繼電保護基礎(chǔ)知識培訓

1、.繼電保護繼電保護基礎(chǔ)知識培訓基礎(chǔ)知識培訓.電力系統(tǒng)傳輸示意圖通訊服務(wù)器通訊服務(wù)器數(shù)據(jù)采集和傳輸數(shù)據(jù)采集和傳輸.變配電站繼電保護及綜合自動化變配電站繼電保護及綜合自動化基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識培訓培訓 電力系統(tǒng)電壓等級電力系統(tǒng)電壓等級有220/380V（0.4 kV），3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。隨著電機制造工藝的提高，10 kV電動機已批量生產(chǎn)，所以3 kV、6 kV已較少使用，20 kV、66 kV也很少使用。供電系統(tǒng)以10 kV、35 kV為主。輸配電系統(tǒng)以110 kV以上為主。發(fā)電廠發(fā)電機有6 kV

2、與10 kV兩種，現(xiàn)在以10 kV為主，用戶均為220/380V（0.4 kV）低壓系統(tǒng)。 .根據(jù)城市電力網(wǎng)規(guī)定設(shè)計規(guī)則規(guī)定：輸電網(wǎng)為500 kV、330 kV、220 kV、110kV，高壓配電網(wǎng)為110kV、66kV，中壓配電網(wǎng)為20kV、10kV、6 kV，低壓配電網(wǎng)為0.4 kV（220V/380V）。發(fā)電廠發(fā)出6 kV或10 kV電，除發(fā)電廠自己用（廠用電）之外，也可以用10 kV電壓送給發(fā)電廠附近用戶，10 kV供電范圍為10Km、35 kV為2050Km、66 kV為30100Km、110 kV為50150Km、220 kV為100300Km、330 kV為200600Km、50

3、0 kV為150850Km。 .電力系統(tǒng)各種電壓等級均通過電力變壓器來轉(zhuǎn)換，電壓升高為升壓變壓器（變電站為升壓站），電壓降低為降壓變壓器（變電站為降壓站）。一種電壓變?yōu)榱硪环N電壓的選用兩個線圈（繞組）的雙圈變壓器，一種電壓變?yōu)閮煞N電壓的選用三個線圈（繞組）的三圈變壓器。變電站除升壓與降壓之分外，還以規(guī)模大小分為樞紐站，區(qū)域站與終端站。樞紐站電壓等級一般為三個（三圈變壓器），550kV /220kV /110kV。區(qū)域站一般也有三個電壓等級（三圈變壓器），220 kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。終端站一般直接接到用戶，大多數(shù)為兩個電壓等級（兩圈變壓器）110k

4、V /10 kV或35 kV /10 kV。用戶本身的變電站一般只有兩個電壓等級（雙圈變壓器）110 kV /10kV、，其中以為最多。變配電站種類.變電站一次回路接線方案 一次接線種類 ：變電站一次回路接線是指輸電線路進入變電站之后，所有電力設(shè)備（變壓器及進出線開關(guān)等）的相互連接方式。其接線方案有：線路變壓器組，橋形接線，單母線，單母線分段，雙母線，雙母線分段，環(huán)網(wǎng)供電等。.1）線路變壓器組：變電站只有一路進線與一臺變壓器，而且再無發(fā)展的情況下采用線路變壓器組接線。2）橋形接線：有兩路進線、兩臺變壓器，而且再沒有發(fā)展的情況下，采用橋形接線。針對變壓器，聯(lián)絡(luò)斷路器在兩個進線斷路器之內(nèi)為內(nèi)橋接線

5、，聯(lián)絡(luò)斷路器在兩個進線斷路器之外為外橋接線。3）單母線：變電站進出線較多時，采用單母線，有兩路進線時，一般一路供電、一路備用（不同時供電），二者可設(shè)備用電源互自投，多路出線均由一段母線引出。4）單母線分段：有兩路以上進線，多路出線時，選用單母線分段，兩路進線分別接到兩段母線上，兩段母線用母聯(lián)開關(guān)連接起來。出線分別接到兩段母線上。單母線分段運行方式比較多。一般為一路主供，一路備用（不合閘），母聯(lián)合上，當主供斷電時，備用合上，主供、備用與母聯(lián)互鎖。備用電源容量較小時，備用電源合上后，要斷開一些出線。這是比較常用的一種運行方式。對于特別重要的負荷，兩路進線均為主供，母聯(lián)開關(guān)斷開，當一路進線斷電時，母

