1电力系统继电保护配置-线路保护(tm)

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配电线路保护－10kv及以下电网（ 国网教材） 配置原则：在 10kV 中性点非直接接地电网中的架空 线和电缆线路上，应装设相间短路及单相接地的保护装 置。 ①对于单侧电源辐射形电网的单回路，可装设两段 过电流保护：第一段为不带时限的电流速断保护；第二 段为带时限的过电流保护。（允许只装设I、III段或II、 III段或只装设第III段电流保护。） ②对于单相接地故障，在出线不多的情况下， 一般装设反应零序电压信号的选线装置。在出线较多的 情况下，则应装设接地保护动作于信号。只有在根据人 身及设备安全的要求需要时，才装设动作于跳闸的接地 保护。 ③对运行中可能出现过负荷的电缆线路或者元 件保护，可装设过负荷保护，一般动作于信号，必要时
电力系统继电保护配置
教学内容
知识点1
继电保护基本知识
知识点2
常规线路保护
知识点3
线路保护的配置
一、继电保护的作用与任务
1.电气设备的三种状态 ① 故障状态 ② 不正常运行状态 ③ 正常状态
2.危害
3. 继电保护的作用:继电保护是电力 系统安全、稳定、经济运行的可靠保 证。
电力系统的特点： 1. 短路故障时变化速度快； 2. 电能不能大量存储，实 时平衡系统。
在复杂的高压电网中，当实现远后备保护在技术上有 困难时，也可以采用近后备保护的方式。即当本元件的主 保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护； 为此，在每一元件上应装设单独的主保护和后备保护，并 装设必要的断路器失灵保护。由于这种后备作用是在主保 护安装处实现，因此，称它为近后备保护。
分析：远后备的性能是比较完善的，它对相邻元件的 保护装置、断路器、二次回路和直流电源所引起的拒绝动 作，均能起到后备作用，同时它的实现简单、经济，因此， 在电压较低的线路上应优先采用， 只有当远后备不能满足灵敏度和速动性的要求时，才 考虑采用近后备的方式。
（四）保护装置分类的标准
继电保护分类
• 1、按照保护对象可分为线路保护、变压器 保护、母线保护、发电机保护、电容器保 护、电抗器保护等等。 • 2、按保护故障类型：相间短路保护、接地 故障保护、匝间短路保护等。 • 3、按照保护作用可分为：主保护、后备保 护、辅助保护等。
电力系统继电保护的分类（按照保护 原理分类）
单相接地故障. 相间故障（两相短路） 两相接地故障 三相短路（三相短路接地故障） 各类性质的开路
1.3线路保护类型
线路保护一般分为
电流 保护
电压 保护
阻抗 保护
零序 电流
纵联 保护
• 思考题：线路保护就是保护线路,保护范围 是否只限于本线路呢？
• 答案：不是。
主保护 主保护 主保护
主保护是满足系统稳定和设备 主保护是满足系统稳定和设备 主保护是满足系统稳定和设备 安全要求，能以最快速度有选择地 安全要求，能以最快速度有选择地 安全要求，能以最快速度有选择地 切除被保护线路和设备的保护。 切除被保护线路和设备的保护。 切除被保护线路和设备的保护。
电流保护Ⅰ段（瞬时电流速断）
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对每一套保护装置来讲，在系统最大运行 方式下发生三相短路故障时，通过保护装置的短 路电流为最大，称为系统最大运行方式； • 在系统最小运行方式下发生两相短路时， 则短路电流为最小，则称为系统最小运行方式。( 系统正序和负序等值阻抗相等时，有两相短路电 流等于该点三相短路电流的√3/2=0.866 倍) • 对每套保护装置来讲：一般情况下，应按 系统最大运行方式下发生三相短路故障时运行方 式和故障类型来整定其保护范围。
2 电流保护
原理
故障电流I>Iset
瞬时 电流速断
类型
阶段式电流保护 反时限过电流保护
优点：简单、可靠， 能反映各种性质的故 障。 缺点：直接受电网的 接线以及电力系统运
行方式变化的影响 定时限 过电流
限时
电流速断
分析
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配电线路保护－35kv电网（ 国网教材） 配置原则：
