电力系统继电保护-复习文档

基本原理：

只要找到正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化差别，即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。

构成：测量部分、逻辑部分、执行部分。

分类：主保护：能以较短时限切除被保护线路（或元件）全长上的故障的保护装置、后备保护考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护、当电气元件的主保护拒动时，由本元件的另一套保护起后备作用，称为近后备当主保护或其断路器拒动时，由相邻上一元件的保护起后备作用称为远后备、辅助保护

二、对继电保护的基本要求

选择性、速动性、灵敏性、可靠性

第二章

一、电流继电器的继电特性

无论启动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，不可能停留在某一个中间位置，这种特性称之为“继电特性”。

二、电流速断保护（电流Ⅰ段）、限时电流速断保护（电流Ⅱ段）、定时限过电流保护（电流III段）整定计算

三、两种接线方式的特点

三相星形接法：

1、每一相都有TA、KA  2、KA触点并联 3、接线系数均为1  4、可以反应各种相间短路和中性点直接接地系统单相短路接地

两相星形接法：1、只有两相有TA、KA（A、C两相） 2、KA触点并联  3、接线系数均为1  4、只能反应各种相间短路

四、三段式电流保护的评价及应用

选择性：通过动作电流、动作时间来保证选择性   单相电源辐射网络上可以保证获得选择性

速动性：无时限速断和带时限速断保护动作是迅速的   过电流保护则常常不能满足速动性的要求

灵敏性：运行方式变化较大时，速断保护往往不能满足要求  被保护线路很短时，无限时电流速断保护长为零灵敏度差是其主要缺点  

可靠性：继电器简单、数量少、整定计算和校验容易  可靠性好是它的主要优点

应用：主要用在35kv及以下的单电源辐射网上

五、最大灵敏角、内角等概念

六90º接线方式概念

90º接线方式是只在三相对称情况下，当cosΦ=1时，加入继电器的电流和电压相位相差90º

七、在各种相间短路故障下均能正确动作的条件

30°八、90º接线方式的评价

1、对各种两相短路都没有死区——引入了非故障相电压

2、适当选择内角，对各种故障都能保证方向性

3、对三相短路的电压死区有一定的改善，如果采用电压记忆回路，可以消除三相短路电压死区。

4、连接在非故障相的功率方向继电器可能在两相短路或单相接地短路误动作

九、通过时间判断是否加装时间元件

十、方向性电流保护的评价

 1、优点：在单电源环形网络或多电源辐射性电网中，都能保证动作的选择性

2、缺点：1、理论上当保护安装地点附近正方向发生三相短路时，由于母线电压降低为零，保护装置拒动，出现“死区”，运行经验表明，三相短路的几率很小  2、保护中采用了方向元件使接线复杂，投资增加，可靠性降低

十一、对零序电流保护的评价

优点：1、零序过电流保护整定值小，灵敏性高，动作时限较短

2、零序电流保护不受系统非正常运行状态的影响

3、零序电流保护受系统运行方式变化的影响较小

4、方向性零序电流保护没有电压死区问题

不足：1、对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，不能满足系统运行的要求

      2、单相重合闸过程中，系统又发生震荡，可能出现较大零序电流的情况，影响零序电流保护的正确工作

      3、当采用自偶变压器联系两个不同电压等级的电网，任一侧发生接地短路都将在另一侧产生零序电流，使得零序电流保护整定计算复杂化

1．相间短路阻抗继电器的0°接线方式含义：

当cosψm=1时，加入继电器的电压和电流夹角为0o，称为0o接线方式。

2. 助增和外汲电流对测量阻抗的影响

住增电流使测量阻抗变大；外汲电流使测量阻抗变小。

3. 对距离保护的评价

①保护区稳定，灵敏度高，受运行方式影响小②Ⅰ段不能保护全长，首末端共30%-40%的范围故障保护动作有时延③接线复杂，可靠性低④可用于发电机，变压器保护中作后备。

4. 过渡电阻对测量阻抗的影响

①单侧电源线路过渡电阻的影响：使测量阻抗增大，保护范围缩短②双侧电源线路过渡电阻的影响：α>0时，测量阻抗电抗部分增大；α<0时，测量阻抗电抗部分减小，保护可能失去选择性—稳态超越。

5.纵联电流相位差动保护原理

利用输电线路两端电流相位在区外短路时相差180o、区内短路时相差为0o，可以区分区内、外短路。

5. 自动重合闸与继电保护的配合

一、1.自动重合闸前加速优点：

1）能快速地切除瞬时性故障；2)使瞬时性故障不至于发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率；3）能保证发电厂和重要变电所母线电压在0.6—0.7倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；4）使用设备少，只需要装设一套重合闸装置，简单经济。

2.自动重合闸前加速缺点：

1）断路器3QF的工作条件恶劣，动作次数增多；2）对永久性故障，故障切除时间可能很长；3）如果重合闸货断路器3QF拒绝合闸，将扩大停电范围。

3.应用：35kv以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路

一、1.自动重合闸后加速优点：

1）第一次有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。2）保证永久性故障能顺势切除，不会扩大停电范围；3）和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的。

