继电保护课件 沈阳工学院

null电力系统继电保护 沈阳工程学院 梁国艳 张瑛电力系统继电保护Electric Power System Relay Protectionnull第一章 绪论 第二章 继电保护的基础知识 第三章 输电线路相间短路的电流保护 第四章 相间短路的方向电流保护 第五章 输电线路接地保护 第六章 电网的距离保护 第七章 线路的差动保护和高频保护 第八章 电力变压器保护 第九章 同步发电机保护 第十章 母线保护目 录第一章 绪论第一章 绪论本章主要内容 一、继电保护的任务 二、继电保护装置构成基本原理和组成 三、对继电保护的基本要求 四、继电保护技术的发展电力系统运行状态电力系统运行状态1.正常运行2.故障3.不正常运行断线 短路三相短路、 两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短路等单相断线 两相断线过负荷、 过电压 频率降低 、系统振荡等上页下页返回一、继电保护的任务一、继电保护的任务 1.当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。 2.当电力系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。 上页下页返回二、保护装置构成基 本原理和组成二、保护装置构成基 本原理和组成测量逻辑执行上页下页返回继电保护装置的分类继电保护装置的分类继电保护装置上页下页返回三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求: 上页下页返回选择性举例选择性举例1、2 跳闸5、6 跳闸7、8 跳闸若7QF拒动，保护5动作跳开5QF将故障切除，停电范围扩大了。但是如果保护5不动作跳闸，故障线路就无法切除，因此，此时保护5的动作也是有选择性动作，若保护7和7QF正确动作于跳闸同时，保护5也动作跳开5QF，则保护5的动作就是非选择性动作，称为越级跳闸。上页下页返回null 灵敏性用灵敏系数来衡量，并示为 ，也称为灵敏度。 在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑： 1.在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的运行方式； 2.在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作的短路类型； 3.在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵敏度校验点（计算所选的短路点）。 关于灵敏性上页下页返回四、继电保护技术的发展四、继电保护技术的发展1、保护原理方面过电流保护（最早熔断器） 1901年电流差动 保护 1908年方向性 电流保护 1910年距离 保护 1920年行波保护 光纤保护 20世纪70年代微波保护 20世纪 50年代上页下页返回高频 保护 1927年null继电保护技术的发展2、结构型式方面机电型 （电磁型、 感应型） 整流型 微机型 集成 型 晶体管型 上页下页返回第二章 继电保护基础知识第二章 继电保护基础知识本章主要内容 一、电流互感器及电压互感器 二、变换器 三、对称分量分量滤过器 四、常用继电器 五、微机保护的基本知识null一、保护用电流互感器第一节 电流互感器及电压互感器（一）电流互感器正方向规定 一次侧同名端流进二次侧同名端流出等值电路相量图由等值电路可见： 将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量表计和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全。 由电磁平衡原理：所以上页下页返回null1、电流互感器存在误差的原因（二）电流互感器的误差比值误差角度误差励磁电流的存在，由于励磁电流的存在，使一次电流折算值与二次电流不等，即两者的大小和相位不同。小于10%小于7º2、电流互感器10%误差曲线电流互感器比值误差为10%，角度误差小于7°，电流互感器一次电流倍数与允许的二次负载阻抗之间的关系曲线。上页下页返回null电 压 互 感 器 的 接 线 方 式星型接线三相五柱式接线V-V接线 特点：可以获得对称的三个线电压，但不能获得相电压可以获得相电压、线电压和零序电压可以获得相电压、线电压和零序电压二 电压互感器上页下页返回null电压互感器二次电压可看成是电压源，而电流互感器二次电流可看成是电流源； 电压互感器在正常工作情况下铁芯的工作磁密较电流互感器高得多； 电压互感器工作在二次侧开路状态，电流互感器工作在二次侧短路状态； 电流互感器二次不能开路 。 （三）电流互感器与电压互感器的工作特点上页下页返回null一、变换器的功能： 第二节 变换器1．按照保护装置构成原理的要求，进行电气量的变换 与综合； 2．将被保护设备的强电交流二次回路与保护装置的直流弱电回路相隔离； 3．利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽层，抑制干扰信号的侵入，提高保护装置的抗干扰能力。 二、变换器的种类：电流变换器 电压变换器电抗变压器 上页下页返回null 电压变换器用于将一次电压变换成装置所需要的二次电压。 一、电压变换器（TV）上页下页返回 当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：二次输出电压变换系数一次输入电压null二、电流变换器（T） 电流变换器用于将一次电流变换成装置所需要的二次电压。