继电保护装置.doc

1、目录隐藏继电保护装置的简介 继电保护装置的构成 继电保护装置的任务 继电保护装置的基本要求 继电保护装置的基本原理 常用继电保护装置的类型继 电 保 护 装 置 的 简 介当 电 力 系 统 中 的 电 力 元 件 （ 如 发 电 机 、 线 路 等 ） 或 电 力 系 统 本 身 发 生 了 故 障 危 及电 力 系 统 安 全 运 行 时 ， 能 够 向 运 行 值 班 人 员 及 时 发 出 警 告 信 号 ， 或 者 直 接 向 所 控 制 的 断路 器 发 出 跳 闸 命 令 以 终 止 这 些 事 件 发 展 的 一 种 自 动 化 措 施 和 设 备 。 实 现 这 种 自 动

2、化 措 施的 成 套 设 备 ,一 般 通 称 为 继 电 保 护 装 置 。 继 电 保 护 装 置 的 构 成1.测 量 比 较 元 件 2.逻 辑 判 断 元 件 3.执 行 输 出 元 件 继 电 保 护 装 置 的 任 务 、 监 视 电 力 系 统 的 正 常 运 行 ， 当 被 保 护 的 电 力 系 统 元 件 发 生 故 障 时 ， 应 该 由 该 元件 的 继 电 保 护 装 置 迅 速 准 确 地 给 脱 离 故 障 元 件 最 近 的 断 路 器 发 出 跳 闸 命 令 ， 使 故 障 元 件及 时 从 电 力 系 统 中 断 开 ， 以 最 大 限 度 地 减 少 对

3、 电 力 系 统 元 件 本 身 的 损 坏 ， 降 低 对 电 力 系统 安 全 供 电 的 影 响 。 当 系 统 和 设 备 发 生 的 故 障 足 以 损 坏 设 备 或 危 及 电 网 安 全 时 ， 继 电 保护 装 置 能 最 大 限 度 地 减 少 对 电 力 系 统 元 件 本 身 的 损 坏 ， 降 低 对 电 力 系 统 安 全 供 电 的 影 响。 （ 如 ： 单 相 接 地 、 变 压 器 轻 、 重 瓦 斯 信 号 、 变 压 器 温 升 过 高 等 ） 。 、 反 应 电 气 设 备 的 不 正 常 工 作 情 况 ， 并 根 据 不 正 常 工 作 情 况 和

4、设 备 运 行 维 护 条 件的 不 同 发 出 信 号 ， 提 示 值 班 员 迅 速 采 取 措 施 ， 使 之 尽 快 恢 复 正 常 ， 或 由 装 置 自 动 地 进 行调 整 ， 或 将 那 些 继 续 运 行 会 引 起 事 故 的 电 气 设 备 予 以 切 除 。 反 应 不 正 常 工 作 情 况 的 继 电保 护 装 置 允 许 带 一 定 的 延 时 动 作 。 、 实 现 电 力 系 统 的 自 动 化 和 远 程 操 作 ， 以 及 工 业 生 产 的 自 动 控 制 。 如 ： 自 动 重 合闸 、 备 用 电 源 自 动 投 入 、 遥 控 、 遥 测 等 。

5、继 电 保 护 装 置 的 基 本 要 求继 电 保 护 装 置 应 满 足 可 靠 性 、 选 择 性 、 灵 敏 性 和 速 动 性 的 要 求 ： 这 四 “性 ”之 间 紧密 联 系 ， 既 矛 盾 又 统 一 。 A、 动 作 选 择 性 -指 首 先 由 故 障 设 备 或 线 路 本 身 的 保 护 切 除 故 障 ， 当 故 障 设 备 或 线路 本 身 的 保 护 或 断 路 器 拒 动 时 ， 才 允 许 由 相 邻 设 备 保 护 、 线 路 保 护 或 断 路 器 失 灵 保 护 来切 除 故 障 。 上 、 下 级 电 网 （ 包 括 同 级 ） 继 电 保 护 之

6、间 的 整 定 ， 应 遵 循 逐 级 配 合 的 原 则 ，以 保 证 电 网 发 生 故 障 时 有 选 择 性 地 切 除 故 障 。 切 断 系 统 中 的 故 障 部 分 ， 而 其 它 非 故 障 部分 仍 然 继 续 供 电 。 B、 动 作 速 动 性 -指 保 护 装 置 应 尽 快 切 除 短 路 故 障 ， 其 目 的 是 提 高 系 统 稳 定 性 ， 减轻 故 障 设 备 和 线 路 的 损 坏 程 度 ， 缩 小 故 障 波 及 范 围 ， 提 高 自 动 重 合 闸 和 备 用 设 备 自 动 投入 的 效 果 。 C、 动 作 灵 敏 性 -指 在 设 备 或

