電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件

一、基本概念

電力系統(tǒng)一次設(shè)備

發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸電線路、電動(dòng)機(jī)、電抗器、電容器等組成電能傳輸設(shè)備（屬于高壓設(shè)備）。電力系統(tǒng)二次設(shè)備

對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制與保護(hù)設(shè)備（從TA、TV取得成正比“小信號(hào)”——>相額定電壓57.7V，額定電流1A或5A）。1電力系統(tǒng)一次設(shè)備+二次設(shè)備。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第1頁一、基本概念2電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

正常狀態(tài)、不正常狀態(tài)、故障狀態(tài)。

正常狀態(tài)電力系統(tǒng)在要求程度內(nèi)能夠長(zhǎng)久安全穩(wěn)定運(yùn)行。最關(guān)鍵指標(biāo)：Ue±10%,△f≤±0.2Hz

。

不正常狀態(tài)正常運(yùn)行條件受到破壞，但還未發(fā)生故障。故障狀態(tài)

一次設(shè)備運(yùn)行中因?yàn)橥饬?、絕緣老化、過電壓、誤操作，以及自然災(zāi)害等各種，造成原因發(fā)生短路、斷線。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第2頁一、基本概念3短路故障

雷擊、臺(tái)風(fēng)、地震、絕緣老化、人為等原因造成。伴隨短路故障出現(xiàn)電流增大、電壓降低。

故障類型

縱向故障：指各種類型斷線故障，包含單相斷線、兩相斷線和三相斷線。橫向故障：指各種類型短路，包含三相短路、兩相短路、單相接地短路及兩相接地短路。單相短路，約為總短路故障數(shù)65%，三相短路只占5～10%。三相短路故障發(fā)生幾率即使最小，但故障產(chǎn)生后果最為嚴(yán)重。

不對(duì)稱性短路對(duì)稱性短路電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第3頁一、基本概念3短路故障

短路危害

短路電流大，燃弧，易使元件損壞；電壓降低，電力用戶正常生產(chǎn)、生活受到影響；破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定性，引發(fā)系統(tǒng)振蕩，甚至系統(tǒng)瓦解。美加大停電、巴西大停電！！電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第4頁一、基本概念3短路故障

短路特征正常運(yùn)行短路故障線路流過負(fù)荷電流線路流過短路電流母線電壓靠近額定母線電壓降低電壓/電流為負(fù)荷阻抗，很大電壓/電流為母線至故障點(diǎn)線路阻抗，很小電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第5頁一、基本概念3短路故障

短路特征實(shí)現(xiàn)保護(hù)類型電流增大——過電流保護(hù)電壓降低——低電壓保護(hù)阻抗減小——阻抗（距離）保護(hù)兩側(cè)電流大小和相位差異——縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不對(duì)稱分量出現(xiàn)——零序或負(fù)序分量保護(hù)（不對(duì)稱短路）非電氣量——瓦斯保護(hù)、過熱保護(hù)等電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第6頁一、基本概念繼電保護(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)一個(gè)自動(dòng)裝置。4繼電保護(hù)裝置任務(wù)

當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生短路、斷線等故障時(shí)，切除故障時(shí)間要求為幾十到幾百毫秒?；救蝿?wù)

發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、快速、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。對(duì)不正常運(yùn)行狀態(tài)，為確保選擇性，普通要求保護(hù)經(jīng)過一定延時(shí)，并依據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件（如有沒有經(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。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第7頁一、基本概念

測(cè)量部分5繼電保護(hù)裝置組成

測(cè)量相關(guān)電氣量，與整定值比較，給出“是”或“非”，“0”或“1”，“大于”、“小于”、“等于”等性質(zhì)一組邏輯信號(hào)，判斷保護(hù)是否應(yīng)該開啟。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第8頁一、基本概念

邏輯部分5繼電保護(hù)裝置組成

依據(jù)測(cè)量部分輸出信號(hào)大小、性質(zhì)、先后次序等，使保護(hù)按一定邏輯關(guān)系判定故障類型和范圍，確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出告警信號(hào)，并將相關(guān)指令傳達(dá)給執(zhí)行部分。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第9頁

執(zhí)行部分一、基本概念依據(jù)邏輯部分輸出結(jié)果，發(fā)出跳閘脈沖及對(duì)應(yīng)動(dòng)作信息，或發(fā)出告警信號(hào)?？刂铺l、調(diào)整，或通知值班人員5繼電保護(hù)裝置組成

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第10頁包含TV、TA、二次電纜、保護(hù)裝置、信號(hào)設(shè)備、工作電源等。

斷路器

電流互感器電流繼電器中間繼電器信號(hào)繼電器時(shí)間繼電器一、基本概念6繼電保護(hù)二次回路

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第11頁7繼電保護(hù)工作配合

預(yù)設(shè)范圍，保護(hù)范圍重合，無死區(qū)發(fā)電機(jī)保護(hù)區(qū)變壓器保護(hù)區(qū)線路保護(hù)區(qū)低壓母線保護(hù)區(qū)高壓母線保護(hù)區(qū)1高壓母線保護(hù)區(qū)一、基本概念電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第12頁8繼電保護(hù)分類