上页下页返回 当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：二次输出电压变换系数电流互感器变比null三、电抗变压器（UR） 电抗变压器用于将一次电流变换成装置所需要的二次电压。 上页下页返回 电抗变压器铁芯具有气 隙，其励磁回路的励磁电 抗数值很小，相对于二次 较大的负荷阻抗来说，完 全可以忽略不计，故一次 电流全部作为励磁电流， 电抗变压器在工作时绕组 可认为处于开路状态 电流变换器与电抗变压器都是将一次电流成比例的变 换成二次电压的，但是在应用上有些不同。电流变换 器在磁路未饱和时，励磁电流可以忽略，其二次输出 电压波形基本保持了一次电流信号的波形。null 为了提高保护装置的灵敏度，经常采用序分量来作为保护的判据。要获得这些序分量就必须借助于各种序分量滤过器，称为对称分量滤过器。当输入端三相电流、电压中 含有三序分量时，输出端只 输出负序分量。当输入端三相电流、电压中 含有三序分量时，输出端只 输出零序分量。第三节 对称分量滤过器 零序分量滤过器零序电压滤过器 零序电流滤过器 负序分量滤过器负序电压滤过器 负序电流滤过器 上页下页返回null上页下页返回零序电压滤过器 零序电压滤过器的作用是为了获得零序电压，它的输入是三相电压，输出只与输入电压中的零序电压成正比。 构成依据： 构成元件 ： 三个单相式电压互感器或 三相五柱式电压互感器都 可以获得 null上页下页返回零序电流滤过器零序电流滤过器的作用是为了获得零序电流，它的输入是三相电流，输出只与输入电流中的零序电流成正比。 构成依据： 构成元件 ： 由三台具有相同型号和变比 的电流互感器构成零序电流 滤过器。 null上页下页返回阻容式单相负序电压滤过器参数关系 输出电压 输 入 正 序 电 压 输 入 负 序 电 压 null上页下页返回阻容移相式单相负序电流滤过器null上页下页返回单相负序电流滤过器相量图1.输入零序电流,输出为零。2. 输 入 正 序 序 电 流3. 输 入 负 序 序 电 流第四节 常用继电器第四节 常用继电器1.基本结构电磁铁可动衔铁线圈触点弹簧止挡2.基本原理当电磁力矩 大于弹簧力 矩和摩擦力 矩之和,继 电器动作, 接点闭合上页下页返回3. 常用电磁型继电器的类型电流继电器过电流继电器 电压继电器中间继电器时间继电器信号继电器低电流继电器 过电压继电器 低电压继电器 反应被保护元件电流降低而动作的一种继电器 反应被保护元件电压升高而动作的一种继电器 起桥梁作用,接点多容量大,可实现短延时, 及自保持。建立保护所需要的延时时间。当保护装置动作时，明显标示出继电器 或保护装置动作状态。 3. 常用电磁型继电器的类型反应被保护元件电压降低而动作的一种继电器 上页下页返回反应被保护元件电流升高而动作的一种继电器 4. 电磁型常用继电器图片4. 电磁型常用继电器图片上页返回5. 电磁型过电流继电器的参数5. 电磁型过电流继电器的参数上页下页返回动作电流返回电流返回系数使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点打开的最大电流返回电流与动作电流之比实验接线合上电源开关S,调整自耦调压器,使 输入电流继电器的电流升高,当小灯 刚好亮时电表指示的电流就是继电器 的动作电流. 调整自耦调压器,使输入电流继电器 的电流减小,当小灯刚好熄灭时,电表 指示的电流就是继电器的返回电流. 6. 电磁型低电压继电器的参数6. 电磁型低电压继电器的参数上页下页返回动作电压返回电压返回系数使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断触点打开的最小电压返回电压与动作电压之比实验接线合上电源开关S,调整自耦调压器,使 输入电压继电器的电压升高至额定值 这时继电器动断触点打开,调整自耦 调压器,减小加入继电器的电压,当小 灯刚好亮时,电压表指示的电压就是 继电器的动作电压.调整自耦调压器,使输入电压继电器 的电压升高, 当小灯刚熄灭时,电压 表指示的电压就是继电器的返回电压.第三章 输电线路相间短路的电流保护第三章 输电线路相间短路的电流保护本章主要内容 一、无时限电流速断保护 二、限时电流速断保护 三、定时限过电流保护 四、电流保护的接线方式 五、 阶段式电流保护null第一节 无时限电流速断保护上页下页返回1.工作原理 线路上发生三相短路时,流过保护1的 短路电流:最大运行式下最小运行方下为了保证选择性，电流速断保护的动作 电流应躲过下一线路首端（或本线路末 端）短路故障时流过本保护的短路电流 无实现保护不能 保护线路全长,保护 范围随运行方式而 变化null第一节 无时限电流速断保护2.接线原理信号 上页下页返回电流互感器电流继电器中间继电器信号继电器null上页下页返回第二节 限时电流速断保护1.工作原理由于无时限电流速断保护一般不能保护线路全长，为切除本线路无时限电流速断保护范围以外的短路故障，为此增设第二套电流速断保护，即限时电流速断保护 限时电流速断保护。它的动作范围应包括被保护线路全长。为了获得动作选择性，第二套电流速断保护必须带时限，以便和相邻线路Ⅰ段电流速断保护相配合， 所带的时限只比瞬时电流速断保护大一个或两个时限级差⊿t，所以称它为限时电流速断保护。此情况下，它的保护范围不超越相邻线路Ⅰ段或Ⅱ段电流保护的保护范围 2.动作电流整定3.动作时限选择第二节 限时电流速断保护第二节 限时电流速断保护4.灵敏度校验上页下页返回第二节 限时电流速断保护5.原理接线上页下页返回 限时电流速断保护 与无时限电流速断 保护接线的主要区别 是将中间继电器换成 了时间继电器。当电 流继电器动作后，须 经过时间继电器的延 时后，才能动作于跳 闸。第二节 限时电流速断保护第三节 定限时过电流保护第三节 定限时过电流保护 限时电流速断保护虽能保护线路的全长，但不能作为下一线路保护的后备。