继电保护专业基础教学课程

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1、继电继电 保护护基础础 1、继电保护的基础知识 2、线路的三段式过流保保护 3、线路的纵差保护 4、变压器的保护 Text 5、阳煤电网继电保护及自动装置的运行 1、继电保护的基础知识 1、介绍短路的危害（内容） 1故障点的很大的短路电流燃起的电弧，使故障设备 损坏 。 2从电源到故障点间流过的短路电流，它们引起的发热和 电动力将造成在该路径中有关的非故障元件的损坏。 3靠近故障点的部分地区电压大幅下降，使用户的正常工 作遭到破坏或影响产品质量。 4破坏电力系统的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统 瓦解和崩溃。 一、继电保护的作用 2、继电保护装置的定义 电力系统继电保护装置就是装设在每一个电

2、气设备上，用 来反应它们发生的故障和不正常运行情况，从而动作于断 路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。 3、继电保护装置的基本任务 1自动、有选择性、快速的将故障元件从电力系统中切除 ，使故障元件损坏程度尽可能减轻，并保证该系统中非故 障部分迅速恢复正常运行。 2反应电气元件的不正常运行状态，并依据运行维护的具 体条件和设备的承受能力，发出信号、减负荷或延时跳闸 二、对继电对继电 保护护的基本要求 1、选择性 1基本含义 其基本含义是保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统 中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中非故障部分 继续安全运行。 2主保护定义 反应被保护元件自身的故障并尽

3、可能短（符合要求）的时 限切除故障的保护。 3后备保护定义 1远后备：在每个设备构成的一套保护中分别起主保护、 后备保护的两部分。作为后备保护的部分既可作为主保护 拒动的后备，更主要的作为相邻下一设备断路器和保护拒 动的后备保护。 2近后备：对每个被保护设备（或称元件）上装设着分别 起主保护和后备保护作用的独立的两套保护，后备保护作 用的实现的特点有两个方面，一是“就近”实现，不依靠相 邻的上一个元件处的保护，二是主保护拒动，由本处的后 备保护起作用。 2、速动性 基本含义：指继电保护装置应尽可能快的速度断开故障元 件。 3、灵敏性 （1）基本含义：指保护装置对其保护范围内的故障或不 正常运行

4、状态的反应能力称为灵敏性（灵敏度）。 （2）衡量标准 灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的测量元件 确定了动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护 范围内的指定点校验，并满足有关规定的标准。 4、可靠性 基本含义：可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生 了它应该反应的故障时，保护装置应该可靠地动作(即不 拒动)。而在不属于该保护动作的其它情况下，则不应该 动作（即不误动） 5、经济性和可维护性 经济性是指保护装置购置、安装、调试及运行维护等费用 。 可维护性是指保护装置的正常动作及定期维护，应该比较 方便。 三、继电保护的基本原理及保护装置的组成 1、反应一端电气量的保护：电流、电

5、压、方向、距离保 护等； 2、反应两端电气量的保护：差动 3、反应非电气量的保护：反应温度、压力、流量等的瓦 斯、温度保护。 2、线路的三段式过流保护 1、电流继电器的功能 电网发生相间短路时，一个明显的特征就是故障相电流明 显增大，因此通过检测电流的变化可以断定事故的发生， 这就是作为故障检测元件之一的电流继电器的功能。 2、动作电流定义（Iop.r） 能使继电器动作的最小电流值。 3、返回电流的定义（Ire.r） 能使继电器返回原位的最大电流值。 一、基础知识 4、继电特性的定义 在继电器动作以后，当电流减小到输入继电器的电流 IrIre.r时，继电器能立即返回原位。无论启动和返回，继 电

6、器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一中间位 置。这种特性我们称之为“继电特性” 5、返回系数的定义和公式 继电器的返回电流与动作电流的比值。 Kre = Ire.r /Iop.r 6、返回系数的范围：0.80.9 1、定义：反应电流增大而瞬时动作的电流保护，简称电 流速断保护。 2、画出实例图如下： 二、无时限电流速断保护（电流I段） 3、解决选择性的两种办法： 第一，优先保证动作的选择性，即从保护装置启动参数的 整定上保证下一条线路出口短路时不启动。在继电保护技 术中，这又称躲开下一条线路出口处短路的条件整定。 第二，当快速切除故障为首要条件时，就采用无选择性的 电流速断保护，而以自动

7、重合闸来纠正这种无选择性动作 。 4、最大运行方式和最小运行方式的定义 对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最 大的方式，称为系统最大运行方式，而短路电流为最小的 方式，则称为系统最小运行方式。 5、大小运行方式下的短路电流情况 在系统最大运行方式下发生三相短路故障时，通过保护装 置的电流为最大，而在系统最小运行方式下发生两相短路 时，则短路电流为最小。 6、速断保护的整定公式 IOP=Krel*If.max Krel为可靠系数， Krel=1.21.3 7、速断保护在大小运行方式下的保护范围分析 当系统为最大运行方式且发生三相短路故障时，电流速断 的保护范围为最大，当出现其它运行

8、方式或两相短路时， 速断的保护范围都要减小，而当系统最小运行方式下的两 相短路时，电流速断的保护范围为最小。一般情况下，应 按这种方式和故障类型来校验其保护范围。规程规定，最 小保护范围不应小于线路全长的15%20%。 8、速断保护的主要优点 简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。 9、单相原理接线图 1、定义 限时电流速断保护用来切除本线路上速断范围以外的故障 ，同时也作为速断的后备。它能以较小的时限快速切除全 线路范围以内的故障。 2、对保护的要求 首先在任何情况下都能保护本线路的全长，并且具有足够 的灵敏性，其次在满足上述要求的前提下，力求具有最小 的动作时限。 3、工作原理的分析和

