电力系统继电保护与自动装置.ppt

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1、电力系统继电保护与自动装置,电厂及变电站电气运行专业,主编：李火元,中国电力出版社,目 录绪论第一单元 电网的电流保护第二单元 电网的距离保护第三单元 输电线路的全线速动保护第四单元 输电线路的自动重合闸ARC 第五单元 电力变压器的继电保护第六单元 发电机的继电保护,第七单元 母线保护第八单元 微机型继电保护第九单元 备用电源自动投入装置AAT 第十单元 按频率自动减负荷装置AFL 第十一单元 同步发电机自动并列装置第十二单元 同步发电机自动调节励磁装置第十二单元 故障录波装置,绪 论,一：电力系统继电保护及自动装置的作用与任务 继电保护的任务：当电力系统出现故障时，给控制主设备的断路器发出

2、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进行；当电力系统出现不正常工作状态时继电保护发出信号，运行人员根据继电保护发出的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。自动装置的任务：配合继电保护提高装置的可靠性。保证电能的质量、提高系统经济运行水平、减轻运行人员的劳动强度。自动记录故障过程，以利于分析处理事故。,二：对继电保护的四项基本要求 1.可靠性：指电力系统正常运行时，继电保护装置应可靠的不动作；当被保护设备发生故障或不正常工作状态时，继电保护装置应该可靠的动作。2.速动性：速动性又称快速行，是指继电保护装置的动作速度要快。3.选择性：指电力系

3、统出现故障时，继电保护装置发出跳闸命令仅将故障设备切除，使停电的范围尽可能减小，应保证无故障部分继续运行。4.灵敏性：指继电保护装置反映故障的能力。习题：1：对继电保护的基本要求包括哪些内容。,第二单元 电网的电流保护,1.1：线路相间故障的三段式电流保护 一、常用的继电器 1.电磁型电流继电器 电流继电器的作用是测量电流的大小。电磁型电流继电器由铁芯线圈、固定在转轴上的Z形舌片和螺旋弹簧及动、静触点等构成。其线圈导线较粗、匝数少，串接在电流互感器的二次侧，作为电流保护的起动元件。继电器动作的条件：电磁力矩弹簧力矩,即:MeMs。动作电流：使继电器动作的最小电流，用Iact表示。继电器返回的条

4、件：电磁力矩弹簧力矩,即:MeMs。返回电流：使继电器返回的最大电流，用Ir表示。返回系数：返回电流Ir与动作电流Iact的比值，用Kr表示。既：Kr=Ir/Iact Kr=0.850.95,2.电磁型电压继电器 电压继电器的作用是测量电压的高低，应用时并接在电压互感器的两侧，作为保护的起动元件。返回系数Kr=Ur/Uact 3.电磁型时间继电器 时间继电器的作用是为保护装置建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系。对时间继电器的要求：1）应能延时动作。2）应能瞬时返回。4.电磁型中间继电器 中间继电器起中间桥梁的作用，其特点有1）触点容量大，可直接作用与断路器跳闸；2）触点数目多

5、；3）可实现时间继电器的短延时；4）可实现保护装置电流起动、电压保持或电压起动、电流保持。,5.电磁型信号继电器 信号继电器作为装置动作信号的指示，表示装置所处的状态或接通灯光信号回路。信号继电器为自保持，应由值 班人员手动复归或电动复归。二：电流保护的接线方式 常用的有三种形式：1）三相完全星形接线。2）两相两继电器不完全星形接线。3）两相三继电器不完全星形接线。三：瞬时电流速段保护1：基本概念：1）最大运行方式：在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流最大的运行方式。2）最小运行方式：在同样短路条件下，系统阻抗最大，通过保护装置的短路电流最小的运行方式。3）最

6、大短路电流：在最大运行方式下，发生三相短时流过保护装置的电流。4）最小短路电流：最小运行方式下，两相短路时流过保护装置的电流。,2：保护装置的整定：所谓保护装置的整定就是根据对继电保护的基本要求，确定保护装置的起动值，灵敏系数，动作时限等过程。3：整定计算1）动作电流：为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。既：IdzId.d2.max=KkId.B.max Kk:可靠系数，取1.21.32）保护范围：通常在最大运行方式，保护线路的50%。在最小运行方式下，发生两相短路时，保护线路全长的15%-20%。3）对瞬时电流速断保护的评价：不能保护线

