继电保护基本知识.pptx

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1、继电保护的作用及系统分继电保护的作用及系统分类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，灵敏性第1页/共40页一、中性点不接地系统（W相金属性接地为例）故障

2、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IC15A第2页/共40页线路保护配置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

3、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、中性点不接地系统第3页/共40页一、中性点不接地系统第4页/共40页2、相间保护p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I保护范围：保护装

4、置不能保护本线路的全长；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：Lmax50%L Lmin15%LIact.2QF3QF2iIIact.1BAQF1CIact.2第5页/共40页2、相间保护p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 Iact.1Iact.2 即 Iact.1=KrelIact.2动作时限：t1=t2+t t=0.5s：与

5、下一线路I段保护时间t2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。Iact.2QF3QF2iIIact.1BAQF1CIact.2Iact.1第6页/共40页2、相间保护p定时限过电流保护（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：正常运行状态下通过最大负荷电流不误动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：tn=tn-1+t过电流保护的动作时限必须与该线路末端变电

6、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。Iact.2QF3QF2iIIact.1BAQF1CIact.2第7页/共40页 举例：举例：第第I I段瞬时速断电流保护段瞬时速断电流保护k1k1点故障，要求保护点故障，要求保护3 3动作，所以动作，所以t t3 3t t2 2k2k2点故障，要求保护点故障，要求保护2 2动作，所以动作，所以t t3 3t t2 2双

7、侧电源电网需要加装方向元件以保双侧电源电网需要加装方向元件以保证动作的选择性。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。A k2 B k1 C D 1 2 3 4 5 6 QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 QF6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

8、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。第8页/共40页线路故障分析：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

9、不动动动动动动动动111122一、中性点不接地系统L1L2第9页/共40页故障参数特点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第10页/共40页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

10、：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第11页/共40页保护配置-110kV线路保护常规配置：相间距离I、II、段接地距离I、II、段(方向)零序I、II、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3QF 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

11、作接到3QF段动作信息12第12页/共40页特殊配置：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，Q

12、F3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，QF1 II段不加速。第13页/共40页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：第14页/共40页二、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

13、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.第15页/共40页2、双重后备保护l相间距离、接地距离、段l零序电流、段，l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

14、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，也不跳第16页/共40页二、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、段，按阶梯式整定，优于电流保护。接地后备：零序距离、段，针对接地距离零序保护灵敏

15、度高，利用零序分量来实现保护。零序电流、段，零序电流可靠。其中零序段，按本线末有足够的灵敏度，作为接地距离段的后备保护，段全国统一按断路器跳闸时间+保护装置返回时间+断路器的返回时间原理简图三、母线保护失灵保护保护出口回路失灵判别元件与t出口启动部分具备条件：1、故障元件的保护出口继电器动作后未返回2、在故障元件保护范围内依然存在着短路，失灵判别元件启动。母线上元件多，失灵判别元件可采用母线电压的低电压继电器作为失灵判别元件。母线上元件少，可采用检查故障元件电流的电流继电器作失灵判别元件第26页/共40页三、母线保护失灵保护作用与适用场合：当区内故障，保护发出跳闸脉冲而断路器拒动后，能够以较短

16、的时限切除其他有关断路器，以使停电范围尽可能小，在220kv和500kV以及110kV电网中的个别重要部分装设失灵保护。线路采用近后备，且断路器有可能发生拒动线路采用远后备，且断路器有可能发生拒动，如果由其它线路和变压器的后备保护切除故障时，将扩大范围且引起严重后果的如果断路器和CT之间距离过长，在期间发生故障不能由该回路主保护切除故障，而由其它线路或变压器后备保护切除又将扩大停电范围并引起严重后果第27页/共40页对于有母联、分段断路器的失灵保护动作时应切母联和分段断路器，再切其他有关断路器（一般0.3s跳母联，0.5s跳其他；为了防止非故障母线的线路对侧II段误动作，对侧段的最小时限为0.

