【正文】 第一章 電力系統(tǒng) 繼電保護的基礎(chǔ)知識 第一節(jié) 電力系統(tǒng) 繼電保護 的目的和任務(wù) 一、電力系統(tǒng)繼電保護的概念 二、電力系統(tǒng) 的 故障及不正常工作狀態(tài) 電力系統(tǒng)由于受自然如雷擊、風(fēng)災(zāi)、人為 （ 如誤操作 ） 等因素 的 影響，會發(fā)生故障和異常運行狀態(tài) 。 1．電 力系統(tǒng) 故障 2．電 力系統(tǒng)異常運行狀態(tài) 指系統(tǒng)的正常工作受到干擾， 設(shè)備的 運行參數(shù)偏離正常值。 如：過負荷、頻率降低等。 3．故障和 異常運行 可能引起的后果 電??；絕緣老化；設(shè)備變形；電壓降低，影響用戶 正常工作； 破壞系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。 三、電力系統(tǒng) 繼電保護的任務(wù) 1. 繼電保護的任務(wù) 故障時， 將故障 設(shè)備 切除 ； 出現(xiàn)異常時，發(fā)出 告警 信號 或減負荷、跳閘。 反應(yīng) 電氣設(shè)備 故障或異常狀態(tài) ，動作 于斷路器跳閘或發(fā)信號的一種自動 裝置 。 裝置的目的 預(yù)防或縮小事故范圍 ， 提高系統(tǒng)運行可靠性。 避免或減輕 故障 對電器設(shè)備造成的損壞。 第二節(jié) 對電力系統(tǒng) 繼電保護的基本要求 一、 選擇性 將故障 設(shè)備 從系統(tǒng)中切除，減小停電范圍 ， 保證系統(tǒng)中非故障 設(shè)備 繼續(xù)安全運行。 二、 速動性 快速地切除故障 設(shè)備： 可提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性；使電壓盡快恢復(fù)，減輕對用戶的影響；減輕電氣設(shè)備損壞程度；防止事故擴展，提高重合成功 率。 故障切除的時間 ＝ 保護動作時間 ＋ 斷路器 分閘 時間 三、 靈敏性 系統(tǒng)最大運行方式 廣義：根據(jù)系統(tǒng)最大 負荷 的需要，電力系統(tǒng)中所有可以投入的 發(fā)電設(shè)備 都投入運行（全部或絕大部分），以及所有 線路 和規(guī)定接地的 中性點 全部投入運行的方式稱為系統(tǒng)最大運行方式。 繼電保護：短路時通過該保護的短路電流為最大的系統(tǒng)的可能運行方式。 系統(tǒng)最小運行方式 廣義：根據(jù)系統(tǒng) 負荷 為最小，投入與之相適應(yīng)的 發(fā)電機組 且系統(tǒng) 中性點 只有少部分接地的運行方式稱為系統(tǒng)的最小運行方式。 繼電保護：短路時通過該保護的短路電流為最小的系統(tǒng)的可能運行方式。 靈敏 度： 繼電 保護裝置對其保護范圍 內(nèi) 發(fā)生故障 或異常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。 四、可靠性 正常時不誤動； 內(nèi) 部 故障時應(yīng)可 靠動作；不該動作的情況下 應(yīng)可 靠 不 動作 。 第三節(jié) 繼電保護的基本原理及 分 類 一、繼電保護的基本原理 利用正常運行與故障或 異常運行狀 態(tài)時 ，各種物理量的差別來判斷故障或異常，并通過斷路器將故障切除或發(fā)出告警信號。 例： 電流增大 、 電壓降低 、 阻抗 減小、溫度升高等 二、 繼電保護裝置的 分 類 繼電保護裝置的構(gòu)成原理 分類： 電流保護、電壓保護 、差動保護、功率方向保護、 距離保護和高頻保護等。 被保護 的 對象分 類： 線路保護、變壓器保護、發(fā)電機保 護、母線保護、 電動機保護、 電容器保護等。 構(gòu)成保護裝置的元件 分 類： 機電型保護 裝置 、靜態(tài)型保護 裝置 、微機型繼電保護 裝置； 保護的功能 分 類： 主保護 、 后備保護 、 輔助保護 等。 三、繼電保護裝置的基本組成 1．繼電保護裝置的基本工作過程 2．