7、路全长。运行方式变化较大时，可能无保护范围。在线路较短时，可能无保护范围。四：限时电流速断保护 因为电流速断保护不能保护线路全长，因此需要增加一套新的保护来切除本线路上电流速断保护范围以外的故障。作为瞬时电流速断保护的后备保护，这就是限时电流速断保护。,整定计算:1)动作电流:动作电流Idz按躲开下一条线路无时限电流速断保护的动作电流进行整定.Idz=KKIdz下一线。Idz下一线:表示下一条相邻线路无时限电流速断保护的动作电流.KK:可靠系数,一般取1.1-1.2;Idz:本条线路限时电流速断保护的动作电流。2)动作时限:t1=t2+tt1:线路L-1限时电流速断保护的动作时限。t2:线路L

8、-2无时限电流速断保护的动作时限，一般认为延时为O。t：时限阶段。通常取值为0.5S。3）灵敏度校验：保护装置的灵敏度，是指在他的保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置的反映能力。灵敏度的高低，一般采用灵敏系数来衡量。灵敏系数定义为：Klm=保护范围末端金属性短路时故障时参数的最小值/保护装置动作的参数的整定值,五:定时限过电流保护 瞬时电流速断保护和限时电流速断保护能保护线路全长,可做为线路的主保护。为防止本线路的主保护动作及下一线路的保护和断路器拒动，必须给线路装设后备保护，以作为本线路的近后备保护和下一线路的远后备，这种保护通常采用定时限过电流保护。其动作电流按躲过最大符合电流整

9、定，动作时限按保证选择性的阶梯时限特性整定。整定计算：1）动作电流：按躲开被保护线路的最大符合电流Ifmax,且在自起动电流下继电器可靠返回进行整定。Idz=(Kkkzq）/khIfmax式中：Kk：可靠系数，取1.15-1.25；kzq：自起动系数，取1-3；Kh：继电器的返回系数，对电磁型继电器，取0.85；Ifmax：被保护线路的最大负荷电流。2）灵敏度校验,a):本条线路后备保护（近保护）的灵敏系数有关规定中规定：Klm(近)=Idmin本末/Idz 满足：Klm(近)=1.5b):作为下一条线路后备保护的灵敏系数（远后备），有关规程规定：Klm(远)=Idmin本一末/Idz 满足：

10、Klm(远)1.2 当灵敏度不满足要求时，可以采用低电压闭锁的过电流过程，这时过电流保护的自起动系数可以取1。3）动作时限整定 由于定时限过电流保护的保护范围很大，为保证保护动作的选择性，其保护动作延时应比下一线路的定时限过电流保护的动作时间长一个时限阶段t。t1QF=t2QF+t式中：t2QF表示下一线路定时限过电流保护的动作延时。4)评价：保护结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。不仅能作为本线路的近后备保护，而且还做为下一线路的远后备，主要缺点就是越靠近电源端其动作时限越大，对靠近电源端的故障不能快速切除。,六：电流三段保护小结电流速断保护只能保护线路的一部分，

11、限时电流速断保护能保护线路的全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此必须采用定时限过电流保护作为本线路和下一段相邻线路的后备保护由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护，叫做三段式电流保护。三段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且一般情况下都较快切除故障。一般用于及以下电压等级的单侧电源网中。缺点是它的灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外。它在单侧电源的网络中才能有选择性。电流保护的接线方式主要就是指保护中电流继电器与电压互感器二次绕组之间的连接方式。主要包括三相星形、两相星形和两相电流差接线等。,1.电网相间短路的方向电流保护 随着

12、电力系统的发展及用户对供电可靠性的提高，出现了两侧电源或单电源环网的输电线路。因此为了解决保护的选择问题，在原来电流保护的基础上装设功率方向继电器。功率方向继电器的作用就是判别功率的方向，正方向故障，功率从母线流向线路时就动作；反方向故障，功率从线路流向母线时不动作。一.功率方向继电器的接线方式 所谓的功率方向继电器的接线方式，是指在三相系统中继电器电压及电流的接入方式。对接线的要求是：应能正确放映故障的方向。既正方向短路时，继电器应动作，反方向时不动作。：正方向动作时应时继电器灵敏的动作。为满足上述要求，在相间短路保护中，接线方式广泛采用90接线方式。所谓的90接线方式是指系统三相对称，CO

13、S=1时，加入继电器电流Im超前电压Um90。,二.阶段式方向电流保护 双电源（或单电源环网）线路上发生短路的故障，线路两侧都提供短路电流，所以线路两侧都应该装有断路器和保护装置。2.1：方向电流保护的整定计算当线路发生故障时，对任一断路器的保护装置，流过的短路电流都是单方向的。所以，双电源线路上电流保护的整定计算方法，与前面所讲的三段式电流保护的整定计算基本上是相同的。所不同的是方向电流保护要注意正向电流，既方向电流保护的动作电流要按正方向计算。2.2：方向元件的加装原则 双电源线路上的电流保护，加装方向元件是为了保证动作的选择性。若不加方向元件，也不会造成无选择的误动，则不必装方向元件。对