2.自动重合闸后加速缺点：

1）每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂2）第一次切除故障可能带有延迟。

3.应用：35kv以上的网络及对重要负荷供电的送电线路。

7.通过以下措施来建小区外故障时纵差动保护的不平衡电流：

1）计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流的补偿，引入补偿系数△n 

2)减少因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流

3）减少电流互感器的暂态不平衡电流

4）采用速饱和中间变流器也能减少励磁电流产生的不平衡电流，但不能完全消除。

8. 输电线路纵联差动保护的评价

优点：全线速动，不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上相配合，选择性好，灵敏度较高。缺点：1）需敷设与被保护线路等长的辅助导引线，且需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；2）需装设辅助导引线断线与短路的监视装置，辅助导引线断线应将纵差动保护闭锁。

应用：在输电线路中，适用于短线路（一般不超过10km线路）而且重要的线路。

第六章  电力变压器保护

变压器保护故障类型

1邮箱内故障:绕组的相间短路、绕组的匝间短路、绕组的接地短路2邮箱外故障：引出线接地短路，引出线相间短路

1主保护：瓦斯保护、差动保护2后备保护：电流速断保护、过电流保护、低电压启动过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序过电流保护。

复合过电压启动保护原理

一、保护由三部分组成： 

电流元件、电压元件（含负序电压继电器KVN和低电压继电器KV）、时间元件。其中负序电压继电器由负序电压滤过器和过电压继电器组成。 

装置动作情况如下： 

（1）当发生不对称短路时，故障相电流继电器动作；同时不对称短路产生负序电压，负序电压继电器动作，其常闭触点断开，致使低电压继电器KV失压，常闭触点闭合，起动闭锁中间继电器KM。相电流继电器通过KM常开触点起动时间继电器KT，经整定延时起动信号和出口继电器，将变压器两侧断路器断开。 

（2）当发生对称短路时，由于短路初始瞬间也会出现短时的负序电压，KVN也会动作，使KV失去电压。当负序电压消失后，KVN返回，常闭触点闭合，此时加于KV线圈上的电压已是对称短路时的低电压，只要该电压小于低电压继电器的返回电压，起动闭锁中间继电器KM。复合电压启动的过流保护在对称短路和不对称短路时都有较高的灵敏度。

二、关于不平衡电流产生及解决措施

产生原因：1.由变压器励磁涌流引起2.由变压器两侧电流相位不同引起3.电流互感器的计算变比与实际变比不同4.由变压器带负荷调整分接头5.两侧电流互感器传变误差

解决措施：1.励磁涌流闭锁2. 对不平衡电流进行补偿3. 整定时增大动作电流门槛值，引入调压系数，取调压范围的一半4. 尽量选择特性相同的互感器，并满足10%误差曲线；整定时增大动作电流门槛值，引入同型系数，减小互感器二次负载5.速饱和中间变流器

二、和励磁涌流的相关知识

产生原因：铁芯中的磁通不能突变。

涌流的大小的影响因素：合闸角、剩磁、铁芯饱和特性等

励磁涌流的特征：

1）数值很大，含有很大的非周期分量。2）含有很大的二次谐波分量，一般大于基波分量的20%。

3）励磁涌流的波形中有间断，间断角α一般大于60°。

克服措施：

1）采用具有速饱和中间变流器2）二次谐波制动

3）间断角鉴别。

12.延时原件作用

等待对端高频信号的到来，防止区外故障造成保护误动作，在具有远方发动发信的高频闭锁保护中，延时时间一般取10ms。

13.记忆元件的作用

防止外部故障切除后，近故障点端的保护起动原件先返回停止发信，而远故障点端的起动元件和功率方向元件后返回，造成保护误动。

影响距离保护正确动作的主要因素：

短路点的过渡电阻，短路点与保护安装处有分支电路，电力系统震荡，测量互感器的误差，电网频率变化，在星角11变压器后发生短路故障，线路串联补偿电容的影响，过渡过程及二次回路断线，平行双回线路互感的影响。

第七章发电机保护

横差动保护有死区的原因

某一绕组发生匝间短路时，由于故障支路与非故障支路的电动势不相等，因此有环流产生，短路匝数越多，环流越大，而短路匝数越小，环流很小，保护就不动作。因此，保护是有死区的。

发电机主保护和后备保护

1主保护：a纵联差动保护（1MW以上发电机定子绕组及引出线的相间短路）b横联差动保护（针对定子绕组的匝间短路）2后备保护：a零序电流保护（I>5A动作于跳闸I<5A动作于信号）b过电流保护（反应发电机外部短路引起的电流）c负序电流保护（反应不对称负荷或外部不对称短路引起的负荷电流，适用于5万千瓦以上发电机）d失磁保护（发电机励磁消失的故障）