繼電保護裝置的基本組成 第四節(jié) 繼電保護的實現(xiàn) 一、 機電型 繼電 保護裝置 圖形符號、文字符號 LJ（ KA）、 YJ（ KV）、 SJ（ KT）、 ZJ（ KC）、 XJ（ KS） 二、 靜態(tài)型繼電保護裝置 三、微機型 繼電保護裝置 硬件電路 的基本組成； 軟件 模塊的基本結(jié)構(gòu) 繼電保護技術(shù)發(fā)展趨勢： 計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化。 第二章 輸配電線路相間短路的電流保護 第一節(jié) 電流保護及電流元件的基本概念 一、電流保護 1．電流保護的概念 2．電流保護的分類： 二、電流元件 1．電流元件的作用 2．動作電流 .oprI 3．返回電流 .rerI 4． 返回系數(shù) reK 三、電流互感器的極性和電流保護的接線方式 四、電流保護的接線方式 指電流繼電器的線圈或電流變換器的一次繞組與電流互感器二次繞組的連接方式。 1．三相完全星形接線方式 2rII＝ n u v wI I I I? ? ? 接地短路故障時： 03nII? 三相完全星形接線方式：可以反映各種類型的相間短路及接地故障。主要用于大電流接地系統(tǒng)中輸電線路的保護以及發(fā)電機、變壓器保護等。 2．兩相不完全星形接線方式 兩相不完全星形接線方式：可以反映各種類型的相間短路故障，但不能完全反映接地故障。該接線方式多用于小電流接地系統(tǒng)的相間短路保護。電流互感器必須裝設(shè)在 A 相和 C相上。 3．兩相電流差接線方式 r u wI I I?? 正常運行時：23r u wI I I I? ? ? ； UV或 VW 兩相短路時： 2ruI I I?? 或 2rwI I I??； UW兩相短路時： 22r u wI I I I? ? ? 兩相電流差接線方式：可以反映各種類型的相間短路故障， 對于不同類型的故障，其靈敏度不同。一般用于 10KV及以下小接地電流系統(tǒng)的配電線路、電動機等的相間短路保護。 4．接線系數(shù) 2rcon IK I? 三相完全星形接線方式、兩相不完全星形接線方式： 1conK ? 。 兩相電流差接線方式： 3conK ? 。 五、電流保護的整定 一次動作電流：根據(jù)被保護設(shè)備中電流的大小，按一定條件計算得出； 二次動作電流：根據(jù)一次動作電流、電流互感器的變比、電流保護的接線方式折算得出。 . opop r conTAIIKK? 設(shè)： .max 253lIA? ， 300/5TAK ? ， 1conK ? ?。?270opIA? 則： . 270 1 4 .53 0 0 5op rIA? ? ? 整定計算：對保護裝置的動作值、靈敏度進行計算； 整定原則：計算動作值的條件、靈敏度檢驗的條件； 對保護裝置進行整定：把計算出的動作值告知保護裝置； 第二節(jié) 反映線路相間短路的電流保護 一、瞬時電流速斷保護 （一）瞬時電流速斷保護的原理及整定原則 1． 瞬時電流速斷保護的原理 1）當線路上任一點發(fā)生三相短路時， 流過保護 1 的短路電流 。 2）系統(tǒng)最大運行方式、系統(tǒng)最小運行方式 2．動作電流的整定原則 1）（滿足選擇性要求）動作電流按躲過本線路末端可能出現(xiàn)的最大短路電流整定。.1 .max .IIop rel k BI K I? 圖 26 3．保護范圍及靈敏度校驗 1）瞬時電流速斷保護的靈敏度，可以用保護范圍的長度占被保護線路全長的百分比表示。 2）計算方法 3）要求： maxL 應(yīng)不小于線路全長的 50％； minL 應(yīng)不小于線路全長的 15％～ 20％。 （二）瞬時電流速斷保護的構(gòu)成 1. 機電型瞬時電流速斷保護（圖 27） 2. 微機型 瞬時電流速斷保護（圖 28） 3. 幾個問題 1）避雷器對瞬時電流速斷保護的影響。微機型： 1020ms；機電型：不用加時間繼電器。 2）瞬時電流速斷保護的特點，較短線路不采用。 3）線路變壓器組，瞬時電流速斷保護可以保護整個線路的全長。 二、限時電流速斷保護 （一）限時電流速斷保護的原理及整定原則 1． 限時電流速斷保護的原理 1）作用：切除瞬時電流速斷保護范圍以外的故障，作為瞬時速斷的后備。 2）要求：在任何情況下都能保護本線路的全長，并具有足夠的靈敏度。 3）原理說明（圖 210） 2．動作電流的整定原則 （選擇性與速動性）限時電流速斷保護的動作電流按與相鄰線路瞬時電流速斷保護 配合 整定。 .1 .2II II Iop rel opI K I? IIrelK 一般取 ～ ； 3．