1、1第七章 繼電保護(hù)基礎(chǔ) 2本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容u繼電保護(hù)的基本知識(shí)u單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護(hù)u電網(wǎng)的接地保護(hù)u電力系統(tǒng)的主設(shè)備保護(hù) u10kV配電系統(tǒng)的保護(hù) u工廠供電系統(tǒng)的保護(hù) u民用建筑配電系統(tǒng)的保護(hù)3第一節(jié)第一節(jié) 繼電保護(hù)的基本知識(shí)繼電保護(hù)的基本知識(shí)4一、繼電保護(hù)的基本原理一、繼電保護(hù)的基本原理一）繼電保護(hù)裝置一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，完成這一功能的電力系統(tǒng)保護(hù)裝置稱為繼電保護(hù)裝置 二）保護(hù)的構(gòu)成1、測量模塊2、邏輯模塊3、執(zhí)行模塊5一、繼電保護(hù)的基本原理一、繼電保護(hù)的基本原理三）保護(hù)構(gòu)成原理l利用電力系統(tǒng)中基本參數(shù)的區(qū)別構(gòu)成的繼電保護(hù)l利用流過電

2、流方向判定保護(hù)區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障正向故障或反向故障l利用不對(duì)稱分量作為判據(jù)構(gòu)成保護(hù)l反應(yīng)非電氣量的保護(hù)6二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求求一）選擇性當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置發(fā)出跳閘命令,僅將故障設(shè)備切除，使得故障停電范圍盡可能的小，保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行 二）速動(dòng)性快速地切除故障以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間，以及縮小故障元件的損壞程度 7二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求求三）靈敏性在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置，短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能敏銳感覺，正確反應(yīng) 四）

3、可靠性在保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作 8三、常用的保護(hù)繼電器及操作三、常用的保護(hù)繼電器及操作電源電源 一）保護(hù)繼電器1、電流繼電器：電流保護(hù)的測量元件2、電壓繼電器：電壓保護(hù)的測量元件3、中間繼電器：在繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置中用以增加觸點(diǎn)數(shù)量以及容量 4、時(shí)間繼電器：建立必要的延時(shí)，以保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性和某種邏輯關(guān)系 5、信號(hào)繼電器：作為繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置動(dòng)作的信號(hào)指示9二）操作電源 1、概念高壓斷路器的合閘跳閘回路以及繼電保護(hù)裝置中的操作回路、控制回路、信號(hào)回路等所需要的電源2、分類l直流電源l

4、整流電源l交流電源三、常用的保護(hù)繼電器及操作三、常用的保護(hù)繼電器及操作電源電源 10四、繼電保護(hù)常用的儀用互感四、繼電保護(hù)常用的儀用互感器器一）電流互感器（TA）1、概念：將電力系統(tǒng)一次回路的大電流變?yōu)槎位芈罚ūＷo(hù)或是測量回路）的標(biāo)準(zhǔn)小電流（5A或1A）的儀用互感器 2、作用：隔離與變換11四、繼電保護(hù)常用的儀用互感四、繼電保護(hù)常用的儀用互感器器一）電流互感器（TA）3、電流互感器的10誤差曲線：當(dāng)變比誤差為10、角度誤差為7時(shí)，飽和電流倍數(shù)m（電流互感器一次側(cè)的電流與一次側(cè)額定電流的比值）與二次側(cè)負(fù)載的關(guān)系曲線4、電流互感器的接線方式：三相式完全星形接線，兩相兩繼電器的不完全星形接線，兩相

