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1、第1章 电力系统继电保护概述 第1章 电力系统继电保护概述 1.1 电力系统继电保护的作用 教学要求:理解电力系统继电保护含义、任务；了 解继电保护装置基本原理及组成；理解对继电保护 的基本要求；熟悉继电器的图形符号文字表示方法 以及型号的表示方法；理解主保护、后备保护、辅 助保护、启动、动作等几个重要名词定义。 继电保护装置:由测量继电器与逻辑继电器通过合 理组合而成的装置。 1.1 电力系统继电保护的作用 继电保护：对测量继电器与逻辑继电器进行合理整 定，使之完成特定功能。 电力系统继电保护：应用在电力系统线路、元件上 的保护。 1、电力系统故障和异常运行 电力系统的发电机、变压器、母线、
2、输电线路 和用电设备通常处于正常运行状态，但也可能出现 故障或异常运行状态。 在三相交流系统中，最常见、最危险的故障是各 种形式的短路。 金属性短路：指直接连接（不考虑过渡电阻）的 短路。 异常运行状态：指电力系统的正常工作遭到破 坏，但未形成故障。 与其他电气元件相比，输电线路是电力系统中最容 易发生故障的一环；线路还可能发生复故障。 1.1 电力系统继电保护的作用 1.1 电力系统继电保护的作用 短路故障的最大特点是：短路点的短路电流很大，电 压降低。 短路后果：1）电流的热效应和机械效应会直接损坏 电气设备，电压下降影响用户的正常工作和产品质量 。 2）更严重的后果导致并列运行的稳定性、
3、引起系统 振荡，甚至系统瓦解。 1.1 电力系统继电保护的作用 异常运行状态：最常见的是电气元件的电流超过其额 定值，即过负荷状态。 功率缺额造成频率降低、发电机甩负荷引起过电 压及系统振荡，也属于异常运行状态。 事故：指整个系统或部分正常工作受到破坏，造成 送电减少、停电或电能质量达到不允许地步，造成 设备损坏或人身伤亡。 1.1 电力系统继电保护的作用 2、继电保护的任务 继电保护装置是能反映系统电气元件发生故障或异常 状态，动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。 任务：1）当电力系统被保护对象发生故障时，能自 动地、有选择地、快速地通过断路器将故障元件从 电力系统中切除。 2）当电力系统出
4、现异常运行状态时，并根据运行维 护条件，动作于发出信号、减负荷或跳闸。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 1、继电保护基本原理 基本原理：利用被保护线路或设备故障前后某些变化 的物理量为信息量，当信息量达到一定值时，起动逻 辑环节，发出相应的命令。 （1）利用基本电气参数量的区别 利用故障后电流、电压、线路测量阻抗、电压电 流间相位、负序和零序分量的出现等变化，构成相应 的保护。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 1）过电流保护：反应电流增大而动作的保护。 保护1和保护2都能反应(测量)到这个电流，保 护2首先动作于断路器QF2跳闸。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 2）低
5、电压保护：反映电压降低而动作的保护。 此时A、B母线上的电压将降低，保护1、2都 能反应到电压降低，从选择性要求，保护2应首 先动作。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 3）距离保护：是反应保护安装处到短路点之间的阻 抗下降而动作的保护。 B母线上电压为： 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 保护2测量阻抗为： 其大小等于保护安装处到短路点间的阻抗，正 比于短路点到保护2之间的距离。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 （2）利用比较两侧的电流相位 正常运行时，线路AB两侧的电流大 小相等，相位差为 。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 外部发生短路故障时: 显然外部短路时
