继电保护知识

1、 第七讲第七讲 继电保护知识继电保护知识 一、继电保护装置的基本知识一、继电保护装置的基本知识 （一）继电保护装置的任务（一）继电保护装置的任务 电气设备在运行中，由于外力破坏、内部绝缘电气设备在运行中，由于外力破坏、内部绝缘击穿、运行维护不当、检修质量不高及误操作等击穿、运行维护不当、检修质量不高及误操作等原因，可能造成电气设备的故障或不正常工作状原因，可能造成电气设备的故障或不正常工作状态。最常见同时也是最危险的故障是短路，其中态。最常见同时也是最危险的故障是短路，其中包括包括三相短路、两相短路、两相接地短路及单相三相短路、两相短路、两相接地短路及单相短路短路。在输电线路中还可能发生断线故

2、障。有时。在输电线路中还可能发生断线故障。有时同时发生，称为复故障。同时发生，称为复故障。 继电保护装置的任务是：继电保护装置的任务是： （1）当被保护的输电线路或电气元件发）当被保护的输电线路或电气元件发生故障时，保护装置迅速动作，使断路器生故障时，保护装置迅速动作，使断路器跳闸，将故障部分从电力系统中切除，使跳闸，将故障部分从电力系统中切除，使其破坏程度最小，并保证非故障部分继续其破坏程度最小，并保证非故障部分继续正常运行。正常运行。 （2）当被保护的输电线路或电气元件发）当被保护的输电线路或电气元件发生不正常工作状态时，保护装置发出信号，生不正常工作状态时，保护装置发出信号，通知运行人员

3、采取相应措施通知运行人员采取相应措施。（二）继电保护的基本构成（二）继电保护的基本构成 继电保护装置一般由测量部分、逻辑部分和执行继电保护装置一般由测量部分、逻辑部分和执行部分部分 组成。组成。测量部分测量被保护元件的某些参数，测量部分测量被保护元件的某些参数，并与保护的动作整定值进行比较，以判断被保护元并与保护的动作整定值进行比较，以判断被保护元件是否发生故障。如果运行参数达到或超过动作整件是否发生故障。如果运行参数达到或超过动作整定值，测量部分向逻辑部分发出信号，表明发生了定值，测量部分向逻辑部分发出信号，表明发生了故障，且保护装置已经启动；逻辑部分接受测量部故障，且保护装置已经启动；逻辑

4、部分接受测量部分送来的信号后，按照预定的逻辑条件，判断保护分送来的信号后，按照预定的逻辑条件，判断保护装置是否应该动作与跳闸，即实现选择性的要求，装置是否应该动作与跳闸，即实现选择性的要求，并向执行部分发出信号；执行部分根据逻辑部分送并向执行部分发出信号；执行部分根据逻辑部分送来的信号，按照预定的任务动作与断路器跳闸或发来的信号，按照预定的任务动作与断路器跳闸或发出信号。出信号。 (三）对继电保护装置的要求三）对继电保护装置的要求 为了使继电保护装置应该能及时、正确地完成为了使继电保护装置应该能及时、正确地完成它所承担的任务，对继电保护装置有以下基本它所承担的任务，对继电保护装置有以下基本要求

5、：要求： 1、可靠性、可靠性：是指在继电保护装置应该动作时：是指在继电保护装置应该动作时它不应该拒动，而在不应该动作时它不应该误它不应该拒动，而在不应该动作时它不应该误动。动。 2、 选择性选择性：是指继电保护装置的动作是应该：是指继电保护装置的动作是应该有所选择，即只切除故障部分，以保证非故障有所选择，即只切除故障部分，以保证非故障部分继续运行，从而将事故影响限制在最小的部分继续运行，从而将事故影响限制在最小的范围内。范围内。3、快速性、快速性：就是要求继电保护快速动作，以尽：就是要求继电保护快速动作，以尽可能短的时间将故障从电网中切除。可能短的时间将故障从电网中切除。 4、灵敏性、灵敏性：

6、是指保护装置对其保护范围内故障：是指保护装置对其保护范围内故障或不正常运行状态的反应能力。灵敏性通常用灵或不正常运行状态的反应能力。灵敏性通常用灵敏系数敏系数K衡量，灵敏系数应根据对保护装置动作衡量，灵敏系数应根据对保护装置动作最不利的条件进行计算。最不利的条件进行计算。 二、常用的继电器二、常用的继电器 1、电流继电器、电流继电器：用于过电流和电流速断保护。：用于过电流和电流速断保护。 2、电压继电器、电压继电器：主要用于过电压和欠压保护：主要用于过电压和欠压保护 3、时间继电器、时间继电器：用作时限元件，用以建立必要的动作时限。：用作时限元件，用以建立必要的动作时限。 4、中间继电器、中间

7、继电器：用来增加触点数量，也可使触：用来增加触点数量，也可使触点闭合或断开时带有不大的延时，或通过继电点闭合或断开时带有不大的延时，或通过继电器的自保持以适应保护装置的需要。器的自保持以适应保护装置的需要。 5、信号继电器、信号继电器：用来作动作指示器，每种保：用来作动作指示器，每种保护都需要装一个信号继电器，以指示该保护的护都需要装一个信号继电器，以指示该保护的动作。当信号继电器动作后，一方面继电器本动作。当信号继电器动作后，一方面继电器本身有调牌指示，从而知道哪种保护动作，便于身有调牌指示，从而知道哪种保护动作，便于进行事故分析；同时，动合触点接通灯光信号进行事故分析；同时，动合触点接通灯

