工業(yè)企業(yè)供電 課件第5章 之繼電保護(hù)

1、第5章之繼電保護(hù)裝置1、繼電保護(hù)裝置概述2、供配電網(wǎng)的繼電保護(hù)3、電力變壓器的繼電保護(hù)教學(xué)要求 理解電力系統(tǒng)繼電保護(hù)含義、任務(wù)；了解繼電保護(hù)裝置基本原理及組成；理解對(duì)繼電保護(hù)的基本要求；熟悉繼電器的圖形符號(hào)文字表示方法以及型號(hào)的表示方法；理解主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)、起動(dòng)、動(dòng)作等幾個(gè)重要名詞定義。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展50年代：電磁繼電器式繼電保護(hù)。年代：電磁繼電器式繼電保護(hù)。60年代中到年代中到80年代中：晶體管繼電保護(hù)年代中：晶體管繼電保護(hù)80年代末：集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管年代末：集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)

2、。保護(hù)。90年代初：集成電路保護(hù)時(shí)代。年代初：集成電路保護(hù)時(shí)代。90年代開(kāi)始：我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。年代開(kāi)始：我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。我國(guó)從我國(guó)從70年代末即已開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院年代末即已開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同

3、型式的微機(jī)保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法機(jī)保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f(shuō)從可以說(shuō)從繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。一體化發(fā)展。 繼電保護(hù)裝置由測(cè)量繼電器與邏輯繼電器通過(guò)合理組合而成的裝置。繼電保護(hù)對(duì)測(cè)量繼電器與邏輯繼電器進(jìn)行合理整定，使之完成特定功能。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)線(xiàn)路、元件上的保護(hù)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)作用1、電力系統(tǒng)故障和異常運(yùn)行電力系統(tǒng)的

4、發(fā)電機(jī)、變壓器、母線(xiàn)、輸電線(xiàn)路和用電設(shè)備通常處于正常運(yùn)行狀態(tài)，但也可能出現(xiàn)故障或異常運(yùn)行狀態(tài)。在三相交流系統(tǒng)中，最常見(jiàn)、最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路。直接連接（不考慮過(guò)渡電阻）的短路稱(chēng)為金屬性短路。 電力系統(tǒng)的正常工作遭到破壞，但未形成故障，稱(chēng)為異常運(yùn)行狀態(tài)。 與其他電氣元件相比，輸電線(xiàn)路是電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的一環(huán)。短路故障的最大特點(diǎn)是：短路點(diǎn)的短路電流很大，電壓降低。最常見(jiàn)的異常運(yùn)行狀態(tài)是電氣元件的電流超過(guò)其額定值，即過(guò)負(fù)荷狀態(tài)。短路產(chǎn)生后果短路更嚴(yán)重的后果，可能導(dǎo)致并列運(yùn)行的穩(wěn)定性、引起系統(tǒng)振蕩，甚至系統(tǒng)瓦解。短路電流的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)會(huì)直接損壞電氣設(shè)備，電壓下降影響用戶(hù)的正常工作，

5、影響產(chǎn)品質(zhì)量。 故障和異常運(yùn)行狀態(tài)都可能發(fā)展成系統(tǒng)中的事故。事故是指系統(tǒng)或其中一部分正常工作遭到破壞，造成少送電、停止送電或電能質(zhì)量降到不允許地步，甚至造成設(shè)備或人員傷亡。 為提高供電可靠性，對(duì)電氣設(shè)備要進(jìn)行正確地設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)和檢修；一旦出現(xiàn)異常必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生故障有選擇地切除故障。 繼電保護(hù)是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生短路故障或異常狀態(tài)，動(dòng)作于跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。2、繼電保護(hù)的任務(wù)任務(wù)2）當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。1）當(dāng)電力系統(tǒng)被保護(hù)對(duì)象發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)地、有選擇地、快速地通過(guò)斷路器將故障元件從電力系統(tǒng)中切除

6、。繼電保護(hù)的基本原理和組成1、繼電保護(hù)基本原理繼電保護(hù)基本原理是利用被保護(hù)線(xiàn)路或設(shè)備故障前后某些變化的物理量為信息量，當(dāng)信息量達(dá)到一定值時(shí)，起動(dòng)邏輯環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的命令。1.利用故障時(shí)電流增大的特點(diǎn)構(gòu)成利用故障時(shí)電流增大的特點(diǎn)構(gòu)成電流保護(hù)電流保護(hù)；2.利用故障時(shí)電壓降低的特點(diǎn)可構(gòu)成利用故障時(shí)電壓降低的特點(diǎn)可構(gòu)成低電壓保護(hù)低電壓保護(hù)；3.利用電壓和電流比值的變化可構(gòu)成利用電壓和電流比值的變化可構(gòu)成阻抗（距離）阻抗（距離）保護(hù)保護(hù)；4.利用電壓和電流間相位角變化的特點(diǎn)可構(gòu)成利用電壓和電流間相位角變化的特點(diǎn)可構(gòu)成方向方向保護(hù)保護(hù)。（1）利用基本電氣參數(shù)量的區(qū)別 發(fā)生短路故障后，利用電流、電壓、線(xiàn)路測(cè)

