繼電保護(hù)培訓(xùn)資料

1、第一章 緒 論第一節(jié)            電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用一、電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)1. 電力系統(tǒng)的故障：指系統(tǒng)的全部或部分的正常運(yùn)行遭到破壞，以致造成對(duì)用戶的停止送電、少送電、電能質(zhì)量變壞到不能容許的程度，甚至毀壞設(shè)備等等。如三相短路f (3)、兩相短路f (2)、單相短路接地f (1)、兩相短路接地f (1,1)、斷線、變壓器繞組匝間短路、復(fù)合故障等。2. 不正常運(yùn)行狀態(tài)：指系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但未發(fā)展成為故障時(shí)的情況。小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過(guò)負(fù)荷

2、、變壓器過(guò)熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率降低等。 二、發(fā)生故障可能引起的后果是：1、        故障點(diǎn)通過(guò)很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設(shè)備燒壞；2、        系統(tǒng)中設(shè)備，在通過(guò)短路電流時(shí)所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力使設(shè)備縮短使用壽命； 3、        因電壓降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量；破壞系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，產(chǎn)生振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。三、繼電保護(hù)裝

3、置及其任務(wù)1、繼電保護(hù)：利用電路的相互更替和延續(xù)而構(gòu)成的電力系統(tǒng)的保護(hù)措施。1繼電保護(hù)裝置：就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。2它的基本任務(wù)是：（1）發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件（設(shè)備）從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。（2）對(duì)不正常運(yùn)行狀態(tài)，為保證選擇性，一般要求保護(hù)經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件（如有無(wú)經(jīng)常值班人員），而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)（減負(fù)荷或跳閘），且能與自動(dòng)重合閘相配合。第二節(jié)          &#

4、160;   繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的組成一、繼電保護(hù)的基本原理繼電保護(hù)的原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時(shí)，起動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)。1、      利用基本電氣參數(shù)的區(qū)別發(fā)生短路后，利用電流、電壓、線路測(cè)量阻抗等的變化，可以構(gòu)成如下保護(hù)。（1）過(guò)電流保護(hù)：反映電流的增大而動(dòng)作，如圖1-1所示，（2）低電壓保護(hù)：反應(yīng)于電壓的降低而動(dòng)作。（3）距離保護(hù)（或低阻抗保護(hù)）：反應(yīng)于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地之間的距離（或測(cè)量阻抗的減小）而動(dòng)作。2、利用內(nèi)部故障和外部故障

5、時(shí)被保護(hù)元件兩側(cè)電流相位（或功率方向）的差別。如圖1-2所示雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)。規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路。正常運(yùn)行和線路AB外部故障時(shí)，A-B兩側(cè)電流的大小相等相位相差180°；當(dāng)線路AB內(nèi)部短路時(shí)，A-B兩側(cè)電流一般大小不相等，相位相等，從而可以利用兩側(cè)電流相位或功率方向的差別可以構(gòu)成各種差動(dòng)原理的保護(hù)（內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作），如縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，相差高頻保護(hù)、方向高頻保護(hù)等。3、對(duì)稱分量是否出現(xiàn)電氣元件在正常運(yùn)行（或發(fā)生對(duì)稱短路）時(shí)，負(fù)序分量和零序分量為零；在發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，一般負(fù)序和零序都較大。因此，根據(jù)這些分量的是否存在可以構(gòu)成零序保護(hù)和負(fù)序保護(hù)。此種保護(hù)裝置都具有良好的選擇性

6、和靈敏性。4、反應(yīng)非電氣量的保護(hù)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)所產(chǎn)生的氣體而構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組的溫度升高而構(gòu)成過(guò)負(fù)荷保護(hù)等。二、繼電保護(hù)裝置的組成繼電保護(hù)的種類雖然很多，但是在一般情況下，都是由三個(gè)部分組成的，即測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分，其原理結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。 圖1-3 繼電保護(hù)裝置的原理結(jié)構(gòu)圖1、測(cè)量部分 測(cè)量部分是測(cè)量被保護(hù)元件工作狀態(tài)（正常工作、非正常工作或故障狀態(tài)）的一個(gè)或幾個(gè)物理量，并和已給的整定值進(jìn)行比較。從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。2、邏輯部分 邏輯部分的作用是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小，性質(zhì)，出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯程序工作，最后傳到