8、光信号回路，引起治安人员注意。任务完成后，需由回路，引起治安人员注意。任务完成后，需由值班人员转动信号继电器上的复归旋钮，信号值班人员转动信号继电器上的复归旋钮，信号调牌和触点才能复归原位。调牌和触点才能复归原位。 6、差动继电器、差动继电器 变压器差动保护能对变压器内部故障和变压器差动保护能对变压器内部故障和一、二次引出线上的短路故障起到保护作一、二次引出线上的短路故障起到保护作用。用。由于差动保护反映故障灵敏、动作迅由于差动保护反映故障灵敏、动作迅速、没有死区，而且不受不受上下级保护速、没有死区，而且不受不受上下级保护配合的限制，因此对于重要的发电机和变配合的限制，因此对于重要的发电机和变

9、压器，广泛采用差动保护作为主要保护。压器，广泛采用差动保护作为主要保护。构成差动保护的主要元件是差动继电器构成差动保护的主要元件是差动继电器。三、电网的继电保护三、电网的继电保护 （一）电网相间短路的电流电压保护（一）电网相间短路的电流电压保护 在电力系统中，输电线路发生短路故障时，在电力系统中，输电线路发生短路故障时，线路中的电流增大，母线电压降低。利用电线路中的电流增大，母线电压降低。利用电流增大这一特征，构成当电流超过某一预定流增大这一特征，构成当电流超过某一预定值使电流继电器动作的保护，称为线路的电值使电流继电器动作的保护，称为线路的电流保护。根据保护的工作原理，电流保护又流保护。根据

10、保护的工作原理，电流保护又分为定时限过电流保护、反时限过电流保护、分为定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护及低电压闭锁过电流保护。电流速断保护及低电压闭锁过电流保护。 1、电流保护的接线方式、电流保护的接线方式 电流保护的接线方式是指电流继电器和电流电流保护的接线方式是指电流继电器和电流互感器二次绕组之间的连接方式。用于相间短互感器二次绕组之间的连接方式。用于相间短路的电流保护。路的电流保护。 （1）三相星形接线）三相星形接线 各相电流互感器二次绕组和电流继电器线圈各相电流互感器二次绕组和电流继电器线圈相互串联，然后接成有中线的星形接线。相互串联，然后接成有中线的星形接线。 特点：

11、能反应各种类型的故障；在不同的故特点：能反应各种类型的故障；在不同的故障类型下，接线系数均等于障类型下，接线系数均等于1。 （2）两相不完全星形接线）两相不完全星形接线 电流互感器装在两相上，其二次线圈与各自的电流互感器装在两相上，其二次线圈与各自的电流继电器线圈串联后，连接成不完全星形。采电流继电器线圈串联后，连接成不完全星形。采用不完全星形接线时，电网各处保护装置的电流用不完全星形接线时，电网各处保护装置的电流互感器应装设在同名的两相上，一般装在互感器应装设在同名的两相上，一般装在A相和相和C相上。相上。 特点：能反应相间故障，但不能保护单相接地特点：能反应相间故障，但不能保护单相接地短路

12、；在不同的故障类型下，接线系数均等于短路；在不同的故障类型下，接线系数均等于1。 （3）两相电流差接线）两相电流差接线 电流互感器装在两相上，流进继电器的电流等于两个电流互感器装在两相上，流进继电器的电流等于两个电流互感器二次电流之差。电流互感器二次电流之差。 特点：特点： 只能用于保护相间短路，其理由与两相不完全只能用于保护相间短路，其理由与两相不完全星形接线方式相同；对不同类型的相间短路，接星形接线方式相同；对不同类型的相间短路，接线系数不等。线系数不等。 2、定时限过电流保护、定时限过电流保护 (1) 工作原理工作原理 构成保护装置的元件有构成保护装置的元件有: 电流互感器电流互感器TA

13、：其作用是将一次侧被保护线路大电流按比例其作用是将一次侧被保护线路大电流按比例变换为数值较小的二次电流。变换为数值较小的二次电流。电流继电器电流继电器KA：完成保护装置的测量任务。当线路发生短路故完成保护装置的测量任务。当线路发生短路故障时，电流互感器障时，电流互感器TA的二次电流达到或超过电流继电器的动作的二次电流达到或超过电流继电器的动作电流，继电器动作。电流，继电器动作。时间继电器时间继电器KT：用于建立保护装置需要的动作延时，使保护装用于建立保护装置需要的动作延时，使保护装置的动作具有选择性。置的动作具有选择性。信号继电器信号继电器KS：动作后，其触点接通，发出信号，并以掉牌指动作后，

14、其触点接通，发出信号，并以掉牌指明保护装置的动作。明保护装置的动作。 （2）定时限过电流保护的动作时限）定时限过电流保护的动作时限 定时限过电流保护的动作时限应根据选择性的要求定时限过电流保护的动作时限应根据选择性的要求加以确定。加以确定。 各保护装置的动作时限是从电源逐级增长的。越靠各保护装置的动作时限是从电源逐级增长的。越靠近电源线路，过电流保护的动作时限越长，似一个阶梯，近电源线路，过电流保护的动作时限越长，似一个阶梯，故称为故称为阶梯形时限特性阶梯形时限特性。由于各保护装置的动作时限都。由于各保护装置的动作时限都分别是固定的，与短路电流大小无关，所以称为定时限分别是固定的，与短路电流大

15、小无关，所以称为定时限过电流保护。过电流保护。 还需要指出，为了保护选择性，当相邻的线路元件比还需要指出，为了保护选择性，当相邻的线路元件比较多时，定时限过电流保护的动作时限应比相邻的任一较多时，定时限过电流保护的动作时限应比相邻的任一个保护动作时间均大个保护动作时间均大t。（3）定时限过电流保护动作电流的整定及灵敏度校）定时限过电流保护动作电流的整定及灵敏度校验：验： 动作电流的整定：动作电流的整定：选择定时限过电流保护装置动作选择定时限过电流保护装置动作电流时，应保证正常运行时保护装置不动作，故障时电流时，应保证正常运行时保护装置不动作，故障时保护装置可靠动作。保护装置可靠动作。 灵敏度校

