繼電保護原理及裝置

繼電保護原理及裝置2021/6/271內(nèi)容提要繼電保護定義及任務(wù)對繼電保護的要求繼電保護分類繼電保護配置原則繼電保護原理及裝置繼電保護投退原則繼電保護操作注意事項繼電保護運行及檢修注意事項2021/6/272一、繼電保護定義及任務(wù)

1.繼電保護裝置定義當電力系統(tǒng)中的電力元件或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或危機其安全運行的事件時，需要有向運行值班人員及時發(fā)出告警信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展的一種自動化措施和設(shè)備。實現(xiàn)這種自動化措施、用于保護電力元件的成套硬件設(shè)備，一般通稱為繼電保護裝置。2021/6/273一、繼電保護定義及任務(wù)

2.繼電保護的任務(wù)當被保護的電力系統(tǒng)元件故障時，準確迅速切除故障；當被保護的電力系統(tǒng)元件出現(xiàn)不正常工作情況時，發(fā)信號，以便處理；或由裝置自動調(diào)整，或?qū)⒛男├^續(xù)運行而會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。2021/6/274二、電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求

1.可靠性2.選擇性3.快速性4.靈敏性“四性”之間,有的相輔相成,有的相互制約,需要針對不同的使用條件,分別進行協(xié)調(diào)。2021/6/275三、繼電保護分類

按照繼電保護功能在系統(tǒng)異常、故障時所發(fā)揮的作用重要程度，保護可分為如下四種類型保護:主保護：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地切除被保護設(shè)備和線路故障的保護。后備保護：后備保護是當主保護或斷路器拒動時，用來切除故障的保護。分為遠后備和近后備。輔助保護：是為了補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護。異常運行保護：是反應(yīng)被保護電力設(shè)備或線路異常運行狀態(tài)的保護。2021/6/276四、繼電保護配置繼電保護配置基本原則：強化主保護，簡化后備保護220kV及以上“雙重化”配置110kV及以下單套配置2021/6/277四、繼電保護配置升壓站主要一次設(shè)備保護功能配置：線路保護（高壓輸電線路、場內(nèi)集電線路）母線保護（高壓母線、低壓母線）升壓變保護無功補償設(shè)備保護站用變保護箱式變壓器保護2021/6/278五、繼電保護原理及裝置超高壓線路保護變壓器保護2021/6/279線路保護2021/6/2710保護程序結(jié)構(gòu)

?采用高速數(shù)字信號處理芯片DSP。?每個周波24點高速采樣?并行實時計算：在故障全過程對所有保護繼電器（主保護與后備保護）進行計算2021/6/2711硬件模塊圖

2021/6/2712

光纖電流縱差保護原理

以母線流向被保護線路方向為正方向。動作電流(差動電流)為:制動電流為:動作電流與制動電流對應(yīng)的工作點位于比率制動特性曲線上方，繼電器動作。

2021/6/2713線路內(nèi)部短路動作電流:

制動電流:因為繼電器動作。凡是在線路內(nèi)部有流出的電流(內(nèi)部短路短路電流、本線路的電容電流），都成為動作電流。

光纖電流縱差保護原理

2021/6/2714

光纖電流縱差保護原理

線路外部短路

動作電流:制動電流:因為繼電器不動。凡是穿越性的電流（外部短路短路電流、負荷電流）不產(chǎn)生動作電流，只產(chǎn)生制動電流。2021/6/2715

距離保護原理

正常運行時的測量阻抗為負荷阻抗：短路時的測量阻抗為短路阻抗：2021/6/2716

距離保護原理

距離保護是反應(yīng)故障點至保護安裝點之間的距離（阻抗）,并根據(jù)距離保護的遠近而確定動作時間的一種保護。主要元件為距離（阻抗）繼電器，根據(jù)電壓、電流測知保護至短路點之間的阻抗值。如上圖所示，距離保護的三段時限特性。2021/6/2717

