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1、 继继 电电 保保 护护 技技 术术李莉“电力系统继电保护”课程是我校“电力系统与自动化”专业及“发电厂、供用电”专业的核心课程，涵盖了微机保护的基础知识、电力系统输电线路、变压器、发电机、母线等保护的基本原理及相关技能知识。本课程经过多年的教学，逐步形成了以培养职业能力为核心的理论与实践高度融合的课程体系；采用教、学、做相结合的多样化教学方法；着重培养学生的职业技能水平和分析处理问题的能力，以实现“依托行业、工学结合、突出应用、强化能力”的课程教学目标。课程介绍第一章 电力系统继电保护概述1.1.1电力系统的四种运行状态正常运行、异常运行、故障、事故异常运行：电力系统正常工作遭到破坏，但未形
2、成故障。最常见的异常运行状态：过负荷故 障：在三相交流系统中，最常见的，最危险的故障是各种形式的短路。三相短路、两相短路、单相接地短路。把直 接连接的短路称为金属性短路：。1-1 电力系统继电保护的作用事故是指整个系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，以至造成对用户：1.少送电2.停止送电3.电能质量降低到不能允许的地步4.造成设备损坏和人身伤亡继电保护：故障和异常运行状态，都可能在电力系统中引起事故，使发电厂、电力系统中的一部分供电中断或正常运行遭到破坏。甚至造成人身伤亡和电气设备损坏，除应采取积极措施预防发生故障，还应在一旦发生故障时，能迅速而有选择地切除故障元件，使非故障部分继续工作。这种
3、通过快速选择切除故障元件而处理故障和消除异常运行的自动化技术及其装备称为“继电保护”。1.1.2.继电保护的任务（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地切除故障元 件，使故障元件避免继续遭到破坏，使无故障部分 的元件恢复正常运行；（2）出现异常运行状态时，及时向值班人员发出不正常 运行的警告信号、减负荷或跳闸，使不正常运行状 态能得以消除。1.2 继电保护的基本原理和保护装置的组成、继电保护的基本原理基本原理：利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理 量为信号量，当突变量达到一定值时，启动逻辑 控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。即：利用正常运行与区内外短路故障电气参数变化的特征构 成保护的判
4、据，根据不同的判据就构成不同原理的继电 保护。例如:（1）电流增加（过电流保护）:故障点与电源直接连接的电气设备上的电流会增大；（2）电压降低（低电压保护）:各变电站母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低，短路点的电压降低到零；（3）电流电压间的相位角会发生变化（方向保护）:正常20左右，短路：6085；（4）电压与电流的比值会发生变化(距离保护也称阻抗保护):系统正常运行是负荷阻抗，其值较大，系统短路时Z是保护安装处到短路点之间的阻抗，其值较小。（5）电流差动保护:正常运行时 I入=I出，短路时I入 I出；（6）分量保护:出现 I2、I0分量，即负序、零序保护。（7）另外非电气量保护：瓦斯
5、保护，过热保护。1.2.2 继电保护装置的组成继电保护装置的组成一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。（1）测量部分 测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，从而判断保护是否应该起动。（2）逻辑部分 逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。（3）执行部分 执行部分是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负的
6、任务。如故障时，动作于跳闸；不正常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。1.3 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1.3.1 选择性选择性继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电的范围尽量小，以保证系统中的无故障部分仍能继续工作。选择性当k1短路时，保护1、2动跳1QF、2QF，有选择性；当k2短路时，保护5、6动跳5QF、6QF，有选择性；当k3短路时，保护7、8动跳7QF、8QF，有选择性；若保护7拒动或7QF拒动，保护5动跳5QF（有选择性）；若保护7和7Q
7、F正确动作于跳闸，保护5动跳5QF，则越级跳闸（非选择性）。1.3.2速动性 快速地切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。对继电保护速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定，例如：(1)根据维持系统稳定的要求，必须快速切除的高压输电线路上发生的故障(2)使发电厂或重要用户的母线电压低于允许值(一般为倍额定电压)的故障；(3)大容量的发电机、变压器以及电动机内部发生的故障；(4)1-10kV线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障等；(5)可能危及人身安全、对通讯系统或铁道标志系统有强烈干扰
8、的故障等；故障切除的总时间等于保护装置动作时间和断路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间为，最快的可达；一般的断路器的动作时间为，最快的可达。1.3.3灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，都能灵敏地正确反应。通常灵敏性用灵敏系数来衡量，表示为Ksen：反应故障参数增加的保护装置（如电流保护），其灵敏系数：反应故障参数降低的保护装置（如低电压保护），其灵敏系数：其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点来计算的。1.3.4可靠性保护装置的可
9、靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作(拒动），而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该错误动作（误动）。影响可靠性的因素：内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；外在的：运行维护水平、调试是否正确、正确安装。提高可靠性的措施：选用适当的保护原理，在可能条件下尽量简化接线，减少元器件和触点的数量；提高保护装置所选用的器件质量和工艺水平，并有必要的抗干扰措施；提高保护装置安装和调试的质量，并加强维护和管理；采取保护装置多重化。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿全课程的一个基本
10、线索。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。1.4-1.5 1.4-1.5 电力系统继电保护的分类及发展电力系统继电保护的分类及发展1.4 继电保护的分类（1）按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；（2）按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；（3）按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失压保护、失磁保护及过励磁保护等；（4）按继电保护装置的实现技术分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；（5）按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；主保护满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护 主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。1.5 继电保护的发展继电保护的原理和结构形式发展如下：