17、6s，与母线跳闸有0.3s的级差）1.断路器失灵保护仅由故障元件的保护启动，手动拉闸不可启动失灵。2.在启动失灵回路上，除故障元件保护出口的触点外还应包括失灵判别元件的触点，用来判断是否失灵。失灵判别元件由低电压继电器和相电流判据加上零序电流或负序电流元件构成（目的是确定断路器有一相未断开，防止失灵保护误动作）3.为了从时间上判别失灵故障的存在，失灵保护动作时间必须大于故障元件断路器跳闸时间与继电器返回时间并留有一定余度。三、母线保护失灵保护失灵保护设计原则：第28页/共40页6.失灵保护回路必须串复合电压闭锁节点以提高安全性。7.失灵保护动作的同时应闭锁各连接元件的重合闸。8.旁代时，失灵启

18、动回路应作相应的切换。9.当某一连接元件退出运行时，其失灵启动回路应退出（失灵保护跳该元件的压板应退出），严防试验时该元件误启动失灵。10.失灵保护应有专用信号表示。三、母线保护失灵保护保护出口跳闸继电器失灵判别电流继电器电压闭锁失灵出口失灵保护设计原则：5.为了防止失灵保护误动作，任一触点误闭合均不会导致失灵保护误启动或误出口。“保护”与“相电流”同时动才启动 “失灵出口”与“电压闭锁”同时动才跳闸第29页/共40页关于变压器和发变组启动失灵的问题要将保护分组，只有能快速返回的保护才去启动失灵保护1、要求一方面“保护出口”+“电流判据”去启动失灵保护，与此同时，“保护出口”+“电流判据”+“

19、三相不一致保护”去解锁。为什么要解锁？答：因为有时要启动失灵保护，但复合电压闭锁不开放。例如：中压侧或低压侧故障而相应的保护拒动，应启动失灵保护跳高压侧断路器，但是往往高压侧的复合电压闭锁灵敏度不够，不出口跳高压侧。又如发变组非全相开断的情况下，高压侧母线的复合电压闭锁不会开放。2、为什么要串“三相不一致保护”节点呢？答：考虑变压器停检时，做任何试验完全可能造成“保护出口”+“电流判据”同时动作而误解锁，加上由断路器接点组合构成“三相不一致保护”接点后，防止了此时的误解锁。3/2接线失灵保护特点：3/2接线失灵保护均按断路器配置边开关失灵保护先跳本断路器，再跳本母线中开关失灵先跳本断路器，再跳

20、相邻的边断路器，与此同时跳相邻元件，对于相邻元件是线路者，要通过远跳线路对称，对侧断路器经远跳信号+就地判据而跳闸，所以规程规定：“只要线路运行，即投入远跳保护，同时投入对侧的辅助保护，以满足断路器失灵保护的要求”第30页/共40页关于变压器和发变组启动失灵的问题例如：右图中，d1点故障时，如果1DL拒动，跳2DL，跳连接在母线上的所有开关；如果2DL拒动，跳同一串3DL，同时通过远跳跳相邻线对侧开关，所以正常时必须投远跳，它是失灵保护的构成部分3/2接线失灵保护特点：3/2接线失灵保护均按断路器配置边开关失灵保护先跳本断路器，再跳本母线中开关失灵先跳本断路器，再跳相邻的边断路器，与此同时跳相

21、邻元件，对于相邻元件是线路者，要通过远跳线路对称，对侧断路器经远跳信号+就地判据而跳闸，所以规程规定：“只要线路运行，即投入远跳保护，同时投入对侧的辅助保护，以满足断路器失灵保护的要求”第31页/共40页故障类型油箱内部：绕组对地、匝间、层间、铁芯局部过热、油温过高等差动区内：除上述外，还有套管、引线的单相接地和相间短路保护配置主保护后备保护瓦斯保护差动保护相间后备保护接地后备保护四、变压器保护一、瓦斯保护：反映油箱内所有故障，是一种机械保护。类型注意：安装必须正确瓦斯继电器振动严重会误动防水问题，水进去后会误动轻瓦斯：一般动作于信号重瓦斯：一般动作于跳闸第32页/共40页二、差动保护1、63