16、验灵敏度校验：为了保证达到预期的保护效果，还应：为了保证达到预期的保护效果，还应进行灵敏度校验，即在保护区内发生短路时，验算保进行灵敏度校验，即在保护区内发生短路时，验算保护的灵敏系数是否满足要求。显然，这种验算应针对护的灵敏系数是否满足要求。显然，这种验算应针对最不利的条件，亦即在短路电流的计算值为最小的条最不利的条件，亦即在短路电流的计算值为最小的条件下进行。件下进行。 3、电流速断保护、电流速断保护 （1）瞬时电流速断保护）瞬时电流速断保护 定时限过电流保护简单可靠，但由于它的动作定时限过电流保护简单可靠，但由于它的动作电流是按躲过最大负荷电流来整定，保护范围往往电流是按躲过最大负荷电流

17、来整定，保护范围往往伸得很远，线路末端故障时上级线路定时限电流保伸得很远，线路末端故障时上级线路定时限电流保护也会启动，甚至动作。为了保证选择性，保护的护也会启动，甚至动作。为了保证选择性，保护的动作时限按阶梯原则整定。如果线路数多，则靠近动作时限按阶梯原则整定。如果线路数多，则靠近电源处的保护时限就很长，这是定时限保护的缺点。电源处的保护时限就很长，这是定时限保护的缺点。 瞬时电流速断保护的概念：瞬时电流速断保护的概念：为了把电流保护范围为了把电流保护范围限限 制在本线路，可通过保护的动作电流大于相邻制在本线路，可通过保护的动作电流大于相邻下一级首端短路时的最大短路电流来实现。下一级首端短路

18、时的最大短路电流来实现。这种电这种电流保护的选择性是靠动作电流的整定来获得的。不流保护的选择性是靠动作电流的整定来获得的。不必加时限，可以做成瞬动保护，称瞬时电流速断保必加时限，可以做成瞬动保护，称瞬时电流速断保护护。 优点：优点：具有可靠的选择性和快速性，因此多用作具有可靠的选择性和快速性，因此多用作线路或设备的主保护。线路或设备的主保护。 缺点缺点：不能保护线路的全长而且在不同的运行方：不能保护线路的全长而且在不同的运行方式下发生故障时保护范围要随着变化。所以具有保式下发生故障时保护范围要随着变化。所以具有保护的末端死区护的末端死区 。因此，过电流保护必须和速断保。因此，过电流保护必须和速

19、断保护同时配合使用。护同时配合使用。 （2）带时限的电流速断保护）带时限的电流速断保护 瞬时电流速断保护的优点是动作迅速，但只能保瞬时电流速断保护的优点是动作迅速，但只能保护线路首端，线路中、末端的故障必须由另外的保护线路首端，线路中、末端的故障必须由另外的保护装置来切除，如果采用定时限过电流保护，其动护装置来切除，如果采用定时限过电流保护，其动作又较长，为此增设一套要求即能保护全线，又能作又较长，为此增设一套要求即能保护全线，又能切除故障的保护，这种保护就是带时限的电流速断切除故障的保护，这种保护就是带时限的电流速断保护。保护。 要求带时限电流速断保护能保护线路全长，就必要求带时限电流速断保

20、护能保护线路全长，就必然会使其保护范围延伸到下一级线路，这样当下一然会使其保护范围延伸到下一级线路，这样当下一级线路首端发生故障时，保护也会启动。为了保证级线路首端发生故障时，保护也会启动。为了保证选择性的要求，必须使其动作时间比相邻下一线路选择性的要求，必须使其动作时间比相邻下一线路 的瞬时电流速断保护大一时间级差，并且使其保的瞬时电流速断保护大一时间级差，并且使其保护范围不能超过下级线路瞬时电流速断保护的保护范围不能超过下级线路瞬时电流速断保护的保护范围。护范围。 4、低电压闭锁的过电流保护、低电压闭锁的过电流保护 低电压闭锁过电流保护的测量元件由低电压继低电压闭锁过电流保护的测量元件由低

21、电压继电器和电流继电器共同组成，且它们的触点互相电器和电流继电器共同组成，且它们的触点互相串联。这样，只有当被保护线路故障时，在短路串联。这样，只有当被保护线路故障时，在短路电流作用下电流继电器动作，同时母线电压下降，电流作用下电流继电器动作，同时母线电压下降，低电压继电器动作，它们的触点均闭合时，保护低电压继电器动作，它们的触点均闭合时，保护才能作用于跳闸才能作用于跳闸 。 低电压继电器的动作电压一般取为低电压继电器的动作电压一般取为电压互感器二次侧额定电压的电压互感器二次侧额定电压的0.60.7倍，即倍，即6070V。低电压闭锁。低电压闭锁过电流保护的动作电流可不躲过最大过电流保护的动作电

22、流可不躲过最大负荷电流而按正常持续负荷电流整定。负荷电流而按正常持续负荷电流整定。（二）电网相间短路的方向过电流保护（二）电网相间短路的方向过电流保护 1、方向过电流保护的工作原理、方向过电流保护的工作原理 （1）过电流保护方向性问题）过电流保护方向性问题 规定从母线流向线路的方向作为功率正方向，则规定从母线流向线路的方向作为功率正方向，则从线路流向母线的方向就是负方向从线路流向母线的方向就是负方向；在过电流保护在过电流保护中增加一个具有判别短路功率方向的元件，只有在中增加一个具有判别短路功率方向的元件，只有在功率方向为正时才动作的方向元件闭锁而不动。因功率方向为正时才动作的方向元件闭锁而不动

23、。因此，增加了方向闭锁解决了保护的无选择性的问题。此，增加了方向闭锁解决了保护的无选择性的问题。 （2）方向过电流保护时限特性）方向过电流保护时限特性 接于同一变电所母线的各电源线路的过电流保护，接于同一变电所母线的各电源线路的过电流保护，时限大者（至少一个时限大者（至少一个t) 可不装设方向元件，时限可不装设方向元件，时限小者应装设方向元件，时限相等者小者应装设方向元件，时限相等者 （指时限差在一（指时限差在一个个t内内）都应装设方向元件。都应装设方向元件。 （3）方向过电流的组成）方向过电流的组成 A、启动元件、启动元件电流继电器电流继电器KA。 B、方向元件、方向元件功率方向继电器功率方