6、，结论与正常运行相同。 保护区内部短路时： 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 从分析可知，若两侧电流相位相同，则判为内 部故障；若两侧电流相位相反，则判为外部故障。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 利用被保护线路两侧电流相位，可构成纵差保 护、相差高频保护、方向保护等。 （3）反应序分量或突变量是否出现 特点：1）不对称短路时，将出现负序分量； 2）接地短路时，将出现零序分量； 3）发生短路时，正序分量将出现突变。 根据是否出现负序、零序分量构成序分量保护； 根据正序突变量构成对称、不对称短路保护。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 （4）反应非电量保护 反映变压器内部故障
7、产生的瓦斯气体，构成瓦斯保 护；反应绕组温度升高而构成过负荷保护等。 2、继电保护装置的组成 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 （1）测量部分：测量被保护对象的有关物理量， 与给定量进行比较，给出“是”或“非”信号。 （2）逻辑部分：根据测量输出的大小、性质、输 出逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作，然后 确定跳闸或发信号。 1.2 继电保护基本原理和保护装置组成 (3)执行部分:根据逻辑部分传送的信号，最后完 成保护装置所承担的任务。 1.3 对继电保护的要求 每一电气元件一般都有装设：主保护、后备 保护。必要时增加辅助保护。 1.3 对继电保护的基本要求 主保护：反应整个被保护对象的
8、故障并以最短的 时延有选择地切除故障的保护。 后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除 故障的保护。 近后备：主保护或断路器拒动时，由本保护对象 的另一套保护实现后备。 1.3 对继电保护的基本要求 远后备：主保护或断路器拒动时，由相邻元件或 线路的保护实现后备的。 辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增 设的比较简单的保护。 1、可靠性：在规定的保护区内发生故障时，它 不应该拒动，区外发生故障时不误动。 1.3 对继电保护的基本要求 2、选择性：保护装置动作时仅将故障对象从电力 系统中切除，使停电范围限制在最小的范围内。 1.3 对继电保护的基本要求 3、灵敏性：在保护区内发生故障时，
9、保护装置反 应故障能力。通常用灵敏度来衡量。 反应过量的保护： 1.3 对继电保护的基本要求 反应欠量的保护： 由于多数短路故障是非金属性短路，计算 或测量参数有误差等，要求灵敏度要大于1。 1.3 对继电保护的基本要求 4、速动性：应力求保护装置能迅速地切除故障。 保护的基本要求是互相联系而又互相矛盾的。 保护随着电力系统的发展，在不断解决保护装置 应用中出现的对基本要求之间的矛盾，使之在一 定条件下达到辩证统一的过程中发展起来的。继 电保护的基本要求是分析研究各种继电保护装置 的基础，是贯穿本课程的一条基本线索。 1.4 继电器 继电器是各种继电保护装置的基本组成元件。 一般来说，按预先整
10、定的输入量动作，并具有电 路控制功能的元件称为继电器。 继电特性：输入 连续变化，输出 跃变。 1.4 继电器 使继电器的正常位置时的功能产生变化，称为 起动。 继电器完成所规定的任务，称为动作。 从动作状态回到初始位置，称为复归。失去动作 状态下的功能，称为返回。 常开触点：当继电器输入量未达到整定值时，断开 的触点。常开触点也称动合触点。 1.4 继电器 常闭触点：当继电器输入量未达到整定值时，闭 合的触点称常闭触点也称动断触点。 电力系统保护装置用的继电器，称保护继电器。 分类：1）按输入物理量分：电量、非电量两类； 2）按功能分：测量、逻辑继电器。 1.4 继电器 型号：国产继电器按汉
11、语拼音字母表示型号。 第一字母表示继电器的工作原理，第二字（或第三 ）母代表用途。 第一个字母第二、三个字母 D电磁型 L整流型 B半导体型 J极化型或晶 体管型 L电流继电器 Z阻抗继电器 Y电压继电器 X信号继电器 ZB中间继电器 继电器线圈和触点的表示方法 常用继电器和保护装置 小 结 1）电力系统一旦发生故障，将对正常供电、人身安全 和设备造成危害。要求发生短路，应将故障部分切 除。发生异常运行状态动作于信号，以便分析处理。 2）利用电气参数变化可构成过电流、低电压、距离 保护； 3）利用相位变化可构成方向、差动保护等； 4）利用负序、零序分量构成序分量保护； 小 结 5）根据正序突变量可构成突变量保护； 继电保护的基本要求是衡量保护装置性能 的重要指标，是评价各种原理保护的主要 依据。 保护的基本要求是分析研究各种保护的基础 ，是贯穿本课程的一条基本线索。 谢谢！ 敬请各位指导！ 主讲人：许建安