而定时限过电流保护不仅能保护本线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后备保护的作用。这是因为过电流保护不是按躲过某一短路电流，而是按躲过最大负荷电流来整定的，故它的动作电流值较低，灵敏度较高，保护范围大。 上页下页返回第三节 定限时过电流保护上页下页返回第三节 定限时过电流保护定时限过电流保护也是靠适当选取 动作电流和动作时限来获得选择性的。 一、定时限过电流保护动作电流的整定原则 第三节 定限时过电流保护第三节 定限时过电流保护上页下页返回二、定时限过电流保护动作时限的整定原则 1）过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择 第三节 定限时过电流保护上页下页返回第三节 定限时过电流保护三、定时限过电流保护限的灵敏度校验 第四节 电流保护的接线方式上页下页返回第四节 电流保护的接线方式一、三种基本的接线方式 电流保护的接线方式， 指的是电流继电器与 电流互感器二次绕组 之间的连接方式,有三 种基本的接线方式。 三相三继电器完全星接线方式 两相两继电器不完全星接线方式 两相电流差接线方式 null三相三继电器完全星接线方式 可以反 应各种 类型的 相间故 障和接 地故障上页下页返回null上页下页返回两相两继电器不完全星接线方式 可以反 应各种 类型的 相间故 障和有 电流互 感器相 的接地 故障。null上页下页返回两相电流差接线方式 通过继电器的 电流为两相电 流之差.不同 故障类型和 短路相别下, 通过继电器 的电流和电 流互感器二 次电流之比 是不同的 .第四节 电流保护的接线方式上页下页返回第四节 电流保护的接线方式二、各种接线方式的性能 (一)对相间短路故障的反应能力 完全星形和不完全星形接线都能正确反应被保 护线路不同相别的相间短路故障，只是动作的继电 器数目不同而已。两相不完全星形接线方式在AB和 BC相间短路故障时只有一个继电器动作。三相完全 星形接线方式在各种相间短路故障时，至少有两个 继电器动作，动作可靠性较高。第四节 电流保护的接线方式第四节 电流保护的接线方式二、各种接线方式的性能分析 (二)对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力 在小接地电流电网中，发生单相接地故障时，流 过接地点的仅为零序电容电流，相间电压仍然对称， 对负荷没有影响。为提高供电可靠性，允许小接地电 流电网带一点接地继续运行一短时间。故在这种电网 中，在不同地点发生两点接地短路时，要求保护动作 只切除一个接地故障点，以提高供电可靠性。 上页下页返回null对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力1.串联线路上页下页返回完全星型不完全星型由于两个保护在定值和时限上都按选择性要求而配合整定的，因此，能够保证100％地只切 除线路Ⅱ。 由于B相不装电流互感器和相应的电流继电器，当线路Ⅱ上发生B相接地，而线路I上发生A相或C相接地时，保护2不能动作，只能由保护1动作切除线路I，扩大了停电范围。这种接线方式在不同相别的两点接地组合中，只能保证的机会有选择性地切除一条线路。 null上页下页返回1.并联线路对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力完全星型两套保护将同时动作，而切除两条线路。 不完全星型保护动作情况“+”动作 “-”不动作能保证有的机会只切除一条线路。 (三)对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力 (三)对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力 上页下页返回 当过电流保护接于变压器的一侧，作为变压器及另一侧线路故障的后备保护时，保 护的接线将直接影响保护对某些故障的 反应能力或灵敏性。 d侧各相电流之间的关系Y侧各相电流之间的关系 d侧a、b两相发生短路时，YN侧A相和C 相中的电流只为B相电流的一半。 对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力结论 上页下页返回对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力结论 当采用变压器高压侧(YN侧)的过电流保护，作为 变压器保护的后备保护时，若保护采用三相完全星形 接线，则接于B相的电流继电器灵敏度最高，是其他 两相电流继电器的两倍。 当采用两相不完全星形接线时，因B相上没有电流 继电器，所以不能反应B相的最大电流，故灵敏度只有 三相完全星形接线时的一半。 为克服这一缺点，可在不完全星形接线的中性线 上接入一个电流继电器，流过这个继电器的电流大小 与B相电流相等。称为二相三继电器接线。 第五节 阶段式电流保护第五节 阶段式电流保护上页下页返回 将无时限电流速断、限时电流速断及定时限过电 流保护组合在一起，构成一整套保护，使之相互补充 和配合，称为三段式电流保护。 通常将无时限电流速断保护称为I段； 限时电流速断保护称为Ⅱ段； 定时限过电流保护称为Ⅲ段。 I段和Ⅱ段保护共同组成线路的主保护，Ⅲ段保 护作为本线路I、Ⅱ段保护的近后备，也作为下一线 路保护的远后备。null 三段式电流保护保护范围示意图 上页下页返回null上页下页返回 三段式电流保护接线原理图 I段II段III段null上页下页返回 三 段 式 电 流 保 护 接 线 展 开 图 I段null上页下页返回 三 段 式 电 流 保 护 接 线 展 开 图 第四章 相间短路的方向电流保护 第四章 相间短路的方向电流保护 本章主要内容 一、方向问的提出及方向电流保护 二、功率方向继电器 三、功率方向继电器的接线方式null第一节方向问题的提出及方向电流保护一.