0緒論供用電系統(tǒng)繼電保護(hù)概述1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)2、繼電保護(hù)基本原理和組成3、對繼電保護(hù)要求4、繼電器教學(xué)要求理解電力系統(tǒng)繼電保護(hù)含義、任務(wù)；了解繼電保護(hù)裝置基本原理及組成；理解對繼電保護(hù)的基本要求；理解主保護(hù)、后備保護(hù)、起動、動作等幾個(gè)重要名詞定義。0.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)作用1、電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)供用電系統(tǒng)輸電線路供電網(wǎng)絡(luò)變壓器用電設(shè)備電力系統(tǒng)三種運(yùn)行狀態(tài)：正常運(yùn)行狀態(tài)不正常運(yùn)行狀態(tài)故障狀態(tài)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中可能發(fā)生各種不正常運(yùn)行狀態(tài)和故障。電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞時(shí)，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常工作狀態(tài)。如因負(fù)荷超過供電設(shè)備的額定值引起的電流升高，稱過負(fù)荷，就是一種常見的不正常工作狀態(tài)。在過負(fù)荷時(shí)，電氣設(shè)備的載流部分和絕緣材料過度發(fā)熱，從而使絕緣加速老化，甚至損壞，引起故障。三種狀態(tài)的方程：此外。系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷而產(chǎn)生的過電壓，以及電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障狀態(tài)是電力系統(tǒng)的所有一次設(shè)備在運(yùn)行過程中由于外力，絕緣老化，過電壓，誤操作，設(shè)計(jì)制造缺陷等原因會發(fā)生

例如短路，斷線等故障的情況下的運(yùn)行狀態(tài)。短路故障的最大特點(diǎn)是：短路點(diǎn)的短路電流很大，電壓降低。在三相交流系統(tǒng)中，最常見、最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路。例如，三相短路兩相短路，兩相接地短路，單相接地短路以及變壓器等器件的短路短路產(chǎn)生后果(2)短路電流通過非故障元件時(shí)，使電氣設(shè)備的載流部分和絕緣材料的溫度超過散熱條件的允許值而不斷升高，造成載流導(dǎo)體熔斷或加速絕緣老化和損壞，從而可能發(fā)展成為故障；數(shù)值較大的短路電流通過故障點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生電弧，使故障設(shè)備損壞或燒毀。(3)電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大下降，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品的質(zhì)量。(4)破壞電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，從而使事故擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)瓦解。

繼電保護(hù)是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生短路故障或異常狀態(tài)，動作于跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。2、繼電保護(hù)的任務(wù)任務(wù)2）當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。1）當(dāng)電力系統(tǒng)被保護(hù)對象發(fā)生故障時(shí)，能自動地、有選擇地、快速地通過斷路器將故障元件從電力系統(tǒng)中切除。1.2繼電保護(hù)的基本原理和組成1、繼電保護(hù)基本原理繼電保護(hù)基本原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些變化的物理量為信息量，當(dāng)信息量達(dá)到一定值時(shí)，起動邏輯環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的命令。（1）利用基本電氣參數(shù)量的區(qū)別發(fā)生短路故障后，利用電流、電壓、線路測量阻抗、電壓電流間相位、負(fù)序和零序分量的出現(xiàn)等的變化，構(gòu)成相應(yīng)的保護(hù)。1）過電流保護(hù)反應(yīng)電流增大而動作的保護(hù)稱為過電流保護(hù)。

如圖在BC線路上發(fā)生三相短路故障，則從電源到短路點(diǎn)之間將流過短路電流。

保護(hù)1和保護(hù)2都能反應(yīng)(測量)到這個(gè)電流，保護(hù)2首先動作于斷路器QF2跳閘。2）低電壓保護(hù)

低電壓保護(hù)是反應(yīng)電壓降低而動作的保護(hù)。

此時(shí)A、B母線上的電壓將降低，保護(hù)1、2都能反應(yīng)到電壓降低，從選擇性要求，保護(hù)2應(yīng)首先動作。3）距離保護(hù)

距離保護(hù)也稱低阻抗保護(hù)，是反應(yīng)保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的阻抗下降而動作的保護(hù)。B母線上電壓為：保護(hù)2測量阻抗為：

其大小等于保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)間的阻抗，正比于短路點(diǎn)到保護(hù)2之間的距離。（2）利用比較兩側(cè)的電流相位

正常運(yùn)行時(shí)，線路AB兩側(cè)的電流大小相等，相位差為外部發(fā)生短路故障時(shí):

顯然外部短路時(shí)，結(jié)論與正常運(yùn)行相同。保護(hù)區(qū)內(nèi)部短路時(shí)：

從分析可知，若兩側(cè)電流相位相同，則判為內(nèi)部故障；若兩側(cè)電流相位相反，則判為外部故障。

利用被保護(hù)線路兩側(cè)電流相位，可構(gòu)成縱差保護(hù)、相差高頻保護(hù)、方向保護(hù)等。（3）反應(yīng)序分量或突變量是否出現(xiàn)特點(diǎn)接地短路時(shí)，將出現(xiàn)零序分量；發(fā)生短路時(shí)，正序分量將出現(xiàn)突變。不對稱短路時(shí)，將出現(xiàn)負(fù)序分量；可以根據(jù)是否出現(xiàn)負(fù)序、零序分量構(gòu)成序分量保護(hù)；根據(jù)正序突變量構(gòu)成對稱、不對稱短路保護(hù)。（4）反應(yīng)非電量保護(hù)反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)所產(chǎn)生的瓦斯氣體，構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反應(yīng)繞組溫度升高而構(gòu)成過負(fù)荷保護(hù)等。對繼電保護(hù)的基本要求

