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1、电气0805班（完善版）继电保护复习资料（完善版）第一章 绪论1. 电力系统的运行状态：（1）等式约束条件：系统发出的有功功率和无功功率应在任一时刻与系统中随机变化的负荷功率（包括传输损耗）相等： （2） 不等式约束条件：电气设备安全运行的某些参数应处于安全运行的范围内： 正常工作状态：等约束和不等约束条件都满足，电力系统在规定的限度内可以长期安全稳定运行。 不正常状态：等约束条件满足，部分不等约束条件不满足，正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。 （eg：负荷潮流越限致使电流升高（过负荷）发电机突然甩负荷引起发电机频率升高；系统出现有功功率缺额引起的频率降低；中性点不接地系统单相接地引起的非
2、接地相电压升高；电力系统发生振荡。） 故障状态：一次设备运行中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作等原因发生短路、断线。（各种类型的短路是最常见也是最危险的故障状态。）2. 根据可测参量的不同差异，可以构成不同原理的继电保护： 电流增大 过电流保护 电压降低 低电压保护 阻抗减小 阻抗（距离）保护 两侧电流大小和相位的差别 纵联差动保护（高频、微波、光纤） 对称分量 零序或负序分量保护 非电气量 瓦斯保护、过热保护等3简述继电保护的原理、要求、组成、作用： （1）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息量，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。 （2）
3、基本要求：可靠性：包括安全性和信赖性，安全性即要求继电保护不误动、信赖性即要求不拒动。选择性：保护装置动作时，在尽可能小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度的保证 系统中无故障部分仍能继续安全运行。 速动性：指保护装置以可能最短的时限将故障或异常工况自电网中切除或消除。灵敏性：只在规定的保护的范围内，在最不利条件下对故障情况的反应能力。 （3）组成：继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件三部分组成。框图见图1.3。 （4）继电保护的作用（基本任务）：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。反应电气元件
4、的不正常运行状态，根据运行维护的具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。第二章 电网的电流保护4. 什么是系统最大运行方式和最小运行方式？系统最大运行方式：在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，与此对应的系统运行方式，对应的系统等值阻抗Zs最小，Zs为保护安装处到系统等效电源之间的阻抗。系统最小运行方式：在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小，与此对应的系统运行方式，对应的系统等值阻抗Zs最大。 使电流速断保护有最小保护范围的是最小运行方式下两相短路，动作电流是按照最大运行方式下三相短路整定的。5. 过量/欠量继电器的
5、返回系数Kre：返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数Kre，过电流继电器的返回系数恒小于1，一般采用0.850.9。一般要求过电流继电器有较高的返回系数，当返回系数越小，保护装置的启动电流就越大，其灵敏性就越差。6. 灵敏系数Ksen用来衡量保护范围，保护范围越长越灵敏。Ksen=最小运行方式下本线路末端发生两相短路时的短路电流/动作电流7. 电流三段式保护分别是：电流速断保护（电流段保护）、限时电流速断保护（电流段保护）、定时限过电流保护（电流段保护）（1）段保护不能保护线路全长。动作电流按躲过相邻下一条线路出口短路时可能出现的最大短路电流来整定：最大运行方式下三相短路电流：动作电流
6、：动作时间：速断保护的动作时间取决于继电器本身固有的动作时间，一般小于10ms，理想 情况下动作时间为0s。考虑到躲开线路中避雷器的放电时间为4060ms，一般 加装一个动作时间为6080ms的保护出口中间继电器。 保护范围的校验：最小的保护范围在系统最小运行方式下两相短路时出现，要求最小保护范围大于被保护线路全长的15%20%： ，z1为线路单位长度的正序阻抗。（2） 段保护必须能保护本线路全长。动作电流：动作时限：多取为0.5s。灵敏性校验：为了能够保护本线路全长，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。对保护2的限时速断保护而言，即应取系统最
7、小运行方式下线路A_B末端发生两相短路时短路电流作为故障参数的计算值： （3） 段保护作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时的进后备保护。动作电流按躲开最大负荷电流来整定：动作电流:； 式中，为可靠系数，取1.151.25； 为自启动系数，数值大于1； 为电流继电器返回系数，取0.850.95； 为系统正常运行时最大负荷电流。动作时限：动作时限要比相邻元件保护的动作时限高出至少一个。定时限过电流保护灵敏系数的校验： （1）作为本线路的主保护时，应采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验，要求Ksen1.3-1.5； （2）作为相邻线路的后备保护