方向问题的提出上页下页返回如果还采用一般的电流保护作为相间短路保护时， 往往满足不了选择性要求。 null上页下页返回第一节方向问题的提出及方向电流保护二.解决问题的措施根据流经保护 的短路功率方 向加装功率方 向元件 设母线向线路 为功率方向的 正方向,正方向 动作,反方向不 动作正方向正方向正方向正方向反方向反方向反方向正方向将两个方向的保护 拆开看成两个单电 源辐射形电网的保 护。其中，保护 1、3、5为一组， 保护2、4、6为另 一组，如各同方向 保护的时限仍按阶 梯原则来整定 null三.方向过电流保护原理接线图第一节方向问题的提出及方向电流保护电流继电器KA为电流测量元件，用来判别短路故障是否在保护区内 功率方向继电器KW，用来判别短路故障方向 时间继电器KT，用来建立过电流保护动作时限上页下页返回null第二节 功率方向继电器一、工作原理上页下页返回保护正方向故障：保护反方向故障：null上页下页返回第二节 功率方向继电器二、原理接线动作条件null上页下页返回第二节 功率方向继电器三、动作范围和灵敏线动作区继电器内角null上页下页返回第三节 功率方向继电器的接线方式功率方向继电器的接线方式是指它与电流互 感器和电压互感器之间的连接方式 在考虑接线方式时，应满足以下要求： (1)必须保证功率方向继电器具有良好的方向性， 即正方向发生任何类型的短路故障时，继电器都 能动作，而反方向短路故障时不动作。 (2)尽量使功率方向继电器在正向短路故障时具有 较高的灵敏性，即故障后加入继电器的电压和电 流应尽可能大，并使尽可能接近于最大灵敏角。null上页下页返回第三节 功率方向继电器的接线方式一..90°接线在三相对称且功率因数cosφ＝l 的情况下，加入各相功率方向继 电器的电压和电流间的相角差90°null上页下页返回第三节 功率方向继电器的接线方式二、原理接线图功率方向继电器电流线圈和电压线圈的对应端。UR1和T2的一次线圈同名端都标有“．”在将继电器分别接入电流互感器和电压互感器二次侧时，必须注意正确连接，否则不能正确判断功率方向。 null上页下页返回第三节 功率方向继电器的接线方式三相短路null上页下页返回第三节 功率方向继电器的接线方式两相近处BC短路null上页下页返回第三节 功率方向继电器的接线方式两相远处BC短路第五章 输电线路接地保护第五章 输电线路接地保护本章主要内容 一、中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 二、小接地电流系统单相接地故障的保护 第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 一、中性点工作方式 中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地 中性点不接地 中性点经高电阻接地 上页下页返回当发生一点接 地故障时，即 构成单相接地 短路，这时所 产生的故障电 流很大 ，称中 性点直接接地 的系统为大接 地电流系统。 当一相发生 接地故障时， 故障电流是各 元件对地的电 容电流，往往 比负荷电流小 得多，所以这 种系统叫小接 地电流系统。 null二、中性变压器中性点接地方式的选择点工作方式 上页下页返回 变压器中性点接地情况的变化，直接影响 到零序电流保护的灵敏度。因此，对变压器中 性点接地的选择应满足两点要求： ①不使系统出现危险的过电压； ②不使零序序网有较大的变化，以保证零序电 流保护有稳定的灵敏度。变压器中性点接地方式的选择原则如下： (1)在多电源系统中，每个电源处至少应该有一台变压器中 性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其它 电源切断联系时，形成中性点不接地系统。 (2)在双母线按固定联接方式运行的变电所，每组母线上至 少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母线联络开关 断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变压器。 (3)如果两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压 器。正常将其中一台变压器中性点直接接地。当中性点接地 的变压器退出运行时，则将另一台变压器转入中性点接地运 行。 (4)在两台以上变压器并联运行的情况下，规定正常 按一台变压器中性点接地运行，其它变压器中性点 不接地。当中性点接地的变压器停运时，将其中零 序阻抗或综合零序阻抗与停用变压器的相近的一台 或两台中性点不接地的变压器转入中性点接地运行。 (5) 低压侧无电源的变压器的中性点可以不接地运行， 以提高零序电流保护灵敏度和简化保护接线。 null第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 上页下页返回三、接地故障时零序分量的分布特点 零序电压、零序电流的分布具有下特点： (1)故障点处的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零。 (2)零序电流是由故障点处零序电压产生，只在故障点与中性点接地的变压器之间流动。并由大地构成回路。(3)零序或负序功率方向与正序功率方向相反，即正序功率方向为由母线指向故障点，而零序功率方向却由故障点指向母线。 