5、單繼電器的兩相電流差接線5、使用注意事項(xiàng)：運(yùn)行中電流互感器二次繞組萬不可開路12二）電壓互感器（TV） 1、概念：將電力系統(tǒng)一次回路的高電壓變?yōu)槎位芈罚ūＷo(hù)或是測量回路）的標(biāo)準(zhǔn)的低電壓（一般為100V）的儀用互感器。2、作用：隔離與變換3、分類：電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器4、使用注意事項(xiàng)：運(yùn)行中電壓互感器二次繞組萬不可短路四、繼電保護(hù)常用的儀用互感四、繼電保護(hù)常用的儀用互感器器13第二節(jié)第二節(jié) 單側(cè)電源電網(wǎng)相間單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護(hù)短路的電流保護(hù)14一、三段式電流保護(hù)一、三段式電流保護(hù)一）無時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流I段） 不帶時(shí)限（只有繼電器本身固有動(dòng)作時(shí)間）的瞬動(dòng)電流保護(hù)。保

6、護(hù)的動(dòng)作電流按躲過被保護(hù)線路外部短路的最大短路電流來整定，以滿足選擇性。1、動(dòng)作電流：2、動(dòng)作時(shí)間：3、保護(hù)靈敏度：)3(max. 11kIkelIopIKI )3(max.11kIkelIopIKIstI01 stI01llmpllmp15一、三段式電流保護(hù)一、三段式電流保護(hù)二）帶時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流II段） 保護(hù)本線路并延伸至相鄰線路，但不超過相鄰線路無時(shí)限電流速斷或是帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍。以時(shí)限保證選擇性。1、動(dòng)作電流（取以下計(jì)算值大者）：l與相鄰線路配合：l與相鄰變壓器配合：2、動(dòng)作時(shí)間：3、保護(hù)靈敏度：IopIIkelIIopIKI21)3(max. 11kIIkelIIo

7、pIKItttIII21IIopkIIopkIIsIIIIK1)3(min.1)2(min.min.2316一、三段式電流保護(hù)一、三段式電流保護(hù)三）定時(shí)限過流保護(hù)（電流III段） 動(dòng)作電流按躲過最大負(fù)荷電流來整定，并以時(shí)限來保證動(dòng)作選擇性1、動(dòng)作電流：2、動(dòng)作時(shí)間：3、保護(hù)靈敏度：l近后備：l遠(yuǎn)后備：max.LressIIIrelIIIopIKKKItttIIIIII215 . 13 . 1231)3(min. 11)2(min. 1min.IIopkIIIopkIIIsIIIIK2 . 1231)3(min. 21)2(min. 2min.IIopkIIIopkIIIsIIIIK17一、三段

8、式電流保護(hù)一、三段式電流保護(hù))3(max. 11kIkelIopIKI stI01 llmp四）原理接線18二、反時(shí)限過電流保護(hù)二、反時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限與被保護(hù)線路中電流大小有關(guān)的一種保護(hù)，當(dāng)電流大時(shí)，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限短，而電流小時(shí)動(dòng)作時(shí)限長19第三節(jié)第三節(jié) 電網(wǎng)的接地保護(hù)電網(wǎng)的接地保護(hù) 20一、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)一、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)一）三段式零序電流保護(hù) 1、零序I段：無時(shí)限零序電流速斷保護(hù)2、零序II段：帶時(shí)限零序電流速斷保護(hù)3、零序III段：零序過流保護(hù) *三段式零序電流保護(hù)接線類于三段式電流保護(hù)，只是繼電器引入的是零序電流。21二、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)二、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)一）中

9、性點(diǎn)不接地電網(wǎng)1、單相接地故障特點(diǎn)l 電網(wǎng)各處故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至電網(wǎng)線電壓，電網(wǎng)中出現(xiàn)大小等于電網(wǎng)正常時(shí)相電壓的零序電壓l 非故障線路保護(hù)安裝處，流過本線路的零序電容電流方向由母線指向非故障線路，超前零序電壓90；故障線路保護(hù)安裝處流過所有非故障元件的零序電容電流之和，數(shù)值較大，方向由故障線路指向母線，滯后零序電壓9022一）中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)2、接地保護(hù)l 絕緣監(jiān)察 l 零序電流保護(hù) l 零序功率方向保護(hù)（選講）二、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)二、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)23二）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)1、補(bǔ)償方式l欠補(bǔ)償l完全補(bǔ)償l過補(bǔ)償* 一般采用過補(bǔ)償方式（電感電流值大于接地