8、时，应采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流进行校验，要求Ksen1.2。 （3）此外，在各个过电流保护之间要求灵敏系数互相配合，即越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏系数。电流、段联合工作就可以保证全线路的故障在0.5秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的要求，可以作为“主保护”。8. 电流三段式保护的评价和应用：选择性：通过动作电流、动作时间来保证选择性。 单电源辐射网络上可保证获得选择性； 多电源网络上在某些特殊情况下才获得选择性。速动性：无时限速断和带时限速断保护动作是迅速的； 过电流保护则常常不能满足速动性的要求。灵敏性：运行方式变化较大时，速断保护往往不能满足要求。 被保护
9、线路很短时，无限时电流速断保护常为零。 长距离重负荷线路过电流保护的灵敏度常常也很小。 灵敏度差是电流电压保护的主要缺点。可靠性：继电器简单、数量少，整定计算和校验容易，可靠性好是它的主要优点。应用：主要用在35kv及以下的单电源辐射网上。评价：使用I段，II段或III段组成的阶段式电流保护，其主要优点是简单、可靠，在一般情况下能够满足快速切除故障的要求，因此在电网中特别是在35kv及以下较低电压的网络中获得了广泛地应用。保护的缺点是它直接受电网接线或电力系统的运行方式变化的影响，这使它往往不满足灵敏系数或保护范围的要求。9. 电流速断保护不能保证选择性时，保护误动作，需加装功率方向性元件。1
10、0. 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护：利用了电流的幅值特性和功率方向特性。其原理是当两个电源同时存在时，在每个保护上加装功率方向元件，该元件只当功率方向由母线流向线路时动作，而当短路功率方向由线路流向母线时不动作，从而使保护继电器具有一定的方向性。11. 功率方向继电器接线方式：（1）采用0接线方式：即采用故障相的电压和电流作为功率方向元件的参考相量，若正方向出口附近短路接地，故障相对地电压很低，功率方向元件不能动作，出现“电压死区”。 （2）采用90接线方式：功率方向元件采用非故障的相间电压作为电压参考相量，判别故障相电流的相位，可有效消除电压死区。即：优点：（1）对各种两相短路都没有
11、死区引入了非故障相电压。（2）适当选择内角后，对各种故障都能保证方向性。90接线方式原理图见图2.30。12. 若功率方向继电器有一个线圈的极性接反，就会出现正向故障拒动，反向故障误动的现象，从而造成严重事故。13. 中性点直接接地系统中什么情况下采用方向性零序电流保护？为什么不采用三相相间电流保护？（1）在双侧或多侧电源的网络中，电源处变压器的中性点一般至少有一台要接地，由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此在变压器接地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。（2）方向性零序电流保护相比与相间电流保护具有独特的优点：a) 相间短路的过电流保护
12、按照大于负荷电流整定，继电器的启动电流一般为57A，而零序过电流保护则按照躲开不平衡电流的原则整定，一般为23A，由于发生单相接地短路时，故障相的电流与零序电流相等，因此零序过电流保护的灵敏度高。此外，零序过电流保护的动作时限也较相间保护短。b）相间短路的电流速断保护和限时电流速断保护直接受系统运行方式变化的影响很大，而零序电流保护受系统运行方式变化的影响小。此外，零序电流变化显著，零序I段保护的的保护范围较大，较稳定，零序II段保护的灵敏系数也易于满足要求。c）当系统中发生某些不正常运行状态，如系统振荡、短时过负荷时，三相是对称的，相间短路的电流保护将受它们的影响而误动作，零序电流保护则不受
13、它们影响。d）方向性电流保护没有电压死区，在110kv及以上的高压和超高压电网中，单相接地故障约占全部故障的70%90%，其他故障也往往是由单相接地故障发展起来的，零序保护就为绝大部分故障情况提供了保护，具有显著的优越性。14. 零序电流灵敏段与不灵敏段的区别： （1）灵敏 I 段:I0,max是本线末单相或两相接地故障可能出现的最大零序电流；I0,unb是断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流；若保护动作时间 三相不同期合闸时间,可不考虑 I0.unb 影响。若I0.unb I0.max 造成灵敏度降低,保护范围缩小,可考虑给保护加短延时（0.1s）,按I0.max整定以躲过断路器三相
14、不同期合闸的影响。 （2）不灵敏 I 段： 当线路采用单相自动重合闸时,按能躲过非全相运行状态下,系统又发生振荡时所出现的最大零序电流整定，其整定值较高，发生接地故障时，保护范围又要缩小，不能充分发挥零序I段保护的作用。应用范围：灵敏段：针对全相运行状态下的接地短路起保护作用，具有较大的保护范围， 当单相重合闸启动时，为防止误动，将其自动闭锁，即非全相运行时 退出，待恢复全相运行时才重新投入。 不灵敏段：用于在单相重合闸过程中，其他两相发生接地故障的保护，即针对 非全相运行状态下的接地短路起保护作用；也能反应全相运行状态 下的接地故障，只是保护范围比较小。第三章 电网距离保护15. 距离保护的概念、应用范围及评价：（1）概念：距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值则动作的保护。（距离保护是一种欠量保护）（2）应用范围：可在多侧电源的高压及超高压复杂电力系统中应用，可作为发电机、变压器保护的后备保护。（3）评价：（a）保护区稳定