7、线 路 的 被 保 护 范 围 内 发 生 金 属 性 短 路 时 ， 保 护 装 置 应具 有 必 要 的 灵 敏 系 数 （ 规 程 中 有 具 体 规 定 ） 。 通 过 继 电 保 护 的 整 定 值 来 实 现 。 整 定 值 的校 验 一 般 一 年 进 行 一 次 。 D、 动 作 可 靠 性 -指 继 电 保 护 装 置 在 保 护 范 围 内 该 动 作 时 应 可 靠 动 作 ， 在 正 常 运 行状 态 时 ， 不 该 动 作 时 应 可 靠 不 动 作 。 任 何 电 力 设 备 （ 线 路 、 母 线 、 变 压 器 等 ） 都 不 允 许在 无 继 电 保 护 的

8、状 态 下 运 行 ， 可 靠 性 是 对 继 电 保 护 装 置 性 能 的 最 根 本 的 要 求 。 说 明 ： 继 电 保 护 的 整 定 、 校 验 应 由 上 一 级 供 电 部 门 进 行 。 （ 收 费 ） 继 电 保 护 装 置 的 基 本 原 理继 电 保 护 主 要 是 利 用 电 力 系 统 中 元 件 发 生 短 路 或 异 常 情 况 时 的 电 气 量 （ 电 流 、 电 压、 功 率 、 频 率 等 ） 的 变 化 构 成 继 电 保 护 动 作 的 原 理 ， 还 有 其 他 的 物 理 量 ， 如 变 压 器 油 箱内 故 障 时 伴 随 产 生 的 大 量

9、 瓦 斯 和 油 流 速 度 的 增 大 或 油 压 强 度 的 增 高 。 大 多 数 情 况 下 ， 不管 反 应 哪 种 物 理 量 ， 继 电 保 护 装 置 都 包 括 测 量 部 分 （ 和 定 值 调 整 部 分 ） 、 逻 辑 部 分 、 执行 部 分 。 、 电 力 系 统 运 行 中 的 参 数 （ 如 电 流 、 电 压 、 功 率 因 数 角 ） 在 正 常 运 行 和 故 障 情 况时 是 有 明 显 区 别 的 。 继 电 保 护 装 置 就 是 利 用 这 些 参 数 的 变 化 ， 在 反 映 、 检 测 的 基 础 上 来判 断 电 力 系 统 故 障 的 性

10、 质 和 范 围 ， 进 而 作 出 相 应 的 反 应 和 处 理 （ 如 发 出 警 告 信 号 或 令 断路 器 跳 闸 等 ） 。 、 继 电 保 护 装 置 的 原 理 框 图 分 析 ： A、 取 样 单 元 -它 将 被 保 护 的 电 力 系 统 运 行 中 的 物 理 量 （ 参 数 ） 经 过 电 气 隔 离 并 转换 为 继 电 保 护 装 置 中 比 较 鉴 别 单 元 可 以 接 受 的 信 号 ， 由 一 台 或 几 台 传 感 器 如 电 流 、电 压 互 感 器 组 成 。 B、 比 较 鉴 别 单 元 -包 括 给 定 单 元 ， 由 取 样 单 元 来 的

11、信 号 与 给 定 信 号 比 较 ， 以 便 下一 级 处 理 单 元 发 出 何 种 信 号 。 （ 正 常 状 态 、 异 常 状 态 或 故 障 状 态 ） 比 较 鉴 别 单 元 可 由 4只 电 流 继 电 器 组 成 ， 二 只 为 速 断 保 护 ， 另 二 只 为 过 电 流 保 护 。 电 流 继 电 器 的 整 定 值 即为 给 定 单 元 ， 电 流 继 电 器 的 电 流 线 圈 则 接 收 取 样 单 元 （ 电 流 互 感 器 ） 来 的 电 流 信 号 ， 当电 流 信 号 达 到 电 流 整 定 值 时 ， 电 流 继 电 器 动 作 ， 通 过 其 接 点