14、各段保护在什么情况下加装方向元件，应具体分析：瞬时电流速断：当保护安装处反方向故障，通过保护的电流大于瞬时电流速断保护的动作电流时，瞬时电流速断保护必须加装方向元件。,带时限电流速断：反向电流速断保护区末端短路故障，流过本保护的电流小于带时限电流速断保护的动作电流时，可不加装方向元件。否则需加装方向元件。定时限过电流保护：在同一母线上的保护。动作时间最长的过电流保护可不装设方向元件。按相起动：按相起动是指接哪一相电流的方向元件的触点就与哪一相电流元件的触点相串联。1.3 电网的接地保护 一：中性点直接接地电网的接地故障的特点 中性点直接接地电网中，当发生接地故障时，将出现很大的短路电流，故又被

15、称为大接地电流系统。统计表明，在大接地电流系统中发生的故障，绝大多数是接地短路故障。此种故障具有如下特点：故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低。,零序电流的分布，决定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。故障线路零序功率的方向与正序功率的方向相反，是由线路流向母线的。某一保护安装地点出的零序电压与零序电流之间的相差取决于背后的元件的阻抗角，而与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引起正序、负序和零序之间电压分配的改变，因此间接影响零序分量的大小。二、中性点直接接地系统的接地

16、保护 中性点直接接地系统发生接地故障时产生很大的零序电流，放应零序电流增大而构成的保护成为零序电流保护。零序电流保护也采用阶段式，通常为三段式或四段式。三段式零序电流保护由瞬时电流速断保护（零序段）、限时零序电流速断（零序,段），零序过电流（零序段）组成。2.1瞬时零序电流速断保护（零序段）为保证选择性，瞬时零序电流速断保护的整定相似于电流速断保护，其整定原则如下：1）零序段的动作电流应躲过被保护的整定线路末端发生单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0.max,即Iact=KrelI0.max式中：Krel可靠系数，取1.2-1.3。在计算最大零序电流时，要考虑零序电流为最大的运行方

17、式和接地故障类型。）躲过由于断路器三相触头不同时合闸所出现的最大零序电流，既Iact=Krel I0.unb.max。保护的整定值取1）和2）中较大者。3）在220KV及以上电压等级中，当采用单相或综合从合闸时，会出现非全相运行状态，若此时系统又发生震荡，将产生很大的零序电流。按1）和2）来整定的零序电流I段可能会误动作。如果使零序I段的动作电流按躲开非全相运行系统震荡的零序电流来整定，则整定值很高，正常情况下发生接地故障时保护范围缩小。,为解决上述问题，通常设置2个零序I段保护。一个是按整定原则1）和2）来整定，由于其定植较小，保护范围较大，称为灵敏段，它用来保护在全相运行状态下出现的接地故

18、障。在单相从重合时，将其自动闭锁，并自动投入第二种零序I段/第二种零序段，按躲开非全相震荡的零序电流整定，其定值较大。灵敏系数较低，称为不灵敏I段。用来保护在非全相运行状态的故障。2.2 限时零序电流速断保护（零序段）零序段能瞬时动作，但不能保护线路全长，为了以较短时限切除全线的接地故障，还应装设限时零序电流速断保护（零序段）。它的工作原理与相间短路限时电流速断一样，其动作电流与下一线的零序段配合。既按躲过下一线路零序段保护区末端接地故障时，通过本保护装置的最大零序电流来整定。Iact1=KrelIact2；式中Krel：可靠系数取.。与相间短路限时电流速断相同，零序段的动作时限比下一线路零序

19、段的动作时限大一个时限阶级差t,一般取.s.,零序段的灵敏系数，按本线路末端接地短路时流过本保护的最小零序电流来校验，要求Ksen.当灵敏度不满足要求时，可以按如下方法进行解决：使本线路的零序段与下一线路的零序段相配合，其动作电流、动作时限与下一线路的零序段配合:动作电流为Iact1=KrelIact2，动作时限为s。保留原来.S时限的零序段，增设一个与下一线路零序段配合的、动作时限为1s左右的零序段，他们与瞬时电流速断及零序过电流保护一起，构成四段式零序电流保护。从电网的接线的全局考虑，改用接地距离保护。2.3 零序过电流保护（零序电流段）零序过电流保护与相间短路过电流保护类似，用于本线路接