10、電容電流）二、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)二、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)24中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)二）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)2、單相接地特點(diǎn)l電網(wǎng)各處故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至電網(wǎng)線電壓，電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電壓，其大小等于電網(wǎng)正常時(shí)的相電壓l故障線路和非故障線路保護(hù)安裝處的電流都由母線流向線路，并且大小差別一般不大，接地點(diǎn)電流為一很小的感性電流25中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)二）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)3、接地保護(hù)l絕緣監(jiān)視裝置l反應(yīng)穩(wěn)態(tài)3次諧波分量的接地保護(hù)l反應(yīng)暫態(tài)零序電流的保護(hù)等26第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)的主設(shè)備保電力系統(tǒng)的主設(shè)備保護(hù)護(hù)27一、電力變壓器保護(hù)

11、一、電力變壓器保護(hù)一）差動(dòng)保護(hù)基于比較變壓器各側(cè)的電流大小和相位的原理構(gòu)成1、差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流理論上當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或是差動(dòng)保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流應(yīng)為零，但實(shí)際流過差動(dòng)繼電器的電流為不平衡電流變壓器總的不平衡電流： dTAksnpsterrunbKIfUKKKI.max.max.3)(28一、電力變壓器保護(hù)一、電力變壓器保護(hù)一）差動(dòng)保護(hù)2、差動(dòng)保護(hù)的原理接線29二）瓦斯保護(hù)非電量保護(hù)，測量元件為氣體繼電器，安裝于變壓器油箱和油枕的通道上與差動(dòng)保護(hù)一起作為主保護(hù)，對(duì)變器內(nèi)部故障全面保護(hù)一、電力變壓器保護(hù)一、電力變壓器保護(hù)30三）電流速斷保護(hù)裝設(shè)于容量較小的變壓器的電源側(cè)，保護(hù)動(dòng)

12、作于跳開變壓器兩側(cè)斷路器 電源側(cè)為直接接地系統(tǒng)時(shí)，保護(hù)采用完全星形接線，如為非直接接地系統(tǒng)，則采用兩相不完全星形接線一、電力變壓器保護(hù)一、電力變壓器保護(hù)31一）縱差保護(hù)作為發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線相間短路的主保護(hù)，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生相間短路時(shí)，快速動(dòng)作于停機(jī)1、動(dòng)作電流（取以下之大者）l躲過外部短路時(shí)差動(dòng)回路出現(xiàn)的最大不平衡電流 l躲過電流互感器二次回路一相斷線時(shí)的差動(dòng)回路出現(xiàn)的額定負(fù)荷電流一、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)一、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)max.max.1 . 0KstnprelunbrelopIKKKIKINGrelopIKI32一）縱差保護(hù)2、原理接線 * 雖然是發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路最靈敏的保護(hù)，但是

13、在中性點(diǎn)附近經(jīng)過渡電阻相間短路時(shí)，仍存在一定的死區(qū) 一、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)一、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)33二）其它保護(hù)1、發(fā)電機(jī)的匝間短路保護(hù)2、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)3、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)4、發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)等5、發(fā)電機(jī)相間短路的后備保護(hù)6、發(fā)電機(jī)定子過負(fù)荷保護(hù)7、勵(lì)磁繞組過負(fù)荷保護(hù)8、轉(zhuǎn)子表面負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)（負(fù)序電流保護(hù)）一、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)一、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)34二）其它保護(hù)9、發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)10、發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)11、發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行保護(hù)12、過電壓保護(hù)13、過勵(lì)磁保護(hù)14、失步保護(hù)等一、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)一、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)35第五節(jié)第五節(jié) 10kV配電系統(tǒng)的保護(hù)配電系統(tǒng)的保護(hù) 36一、一