7、量阻抗、電壓電流間相位、負(fù)序和零序分量的出現(xiàn)等的變化，構(gòu)成相應(yīng)的保護(hù)。1）過(guò)電流保護(hù)反應(yīng)電流增大而動(dòng)作的保護(hù)稱(chēng)為過(guò)電流保護(hù)。 如圖在BC線(xiàn)路上發(fā)生三相短路故障，則從電源到短路點(diǎn)之間將流過(guò)短路電流。 保護(hù)1和保護(hù)2都能反應(yīng)(測(cè)量)到這個(gè)電流，保護(hù)2首先動(dòng)作于斷路器QF2跳閘。KkI2）低電壓保護(hù) 低電壓保護(hù)是反應(yīng)電壓降低而動(dòng)作的保護(hù)。 此時(shí)A、B母線(xiàn)上的電壓將降低，保護(hù)1、2都能反應(yīng)到電壓降低，從選擇性要求，保護(hù)2應(yīng)首先動(dòng)作。K0kU3）距離保護(hù) 距離保護(hù)也稱(chēng)低阻抗保護(hù)，是反應(yīng)保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的阻抗下降而動(dòng)作的保護(hù)。B母線(xiàn)上電壓為：kkresZIUKkIkZ保護(hù)2測(cè)量阻抗為：kkkresm

8、LZZIUZ1/ 其大小等于保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)間的阻抗，正比于短路點(diǎn)到保護(hù)2之間的距離。（2）利用比較兩側(cè)的電流相位 利用被保護(hù)線(xiàn)路兩側(cè)電流相位，可構(gòu)成縱差保護(hù)、相差高頻保護(hù)、方向保護(hù)等。（3）反應(yīng)序分量或突變量是否出現(xiàn)特點(diǎn)接地短路時(shí)，將出現(xiàn)零序分量；發(fā)生短路時(shí)，正序分量將出現(xiàn)突變。不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，將出現(xiàn)負(fù)序分量； 可以根據(jù)是否出現(xiàn)負(fù)序、零序分量構(gòu)成序分量保護(hù)；根據(jù)正序突變量構(gòu)成對(duì)稱(chēng)、不對(duì)稱(chēng)短路保護(hù)。（4）反應(yīng)非電量保護(hù) 反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)所產(chǎn)生的瓦斯氣體，構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反應(yīng)繞組溫度升高而構(gòu)成過(guò)負(fù)荷保護(hù)等。2、繼電保護(hù)裝置的組成執(zhí)行部分測(cè)量部分整定值邏輯部分輸出信號(hào)輸入信號(hào)（1）測(cè)量部分：測(cè)量

9、被保護(hù)對(duì)象的有關(guān)物理量，與給定量進(jìn)行比較，給出“是”或“非”信號(hào)。執(zhí)行部分測(cè)量部分整定值邏輯部分輸出信號(hào)輸入信號(hào)（2）邏輯部分：根據(jù)測(cè)量輸出的大小、性質(zhì)、輸出邏輯狀態(tài)，使保護(hù)按一定邏輯關(guān)系工作，然后確定跳閘或發(fā)信號(hào)。執(zhí)行部分測(cè)量部分整定值邏輯部分輸出信號(hào)輸入信號(hào)(3)執(zhí)行部分:根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)。1.3 對(duì)繼電保護(hù)的要求 每一電氣元件一般都有裝設(shè)：主保護(hù)、后備保護(hù)。必要時(shí)增加輔助保護(hù)。Iop1IklIop2Iop1lop1lop2tltop1top2top2top1 主保護(hù)：反應(yīng)整個(gè)被保護(hù)對(duì)象的故障并以最短的時(shí)延有選擇地切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路

10、器拒動(dòng)時(shí)，用來(lái)切除故障的保護(hù)。Iop1IklIop2Iop1lop1lop2tltop1top2top2top1近后備：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由本保護(hù)對(duì)象的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。遠(yuǎn)后備：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰元件或線(xiàn)路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)或后備保護(hù)的不足而增設(shè)的比較簡(jiǎn)單的保護(hù)。2、選擇性：保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)僅將故障對(duì)象從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍限制在最小的范圍內(nèi)。1K2K1、可靠性：在規(guī)定的保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，它不應(yīng)該拒動(dòng)，區(qū)外發(fā)生故障時(shí)不誤動(dòng)。3、靈敏性：在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置反應(yīng)故障能力。通常用靈敏度來(lái)衡量。反應(yīng)過(guò)量的保護(hù)：保護(hù)整定值故障參數(shù)的最小計(jì)算值時(shí)保護(hù)

