供电系统的继电保护1

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1、 供电系统的保护1第一节第一节 继电保护的基本概念继电保护的基本概念 2一、一、 供电系统的保护供电系统的保护1供电系统中保护装置的作用与类型 在供电系统中需装设不同类型的保护装置，在发生故障时能自动在供电系统中需装设不同类型的保护装置，在发生故障时能自动检测出故障，并且迅速、及时地将故障区域从供电系统中切除，以免检测出故障，并且迅速、及时地将故障区域从供电系统中切除，以免系统设备继续遭到破坏。当系统处于不正常运行，如过载、欠电压等系统设备继续遭到破坏。当系统处于不正常运行，如过载、欠电压等情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全可靠地供电。情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全

2、可靠地供电。 供电系统中常见的保护装置类型主要有如下三种：供电系统中常见的保护装置类型主要有如下三种： (1) 继继电电保保护护装装置置 是是一一种种能能反反映映供供电电系系统统中中电电气气元元件件（线线路路、变变压压器器、母母线线、用用电电设设备备等等）发发生生故故障障或或处处于于不不正正常常运运行行状状态态、并并动动作作于于断断路路器器跳跳闸闸或发出信号的自动装置，其适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。或发出信号的自动装置，其适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。3 (2) 熔熔断断器器保保护护 广广泛泛适适用用于于高高、低低压压供供电电系系统统。由由于于装装置置简简单单经经济济

3、，在在供供电电系系统统中中应应用用得得相相当当普普遍遍。但但是是它它的的断断流流能能力力较较小小，选选择择性性差差，熔熔体体熔熔断断后后更更换换不不方方便便，不不能能迅迅速速恢恢复复供供电电，因因此此在在要要求求供电可靠性较高的场所不宜用。供电可靠性较高的场所不宜用。 (3) 低低压压断断路路器器保保护护 又又称称低低压压自自动动开开关关保保护护，由由于于低低压压断断路路器器带带有有多多种种脱脱扣扣器器，能能够够进进行行过过电电流流、过过负负载载、失失电电压压和和欠欠电电压压保保护护等等，而而且且可可作作为为控控制制开开关关进进行行操操作作，因因此此在在对对供供电电可可靠靠性性要要求求较较高高

4、且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。 42继电保护装置的基本要求 v 选择性选择性v 快速性快速性v 可靠性可靠性v 灵敏性灵敏性5 (1) 可靠性可靠性 保保护护装装置置在在其其保保护护范范围围内内发发生生故故障障时时，必必须须可可靠靠动动作作，不不应拒绝动作，在不该动作的情况下就不应该误动作。应拒绝动作，在不该动作的情况下就不应该误动作。 为为了了满满足足可可靠靠性性的的要要求求，保保护护装装置置接接线线应应尽尽可可能能简简单单，力力求求减减少少继继电电器器接接点点，避避免免保保护护装装置置断断线线、短短路路、接接地地和和错错误误的的接接线线，所所有有辅

5、辅助助元元件件如如连连接接端端子子、连连接接导导线线以以及及安安装装施施工工，都都应当十分可靠。应当十分可靠。 6(2) 灵敏性灵敏性 保保护护装装置置对对其其保保护护区区内内发发生生故故障障或或不不正正常常运运行行状状态态的的反反应应能能力力称称为为灵灵敏敏性性，如如果果保保护护装装置置对对其其保保护护区区内内极极轻轻微微的的故故障障都都能能及及时时地地反反应应动动作作，即即具具有有足足够够的的反反应应能能力力，说说明明保保护护装装置置的的灵灵敏敏度度高高。保保护护装装置置灵灵敏敏与与否否，一一般般都都用用灵灵敏敏系系数数（ks）来来衡衡量量。以以过过电流保护为例，灵敏系数表示为：电流保护为