20、地短路的近后备和下级线路接地短路的远后备。零序过电流保护在正常运行及下一线路相间短路时不应动作，而此时零序电流滤过器有不平衡电流输出并流过本保护，所以零序段的动作电流，应按躲过下级线路相间短路时流过本保护的最大不平衡电流来整定。,即Iact=KrelIunb.max,式中：Krel可靠系数，取.，Iunb.max最大不平衡电流，即在下一线路始端发生三相短路流过本保护的最大不平衡电流。零序电流保护段的灵敏系数，按保护范围末端接地短路时流过本保护的最小零序电流来校验。作近后备时，校验点取本线路末端，要求Ksen1.5；作下一线路的远后备时，校验点取下一线路的末端，要求Ksen1.25。2.4零序方

21、向电流保护 1）零序方向电流保护，与方向电流保护相同，必须在零序电流保护上增加零序功率方向元件，以判别零序电流的方向，构成零序电流方向保护，以保证在各种接地故障情况下保护动作的选择性。2）整流型零序功率方向继电器。接地保护广泛采用LG-12型功率方向继电器。接入保护安装处的零序电压和零序电流。当线路发生零序故障，流过正方向的零序电流时，它应该动作并工作,在灵敏的动作区域。三：中性点非直接接地系统的接地保护1.中性点不接地系统单相接地时的电流和电压接地相对地电压降为零，其他两相对地电压升高为线电压，中性点发生位移，中性点电压等于正常运行时的相电压。接地相电容电流为零，其他两相电容电流随该相对地电

22、压升高而增大到正常值的 倍，因而线路上出现零序电流。非故障线路的零序电流为本线路两非故障相的电容电流相量和，其相位超前零序电压90，方向由母线流向线路；故障线路始端的零序电流等于系统全部非故障线路对地电容电流之和，其相位滞后零序电压90，其方向为由线路流向母线。2.中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点 根据上述分析，中性点不接地系统中发生单相接地时，接地点的故障电流为整个系统电容电流之和。如果这个电流很大，就会在接地点产生电弧，甚至造成非故障相的绝缘损坏，发展成相间短路,或多点接地短路，使事故扩大。为了解决这个问题，在接地故障电流大于一定值的电网中，中性点均应采用经消弧线圈接地的方式。

23、消弧线圈是一个具有铁芯的电感线圈。中性点经消弧线圈接地系统中发生单相接地时，在中性点对地电压的作用下，在消弧线圈中产生一个电感电流IL的相位与电容电流IC的相位相反，相互抵消，起到补偿的作用，结果使接地点故障电流减小，从而使接地点故障的电弧消除。消弧线圈对接地电容电流的补偿方式有完全补偿、欠补偿和过补偿三种方式。完全补偿就是IL=IC，此时接地故障点的电流为零，但这种方式却在严重缺陷，在此种情况下的感抗等于电网的容抗，会发生串联谐振，使系统产生过电压，实际中不产用这种方法。欠补偿就是IL IC,补偿后的接地点电流为容性。当系统运行方式变化时，如某个元件被切除，电容电流减小，又会出现完全补偿,引

24、起的过电压。因此，实际中也不产用欠补偿方式。过补偿就是IL IC，补偿后接地点电流是感性的。它不会发生串联谐振产生的过电压的问题，在实际中得到广泛应用。3.中性点不接地电网单相接地的保护 中性点不接地电网发生单相接地时，由于故障点电流很小，三相电压仍然对称，对符合供电影响很小，因此在一般情况下，要求保护装置只发出信号，而不必跳闸，在只对人身和设备的安全有危险时，才动作于跳闸。中性点不接地电网单相接地的保护方式有，无选择性的绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率方向保护。复习思考题：1：在继电保护装置中，为什么要采用电流互感器？为什么电流互感器二次侧必须可靠接地？2：三段式保护是怎样构成的？画出各

25、段的保护范围和时限配合图。,第二单元 电网的距离保护,2.1距离保护的基本原理 随着电力系统的不断扩大，电压等级的升高，系统运行方式的变化越来越大，电流保护无法满足灵敏度的要求。距离保护受系统运行方式的影响较小，因此，在高压、超高压电网中广泛的采用距离保护。以下图为例，分析距离保护的基本原理。,设在图中1处的1号断路器上装有距离保护，正常运行时保护安装处的距离阻抗Zm为:Zm=Um/Im=Z1L+Zld，（2-1）式中：Um测量电压；Im 测量阻抗；Z1-线路单位长度的阻抗值；L-线路长度；Zld负荷阻抗。当被保护线路末端发生故障时，Zm=Um/Im=Z1Lk；（22）Lk故障点到保护处安装处