24、向继电器KW。 C、时限元件、时限元件时间继电器时间继电器KT。 D、信号元件、信号元件信号继电器信号继电器KS。 2、方向过电流的保护、方向过电流的保护 （1）方向过电流保护的整定）方向过电流保护的整定 A、 动作电流的整定动作电流的整定：动作电流是指测量元件的：动作电流是指测量元件的电流继电器的动作电流值，其计算方法与定时限电流继电器的动作电流值，其计算方法与定时限过电流保护一样，即按躲开被保护线路中的最大过电流保护一样，即按躲开被保护线路中的最大负荷电流来整定，其电流元件的灵敏度也与不带负荷电流来整定，其电流元件的灵敏度也与不带方向的过电流保护相似。方向的过电流保护相似。 B、动作时限的

25、整定、动作时限的整定：保护装置的动作时限是按：保护装置的动作时限是按逆向阶梯原则整定的，即同一动作方向的保护装逆向阶梯原则整定的，即同一动作方向的保护装置其动作时限按阶梯原则来整定。置其动作时限按阶梯原则来整定。 （2）方向过电流保护的原理接线图：）方向过电流保护的原理接线图： 启动元件和方向元件的触点采用启动元件和方向元件的触点采用“安相启动安相启动”接线，接线，即将各个同名相的电流元件和方向元件的即将各个同名相的电流元件和方向元件的触点串联，然后与其它相回路并联起来，在串联触点串联，然后与其它相回路并联起来，在串联到时间继电器的线圈上，这样接线的目的是为了到时间继电器的线圈上，这样接线的目

26、的是为了避免受故障相电流的影响而造成保护的无动作。避免受故障相电流的影响而造成保护的无动作。（方向元件采用方向元件采用90度接线）度接线）。 方向电流保护由于接线简单，动作可靠，广泛地方向电流保护由于接线简单，动作可靠，广泛地用于用于35KV及以下两侧电源供电的辐射型电网和单及以下两侧电源供电的辐射型电网和单电源环形电网中。电源环形电网中。 （三）输电线路的接地保护三）输电线路的接地保护 1、中性点直接接地电网的接地保护、中性点直接接地电网的接地保护 在我国，在我国，110KV及以上电压等级的电网及以上电压等级的电网均为均为中性点直接接地电网。在中性点直接接地电网中，中性点直接接地电网。在中性

27、点直接接地电网中，发生一点接地故障即构成单相接地短路，将产生发生一点接地故障即构成单相接地短路，将产生很大的故障相电流，从对称分量角度分析，则出很大的故障相电流，从对称分量角度分析，则出现很大的零序电流，故现很大的零序电流，故中性点直接接地电网称为中性点直接接地电网称为大接地电流电网。大接地电流电网。 在中性点直接接地电网中，线路发生接地故障在中性点直接接地电网中，线路发生接地故障占所有故障次数中的大多数，约占占所有故障次数中的大多数，约占80% ，采用专采用专用的零序电流保护用的零序电流保护，可以提高保护灵敏性和快速，可以提高保护灵敏性和快速性。性。 （1）中性点直接接地电网的零序过电流保护

28、）中性点直接接地电网的零序过电流保护 零序过电流保护的保护范围伸到了下一线路的零序过电流保护的保护范围伸到了下一线路的末端，甚至更远，为了保证选择性，零序过电流保末端，甚至更远，为了保证选择性，零序过电流保护的动作时限也按阶梯原则整定。同时，同一线路护的动作时限也按阶梯原则整定。同时，同一线路零序过电流保护的动作时限比相间短路过电流保护零序过电流保护的动作时限比相间短路过电流保护的动作时限短，即动作速度快。的动作时限短，即动作速度快。 （2）中性点直接接地电网的零序电流速断保护）中性点直接接地电网的零序电流速断保护 瞬时动作的零序电流速断保护的工作原理与相瞬时动作的零序电流速断保护的工作原理与

29、相间电流速断保护类似，动作电流按躲过被保护线路间电流速断保护类似，动作电流按躲过被保护线路末端发生接地短路时可能出现的最大零序电流的三末端发生接地短路时可能出现的最大零序电流的三倍来整定。倍来整定。 零序电流速断保护不能保护全长，但由于线路零序电流速断保护不能保护全长，但由于线路的零序阻抗比正序阻抗大的多，使得其保护的范的零序阻抗比正序阻抗大的多，使得其保护的范围较大；同时零序电流受系统运行方式变化影响围较大；同时零序电流受系统运行方式变化影响小，使零序电流保护的保护范围比较稳定。小，使零序电流保护的保护范围比较稳定。 在中性点直接接地电网中，通常由零序电流速在中性点直接接地电网中，通常由零序

30、电流速断保护、限时零序电流速断保护、零序过电流保断保护、限时零序电流速断保护、零序过电流保护构成三段式零序电流保护。护构成三段式零序电流保护。 （3）零序电流方向保护）零序电流方向保护 在双侧电源的接地电网中，线路两端变压器的在双侧电源的接地电网中，线路两端变压器的中性点均接地，当发生接地短路时，零序电流将中性点均接地，当发生接地短路时，零序电流将由两侧流向线路的接地故障点，这时零序过电流由两侧流向线路的接地故障点，这时零序过电流保护应加方向元件才能保证动作的选择性。保护应加方向元件才能保证动作的选择性。 2、中性点非直接接地电网的接地保护、中性点非直接接地电网的接地保护 电压为电压为335K

