继电保护基本知识

I ZD1
IK2
I ZD 2
Ie
Im
家里的保险丝和空气开关均采用这种简单 的基本原理。——离散值大、动作慢、· · ·
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七、继电保护的基本原理
1、电流保护
离散值大、动作慢——原因很多。包括：材料、 工艺等。
离散值大——电源的波动。 电能质量中，允许电压波动10％。故，最小电压 为0.9Ue。实际上，Zs还是变动的。 与保险丝、空气开关作用相类似的电流保护仍然 广泛地应用于低电压等级的配电网中。 在三相系统中，故障情况与类型要比上述情况复 杂得多。有：单相接地故障、两相接地故障、两相 相间短路、三相短路、振荡、经过电阻接地、转换 性故障等等· ·。另外，2个及以上的电源系统中， ·· ·· 电流保护无法满足选择性的要求（扩大停电范围）。
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接地体
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直接接地系统
一、几个基本概念
4、中性点经电阻接地 电阻值较多地取8～12Ω。常用于低电压等级。
接地方式的称谓： 1）小电流接地系统——不接地，或经消弧线圈接地。 2）大电流接地系统——中性点直接接地。 3）经电阻接地系统。
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二、电力系统短路的严重后果 1）故障点通过很大的短路电流，并引起燃弧， 使故障设备、绝缘损坏。对于家庭来说，还 会引起火灾。 2）短路电流通过非故障设备，产生热和电动力 的作用，造成设备、绝缘损坏，或缩短使用 寿命。 3）部分地区的电压下降、断电，破坏电力用户 的电能供给或产生废品。 4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起振荡， 甚至使整个电力系统瘫痪。 如：2003年8月14日，美加大停电，损失很大。
继电保护基本知识
黄少锋 2007－1
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一、几个基本概念 二、电力系统短路的严重后果 三、防止事故扩大的手段 四、继电保护装置的作用 五、继电保护的基本要求 六、继电保护的分类 七、继电保护的基本原理 八、自动重合闸 九、继电保护的典型配置
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请提前准备你们关心的问题！
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一、几个基本概念
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四、继电保护装置的作用
1）自动、迅速、有选择地向断路器发出跳闸命令，将 故障元件从电力系统中切除，保证其他无故障部分 迅速地恢复正常运行。 2）反应电气元件的不正常运行状态，发出信号，或进 行自动调整甚至跳闸。此项作用一般允许带一定的 延时动作。 继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证系统 安全、可靠运行的主要措施之一。在电网结构合理的 前提下，保证电力系统和设备的安全运行。虽然电力 系统出现故障的几率较低，但继电保护必须时时刻刻 护卫着电力系统。
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五、继电保护的基本要求
（4）灵敏性 灵敏性是指：对被保护范围内发生故障或不正常 状态的反应能力。 通常采用灵敏系数来衡量，并留有一定的裕度。 满足灵敏性要求的保护装置应该是：在设定的保护 范围内故障时，不论短路点的位置、短路类型、以 及是否有过渡电阻，保护都能敏锐、正确地反应。 避免拒动。
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六、继电保护的分类
继电保护分类的方法有多种。 按原理可分为：电流保护、方向电流保护、零序 电流保护、阻抗保护、高频距离保护、高频方向保 护、微波保护、光纤差动保护、行波保护等。 按装置的结构可分为：电磁式、感应式、整流型、 晶体管式、集成电路式、数字式等。还有按动作特 性分类等等。 按作用分类为： （1）主保护。满足系统稳定和设备安全要求，能 以最快速度、有选择地切除被保护设备和线路故障 的保护。
七、继电保护的基本原理
保护
1、电流保护
R2+jX2 R3+jX3
R1+jX1
Im
E IK 2 ZS (R1 jX1 ) (R 2 jX 2 ) E I K1 ZS (R1 jX1 )
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K1
K2
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七、继电保护的基本原理
Im
I K1
1、电流保护
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七、继电保护的基本原理