距離保護原理

距離保護的優(yōu)點：1.既反應(yīng)電壓的降低又反應(yīng)動作電流的增大，靈敏度高。2.保護范圍不受運行方式的影響。3.可以在多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證動作的選擇性。距離保護的缺點：1.不能實現(xiàn)全線速動。（一般保護線路的60%~80%）

并且在超短線路（3公里以下）必須退出運行，否則將會產(chǎn)生超越2021/6/2718

零序電流保護原理

零序保護是根據(jù)大接地電流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時出現(xiàn)較大的零序電流且故障線路的零序功率方向由線路流向母線的原理構(gòu)成的一種保護。2021/6/2719

零序電流保護原理

常用保護元件零序方向過流零序反時限過流零序保護的優(yōu)點對高阻接地故障有較高的靈敏度零序保護的缺點保護范圍受系統(tǒng)運行方式影響較大。不能實現(xiàn)全線速動。2021/6/2720變壓器保護主變主保護配置穩(wěn)態(tài)比率差動差動速斷零序比率差動/分側(cè)比率差動后備保護配置：復(fù)合電壓閉鎖方向過流零序方向過流過激磁相間阻抗與接地阻抗后備保護可以根據(jù)需要靈活配置于各側(cè)。另外還包括以下異常告警功能：過負荷報警起動冷卻器過載閉鎖有載調(diào)壓零序電壓報警差流異常報警零序/分側(cè)差流異常報警差動回路TA斷線TA異常報警和TV異常報警過激磁報警2021/6/2721變壓器差動保護首先規(guī)定TA的正極性端在母線側(cè)，電流參考方向由母線流向變壓器為正方向。2021/6/2722變壓器差動保護首先規(guī)定TA的正極性端在母線側(cè)，電流參考方向由母線流向變壓器為正方向。2021/6/2723變壓器差動保護動作方程：2021/6/2724變壓器差動保護經(jīng)過勵磁涌流判據(jù)和過激磁判據(jù)閉鎖。經(jīng)過TA飽和判據(jù)閉鎖以防止在TA飽和時誤動。2021/6/2725變壓器差動保護

區(qū)內(nèi)故障時：如圖示，各側(cè)短路電流都是由母線流向變壓器，和參考方向一致，為正值，所以差動電流很大，容易滿足差動方程，差動保護動作。2021/6/2726變壓器差動保護

區(qū)外故障時：如圖示在低壓母線上發(fā)生故障。高、中壓側(cè)短路電流由母線流向變壓器，為正值。低壓側(cè)電流由變壓器流向母線，為負值。把變壓器看成電路上的一個節(jié)點，由節(jié)點電流定理，流入的電流等于流出的電流，即相量和為0，所以差動電流差動保護不動作。2021/6/2727變壓器差動保護變壓器差動保護不同于線路差動保護，是因為變壓器差動保護的不平衡電流遠大于線路差動保護不平衡電流，因此變壓器差動保護的靈敏度及可靠程度都存在問題。變壓器差動保護不平衡電流產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：1.穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流（1）由于變壓器各側(cè)電流互感器型號不同，即各側(cè)電流互感器的飽和特性和勵磁電流不同而引起的不平衡電流。它必須滿足電流互感器的10%誤差曲線的要求。（2）由于實際的電流互感器變比和計算變比不同引起的不平衡電流。（3）由于改變變壓器調(diào)壓分接頭引起的不平衡電流。（4）由于變壓器運行過勵磁而引起的不平衡電流。2.暫態(tài)情況下的不平衡電流（1）由于短路電流的非周期分量主要為電流互感器的勵磁電流，使其鐵芯飽和，誤差增大而引起不平衡電流。（2）變壓器空載合閘的勵磁涌流，僅在變壓器一側(cè)有電流。2021/6/2728

勵磁涌流在正常運行時勵磁電流比較小，一般不超過額定電流的3%?？墒窃?(1)變壓器空載合閘（空投）

(2)區(qū)外故障切除后電壓恢復(fù)時可能出現(xiàn)很大的勵磁電流。勵磁涌流波形特征：①勵磁涌流的最大幅值很大，可能達到變壓器額定電流的5~10倍。變壓器容量越小，該倍數(shù)越大。②有很大的非周期分量。波形偏于時間軸的一側(cè)，因此波形嚴重不對稱。③有大量的諧波分量，尤其是二次諧波分量含量較大。二次諧波與基波分量的比值一般均大于0.15。④波形出現(xiàn)間斷，間斷角一般大于60o。2021/6/2729