6、聯(lián)合上，來電后斷開母聯(lián)再合上進線開關(guān)。單母線分段也有利于變電站內(nèi)部檢修，檢修時可以停掉一段母線，如果是單母線不分段，檢修時就要全站停電，利用旁路母線可以不停電，旁路母線只用于電力系統(tǒng)變電站。5）雙母線：雙母線主要用于發(fā)電廠及大型變電站，每路線路都由一個斷路器經(jīng)過兩個隔離開關(guān)分別接到兩條母線上，這樣在母線檢修時，就可以利用隔離開關(guān)將線路倒在一條件母線上。雙母線也有分段與不分段兩種，雙母線分段再加旁路斷路器，接線方式復雜，但檢修就非常方便了，停電范圍可減少。.變配電站二次回路 二次回路種類：變配電站二次回路包括：測量、保護、控制與信號回路部分。測量回路包括：計量測量與保護測量。控制回路包括：就地手

7、動合分閘、防跳聯(lián)鎖、試驗、互投聯(lián)鎖、保護跳閘以及合分閘執(zhí)行部分。信號回路包括開關(guān)運行狀態(tài)信號、事故跳閘信號與事故預告信號。.測量回路： 測量回路分為電流回路與電壓回路。電流回路各種設(shè)備串聯(lián)于電流互感器二次側(cè)（5A），電流互感器是將原邊負荷電流統(tǒng)一變?yōu)?A測量電流。計量與保護分別用各自的互感器（計量用互感器精度要求高），計量測量串接于電流表以及電度表，功率表與功率因數(shù)表電流端子。保護測量串接于保護繼電器的電流端子。微機保護一般將計量及保護集中于一體，分別有計量電流端子與保護電流端子。電壓測量回路，220/380V低壓系統(tǒng)直接接220V或380V，3KV以上高壓系統(tǒng)全部經(jīng)過電壓互感器將各種等級的高

8、電壓變?yōu)榻y(tǒng)一的100V電壓，電壓表以及電度表、功率表與功率因數(shù)表的電壓線圈經(jīng)其端子并接在100V電壓母線上。微機保護單元計量電壓與保護電壓統(tǒng)一為一種電壓端子。 .控制回路 1合分閘回路：合分閘通過合分閘轉(zhuǎn)換開關(guān)進行操作，常規(guī)保護為提示操作人員及事故跳閘報警需要，轉(zhuǎn)換開關(guān)選用預合-合閘-合后及預分-分閘-分后的多檔轉(zhuǎn)換開關(guān)。以使利用不對應接線進行合分閘提示與事故跳閘報警，國家已有標準圖設(shè)計。采用微機保護以后，要進行遠分合閘操作后，還要到就地進行轉(zhuǎn)換開關(guān)對位操作，這就失去了遠分操作的意義，所以應取消不對應接線，選用中間自復位的只有合閘與分閘的三檔轉(zhuǎn)換開關(guān)。（2）防跳回路：當合閘回路出現(xiàn)故障時進行分

9、閘，或短路事故未排除，又進行合閘（誤操作），這時就會出現(xiàn)斷路器反復合分閘，不僅容易引起或擴大事故，還會引起設(shè)備損壞或人身事故，所以高壓開關(guān)控制回路應設(shè)計防跳。防跳一般選用電流啟動，電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈串接于分閘回路作為啟動線圈。電壓線圈接于合閘回路，作為保持線圈，當分閘時，電流線圈經(jīng)分閘回路起動。如果合閘回路有故障，或處于手動合閘位置，電壓線圈起啟動并通過其常開接點自保持，其常閉接點馬上斷開合閘回路，保證斷路器在分閘過程中不能馬上再合閘。防跳繼電器的電流回路還可以通過其常開接點將電流線圈自保持，這樣可以減輕保護繼電器的出口接點斷開負荷，也減少了保護繼電器的保持時間要求。.有些微機保

10、護裝置自己已具有防跳功能，這樣就可以不再設(shè)計防跳回路。斷路 器操作機構(gòu)選用彈簧儲能時，如果選用儲能后可以進行一次合閘與分閘的彈簧儲能操作機構(gòu)（也有用于重合閘的儲能后可以進行二次合閘與分閘的彈簧儲能操作機構(gòu)），因為儲能一般都要求10秒左右，當儲能開關(guān)經(jīng)常處于斷開位置時，儲一次能，合完之后，將儲能開關(guān)再處于斷開位置，可以跳一次閘；跳閘之后，要手動儲能之后才能進行合閘，此時，也可以不再設(shè)計防跳回路。（3）試驗與互投聯(lián)鎖與控制：對于手車開關(guān)柜，手車推出后要進行斷路器合分閘試驗，應設(shè)計合分閘試驗按鈕。進線與母聯(lián)斷路，一般應根據(jù)要求進行互投聯(lián)鎖或控制。（4）保護跳閘：保護跳閘出口經(jīng)過連接片接于跳閘回路，連