能够区分正常、不正常、故障三种状态的特 征，都可以构成继电保护原理和技术。 目前，常用的特征为：电流、电压、短路功率 方向、阻抗以及电流和等。 短路时，虽然也常常伴随着出现电压降低的情 况，但是，由于电压互感器的二次侧断线后，容 易引起电压元件动作，所以，单一的电压量很少 构成继电保护的主判据。 在继电保护中，如果没有特别说明，那么，所 测量的电气量都是指工频信号。
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五、继电保护的基本要求
1
K1
2
3
4
5
6
K1发生短路时，应当由保护1和2快速地动作，去 控制断路器跳闸，将故障切除，保证其它电气设备 的继续运行和供电（停电范围最小）。其它任何地 方的保护动作，均属于误动。 在K1短路后，如果保护2或断路器2拒动，则保护 4和6的动作属于正确动作（起到后备作用）。
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一、几个基本概念
工作接地——星形连接的变压器、发电机中性点接 地方式。 1、中性点不接地 早期或现在的低压（配网）系统，供电范围小、 电压低、网络不大。在一相接地时线电压、三相 电流的大小和相位关系基本维持不变，仍然可以运 行一段时间，有利于提高供电的可靠性。 但是，在一相接地时，另外两相的电压会升高到 一相电压的1.732倍需要较高的绝缘水平（增加投 资）；同时，容易发生弧光过电压，导致事故。 在一相接地时，一般不允许超过2小时，否则， 可能导致绝缘损坏，发展成相间短路。
将受短路影响的停电范围限定在最小区域。
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五、继电保护的基本要求
动作于跳闸的继电保护，在技术上应满足四个基 本要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性（简 称四性）。 （1）可靠性 可靠性是指：在继电保护设定的保护范围内发生 了应该动作的故障时应可靠动作，不发生拒绝动作 （简称不拒动，或信赖性）；在继电保护不需要动 作时应可靠不动，不发生误动作（简称不误动，或 安全性）。 简单地说，就是要求保护该动作时应动作，不该 动作时不动作。
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三、防止事故扩大的手段
短路是不开避免的，如：雷击、台风、地震、 绝缘老化，甚至放风筝、钓鱼等各种原因。 防止事故扩大的手段： 自动化技术 －继电保护 模型和最原始的手段：保险丝。 航天、登月是目前公认的最先进技术，但是， 其原型为：“二踢脚”。 不能认为模型或原型简单，就没有技术性和 先进性。
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一、几个基本概念
2、中性点经消弧线圈接地 抵消电容电流的影响，使弧光易于自行熄灭。 一般采取过补偿的方式，即感性电流大于容性电 流。
IL
IC
I CB CA I
不接地系统 经消弧线圈接地
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一、几个基本概念
3、中性点直接接地 随着电压等级的升高，对绝缘的投资大大增加， 为了降低造价，通常采用中性点直接接地的方式。 电压越高，经济效益越大。 任何接地短 路和相间短路 都将引起电流 增大，因此， 继电保护必须 切除任何的短 路。
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五、继电保护的基本要求
（3）速动性 速动性是指：尽可能快地切除故障，目的是提高 电力系统的稳定性，降低设备的损坏程度，缩小故 障波及范围，提高自动重合闸和备用电源、备用设 备自动投入的效果，减少用户在低电压情况下的工 作时间。 故障切除的时间等于保护装置和断路器动作时间 之和。目前，国内对应用于高电压等级的保护装置， 要求：在第一次故障时，无附加延时元件的保护动 作时间不大于30ms。
2、零序电流保护
在大电流接地系统中，发生单相或两相接地故障 时，会出现零序分量，而正常运行时，没有零序分 量，此特征十分明显。由此就构成了零序电流保护。 零序分量构成： 3U U U U
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K1
2
3
4
1
2
就地的另一套 或另一种保护
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5
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异地的 保护
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六、继电保护的分类
（3）辅助保护。辅助保护是为补充主保护和后备 保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设 的简单保护。 （4）异常运行保护。异常运行保护是反应被保护 电力设备或线路异常运行状态的保护。 如：小电流接地系统发生单相接地。
一）一次和二次的概念 1、简单地说：完成发电、送电、配电、用电过 程的设备，均称为一次系统，或一次设备。 如：发电机、变压器、输电线路、母线等。 2、对一次设备进行监视、计量、调节和控制过程， 可以采用直接的方式，但是，电压高、电流大， 需要大设备、高投资，还容易危及人身安全。为 此，通常将高电压、大电流变换为低电压、小电 流后，再进行监视、计量、调节和控制。 将经过互感器变换之后，在低电压、小电流范 围内，完成监视、计量、调节和控制等功能的设 备简称为二次设备。如继电保护、安全自动装置。
