继电保护基本知识

继电保护基本知识继电保护的作用及系统分类小接地电流系统

不接地 经消弧线圈接地 经高阻抗接地大接地电流系统

直接接地 经低阻抗接地我国110kV以上系统一般采用大接地电流系统，而3-60kV的系统大部分采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地系统继电保护的作用：1、出现故障时，给控制设备的断路器发出跳闸信号，将发生故障的主设备从系统中切除，保证无故障部分继续运行。2、出现不正常工作状态时，发出信号，运行人员根据信号对不正常工作状态进行处理，防止不正常工作状态发展成故障而造成事故。对继电保护的基本要求：可靠性，迅速型，选择性，灵敏性一、中性点不接地系统（W相金属性接地为例）故障相中性点电压非故障相电压线电压故障电流k单相接地故障特点特点：单相接地时，线电压对称，不影响负荷正常工作非故障相电压升为线电压，对设备绝缘要求高适用范围：500V以下的三相三线制系统3-10kV系统，接地电流IC≤

30A20-60kV系统，接地电流IC≤15A线路保护配置1、接地保护（1）绝缘监察：TV的二次侧一组接成星形，接三只电压表用以测量各相对地电压；另一组接成开口三角形，以取得零序电压，接通信号回路，用三个相对地电压表（判断哪一相接地）和零序过电压信号（发告警信号）。（2）接地选线：a、用零序电流保护：故障线路的零序电流是所有非故障元件的零序电路之和，出线多时，故障线路的零序电流比非故障线路的要大。通过零序电流互感器取零序电流，保护发出信号，有选择性。b、零序功率方向保护：发生接地故障时，故障线路的零序电流滞后与零序电压90度，非故障线路的零序电流超前零序电压90度。利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同来选择接地线路。c、谐波选线：中性点不接地系统发生单相接地时在各线路都会出现零序谐波电流，故障相与非故障相的M次谐波电流方向相反。2、相间保护速断、过流、自动重合闸（后加速）一、中性点不接地系统一、中性点不接地系统2、相间保护瞬时电流速断保护(I段):工作原理：选择保护的动作电流大于保护区末端的最大短路电流Ik.B.max

保护范围：⑴保护装置不能保护本线路的全长；⑵保护范围在受系统运行方式和短路类型的影响。动作时限

t1I=0s:不反应下一线路的故障,所以动作时限不受下一线路的保护时限的牵制可瞬时动作.线路保护配置一、中性点不接地系统灵敏性：以保护范围衡量，要求：

Lmax≥50%LLmin≥15%LIΙact.2QF3QF2iⅡIIΙact.1BAQF1CIⅡact.22、相间保护限时电流速断保护(II段)工作原理：保护的保护范围可超过本线路全长，为保证动作的选择性须带有一时限，且此时限的长短与保护范围的延伸程度有关IⅡact.1＞IⅠact.2

即IⅡact.1=KrelIⅠact.2动作时限：t1Ⅱ=t2Ⅰ+△t△t=0.5s：与下一线路I段保护时间t2Ⅰ配合。灵敏度高，可保护线路全长缺点：速动性差线路保护配置一、中性点不接地系统l应用：一般上述两种保护联合起来构成线路的主保护，但为防止主保护拒动，应设后备保护即定时限过电流保护。IΙact.2QF3QF2iⅡIIΙact.1BAQF1CIⅡact.2IⅡact.12、相间保护定时限过电流保护（Ⅲ段）工作原理：正常运行时流过负荷电流时保护不动，当发生故障时保护起动，经过保证选择性的延时动作将故障切除。动作电流：①正常运行状态下通过最大负荷电流不误动②短路故障时外部故障切除后电动机自启动电流增大时不误动。动作时限：⑴tn=tn-1+△t⑵过电流保护的动作时限必须与该线路末端变电所母线所有出线保护中的过电流保护动作时限最长者配合。(3)电网终端的保护动作时限可以是瞬时或带一很短的时限线路保护配置一、中性点不接地系统主保护：I段和II段保护线路的全长（2）后备保护：防止线路的主保护拒动及下一线路的保护或开关拒动（3）作为本线路的近后备和下一线路的远后备。IΙact.2QF3QF2iⅡIIΙact.1BAQF1CIⅡact.2