null上页下页返回四、零序电流保护的组成及多段式零序电流保护 null上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 1.无时限零序电流速断保护 工作原理和整定与相间 短路的无时限电流速断 保护类似零序电流I段的动作电流取上 述三个条件计算的最大者。null上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 2. 限时零序电流速断保护 限时零序电流速断保护 工作原理和整定与相间 短路的限时电流速断保 护类似,其动作时限和电 流与相邻线路零序I段 配合。零序Ⅱ段的灵敏度应 按被保护线路末端接 地故障时流过保护的 最小三倍零序电流来 校验，要求 Ksen≥1．3～1．5。 null上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 3. 零序过电流速保护 零序过电流速保护工作 原理和整定与相间短路 的过电流保护类似null第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 上页下页返回4. 零序方向电流速保护 1.增设方向元件的必要性在零序电流保护正方 向有中性点接地的变 压器的情况下，无论 被保护线路对侧有无 电源，当保护反方向 发生非对称接地故障 时，就有零序电流通 过保护安装点。 2.正向故障时，保护安装 点零序电压与零序电流的 相位关系 null上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 3.整流型零序功率方向继电器 动作回路和制 动回路的电压 功率方向继电器 动作方程 null上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 LG-12型零序功率方向继电器接线方式 继电器电压线圈的“*”端与零序电压滤过器 的非“*”端相接，即采用反极性接线方式 null第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 大接地电流系统零序保护的评价一、灵敏庹高 过电流保护是按最大负荷电流整定， 而零序过电流保护是按躲过最大不平衡电 流整定，因此，零序过电流保护的灵敏度 高。上页下页返回二、动作迅速 零序过流保护的动作时限，不必与 Y，d接线的降压变压器后的线路保护动 作时限相配合，因此，其动作时限比相 间过电流保护动作时限短。三、不受系统振荡和过负荷的影响 当系统发生振荡和对称过负荷时，三相 是对称的，反应相间短路的电流保护都受其 影响，可能误动作。而零序电流保护则不受 其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序 分量。 四、接线简单、经济、可靠 零序电流保护反应单一的零序分量，故 用一只测量继电器就可反应三相中任意一相 的接地短路，使用继电器的数量少。所以， 零序电流保护接线简单、经济、调试维护方 便、动作可靠。null上页下页返回第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护 一.中性点不接地系统单相接地的特点null第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护 单相接地的特点: 1、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。 非故障相电压升高至原来的 倍，电源中性点对地电 压与故障相电势的相量大小相等方向相反； 2、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容 电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路； 3、故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件 的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路 指向母线。 上页下页返回null第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护 二.中性点不接地系统单相接地的保护方式上页下页返回null第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护 二.中性点不接地系统单相接地的保护方式上页下页返回null第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护 二.中性点不接地系统单相接地的保护方式3．零序功率方向保护在出线较少的情况下，非故障线 路的零序电容电流与故障线路的 零序电容电流相差不大，采用零 序电流保护灵敏度很难满足要求 ，可利用故障线路和非故障线路 零序功率方向的不同，区分出故 障线路，构成有选择性的零序 方向保护区分出故障上页下页返回null第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护 三、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点上页下页返回null第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护 经消弧线圈接地系统单相接地的特点: 当采用过补偿方式时，流经故障线路和非故障 线路保护安装处的电流，是电容性电流，其容 性无功功率方向都是由母线流向线路。故无法 利用功率方向来判别是故障线路还是非故障线 路。