6、例，灵敏系数表示为： 系统在最小运行方式时保护区末端的短路电流；系统在最小运行方式时保护区末端的短路电流； 保护装置一次侧动作电流。保护装置一次侧动作电流。 7被保护的电气设备被保护的电气设备 继电保护装置类型继电保护装置类型 最低灵敏度最低灵敏度ks变压器、线路等变压器、线路等所有电气设备所有电气设备 过电流保护过电流保护 5（如满足此要求将使保护复杂时，（如满足此要求将使保护复杂时，灵敏度可降为灵敏度可降为1.25）电流速断保护电流速断保护 2.0 后备保护后备保护 1.2（如满足此要求将使保护过分复（如满足此要求将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可仅杂或在技术上难以实现时，可仅按常见

7、的运行方式和故障类型校按常见的运行方式和故障类型校验灵敏度）验灵敏度） 变压器变压器 纵联差动保护纵联差动保护 2.0 310kV电缆线路电缆线路 中性点不直接接地电中性点不直接接地电力网中的零序电流保力网中的零序电流保护护 1.25310kV架空线路架空线路 1.50继电保护装置灵敏度继电保护装置灵敏度 8 (3) 选择性选择性 当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，切除故障，而供电系统的其他无故障部分继续运行，满足这一要切除故障，而供电系统的其他无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就叫有选择性。求的动作就叫有选择性。

8、k点点故故障障QF2动动作作9 (4) 速动性速动性 保保护护装装置置在在尽尽可可能能的的条条件件下下，应应尽尽快快地地动动作作切切除除事事故故，以以减减少少对对用用电电设设备备的的影影响响，如如果果故故障障能能在在0.2s内内切切除除，则则一一般般电电动动机机就就不不会会停停转转。迅迅速速的的动动作作还还能能减减轻轻对对系系统统的的破破坏坏程程度度，减减轻轻对对元元件件的的损损害害程程度度，减减少少用用户户在在低低电电压压下下工工作作的的时时间间和和停停电电时间，加速恢复正常运行的过程，提高系统的稳定性。时间，加速恢复正常运行的过程，提高系统的稳定性。 10二、继电器与继电特性二、继电器与继

9、电特性1继电器继电器是组成继电保护装置的基本元件。继电器是组成继电保护装置的基本元件。它是一种能自动执行断、续控制它是一种能自动执行断、续控制的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变化，如触点打开、闭合，或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现化，如触点打开、闭合，或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现“通通”、“断断”控制的作用。控制的作用。 v 按反应的物理量分为：电流继电器、电压继电器、气体继电器按反应的物理量分为：电流继电器、电压继电器、气体继电器v 按实现的型式分为：电磁式、

10、感应式、数字式按实现的型式分为：电磁式、感应式、数字式v 按继电器在保护回路中所起的作用分为：按继电器在保护回路中所起的作用分为：量度继电器、时间继电器、量度继电器、时间继电器、 中间继电器、信号继电器、出口继电器中间继电器、信号继电器、出口继电器11例如例如过电流继电器过电流继电器 来自电流互感器二次侧的电流来自电流互感器二次侧的电流I，加入到过电流继电器的输入端。，加入到过电流继电器的输入端。当电流当电流I大于由继电器的安装位置和工作任务而预先给定的动作值大于由继电器的安装位置和工作任务而预先给定的动作值Iop时，比较环节有输出。时，比较环节有输出。在电磁型继电器中，由于需要靠电磁转矩驱动

11、在电磁型继电器中，由于需要靠电磁转矩驱动机械触点的转动与闭合，需要一定的功率和时间，继电器有自身固有机械触点的转动与闭合，需要一定的功率和时间，继电器有自身固有动作时间（几毫秒），一般的干扰不会造成误动；动作时间（几毫秒），一般的干扰不会造成误动；在数字型继电器中，在数字型继电器中，由于其动作速度快、功率小，为提高动作的可靠性并防止干扰信号引由于其动作速度快、功率小，为提高动作的可靠性并防止干扰信号引起的误动作，故考虑了必须使测量值大于动作值的持续时间超过起的误动作，故考虑了必须使测量值大于动作值的持续时间超过23ms时，继电器才能动作于输出。时，继电器才能动作于输出。 122继电特性为保证继