26、的距离。比较式（2-1）和（22）可知，故障时的测量阻抗明显减小，且故障时的Zm大小与故障点到保护安装处的间的距离Lk成正比。只要测量出故障点到保护安装处的阻抗的大小，也就等于测出了故障点到保护安装处的距离。所以，距离保护的实质是用整定阻抗ZZd与被保护线路的测量阻抗Zcl比较当短路点在被保护范围以外时，既ZclZZd 时继电器不动。当短路点在保护范围内，即ZclZZd 时继电器动作。因此，距离保护又被称为低阻抗保护。,距离保护的组成包括：1）起动元件：是发生故障的瞬间起动保护装置。2）方向元件：保证保护动作的方向性，防止反方向故障时，保护误动作。3）距离元件：测量短路点到保护安装处的距离，一

27、般采用阻抗继电器。4）时间元件：是按照故障点到保护安装处的远近，根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。2.1阻抗继电器的构成原理 阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是测量短路点到保护安装处的距离，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。一：整流型圆特性阻抗继电器 1.全阻抗继电器 全阻抗继电器的动作特性如下图所示。圆内为动作区，圆外为非动作区，圆心在坐标原点。根据下图可以分别写出比绝对值的动作方程和比相的动作方程。,a)临界动作状态(b)动作状态(c)非动作状态比绝对值式阻抗继电器的动作方程为：ZsetZm；比相式阻抗继电器的动作方程

28、为：-90arg(Zest Zm)/(Zest+Zm)90,根据上图，全阻抗继电器动作特性可知，全阻抗继电器无死区，没有方向性，反向故障全阻抗继电器也会动作。2.方向阻抗继电器方向阻抗继电器的动作特性如下图所示:(a)临界动作状态(b)动作状态(c)非动作状态根据上图可以写出阻抗继电器的动作方程如下:绝对值比较式：,Zest/2 Zm-Zest/2；相位比较式：90arg Zm/(Zset-Zm)90将上述两式写成电压方程式：绝对值比较式：KIIm/2 KUUm-kIIm/2；相位比较式：90 arg KUUm/(KIIm-KUUm)90。方向阻抗继电器的圆周过圆点坐标,具有明确的方向性.但当

29、保护出口处故障时,测量电压Um等于零,保护拒动,出现死区。当KUUm=0时，无法比较相位，保护拒动，也出现死区。二：阻抗继电器的接线方式.对阻抗继电器接线方式的要求(1).阻抗继电器的测量阻抗应与故障点到保护安装处的距离成正比。(2).阻抗继电器的测量阻抗与故障的类型无关。.阻抗继电器的接线方式主要有：反映相间短路故障的阻抗继电器的零度（）接线方式。,：反映接地故障的阻抗继电器（）接线方式。：反映相间短路短路阻抗继电器的接线方式。2.实际应用中的阻抗继电器一：消除方向阻抗继电器死区的方法通常采用以下两种措施：采用记忆回路。引入第三相电压。二：阻抗继电器的精确工作电流 定义：所谓的精工电流，就是

30、当Icl=Ig时，继电器的动作阻抗Zdz=0.9Zdz,，既比整定阻抗缩小了10%。因此，当IclIg时，就可以保证起动阻抗的误差在10%以内，而这个误差在选择可靠系数时，已被考虑进去了。三：影响阻抗继电器正确工作的因素很多，主要有：故障点的过渡电阻。：故障点与保护安装处之间的分支电流。,：电压互感器二次回路断线。：系统震荡等。2.5 阶段式距离保护阶段式距离保护的整定计算以下图为例，说明三段式距离保护的整定计算。一：距离保护段1.动作阻抗 对输电线路来说，按躲过本线路末端短路来整定：既Zdz.1KKZAB,式中：可靠系数，取0.8-0.85。2.动作时限 距离保护段的动作时限是由保护装置的继

31、电器固有动作时限决定，人为延时为零，既t=0S。二：距离保护段1.动作阻抗：与下一线路段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，既：Zdz.1=kk(ZAB+KfzkZBC)；式中：kk可靠系数，取0.8；Kfz分支系数，取相邻线路距离保护段保护范围末端短路时，流过相邻线路的短路电流与流过被保护线路的短路电流实际可能的最小比值。即：Kfz=（IBC/IAB)min；：与相邻变压器的快速保护配合，既：Zdz.1=kk(ZAB+KfzZB）式中，ZB变压器的短路阻抗：考虑到ZB的数值由较大偏差，所以取kk0.7;Kfz也取实际可能的最小值。,2.动作时限 保护第段的动作时限，

