电力系统继电保护1

电力系统的定义：通常把由各种类型的发电厂、输电设施和配电设施以及用电设施组成的电

脑生产与消费系统成为电力系统。

一次设施：一般将电脑通过的设施成为电力系统的一次设施，如发电机、变压器、断路器、

母线、输电线路、补偿电容器、电动机及其他用电设施等。

二次设施：对一次设施的运行状态进行监视、测量、掌握和爱护的设施，成为电力系统的二

次设施。

继电爱护装置基本概念：就是指反应电力系统中电器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生信号的一种自动装置。基本任务：（1）发生故障时，自动、快速、有

选择的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于息病破坏，保证非故障部分快速恢复

正常运行。（2）当系统中电气设施消失不正常运行状态，能准时反应并依据运行维护条件发

出信号或跳闸。

继电爱护装置的组成：测量部分、规律部分和执行部分.

电力系统继电爱护的基本性能应满意四个要求：选择性、速动性、灵敏性、牢靠性。

继电器的返回系数：爱护继电器的返回电流与动作电流的比值称为返回系数，记为

K=〃

叱1°

*act

GB/T14285-2006《继电爱护和平安自动装置技术规程》要求继电爱护用电流互感器的稳态

电流误差不得超过10%,相角误差不得超过7°

当系统在最大运行方式下三相短路时，爱护范围最大，为（ax；二系统在最小运行方式是两

相短路时，爱护范围最小，为'in。应采纳最不利状况下爱护范围来校验爱护的灵敏度，一

般要求爱护范围不小于线路全长的15%,即备山215%/忖

无时限电流速断爱护的单相原理接线中采纳中间继电器的缘由如下：

⑴电流继电器的触点容量比较小，不能直接接通跳闸线图，因此，应先启动中间继电器，然

后再由中间继电器的大容量触点去跳闸。

⑵当线路上装有管型避雷器时，采用中间继电器来增大爱护装置的固有动作时间，以防止管

蛰避雷器放电时引起速断爱护误动作。

完全与不完全星形接线方式的区分：

⑴两种接线的投资不同，完全星形接线需要三个电流互感器、三个电流继电器和四根二次电

缆，相对来讲是简单和不经济的。

⑵在大接地电流系统中，完全星形接线能反应全部单相接地故障，不完全星形接线能反应B

相接地故障。

（3）

（4）

（5）

继电爱护接线图一般用原理接线图和绽开图来表示。

继电爱护对功率方向继电器的基本要求是：

（1）应具有明确的方向性，即在正方向发生各种故障（包括故障点有过度电阻的状况）时,

能牢靠动作，而在反方向发生任何故障时牢靠不动作。

（2）故障时继电器的动作有足够的灵敏度。

所谓90。接线方式，是指系统在三相对称且功率因数为1的状况下，接入功率方向测量元件

的电流［超前所加电压力「的相角为90。的接线方式。

所谓潜动是指在加入电流信号为零或者加入电压信号为零的状况下，继电器就能够动作的现

象。造成潜动的缘由：对于模拟式继电器主要是由于继电器结构上的不平衡；对于集成电流

型功率方向元件而言，造成潜动的缘由主要是形成方波的开环运算放大器的零点漂移；对于

微机爱护，可能由于电流互感器和电压互感器的暂态过程或滤波算法不完善等。

传统的功率方向继电器一般供应两个内角选择值30。或45。。

我们国家110攵V及以上的电力系统均为大接地电流系统。

单相接地故障的零序重量具有以下特点：

（1）零序电压的最高点位于接地故障处，离故障点越远，零序电压越低。

（2）零序电流的分布，取决于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及变压器接

地中性点的数目和位置，而与电源的数量和位置无关。

（3）零序功率方向继电器是在负值零序功率下动作的。

（4）爱护安装地点处的零序电压与零序电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角。

（5）在系统运行方式变化时，间接地影响零序重量的大小。

K「电流互感器的同型系数，相同型号取0.5,不同型号取1；

依据对电容电流补偿程度为不同，消弧线圈可以有下列二种补偿方式：

（1）完全补偿接地电流等于零

（2）欠补偿补偿后的接地电流仍旧是电容性的。

（3）过补偿补偿后的接地电流是电感性的。在实践中获得了广泛的应用。

中性点经消弧线圈接地电网的爱护方式：

（1）采纳绝缘监视装置（2）零序电流爱护（3）反应接地电流有关重量的爱护（4）反应高

次谐波重量的爱护（5）反应暂态过程的接地爱护

与电流爱护一样，距离爱尹也有一个爱护范围，短路发生在这一范围内，爱护动作，否则不

动作，这个爱护范围通常只用整定阻抗的大小来表示。正常运行时爱护安装处测量到

■

的阻抗为负荷阻抗Z7,即=（测量阻抗）-测量电压与测量电流之比，

测量阻抗为爱护安装处到短路点的短路阻抗ZK

爱护安装处至故障点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗

距离I段只能包括本线路全长的80%~85%

三段式距离爱护装置组成：（1）启动元件（2）方向元件（3）距离元件（4）时间元件

