第1章繼電保護(hù)概述

1、第第1 1章章 繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)概述瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)2 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； 理解對繼電保護(hù)的基本要求； 理解主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)、 起動、動作等幾個重要名詞定義。 第第1 1章章 繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)概述目目 錄錄1.1 繼電保護(hù)的任務(wù)1.2 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求1.3 繼電保護(hù)的基本原理及保護(hù)裝置的組成教學(xué)要求：教學(xué)要求：瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)31-1 1-1 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)1.1.1 電力系統(tǒng)的組成及其生產(chǎn)特點(diǎn)1.組成：發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電線路、母線、電動機(jī)等2.生產(chǎn)特點(diǎn)：發(fā)、供、用同時完成，不能儲

2、存。3.要求：電力系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、連續(xù)。瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)41.1.2 電力系統(tǒng)的故障和不正常的工作狀態(tài) 1.故障是不可避免的 自然因素：風(fēng)雨雷電、鳥獸災(zāi)害等 人為因素：設(shè)備構(gòu)造上的缺陷，設(shè)計(jì)和安裝的錯誤，檢修質(zhì)量不高，運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)，設(shè)備絕緣老化等。 2.短路：電力系統(tǒng)最常見的故障是短路短路：指正常運(yùn)行以外的一切相與相之間、相與地之間、電機(jī)或變壓器同一相繞組不同線匝之間的短接。 短路形式 d（1）（最常見）、d（1，1）、d（2）和d（3）（最危險）1-1 1-1 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)51.1.2 電力系統(tǒng)的故障和不正常的工作狀態(tài)3.不正常的工作狀態(tài)

3、指電氣設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)遭到破壞，系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)偏離規(guī)定的允許值，但尚未發(fā)展成故障。 a、其性質(zhì)、后果及危害性有別于故障 b、長時間的不正常運(yùn)行有可能造成故障如長期過負(fù)荷溫度升高絕緣老化故障1-1 1-1 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)61.1.3 短路的后果 1.故障點(diǎn)電弧引起故障設(shè)備損壞（帶負(fù)荷拉閘） 2.短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)、電動力效應(yīng)引起非故障設(shè)備壽命縮短（由于絕緣水平降低） 3.電壓下降，影響產(chǎn)品質(zhì)量 4.系統(tǒng)穩(wěn)定性遭到破壞，甚至系統(tǒng)瓦解 1-1 1-1 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)71.1.4 繼電保護(hù)的任務(wù) 繼電保護(hù)裝置是一種由繼電器

4、和其它輔助元件構(gòu)成的安全自動裝置。它能反映電氣元件的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號。1-1 1-1 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)1.故障時：自動、快速、有選擇地切除故障運(yùn)行2.不正常工作狀態(tài)時：及時反應(yīng)發(fā)出信號瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力系統(tǒng)繼電保護(hù)8 1.1.5、繼電保護(hù)發(fā)展過程 1.原理：基本量（I、U保護(hù)）復(fù)雜量（對稱分量保護(hù)，阻抗保護(hù)），穩(wěn)定量暫態(tài)量 2.元件：電磁式繼電器整流型和晶體管型（分立元件集成電路）微處理器（計(jì)算機(jī)）1-1 1-1 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)9熔斷器保護(hù)：是最早出現(xiàn)的簡單過電流保護(hù)，在低壓線路和用電設(shè)備中還被應(yīng)用。機(jī)電型保

5、護(hù)：20世紀(jì)初，繼電器開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)。晶體管保護(hù)：上世紀(jì)50年代，晶體管式繼電器（靜態(tài)繼電器）出現(xiàn)。集成電路出現(xiàn):標(biāo)志著靜態(tài)繼電器向第二代的過渡。微機(jī)保護(hù)：上世紀(jì)80年代，微機(jī)保護(hù)開始廣泛被應(yīng)用。 微機(jī)保護(hù)特點(diǎn)：具有巨大的計(jì)算、分析和邏輯判斷能力，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的保護(hù)功能，用同一個硬件實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)原理。1-1 1-1 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)101-2 1-2 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求主保護(hù)：能以較小的動作時限，有選擇地切除被保護(hù)元件整個范圍內(nèi)故障的保護(hù)。后備保護(hù)：被保護(hù)元件的主保護(hù)拒動或退出工作時，以及相鄰元件的保

6、護(hù)或斷路器拒動時，能保證帶一定延時使斷路器跳閘，以消除故障的保護(hù)。輔助保護(hù)：彌補(bǔ)主后備保護(hù)的缺陷而增設(shè)的簡單保護(hù)。適用于主、后備保護(hù)不理想。瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)11圖1-1 電網(wǎng)保護(hù)選擇性動作演示演示1-2 1-2 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求1.2.1 選擇性： 正確判斷故障發(fā)生位置的能力只把故障部分切除，非故障部分繼續(xù)運(yùn)行，使停電范圍最小，外部故障不動作。瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)12（1）主保護(hù)圖1-2 后備保護(hù)的構(gòu)成方式(a)遠(yuǎn)后備保護(hù) (b)近后備保護(hù)（2）后備保護(hù)1）遠(yuǎn)后備2）近后備瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)13指出：不能片面追求保護(hù)的快速動作快速保護(hù)：