32、应比下一线路保护段的动作时限大一个时限阶段。既：t1=t2+tt；3.灵敏度校验Klm=(Zdz/ZAB)1.5;如果灵敏度不能满足要求,可按照与下一线路保护第段相 配合的原则选择动作阻抗,既:Zdz=kk(ZAB+KfzZB)；这时，第段的动作时限应比下一线路第段的动作时限大一个时限阶段，既：t1=t2+t；三：距离保护的段1.动作阻抗 按躲开最小负荷阻抗来计算,若第段采用全阻抗继电器,其动作阻抗为：Zdz=Zfh.min/kKKhKzq；式中：kK可靠系数，取1.21.3；,Kh继电器返回系数，Kh取1.1-1.5；Kzq考虑电动机自起动系数，其值大于1；Zfh.min最小负荷阻抗。2.动

33、作时限保护第段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，既t1=t2+t；3.灵敏度校验作近后备保护时 Klm.近=(Zdz.1/ZAB)1.5；作远后备保护时 Klm.远=Zdz/(ZAB+KfzZBC)1.2；式中Kfz分支系数，取最大可能值。四：对距离保护的评价1.优点：能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求。阻抗继电器时同时反映电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有有高的灵敏度。,2.缺点：不能实现全线速动。阻抗继电器本身较复杂，还增设了震荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此。距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对较低。复习思考题：1.简述距离保护

34、的基本工作原理。2.为什么方向阻抗继电器有死区？采用什么方法克服方向继电器的死区？3.设网络图如下所示，计算QF1上三段距离保护的整定阻抗，并校验第、段的灵敏度。,第三单元 电网的距离保护,3.1线路的差动保护一：输电线路纵联差动保护1.工作原理 纵联差动保护是用辅助导线将被保护线路两侧的电量连接起来，通过比较被保护线路始端和末端电流的大小及相位构成的保护。如右图所示，在线路两侧装设有性能和变比完全相同得电流互感器，两侧电流互感器一次回路得正极性均置于靠近母线一侧，二次回路用电缆将同极性连接，差动继电器则并联接在电流互感器二次侧得环路上。在正常情,况下，导引线中形成环流，成为环流法纵连差动保护

35、。2.纵联差动保护得不平衡电流 由于被保护线路两侧电流互感器二次负载阻抗及互感器本身励磁特性不一样，在正常运行及保护范围外部发生故障时，差回路中得电流不为零，这个电流叫差动保护不平衡电流。3.纵联差动保护得应用 纵联差动保护的优点是全线速动，不受过负荷和系统震荡的影响，灵敏度较高，但用于保护线路还存在以下问题：需敷设与被保护线路等长的导线，且要求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10%的误差。需要敷设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。由于纵联差动保护存在问题，所在输电线路中，只用于保护不能满足要求的短线路,二：平行线路横联差动保护1.工作原理 横联方向保护用于

36、平行线路的保护装置，他装设于平行线路的两侧。其保护线路为双回线的全长。横联方向保护的动作原理是反映双回线路的电流及功率方向，有选择性的瞬时切除故障线路。2.横联差动方向保护的相继动作和死区 线路两侧保护装置先后动作切除故障的方式称为相继动作。产生相继动作的范围叫相继动作区。死区：功率方向继电器采用90接线但当出口发生三相短路时，母线残压为零，功率方向继电器不动作，这种不动作的范围称为死区。3.对横联保护的评价优点:能迅速而有选择性的切除平行线路的故障,实现起来简单、经济，不受系统震荡的影响。,缺点：存在相继动作区，当故障发生在相继动作区时，切除故障的时间增加一倍。由于采用了功率方向继电器，保护

37、装置还存在死区。在单回线路运行时，横差保护要退出工作，为此需要加装单回线运行时线路的主保护和后备保护。横联差动电流方向保护适用于66KV及以下的平行线路。3.2高频保护的基本原理1.高频保护的基本原理和接线 高频保护时用高频载波代替二次导线，传送线路两侧信号，所以高频保护的原理是反映被保护线路首末两端电流的差或功率方向信号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定保护是否动作。高频保护与线路的纵联差动保护类似，正常运行及区外故障时，保护不动，区内故障全线速动。,目前广泛应用的高频保护有：高频闭锁方向保护、高频闭锁距离保护、高频闭锁零序电流保护及电流相位差动高频保护。2.高频通道的构成原理 继电