14、、10kV10kV配電線路的保護(hù)配電線路的保護(hù)一）特點(diǎn)我國的10kV配電線路的保護(hù)，一般采用電流速斷、過電流及三相一次重合閘構(gòu)成。對(duì)于特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負(fù)荷線路保護(hù)，不能滿足要求時(shí)，可考慮增加其它保護(hù)（如電流保護(hù)段、電壓閉鎖等）。10kV線路保護(hù)在整定計(jì)算中，定值計(jì)算偏重靈敏性，對(duì)有用戶變電所的線路，選擇性靠重合閘來保證 37二）保護(hù)1、電流速斷保護(hù)：無時(shí)限電流速斷保護(hù)或是帶時(shí)限電流速斷保護(hù)2、過電流保護(hù)： 610kV配電線路都要求裝設(shè)，與高壓輸電線路過流保護(hù)同樣整定3、單相接地保護(hù)：配電線路裝設(shè)單相接地保護(hù)并不是必須的，可以根據(jù)需要選擇安裝；并且小接地電流系統(tǒng)，單相接地故障時(shí)只需發(fā)信號(hào)一、一

15、、10kV10kV配電線路的保護(hù)配電線路的保護(hù)38一）特點(diǎn)10kV配電變壓器的常見故障及不正常運(yùn)行方式與高壓系統(tǒng)中電力變壓器相同，但由于10 kV配電變壓器的容量一般并不很大，因此保護(hù)有自己的特點(diǎn)。二）保護(hù)目前，越來越多的10kV配變?yōu)楦墒阶儔浩鳎祟愖儔浩骺梢圆捎秘?fù)荷開關(guān)加熔斷器的保護(hù)方案二、二、10kV10kV配電變壓器的保護(hù)配電變壓器的保護(hù)39三、三、10kV10kV電力電容器的保護(hù)電力電容器的保護(hù)一）概述10kV電力電容器一般是并聯(lián)在配電網(wǎng)絡(luò)中用以補(bǔ)償工頻交流電力系統(tǒng)中的感性負(fù)荷、提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)、改善電網(wǎng)質(zhì)量、降低線路損耗。為了保證其安全運(yùn)行，電力電容器也應(yīng)該裝設(shè)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置

16、 二）特點(diǎn)電容器組的繼電保護(hù)方式與其接線方案相關(guān) 40三）保護(hù)措施當(dāng)電容器組與斷路器之間的連線發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該裝設(shè)過電流保護(hù) 雙三角形連接電容器組一般采用橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；雙星形接線電容器組內(nèi)部故障時(shí)需要采用中性線電流平衡保護(hù)另外，為了防止在母線電壓波動(dòng)幅度比較大的情況下，導(dǎo)致電容器組長期過電壓運(yùn)行，應(yīng)該裝設(shè)過電壓保護(hù)裝置三、三、10kV10kV電力電容器的保護(hù)電力電容器的保護(hù)41四）并聯(lián)電容器組的主要故障l電容器內(nèi)部故障及其引出線短路l電容器組與斷路器之間連線的短路l電容器組中某一些故障電容切除后引起過電壓l電容器組單相接地故障l電容器組過電壓l電容器組連接母線失壓l電容器組過負(fù)荷三、三、10k

17、V10kV電力電容器的保護(hù)電力電容器的保護(hù)42五）并聯(lián)電容器組的保護(hù)l專用熔斷器保護(hù)l帶短時(shí)限的電流速斷或是過電流保護(hù)，動(dòng)作于跳閘l對(duì)單星形接線的電容器組，采用中性線對(duì)地電壓不平衡保護(hù)；對(duì)多段串連單星形接線電容器組，采用段間電壓差動(dòng)或是橋式差電流保護(hù)對(duì)雙星形接線的電容器組，采用中性線不平衡電壓或是不平衡電流保護(hù)三、三、10kV10kV電力電容器的保護(hù)電力電容器的保護(hù)43五）并聯(lián)電容器組的保護(hù)l利用電容器組所接母線上的絕緣監(jiān)察裝置檢出l裝設(shè)過電壓保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)或是跳閘 l裝設(shè)低電壓保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)或是跳閘 l只有當(dāng)系統(tǒng)高次諧波含量較高或電容器組投運(yùn)后實(shí)測其回路中電流超過允許值時(shí)裝設(shè)

