繼電保護(hù)的基本原理及其組成

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯繼電保護(hù)的基本原理及其組成 參看圖1至圖6及其講解，了解本章對(duì)繼電愛護(hù)裝置對(duì)正常與故障或不正常狀態(tài)的區(qū)分以及繼電愛護(hù)基本原理，并且通過對(duì)繼電愛護(hù)裝置基本組成的學(xué)習(xí)深化了解各部分工作內(nèi)容。 一、繼電愛護(hù)裝置對(duì)正常與故障或不正常狀態(tài)的區(qū)分通過對(duì)繼電愛護(hù)裝置正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常狀態(tài)的學(xué)習(xí)，初步理解繼電愛護(hù)裝置的原理。1. 為完成繼電愛護(hù)所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，應(yīng)當(dāng)要求它能夠正確區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行與發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)之間的差別，以實(shí)現(xiàn)愛護(hù)。 圖1 正常運(yùn)行狀況 在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，每條線路上都流過由它供電的負(fù)荷電流 ，越靠近電源端的線路上的負(fù)荷電流越大。同時(shí)，各變

2、電站母線上的電壓，一般都在額定電壓5%-10%的范圍內(nèi)變化，且靠近于電源端母線上的電壓較高。線路始端電壓與電流之間的相位角打算于由它供電的負(fù)荷的功率因數(shù)角和線路的參數(shù)。 由電壓與電流之間所代表的“測(cè)量阻抗”是在線路始端所感受到的、由負(fù)荷所反應(yīng)出來的一個(gè)等效阻抗，其值一般很大。 圖2 d點(diǎn)三相短路狀況 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)（如上圖所示），假定在線路B-C上發(fā)生了三相短路，則短路點(diǎn)的電壓 降低到零，從電源到短路點(diǎn)之間均將流過很大的短路電流 ，各變電站母線上的電壓也將在不同程度上有很大的降低，距短路點(diǎn)越近時(shí)降低得越多。 設(shè)以 表示短路點(diǎn)到變電站B母線之間的阻抗，則母線上的殘余電壓應(yīng)為 此時(shí)與之間的相位角

3、就是的阻抗角，在線路始端的測(cè)量阻抗就是，此測(cè)量阻抗的大小正比于短路點(diǎn)到變電站B母線之間的距離。2. 一般狀況下，發(fā)生短路之后，總是伴隨著電流的增大、電壓降低、線路始端測(cè)量阻抗減小，以及電壓與電流之間相位角的變化。故利用正常運(yùn)行與故障時(shí)這些基本參數(shù)的區(qū)分，便可以構(gòu)成各種不同原理的繼電愛護(hù)：（1）反應(yīng)于電流增大而動(dòng)作的過電流愛護(hù)；（2）反應(yīng)于電壓降低而動(dòng)作的低電壓愛護(hù)；（3）反應(yīng)于短路點(diǎn)到愛護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離（或測(cè)量阻抗的減?。┒鴦?dòng)作的距離愛護(hù)（或低阻抗愛護(hù)）等。電力系統(tǒng)中的任一電氣元件，在正常運(yùn)行時(shí)，在某一瞬間，負(fù)荷電流總是從一側(cè)流入而從另一側(cè)流出。 圖 3 正常運(yùn)行狀態(tài) 說明：假如統(tǒng)一規(guī)定電

4、流的正方向都是從母線流向線路，則A-B兩側(cè)電流的大小相等，相位相差180度（圖中為實(shí)際方向）。 圖4點(diǎn)短路時(shí)的電流分布 說明：當(dāng)線路A-B范圍以外的點(diǎn)短路時(shí)，由電源I所供應(yīng)的短路電流將流過線路A-B，此時(shí)A-B兩側(cè)的電流仍舊是大小相等相位相反，其特征與正常運(yùn)行時(shí)一樣。 圖5點(diǎn)短路時(shí)的電流分布 說明：在線路A-B兩側(cè)的電流都是由母線流向線路，此時(shí)兩個(gè)電流的大小一般不相等，在抱負(fù)狀況下（兩側(cè)電勢(shì)同相位且全系統(tǒng)的阻抗角相等），兩個(gè)電流同相位。 要完成電力系統(tǒng)繼電愛護(hù)的基本任務(wù)，必需“區(qū)分”電力系統(tǒng)的正常、不正常工作和故障三種運(yùn)行狀態(tài)，“甄別”動(dòng)身生故障和消失特別的元件。而要“區(qū)分和甄別”，必需查找電