主保護(hù)

主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇性地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障保護(hù)。如線路縱連保護(hù)。電力系統(tǒng)中電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運(yùn)行保護(hù)裝置。電力設(shè)備和線路短路故障保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可增設(shè)輔助保護(hù)。

線路主保護(hù)：縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)、縱聯(lián)方向保護(hù)變壓器主保護(hù)：電流差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)母線保護(hù)：電流差動(dòng)保護(hù)一、基本概念電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第13頁

遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由該電力設(shè)備或線路另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。

后備保護(hù)

后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障保護(hù)。后備保護(hù)分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。一、基本概念8繼電保護(hù)分類電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第14頁

輔助保護(hù)

輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)簡(jiǎn)單保護(hù)。如零序電流保護(hù)?？v聯(lián)速動(dòng)主保護(hù)相間距離保護(hù)接地距離保護(hù)零序電流保護(hù)斷路器失靈保護(hù)一、基本概念8繼電保護(hù)分類電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第15頁9對(duì)繼電保護(hù)基本要求

選擇性速動(dòng)性靈敏性可靠性一、基本概念簡(jiǎn)稱為：繼電保護(hù)“四性要求”?！八男浴笔欠治龊脱芯坷^電保護(hù)基礎(chǔ)。對(duì)四性中每一項(xiàng)要求都應(yīng)該有度，應(yīng)以滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行為準(zhǔn)則，不應(yīng)片面強(qiáng)調(diào)某一項(xiàng)而忽略另一項(xiàng)，不然會(huì)帶來不良影響。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第16頁一、基本概念

可靠性

可靠性是指保護(hù)該動(dòng)作時(shí)應(yīng)動(dòng)作，不該動(dòng)作時(shí)不動(dòng)作，即不誤動(dòng)、不拒動(dòng)。為確?？煽啃?，在裝置選擇上應(yīng)選取硬件和軟件可靠裝置，在保護(hù)配置上，220kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)線路保護(hù)普通采取近后備保護(hù)方式，110kV及以下電壓等級(jí)電網(wǎng)普通采取遠(yuǎn)后備保護(hù)方式。

安全性：區(qū)外故障可靠不動(dòng)作可信賴性：區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作9對(duì)繼電保護(hù)基本要求電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第17頁一、基本概念

選擇性

選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備、線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障為確保選擇性，對(duì)相鄰設(shè)備和線路有配合要求保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求兩元件(如起動(dòng)與跳閘元件、閉鎖與動(dòng)作元件)，其靈敏系數(shù)及動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相互配合。

9對(duì)繼電保護(hù)基本要求電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第18頁一、基本概念

靈敏性

靈敏性是指在設(shè)備或線路被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置含有正確動(dòng)作能力裕度，它反應(yīng)了保護(hù)對(duì)故障反應(yīng)能力，普通以靈敏系數(shù)來描述。靈敏度系數(shù)指在被保護(hù)對(duì)象末段發(fā)生金屬性短路時(shí)，故障量與整定值（反應(yīng)故障量上升保護(hù)，如電流保護(hù)）或整定值與故障量之比（反應(yīng)故障量下降保護(hù)，如阻抗保護(hù)）。9對(duì)繼電保護(hù)基本要求電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第19頁一、基本概念

速動(dòng)性

速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快切除短路故障，以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路損壞程度，縮小故障涉及范圍。繼電保護(hù)在滿足選擇性前提下，應(yīng)盡可能加緊保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。在保護(hù)配置上，經(jīng)過配置全線速動(dòng)主保護(hù)、相間和接地故障速動(dòng)段保護(hù)來快速切除故障。整定計(jì)算中，可經(jīng)過合理縮小后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間級(jí)差來提升快速性。對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全有主要影響對(duì)動(dòng)作時(shí)間有要求保護(hù)應(yīng)確保其速動(dòng)性，必要時(shí)可犧牲選擇性。9對(duì)繼電保護(hù)基本要求電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第20頁一、基本概念9對(duì)繼電保護(hù)基本要求速動(dòng)性和可靠性主要經(jīng)過加強(qiáng)主保護(hù)配置、選擇技術(shù)成熟原理先進(jìn)硬件可靠保護(hù)裝置來確保；靈敏性和選擇性主要經(jīng)過選擇合理運(yùn)行方式、正確配合關(guān)系以及準(zhǔn)確計(jì)算公式來確保。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第21頁

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)本線路

一、基本概念10慣用稱謂電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第22頁下一條線路(相鄰線路)

一、基本概念10慣用稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)10慣用稱謂10慣用稱謂電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第23頁背后線路

一、基本概念10慣用稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第24頁一、基本概念10慣用稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)(本線)末端短路相鄰線出口短路

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第25頁相鄰線末端短路

一、基本概念10慣用稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)10慣用稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第26頁反方向短路

一、基本概念10慣用稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第27頁Zm1Zm2－Zm3

依據(jù)測(cè)量阻抗在不一樣情況下“差異”，保護(hù)就能夠區(qū)分出系統(tǒng)是否發(fā)生故障，以及故障發(fā)生范圍——正向及范圍，或反向。