当过补偿度不大时，也很难利用电流大小 判别出故障线路。 上页下页返回 第六章 电网的距离保护 第六章 电网的距离保护 本章主要内容 一、距离保护的工作原理 二、阻抗继电器 三、方向阻抗继电器的特殊问题 四、阻抗继电器的接线方式 五、影响距离保护正确工作的因素 六、距离保护的整定计算 七、微机保护装置举例第一节 距离保护的工作原理第一节 距离保护的工作原理 用阻抗继电器作为测量元件，测量保护安装处到故障点之间的距离，并且根据距离的远近来决定保护动作时间的一种保护称为距离保护或阻抗保护。上页下页返回一、工作原理二、实现特性 距离保护的动作时间与保护安装点至短路点之间距离的关系t=ƒ（L），称为距离保护的时限特性。为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛采用具有三段动作范围的阶梯型时限性。 数字式线路保护第一节 距离保护的工作原理第一节 距离保护的工作原理上页下页返回三、组成元件跳 闸 第二节 阻抗继电器上页下页返回第二节 阻抗继电器一、阻抗继电器的动作特性全阻抗继电器方向阻抗继电器偏移特性阻抗继电器null上页下页返回1、全阻抗继电器二、阻抗继电器的构成方法null上页下页返回2、方向阻抗继电器二、阻抗继电器的构成方法null上页下页返回3、偏移特性阻抗继电器二、阻抗继电器的构成方法null上页下页返回三、阻抗继电器交流回路的原理接线 1、全阻抗继电器：根据比幅原理构成null上页下页返回三、阻抗继电器交流回路的原理接线 1、全阻抗继电器：根据相位原理构成null上页下页返回三、阻抗继电器交流回路的原理接线 2、方向阻抗继电器：根据幅值原理构成null上页下页返回三、阻抗继电器交流回路的原理接线 2、方向阻抗继电器：根据相位原理构成 第三节 方向阻抗继电器的 特殊问题 上页下页返回 第三节 方向阻抗继电器的 特殊问题 一、方向阻抗继电器的死区及其消除措施 （一）方向阻抗继电器的死区 当保护正方向出口附近发生相间短路时，母线电压为零或很小，加到继电器上的电压小于最小电压时，方向阻抗继电器不能动作。发生此情况的一定范围，称为方向阻抗继电器的死区。 （二）消除死区的措施 在方向阻抗继电器中引入插入电压或极化电压，并且要求它们同相位。 第三节 方向阻抗继电器的 特殊问题 上页下页返回 第三节 方向阻抗继电器的 特殊问题 1、记忆回路： 第三节 方向阻抗继电器的 特殊问题 上页下页返回 第三节 方向阻抗继电器的 特殊问题 2．引入非故障相电压： 第三节 方向阻抗继电器的 特殊问题 上页下页返回 第三节 方向阻抗继电器的 特殊问题 二、阻抗继电器的精确工作电流 1、精工电流的定义 当继电器的起动阻抗等于0.9倍的整定阻抗时所对应的最小测量电流，称为精确工作电流。 2、精工电流的特性曲线第四节 阻抗继电器的接线方式上页下页返回第四节 阻抗继电器的接线方式一、阻抗继电器的接线方式要求 1、测量阻抗应正比于短路点到保护安装点之间的距离； 2、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围应不随故障类型而变化。 二、相间短路阻抗继电器的0°接线方式null上页下页返回1.三相短路null上页下页返回2.两相短路null上页下页返回3.两相接地短路null上页下页返回（二）接地短路阻抗继电器的接线方式1、接线方式：null上页下页返回（二）接地短路阻抗继电器的接线方式2、测量阻抗的计算： 第五节 影响距离保护正确 工作的因素 第五节 影响距离保护正确 工作的因素 一、分支线对距离保护的影响 上页下页返回1、助增电流的影响： 第五节 影响距离保护正确 工作的因素 第五节 影响距离保护正确 工作的因素 一、分支线对距离保护的影响上页下页返回2、外汲电流的影响：null二、过度电阻对距离保护的影响上页下页返回2、过渡电阻对单侧电源线路和影响 这样当Rg较大时保护1 和保护2将同时以第II段的时限动作，从而失去选择性。 二、过渡电阻对距离保护的影响null上页下页返回二、过渡电阻对距离保护的影响 过渡电阻可能引起某些保护的无选择性动作。null上页下页返回二、过渡电阻对距离保护的影响阻抗继电器在+R方向所占的面积越大，影响越小null上页下页返回三、电力系统振荡对距离保护的影响1、振荡时电流、电压的分布与变化M侧电源的 电动势振荡电流M侧电源的 阻抗null上页下页返回三、电力系统振荡对距离保护的影响2、振荡时电流、电压的分布与变化2、测量阻抗的变化规律null上页下页返回三、电力系统振荡对距离保护的影响 4、振荡闭锁装置的原理3、对距离保护的影响 全阻抗继电器受振荡的影响最大，而透镜型继电器所受的影响最小。 当保护安装点越靠近振荡中心时，受到的影响就越大。 当距离保护带有较大的延时，可利用其延时躲开振荡的响。null上页下页返回四、电压互感器二次断线对距离保护的影响 第六节 距离保护的整定计算 第六节 距离保护的整定计算 上页下页返回一、距离保护第I段的整定： 按躲开下一线路出口短路的原则来整定。 null上页下页返回二、距离保护第II段的整定2、整定公式null上页下页返回二、距离保护第II段的整定3、灵敏度与动作时限 按本线路末端金属性短路故障来校验灵敏度。 保护的动作时限应比下一线路距离I段的动作时限大一个时间级差，一般取为0.5s。null上页下页返回三、距离保护第III段的整定1、整定原则：按躲开最小负荷阻抗来整定。 null上页下页返回三、距离保护第III段的整定2、灵敏度与动作时限 1）当作近后备时，按本线路末端金属性短路故障来校验； 2）当作远后备时，按相邻线路末端金属性短路故障来校验. 