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1、继电保护（ Relay Protection）绪论本部分主要介绍电力系统故障类型，不正常运行状态及电力系统发生故障产生的危害后果。重点介绍继电保护部分的任务，工作原理及对继电保护的要求。一电力系统的故障与不正常运行1电力系统：电能的生产，输送，分配和应用组成的系统。2一次设备：电能通过的设备。如发电机，变压器，断路器，隔离开关，PT,CT，电力电容器，电抗器，母线及线路为一次设备。3二次设备：对一次设备运行状态进行监视，测量，保护及控制的设备为二次设备。 （弱电）电力系统在运行中可能会发生各种故障及不正常运行状态，会严重影响系统的正常运行，甚至会使系统瓦解。4电力系统中的故障和不正常运行状态及
2、后果。a 故障：最常见也是最危险的故障是发生各种形式的短路，其次是系统断路及复合故障。危害： 通过故障点很大的短路电流（为负载电流的几倍或几十倍） 1备。短路电流通过电源到短路点的非故障元件。由于发热和电 2动力的作用（如线路间力的作用）使它们损坏或缩短使用寿命，功能降低。U使电压大大下降，供电质量下降，影响用户工作的稳定性（大面 3积停电）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡。 4b. 不正常运行状态：电力系统中电气设备不能正常工作，但没发生故障。过负荷：负荷超过电气设备额定值，即负载上升，R 下降，负荷 1电流上升大于额定电流即 （载流部分和绝缘材料温fhIN度上升，加速绝缘的老化损
3、坏，可能会发展为故障）过电压：发电机突然甩负荷或急剧下降。R 上升。I 下降 2aaUE系统频率下降（低用状态） 3发生轻微振荡。 45短路的类型： 三相短路 2% 1 (3)D 两相短路 1.6% 2 (2)D单相接地短路 87% 3 (1)两相接地短路 6.1% 4 (.)6系统发生事故的原因：自然条件因素 （如雷击等） 1设备设计不合理，使正常的电流偏离。 2设备制造或安装中的缺陷 ，维护不及时造成的绝缘损坏 3误操作（带电切刀闸等）及人为因素。 4二电力系统继电保护的任务：1 继电保护装置：指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作与跳闸或发出信号的一种装置2 基本任务
4、： 故障后，能自动迅速，有选择地切除故障源，使故障设备免于遭到 1破 坏，保证其它无故障设备能正常运行。反应电气设备的不正常运行状态，动作与发出信号，减负荷或跳闸， 2对于不正常运行状态，一般不要求迅速动作，延时可避免由于干扰而引起的情况，防止误动作。二 继电保护的原理及组成1 继电保护的组成：为完成继电保护所完成的任务，保护装置应该有能够正确地区分系统正常运行与发生故障或不正常运行状态之间的区别，以实现保护。因此保护装置应用测量部分，逻辑分析部分及执行保护三部分组成：如图输入信号 输出测量部分 逻辑部分 执行部分 跳闸（模拟量） 信号整定值测量部分：测量被保护对象输入的模拟信号，并和已给定的
5、整定值进行比 1较，从而判断是否应该起动。逻辑部分：根据测量信号部分输出信号的性质（大小顺序等） ，使被保护按 2一定的逻辑关系工作，最后确定是否发出跳闸信号。执行部分：根据逻辑部分送来的信号，执行相应的任务 3即： a. 故障时，动作与跳闸b. 不正常运行时，发出信号c. 正常运行时，不动作2 继电保护的基本原理：继电保护的原理是利用被保护设备故障前后模拟量的突变，越过门槛电压（阈电压） ，或电流等其它模拟量时，经逻辑判别环节发出跳闸命令或中央信号。在一般情况下，发生短路之后总是伴随着 I，U （ ）和adaEIR线路起始端距故障点的阻抗 I 下降，以及相位角的变化。因此，利用正常运用时与故
6、障时这些基本参数的突变，够成了不同原理的继电保护（1） 根据基本参数： I 上升 过电流保护 1U 下降 低电压保护 2测量阻抗 Z 下降 距离保护（短路点到保护安装地点 3之间的距离阻抗）idZ（正常值）几十倍，则互感器二 2 df次侧电流 ，则 LJ 的结点闭合，起动中间继电器，此结点闭合，使 DL 跳fzdI闸线圈 TQ 带电，由吸引力使脱钩机构释放， （杠杆顺时针转时）DL 在弹簧 F 的作用下跳开（同时 DL 也跳开） ，切除了故障， 消失，LJ 返回。dI四对继电保护的基本要求1 选择性： 只需切除故障部分，无故障部分继续安全运行。 1使停电的范围最小 2A 1 2 B 5 C 6
7、 3 d1 4 7 d2 d3 当 d1 处短路时，应由距短路点最近的保护 1 跳闸，将故障线路切除，变电所 B 1仍可由另一无故障线路继续供电。当 处短路时，保护 6 跳闸，切除 CD 段线路，变电所 D 停电。 2 1da. 后备保护：由继电器保护为 DL 拒动而设计的。如当 处短路时，距短路点3d最近的保护 6 应动作切除故障，但由于某种原因，该处继电器保护或 DL 拒动，此时如果保护 5 动作也能消除故障，此时变电所 C，D 停电，能起保护5 这种作用的保护称为相邻元件的后备保护。b. 远后备保护：5 作为 6 的后备保护，而 1，3 又可做 5，7 的后备保护，按以上方式构成的在远处