12、向 下 一 级 处 理 单 元 发 出 使 断路 器 最 终 掉 闸 的 信 号 ； 若 电 流 信 号 小 于 整 定 值 ， 则 电 流 继 电 器 不 动 作 ， 传 向 下 级 单 元 的信 号 也 不 动 作 。 鉴 别 比 较 信 号 “速 断 ”、 “过 电 流 ”的 信 息 传 送 到 下 一 单 元 处 理 。 C、 处 理 单 元 -接 受 比 较 鉴 别 单 元 来 的 信 号 ， 按 比 较 鉴 别 单 元 的 要 求 进 行 处 理 ， 根据 比 较 环 节 输 出 量 的 大 小 、 性 质 、 组 合 方 式 出 现 的 先 后 顺 序 ， 来 确 定 保 护 装

13、 置 是 否 应 该动 作 ； 由 时 间 继 电 器 、 中 间 继 电 器 等 构 成 。 电 流 保 护 ： 速 断 -中 间 继 电 器 动 作 ， 过 电流 时 间 继 电 器 动 作 。 （ 延 时 过 程 ） D、 执 行 单 元 -故 障 的 处 理 通 过 执 行 单 元 来 实 施 。 执 行 单 元 一 般 分 两 类 ： 一 类 是 声、 光 信 号 继 电 器 ； （ 如 电 笛 、 电 铃 、 闪 光 信 号 灯 等 ） 另 一 类 为 断 路 器 的 操 作 机 构 的 分 闸线 圈 ， 使 断 路 器 分 闸 。 E、 控 制 及 操 作 电 源 -继 电 保

14、护 装 置 要 求 有 自 己 独 立 的 交 流 或 直 流 电 源 ， 而 且 电 源功 率 也 因 所 控 制 设 备 的 多 少 而 增 减 ； 交 流 电 压 一 般 为 220 伏 ， 功 率 1KVA 以 上 。 常 用 继 电 保 护 装 置 的 类 型 、 电 流 保 护 ： （ 按 照 保 护 的 整 定 原 则 ， 保 护 范 围 及 原 理 特 点 ） A、 过 电 流 保 护 -是 按 照 躲 过 被 保 护 设 备 或 线 路 中 可 能 出 现 的 最 大 负 荷 电 流 来 整 定的 。 如 大 电 机 启 动 电 流 （ 短 时 ） 和 穿 越 性 短 路 电

15、 流 之 类 的 非 故 障 性 电 流 ， 以 确 保 设 备 和线 路 的 正 常 运 行 。 为 使 上 、 下 级 过 电 流 保 护 能 获 得 选 择 性 ， 在 时 限 上 设 有 一 个 相 应 的 级差 。 B、 电 流 速 断 保 护 -是 按 照 被 保 护 设 备 或 线 路 末 端 可 能 出 现 的 最 大 短 路 电 流 或 变 压器 二 次 侧 发 生 三 相 短 路 电 流 而 整 定 的 。 速 断 保 护 动 作 ， 理 论 上 电 流 速 断 保 护 没 有 时 限 。即 以 零 秒 及 以 下 时 限 动 作 来 切 断 断 路 器 的 。 过 电 流

16、 保 护 和 电 流 速 断 保 护 常 配 合 使 用 ， 以 作 为 设 备 或 线 路 的 主 保 护 和 相 邻 线 路 的备 用 保 护 。 C、 定 时 限 过 电 流 保 护 -在 正 常 运 行 中 ， 被 保 护 线 路 上 流 过 最 大 负 荷 电 流 时 ， 电流 继 电 器 不 应 动 作 ， 而 本 级 线 路 上 发 生 故 障 时 ， 电 流 继 电 器 应 可 靠 动 作 ； 定 时 限 过 电 流保 护 由 电 流 继 电 器 、 时 间 继 电 器 和 信 号 继 电 器 三 元 件 组 成 （ 电 流 互 感 器 二 次 侧 的 电 流 继电 器 测 量

17、 电 流 大 小 时 间 继 电 器 设 定 动 作 时 间 信 号 继 电 器 发 出 动 作 信 号 ） ； 定 时 限过 电 流 保 护 的 动 作 时 间 与 短 路 电 流 的 大 小 无 关 ， 动 作 时 间 是 恒 定 的 。 （ 人 为 设 定 ） D、 反 时 限 过 电 流 保 护 -继 电 保 护 的 动 作 时 间 与 短 路 电 流 的 大 小 成 反 比 ， 即 短 路电 流 越 大 ， 继 电 保 护 的 动 作 时 间 越 短 ， 短 路 电 流 越 小 ， 继 电 保 护 的 动 作 时 间 越 长 。 在 10KV 系 统 中 常 用 感 应 型 过 电