31、V的电网，采用中性点不接地或经的电网，采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式，统称为中性点非直接接地电消弧线圈接地的方式，统称为中性点非直接接地电网。也网。也称为小电流接地系统称为小电流接地系统。（1）中性点不接地电网单相接地时的零序电压和零）中性点不接地电网单相接地时的零序电压和零序电容电流序电容电流： 中性点不接地电网中发生单相接地时不会出现大中性点不接地电网中发生单相接地时不会出现大电流，且不会改变线电压的数值和对称性，故可以电流，且不会改变线电压的数值和对称性，故可以在较长时间（在较长时间（12小时）带着接地点继续向负荷供小时）带着接地点继续向负荷供电。因此，电。因此，中性点不接地电网

32、的单相保护通常用作中性点不接地电网的单相保护通常用作信号，运行人员根据接地信号采取措施加以消除。信号，运行人员根据接地信号采取措施加以消除。 （2） 绝缘监视装置：绝缘监视装置： 利用中性点不接地电网接地时出现零序电压利用中性点不接地电网接地时出现零序电压的特点，可实现无选择性的绝缘监视装置。的特点，可实现无选择性的绝缘监视装置。过电过电压继电器接在三相无柱式电压互感器开口三角形压继电器接在三相无柱式电压互感器开口三角形连接的二次绕组输出端。连接的二次绕组输出端。该装置无选择性，值班该装置无选择性，值班人员根据信号和电压表指示的变化，只能知道电人员根据信号和电压表指示的变化，只能知道电网发生了

33、接地故障及故障的相别，但不知道接地网发生了接地故障及故障的相别，但不知道接地故障发生在与母线相连的哪条线路上，必须运行故障发生在与母线相连的哪条线路上，必须运行人员依次短时断开线路的方法查找故障，因此人员依次短时断开线路的方法查找故障，因此这这种装置适用于出线较少的电网。种装置适用于出线较少的电网。（3）零序电流的保护：）零序电流的保护： 利用故障线路的零序电流大于非故障线路的零序利用故障线路的零序电流大于非故障线路的零序电流这一特点，可实现有选择性的零序电流保护。电流这一特点，可实现有选择性的零序电流保护。 （四）输电线路的距离保护（四）输电线路的距离保护 1、距离保护的作用和工作原理、距离

34、保护的作用和工作原理 所谓距离保护，就是反映故障点至保护安装处所谓距离保护，就是反映故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护装置。故障点距保护安装处越近，保护动作保护装置。故障点距保护安装处越近，保护动作时间就越短，否则相反，从而保证了动作的选择时间就越短，否则相反，从而保证了动作的选择性。性。 选择阻抗继电器测量故障点到保护安装处的选择阻抗继电器测量故障点到保护安装处的距离，因此距离，因此距离保护又称阻抗保护距离保护又称阻抗保护。保护安装处。保护安装处母线电压与线路电流之比，称为测量阻抗，故障母线电压与线路电流之比，称为测量阻

35、抗，故障时他反映了保护安装处到故障点的阻抗。将此阻时他反映了保护安装处到故障点的阻抗。将此阻抗与整定阻抗比较，若小于整定阻抗，说明故障抗与整定阻抗比较，若小于整定阻抗，说明故障点在保护范围之内，若大于整定阻抗，说明故障点在保护范围之内，若大于整定阻抗，说明故障点在保护范围之外。点在保护范围之外。 距离保护的动作时限广泛采用三段式阶梯形距离保护的动作时限广泛采用三段式阶梯形时限特性，时限特性，它具有三个保护范围及相应的三段延它具有三个保护范围及相应的三段延时。距离保护的保护范围比较稳定。时。距离保护的保护范围比较稳定。 为保证选择性，瞬时动作的距离为保证选择性，瞬时动作的距离段段的保护范围为被保

36、护线路全长的的保护范围为被保护线路全长的80%85% ，动作时限为各继电器的固有，动作时限为各继电器的固有时间，约时间，约0.1秒秒。距离。距离段的保护范围为被段的保护范围为被保护线路全长及下一线路的保护线路全长及下一线路的30%40% ，动作时限要与下一线路的距离动作时限要与下一线路的距离段的动作段的动作时限配合；时限配合；距离距离段为后备保护段为后备保护，其保护，其保护范围较长，一般包括本线路及下一线路全范围较长，一般包括本线路及下一线路全长甚至更远，故距离长甚至更远，故距离段的动作时限按阶段的动作时限按阶梯原则整定梯原则整定。2、三段式距离保护的主要组件：、三段式距离保护的主要组件： （

37、1）启动元件）启动元件。启动元件可采用电流继电器。启动元件可采用电流继电器或阻抗继电器或阻抗继电器 （2）方向元件）方向元件。可采用功率方向继电器，其作。可采用功率方向继电器，其作用是判别故障时短路功率的方向。用是判别故障时短路功率的方向。 （3）测量元件）测量元件。常采用阻抗继电器，其作用。常采用阻抗继电器，其作用是测量故障点到保护安装处的阻抗，并与整定是测量故障点到保护安装处的阻抗，并与整定阻抗进行比较，确定保护是否动作。阻抗进行比较，确定保护是否动作。 （4）时间元件）时间元件。采用时间继电器或时间电路，。采用时间继电器或时间电路，其作用是为距离其作用是为距离2段和段和3段建立必要的动作

38、时限，段建立必要的动作时限，以保证保护动作的选择性。以保证保护动作的选择性。 3、阻抗继电器的构成原理、阻抗继电器的构成原理 正常运行时，阻抗继电器的感受阻抗大于阻抗正常运行时，阻抗继电器的感受阻抗大于阻抗继电器的整定阻抗，继电器不动作；内部故障时，继电器的整定阻抗，继电器不动作；内部故障时，阻抗继电器的感受阻抗小于阻抗继电器的整定阻阻抗继电器的感受阻抗小于阻抗继电器的整定阻抗，继电器动作；外部故障时，阻抗继电器的感抗，继电器动作；外部故障时，阻抗继电器的感受阻抗大于阻抗继电器的整定阻抗，继电器不动受阻抗大于阻抗继电器的整定阻抗，继电器不动作；作； （1）整流型全阻抗继电器）整流型全阻抗继电器