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在 35kV 及以上中性点非直接接地电网的线路 上，应装设反映相间短路的保护装置，一般装设三段式 电流保护。 ①对单相接地*故障，一般装设单相接地信号 装置。有条件时，应装设单相接地保护。 ②在单侧电源的链式单回线路上，应尽量采用阶段 式的电流电压保护，当不能满足快速性和灵敏性要求时， 可允许速断保护无选择性动作，而以重合闸来补救。 ③在运行中可能经常出现过负荷的电缆线路应装设 过负荷保护，一般作用于信号。必要时动作于跳闸。
近后备保护
后备保护
远后备保护
主保护或断路器拒动时 ，用来切除故障的保护。
主保护拒动时，由本电 力设备或线路的另一套保护 来实现后备保护。
主保护或断路器拒动时 ，由相邻电力设备或线路的 保护实现的后备保护。
K2
K1
后备保护：在要求继电保护动作有选择性的同时，必须考虑继电 保护或断路器有拒绝动作的可能性，因而就需要考虑后备保护的 问题。当k1 点短路时，距短路点最近的保护6 本应动作切除故障， 但由于某种原因，该处的继电保护或断路器拒绝动作，故障便不 能消除，此时如其前面一条线路（靠近电源侧）的保护5 能动作， 故障也可消除。 能起保护5 这种作用的保护称为相邻元件的后备保护。同理。 按以上方式构成的后备保护是在远处实现的，因此又称为远后备 保护。 分析：一般情况下远后备保护动作切除故障将使供电中断的范围 扩大。
问 题 讨 论
继电保护 基本任务
二、故障时电气量的变化
• 电流增大 • 出现差流
电流
• 电流电压间相角发生变化 • 电流与电压比值发生变化
• 出现序分量 （零序、负序）
电压
• 电压降低 • 出现序分量
(零序、负序）
（二）继电保护的基本要求
保护范围内发生故 障，保护装置可靠动作 ，而在任何不应动作的 情况下，保护装置不应 误动。 保护装置动作时仅将 故障元件从电力系统中 切除，使停电范围尽可 能缩小，以保证系统中 选择性
2 电压保
护
复合电压闭锁电流保护
电流
低电压保护
过电压保护
方向闭锁电流保护
电压
10KV开关柜上的保护装置
三段式电流保护：
第Ⅰ段――瞬时电流速断保护
三段式
第Ⅱ段――限时电流速断保护 第Ⅲ段――定时限过电流保护
主保护
后备保护
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优点：反应电流电压（如电压闭锁方向电流保 护，多电源时）变化，原理简单、可靠； 缺点：受系统运行方式影响大，保护范围变化 大，灵敏度低，不适合高压电网。
K2
K1
选择性问题的解决：
为解决这个矛盾，可采取两种办法：第一，优先保证动作的 选择性，即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出 口处短路时保护不启动，在继电保护技术中，这又称为按躲 开下一条线路出口处短路的条件整定；第二，当快速切除故 障为首要条件时，就采用无选择性的电流速断保护，而以自 动重合闸来纠正这种无选择性动作。
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电流保护Ⅰ段（瞬时电流速断）
• 仅反应于电流增大而瞬时动作，和其它线路间没 有配合关系。 • 保护范围：只能保护线路一部分,最大运行方式约 全长的50%，最小保护范围不应小于全长的15％— 20 ％,(不能到80%左右，过负荷20%范围就到线路 末端了，会失去选择性。) • 动作速度快，但有0.06左右延时。 • 构成：硬件结构如图：
中间继电器2 的作用:一方面是利用2 的常开触点（大容 量）代替电流继电器1的小容量触点，接通TQ线圈；另一方 面是利用带有0 . 06 一0 . 08s延时的中间继电器，以增大保 护的固有动作时间，躲过避雷器放电时间（一般放电时间可 达0.04—0.06s ) ，以防止避雷器放电引起保护误动作。 信号继电器3 的作用是用于指示该保护动作，以便运行 人员处理和分析故障。
逻辑判断 部分采用软件 方式实现
对于比较复 杂原理的继电保 护，难于实现。
微机保护
方便可靠， 易于实现复杂的 保护原理。
3、继电保护装置基本构成框图
高压电力系统中的继电保护实例
控制
高压断路器（开关）
继电保护装置
高压电力系统 高压电力系统中， 中，断开短路电 断开短路电流是通 继电保护装置 流是通过高压开 过高压开关和继电 关和继电保护装 保护装置配合来完 置配合来完成的。 成的。
电流保护Ⅱ段（限时电流速断）
