工業(yè)企業(yè)供電 課件第5章 之繼電保護(hù)

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；理解對繼電保護(hù)的基本要求；熟悉繼電器的圖形符號文字表示方法以及型號的表示方法；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50年代：電磁繼電器式繼電保護(hù)。60年代中到80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，逐漸取代晶體管保護(hù)。90年代初：集成電路保護(hù)時(shí)代。90年代開始：我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。我國從70年代末即已開始了計(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。可以說從繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

繼電保護(hù)裝置由測量繼電器與邏輯繼電器通過合理組合而成的裝置。繼電保護(hù)對測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)的發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸電線路和用電設(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、最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路。直接連接（不考慮過渡電阻）的短路稱為金屬性短路。電力系統(tǒng)的正常工作遭到破壞，但未形成故障，稱為異常運(yùn)行狀態(tài)。與其他電氣元件相比，輸電線路是電力系統(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。最常見的異常運(yùn)行狀態(tài)是電氣元件的電流超過其額定值，即過負(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，電壓下降影響用戶的正常工作，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、減負(fù)荷或跳閘。1）當(dāng)電力系統(tǒng)被保護(hù)對象發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)地、有選擇地、快速地通過斷路器將故障元件從電力系統(tǒng)中切除。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)成電流保護(hù)；2.利用故障時(shí)電壓降低的特點(diǎn)可構(gòu)成低電壓保護(hù)；3.利用電壓和電流比值的變化可構(gòu)成阻抗（距離）保護(hù)；4.利用電壓和電流間相位角變化的特點(diǎn)可構(gòu)成方向保護(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、線路測量阻抗、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）過電流保護(hù)反應(yīng)電流增大而動(dòng)作的保護(hù)稱為過電流保護(hù)。

如圖在BC線路上發(fā)生三相短路故障，則從電源到短路點(diǎn)之間將流過短路電流。

保護(hù)1和保護(hù)2都能反應(yīng)(測量)到這個(gè)電流，保護(hù)2首先動(dòng)作于斷路器QF2跳閘。2）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。3）距離保護(hù)

距離保護(hù)也稱低阻抗保護(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母線上電壓為：保護(hù)2測量阻抗為：

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。不對稱短路時(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)成對稱、不對稱短路保護(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)成過負(fù)荷保護(hù)等。2、繼電保護(hù)裝置的組成（1）測量部分：測量被保護(hù)對象的有關(guān)物理量，與給定量進(jìn)行比較，給出“是”或“非”信號。（2）邏輯部分：根據(jù)測量輸出的大小、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。(3)執(zhí)行部分:根據(jù)邏輯部分傳送的信號，最后完成保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)。1.3對繼電保護(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)。

主保護(hù)：反應(yīng)整個(gè)被保護(hù)對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)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用來切除故障的保護(hù)。近后備：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由本保護(hù)對象的另一套保護(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)的比較簡單的保護(hù)。2、選擇