39、 不论故障发生在正方向海是反方向，只要测量不论故障发生在正方向海是反方向，只要测量阻抗落在园内阻抗落在园内 ，继电器就动作，所以称为全阻抗。，继电器就动作，所以称为全阻抗。全阻抗继电器的动作特性是无方向性的。全阻抗继电器的动作特性是无方向性的。 （2）整流型方向阻抗继电器）整流型方向阻抗继电器 方向阻抗继电器的特性园是一个以整定阻抗为直方向阻抗继电器的特性园是一个以整定阻抗为直径，圆周经过坐标原点的园。园内为动作区。园径，圆周经过坐标原点的园。园内为动作区。园外为非动作区。故该继电器具有方向性。但是存外为非动作区。故该继电器具有方向性。但是存在所谓在所谓“电压死区电压死区”。 （3）偏移特性阻

40、抗继电器）偏移特性阻抗继电器 为了消除方向阻抗继电器的电压死区而又具有为了消除方向阻抗继电器的电压死区而又具有一定的方向性，选用偏移特性阻抗继电器，其动一定的方向性，选用偏移特性阻抗继电器，其动作特性介于方向阻抗继电器和全阻抗继电器之间。作特性介于方向阻抗继电器和全阻抗继电器之间。 （4）阻抗继电器的接线方式）阻抗继电器的接线方式 A、 对阻抗继电器接线方式的要求对阻抗继电器接线方式的要求 使阻抗继电器端子上的测量阻抗与保护安装处使阻抗继电器端子上的测量阻抗与保护安装处至故障点的距离成正比，而与电网的运行方式无关；至故障点的距离成正比，而与电网的运行方式无关；如果阻抗继电器用来反应几种短路故障

41、，则它所测如果阻抗继电器用来反应几种短路故障，则它所测量的阻抗不应随故障类型而改变。量的阻抗不应随故障类型而改变。 B、反应相间故障阻抗继电器的、反应相间故障阻抗继电器的0度接线方式度接线方式 反应相间故障的阻抗器广泛采用接线电压和两反应相间故障的阻抗器广泛采用接线电压和两相电流差的接线方式。相电流差的接线方式。 C、反应接地故障阻抗继电器的接线方式：、反应接地故障阻抗继电器的接线方式： 反应接地故障的阻抗继电器采用加相电压和补反应接地故障的阻抗继电器采用加相电压和补偿后的相电流的接线方式能满足要求。这种接线式，偿后的相电流的接线方式能满足要求。这种接线式，在接地距离保护和综合重合闸的选相元件

42、中得到了在接地距离保护和综合重合闸的选相元件中得到了广泛的应用。广泛的应用。 D、影响阻抗继电器正确测量的因数：、影响阻抗继电器正确测量的因数： a、故障点过渡电阻的影响。、故障点过渡电阻的影响。 b、分支电流的影响。、分支电流的影响。 c、电力系统振荡的影响及振荡闭锁回路、电力系统振荡的影响及振荡闭锁回路 。 d、电压回路断线的影响及断线闭锁回路。、电压回路断线的影响及断线闭锁回路。 （五）输电线路的差动保护五）输电线路的差动保护 1、线路纵差动保护、线路纵差动保护 前述输电线路的电流、前述输电线路的电流、电压保护和距离保护，电压保护和距离保护，均不能实现全线路瞬时切除故障，这在高电压大容均

43、不能实现全线路瞬时切除故障，这在高电压大容量系统中往往不能满足系统稳定要求。而量系统中往往不能满足系统稳定要求。而 纵差动保纵差动保护可以满足全线路瞬时切除故障的要求。护可以满足全线路瞬时切除故障的要求。 （1）差动保护的构成和工作原理）差动保护的构成和工作原理 纵差动保护是按比较被保护线路首端和末端电流纵差动保护是按比较被保护线路首端和末端电流的大小和相位的原理来构成。的大小和相位的原理来构成。 为此，在线路两端各装一组型号、变比相同为此，在线路两端各装一组型号、变比相同的电流互感器，将它们的二次侧按环流法连接。的电流互感器，将它们的二次侧按环流法连接。若线路两端的互感器一次侧的正极性端子均

44、置若线路两端的互感器一次侧的正极性端子均置于靠近母线的一侧，则将它们二次侧的同极性于靠近母线的一侧，则将它们二次侧的同极性端子相联结，再将差动继电器的线圈并联接入，端子相联结，再将差动继电器的线圈并联接入，这就构成了纵差动保护。这就构成了纵差动保护。 纵差动保护不反应外部故障，故不需要与相纵差动保护不反应外部故障，故不需要与相邻线路保护在时限上进行配合，可以瞬时跳闸，邻线路保护在时限上进行配合，可以瞬时跳闸，且保护范围为两端电流互感器之间的线路全长。且保护范围为两端电流互感器之间的线路全长。因此纵差动保护可实现线路瞬时切除故障。因此纵差动保护可实现线路瞬时切除故障。 （2）纵差动保护的不平衡电

45、流）纵差动保护的不平衡电流 不平衡电流的产生不平衡电流的产生： 正常运行或外部故障时，正常运行或外部故障时，Ik0，这是理性的情况。，这是理性的情况。实际上电流互感器总存在励磁电流，且两侧电流互感实际上电流互感器总存在励磁电流，且两侧电流互感器的特性又不会完全一致，因此在正常运行或外部故器的特性又不会完全一致，因此在正常运行或外部故障时，流过继电器的电流不为零，那么把这个电流称障时，流过继电器的电流不为零，那么把这个电流称为纵差动保护的不平衡电流。为纵差动保护的不平衡电流。 暂态过程中的不平衡电流暂态过程中的不平衡电流 由于差动保护是瞬时动作的，因此需要考虑外部由于差动保护是瞬时动作的，因此需

