继电保护原理

继电保护基本知识国电南瑞科技股份有限公司2主要内容♪什么是继电保护装置？♪电力系统发生故障的原因？♪电力系统的状态♪电力系统故障的危害3主要内容♪继电保护的基本原理♪继电保护的基本任务♪继电保护性能的四项基本要求♪电力系统电力网的故障类型4主要内容♪继电保护的分类♪继电保护的一般规定♪电力系统一些基本概念继电保护装置就是能反映电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。NSR-300系列高压保护装置继电保护外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆等内部原因：设备绝缘损坏，老化等。继电保护系统中运行、检修人员误操作等继电保护电力系统状态分为正常状态、不正常状态、故障状态。1.不正常状态：因负荷潮流超过电力设备的额定上限造成的电流升高（又称为过负荷）；发电机突然甩负荷引起的发电机频率升高和产生的过电压；中性点不接地和非直接接地系统的单相接地引起的非接地相对地电压的升高等；继电保护电力系统状态分为正常状态、不正常状态、故障状态。2.故障状态：最常见的同时也是最危险的故障是各种形式的短路，单相接地、两相短路、两相短路接地、三相短路、断线等，其中以单相接地短路最为常见，而三相短路是比较少见的。输电线路有时可能发生断线故障或几种故障同时发生的复合故障。继电保护电力系统故障时，通常伴有电流增大、电压降低、以及电流电压相位角改变、频率降低等现象，因此利用这些基本参数在故障与正常时的差别，就可以构成各种原理的继电保护装置。例如过电流、过电压、距离保护、低周保护等。继电保护1.I增加2.U降低3.U、I之间的相角变化4.Z阻抗降低5.电流分布破坏，I入≠I出6.出现I2、I0序分量7.出现非电气量继电保护1.故障状态：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。2.不正常运行状态：反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件而动作于发出信号或跳闸。此时一般不要求迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免短暂的运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。12主要内容1可靠性2选择性3灵敏性4速动性继电保护要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作即不发生拒动；（可依赖性）要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作。（安全性）继电保护为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能简单的保护方案，应采用由可靠的硬件和软件构成的装置，并应具有必要的自动检测、闭锁、告警等措施，以及便于整定、调试和运行维护。继电保护的安全性和可依赖性，是相互矛盾的一对要求。比如说，保护双重化，可保证可靠性的，特别是可解决有一套检修或硬件有问题退出工作的问题，但误动机会也就增加了。继电保护选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件），其灵敏系数及动作时间应相互配合。继电保护ABC1d2d156思考：当d1点故障时，保护1,5的动作情况？当d2点故障时，保护1,5的动作情况？继电保护继电保护的灵敏性，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该是在规定的保护范围内部故障时，无论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐感觉，正确反应。灵敏性通常用灵敏系数或灵敏度来衡量，增大灵敏度可增加保护动作的可靠性。各类短路保护的灵敏系数，不宜低于规程规定的要求。继电保护1.输电线的故障横向故障主要有A、B、C单相接地故障；AB、BC、CA相间故障；AB、BC、CA相间接地故障；ABC三相故障和ABC三相接地故障，共十一种基本故障。在接地故障中还有金属性故障和经过渡电阻故障之分。除此、还有各种转换性故障和同杆双回线的跨线故障等等。纵向故障主要有单相断线和两相断线.2.母线故障母线故障的种类基本同线路故障。3.变压器的故障变压器的故障类型有各种相间故障、匝间故障、和接地故障。4.发电机故障发电机故障类型有定子各种相间故障、匝间故障、接地故障和转子故障。继电保护一、单相接地短路故障：1、一相电流增大，一相电压降低、出现零序电流、零序电压。2、电流增大、电压降低为同一相别。3、零序电流相位与故障相电流同相，零序电压与故障相电压反相。二、两相短路故障：1、两相电流增大，两相电压降低、没有零序电流、零序电压。2、电流增大、电压降低为相同两个相别.3、两个故障相电流基本反相。三、两相接地短路故障：1、两相电流增大，两相电压降低、有零序电流、零序电压。2、电流增大、电压降低为相同两个相别。四、三相短路故障：三相电流增大，三相电压降低、没有零序电流、零序电压.继电保护1.按被保护的对象分：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：过流保护、过电压保护、距离保护、差动保护、零序保护等；3.按保护所反应的故障类型分：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、失步保护、过励磁保护等；4.按继电保护装置的实现技术分：机电型保护、整流型保护、晶体管保护、集成电路保护、微机保护等；5.按保护所起作用分：主保护、后备保护等。继电保护主保护是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。后备保护是主保护或断路器拒动时，用以除切故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。a.远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。b.近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路失灵保护来实现的后备保护。继电保护220kV线路保护应按加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定。