12、电器动作后可靠地有输出，防止当输入电流在整定值附近波动时输为保证继电器动作后可靠地有输出，防止当输入电流在整定值附近波动时输出不停地跳变，对继电器有明确的动作特性要求。出不停地跳变，对继电器有明确的动作特性要求。 例例如如过过电电流流继继电电器器，流流过过正正常常状状态态下下的的电电流流I时时不不动动作作，输输出出高高电电平平E0（或或其其触触点点是是开开的的）；只只有有其其流流过过的的电电流流大大于于动动作作电电流流Iop时时才才能能够够迅迅速速起起动动、稳稳定定可可靠靠地地输输出出低低电电平平E1（或或闭闭合合其其触触点点）；一一旦旦流流过过继继电电器器的的电电流流减减小小，并并小小于于返

13、返回回电电流流Ire（其其值值能能够够确确保保继继电电器器复复位位到到初初始始状状态态），继继电电器器又又能能立立即即返返回回到到输输出出高高电电平平E0（或或触触点点重重新新打打开开）。无无论论起起动动和和返返回回，继继电电器器的的动动作作都都是是明明确确的的，它它不不可可能能停停留留在在某某一一个个中中间间位置，这种动作特性常称之为位置，这种动作特性常称之为“继电特性继电特性”。 13其中，返回电流Ire与起动电流Iop的比值称为继电器的返回系数返回系数kre，为了保证动作后输出状态的稳定性和可靠性，过电流继电器的返回系数恒小于1。在实际应用中，常常要求过电流继电器有较高的返回系数，如0.

14、850.95。14三、继电保护用的电流互感器三、继电保护用的电流互感器 1电流互感器的10%误差曲线 供电系统中主要是采用电流保护，下面着重对电流互感器的两个重要方面进行介绍 电流互感器的电流误差是指测出的电流kTAI2对实际电流I1的相对误差百分值，即 15 所谓电流互感器的10%误差曲线，是指互感器的电流误差为10%时一次电流对其额定电流的倍数 k= 与二次侧负荷阻抗 的关系曲线162电流互感器与电流继电器的接线方式 为了表述继电器电流为了表述继电器电流Ik与电流互感器二次侧电流与电流互感器二次侧电流 的关系，的关系，特引入一个接线系数特引入一个接线系数kkx式中式中 流入电流互感器的电流

15、；流入电流互感器的电流； 电流互感器二次侧电流。电流互感器二次侧电流。 17电流互感器与电流继电器之间的接线方式有：电流互感器与电流继电器之间的接线方式有： 三相三继电器式完全星形接线三相三继电器式完全星形接线 两相两继电器式不完全星形接线两相两继电器式不完全星形接线 两相三继电器式不完全星形接线两相三继电器式不完全星形接线 两相一继电器电流差式接线两相一继电器电流差式接线 18(1) (1) 三相三继电器式接线三相三继电器式接线 所用保护元件最多所用保护元件最多 所有短路电流都会通过所有短路电流都会通过继电器反映出来，产生相继电器反映出来，产生相应的保护动作。应的保护动作。 19(2) (2

16、) 两相两继电器式接线和两相三继电器式接线两相两继电器式接线和两相三继电器式接线 两相式接线两相式接线 所用元件较少所用元件较少 未接互感器的单相短路故障不能保护未接互感器的单相短路故障不能保护 采用两相三继电器接线提高灵敏度采用两相三继电器接线提高灵敏度 20(3) (3) 两相一继电器式接线（两相差式接线）两相一继电器式接线（两相差式接线） 流入继电器的电流为两相流入继电器的电流为两相电流互感器二次侧电流之差电流互感器二次侧电流之差 不同短路电流通过继电器不同短路电流通过继电器有不同的灵敏度。有不同的灵敏度。 不能反应出第三相（不能反应出第三相（B B相）相）的单相接地短路故障的单相接地短路故障 21接线系数接线系数kkx的值的值 引入接线系数后，电流互感器一次侧电流与流入电流继电器引入接线系数后，电流互感器一次侧电流与流入电流继电器电流的关系为：电流的关系为： 式中式中 KTA 电流互感器的变流比；电流互感器的变流比； I1、I2 电流互感器一次侧、二次侧电流；电流互感器一次侧、二次侧电流； Ik 流入电流继电器的电流。流入电流继电器的电流。 2223