8、实现的后备保护称为远后备保护。c. 近后备保护：当实现远后备保护在技术上有问题时可采用近后备保护保护 主保护（每个被保护着被有九套保护装置）近后备保护兼下一线路保护或 DL 拒动时的员后备保护A B C 1 2 D3 D3 主保护为速断保护，它只保护本条线路的一部分，故速断保护的动作电流大于本 1条线路末端短路时最大短路电流，在本线路末端及末端以外短路时，本线路速断保护不会动作。根据 大小而定。dI后备保护是过流保护 2a 本线路速断不动时，过流保护动作。b 下一条线路两套保护均不动作时，作为下条线路的后备保护，但动作延时要比下条线路过流保护延时长t.如 处短路， 流过保护 1.2 时，此时：
9、 3 2dI 保护 1 的速断不会动作（因为 1 的动作电流大于本线路以外的 ）dI保护 2 的速断可能动作（ 是否在 BC 段的末端） 2d如果动作切除 BC 段，C 变电站停电。如果不动作，保护 2 过流动作，如果再不动，则保护 1 过流动作。如 处短路， 流过保护 1.2.3 时，此时： 4 3ddI保护 1.2 的速断不会动作（速断只保护本线一部分）保护 3 的速断应最先动作，如果不动，保护 3 的过流动作，再不动，保护 2 的过流作为后备应动作（此时停电范围要扩大）保护 1.2.3 的过流保护中，3 的延时最短，1 的最长2 速动作：快速切除故障，以提高系统运行的稳定性，尽量减少由于
10、故障而造成的破 坏（用户用电质量 设备不损坏）保护装置的动作时间为 40ms.aU3. 灵敏性：是指对保护范围内发生不正常运行状态或故障的反应能力，在保护范围内应正确反应。灵敏系数： lmK对过量继电器（高于整定值保护动作） 11lm保 护 范 围 内 突 变 量 最 小 值整 定 值对欠量继电器（低于整定值，保护动作） 21lmK整 定 值保 护 范 围 内 突 变 量 最 大 值4.可靠性：指在保护范围内发生它应该动作的故障时不 应该拒动，在不应该动作的情况下不应该误动5 安全性：第一章 电网的过流保护1.1 电网相间短路的过流保护一继电器的类和要求继电器是组成继电保护装置的基本元件。它的
11、基本作用是反映一个电气量突变而动作，即其输入模拟量达到一定值时输出被控量。1 继电器的分类：按动作原理：a.电磁型 b.晶体管型 c.集成型 d.微机型 1按反应的物理量：a.电流继电器 b.电压继电器 c.功率方向继电器 2d.阻抗继电器 e.频率继电器按其作用：a.启动继电器 b.时间继电器 c.出口继电器 d.中间继电器 3e.信号继电器 2 对继电器的基本要求： 工作可靠 灵敏度高 误差小动作迅速 1 2 3要保证以上对继电器的基本要求，必须做到设计合理，制造工艺先进，严格的质量检测。二电磁型继电器 螺管线圈式吸引衔铁式 三种转动衔铁式 1 电磁型继电器的基本组成部分铁芯（固定）及线圈
12、组成电磁铁 1可动衔铁 2接点（通断外电路） 3反作用弹簧 4止挡 52 电磁型继电器的工作原理：磁路欧姆定律：当电磁铁的线圈通有电流 i 时，将在铁芯（固定及可动） 1及空气隙组成的回路中产生磁通 .磁通的瞬时值 及0t流入继电器线圈电流的瞬时值 的关系是 图JI（磁通欧姆定律） JtmWIR其中： 为通电线圈在铁芯中产生的磁势（ 相当电压）J JWIw 为线圈的匝数为整个磁路的磁阻 铁芯中的磁阻m空气中的磁阻（占主要地位）且 （空气隙宽度）R所以磁通欧姆定律可写为 (K=COSt)JtIK电磁转矩：衔铁被电磁铁的磁场变化率以后，将产生电磁力 ，对轴的转 2 eF矩为电磁转矩 且 dcMdc
13、2所以2211()dcJJWIIKK即： dc2JIdc2继电器启动及返回过程： 3a 设反作用弹簧产生的反向力矩为 ，由弹簧特性可知：thM1th即：（空气隙）越小，则 （反力矩）越大，因此， 随 t t线性变化（成反比） ，在 M- 中为一条直线。b 当 （电磁转矩） 时， jI.dzJ1bI1c2bI2c2c 动作以后再减小电流 ，使 ，a 点电位回升，最后又 D2 截止，J3RU使 T1 由截止变成导通，T2 截止，输出高电平，继电器返回。1bId D3 保护下，C3 为干扰电容1 （正常） 2 不动（启动翻转）4 3 动（返回） 2 晶体管型延时继电器正常时，T1 饱和导通，a 点为
14、低电平，D1 导通， 1 电容 C 被短接 b 点电位为 图10.8DcebVU此值不能使 W 反向击穿，T2 基极为低电平，T2 截止，输出 为高电平。sc当输入电平为低电平时，T1 截止，a 点电位为高电平，D1 截止，电源经 R2 2向电容充电，当 b 点电位大于 W 的击穿电压时，W 被击穿，T2 饱和导通，输出低电平，即：继电器延时输出。延时时间 （ 电容起始电压）2lncwEtCRUc调节 改变延时.2四 电流互感器。 （略）五 电压互感器。 （略）六 电流速断保护（过流段）无时限电流速断。1 工作原理：当网络相间短路时，电源与故障之间的电流会增大电流保护动作概念：反应电流增大而瞬时动作的电流保护称为电