7、執(zhí)行部分。3、執(zhí)行部分 執(zhí)行部分的作用是根據(jù)邏輯部分送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如發(fā)出信號(hào)，跳閘或不動(dòng)作等。  第三節(jié)        對(duì)繼電保護(hù)的要求 一、選擇性 選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。如圖下圖所示d3點(diǎn)短路：保護(hù)6動(dòng)作，6QF跳閘；保護(hù)6或6QF拒動(dòng)，5QF跳閘；d2點(diǎn)短路：保護(hù)5動(dòng)作，5QF跳閘；保護(hù)5或5QF拒動(dòng)，2QF、4QF跳閘；d1點(diǎn)短路：保護(hù)1和保護(hù)2動(dòng)作，1QF跳閘、2QF跳閘；保護(hù)

8、2或2QF拒動(dòng)，4QF跳閘。主保護(hù)：能有選擇性地快速切除全線故障的保護(hù)。后備保護(hù)：當(dāng)故障線路的主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用以切除故障的保護(hù)。近后備保護(hù)：作為本線路主保護(hù)的后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)：作為下一條相鄰線路主保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒跳后備保護(hù)。二、速動(dòng)性 速動(dòng)性是指盡可能快地切除故障短路時(shí)快速切除故障，可以縮小故障范圍，減輕短路引起的破壞程度，減小對(duì)用戶工作的影響，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。三、靈敏性 靈敏性是指對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量，靈敏系數(shù)越大，則保護(hù)的靈敏度就越高，反之就越低。  四、可靠性 可靠性是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了屬于它

9、應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在其他不屬于它應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。以上四個(gè)基本要求之間，有的相輔相成，有的相互制約，需要針對(duì)不同的使用條件，分別地進(jìn)行協(xié)調(diào)。此四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個(gè)基本線索。根據(jù)保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的地位和作用來(lái)確定具體的保護(hù)方式，以滿足其相應(yīng)的要求。第四節(jié) 繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史繼電保護(hù)的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在20世紀(jì)50年代及以前，電磁型繼電器。60年代，整流型元件組成的裝置。70年代以后，集成電路構(gòu)成的裝置。到80年代，微型機(jī)繼電保護(hù)裝置中逐漸應(yīng)用。隨著新技術(shù)新工藝的采用，繼電保護(hù)硬件設(shè)備的可

10、靠性，運(yùn)行維護(hù)方便性也不斷得到提高。繼電保護(hù)技術(shù)將達(dá)到更高的水平。 返回  第二章    電網(wǎng)的電流保護(hù) 第一節(jié)            單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護(hù)繼電器的分類繼電器是一種能自動(dòng)斷續(xù)的控制器件，當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí)，能使輸出回路的被控電量發(fā)生預(yù)計(jì)的變化，是具有對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。按動(dòng)作原理：電磁型、感應(yīng)型、整流型、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型等繼電器。按反應(yīng)的物理量：電流繼電器、電壓

11、繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器和頻率繼電器等。按作用：起動(dòng)繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器和出口繼電器等。對(duì)繼電器的要求（1）工作可靠。（2）動(dòng)作值誤差小。（3）接點(diǎn)可靠。（4）消耗的功率要小。（5）動(dòng)作迅速。（6）熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定要好。（7）安裝調(diào)試容易、運(yùn)行維護(hù)方便、價(jià)格便宜。 一、電磁型繼電器電磁型繼電器基本結(jié)構(gòu)型式有螺管線圈式，吸引銜鐵式和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式三種，如圖2-1所示。圖2-1電磁型繼電器的原理結(jié)構(gòu)電流繼電器在電流保護(hù)中用作測(cè)量和起動(dòng)元件，它是反應(yīng)電流超過(guò)某一整定值而動(dòng)作的繼電器。電磁型繼電器是利用電磁原理工作的，現(xiàn)以吸引銜鐵式繼電器為例進(jìn)行分析，如圖2-2所示

12、。 圖2-2 電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)矩曲線首先分析使繼電器觸點(diǎn)接通的力矩。在線圈1中通以電流Ij，則產(chǎn)生與其成正比的磁通，即，由電磁吸引力作用到舌片上的電磁轉(zhuǎn)矩Mdc可表示為Mdc=K12=K2·  使繼電器觸點(diǎn)閉合的阻力矩Mth=Mth1+K3（ 1 2 ）在可動(dòng)舌片轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，還必須克服摩擦力矩Mm，其值可以認(rèn)為是不隨變化的一個(gè)常數(shù)。 1、繼電器動(dòng)作的條件： Mdc Mth+Mm 2、動(dòng)作電流 能夠滿足上述條件，使繼電器動(dòng)作的最小電流值Ij，稱為繼電器的動(dòng)作電流（起動(dòng)電流），記作IdzjJ。對(duì)應(yīng)此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為3、繼電器的返回條件 繼電器動(dòng)作后，當(dāng)IJ減小時(shí)，