7、一般動作時間：0.080.12s；最快可達(dá):0.020.04s 斷路器：一般動作時間：0.10.15s；最快可達(dá)：0.050.06s1-2 1-2 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求1.2.2 速動性：1.目的：限制故障的不良后果，避免形成事故。2.故障切除時間=保護(hù)裝置動作時間+斷路器固有跳閘時間瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)141-2 1-2 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求1.2.3 靈敏性： 對被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)的反應(yīng)能力。 指保護(hù)范圍內(nèi)任何地點(diǎn)、任何運(yùn)行方式下，任何短路類型。 保護(hù)裝置的靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量。靈敏系數(shù)表示式為

8、： 過量保護(hù)： 欠量保護(hù)：值時故障參數(shù)的最大計(jì)算保護(hù)區(qū)末端金屬性短路定值保護(hù)裝置動作參數(shù)的整lmK定值保護(hù)裝置動作參數(shù)的整值時故障參數(shù)的最小計(jì)算保護(hù)區(qū)末端金屬性短路lmK瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)151-2 1-2 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求1.2.4 可靠性：保護(hù)范圍內(nèi)該動時不應(yīng)拒動 保護(hù)范圍外不該動時不應(yīng)誤動 拒動后備保護(hù) 誤動自動重合閘上述四個要求必須同時具備，且解決好之間的矛盾： 如：選擇性、速動性可靠性 靈敏性可靠性、選擇性 選擇性速動性補(bǔ)救：矛盾瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)16正常時：線路流過負(fù)荷電流Ifh； 各母線電壓為額定電壓Ue（510）%。故障時：線

9、路流過短路Id； 故障點(diǎn)電壓：U=0，各變電所母線電壓有所下降。1-3 1-3 繼電保護(hù)的基本工作原理及組成繼電保護(hù)的基本工作原理及組成關(guān)鍵：正確區(qū)分正常、不正常、故障狀態(tài)的差異，以實(shí)現(xiàn)保護(hù) 1.3.1 保護(hù)裝置的原理利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變物理量為信息量。 1.單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)：瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)17利用基本電氣參數(shù)量的區(qū)別:(1)過電流保護(hù):反映電流增大而動作的保護(hù); (2)低電壓保護(hù):反映電壓降低而動作的保護(hù);(3)距離（阻抗）保護(hù):反映保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的阻抗。1-3 1-3 繼電保護(hù)的基本工作原理及組成繼電保護(hù)的基本工作原理及組成瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)18一端電氣

10、量運(yùn)行情況判據(jù)構(gòu)成的保護(hù)正常運(yùn)行內(nèi)部相間故障I（電流）（負(fù)荷電流）（短路電流）I過電流保護(hù)U（電壓）U低電壓保護(hù)功率方向保護(hù)Z低阻抗保護(hù)2 . fIfIeBUU%10%51cyBU.IUfffIU2 .)(fBUU090ddBIdU01 .90180ddBIdUIUZIUffBZIU2 .ddcyBZIU.表表1-1 1-1 根據(jù)一端電氣量的變化所構(gòu)成的保護(hù)根據(jù)一端電氣量的變化所構(gòu)成的保護(hù)瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)192.雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)： 如圖所示,線路正常運(yùn)行或外部短路時,被保護(hù)線路兩側(cè)電流相位相反,而保護(hù)區(qū)內(nèi)部短路時,被保護(hù)線路兩側(cè)電流相位相同1-3 1-3 繼電保護(hù)的基本工作原理及組成繼電保

11、護(hù)的基本工作原理及組成圖1-3 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)20被比較的兩端電氣量運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)構(gòu)成的保護(hù)正常運(yùn)行及外部故障內(nèi)部故障兩端全電流（幅值、相位）大小相等相位相反大小相等相位相同完全電流縱差動保護(hù)兩端電流的相位一正一負(fù)同為正相差高頻保護(hù)兩端功率方向一正一負(fù)同為正高頻閉鎖方向保護(hù)兩端阻抗方向一正一負(fù)同為正高頻閉鎖距離保護(hù)表表1-2 1-2 兩端電氣量的比較及其保護(hù)兩端電氣量的比較及其保護(hù)瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)213.反映序分量或突變量是否出現(xiàn) 反映負(fù)序分量可構(gòu)成不對稱短路保護(hù)；反映零序分量可構(gòu)成接地短路保護(hù)；根據(jù)正序分量是否突變可構(gòu)成對稱、不對稱短路保護(hù)。4.反映非電量保護(hù) 反

12、映瓦斯氣體構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反映繞組溫度升高可構(gòu)成過負(fù)荷保護(hù)。1-3 1-3 繼電保護(hù)的基本工作原理及組成繼電保護(hù)的基本工作原理及組成瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)221.3.2 各種保護(hù)裝置簡介1.過電流保護(hù)：Id 2.低電壓保護(hù)：U 3.功率方向電流保護(hù)：功率方向 電流大小 4.距離保護(hù)：X=U/I 正常X大（U=Ue，I=Ifh） 故障X?。║，Id） 5.差動保護(hù)：電流相位 電流大小 6.高頻保護(hù)：利用高頻信號監(jiān)測各電氣量情況 1-3 1-3 繼電保護(hù)的基本工作原理及組成繼電保護(hù)的基本工作原理及組成瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)23 1-3 1-3 繼電保護(hù)的基本工作原理及組成繼電保護(hù)的基本工作原理及組成1.3.3 繼電保護(hù)裝置的組成 測量部分:對輸入量與整定值進(jìn)行比較,根據(jù)比較結(jié)果，給出“是”、“非”性質(zhì)的邏輯信號，判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動。 邏輯部分：根據(jù)測量部分邏輯狀態(tài)，使保護(hù)按