继电保护原理复习提纲

1.发生短路时可能产生以下后果

（1）通过故障点很大的短路电流和所燃起的电弧使故障元件损坏

（2）由于发热和电动力的作用。短路电流通过非故障元件时引起其损坏或缩短其使用寿命

（3）电力系统中部分地区电压大大降低，破坏用户用电的稳定性或影响工厂产品的质量

（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至整个系统瓦解。

2.对继电保护的四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性

选择性：故障时应由距离故障点最近的保护装置将故障元件切除，使停电范围尽量缩小

速动性：故障时能迅速动作切除故障，利于提高系统稳定性，减少电压降低情况下工作时间，缩小故障元件损坏程度

灵敏性：故障时不论短路点位置、类型如何，短路点是否有过渡电阻，都能敏锐察觉和正确反应

可靠性：故障时不应该拒绝动作，任何不应该动作的情况下不应该误动作

第二章 继电保护的硬件构成—继电器

1．继电特性和返回系数

符号说明：IK      电源到短路点K之间的实际短路电流

IK.act    继电器K的动作电流

IK.re         继电器K的返回电流

IL.MAX       最大负荷电流

IK.MIN       最小短路电流

继电特性：  当IK < IK.act  继电器根本不动作

当IK ≥IK.act  继电器能迅速动作，接点闭合，IK下降

当IK ≤IK.re   继电器能立即返回原位，接点重新打开

无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置。

返回系数Kre：

返回系数  Kre = IK.re /IK.act   

过量型（过电流继电器）K<1

欠量型（欠电流继电器）K>1

过电流继电器：最大负荷电流IL.MAX <返回电流IK.re <动作电流IK.act<最小短路电流IK.MIN

第三章 相间保护和方向性相间保护

第一节 单侧电源的相间保护

1．短路电流IK计算和基本概念

短路电流计算公式  IK=Kk*Eψ/ZΣ = Kk*Eψ/Zs+ Zk = Kk*Eψ/Zs+βZL   

Kk       故障类型系数    三相短路Kk =1   两相短路Kk =√3/2 = 0.866

Eψ        相电压

Zs       系统阻抗        最大运行方式Zs  = Zs 。min    最小运行方式Zs  = Zs 。max  

Zk         保护安装处到短路点间的阻抗

ZL       线路阻抗

β    故障点距离与线路全长之比β=Zk/ZL          0≤β≤1  

短路电流最大：最大运行方式，三相短路

短路电流最小：最小运行方式，两相短路

2.三段式保护整定原则

3.电流速断保护整定原则（I段）

4.电流速断保护（I段）灵敏度与保护范围关系

5.采用中间继电器的原因

（1）电流继电器的接点容量比较小，不能直接通过跳闸线圈Y的跳闸电流，因此，应先起动中间继电器，然后再由中间继电器的接点（容量大）去跳闸。

（2）  当线圈上装有避雷器时，利用中间继电器来增大保护装置的固有动作时间，以防止避雷器放电时引起的瞬时速断保护误动作。

（3）  线路空投时线路分布电容的暂态充电电流很大，可能使瞬时速断误动作，用中间继电器可以延长其动作时间，以躲过充电的暂态过程。

6.不利于保护动作的因素：

1)存在过渡电阻R                        使实际短路电流减小

2)计算误差或其他原因                   使实际短路电流小于计算值

3)电流互感器由于饱和产生负误差         使实际进入保护装置的电流小于额定变比折合的数值

4)继电器的实际启动数值有正误差         

5)考虑一定的裕度                       

7电流保护的接线方式：三相星形接线和两相星形接线

8.三相星形电流保护的接线图P47图

第二节 相间短路的方向性保护

1.对继电保护中方向继电器的基本要求：

（1）方向性明确       正方向故障可靠动作，反方向故障可靠不动作

（2）灵敏度足够   

2.功率方向继电器的动作方程

                            Φsen.max+90 ≤ arg(Uk/Ik) ≤Φsen.max-90

Φsen.max最大灵敏角

Φsen.max±90动作区

3. 功率方向继电器的接线方式：0°接线（存在电压死区很少应用）和90°接线（可以减小和消除死区）

4功率方向继电器接线方式的要求：

（1）正方向任何形式故障都动作，反方向故障则可靠不动作

（2）故障以后加入继电器的电流和电压应尽量大一些，并尽可能使Φ接近最大灵敏角Φsen.max

     以便消除和减小方向继电器的死区。

第四章 接地故障的保护

第一节 接地故障种类及保护策略

1.接地方式的分类

大电流接地方式（  有效接地方式）      中性点直接接地、中性点经 小电阻 接地

小电流接地方式（非有效接地方式）      中性点不接地  、中性点经消弧线圈接地

2.接地故障的种类

第七章 自动重合闸

       第一节 自动重合闸的作用及对其要求

自动重合闸的起动方式：不对应起动方式、保护起动方式

*不对称起动：断路器控制开关的位置  和  断路器实际的位置  不对应

第二节 三相一次自动重合闸

三相一次自动重合闸：故障时三相重合闸起动，断开三相断路器，经一定延时后使三相断路器重新合闸。

若瞬时性故障则重合成功，若永久性故障再次断开三相短路器，重合闸不再重合。

装置的组成：起动元件、延时元件、一次合闸出口和放电元件、控制开关、执行元件

1.双侧电源线路自动重合闸的特点：

（1）时间的配合      由于两侧保护装置动作时限不同，为保证电弧熄灭和绝缘强度的恢复，要经过一定延时

（2）同期问题        存在两侧系统是否同期，是否允许非同期合闸的问题

2.重合闸与继电保护的配合方式：重合闸前加速保护 、 重合闸后加速保护

重合闸前加速：先无选择性切除故障，再利用重合闸予以纠正保护无选择性动作的配合方式

              应用于35KV以下发电厂或重要变电站

重合闸后加速  第一次故障时有选择性动作，再进行重合。若为永久性故障，则在断路器合闸后再加速保护动作              应用于35KV以上重要负荷输电线路