距離保護(hù)經(jīng)過測(cè)量輸電線路一端電壓、電流,計(jì)算它們比值，反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處距離。該比值稱之為測(cè)量阻抗:二、距離保護(hù)Zm1Zm2Zm1Zm2－Zm3Zm1Zm21基本原理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第28頁二、距離保護(hù)1基本原理測(cè)量阻抗通常為復(fù)數(shù)，可表示為：測(cè)量阻抗幅值測(cè)量阻抗角測(cè)量電阻測(cè)量電抗電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第29頁

測(cè)量阻抗含有以下“差異”：二、距離保護(hù)1基本原理

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第30頁

短路時(shí)

在R-X復(fù)平面，能夠看出測(cè)量阻抗與動(dòng)作范圍關(guān)系。二、距離保護(hù)1基本原理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第31頁相電壓：線電壓：零序電流賠償系數(shù)二、距離保護(hù)1基本原理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第32頁

金屬性接地故障故障相相電壓測(cè)量阻抗故障相相間電壓

相間直接短路故障時(shí)測(cè)量阻抗接地距離保護(hù)相間距離保護(hù)二、距離保護(hù)1基本原理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第33頁直線區(qū)域電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第34頁設(shè)計(jì)為一個(gè)“面”區(qū)域電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第35頁

所以，通常將阻抗繼電器保護(hù)范圍擴(kuò)大為一個(gè)面或圓形式。當(dāng)測(cè)量阻抗落在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，阻抗元件動(dòng)作；不然不動(dòng)作。這個(gè)保護(hù)范圍邊界叫做：整定阻抗。用表示。考慮到二次側(cè)測(cè)量阻抗受以下原因影響：1）電流、電壓互感器誤差；2）輸電線路阻抗角角度差；3）過渡電阻影響等二、距離保護(hù)1基本原理

設(shè)計(jì)為一個(gè)“面（區(qū)域）”電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第36頁接線方式——即采取何種測(cè)量電壓和測(cè)量電流

最優(yōu)：

1）能夠反應(yīng)短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處正序阻抗；

2）適合于任何短路類型。測(cè)量電壓

測(cè)量電流二、距離保護(hù)2距離保護(hù)接線方式電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第37頁

經(jīng)過分析、研究、比較，當(dāng)前，慣用接線方式有2種：

（1）相間距離

0°接線方式。

（2）帶零序賠償接地距離0°接線方式。二、距離保護(hù)2距離保護(hù)接線方式電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第38頁電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第39頁接地阻抗0°接線方式相間阻抗0°接線方式

接線方式能夠反應(yīng)故障類型二、距離保護(hù)2距離保護(hù)接線方式電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第40頁二、距離保護(hù)3距離保護(hù)基本組成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第41頁I段：無延時(shí)，保護(hù)本線路一部分II段:tII延時(shí)，可靠保護(hù)線路全長(zhǎng)，保護(hù)范圍延伸至相鄰線路，III段：tIII延時(shí)，作為本線路I、II段后備，躲過最小負(fù)荷阻抗即可。二、距離保護(hù)3距離保護(hù)保護(hù)范圍電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第42頁分支電流（助增與外汲）交流失壓及PT斷線閉鎖系統(tǒng)振蕩及振蕩閉鎖線路串聯(lián)賠償電容二、距離保護(hù)3影響距離保護(hù)原因電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第43頁

在距離保護(hù)各種動(dòng)作區(qū)域中，慣用一個(gè)形式是：圓特征。經(jīng)典圓特征以下：方向特征整定阻抗是圓直徑（絕對(duì)值最大——保護(hù)范圍最大）希望：線路阻抗角等于最大靈敏角。二、距離保護(hù)3距離保護(hù)動(dòng)作特征圓內(nèi)動(dòng)作！電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第44頁

在距離保護(hù)各種動(dòng)作區(qū)域中，慣用一個(gè)形式是：圓特征。經(jīng)典圓特征以下：

方向圓特征能夠判斷：短路范圍和方向。不過，出口短路時(shí)需要“記憶”。最慣用動(dòng)作特征之一方向特征二、距離保護(hù)3距離保護(hù)動(dòng)作特征電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第45頁

偏移特征能夠判斷：短路范圍，沒有出口死區(qū)。不過，反方向出口短路會(huì)誤動(dòng)。偏移特征二、距離保護(hù)3距離保護(hù)動(dòng)作特征電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第46頁

全阻抗特征能夠判斷：短路范圍。不過，沒有方向性。

較少采取。沒有最大靈敏角概念。全阻抗特征二、距離保護(hù)3距離保護(hù)動(dòng)作特征電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第47頁

另外，兩個(gè)或多個(gè)圓特征可組成“與”、“或”關(guān)系，組合出其它特征。

橄欖型特征蘋果型特征

（兩圓“與”）（兩圓“或”）二、距離保護(hù)3距離保護(hù)動(dòng)作特征電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用培訓(xùn)課件第48頁多邊形特征——淡化了最大靈敏角概念

與圓特征比較，多邊形特征保護(hù)范圍、耐過渡電阻能力輕易兼顧。慣用特征之