22、00kVA以上的变压器应配差动保护，小容量变压器只有电流速断，按躲开低压侧母线故障的短路电流配置，保护范围小。2、存在的问题：p励磁涌流，充电时不能因励磁涌流误动。采用速饱和变流器和谐波制动的差动继电器p外部故障时，差动不平衡电流大，因为变压器三侧CT变比、容量均不相同，造成固有不平衡电流pCT二次接线要做到补偿，变压器Y0/Y0/-12/12/11存在的30关系，CT接线要补偿30 相角差。四、变压器保护主保护第33页/共40页一、相间后备-复压闭锁的过流保护1、整定值过电流：按躲过最大负荷电流整定，考虑电动机的启动复压过流：按躲过变压器额定电流整定其中:过电流保护不能满足灵敏度，采用复压过

23、流。2、复压相间低电压：对称故障时，过流继电器动作，同时三相电压降低，低电压继电器动作，动断触点闭合，保护动作，跳开关。负序电压：发生不对称故障时，负序电压继电器动作，低电压继电器动作，过流继电器动作，保护动作跳开关四、变压器保护后备保护3、高压侧对中低压侧有后备作用，中低压侧接点拉到高压侧，中低压侧不跳高压侧就应该跳；4、低压过流应该经过较长时间返回高压侧，低压侧开关拒动，经ts后，低压保护跳高压侧开关第34页/共40页四、变压器保护后备保护二、接地后备u主变中性点接地方式取决于以下几点：（1）防止过电压接地如图：k点发生接地故障，1QF跳开而2QF没有跳开时，若变压器不接地中性电压升高；解

24、列或不同系统必须有变压器中性点接地，若无小电厂不需要接地。（2）为保证接地保护的选择性、灵敏性以及短路电流的稳定性，要选择接地点合适的运行方式（接地点运行方式的变化大引起接地电流变化大）。（3）电压等级、变压器结构决定。如500kV变压器与自耦变压器的中性点全部接地。必须接地第35页/共40页作用：l作为系统和变压器的后备保护l保证变压器的中性点不会发生过电压基本要求：l做系统接地的可靠后备l保证任一变压器中性点不会过压l尽可能有选择性切除，避免全站停电l采取独立保护，不要公用保护四、变压器保护后备保护二、接地后备（2）放电间隙保护：当电压达到破坏绝缘水平时，间隙保护取间隙CT电流，启动保护跳

25、开关，保护中性点绝缘注意：间隙过流必须有独立CT，不能用变压器CT。变压器中性点接地如投间隙过流，由于间隙过流灵敏，接地短路时，间隙CT启动。中性点接地过流间隙过流（1）接地过流：I段：t1(0.5s)跳母联，t2跳本侧，与线路的保护I端配合。II段：t1(0.5s)跳母联，t2跳本侧，t3跳三侧，定值低，灵敏度高第36页/共40页2、接地后备保护（3）主变接地后备保护方案如右图：1#主变接地过流投，间隙过流退；2#主变接地过流退，间隙过流投四、变压器保护后备保护接地过流（中性点接地时投）间隙过流（中性点不接地时投）3U0保护：做间隙过流的后备接地过流I段：t1(0.5s)跳母联，t2跳本侧。要与线路I段保护配合，定值高II段：t1跳母联，t2跳本侧，t3跳三侧。要与出线零序电流保护末端配合，定值低，灵敏度高3U0保护：作接地保护后备，180V时跳。间隙过流：一次电流100A，经0.3s跳各侧。第37页/共40页举例：（a）接地故障发生在I段母线时，1#主变接地过流保护启动，t1（0.5s）跳母联，t2跳本侧。II段母线正常运行。（b）接地故障发生在II段母线时，1#主变接地过流启动跳母联，I母正常，2#主变过电压，放电间隙击穿，经间隙过流0.5s跳变压器三侧。2、接地后备保护（4）动作情况四、变压器保护后备保护第38页/共40页第39页/共40页感谢您的观看。第40页/共40页