第三节 单相自动重合闸

单相重合闸：若只断开故障相，再进行单相重合，非故障相继续运行，提高了稳定性和可靠性。

1.常用的故障选相元件：电流选相元件、低电压选相元件、阻抗选相元件、

相电流差突变量选相元件、对称分量选相元件  （5种）

电流选相元件      动作电流按大于最大负荷电流整定

                  装于电源端，有选择性，灵敏度不足，受到运行方式影响

低电压选相元件    动作电压按小于正常运行及非全相运行时可能出现的最低电压整定

                  装于小电源侧或单侧电源受电侧，用于故障相判别，没有方向性

阻抗选相元件      用三个带零序电流补偿的 接地阻抗继电器 测量短路点到保护安装处的正序阻抗

                  用于判断故障相，有更高的灵敏度和选择性

相电流差突变量    用每两相的相电流之差构成三个选相元件，利用故障时电气量突变原理构成

选相元件

对称分量选相元件  用零序电流I0÷A相负序电流I2A 的比相关系构成的序分量选相

2.动作时限的选择

 （1）需考虑 两侧选相元件与继电保护以不同时限切除故障的可能性

 （2）需考虑 潜供电流对灭弧产生的影响

潜供电流：由于健全相和故障相存在的电磁感应与电容耦合，使故障点电弧通道在一定时间内仍然存在的电流If

潜供电流分为：电容耦合分量、电磁感应分量

选择原则：线路越长，电压越高，潜供电流越大。持续时间与电流大小，切除时间，弧光长度风速等有关。

           我国220KV 实测 熄弧时间0.6s

3.单相重合闸的缺点：

（1）需要有按相操作的断路器

（2）需要专门的选相元件与继电保护配合

（3）需要防止非全相运行而引起的保护误动作

第四节 综合重合闸简介

综重的工作方式：综合重合闸方式、三相重合闸方式、单相重合闸方式、停用重合闸方式 

综合        单相故障            跳单相        重合单相      永久故障再跳三相

            相间故障            跳三相        重合三相      永久故障再跳三相

三相        任何故障            跳三相        重合三相      永久故障再跳三相

单相        单相故障            跳单相        重合单相      永久故障再跳三相

            相间故障            跳三相        不重合

停用        任何故障            跳三相        不重合

第八章 电力变压器的继电保护

不平衡电流产生的原因：电流互感器变比不匹配、变压器调压分头改变、各侧互感器的励磁电流和饱和特性不同     

最大不平衡电流计算Iunb.max=(Δfza+ΔU+KapKssKer)Ik.max

Δfz计算与实际变比的相对误差ΔU带负荷调压引起的相对误差Kap非周期分量系数                              Kss电流互感器的同型系数（相同0.5 不同1）Ker电流互感器的比误差Ik.max  范围外部 最大短路电流 归算到二次侧

3.励磁涌流产生的原因和影响：。。。？

4.励磁涌流的特点：（1）含有大量非周期分量，使涌流波形偏于时间轴的一侧

               （2）包含大量的高次谐波，以二次谐波为主

               （3）波形出现间断

5.防止涌流引起纵联差动保护误动的方法：

（1）在差动回路中接入具有速饱和特性的中间变流器（2）二次谐波判别（3）间断角原理识别

（4）其他：波形对称原理、虚拟三次谐波制动原理

6.无制动保护下纵联差动保护动作电流的整定原则：

变压器过电流保护：按照躲开变压器可能出现的最大负荷电流IL.Max整定 IACT=Krel/Kre *IL.Max

并列运行IL.Max=n/n-1*INT   降压变IL.Max =KMS *INT   每台额定电流  电动机自启动系数

过励磁保护:B=K U/f  重瓦斯跳闸 轻瓦斯信号

第九章    发电机的继电保护

第二节    发电机纵差动保护

纵差动保护 是发电机内部短路故障的 主保护

100MW以上发电机 采用具有  比率制动特性  的纵联差动保护

比率制动特性的纵联差动保护的整定：

1差动保护的最小电流Iact.min    2制动特性的拐点电流Ires.min    3制动系数Kres.max和折线斜率m

第四节   发电机的单相接地保护

发电机的中性点接地方式：不接地、经消弧线圈接地、经配电变压器高阻接地  （3种）

定子单相接地故障的接地电流很大时，产生电弧，定子绕组的绝缘和定子铁芯烧坏，发展成相间或者匝间短路。

100%定子接地保护的构成：

（1）利用基波零序电压保护  85%保护 a>15% 发电机出线端    越灵敏

（2）利用三次谐波电压比值构成的定子绕组接地保护 a>50% 中性点          越灵敏

I22*t=A+at 负序电流值，t内i22平均值，发热常数A，at考虑散热

发电机失磁保护:失磁后失步前，临界失步点，失步后异步运行阶段

失磁保护的判据：

1 阻抗元件Z按临界失步阻抗圆整定 2 母线低电压元件UG<按保证电力系统安全运行所允许的最低电压整定

3励磁低压元件Ued<按躲开空载运行时的最低励磁电压整定  图（3）

失磁时：Z和Ued起动，与2，t2，或跳，t2躲开系统振荡或自同步并列的影响

失磁后：UG起动，与1，t1，或跳       t1躲开振荡过程中短时间电压降低或自同步并列时的影响

Ued闭锁，断线时与1和与2不起动，不误动