46、要考虑外部故障时暂态过程中的不平衡电流，通过分析，暂态过故障时暂态过程中的不平衡电流，通过分析，暂态过程中的不平衡电流更大。程中的不平衡电流更大。 2、平行线路的横联方向差动保护、平行线路的横联方向差动保护 为了提高供电的可靠性，重要的输电线路常采为了提高供电的可靠性，重要的输电线路常采用双回路线路运行的方式，在每回线路的两侧均装用双回路线路运行的方式，在每回线路的两侧均装有断路器，当任一回线路故障时，将故障线路切除，有断路器，当任一回线路故障时，将故障线路切除，另一回线路可继续供电。要求保护不仅应能判断是另一回线路可继续供电。要求保护不仅应能判断是内部故障还是外部故障，还应判断是哪一回线路故

47、内部故障还是外部故障，还应判断是哪一回线路故障。横联方向差动保护能满足这种要求。障。横联方向差动保护能满足这种要求。 （1）横联方向差动保护的构成及工作原理）横联方向差动保护的构成及工作原理 它是按比较平行双回线路中电流的大小和相位的它是按比较平行双回线路中电流的大小和相位的原理来构成的。为此，在每回线路各装一组型号、原理来构成的。为此，在每回线路各装一组型号、变比相同的电流互感器，将他们的二次侧按环流法变比相同的电流互感器，将他们的二次侧按环流法连接。连接。 若平行线上电流互感器一次侧的正极性端子朝若平行线上电流互感器一次侧的正极性端子朝着同一方向安装，则将它们二次侧的异极性端子着同一方向安

48、装，则将它们二次侧的异极性端子相联结，构成差回路，然后将电流继电器的线圈相联结，构成差回路，然后将电流继电器的线圈与功率方向继电器的电流线圈串联后再并联在差与功率方向继电器的电流线圈串联后再并联在差回路上，这就构成了平行线路一侧的横联方向差回路上，这就构成了平行线路一侧的横联方向差动保护。为了从线路两侧切除故障，在线路两侧动保护。为了从线路两侧切除故障，在线路两侧各装一套横联方向差动保护。各装一套横联方向差动保护。 横联方向差动保护的组成元件：横联方向差动保护的组成元件： 启动元件。用来判断是内部故障还是外部故障，启动元件。用来判断是内部故障还是外部故障，当被保护的任一回线路故障时，电流继电器

49、均动当被保护的任一回线路故障时，电流继电器均动作，启动保护装置。作，启动保护装置。 方向元件方向元件。用来判断是哪一回线故障。用来判断是哪一回线故障。 （2）相继动作区）相继动作区 当故障发生在对侧母线附近，两侧保护的这种当故障发生在对侧母线附近，两侧保护的这种先后动作称为先后动作称为“相继动作相继动作”。可能发生相继动作。可能发生相继动作的区域叫做的区域叫做“相继动作区相继动作区”。相继动作区内的故。相继动作区内的故障仍能有选择性的被切除，但延长了故障切除时障仍能有选择性的被切除，但延长了故障切除时间。间。 （3）启动元件动作电流的整定）启动元件动作电流的整定 躲过外部故障时的最大不平衡电流

50、。躲过外部故障时的最大不平衡电流。 躲过单回线路运行时的最大负荷电流。躲过单回线路运行时的最大负荷电流。 横联方向差动保护能有选择性地切除平行线路的横联方向差动保护能有选择性地切除平行线路的故障，且动作迅速，接线简单。但在相继动作区内故障，且动作迅速，接线简单。但在相继动作区内故障时，故障切除时间将延长。另外，它不反应外故障时，故障切除时间将延长。另外，它不反应外部故障，故它不能作相邻线路的远后备保护；单回部故障，故它不能作相邻线路的远后备保护；单回线路运行时保护必须退出，故不能作单回线路运行线路运行时保护必须退出，故不能作单回线路运行时的保护。时的保护。 3、平行线路的电流平衡保护、平行线路

51、的电流平衡保护 （1）电流平衡保护的接线图及工作原理）电流平衡保护的接线图及工作原理 电流平衡保护是平行线路横联方向差动保护的一电流平衡保护是平行线路横联方向差动保护的一种形式，它是基于比较平行线路两回线中电流幅值种形式，它是基于比较平行线路两回线中电流幅值大小的原理而构成。大小的原理而构成。 注意：在单侧电源的平行线路上，电流平衡注意：在单侧电源的平行线路上，电流平衡保护只能装于送电端保护只能装于送电端 ，受电端不能装设，受电端不能装设。因为。因为单侧电源平行线路的任一回线故障时，对受电端单侧电源平行线路的任一回线故障时，对受电端保护来说，流过两个电流平衡继电器的工作线圈保护来说，流过两个电

52、流平衡继电器的工作线圈和制动线圈的电流大小总是相等的，保护将不动和制动线圈的电流大小总是相等的，保护将不动作。这种情况下，受电端通常装设横联方向差动作。这种情况下，受电端通常装设横联方向差动保护，只有送电端装设电流平衡保护。保护，只有送电端装设电流平衡保护。（六）输电线路的高频保护（六）输电线路的高频保护 1、概述、概述（1）高频保护的作用及基本原理）高频保护的作用及基本原理 对于高电压、远距离的输电线路，要构成能对于高电压、远距离的输电线路，要构成能够反应被保护线路两端电气量而不用敷设二次够反应被保护线路两端电气量而不用敷设二次辅助导线，就必须能反应两端电器量的信号和辅助导线，就必须能反应两

53、端电器量的信号和传输这个信号的通道。传输这个信号的通道。将线路两端的工频电气将线路两端的工频电气量（电流相位或功率方向）调制量（电流相位或功率方向）调制50300KHZ的高频电流信号上，以被保护输电线路本身为的高频电流信号上，以被保护输电线路本身为通道（称为电力线路载波通道）构成的保护，通道（称为电力线路载波通道）构成的保护，称为高频保护（或称载波护）称为高频保护（或称载波护）。 它能无时限切除被保护线路上任一处的故障，它能无时限切除被保护线路上任一处的故障，故目前高频保护是故目前高频保护是220KV及以上电网的主保护。及以上电网的主保护。 高频保护由继电部分和通信部分构成，线路两高频保护由继