選擇性速動性靈敏性可靠性1．選擇性

當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動作，只切除故障元件，并使停電范圍最小，以減小故障停電造成的損失。保護(hù)裝置這種能挑選故障元件的能力稱為保護(hù)的選擇性。主保護(hù)后備保護(hù)（近后備，遠(yuǎn)后備）

主保護(hù)：反應(yīng)整個(gè)被保護(hù)對象的故障并以最短的時(shí)延有選擇地切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時(shí)，用來切除故障的保護(hù)。近后備：主保護(hù)或斷路器拒動時(shí)，由本保護(hù)對象的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。遠(yuǎn)后備：主保護(hù)或斷路器拒動時(shí)，由相鄰元件或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的。2．速動性

為了減小由于故障引起的損失，減少用戶在故障時(shí)低電壓下的工作時(shí)間，以及提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，要求繼電保護(hù)在發(fā)生故障時(shí)盡快動作將故障切除。

注意：必須在滿足選擇性的基礎(chǔ)上3．靈敏性

指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。繼電保護(hù)裝置的靈敏性以靈敏系數(shù)KS來衡量。4．可靠性

繼電保護(hù)裝置在其所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作時(shí)，一定要準(zhǔn)確動作，即不能拒動；不屬其保護(hù)范圍的故障或不正常工作時(shí)，一定不要動作，即不能誤動。另外：還要考慮經(jīng)濟(jì)性

目標(biāo)：技術(shù)上安全可靠，經(jīng)濟(jì)上合理

保護(hù)的基本要求是互相聯(lián)系而又互相矛盾的。繼電保護(hù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，在不斷解決保護(hù)裝置應(yīng)用中出現(xiàn)的對基本要求之間的矛盾，使之在一定條件下達(dá)到辯證統(tǒng)一的過程中發(fā)展起來的。繼電保護(hù)的基本要求是分析研究各種繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)，是貫穿本課程的一條基本線索。

繼電器是各種繼電保護(hù)裝置的基本組成元件。一般來說，按預(yù)先整定的輸入量動作，并具有電路控制功能的元件稱為繼電器。當(dāng)輸入量等于起動量時(shí)，輸出量突然增大，稱為動作。0.4繼電器當(dāng)輸入量小于返回值時(shí)，稱為繼電器返回。返回系數(shù)小結(jié)（2）不對稱短路將出現(xiàn)負(fù)序分量，接地短路將出現(xiàn)零序分量，可利用負(fù)序、零序構(gòu)成序分量保護(hù)；根據(jù)線路阻抗變化可構(gòu)成距離保護(hù)；利用故障分量可構(gòu)成故障分量保護(hù)；（3）保護(hù)基本要求是衡量繼電保護(hù)裝置性能的重要指標(biāo)，也是評價(jià)各種原理構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置的主要依據(jù)；對繼電保護(hù)的基本要求是互相聯(lián)系而又互相矛盾的，在不斷解決保護(hù)裝置應(yīng)用中出現(xiàn)的對基本要求之間的矛盾，使之在一定條件下達(dá)到辯證統(tǒng)一的過程中發(fā)展起來的。（1）電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障，明顯特征是電流增大、電壓降低；1.繼電器的分類繼電器是根據(jù)某種輸入信號來實(shí)現(xiàn)自動切換電路的自動控制電器。當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí)，能使其輸出的被控制量發(fā)生預(yù)計(jì)的狀態(tài)變化，如觸點(diǎn)打開、閉合或電平由高變低、由低變高等，具有對被控制電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的作用，所以它“類似于開關(guān)”。第一節(jié)反應(yīng)單一電氣量的繼電器繼電器的基本原理是：當(dāng)輸入信號達(dá)到某一定值或由某一定值突跳到零時(shí)，繼電器就動作，使被控制電路通斷。它的功能是反應(yīng)輸入信號的變化以實(shí)現(xiàn)自動控制和保護(hù)。所以，繼電器也可以這樣定義：能自動地使被控制量發(fā)生跳躍變化的控制元件稱為繼電器。3.繼電器的繼電特性繼電器的繼電特性(也稱控制特性)是指繼電器的輸入量和輸出量在整個(gè)變化過程中的相互關(guān)系。對于電磁式電流繼電器，其繼電特性如圖2.1所示。當(dāng)＜時(shí)，繼電器不動作，而當(dāng)時(shí)，繼電器突然迅速動作。動作后，當(dāng)保持＞時(shí)，繼電器保持動作后狀態(tài)。只有當(dāng)時(shí)，繼電器才突然返回到原位。無論是動作還是返回，繼電器都是從起始位置到最終位置，它不可能停留在某一個(gè)中間位置上。這種特性就稱之為繼電器的“繼電特性”。圖2.1繼電器的繼電特性4.繼電器的返回系數(shù)繼電器的返回系數(shù)是指返回電流與動作電流的比值，即是一個(gè)重要的參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中要求繼電器有較高的返回系數(shù)。對于電磁式電流繼電器來說，可以采用堅(jiān)硬的軸承以減小摩擦轉(zhuǎn)矩，或改善磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以適當(dāng)減小剩余轉(zhuǎn)矩等方法來提高返回系數(shù)