9、实例图如下： 三、限时电流速断保护（电流II段保护） 由于要求限时电流速断保护必须保护本线路的全长，因此 它的保护范围必须延伸到下一条线路中去，这样当下一条 线路出口处发生短路时，它就要误动。为了保证动作的选 择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，此时限的大 小与其延伸的范围有关。为尽量缩短此时限，首先规定其 整定计算原则为限时电流速断的保护范围不超出下一条线 路电流速断的保护范围，同时动作时限比下一条线路的电 流速断保护高出一个t的时间阶段。 4、限时速断保护整定公式 IOP.2=Krel*IOP.1 5、动作时限的选择 t 2 =t1+t t 的数值为0.350.6s之间，通常取0.30

10、.35s 6、主保护的定义 在线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们 的联合工作就可以保证全线路范围内的故障都能在的时间 内予以切除，在一般情况下都能满足速断性的要求。具有 这种性能的保护称为该线路的主保护。 7、保护装置灵敏性的校验 （1）定义 为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在系 统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够 的反应能力，这个能力通常用灵敏系数来Ksen衡量。 （2）公式 Ksen = If.B.min/I2op.2 式中If.B.min系统最小运行方式下线路AB末端发生两 相短路时的短路电流； I2op.2保护2限时电流速断的整定电流值。 （

11、3）灵敏系数的范围：1.31.5 8、单相原理接线图 1、保护引出的原因 前面所讲的无时限电流速断保护和限时电流速断保护的动 作电流，都是按某点的短路电流来整定的。虽然无时限电 流速断保护可无时限的切除故障线路，但它不能保护线路 的全长。限时电流速断保护虽然可以较小的时限切除线路 全长上任一点的故障，但它不能作为相邻线路故障的后备 。故引入定时限过电流保护。 2、保护定义 启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置。 它在正常运行时不应该启动，而在电网发生故障时，则能 反应于电流的增大而动作，在一般情况下，它不仅能保护 本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，以起到后 备保护的作用。

12、四、定时限过电流保护（电流III段） 3、工作原理的分析好实例图 为了保证在正常运行情况下过电流保护不动作，显然保护 装置的启动电流必须整定的大于该线路上可能出现的最大 负荷电流IL.max。然而，在实际确定保护装置电流时，还 必须考虑在外部故障切除后，保护装置应能立即返回。如 下图单电源网络接线中，当f1点短路时，短路电流将通过 保护5，4，3，这些保护都要起动，但按照选择性的要求 应由保护3动作切除故障，然后保护4和5由于电流已经减 小而立即返回原位。 4、自起动系数定义和范围 当故障切除后电压恢复时。电动机有一个自启动的过程。 电动机的自启动电流要大于它正常工作的电流，因此引入 一个自启

13、动系数Kst来表示自启动时最大电流Ist.max与正常 运行时最大负荷电流IL.max之比，即 Ist.max=Kst*IL.max 式中Kst一般取1.53 5、返回系数定义数值 Kre=Ire/Iop 式中Ire返回电流 Iop启动电流 Kre返回系数，一般取0.85 6、定时限过电流保护整定公式 Iop=( Krel* Kst)/ Kre* IL.max 式中Krel可靠系数，一般取1.151.25 Kre返回系数，一般取0.85 7、为什么要求有较高的返回系数 当Kre减小时，保护装置的启动电流越大，因而其灵敏性 越差。这就要求过电流继电器有较高返回系数的原因。 8、动作时限的要求（为

14、什么称为定时限） 此保护的动作时限，经整定计算确定之后，即由专门的时 间继电器予以保证，其动作时限与短路电流的大小无关， 因此称为定时限过电流保护。 1、三段式过流的不同整定原则 电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升 高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同 的原则来选择启动电流。即速断是按躲开某一点的最大短 路电流来整定，限时电流速断是按照躲开下一级相邻元件 电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲 开最大负荷电流来整定。 五、三段式电流保护的应用 2、分析和实例 由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作 为相邻元件的后备保护，因此为保证迅速而有选

15、择性的切 除故障，常常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组 合在一起，构成三段式电流保护。具体应用时，可以只采 用速断加过电流保护，或限时电流速断加过电流保护，也 可以三者同时采用。如下图所示网络接线：在电网最末端 用户的电机或其它受电设备上，保护1采用瞬时动作 的过电流保护即可满足要求，其启动电流按躲开电动机启 动时的最大电流整定，与电网中其它保护的定值和时限上 都没有配合关系 在电网倒数第二级上，保护2应首先考虑采用0.5秒的过电 流保护，如果在电网中对线路CD上的故障没有提出瞬时 切除的要求，则保护2只装设一个0.5s的过电流保护也是完 全允许的，而如果要求线路CD上的故障必须快速切除， 则可增设一个电流速断，此时保护2就是一个速断加过电 流保护的两段式保护。继续分析保护3，其过电流保护由 于要和保护2配合，以此动作时限要整定为11.2s，一般 在这种情况下，就需要考虑增设电流速断或同时装设电流 速断和限时电流速断，因此保护3可能是两段式也可能是 三段式。越靠近电源端，则过电流不好的动作时限就越长 ，因此，一般都需要装设三段式的保护。 具有上述配合关系的保护装置配置情况，以及各点短路时 实际切除故障的时间也相应地表示在图上。由图可见，当 全网任何地点发生