18、過負(fù)荷保護(hù)三、三、10kV10kV電力電容器的保護(hù)電力電容器的保護(hù)44第六節(jié)第六節(jié) 工廠供電系統(tǒng)的保護(hù)工廠供電系統(tǒng)的保護(hù) 45一、工廠供電系統(tǒng)的保護(hù)一、工廠供電系統(tǒng)的保護(hù)工廠供電系統(tǒng)，一般指的是一個(gè)廠區(qū)范圍之內(nèi)的供配電系統(tǒng)工廠供電系統(tǒng)的高壓配電網(wǎng)一般采用繼電保護(hù)裝置或是高壓熔斷器進(jìn)行保護(hù)，而車間內(nèi)的低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)多采用低壓斷路器和低壓熔斷器。工廠供電系統(tǒng)還應(yīng)考慮變、配電所中的變壓器以及母線保，并且為了提高供電可靠性，工廠一般還裝有備用電源自動(dòng)投入裝置和線路自動(dòng)重合閘裝置46二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)絡(luò)的保護(hù)一）過電流保護(hù)可以采用定時(shí)限或是反時(shí)限過電流保護(hù)

19、二）電流速斷保護(hù)為了可靠快速的切除故障，就需要裝設(shè)速斷保護(hù)47三）階段式電流保護(hù)為保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍不能達(dá)到線路全長，因此要構(gòu)成階段式的電流保護(hù)，一般是無時(shí)限電流速斷保護(hù)與定時(shí)限過電流保護(hù)配合四）低電壓保護(hù)在工廠供電系統(tǒng)中用于提高過電流保護(hù)的靈敏度以及在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)切除不重要的發(fā)電機(jī) 二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)絡(luò)的保護(hù)48五）單相接地保護(hù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)單相接地時(shí)，一般并不要求立即將電源切斷，但為了防止兩點(diǎn)接地而產(chǎn)生更大的短路電流，應(yīng)對(duì)單相接地故障設(shè)置絕緣監(jiān)察裝置（參見本章的三節(jié)），必要時(shí)也可通過繼電保護(hù)裝置切斷故障*中性點(diǎn)不

20、接地系統(tǒng)中，單相接地故障不立刻切除的條件是其接地電容電流滿足限制值二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)絡(luò)的保護(hù)49六）方向電流保護(hù)1、方向的問題如果工廠供電系統(tǒng)采用環(huán)形電網(wǎng)或是雙側(cè)電源供電，當(dāng)電網(wǎng)中某一處發(fā)生故障時(shí)，如仍裝設(shè)定時(shí)限過電流保護(hù)，僅靠時(shí)限整定將無法滿足保護(hù)動(dòng)作的選擇性2、方向元件功率方向繼電器：判斷短路時(shí)的功率方向 二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)絡(luò)的保護(hù)50六）方向電流保護(hù)3、 90接線 方式l接線方式：指在三相系統(tǒng)中，功率方向繼電器的電流以及電壓的接入方式。要求能夠正確地反應(yīng)故障方向并且動(dòng)作靈敏l90接線 ：指不考慮電壓及電流負(fù)荷角時(shí)，接入功率方向繼電器電壓滯后電流90二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)絡(luò)的保護(hù)51第七節(jié)第七節(jié) 民用建筑配電系統(tǒng)民用建筑配電系統(tǒng)的保護(hù)的保護(hù)52一、概述一、概述對(duì)于民用建筑配電系統(tǒng)，不同的變配電設(shè)備應(yīng)采用不同的保護(hù)，滿足