出二次电压与一次电压成比例，同时所接二次负载大小无关，即U2=KU1,K 为实常数。参见图 2-2，当忽略漏阻抗时，只要满足下列条件， 变换器就
19、按 YB 方式工作：（二）电流变换器（LB）对电流变换器的要求是：变换器（及所接的二次负载）的接入不影响电路李付亮-水电站继电保护教案 15的电流值；输入二次电流与一次电流成正比，与所接二次负载大小无关，即I2=KI1，K 为实常数。参见图 2-2，当忽略漏电阻时，只要满足下列条件， 变换器就按 LB 方式工作：ZfhZy（三）电抗变换器（DKB）对电抗变换器的要求是：电抗变换器（及所接二次负载）的接入不影响电路的电流值；输出二次电压与一次电流大小成正比，并且相位差为一定值，与二次负载大小无关，即U2=ZbI1=|Zb1.6、继电器的动作与返回特性Y Y李付亮-水电站继电保护教案 270 Ih
20、.j Idz.j Ij 0 Udz.j Uh.j Uj(a)电流 继电 器的特性 (b)电压继电器的特性图 4-1 继电器的动作与返回特性2 各种常用电磁式继电器介绍一、电流继电器（LJ、 KA）1、作用：用作继电保护的测量元件，反应被保护元件的电流变化。2、结构简介：用实物进行讲解.3、动作特性分析曲线 1：Mdc=f(a)曲线 2：Mm=f(a)曲线 3：Mm=f(a)李付亮-水电站继电保护教案 28曲线 4：M=Mt+Mm=f(a)曲线 5：M=Mt-Mm曲线 6：Mdc=f(a)(返回)4、继电器整定值调整10.改变弹簧力矩即调整把手，顺时针旋转把手，整定值增大，反时针则减小。20.改
21、变两个线圈的连接方式。线圈串联时 Idz为并联时的 1/2。二、电压继电器(YJ、 KV)1、作用：用作继电器保护的测量元件，反应被保护元件的电压变化。2、结构简介：应用实物进行讲解.3、型号：过电压继电器以奇数结尾,如 DJ-121 等；低电压继电器以偶数结尾,如 DJ-122 等。4、整定值调整：同 LJ。三、时间继电器1、作用：是一种辅助继电器，从激励量变化至规定值的瞬间起至继电器输出信号的瞬间止所经历的时间间隔为其动作时间。简而言之就是获得人为的延时。2、结构简介：应用实物进行讲解.3、整定值调整：旋转把手四、中间继电器（ZJ、 KM）1、作用：是一种辅助继电器，具体体现为:增加触点的
22、数目;扩展触点的容量; 获 得一定的延时。2、特殊的中间继电器- 干簧继电器李付亮-水电站继电保护教案 29干簧继电器是中间继电器中一种特殊形式的继电器，其结构示意图见教材 P21图 2-15。当线圈通电流后，产生磁通通过簧片，两簧片相吸触点接通，继电器动作；当线圈磁场减弱到一定程度时，簧片触点靠自身的弹力打开，继电器返回。该继电器动作时所消耗的功率小,但容易出现触点粘住.五、信号继电器（XJ 、KS）1、作用：用来保持继电器或继电保护所处状态，并按通声、光信号电路。2、注意事项信号继电器必须靠人工手动才能复归,这是区别其它继电器的一点.六、极化继电器1、作用：在整流型保护中，广泛用作执行元件。如在中央音响信号系统中的冲击继电器、功率方向继电器等.2、特点: 动作具有方向性 ; 动作消耗功率小 .3 作业 P29 2-8 2-14李付亮-水电站继电保护教案 30教 案 首 页授课时间 第 2 周， 第 5 次课 教学时数2h章节名称 输电线路保护概述；瞬时电流速断保护教学手段 多媒体（ ）；教具模型（ ）；其 它 （ ）教学方法 讲授法知识目标与能力目标知识目标：1、输电线路保护的工作原理；2、瞬时电流速断保护的工作原理；3、瞬时电流速断保护的整定原则；4、瞬时电流速断保护的优缺点。能力目标：