继电保护在高压系统中，由于线路距离长，负荷电流大、中间变电所对故障临时性的分流作用大等原因，往往不可能由相邻元件的保护装置，实现完全的远后备保护作用。为了保证区内故障时保护不致拒绝动作，往往采用功能重复的两套或多套保护装置，以防止个别继电保护元件或回路不正常而不能给断路器发出跳闸令。这种办法，叫做装置的双重化。这种办法，也称做“近后备”方式。但是，保护双重化解决不了断路器拒绝动作问题。为了实现完整的“近后备”保护，还要装设失灵保护。当控制故障设备的断路器拒绝动作时，它能作最短的时间延时跳开同一母线上的其它断路器。继电保护手合、手跳与合后位置之间的关系手合的时候，合后位置为“合”；仅只有当手跳的时候，合后位置才由“合”变为“分”状态。保护合闸、分闸不改变合后的位置,即合后位置反应了是否是人为在操作开关。线路保护电流方向：电流正方向：母线流向线路。电流反方向：线路流向母线。继电保护三段式第I段－－无时限电流速断保护第II段－－带时限电流速断保护第III段－－过电流保护主保护后备保护继电保护1、电流速断保护（第I段）对于仅反应于电流增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。仅靠动作电流值来保证其选择性。能无延时地保护本线路的一部分。继电保护2、限时电流速断保护（第II段）限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长，依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性；与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼作第Ⅰ段的近后备保护。继电保护3、定时限电流保护（第III段）作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。继电保护一、距离保护的作用原理电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。缺点：选择性﹑灵敏性﹑速动性很难满足要求（尤其35kV以上系统）。距离保护的性能比电流保护更加完善。Zd=Ud/Id，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基本上不受系统的运行方式的影响。继电保护二、距离保护的优点反映故障时电流增大和电压的降低，灵敏度较高；其第I段的保护范围不受系统运行方式的影响，其他各段受运行方式的影响也较小；可以在任何形状的多电源电网中保证动作的正确性。继电保护三、影响距离保护正确动作的原因短路点的过渡电阻；电力系统振荡；保护安装处与故障点之间有分支电路；CT,PT的误差；PT二次回路断线；继电保护对于阻抗定值，即使某一元件不投，仍应按整定原则和配合关系整定：[接地距离Ⅲ段四边形]≥[接地距离Ⅲ段定值]≥[接地距离Ⅱ段定值]≥[接地距离Ⅰ段定值][相间距离Ⅲ段四边形]≥[相间距离Ⅲ段定值]≥[相间距离Ⅱ段定值]≥[相间距离Ⅰ段定值]继电保护继电保护继电保护一、基本原理为实现全线短路故障时均能快速切除，必须采用线路两侧电气量作为保护的测量信息，通过信息交换，对区内、外故障位置进行判断，从而可实现全线速动保护。1）电流差动原理2）方向比较原理继电保护继电保护二、信息传送的通道1）高频通道－电力线载波或微波：高频保护2）光纤通道：光纤保护继电保护三、光纤差动保护1、原理：通过光纤通道将测量信号从一侧保护传送到另一侧保护，保护利用两侧的测量信号进行故障判别。2．光纤通道的分类①专用通道②复用通道继电保护（1）模拟线路空冲时故障或空载时发生故障：N侧开关在分闸位置（注意保护开入量显示有跳闸位置开入，且将主保护软压板投入），M侧开关在合闸位置，在M侧模拟各种故障，故障电流大于差动保护定值，M侧差动保护动作，N侧不动作。（2）模拟弱馈功能：N侧开关在合闸位置，主保护压板投入，加三相电压35V(小于65%UN但是大于PT断线的告警电压33V)，装置没有“PT断线”告警信号，M侧开关在合闸位置，在M侧模拟各种故障，故障相电压20V，故障电流大于差动保护定值，M、N侧差动保护均动作跳闸。（3）远方跳闸功能：使M侧开关在合闸位置，【远跳经本侧控制】控制字置0，在N侧使保护装置有远跳开入，M侧保护能远方跳闸。在M侧将[远跳经本侧控制]控制字置1，在N侧使保护装置有远跳开入的同时，在M侧使装置启动，M侧保护能远方跳闸。继电保护一、自动重合闸在电力系统中的作用自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。运行经验表明，架空线路大多数故障是瞬时性的，手动合闸（停电时间长）效果不显著，自动重合效果明显。作用：（1）对暂时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。（2）可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。但是自动重合闸本身不能判断故障是瞬时性的，还是永久性的。所以若重合于永久性故障时，其不利影响：1、使电力系统又一次受到故障的冲击；2、使断路器的工作条件恶化（因为在短时间内连续两次切断短路电流）。继电保护二、三相自动重合闸（一）单侧电源线路的三相一次重合闸当线路上故障（单相接地短路、相间短路)保护动作跳开三相重合闸起动合三相故障是瞬时性的，重合成功；故障是永久性的，保护再次跳开三相，不再重合。继电保护主要故障:(1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路；(2)绕组的匝间短路；(3)外部相间短路引起的过电流；(4)中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地短路引起的过电及中性点过电压；(5)过负荷；(6)过励磁；(7)中性点非直接接地侧的单相接地故障；(8)油面降低；(9)变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。继电保护变压器不正常工作状态:最常见的变压器不正常工作状态是过电流，即工作电流大于额定电流，产生过电流的原因很多，主要有外部短路故障切除时间长、并联工作变压器被断开、电动机的自起动、自动投入负荷、系统振荡等。另外，还有变压器油箱漏油造成的油面降低和油箱出现气体等继电保护变压器不正常工作状态:最常见的变压器不正常工作状态是过电流，即工作电流大于额定电流，产生过电流的原因很多，主要有外部短路故障切除时间长、并联工作变压器被断开、电动机的自起动、自动投入负荷、系统振荡等。另外，还有变压器油箱漏