举例：第I段瞬时速断电流保护k1点故障，要求保护3动作，所以t3＜t2k2点故障，要求保护2动作，所以t3＞t2双侧电源电网需要加装方向元件以保证动作的选择性。双侧电源电网或在单电源环网中，需在两侧加装断路器及保护装置，三段式电流保护将不能保证动作的选择性。Ak2Bk1CD123456

QF1QF2QF3QF4QF5QF6规定从母线流向线路的电流为正向电流，而从线路流向母线的电流为反向电流。当流过保护的电流为正向电流时，保护动作，当流过保护的电流为反向电流时，保护不动作。一、中性点不接地系统第Ⅰ段：当反向短路电流大于其瞬时电流速断动作电流时，装设方向元件。第Ⅱ段：选择性是靠动作电流和动作时限共同取得的。当反向短路电流大于其动作电流或反向保护的动作时限小于本保护的动作时限时，装设方向元件。第Ⅲ段：动作选择性是靠动作时限保证的，所以可比较同一条母线两侧的两个保护的动作时限，如动作时限相同，均加方向元件，动作时限不同，则动作时限短的加方向元件。

线路故障分析：1、单相接地：发接地信号，不跳闸2、相间短路（相间接地短路）：速断或过流保护动作3、同一线路的不同名相？4、同一母线上不同线路的不同名相？TA采用不完全星形接法，且两条线路都装在同名相上(A、C相)，发生不同地点不同相别的两点接地短路时，2/3的机会切除一条故障线路，且节省投资。如表所示。L1L2L1保护L2保护停电线路AAAABBBBCCCC动不动不动不动不动动动动动动动动111122一、中性点不接地系统L1L2故障参数特点1、正常运行或相间短路时没有零序电压与零序电流。2、发生单相接地时：二、中性点直接接地系统3、BC两相接地说明：出现零序电压和零序电流时接地故障区别于正常运行和相间短路的基本特征零序电压和电流的分布1、故障处三相电压不对称程度最高，该点零序电压最高，距离故障点越远零序电压越小，中性点零序电压为零。2、接地故障零序电流的大小取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的数目，中性点接地的变压器台数越多，系统零序阻抗越小，接地故障零序电流越大。取出零序分量用以构成专门的接地保护----零序保护。零序电流：通过零序电流滤过器（将三相电流互感器二次侧同极性端并联）和零序电流互感器（电缆引出线）获得。二、中性点直接接地系统保护配置--110kV线路保护常规配置：

相间距离I、II、Ⅲ段 接地距离I、II、Ⅲ段

(方向)零序I、II、Ⅲ、Ⅳ段 重合闸一侧投检同期一侧投无压+检同期

为何两侧均投同期?投无压与同期，防止无压侧偷跳后无法重合;检无压侧负担重，线路两侧重合方式要定期切换二、中性点直接接地系统特殊配置：1、双回线的全线速断动作原理：

2QF出口故障时，

1QF借助3QFⅢ段动作信息判断对侧2QF是否已速断，如果2QF已速断1QF立即跳。（相继速动）2QF出口故障时，1QF动作条件是：本保护II段动作接到3QFⅢ段动作信息12特殊配置：2、不对称故障的全线速断动作原理：