動作時限的整定原則 限時電流速斷保護的動作時限，按與相鄰線路瞬 時電流速斷保護配合整定。 .1 .2 Iop opt t t s? ? ? ? t? －時限級差 4． 靈敏度校驗 1）限時電流速斷保護的靈敏度，按本線路末端發(fā)生相間短路故障時的最小短路電流校驗。 ? ?2. m in 1 .3 ~ 1 .5II ks IIopIK I?? 2）當靈敏度不滿足要求時， 限時電流速斷保護的動作電流、動作時限可按與相鄰線路限時電流速斷保護配合整定。 .1 .2II II IIop rel opI K I? .1 .2II IIop opt t t? ?? （二）限時電流速斷保護的構(gòu)成 1．機電型限時電流速斷保護 2． 微機型 限時電流速斷保護 三、定時限過電流保護 （一） 主保護和后備保護 主保護、 后備保護 （近后備 保護 、遠后備 保護） I 段和 II段構(gòu)成 35kV及以下電壓等級線路的主保護 定時限過電流保護被廣泛 用來作為線路、變壓器、發(fā)電機等電氣設(shè)備的后備保護。 （二）定時限過電流保護的原理及整定原則 1．定時限過電流保 護的原理及動作電流 1） 圖 213，過電流保護的保護范圍，對其動作電流的要求。 2）動作電流的整定 .maxIIIre lII? ； III IIIop re reI I K? ； .maxIIIIII rel lopreKII K? ； .maxIII rel ss lopreK K II K? 3）最大負荷電流：被保護線路實際可能出現(xiàn)的最嚴重情況。 2．定時限過電流保護的動作時限 1）圖 215 選擇性要求 .1 .2III IIIop optt? ； .1 .2 .3III III IIIop op opt t t?? 2）階梯形原則： .1 .2III IIIop opt t t? ?? ； .2 .3III IIIop opt t t? ?? ；??（動作時限保證選擇性） 3）圖 216，動作時間的計算 4）定時限過電流保護的動作時限是一定的，與短路電流的大小沒有關(guān)系。 3． 靈敏度校驗 定時限過電流保護 具有較高的靈敏度，但 不能快速切除故障。一般用來作為本線路和相鄰元件的后備保護。 ? ?s IIIopIK I? 四、階段式電流保護 （一） 階段式電流保護的構(gòu)成 1．階段式電流保護的構(gòu)成 1）三段式電流保護的構(gòu)成 2）實際上，對于不同的線路，應(yīng)根據(jù)具體情況來選擇配置三段式或兩段式電流保護。 IIzdII?? 限時速斷 壓板投入 amp。 IIzdt 0 I 限時速斷出口 set set ? 作近后備保護時，要求 ~ ? ； 作遠后備保護時，要求 ? 。 2．機電型三段式電流保護的接線圖 1）原理接線圖：以二次元件（如繼電器）的整體形式表示各二次元件之間的電氣聯(lián)系，二次元件之間的連線按實際工作順序畫出。（圖 217（ a）） 2）展開接線圖：按供電給二次回路的每個獨立電源來劃分，它將二次回路劃分為交流電流回路、交 流電壓回路、直流控制回路、直流信號回路等。（圖 217（ b）） 三段式電流保護 整定計算舉例 如圖所示，線路 L L2 上均配置有三段式電流保護。已知系統(tǒng)在最大、最小運行方式下的系統(tǒng)電抗分別為 .max ??, .min ?? ；線路 L L2 的長度分別為L1=25KM , L2=62KM ； 線路每公里正序電抗為 X1= ；保護 2 中定時限過電流保護的動作時限為 ＝ ；線路 L1的最大負荷功率為 9MW， cos ?? ， 3005TAK ?，電動機自起動系數(shù) ? 。試對線路 L1上配置的三段式電流保護進行整定計算。 解：（ 1） 選擇短路點并計算最大、最小短路電流 K1點短路時的三相短路電流： 最大運行方式下： ? ? ? ?31 37000 13106 . 3 0 . 4 2 5 3kIA???? 最小運行方式下： ? ? ? ?31 37000 11009 . 4 0 . 4 2 5 3k ???? K2點短路時的三相短路電流： 最大運行方式下： ? ?? ?32 37000 5206 . 3 0 . 4 2 5 6 2 3kIA???????? 最小運行方式下： ? ?? ?32 37000 4839 . 4 0 . 4 2 5 6 2 3k ???????? （ 2） 對電流保護 I段，即瞬時電流速斷保