54、电部分和通信部分构成，线路两端所用设备相同。端所用设备相同。 高频保护的类型：高频保护的类型： 高频闭锁方向保护。高频闭锁方向保护。 电流相位差动高频保护。电流相位差动高频保护。 高频闭锁距离保护及高频闭锁零序电流保护。高频闭锁距离保护及高频闭锁零序电流保护。（2）高频通道的构成原理）高频通道的构成原理 输电线路高频通道输电线路高频通道 输电线路是按照传输工频电力的要求设计建造的，输电线路是按照传输工频电力的要求设计建造的，利用输电线路作为高频保护的通道传输高频信号，必利用输电线路作为高频保护的通道传输高频信号，必须另有与输电线路相连接的高频加工设备。须另有与输电线路相连接的高频加工设备。 微

55、波通道微波通道 利用微波通道传送微波信号以比较线路两端电器利用微波通道传送微波信号以比较线路两端电器量构成的保护，称为微波保护。量构成的保护，称为微波保护。 光纤通道光纤通道 由光纤通道传送信号构成的保护，称光纤保护。由光纤通道传送信号构成的保护，称光纤保护。 2、高频闭锁方向保护、高频闭锁方向保护 高频闭锁方向保护是利用高频信号间接地比较线高频闭锁方向保护是利用高频信号间接地比较线路两侧功率方向，以判别是被保护线路内部故障还是路两侧功率方向，以判别是被保护线路内部故障还是外部故障，决定其是否动作的一种保护。外部故障，决定其是否动作的一种保护。 一般规定母线指向线路的功率方向为正方向，一般规定

56、母线指向线路的功率方向为正方向，线路指向母线的功率方向为反方向。被保护线路两侧线路指向母线的功率方向为反方向。被保护线路两侧都装有方向元件，当被保护线路都装有方向元件，当被保护线路内部故障时内部故障时，两侧短，两侧短路功率方向均为母线指向线路，方向元件均感受为正路功率方向均为母线指向线路，方向元件均感受为正方向，两侧均不发闭锁信号，线路两侧断路器立即跳方向，两侧均不发闭锁信号，线路两侧断路器立即跳闸。闸。 当被保护线路当被保护线路外部故障时外部故障时，近故障点一侧的，近故障点一侧的短路功率方向由线路指向母线，该侧方向元件感受短路功率方向由线路指向母线，该侧方向元件感受为反方向，发出高频闭锁信号

57、，一方面使该侧保护为反方向，发出高频闭锁信号，一方面使该侧保护不动作，另一方面将高频闭锁信号送到对侧；对侧不动作，另一方面将高频闭锁信号送到对侧；对侧的短路功率方向由母线指向线路，方向元件感受为的短路功率方向由母线指向线路，方向元件感受为正方向，但因收到对侧送来的高频闭锁信号，故这正方向，但因收到对侧送来的高频闭锁信号，故这一侧保护被闭锁而不会动作，一侧保护被闭锁而不会动作，从而保证了选择性从而保证了选择性。 3、相差高频保护、相差高频保护 相差高频保护是利用高频电流比较线路两侧电流相差高频保护是利用高频电流比较线路两侧电流相位的一种保护。相位的一种保护。 要实现线路两侧电流相位的比较，必须把

58、对侧电要实现线路两侧电流相位的比较，必须把对侧电流相位的信息通过高频电流传送到本侧，与本侧电流相位的信息通过高频电流传送到本侧，与本侧电流相位的信息进行比较，由比相元件给出比较结果。流相位的信息进行比较，由比相元件给出比较结果。若相位为零，保护判断为内部故障，瞬时动作切除若相位为零，保护判断为内部故障，瞬时动作切除故障；若接近故障；若接近180度时，保护判断为外部故障，可度时，保护判断为外部故障，可靠不动作。靠不动作。 组成：组成： 启动元件：是一个故障检测器；启动元件：是一个故障检测器； 操作元件：控制发信机的状态；操作元件：控制发信机的状态； 比相元件：将结果进行分析、判断比相元件：将结果

59、进行分析、判断 ，决定保，决定保护是否动作的逻辑电路。护是否动作的逻辑电路。 4、 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 两侧装有三段式距离保护的线路，线路全两侧装有三段式距离保护的线路，线路全长的长的30%40% 发生故障时，一侧需以发生故障时，一侧需以0.5秒延时切除故障。如在原有距离保护装置的秒延时切除故障。如在原有距离保护装置的基础上增设高频部分，构成高频闭锁距离保基础上增设高频部分，构成高频闭锁距离保护，就能无时限切除被保护线路任一处的故护，就能无时限切除被保护线路任一处的故障，而且距离保护还可作为相邻线路的后备障，而且距离保护还可作为相邻线路的后备保护。保护。 （四）电力变压器的继电保

60、护（四）电力变压器的继电保护 1、电力变压器的故障、不正常工作状态及其保、电力变压器的故障、不正常工作状态及其保护方式：护方式： 变压器的故障变压器的故障：为油箱内故障和油箱外故障。：为油箱内故障和油箱外故障。 变压器的不正常工作状态变压器的不正常工作状态：主要有外部故障引：主要有外部故障引起的过电流、过负荷、油面降低及因过电压或频起的过电流、过负荷、油面降低及因过电压或频率降低引起的过励磁。率降低引起的过励磁。 保护方式保护方式：瓦斯保护；纵差动保护或电流速断：瓦斯保护；纵差动保护或电流速断保护；相间短路的后备保护；接地保护；过负荷保护；相间短路的后备保护；接地保护；过负荷保护。保护。 2、