第1章 电力系统继电保护概述

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1、第1章电力系统继电保护概述教学要求：通过本章学习理解电力系统继电保护含义、任务；了解继电保护装置基本原理及组成；熟悉对继电保护的基本要求；熟悉继电器的图形符号表示方法、文字表示方法以及型号的表示方法；理解对运行方式、主保护、后备保护、辅助保护等几个重要名词定义。1.1电力系统继电保护的作用一．电力系统的基本知识1..电力系统运行状态电力系统的三种运行状态：正常、故障和不正常运行状态故障状态：指发生短路、断线和复故障。最常见的故障是短路不正常运行状态：指正常运行被破坏、但未发生故障。例如：过负荷、过

2、电压、低周率等。2.危害：最常见的危害是短路。短路的特点：电流增大、电压降低。短路的危害：损害故障设备、缩短其他设备寿命，将影响用户的正常工作，影响产品质量，可能导致系统震荡。不正常状态的危害是：影响系统正常工作或导致故障。最常见的不正常工作状态过负荷。由此可见：不正常运行和故障的危害严重，如果发生了怎么办？这就是我们这门课程要解决的问题。3.电力系统事故是指对用户少送电、电能质量不合格、设备损害、人身伤亡等。故障和不正常运行均可导致事故。事故原因：客观条件：如雷击、地震等。主观条件：如制造、设计

3、、安装、检修、运行不当造成。措施：加强工作，减少故障。有故障发生则迅速、有选择地切除。二．电力系统继电保护的作用（*）（1）电力系统故障时，快速的有选择的通过断路器将故障回路断开。（2）电力系统发生不正常运行时，根据实际情况确定发信号还是将断路器断开（一般是发信号）。简单表述为：（1）反应故障并作用于跳闸（切除故障）（2）反应运行不正常并作用于发信号。1.2继电保护的基本原理和保护装置的组成一．继电保护的基本原理（*）利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，启动

4、逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。物理量包括：电气量、非电气量电气量又可以按量值大小或者方向来比较。1.根据基本电气参数量的区别发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等量值的变化。需要说明的是，我们这门课程讲的是继电保护，最终是通过断路器QF完成切除故障的任务，所以课本上所有图中只要有断路器QF的地方，就表示该处装了一整套保护装置。图1-1中，k发生三相短路，大家思考下系统中那些量发生变化？如何变化？电流：变大电压：电压母线变小阻抗：变小由上可见：短路前后，电流、电压、线路测量阻抗等发生了

5、变化，可构成如下保护：1）过电流保护：反映电流增大而动作的保护；2）低电压保护：反映电压降低而动作的保护；3）低阻抗保护：反映保护安装处到短路点之间的阻抗。（因为Z=z1*LZ正比于距离L，所以阻抗保护也称为距离保护）2.利用比较两侧的电流相位（或功率方向）如规定电流的正方向是从目前流向线路。图1-2中，我们对线路AB上装设的保护1,2作以分析：（a）为正常运行状态，流过保护1，2的电流大小相等，方向相反，即相位差为180°；图1-2（b）为外部故障，流过保护1、2的电流大小相等，方向相反，即相位

6、差为180°；（c）为内部故障，流过保护1、2的电流方向相同即相位差为0°；所以：线路正常运行或外部短路时，被保护线路两侧电流相位相反，而保护区内部短路时，被保护线路两侧电流相位相同。对于正常运行或外部短路，不需要保护1、2动作；对于内部短路，需要1、2动作，这种功能是通过相位差别来完成，称之为相差保护。请思考：对于（b）图，保护1、2不动作，那这个故障如何切除？（b）图中K1发生短路，对于1、2来说是外部故障，对于3、4来说是内部故障，3、4上流过的电流方向是相同，所以3、4应动作。所以，内外是

7、相对的，一定要说明对哪个保护而言。3.反映序分量或突变量是否实现反映副序分量可构成不对称短路保护；反映零序分量可构成接地短路保护；根据正序分量是否突变可构成对称、不对称短路保护。4.反映非电气量保护除了电气量构成的保护，还有非电气量的保护。如瓦斯、温度、压力、速度等保护。瓦斯保护：反映变压器内部故障时所产生的瓦斯气体构成的保护。过负荷保护：反映电动机绕组温度升高可构成过负荷保护。二．继电保护装置的组成（*）测量部分：对输入量与整定值进行比较，根据比较结果，给出“是”、“非”性质的逻辑信号，判断保护

8、是否应该启动。逻辑部分：根据测量部分逻辑状态，使保护按照一定逻辑关系工作。执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所承担的任务。1.3对继电保护的基本要求（*）电力系统各电气元件之间通常用断路器互相连接，每台断路器都有相应的继电保护装置，可以向断路器发出跳闸脉冲。继电保护装置是以各电气原件或线路作为被保护对象的，其切除故障的范围是断路器之间的区段。实践中，继电保护装置或断路器有拒动的可能性。如果拒动了，则要考虑后备保护的问题。实际上，每一电气原件一般都有两种继电保护装置：