方向阻抗继电器死去的消退方法：（1）引入记忆回路（2）引入第三相电压（3）记忆电压对

方向阻抗继电器特性的影晌

所谓精工电压就是精工电流和整定阻抗的乘积，用表示，它不随继电器的整定阻抗而变,

对某指定的继电器而言，它是常数。UK=JKZxet=—

Z点位于系统的总阻抗！处，此点称为系统振荡中心。

2

当灵敏度不能满意要求是，可采纳方向阻抗继电器，以提高灵敏度。

采纳方向阻抗继电器时，爱护的灵敏度比采纳全阻抗继电器时可提高1/cos（伙-%）

输电线路的纵联爱护，就是用某种通信通道将输电线两端或各端的爱护装置纵向连接起来,

将各端的电气量传送到对瑞，将各端的电气量进行比较，以推断故障在本线路范围内还是线

路范围外，从而打算是否切断被爱护线路。

纵联爱护依据爱护动作原理，分为两类：（1）方向比较式纵联爱护。爱护在通道中传送的是

规律信号，而不是电气量（2）纵联爱护差动爱护

输电线路纵联爱护的通信通道：（1）导引线通道其长度一般不超过15〜204小导引线纵

联爱护常采纳电流差动原理。（2）电力线载波（高频）通道是采用高压输电线用载波的方

法传送30〜5004的高频信号以实现纵联爱护。高频通道可用一相导线和大地构成，称为

“相-地”通道，也可用两相导线构成，称为“相-相”通道。输电线高频爱护所用的载波通道

其主要元件：①阻波器②结合电容器③连接滤波器④高频收、发信机输电线路纵联爱护载

波电路按其工作方式分为三大类，即正常无高频电流方式、正常有高频电流方式和移频方式。

我们国家常用正常无高频电流方式。（3）微波通道（4）光纤通道

信号的分类：I闭锁信号2允许信号3跳闸信号

临时性故障：

永久性故障：

自动重合闸的分类：（1）依据重合闸作用于断路器的方式，分为二相重合闸、单相重合闸和

综合重合闸。（2）依据重合闸的动作方法，分为机械式重合闸和电气式重合闸（3）依据重

合闸的作用对象，分为线路的重合闸，变压器的重合闸和母线的重合闸（4）依据重合闸的

动作次数，分为一次重合闸和二次重合闸。（5）依据重合闸和继电爱护的协作方式，分为爱

护前加速、爱护后加速和不加速爱护的重合闸。（6）依据重合闸的使用条件，分为单侧电源

重合闸和双侧电源重合闸，

对自动重合闸的基本要求：（1）手动跳闸时不应重合（2）手动合闸于故障线路时自动重合

闸不重合（3）用不对应原则启动（4）动作快速（5）不允许任意多次重合（6）动作后能自

动复归（7）能与继电爱护动作协作

双电源三相重合闸的特别问题时间的协作和同期问题。

双侧电源线路的重合闸时诃比单电源的重合闸时间大。

单相自动重合闸的选相元件：I相电流选相元件2相电压选相元件3阻抗选相元件4反应两

相电流差的突变量选相元件

对于单相重合闸的动作时一般都应比三相重合闸的时间长。

自动重合闸与继电爱护协作的方式有两种，即自动重合闸前加速爱护动作和自动重合闸后

加速爱护动作。

变压器的故障分为油箱内部故障和油箱外部故障。

变压器继电爱护的配置：1瓦斯爱护2纵联差动爱护或电流速断爱护3变压器相间短路的后

备爱护4变压器接地故障的后备爱护5过负荷爱护6过励磁爱护

变压器纵联差动爱护在稳态状况下的不平衡电流产生的缘由：

（1）变压器正常运行时由励磁爱护电流7所产生的不平衡电流

（2）由变压器各侧电流相位不同而引起的不平衡电流

（3）由电流互感器实选变比与计算变比不等而产生的不平衡电流

（4）由各侧电流互感器的型号不同而引起的

（5）由变压器带负荷调整分接头而引起的

在变压器故障时，一次电流中除了稳态重量外，还有暂态重量，这将导致外部故障时电流互

感器二次侧不平衡电流的瞬时值比稳态时大。

励磁涌流：当变压器空载投入或外部短路故障切除后电压恢复时，变压器可能会严峻饱和，

产生很大的励磁电流，称为励磁涌流。

可实行以下措施防止励磁涌流的影响：1采纳具有速饱和铁芯的差动继电器2采纳二次谐波

制动；3采用间断角鉴别内部短路电流和励磁涌流波形的差别来构成差动爱护。

变压器过负荷在大多数状况下都是三相对称的。

变压器过励磁的缘由：1弓力系统由于发生事故而解列，造成系统中某一部分因大量用负荷

使变压器电压上升，或由于发电机自励磁引起电压。2由于发电机铁磁谐振过电压，使变压

器过磁；3发电机启动过程中，由于误操作引起过励磁；4在正常运行状况下，突然甩负荷

也会引起变压器过励磁。

发电机的故障类型：1定子绕组相间短路；2定子一相绕组内的匝间短路；3定子绕组单相

接地：4转自绕组一点接地或两点接地；5转子励磁回路励磁电流特别下降或完全消逝

纵差动爱护是发电机内部相间短路故障的主爱护

横差动爱护是发电机定子绕组匝间短路的主爱护

发电机不同中性点之间存在不平衡电流，主要缘由：1定子同相而不同分支的绕组参数不完

全相同，致使两端的电动势及支路电流有差异；2发电子定子气隙磁场不完全匀称，在不同

定子绕组中产生的感应电动势不相同；3转子偏心，在不同的定子绕组中产生不同电动势；

4存在3次谐波电流

横差动爱护需要具有良好的三次谐波滤过器。

发电机100%定子绕组单村接地爱护由两部分组成，一部分是零序电压爱护，爱护定子绕组

的85%以上；另•部分采用发电机三次谐波电压构成，它用来消退零序电压