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由于保护的动作时限与短路电流的大小无 关(大于门限值)，是固定的，故称为限时电流速 断。 • 限时电流速断保护用来切除本线路上速断 范围以外的故障，能保护本线路的全长，同时也 能作为本段瞬时速断保护的近后备保护。 • 保护范围：可以保护本线路全长，通常要 求Ⅱ段延伸到下一段线路的保护范围，但不能超 出下一段线路Ⅰ段的保护范围。
电流保护Ⅰ段（瞬时电流速断）
• • IdZⅠ的整定： IdZⅠ=（1.2-1.3 ）×I本线路末端三相短路时流过
本保护的电流
• 瞬时电流速断保护的校验：一般情况下，应按
系统最小运行方式下的两相短路时的运行方式和 故障类型来校验其保护范围。规程规定，最小保 护范围不应小于线路全长的15％—20 ％。
（1）过电流保护原理
（2）阻抗（距离）保护原理
（3）纵联保护原理 （4）横联差动保护原理
（5）瓦斯保护原理
电力系统继电保护的分类（按照被保护元件分类）
（1）线路保护
（2）发电机保护
（3）变压器保护 （4）母线保护 （5）电动机保护
继电保护分类
实现方式 比 较
传统保护
逻辑判断 部分采用硬件 方式实现
电流保护Ⅱ段（限时电流速断）
• 在线路上装设了电流速断和限时电 流速断保护以后，它们的联合工作就可以 保证全线路范围内的故障都能在0.5s 的时 间内予以切除，在一般情况下都能满足速 动性的要求。具有这种性能的保护称为该 线路的主保护。 • 分析：动作时间带延时的原因，由 于要求限时电流速断保护必须保护本线路 的全长，因此它的保护范围必然要延伸到 下一条线路中去，这样当下一条线路出口
工作原理：正常运行时，负荷电流流过线路，反映在电流继 电器1中的电流小于启动电流，1不动作，其常开触点是断开 的，2常开触点也是断开的，信号继电器3 线圈和断路器QF 跳闸线圈中无电流，断路器主触头闭合处于送电状态。
当线路短路时，短路电流超过保护装置的启动电流，电 流继电器1常开触点闭合启动中间继电器2 , 2常开触点闭合将 正电源接入3的线圈，并通过断路器的常开辅助触点QFI ，接 到跳闸线圈TQ构成通路，断路器DL执行跳闸动作，DL跳闸 后切除故障线路。
继电保护的正确动作是确保大电网 安全、稳定的关键。
4.继电保护的基本任务
继电保护
对电力系统中发生的故障或异常 情况进行检测，从而发出报警信号， 或直接将故障部分隔离、切除的一种 重要措施。 （1）当电力系统发生故障时，自 动、迅速、有选择地将故障设备从电 力系统中切除，保证系统其余部分迅 速恢复正常运行，防止故障进一步扩 大。 （2）当发生不正常工作情况时， 能自动、及时地选择信号上传给运行 人员进行处理，或者切除那些继续运 行会引起故障的电气设备。
电缆沟
变电站中的断路器
电气控制室
二次系统示意 图
二次系统示意 图
保护柜示意图
保护柜 端子排
操作箱
复归 按钮
保护
光纤接口
连接片 （压板）
二次系统示意图
开关站
TV
开关 端子箱 二次电缆
TA
操作 机构
保护 信息 管理 机
保 护
保 护
测 控
监 控 后 台
保护室
网络
二 常规线路保护
1.1线路故障的类型
可靠性
快速性
保 护 四 性
保护装置应尽快将 故障设备从系统中切除 ，目的是提高系统稳定 性，减轻故障设备和线 路的损坏程度，缩小故 障波及范围。 保护装置在其保 护范围内发生故障
灵敏性
或不正常运行时的
反应能力。
无故障部分继续运行。
K2
K1
选择性问题分析：由上图所示，以保护5为例。当本线路末
端K2点短路时，希望速断保护5 能够瞬时动作切除故障，而当 相邻线路C—D 的始端K1点短路时，按照选择性的要求，速断保 护5就不应该动作，该处的故障应由速断保护6动作切除。 实际上，K1点和K2点短路时，从保护5安装处所流过短路电流的 数值几乎是一样的。因此，希望K2点短路时速断保护5能动作， 而K1点短路时又不动作的要求不可能同时得到满足。
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（二） 35KV、10KV线路
35KV和10KV系统是中性不直接接地系统。 保护配置
说 明
相电压发生畸 变，中性点位移， 有较高的零序电压， 而线电压不变 系统相对简单 ， 一般采用带方向或不 带方向的电流电压保 护作为相间故障的主 保护及后备保护 。
单相接地保护
绝缘监察装置
相间短路
主保护：速断电流保护、 定时限电流保护 近后备保护：过电流保护 重合闸（后加速） 远后备保护：主变的后备 保护