11、接片用于保護調(diào)試，或運行過程中解除某些保護功能。（5）合分閘回路：合分閘回路為經(jīng)合分閘母線為操作機構(gòu)提供電源，以及其控制回路，一般都應單獨畫出?？刂苹芈?.信號回路 （1）開關(guān)運行狀態(tài)信號由合閘與分閘指示兩個裝于開關(guān)柜上的信號燈組成：經(jīng)過操作轉(zhuǎn)換開關(guān)不對應接線后接到正電源上。采用微機保護后，轉(zhuǎn)換開關(guān)取消了不對應接線，所以信號燈正極可以直接接到正電源上。（2）事故信號有事故跳閘與事故預告兩種信號，事故跳閘報警也要通過轉(zhuǎn)化開關(guān)不對應后，接到事故跳閘信號母線上，再引到中央信號系統(tǒng)。事故預告信號通過信號繼電器接點引到中央信號系統(tǒng)。采用微機保護后，將斷路器操作機構(gòu)輔助接點與信號繼電器的接點分別接到微機保

12、護單元的開關(guān)量輸入端子，需要有中央信號系統(tǒng)時，如果微機保護單元可以提供事故跳閘與事故預告輸出接點，可將其引到中央信號系統(tǒng)。否則，應利用信號繼電器的另一對接點引到中央信號系統(tǒng)。 （3）中央信號系統(tǒng)為安裝于值班室內(nèi)的集中報警系統(tǒng)，由事故跳閘與事故預告兩套聲光報警組成，光報警用光字牌，不用信號燈，光字牌分集中與分散兩種。采用變電站綜合自動化系統(tǒng)后，可以不再設(shè)計中央信號系統(tǒng)，或?qū)⑵浜喕?，只設(shè)計集中報警作為計算機報警的后備報警。 .繼電保護的概念及作用電力系統(tǒng)繼電保護是指繼電保護技術(shù)和繼電保護裝置的統(tǒng)稱繼電保護技術(shù)：是一完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析，繼電保護原理及實現(xiàn)、繼電保護配置設(shè)計、繼電保護

13、運行及維護等技術(shù)構(gòu)成。繼電保護裝置：是完成繼電保護功能的核心，是能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置的基本任務(wù)：1）自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，是故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。2）反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護條件，而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。繼電保護裝置的構(gòu)成： 一般有測量元件、邏輯元件、動作元件構(gòu)成。對動作于跳閘的繼電保護，在技術(shù)上一般應滿足四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。.變配電站繼電保護 1）變配電站繼電保護的作用：變配電站繼電保護

14、能夠在變配電站運行過程 中發(fā)生故障（三相短路、兩相短路、單相接地等）和出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時（過負荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等），迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。2）變配電站繼電保護的基本工作原理：變配電站繼電保護是根據(jù)變配電站運行過程中發(fā)生故障時出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過繼電保護的整定值（給定值）或超限值后，在整定時間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報警信號。根據(jù)電流值來進行選擇性跳閘的為反時限，電流值越大，跳閘越快。根據(jù)時間來進行選擇性跳閘的稱

15、為定時限保護，定時限在故障電流超過整定值后，經(jīng)過時間定值給定的時間后才出現(xiàn)跳閘命令。瓦斯與溫度等為非電量保護?？煽肯禂?shù)為一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)，計算繼電器保護動作值時，要將計算結(jié)果再乘以可靠系數(shù)，以保證繼電保護動作的準確與可靠，其范圍為。發(fā)生故障時的最小值與保護的動作值之比為繼電保護的靈敏系數(shù)，一般為1.22，應根據(jù)設(shè)計規(guī)范要進行選擇。 .變配電站繼電保護按保護性質(zhì)分類1（1）電流速斷保護：故障電流超過保護整定值無時限（整定時間為零），立即發(fā)出跳閘命令。（2）電流延時速斷保護：故障電流超過速斷保護整定值時，帶一定延時后發(fā)出跳閘命令。（3）過電流保護：故障電流超過過流保護整定值，故障出現(xiàn)時間超過保護整定時

16、間后發(fā)出跳閘命令。（4）過電壓保護：故障電壓超過保護整定值時，發(fā)出跳閘命令或過電壓信號。（5）低電壓保護：故障電壓低于保護整定值時，發(fā)出跳閘命令或低電壓信號。（6）低周波減載：當電網(wǎng)頻率低于整定值時，有選擇性跳開規(guī)定好的不重要負荷。（7）單相接地保護：當一相發(fā)生接地后對于接地系統(tǒng)，發(fā)出跳閘命令，對于中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)出接地報警信號。（8）差動保護：當流過變壓器、中性點線路或電動機繞組，線路兩端電流之差變化超過整定值時，發(fā)出跳閘命令稱為縱差動保護，兩條并列運行的線路或兩個繞組之間電流差變化超過整定值時，發(fā)出跳閘命令稱橫差動保護。（9）距離保護：根據(jù)故障點到保護安裝處的距離（阻抗）發(fā)出跳閘命令稱