13、繼電器在彈簧的作用下將返回。為使繼電器返回，必須: Mth Mdc+Mm或 MdcMth-Mm4、返回電流 滿足上述條件，使繼電器返回原位的最大電流值稱為繼電器的返回電流，記為Ih.j.對(duì)應(yīng)此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為 Mh=K2（I2h j/2） (22)總結(jié)：當(dāng)Ij Idzj時(shí)，繼電器不動(dòng)作， 當(dāng)IjIdzj時(shí)，則繼電器迅速動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合； 當(dāng)減小 Ij 使IjIhjJ時(shí)，繼電器又立即返回原位，觸點(diǎn)打開(kāi)。5、返回系數(shù) 返回電流與起動(dòng)電流的比值稱為繼電器的返回系數(shù)，可表示為 在實(shí)際應(yīng)用中，要求有較高的返回系數(shù)，如0.850.9。返回系數(shù)越大則保護(hù)裝置的靈敏度越高，但過(guò)大的返回系數(shù)會(huì)使繼電器觸點(diǎn)閉合不夠可

14、靠。6、動(dòng)作電流的調(diào)整方法（1） 改善繼電器線圈的匝數(shù)；（2）改變彈簧的張力；（3）改變初始空氣隙長(zhǎng)度。三、電流互感器電流互感器的作用是將高壓設(shè)備中的額定大電流變換成5A或1A的小電流，以便繼電保護(hù)裝置或儀表用于測(cè)量電流。電流互感器由鐵心及繞組組成。一、二次繞組磁勢(shì)有以下平衡關(guān)系： I1W1-I2W2=0 圖電流互感器 （a） 原理圖（b）示意圖1、 1、  電流互感器的極性 在圖2-（a）中，一、二次繞組中感應(yīng)電勢(shì)及同時(shí)為高電位點(diǎn)，稱同極性或?qū)?yīng)端。一般用L、K表示或以“*”標(biāo)注。2、 2、 電流互感器的等值電路及相量圖電流互感器與普通變壓器的等值電路有著相同的形式。其等值電路如圖

15、所示，圖中原邊的參數(shù)都已歸算到二次繞組。- 3、 3、 誤差分析(1) 電流誤差。歸算到二次繞組的一次繞組一次電流與二次繞組電流的數(shù)量差,一般用百分?jǐn)?shù)表示，即  而 電流互感器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的電流誤差實(shí)際是二次負(fù)載阻抗Zf與短路電流倍數(shù)m的函數(shù)，可表示為 I%=f(Zf ,m) 按規(guī)定用于繼電保護(hù)的電流互感器，其穩(wěn)態(tài)電流誤差不允許大于10%，角誤差 不得大于7 在滿足10%誤差的條件下，m=的關(guān)系曲線叫電流互感器的10%誤差曲線，它由廠家提供。結(jié)論：電流互感器在正常運(yùn)行時(shí)，電流誤差決定于勵(lì)磁電流的大小，而勵(lì)磁電流與電流互感器的負(fù)載阻抗Zf成正比，與勵(lì)磁阻抗成反比。一般誤差小于1%。（3）

16、暫態(tài)短路電流引起的誤差。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，電流互感器的原邊流有短路電流的周期分量Id×z和非周期分量Id×.f。非周期分量的誤差ifi, 總誤差電流。  從誤差曲線可以看出，最大誤差發(fā)生在短路后35個(gè)周波，短路回路非周期電流衰減以后，其值比穩(wěn)態(tài)短路誤差大許多倍，且含有很大的直流成分。（4）減小電流互感器誤差的措施。a.減小電流互感器的勵(lì)磁電流。b.盡量加大電流互感器的勵(lì)磁電抗XLC，增大鐵心截面或用高導(dǎo)磁率的鈹莫合金做鐵芯。c.應(yīng)盡量減小電流互感器的二次側(cè)負(fù)載阻抗Zf，降低勵(lì)磁電壓ULC；d.選擇同型號(hào)的電流互感器串聯(lián)使用，使每個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電壓僅為負(fù)載壓降的一半