5、力元件在這三種運(yùn)行狀態(tài)下的可測(cè)參量（繼電愛護(hù)主要測(cè)電氣量）的“差異”，提取和利用這些可測(cè)參量的“差異”，實(shí)現(xiàn)對(duì)正常、不正常工作和故障元件的快速“區(qū)分”。3. 依據(jù)可測(cè)電氣量的不同差異，可以構(gòu)成不同原理的繼電愛護(hù)。不同運(yùn)行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：（1）流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；（2）元件的運(yùn)行相電壓幅值、序電壓幅值；（3）元件的電壓與電流的比值即“測(cè)量阻抗”等。發(fā)覺并正確利用能牢靠區(qū)分三種運(yùn)行狀態(tài)的可測(cè)參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電愛護(hù)原理。二、繼電愛護(hù)基本原理1. 利用每個(gè)電氣元件在內(nèi)部故障和外部故障（包括正常運(yùn)行狀況）時(shí)，兩側(cè)電流相位或功率方向的差別，就可以構(gòu)

6、成各種差動(dòng)原理的愛護(hù)，如縱聯(lián)差動(dòng)愛護(hù)、相差高頻愛護(hù)、方向高頻愛護(hù)等。2. 差動(dòng)原理的愛護(hù)只能在被愛護(hù)元件的內(nèi)部故障時(shí)動(dòng)作，而不反應(yīng)外部故障。所以被認(rèn)為有肯定的選擇性。在根據(jù)上述原理構(gòu)成各種繼電愛護(hù)裝置時(shí)，可以使它們的參數(shù)反應(yīng)于每相中的電流和電壓，也可以使之僅反應(yīng)于其中的某一個(gè)對(duì)稱重量（負(fù)序、零序或正序）的電流和電壓。正常狀況下，負(fù)和零序重量不會(huì)消失，而在發(fā)生不對(duì)稱接地短路時(shí)，它們均具有較大的數(shù)值，在發(fā)生不接地的不對(duì)稱短路時(shí)，無零序重量但負(fù)序重量較大，故利用這些重量構(gòu)成的愛護(hù)裝置均具有良好的選擇性和靈敏性，也是它獲得廣泛應(yīng)用的緣由。另外，除反應(yīng)于各種電氣量的愛護(hù)以外，還有依據(jù)電氣設(shè)備的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)反

7、應(yīng)非電量的愛護(hù)；當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反應(yīng)于油被分解所產(chǎn)生的氣體而構(gòu)成的瓦斯愛護(hù)；反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組的溫度上升而構(gòu)成的過負(fù)荷或過熱愛護(hù)等等。三、繼電愛護(hù)裝置的組成一般狀況下，整套繼電愛護(hù)裝置是由測(cè)量部分、規(guī)律部分和執(zhí)行部分組成的。原理結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖6原理結(jié)構(gòu)圖 1. 測(cè)量比較元件 測(cè)量從被愛護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，依據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”、“非”、“0”、“1”性質(zhì)的一組規(guī)律信號(hào)，從而推斷愛護(hù)裝置是否應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)。常用測(cè)量比較元件：（1）被測(cè)電氣量超過給定值動(dòng)作的過量繼電器，如過電流繼電器、過電壓繼電器、高周波繼電器等；（2）被測(cè)電氣量低于給定值動(dòng)作的欠量繼電器，如低電壓繼電器、阻抗繼電器、低周波繼電器等；（3）被測(cè)電壓、電流之間相位角滿意肯定值而動(dòng)作的功率方向繼電器等。2. 規(guī)律推斷元件依據(jù)測(cè)量比較元件輸出規(guī)律信號(hào)的性質(zhì)、先后挨次、持續(xù)時(shí)間等，使愛護(hù)裝置按肯定的規(guī)律