不对称故障时，微机保护检测到非故障相负荷电流消失，说明对侧已跳闸，则本侧也速断。2QF出口故障时，

1QF距离II段启动，非故障相电流如果消失，1QF立即跳。二、中性点直接接地系统保护配置--110kV线路保护特殊配置：3、单侧电源多级线路的全线速断动作原理：

k1点短路时，QF1、QF2速断跳；当k2点（线路末端）短路时，QF1距离II段保护投前加速，则QF1、QF2皆速断跳闸。这样当k3点短路时，由于在其距离II段保护范围内，QF1也会跳闸。所以QF1、QF3都会瞬时跳闸，然后用顺序重合弥补，QF1重合后，QF3检有压重合，QF3如果重合于故障上再跳，这时QF1重合闸会有15S充电时间，不会再跳，QF1II段不加速。1、双重主保护：纵联方向+纵联距离，要求不同原理不同厂家的产品。纵联保护原理：线路两侧的保护通过通道相互联系，在区内故障时，实现两侧同时速断。判别元件电流差动方向元件（纵联方向）距离元件（纵联距离）通道电力线载波微波光纤导引线闭锁：正向停，反向发，收不到信号就跳闸信号允许：正向发，反向停，收到信号跳闸直跳：收到信号使保护跳闸二、中性点直接接地系统保护配置--220kV线路保护分类：二、中性点直接接地系统保护配置--220kV线路保护输电线路阻波器：阻止本线路的高频信号传输到外线路;工频电流仍可顺利通过.耦合电容器:与连接滤波器共同配合,将高频信号传输到输电线路上;使高频收发信机与工频高压线路隔离.连接滤波器通过串联谐振回路，减小其他频率信号的干扰使高频电流顺利通过;进一步将高频收发信机与工频高压线路隔离高频电缆:连接高频收发信机和连接滤波器高频收发信机

发送和接受高频信号的装置.接地刀闸:当检查连接滤波器时,作为耦合电容器接地之用;放电间隙:作为线路过电压保护用.2、双重后备保护相间距离、接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段零序电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，单相重合闸二、中性点直接接地系统保护配置--220kV线路保护说明：（1）主保护为双重纵联保护，区内故障两侧同时速动，判别元件判断，利用通道告诉对侧，当本侧知道对侧信号，两侧判断都为正方向时启动。如：K1短路，1、2都判别为正方向，双侧都停止发信（闭锁信号），所以1、2都跳闸。K3短路，1判断为正方向立刻停信，2判断为反方向保持继续发信（闭锁信号），所以2不跳，保护1收到对侧闭锁信号，也不跳二、中性点直接接地系统保护配置--220kV线路保护说明：（1）主保护为双重纵联保护，区内故障两侧同时速动，判别元件判断，利用通道告诉对侧，当本侧知道对侧信号，两侧判断都为正方向时启动。（2）相间后备：相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，按阶梯式整定，优于电流保护。接地后备：①零序距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，针对接地距离零序保护灵敏度高，利用零序分量来实现保护。②零序电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，零序电流可靠。其中零序Ⅲ段，按本线末有足够的灵敏度，作为接地距离Ⅲ段的后备保护，Ⅳ段全国统一按<300A。零序电流很可靠，当接地电阻高（刮风、导线对树梢放电）时，最好用零序电流的末端来切除。全相时四个灵敏段：零序Ⅰ-Ⅳ段非全相时设两个不灵敏段瞬时动作的不灵敏I段带延时的不灵敏II段零序电流方向保护配置全相时四个灵敏段：零序Ⅰ-Ⅳ段非全相时设两个不灵敏段瞬时动作的不灵敏I段带延时的不灵敏II段灵敏Ⅰ-Ⅲ段整定按理论整定Ⅰ段：（1）躲过被保护线路末端可能出现的最大短路电流。（2）躲过由于断路器三相触头不同合闸时所出现的最大零序电流，同时保护装置的动作时间大于断路器触头不同合闸时的时间。当采用单重和综重时，出现非全相运行，此时又振荡，零序要误动。但是要躲过振荡，整定值提高，保护范围缩小。设置两个Ⅰ段：灵敏Ⅰ段按（1）（2）原则整定，定值低，灵敏度高，保护全相运行状态下出现的接地故障，在单相重合闸时闭锁，带延时。投入不灵敏Ⅰ段，按躲开非全相振荡的零序整定，定值大，灵敏度低，用来保护非全相运行下的接地故障，可实现快速切除重合或手合于严重接地故障，带延时的不灵敏II段：不灵敏II段：①与下一线路的零序Ⅰ段配合，如果灵敏度不高，在正常运行方式和最大运行方式下一较短延时切除本线路上的接地故障，保留；灵敏II段：