17、；e.選擇大變比的電流互感器，以降低短路電流倍數(shù)。四、電壓互感器電壓互感器的任務(wù)是將很高的電壓準(zhǔn)確地變換至二次保護(hù)及二次儀表的允許電壓，使繼電器和儀表既能在低電壓情況下工作，又能準(zhǔn)確地反映電力系統(tǒng)中高壓設(shè)備的運(yùn)行情況。電壓互感器分為電磁式和電容式兩種。（一） （一）  電磁式電壓互感器 1、工作原理電磁式電壓互感器的工作原理與一般電力變壓器相似。其等值電路與相量圖如圖2-11所示。以副邊電壓為參考相量，依次畫(huà)出各支路的電流及各節(jié)點(diǎn)電壓的相量如圖2-11（b）所示。圖 2-11 電壓互感器的等值電路及相量圖 （a）等值電路 (b) 相量圖2、電壓誤差分析 電壓互感器的電壓誤差是指歸算到

18、副邊的原邊電壓與副邊實(shí)際電壓的數(shù)量差，用百分?jǐn)?shù)表示： 當(dāng)原副邊電壓的相角差較小時(shí)，其電壓誤差可近似為： 結(jié)論: 電壓互感器的誤差是由電壓互感器的阻抗壓降引起的。減小負(fù)載電流能提高電壓互感器的精確度。（二）電容式電壓互感器電容式電壓互感器是利用電容分壓原理實(shí)現(xiàn)電壓變換的。最簡(jiǎn)單的電容式電壓互感器如圖2-12所示。C1、C2為分壓電容，T為隔離變壓器。二次開(kāi)路時(shí)的電壓為 有載時(shí)的輸出電壓為 則 利用可調(diào)電感L補(bǔ)償分壓器容性電抗，大大降低電壓互感器總電抗，使電壓互感器更接近理想恒壓源。提高了電壓互感器的精確度。五、無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)(電流I段)反應(yīng)電流增大而能瞬時(shí)動(dòng)作切除故障的電流保護(hù)，稱為電流速斷

19、保護(hù)也稱為無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)。1、             幾個(gè)基本概念 （1）系統(tǒng)最大運(yùn)行方式與系統(tǒng)最小運(yùn)行方式 最大運(yùn)行方式：就是在被保護(hù)線路末端發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)等值阻抗最小，而通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大的運(yùn)行方式。 最小運(yùn)行方式：就是在同樣短路條件下，系統(tǒng)等值阻抗最大，而通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方式。        （2）最小短路電流與最大短路電流在最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大，稱之

20、為最大短路電流。在最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小，稱之為最小短路電流。（3）保護(hù)裝置的起動(dòng)值對(duì)應(yīng)電流升高而動(dòng)作的電流保護(hù)來(lái)講，使保護(hù)裝置起動(dòng)的最小電流值稱為保護(hù)裝置的起動(dòng)電流，記作Idz。bh。（4）保護(hù)裝置的整定所謂整定就是根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求，確定保護(hù)裝置起動(dòng)值，靈敏系數(shù)，動(dòng)作時(shí)限等過(guò)程。2、工作原理無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)為了保證其保護(hù)的選擇性，一般情況下速斷保護(hù)只保護(hù)被保護(hù)線路的一部分，具體工作原理如圖2-13所示。             圖2-13 電

21、流速斷保護(hù)動(dòng)作特性分析短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流可用下式計(jì)算：結(jié)論：流過(guò)保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流值隨短路點(diǎn)的位置變化， 且與系統(tǒng)的運(yùn)行方式和短路類型有關(guān)。 3、整定計(jì)算（1）動(dòng)作電流為保證選擇性，保護(hù)裝置的起動(dòng)電流應(yīng)按躲開(kāi)下一條線路出口處短路時(shí)，通過(guò)保護(hù)的最大短路電流來(lái)整定。即 IdzId。d2max=KK Id。Bmax 式中可靠系數(shù)=1.21.3， 繼電器動(dòng)作電流： Kjx電流互感器的接線系數(shù)結(jié)論:電流速斷保護(hù)只能保護(hù)本條線路的一部分，而不能保護(hù)全線路，其最大和最小保護(hù)范圍Lmax和Lmin。 （1） （1）       保護(hù)范圍（靈敏度KLm）計(jì)算（校驗(yàn)）規(guī)程規(guī)定，在最小運(yùn)行方式下，速斷保護(hù)范圍的相對(duì)值 Lb%（15%20%）時(shí)，為合乎要求，即由圖2-13可知 （2-7） 其中Xd=X1Lmin代入式（2-7）整理得 （2-8）式中 Ue輸電線路的額定線電壓；LAB一被保