勵磁涌流由于勵磁涌流最大可以達到額定電流的10倍，將勵磁涌流代入差動方程，可以看出此時差動電流遠遠大于制動電流，滿足差動方程，造成差動保護誤動。2021/6/2730

勵磁涌流2021/6/2731六、繼電保護投退原則

繼電保護裝置的狀態(tài)分為投入、退出和信號三種。投入狀態(tài)指裝置功能壓板和出口壓板均按要求正常投入，把手置于對應(yīng)位置。退出狀態(tài)指裝置功能壓板、出口壓板全部斷開，把手置于對應(yīng)位置。信號狀態(tài)指裝置功能壓板投入，出口壓板全部斷開，把手置于對應(yīng)位置。運行中的繼電保護投退操作，應(yīng)依照當值調(diào)度員的指令進行，未經(jīng)許可不得改變繼電保護裝置的狀態(tài)。退出繼電保護裝置部分保護功能時，除斷開該功能壓板外，有專用出口壓板的還應(yīng)斷開出口壓板。2021/6/2732六、繼電保護投退原則

繼電保護整屏退出時，應(yīng)斷開保護屏上所有保護壓板,包括功能壓板(把手)和跳閘壓板。正常情況下，一次設(shè)備在運行狀態(tài)或熱備用狀態(tài)時，其保護裝置為投入狀態(tài)；一次設(shè)備在冷備用或檢修狀態(tài)時，其保護裝置為退出狀態(tài)；繼電保護裝置無需投入，但需對其運行工況進行觀察監(jiān)視，應(yīng)投信號狀態(tài)。2021/6/2733七、繼電保護操作注意事項線路光纖差動保護線路遠方跳閘保護主變壓器差動保護主變壓器瓦斯保護斷路器充電保護雙母線母差保護2021/6/2734七、繼電保護操作注意事項1.線路光纖差動:線路光纖差動保護投入跳閘前,必須確認光纖通道正常后,方可投入。線路光纖差動保護執(zhí)行兩端同時投退原則。線路充電時,要求線路兩側(cè)光纖差動保護投入,開關(guān)控制電源投入。要特別注意做好線路停運,線路一側(cè)有工作,另一側(cè)無工作并且開關(guān)合環(huán)運行情況下線路光纖差動保護誤動措施。2021/6/2735七、繼電保護操作注意事項2.線路遠跳保護：遠跳保護的執(zhí)行兩側(cè)同時投/退原則。不允許在運行的遠跳保護通道上進行遠跳信號試驗;若需進行,必須在線路兩端遠跳保護退出的情況下方可進行。2021/6/2736七、繼電保護操作注意事項3.主變差動保護：變壓器空充電時必須投入。新投變壓器帶負荷時，差動保護根據(jù)調(diào)度要求投退。2021/6/2737七、繼電保護操作注意事項4.主變瓦斯保護：變壓器瓦斯保護正常運行時必須投入。變壓器運行中濾油、補油、換潛油泵或更換凈油器的吸附劑時，應(yīng)將其重瓦斯改接信號。用一臺開關(guān)控制多臺變壓器時，如其中一臺變壓器轉(zhuǎn)備用，則應(yīng)將備用變壓器重瓦斯改接信號。2021/6/2738七、繼電保護操作注意事項5.斷路器保護:充電保護投退嚴格按照調(diào)度命令、現(xiàn)場操作規(guī)程執(zhí)行。斷路器充電保護僅在充電時臨時投入。正常運行中，斷路器充電保護應(yīng)退出。2021/6/2739七、繼電保護操作注意事項6.短引線保護:僅在線路等設(shè)備停運而開關(guān)合環(huán)運行時投入(敦煌變可控高抗例外)。正常運行中，短引線保護應(yīng)退出。2021/6/2740七、繼電