18、流 继 电 器 。 （ GL 型 ） E、 无 时 限 电 流 速 断 -不 能 保 护 线 路 全 长 ， 它 只 能 保 护 线 路 的 一 部 分 ， 系 统 运 行 方式 的 变 化 ， 将 影 响 电 流 速 断 的 保 护 范 围 ， 为 了 保 证 动 作 的 选 择 性 ， 其 起 动 电 流 必 须 按 最大 运 行 方 式 （ 即 通 过 本 线 路 的 电 流 为 最 大 的 运 行 方 式 ） 来 整 定 ， 但 这 样 对 其 它 运 行 方 式的 保 护 范 围 就 缩 短 了 ， 规 程 要 求 最 小 保 护 范 围 不 应 小 于 线 路 全 长 的 15 。

19、 另 外 ， 被保 护 线 路 的 长 短 也 影 响 速 断 保 护 的 特 性 ， 当 线 路 较 长 时 ， 保 护 范 围 就 较 大 ， 而 且 受 系 统运 行 方 式 的 影 响 较 小 ， 反 之 ， 线 路 较 短 时 ， 所 受 影 响 就 较 大 ， 保 护 范 围 甚 至 会 缩 短 为 零。 、 电 压 保 护 ： （ 按 照 系 统 电 压 发 生 异 常 或 故 障 时 的 变 化 而 动 作 的 继 电 保 护 ） A、 过 电 压 保 护 -防 止 电 压 升 高 可 能 导 致 电 气 设 备 损 坏 而 装 设 的 。 （ 雷 击 、 高 电 位侵 入 、

20、 事 故 过 电 压 、 操 作 过 电 压 等 ） 10KV 开 闭 所 端 头 、 变 压 器 高 压 侧 装 设 避 雷 器 主要 用 来 保 护 开 关 设 备 、 变 压 器 ； 变 压 器 低 压 侧 装 设 避 雷 器 是 用 来 防 止 雷 电 波 由 低 压 侧 侵入 而 击 穿 变 压 器 绝 缘 而 设 的 。 B、 欠 电 压 保 护 -防 止 电 压 突 然 降 低 致 使 电 气 设 备 的 正 常 运 行 受 损 而 设 的 。 C、 零 序 电 压 保 护 -为 防 止 变 压 器 一 相 绝 缘 破 坏 造 成 单 相 接 地 故 障 的 继 电 保 护 。

21、主要 用 于 三 相 三 线 制 中 性 点 绝 缘 （ 不 接 地 ） 的 电 力 系 统 中 。 零 序 电 流 互 感 器 的 一 次 侧 为 被保 护 线 路 （ 如 电 缆 三 根 相 线 ） ， 铁 芯 套 在 电 缆 上 ， 二 次 绕 组 接 至 电 流 继 电 器 ； 电 缆 相 线必 须 对 地 绝 缘 ， 电 缆 头 的 接 地 线 也 必 须 穿 过 零 序 电 流 互 感 器 ； 原 理 ： 正 常 运 行 及 相 间 短路 时 ， 一 次 侧 零 序 电 流 为 零 （ 相 量 和 ） ， 二 次 侧 内 有 很 小 的 不 平 衡 电 流 。 当 线 路 发 生

22、单相 接 地 时 ， 接 地 零 序 电 流 反 映 到 二 次 侧 ， 并 流 入 电 流 继 电 器 ， 当 达 到 或 超 过 整 定 值 时 ，动 作 并 发 出 信 号 。 （ 变 压 器 零 序 电 流 互 感 器 串 接 於 零 线 端 子 出 线 铜 排 ） 、 瓦 斯 保 护 ： 油 浸 式 变 压 器 内 部 发 生 故 障 时 ， 短 路 电 流 所 产 生 的 电 弧 使 变 压 器油 和 其 它 绝 缘 物 产 生 分 解 ， 并 产 生 气 体 （ 瓦 斯 ） ， 利 用 气 体 压 力 或 冲 力 使 气 体 继 电 器 动作 。 故 障 性 质 可 分 为 轻

23、瓦 斯 和 重 瓦 斯 ， 当 故 障 严 重 时 （ 重 瓦 斯 ） 气 体 继 电 器 触 点 动 作 ，使 断 路 器 跳 闸 并 发 出 报 警 信 号 。 轻 瓦 斯 动 作 信 号 一 般 只 有 信 号 报 警 而 不 发 出 跳 闸 动 作 。 变 压 器 初 次 投 入 、 长 途 运 输 、 加 油 、 换 油 等 原 因 ， 油 中 可 能 混 入 气 体 ， 积 聚 在 气 体继 电 器 的 上 部 （ 玻 璃 窗 口 能 看 到 油 位 下 降 ， 说 明 有 气 体 ） ， 遇 到 此 类 情 况 可 利 用 瓦 斯 继电 器 顶 部 的 放 气 阀 （ 螺 丝 拧