17、為距離保護。（10）方向保護：根據(jù)故障電流的方向，有選擇性的發(fā)出跳閘命令稱為方向保護。（11）高頻保護：利用弱電高頻信號傳遞故障信號來進行選擇性跳閘的保護稱為高頻保護。（12）過負荷：運行電流超過過負荷整定值（一般按最大負荷或設(shè)備額定功率來整定）時，發(fā)出過負荷信號。（13）瓦斯保護：對于油浸變壓器，當變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路出現(xiàn)電氣火花，變壓器油被擊穿出現(xiàn)瓦斯氣體沖擊安裝在油枕通道管中的瓦斯繼電器，故障嚴重，瓦斯氣體多，沖擊力大，重瓦斯動作于跳閘，故障不嚴重，瓦斯氣體少，沖擊力小，輕瓦斯動作于信號。（14）溫度保護：變壓器、電動機或發(fā)電機過負荷或內(nèi)部短路故障，出現(xiàn)設(shè)備本體溫度升高，超過整定值發(fā)出

18、跳閘命令或超溫報警信號。.變配電站繼電保護按保護性質(zhì)分類2（15）主保護：滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，出現(xiàn)故障后能以最快速度有選擇性的切除被保護設(shè)備或線路的保護。（16）后備保護：主保護或斷路器拒動時，用來切除除故障的保護。主保護拒動，本電力系統(tǒng)或線路的另一套保護發(fā)出跳閘命令的為近后備保護。當主保護或斷路器拒動由相鄰（上一級）電力設(shè)備或線路的保護來切除故障的后備保護為遠后備保護。 （17）輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能，或當主保護和后備保護檢修退出時而增加的簡單保護。（18）互感器二次線路斷線報警：電流互感器或電壓互感器二次側(cè)斷線會引起保護誤動作，所以在其發(fā)生斷線后應發(fā)出斷線信號。

19、（19）跳閘回路斷線：斷路器跳閘回路斷線后，繼電保護發(fā)出跳閘命令斷路器也不能跳開，所以跳閘回路斷線時應發(fā)出報警信號。（20）自動重合閘：對于一些瞬時性故障（雷擊、架空線閃路等）故障迅 速切除后，不會發(fā)生永久性故障，此時再進行合閘，可以繼續(xù)保證供電。繼電保護發(fā)出跳閘命令斷路器跳開后馬上再發(fā)出合閘命令，稱為重合閘。重合閘一次后不允許再重合的稱為一次重合閘，允許再重合一次的稱為二次重合閘（一般很少使用）。有了重合閘功能之后，在發(fā)生故障后，繼電保護先不考慮保護整定時間，馬上進行跳閘，跳閘后，再進行重合閘，重合后故障不能切除，然后再根據(jù)繼電保護整定時間進行跳閘，此種重合閘為前加速重合閘。發(fā)生事故后繼電保

20、護先根據(jù)保護整定時間進行保護跳閘，然后進行重合閘，重合閘不成功無延時迅速發(fā)出跳閘命令，此種重合閘稱為后加速重合閘。（21）備用電源互投：兩路或多路電源進線供電時，當一路斷電，其供電負荷可由其它電源供電，也就是要進行電源切換，人工進行切換的稱為手動互投。自動進行切換的稱為自動互投。互投有利用母聯(lián)斷路器進行互投的（用于多路電源進行同時運行）和進線電源互投（一路電源為主供，其它路電源為熱備用）等多種形式。對于不允供電電源并列運行的還應加互投閉鎖。（22）同期并列與解列：對于多電源供電的變電站或發(fā)電廠要聯(lián)網(wǎng)或上網(wǎng)時必須滿足同期并列條件后才能并網(wǎng)或上網(wǎng)，并網(wǎng)或上網(wǎng)有手動與自動兩種。 .變電站繼電保護按被

21、保護對象分類 （1）發(fā)電機保護： 發(fā)電機保護有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路，發(fā)電機外部短路，對稱過負荷，定子繞組過電壓，勵磁回路一點及兩點接地，失磁故障等。出口方式為停機，解列，縮小故障影響范圍和發(fā)出信號。（2）電力變壓器保護： 電力變壓器保護有繞組及其引出線相間短路，中性點直接接地側(cè)單相短路，繞組匝間短路，外部短路引起的過電流，中性點直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓、過負荷，油面降低，變壓器溫度升高，油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。（3）線路保護： 線路保護根據(jù)電壓等級不同，電網(wǎng)中性點接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長度不同，分別有：相間短路、單相接地短路、單相接地、過負荷等。（4）母線保護：發(fā)電廠和重要變電所的母線應裝設(shè)專用母線保護。（5）電力電容器保護：電力電容器有電