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五、继电保护的基本要求
可靠性主要取决于保护装置本身的设计、制造质 量和运行维护水平。 可靠性是继电保护的最基本要求，因为误动和拒 动都会给电力系统造成严重的危害。 但提高不误动和不拒动的可靠性措施往往是矛盾 的，即，采取了防误动的措施，就有增加拒动的可 能性；采取了防拒动的措施，就有增加误动的可能 性。 由于电力系统的结构不同，具体电气设备、元件 的作用和地位不同，误动和拒动的危害程度不同， 因而，提高防误动和防拒动的着重点在具体情况下 应当有所不同。
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一、几个基本概念
发电厂
（升压） 母线 断路器 变压器
母线 断路器
（降压） 变压器
发电厂
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专业方向
一、几个基本概念
发电厂 （升压） 母线 断路器 变压器
变压器、电压互感 器、变换器的区别。 原理一致。 变压器—传输功率； 互感器、变换器—传 变信号。
保护、控制、 测量设备
Z1 W1
Z2
W2
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七、继电保护的基本原理
保护
1、电流保护
R2+jX2 R3+jX3
R1+jX1
Im
E Im ZS (R 1 jX 1 ) (R 2 jX 2 ) (R 3 jX 3 )
在设计时，各种设备、电器应当允许长期通过 此电流。通常小于额定电流！
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七、继电保护的基本原理
IK2－＃2可能动作 误动
M
1
1、电流保护
N P
3
K1
2
K2
4
IK1－希望＃2动作，＃3 不动
在单相接地故障时，还可能需要仅仅选择出 发生故障的那一相，只跳开故障相，然后，还 需要进行自动重合，以便自动地恢复供电。 当重合于故障时，还要再次跳闸。
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七、继电保护的基本原理
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专业方向
ຫໍສະໝຸດ Baidu
六、继电保护的分类
（2）后备保护。在主保护或断路器拒动时，用以 切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备 两种方式。1）远后备是当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。2）近 后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另 一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断 路器失灵保护来实现的后备保护。
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专业方向
五、继电保护的基本要求
（2）选择性 选择性是指：仅将故障元件从电力系统中切除， 使停电范围尽量缩小，保证系统中无故障部分仍能 继续安全运行。 当然，在最靠近故障点的保护或断路器发生拒动 时，由下一级的后备保护切除故障，则这个后备保 护的动作也属于有选择性。 在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护无 选择动作，但必须采取补救措施，例如采用自动重 合闸或备用电源自动投入等方式来补救。
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三、防止事故扩大的手段
保险丝或空气开关仍然在每家每户中继 续使用。 但是，在电力系统中，短路电流很大 （可达几十千安），希望切除短路的时间极 快（30ms以内），还希望有措施能够自动恢 复供电 · · ，这就需要研究专门的技术和手 ·· ·· 段。
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三、防止事故扩大的手段
继电保护是电力系统的重要组成部分，是 保证系统安全、可靠运行的主要措施之一。 在电网结构合理的前提下，保证电力系统和 设备的安全运行。虽然电力系统出现故障的 几率较低，但继电保护必须时时刻刻护卫着 电力系统。 在没有继电保护情况下，电力系统不能直 接投入使用。 类似于军队对于国家的作用。
Z
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一、几个基本概念
二）防雷与接地 大地具有导电性良好、散流速度快等特点。接 地的目的主要有三种： 1）工作接地——中性点接地方式。 2）保护接地——正常工作不带电的接地。如：电 气设备的外壳、配电装置的金属架构等。 保护人身的安全！交流电在50mA时，对人可能 有致命危险。规定：安全电流为≤30mA。 3）防雷接地——导泄雷电流的接地，还兼有防止 操作过电压的作用，如：避雷针、避雷线、避 雷器。