38、器的高频通道有电力输电电路的载波通道、微波通道和光纤通道三种。目前广泛应用的是“导线大地”制，其主要由以下元件构成：高频阻波器结合电容器连接滤波器高频电缆保护间隙接地刀闸高频收、发信机。3.高频闭锁方向保护的基本原理 高频闭锁方向保护的基本原理是比较线路两端的短路功率方向，保护采用故障时发信号方式。在继电保护中规定，从母线流向线路的短路功率为正，反之为负。在保护区外故障时，接受反向功率的那以侧发高频信号，收信机受到高频信号保护不动作，故称高频闭锁方向保护。4.相差高频保护的基本原理 利用高频信号将电流的相位传到对侧进行比较决定是否动作的保护称为相差高频保护。,相差高频保护的组成包括起动元件、操

39、作元件、比相元件。复习思考题：1.说明纵差保护的工作原理及不平衡电流产生的因数。2.“相地”制高频通道有哪些元件组成？各元件作用如何？3。说明闭锁方向保护的基本工作原理。,一：自动重合闸在电力系统中的作用大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数，特别是对单侧电源的单回路尤为明显。在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的可靠性。在架空线路上采用重合闸，可以暂缓架设双回线路，以节约投资。对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的跳闸，也能起纠正的作用。由于重合闸装置本身投资很低，工作可靠，因此在电力系统中得到广泛应用。,第四单元 输电线路的自动重合闸 ARC,二：对自动重合闸

40、装置得基本要求在正常运行时，当断路器由继电保护动作或其他原因而跳闸后，自动重合闸装置均应动作，使断路器重新合上。由运行人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸不应起动，不能将断路器从新合上。继电保护动作切除故障后，在满足故障点绝缘恢复及断路器消弧室合传动机构准备好再次动作所必需时间得条件下，自动重合闸装置应能尽快得发出重合闸脉冲，以缩短停电时间，减少因停电而造成得损失。自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。自动重合闸装置有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器的动作，以便更好的合继电保护配合，加速故障的切除。在双侧电源的线路上实现重合闸时，重合闸应满足同期合闸条件。,当断路器处

41、于不正常状态而不允许实现重合闸使时，应将自动重合闸闭锁。小结：输电线路的故障可以分为瞬时性故障合永久性故障，而绝大多数时瞬时性故障。对瞬时性故障，保护动作切除后如果重合闸装置动作成功，就能恢复线路供电，提高供电可靠性。复习思考题：.简述对自动重合闸装置有哪些要求。,一：变压器的故障、不正常工作状态及保护配置变压器的故障可以分为油箱内合油箱外两种。油箱内的故障主要有：绕组的相间短路，绕组的匝间短路和绕组的接地短路。变压器油箱外部的故障常见的有绝缘套管和引出线上发生的相间短路与接地短路。变压器不正常工作状态主要包括：由于外部短路引起的过电流；由于电动机自起动或并联工作的变压器被断开及尖峰负荷等原因

42、引起的过负荷，油箱漏油造成的油面降低；变压器中性点电压升高；由于外加电压过高引起或频率降低引起的过励磁等。,第五单元电力变压器的继电保护,针对上述故障和不正常运行状态，变压器一般应配备如下继电保护装置：纵联差动保护或电流速断保护对变压器绕组、引出线及套管的故障，可装设纵联差动保护或电流速断保护。瓦斯保护瓦斯保护是防御油箱内部故障的主保护，重瓦斯保护作用于跳闸，轻瓦斯保护作用于发信号。相间故障的后备保护防止外部相间短路引起的过电流及作为变压器内部故障的后备保护，应采用下列保护：）对于降压变压器，宜采用过电流保护。）对于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不满足灵,敏性要求的降压变压器，可采用复

43、合电压引起的过电流保护。）对于63000MV及以上的升压变压器可采用负序电流保护及单相式低电压起动的过电流保护。）对于升压变压器和系统联络变压器，当采用上述）和）保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。接地短路的后备保护110KV及以上中性点直接接地电网中，应装设零序保护作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地保护的后备保护。过负荷保护 对于4000KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过励磁保护 大容量变压器，采用过励磁保护，动作于信号或断开变压器。,二：变压器的瓦斯保护在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路点电弧使变压器油及其他

44、绝缘材料分解，产生气体，从邮箱向油枕流动，反映这种气流与油流而动作的保护成为瓦斯保护。瓦斯保护的测量继电器为气体继电器。评价：瓦斯保护的阻要优点使动作迅速，灵敏度高、安装接线简单，能反映油箱内部发生的各种故障。缺点就是反映油箱以外套管及引出线等部位发生的故障。三：变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护使反映电流增大而瞬时动作的保护。装与变压器的电源侧，对变压器极其引出线上各种形式的短路进行保护。为保证选择性，速断保护只能保护变压器的部分，一般能保护变压器的原绕组，它适用于容量10MVA在以下容量的变压器。当过电流保护时限大于0.5S时，可在电源侧装设电流速断保护,四：变压器的纵联差动保护纵联

