第六章 继电保护

电力工程系DepartmentofElectricalEngineering供电技术蒋智六章继电保护与自动装置本章主要内容供配电系统过电流保护和小电流接地系统单相接地保护。学习重点：保护原理和配置注意点：电力系统和供配电系统保护配置的区别第一节继电保护基础继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。

继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。一、继电保护基本原理电力系统运行状态正常运行：不正常运行：故障运行继电保护的作用与任务继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务：基本任务：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便及时采取措施减轻故障危害。此时一般不要求保护迅速动作。继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。一、继电保护基本原理基本原理：区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态——找差别：电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征继电保护组成测量回路的作用是测量与被保护电气设备或线路工作状态有关的物理量的变化，如电流、电压等的变化，以确定电力系统是否发生了短路故障或出现不正常运行情况；逻辑回路的作用是当电力系统发生故障时，根据测量回路的输出信号，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作，并向执行元件发出相应的信号；执行回路的作用是执行逻辑回路的判断，发出切除故障的跳闸脉冲或指示不正常运行情况的信号。线路过电流保护装置单相原理接线图二、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：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。即保护四性。选择性要求选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。二、对继电保护的基本要求速动性要求快速切除故障。目的提高系统稳定性；减少用户在低电压下的工作时间；减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大。二、对继电保护的基本要求t－故障切除时间；tbh-保护动作时间；tDL-断路器动作时间一般的快速保护动作时间为0.06～0.12s，最快的可达0.01～0.04s。一般的断路器的动作时间为0.06～0.15s，最快的可达0.02～0.06s。故障切除时间灵敏性指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来提高系统稳定性；要求：不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作通常，灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为Klm。二、对继电保护的基本要求灵敏系数可靠性要求指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）；而在不该动作时，他能可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。影响可靠性有内在的和外在的因素：内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；外在的：运行维护水平、调试是否正确、正确安装二、对继电保护的基本要求上述四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿本章的一个基本线索。在它们之间既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。三、常用继电器什么是继电器？继电器是根据某种输入信号来实现自动切换电路的自动控制电器。从功能角度：从电路角度继电器整定输入输出继电器输入端口输出端口三、常用继电器继电器的基本原理：当输入信号达到某一定值或由某一定值突跳到零时，继电器就动作，使被控制电路通断。它的功能是反应输入信号的变化以实现自动控制和保护。输入端口输出端口三、常用继电器继电器类型电磁型继电器感应型继电器整流型继电器晶体管型继电器微机保护保护继电器按其在继电保护装置中的功能，可分为主继电器(如电流继电器、电压继器、阻抗继电器等)和辅助继电器(如时间继电器、信号继电器、中间继电器等)。按输入信号的性质可分为电气继电器(如电流继电器、电压继电器、功率继电器、阻抗继电器等)和非电气继电器(如温度继电器、压力继电器、速度继电器、瓦斯继电器等)两类；继电器的继电特性继电器的返回系数

继电器的返回系数是指返回电流与动作电流的比值，即Kre是一个重要的参数，在实际应用中要求继电器有较高的返回系数。第二节电网相间短路电流、电压保护电力系统短路故障特征之一：故障相线路电流突然增大，同时故障点电压降低。继电保护配置方案：电流保护、低压保护适用范围：小电流接地系统一无时限电流速断保护（电流Ⅰ段）

--仅反映电流增大而瞬时动作的保护影响短路电流大小的因素：故障点离电源越近，短路电流越大；系统阻抗越小，短路电流越大；运行方式已定，同一点短路时，三相短路电流大于两相短路电流一无时限电流速断保护（电流Ⅰ段）

--仅反映电流增大而瞬时动作的保护每回线路均装设速断保护：对速断保护的期望：全线速动；矛盾：选择性和速动性（母线前后短路电流大小相同）问题：如何解决？一无时限电流速断保护（电流Ⅰ段）

--仅反映电流增大而瞬时动作的保护问题解决方法：

优先保证选择性，保证下一条线路出口处短路不启动，称为：动作电流按躲开下一条线路出口短路电流的条件整定动作电流：能够使保护装置启动的最小电流值，用系统一次参数来表示。无时限电流速断保护（电流Ⅰ段）

--仅反映电流增大而瞬时动作的保护5整定计算：为了保护的选择性，动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路电流整定，即最大运行方式下三相短路条件下（短路情况最严重）IOPI1×IOPI2×123MNmaxLminLmax1×KImax3×KILIlzzEIssd1min)3(max+=×lzzEIssd1max)3(min+=×无时限电流速断保护（电流Ⅰ段）

--仅反映电流增大而瞬时动作的保护6灵敏度校验：由于断保护有死区，只能用最小运行方式下线路首端