第七节 微机保护装置举例上页下页返回第七节 微机保护装置举例 第七章 线路的差动保护和高频保护 第七章 线路的差动保护和高频保护 本章主要内容一、输电线路的纵差动保护 二、平行双回线路横联差动保护 三、高频保护的基本原理 四、高频通道及高频信号类型 五、方向高频保护 六、相差高频保护 第一节输电线路的纵差动保护 第一节输电线路的纵差动保护 一、纵差动保护的基本原理 上页下页返回纵差动保护的 基本原理是基 于比较被保护 线路始端和末 端电流的大小 和相位原理构 成的。 1、当线路正常运行或外部故障时: 2、当线路内部故障时: 不平衡电流等 于两侧电流互 感器的励磁电 流之差。 第二节平行双回线路横联保护 第二节平行双回线路横联保护 一、双回线路内部故障的特点 上页下页返回1、在正常运行或区外故障时: 2、当平行双回线内部故障时:第三节 高频保护的基本原理第三节 高频保护的基本原理上页下页返回 将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后，利用输电线路本身构成高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流的相位或功率方向的一种保护装置。按工作原理可分为:方向高频保护和相差高频保护。比较线路两端的功率方向方向高频保护比较线路两端的功率方向相差高频保护第四节 高频通道及高频信号类型第四节 高频通道及高频信号类型上页下页返回一、高频通道的组成null二、高频通道的工作方式上页下页返回null上页下页返回三、高频通道及高频信号类型 null上页下页返回第五节 方向高频保护一. 高频闭锁方向保护原理 通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是被护范围内部故障还是外部故障。 null第五节 方向高频保护二. 高频闭锁方向保护的框图 上页下页返回高频收发信机null第五节 方向高频保护三. 高频闭锁方向保护的框图说明 上页下页返回null第五节 方向高频保护上页下页返回四. 高频闭锁方向保护的实现特点 反方向元件1KW动作后立即起动发信，发出闭琐信号;正方向元件2KW动作后，准备作用于跳闸。 1KW的灵敏度必须高于2KW的灵度。 时间元件T1的作用是防止外部短路故障时，远离故障点侧保护误动。 时间元件T2作用是防止高频闭锁信号过早解除而造成远离故障点侧保护的误动。 null第六节 相差高频保护一、相差高频保护的工作原理上页下页返回null上页下页返回第六节 相差高频保护二、相差高频保护的构成起动元件的作用是故障时起动发信机和开放比相回路， 并且要求起动发信机要比开放比相回路更为灵敏，动 作更为迅速。 操作元件的作用是将输电线路上的50Hz电流转变为一个 50Hz的方波电流，然后以此工频方波电流对发信机中的 高频电流进行调制。 比相元件的作用是比较被保护线路两侧操作电流的相位。 因为采用单频率制，所以收信机同时接收到线路两侧发 信机发出的高频信号。 null上页下页返回第六节 相差高频保护三、相差高频保护的相位特性1、保护范围内部发生故障，M侧和N侧高频信号间的相位差最大为：在最严重情况下，高频信号间断角是： null上页下页返回第六节 相差高频保护三、相差高频保护的相位特性2、保护范围外部发生故障时，可能出现的最大间断角为：3、闭锁角的确定： null上页下页返回第六节 相差高频保护三、相差高频保护的相位特性 第八章 电力变压器保护 第八章 电力变压器保护 本章主要内容一、常见故障、不正常运行及保护 二、变压器主保护 三、变压器后备保护和过负荷保护 四、变压器接地保护 第一节 常见故障和不正常 运行及保护第一节 常见故障和不正常 运行及保护上页下页返回瓦斯保护过电流保护零序保护二、不正常运行：过负荷保护一、常见故障（后备保护）第二节 变压器主保护第二节 变压器主保护上页下页返回一、瓦斯保护原理及构成 反应变压器 油箱内部故障 产生的气体而 动作,主要由瓦 斯继电器构成, 轻瓦斯动作于 信号,重瓦斯 动作于跳闸.瓦斯保护的主 要元件是瓦斯 继电器，它安 装在变压器的 油箱和油枕之 间的连接管道 中.瓦斯保护原理接线瓦斯保护原理接线瓦斯继电器上页下页返回第二节 变压器主保护第二节 变压器主保护上页下页返回二、变压器纵差动保护1、基本原理及实现的特点: 变压器纵差动保护通常采用环流法接线。原理与输电线路类似，但在实现时应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位不同。null上页下页返回null上页下页返回变压器纵差动保护变压器纵差动保护2、影响差动保护的因素及措施:分析励磁涌流 的特点励磁涌流 影响的措施变压器差动 保护的构成 含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧； 励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量； 励磁涌流相邻波形之间存在“间断角”。 采用具有速饱和变流器的BCH型差动继电器构成变压器纵差动保护； 采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护； 采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。 nullnullnullnull上页下页返回比率制动式差动继电器的组成及作用 比率制动部分是用于防止外部短路时，由于不平衡电流影响而造成误动作； 二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载投入时出现励磁涌流而造成保护误动作； 差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障； 差动部分作用，保证内部故障时正确动作。 