45、差动保护使反映被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流。在正常运行及保护范围外部短路的情况下流入纵联差动保护差回路的电流叫稳态不平衡电流。差动保护的电流应大于最大不平衡电流，以保证保护线路外部故障时差动保护不动作。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。产生不平衡电流的原因主要有如下几个方面：1)由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流。2)由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流。3)由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流。,4)带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流。五：变压器的接地保护变压器中性点直接接地的零序电流保护在正常情况下，电流互感器中

46、没有电流，当发生接地故障时。有3I0通过，零序保护动作。仅部分变压器中性点接地系统中的分级绝缘变压器的零序电流和零序电压保护。）中性点未装放电间隙发生接地故障后，中性点接地处出现零序电流，中性点接地运行变压器的零序电流继电器动作，将操作电源送到中性点不接地运行变压器的零序电压保护。）中性点装设放电间隙中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器的接地保护，除装设两段式零序电流保护外，还增设反映零序电压和间隙放电电流的零序电流保护。,六：变压器的过电流保护为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，变压器需装设过电流保护。根据变压器容量的不同和系统短路电流水平的不同，可采用的保护方式有

47、：1)过电流保护2)低电压起动的过电流保护3)复合电压起动的过电流保护4)负序过电流保护。复习思考题：.变压器可能出现的故障和不正常运行状态有哪些？应分别装设什么保护？.瓦斯保护和差动保护都是变压器内部故障的主保护，二者为什么不能相互替代？,一：发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式.发电机的故障主要有：1)定子绕组的相间短路。2)定子绕组的匝间短路。3)定子绕组的单相接地短路。4)励磁回路的一点或两点接地。5)转子回路失去励磁。.发电机不正常的工作状态主要有：1)外部故障引起的定子绕组过电流和超过额定容量运行的定子过负荷。2)外部不对称短路和不对称负荷引起的发电机负序过电流和负序过负荷3)

48、调速系统惯性较大的发电机突然甩负荷引起的过电压4)由于主气门突然关闭引起的发电机逆功率。5)由于励磁贿赂故障或强行励磁时间过长引起的转子过负荷。6)发电机频率上升或下降。,第六单元发电机的继电保护,.针对发电机可能发生的故障和不正常运行状态，必须装设专门的、设备完善的保护。发电机的主要保如下：1)纵联差动保护。2)定子绕组匝间短路保护。3)定子接地保护。4)过电流保护。5)对称过负荷保护。6)励磁回路接地保护。7)反映发电机励磁消失的失磁保护。8)转子回路过负荷保护。9)大容量机组的逆功率保护。10)反映水轮发电机和大型气轮发电机定子绕组过电压的过的电压保护。二：发电机的差动保护发电机的差动保

49、护能快速而灵敏的切除发电机定子绕组及引出线之间发生的故障，是发电机的内部相间短路的主保护。其原理和前面讲的纵联差动保护相同。三：发电机定子绕组接地保护1)反映基波零序电压的定子绕组接地保护。2)100%保护区的定子接地保护。,四：发电机的电流、电压保护与变压器的后备保护相似，发电机后备保护也可采用低电压起动的过电流保护，复合电压起动的过电流保护或负序电流加单相式电压起动的过电流保护。当对灵敏度和时限配合的要求较高时，还可以采用阻抗保护作为后备保护。五：发电机励磁回路接地保护发电机励磁绕组由于绝缘损坏较易发生一点接地故障，在发生一点接地后，若发电机仍继续运行，而其他点绝缘水平降低时，则可能发生转

50、子回路的第二点接地。其后果严重。针对上述情况，当现在广泛采用转子一点接地保护。当发生一点接地后，发出信号，以便尽快停机。一点接地保护动作后，投入两点接地保护，动作于停机。,六：发电机的失磁保护.发电机的失磁失指发电机的励磁电流突然全部消失或部分消失。会造成如下影响：由于发电机转速出现偏差，转子表面产生差频电流。该电流产生附加损耗，使转子过热。转差越大，发热现象越严重。发电机进入异步运行后，发电机转差越大，其等效阻抗就越小，从系统吸取的无功功率就越大，从而使发电机定子过电流，定子温度升高。发电机失磁进入异步运行后，发电机的转距，有功功率剧烈的周期性摆动，使定子、转子和整个机组受到很大冲击。发电机