11、安裝處測(cè)量到的保護(hù)區(qū)末端金屬性短路senKopksenIIKmin.反應(yīng)欠量的保護(hù)：算值到的故障參數(shù)的最大計(jì)故障時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量保護(hù)區(qū)末端金屬性短路保護(hù)整定值senKmax. kopsenUUK 由于多數(shù)短路故障是非金屬性短路，計(jì)算或測(cè)量參數(shù)有誤差等，要求靈敏度要大于1。4、速動(dòng)性：應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速地切除故障。 保護(hù)的基本要求是互相聯(lián)系而又互相矛盾的 。繼電保護(hù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，在不斷解決保護(hù)裝置應(yīng)用中出現(xiàn)的對(duì)基本要求之間的矛盾，使之在一定條件下達(dá)到辯證統(tǒng)一的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。繼電保護(hù)的基本要求是分析研究各種繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)，是貫穿本課程的一條基本線(xiàn)索。 繼電器是各種繼電保護(hù)裝置的基

12、本組成元件。一般來(lái)說(shuō)，按預(yù)先整定的輸入量動(dòng)作，并具有電路控制功能的元件稱(chēng)為繼電器。 當(dāng)輸入量等于起動(dòng)量時(shí)，輸出量突然增大，稱(chēng)為動(dòng)作。 繼電器opXreXmaxYminY0XY當(dāng)輸入量小于返回值時(shí)，稱(chēng)為繼電器返回。返回系數(shù)oprereXXK常開(kāi)觸點(diǎn) 當(dāng)繼電器輸入量未達(dá)到整定值時(shí)，斷開(kāi)的觸點(diǎn)稱(chēng)為常開(kāi)觸點(diǎn)。常開(kāi)觸點(diǎn)，也稱(chēng)動(dòng)合觸點(diǎn)。常閉觸點(diǎn) 當(dāng)繼電器輸入量未達(dá)到整定值時(shí)，閉合的觸點(diǎn)稱(chēng)為常閉觸點(diǎn)。常閉觸點(diǎn)也稱(chēng)動(dòng)斷觸點(diǎn)。 使繼電器的正常位置時(shí)的功能產(chǎn)生變化，稱(chēng)為起動(dòng)。繼電器完成所規(guī)定的任務(wù)，稱(chēng)為動(dòng)作。從動(dòng)作狀態(tài)回到初始位置，稱(chēng)為復(fù)歸。失去動(dòng)作狀態(tài)下的功能，稱(chēng)為返回。繼電器型號(hào)含義： 第一個(gè)字母第二、三個(gè)字

13、母 D電磁型 L整流型 B半導(dǎo)體型 J極化型或晶體管型L電流繼電器 Z阻抗繼電器Y電壓繼電器 FY負(fù)序電壓繼電器G功率方向繼電器 CD差動(dòng)繼電器X信號(hào)繼電器 ZB中間繼電器被吸合時(shí)延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)觸點(diǎn)觸點(diǎn)緩慢釋放繼電器的線(xiàn)圈快速繼電器的線(xiàn)圈緩慢吸合繼電器的線(xiàn)圈=IEC=IEC=IEC先合后斷的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)動(dòng)斷（常閉）圖形符號(hào)具有兩個(gè)線(xiàn)圈的繼電器繼電器線(xiàn)圈名 稱(chēng)分離表示法組合表示法=IEC=IEC動(dòng)合（常開(kāi)）極化繼電器的線(xiàn)圈說(shuō) 明=IEC名 稱(chēng)機(jī)械保持繼電器的線(xiàn)圈=IEC=IEC=IEC=IEC=IEC圖形符號(hào)說(shuō) 明=IEC名 稱(chēng)圖形符號(hào)說(shuō) 明名 稱(chēng)圖形符號(hào)說(shuō) 明低電壓繼電器=IEC=IEC瞬時(shí)過(guò)

14、電流保護(hù)UU過(guò)電壓繼電器P低功率繼電器=IECZ低阻抗繼電器=IECP功率方向繼電器I延時(shí)過(guò)電流保護(hù)I低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)IU復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)IPP線(xiàn)路縱量差動(dòng)保護(hù)接地距離保護(hù)距離保護(hù)ZZS定子接地保護(hù)差動(dòng)保護(hù)IdR轉(zhuǎn)子接地保護(hù)零序電流差動(dòng)保護(hù)I常用繼電器和保護(hù)裝置示例名 稱(chēng)圖形符號(hào)說(shuō) 明名 稱(chēng)圖形符號(hào)說(shuō) 明低電壓繼電器=IEC=IEC瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù)UU過(guò)電壓繼電器P低功率繼電器=IECZ低阻抗繼電器=IECP功率方向繼電器I延時(shí)過(guò)電流保護(hù)I低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)IU復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)IPP線(xiàn)路縱量差動(dòng)保護(hù)接地距離保護(hù)距離保護(hù)ZZS定子接地保護(hù)差動(dòng)保護(hù)IdR轉(zhuǎn)子接地保護(hù)零序電流差動(dòng)保護(hù)I常用繼電器和保護(hù)裝置示例小結(jié)（2）不對(duì)