null第三节 变压器后备保护和 过负荷保护 上页下页返回一、变压器的过电流保护1、原理接线： 2、整定原则： null第三节 变压器后备保护和 过负荷保护 上页下页返回二、低电压起动的过电流保护1、原理接线： 2、低电压继电器整定原则及方法： 应低于正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压 。 3、灵敏度校验： 按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。 null上页下页返回null第三节 变压器后备保护和 过负荷保护 上页下页返回三、复合电压起动的过电流保护 1、原理接线： 2、负序电压继电器整定原则及方法： 躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平衡电压。nullnull第三节 变压器后备保护和 过负荷保护 上页下页返回四、负序电流和单相低电压起动的 过电流保护1、原理接线： 2、负序电流继电器整定原则及方法： 躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最大不平衡电流 。null上页下页返回null第三节 变压器后备保护和 过负荷保护 上页下页返回五、变压器过负荷 变压器过负荷电流大多数情况下三相是对称的，因此只装设对称过负荷保护。即只用一个电流继电器接于任一相电流之中，动作时经延时作用于信号。 过负荷保护的动作电流应躲过变压器额定电流。 过负荷保护的动作时限，应比过电流保护的最大时限增加一个时限阶差△t。 null 第四节 变压器的接地保护 上页下页返回一、原理框图null 第四节 变压器的接地保护 上页下页返回二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算 1、零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保护动作电流配合整定。 2、动作时限与相邻元件零序电流后备保护的时限配合 整定。 3、零序电流元件3I0的动作电流根据间隙击穿电流的经验数据整定，一般一次值为100A。时间元件T的延时，一般取0．5s。 第九章 同步发电机保护 第九章 同步发电机保护 本章主要内容 一、常见故障和不正常运行及保护 二、发电机纵差动保护 三、定子绕组匝间短路保护 四、定子绕组的接地保护 五、定子绕组相间短路的后备保护 六、负序电流保护和过负荷保护 七、同步发电机的失磁保护 八、同步发电机转子回路接地保护第一节 常见故障和不正常 运行及保护第一节 常见故障和不正常 运行及保护上页下页返回一、发电机常见故障及保护： 相间短路—纵差动保护匝间短路—匝间短路保护 单相接地—单相接地保护 一点接地—一点接地保护二点接地—二点接地保护为了保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不 正常运行状态的影响限制到最小范围，按照GB14 258-1993《继电保护和安全自动装置技术》 的规定，发电机应装设以下保护装置。第一节 常见故障和不正常 运行及保护第一节 常见故障和不正常 运行及保护上页下页返回 二、发电机不正常运行及保护 转子失磁减负荷或动作于 解列灭磁过电流过电流保护以短时限动作于解列， 以长时限动作于停机过负荷过负荷保护动作于信号或减负 荷、降低励磁电流过电压过电压保护动作于解列灭磁逆功率逆功率保护动作于信号 或解列失磁保护第二节 发电机纵差动保护 第二节 发电机纵差动保护 上页下页返回一、用BCH—2型继电器构成的发电机差动保护１、原理接线：null上页下页返一、用BCH—2型继电器构成的发电机差动保护２、整定计算：２、整定计算：１）躲过外部短路时的最大不平衡电流。２）为避免电流互感器二次回路断线时误动作，保护的动作电流应大于发电机的额定电流。null上页下页返回二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护１、原理接线调节最小动作电流调节制动特性斜率null上页下页返二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护2、LCD—12型继电器制动特性曲线直线4表示 外部短路 故障时通 过变压器 的故障电 流和不平 衡电流之 间的关系null二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护3、整定计算3、整定计算 1）最小动作电流：按躲过最大负荷下差回路的不平衡电流整定。 2）制动特性斜率： 3）最小制动电流：取额定电流的50% -100%。4、灵敏系数校验：按单机运行时，发电机出口两相短路校验。 上页下页返回第三节 定子绕组匝间短路保护 第三节 定子绕组匝间短路保护 上页下页返回一、单元件式横差保护第三节 定子绕组匝间短路保护 第三节 定子绕组匝间短路保护 上页下页返回二、纵向零序电压匝间短路保护第三节 定子绕组匝间短路保护 第三节 定子绕组匝间短路保护 上页下页返回三、测量励磁绕组2次谐波电流的匝间短路保护当定子绕组发生匝间短路时，KWN和K同时动作，经KWN和K两触点串联接通跳闸回路。第四节 定子绕组的接地保护第四节 定子绕组的接地保护上页下页返回一、反应基波零序电压的接地保护1．定子单相接地故障的零序电压特点 第四节 定子绕组的接地保护第四节 定子绕组的接地保护上页下页返回3、反应基波零序电压的接地保护null上页下页返回二、3次谐波式定子绕组单相接地保护1．定子单相接地时三次谐波电压的特点 正常运行时，机端3次谐波电压小于中性点侧3次谐波电压；当定子绕组的=0.5-1范围内发生金属性接地故障时，U3S