24、 开 ） 放 气 ， 直 至 瓦 斯 继 电 器 内 充 满 油 。 考 虑 安 全 ， 最 好 在 变压 器 停 电 时 进 行 放 气 。 容 量 在 800KVA 及 以 上 的 变 压 器 应 装 设 瓦 斯 保 护 。 差 动 保 护 ： 这 是 一 种 按 照 电 力 系 统 中 ， 被 保 护 设 备 发 生 短 路 故 障 ， 在 保 护 中 产生 的 差 电 流 而 动 作 的 一 种 保 护 装 置 。 常 用 做 主 变 压 器 、 发 电 机 和 并 联 电 容 器 的 保 护 装 置， 按 其 装 置 方 式 的 不 同 可 分 为 ： A、 横 联 差 动 保 护

25、-常 用 作 发 电 机 的 短 路 保 护 和 并 联 电 容 器 的 保 护 ， 一 般 设 备 的 每相 均 为 双 绕 组 或 双 母 线 时 ， 采 用 这 种 差 动 保 护 。 B、 纵 联 差 动 保 护 -一 般 常 用 作 主 变 压 器 的 保 护 ， 是 专 门 保 护 变 压 器 内 部 和 外 部 故障 的 主 保 护 。 高 频 保 护 ： 这 是 一 种 作 为 主 系 统 、 高 压 长 线 路 的 高 可 靠 性 的 继 电 保 护 装 置 。 目前 我 国 已 建 成 的 多 条 500KV 的 超 高 压 输 电 线 路 就 要 求 使 用 这 种 可

26、行 性 、 选 择 性 、 灵 敏性 和 动 作 迅 速 的 保 护 装 置 。 高 频 保 护 分 为 相 差 高 频 保 护 ； 方 向 高 频 保 护 。 相 差 高 频 保 护 的 基 本 原 理 是 比 较 两 端 电 流 的 相 位 的 保 护 。 规 定 电 流 方 向 由 母 线 流 向线 路 为 正 ， 从 线 路 流 向 母 线 为 负 。 就 是 说 ， 当 线 路 内 部 故 障 时 ， 两 侧 电 流 同 相 位 而 外 部故 障 时 ， 两 侧 电 流 相 位 差 180 度 。 方 向 高 频 保 护 的 基 本 工 作 原 理 是 ， 以 比 较 被 保 护 线

27、路 两 端 的 功 率 方 向 ， 来 判 别 输 电 线 路 的 内 部 或 外 部 故 障 的 一 种 保 护 装 置 。 距 离 保 护 ： 这 种 继 电 保 护 也 是 主 系 统 的 高 可 靠 性 、 高 灵 敏 度 的 继 电 保 护 ， 又 称为 阻 抗 保 护 ， 这 种 保 护 是 按 照 长 线 路 故 障 点 不 同 的 阻 抗 值 而 整 定 的 。 平 衡 保 护 ： 这 是 一 种 作 为 高 压 并 联 电 容 器 的 保 护 装 置 。 继 电 保 护 有 较 高 的 灵 敏度 ， 对 于 采 用 双 星 形 接 线 的 并 联 电 容 器 组 ， 采 用

28、这 种 保 护 较 为 适 宜 。 它 是 根 据 并 联 电 容器 发 生 故 障 时 产 生 的 不 平 衡 电 流 而 动 作 的 一 种 保 护 装 置 。 负 序 及 零 序 保 护 ： 这 是 作 为 三 相 电 力 系 统 中 发 生 不 对 称 短 路 故 障 和 接 地 故 障 时的 主 要 保 护 装 置 。 方 向 保 护 ： 这 是 一 种 具 有 方 向 性 的 继 电 保 护 。 对 于 环 形 电 网 或 双 回 线 供 电 的 系统 ， 某 部 分 线 路 发 生 故 障 时 ， 而 故 障 电 流 的 方 向 符 合 继 电 保 护 整 定 的 电 流 方 向 ， 则 保 护装 置 可 靠 地 动 作 ， 切 除 故 障 点 。 扩展阅读： 1.高压电工实用技术第二版 机械工业出版社 主编 郭促礼 副主编 于曰浩 P374-P381 第七章 继电保护装置及其二次系统 第一节 概述 开放分类： 工程，电力，电气