继电保护知识点总结

　　继电保护简介

　　研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。

　　当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

　　

　　继电保护知识点总结

　　一、电力系统中常见的故障类型和不正常运行状态

　　故障：短路（最常见也最危险）；断线；两者同时发生

　　不正常：过负荷；功率缺额而引起的频率降低；发电机突然甩负荷而产生的过电压；振荡

　　继电保护在电力系统发生故障或不正常运行时的基本任务和作用。

　　迅速切除故障，减小停电时间和停电范围指示不正常状态，并予以控制

　　二、继电保护的基本原理

　　利用电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态时，各种物理量的差别来判断故障或异常，并通过断路器将故障切除或者发出告警信号

　　三、继电保护装置的三个组成部分

　　测量部分：给出“是”、“非”、“大于”等逻辑信号判断保护是否启动

　　逻辑部分：常用逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”等，确定断路器跳闸或发出信号

　　执行部分

　　

　　四、保护的四性

　　选择性：保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少

　　速动性：继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。

　　灵敏性：继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。故障的切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和

　　可靠性：在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反映的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动，称信赖性）而在不属于该保护装置动作的其他情况下，则不应该动作（即不误动，称安全性）。

　　五、主保护、后备保护

　　保护：被保护元件发生故障故障，快速动作的保护装置

　　后备保护：在主保护系统失效时，起备用作用的保护装置。

　　远后备：后备保护与主保护处于不同变电站

　　近后备：主保护与后备保护在同一个变电站，但不共用同一个一次电路。

　　六、继电器的相关概念：

　　继电器是测量和起动元件

　　动作电流：使继电器动作的最小电流值

　　返回电流：使继电器返回原位的最大电流值

　　返回系数：返回值/动作值

　　过量继电器：返回系数Kre〈1

　　欠量继电器：返回系数Kre〉1

　　绩电特性：启动和返回都是明确的，不可能停留在某个中间位置

　　阶梯时限特性：

　　最大（小）运行方式：

　　在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小（大），而通过保护装置的电流最大（小）的运行方式

　　三段式电流保护：由电流速断保护、限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护

　　

　　七、工作原理

　　电流速断保护：当所在线路保护范围内发生短路时，反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护，为了保证保护的选择性，一般情况下只保护被保护线路的一部分

　　限时电流速断保护：切除本线路上电流速断保护范围之外的故障，作为电流速断保护的后备保护

　　定时限过电流保护：反应电流增大而动作，保护本线路全长和下一条线路全长，作为本条线路主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护。

　　八、整定计算

　　串联线路：三相星形接线可100%只切除后面的一条线路，两相星形接线2/3机会

　　放射线路：三相星形接线两套保护均将启动，两相星形接线2/3机会只切一条

　　采用两相星形接线时，由于B相没有装设继电器，因此灵敏度系数只能由A、C相电流决定，灵敏度比三相接线降低一半，措施：中线上再接入一个继电器

　　应用：三相接线：大型贵重电气设备保护，中性点直接接地电网作为相间保护及单相接地保护（专门的零序电流保护）

　　两相接线：中性点直接和非直接接地电网中都广泛采用作为相间短路保护

　　九、方向电流保护的基本原理

　　由母线到线路（正方向故障），动作；由线路到母线（反方向故障），不动作。只有方向元件和电流元件同时动作，保护装置才能动作于跳闸

　　十、功率方向继电器

　　应具有明确的方向性，故障时继电器的动作有足够的灵敏度

　　正方向出口附近短路，存在死区，不能动作

　　90°接线，只有正方向出口三相短路短路的很小死区外，基本无死区，且灵敏度高

　　

　　十一、方向性电流保护的评价

　　在具有两个以上电源的网络接线中，采用方向性保护能保证各保护之间的选择性。

　　方向性过电流保护常用于35kV以下的两侧电源辐射型电网和单电源环网中作为主要保护

　　35kV及110kV辐射型电网，方向性过电流保护常与电流速断保护配合使用，构成三段式方向电流保护，作为相间短路的整套保护。

　　十二、中心点直接接地系统

　　接地短路时零序分量的特点

　　（1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低

　　（2）零序电流的分布，主要决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。

　　（3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反

　　（4）零序电流与零序电压之间的相位差也将由背侧零序阻抗的阻抗角决定，而与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关

　　（5）电力系统运行方式变化时，系统的正序阻抗和负序阻抗随着运行方式和变化，因而间接影响零序分量的大小。

　　方向性零序电流保护：零序功率由线路到母线时动作

　　零序电流保护优点：灵敏度高、受系统运行方式变化影响较小、减少误动、速动性好、零序方向元件无死区

　　十三、中性点非直接接地系统

　　接地短路时零序分量的特点

　　在发生单相接地时全系统都将出现零序电压

　　在非故障的元件上的零序电流数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路。

　　在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。

　　中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点

　　流经故障线路的零序电流将大于本身的电容电流，但大的不多。

　　流经故障线路的容性无功功率实际方向为由母线到线路，同非故障线路。

　　

　　十四、中性点不接地电网中单相接地的保护

　　（1）绝缘监视：三个电压表度数不同时动作，依次断开某线路时，0序电压信号消失，判别故障线路

　　（2）零序电流保护：利用故障线路零序电流较非故障线路大

　　（3）零序功率方向保护

　　十五、距离保护的基本原理

　　电压、电流保护作为主保护一般只适应于35kV及以下电压等级电网；对于110kV及以上电压等级的复杂电网，线路保护常采用距离保护。

　　距离保护的实质是用测量阻抗Zm与被保护线路的整定阻抗Zset比较，当|Zm|《|Zset|时，继电器动作

　　阻抗继电器是距离保护装置的核心元件

　　全阻抗继电器：动作无方向性，无电压死区，动作阻抗固定为Zset，一般用作无需判断方向的启动元件等。

　　方向阻抗继电器：动作具有方向性，有电压死区，动作阻抗随测量阻抗角变化而变化，最大动作阻抗为Zset，广泛作为距离保护的测量元件

　　偏移特性阻抗继电器：正向保护范围长，反向短路范围短，具有一定的方向性；消除了方向阻抗继电器出口短路时的电压死区；动作阻抗随测量阻抗角的变化而变化；用于手合或重合于故障时采用。

　　四边形阻抗继电器：电抗特性下倾a4，防止相邻线路出口经过渡电阻短路时的稳态超越；电阻特性倾斜a3，提高躲长线路负荷阻抗的能力；二象限边界线倾斜a2，金属性短路时，动作特性有一定的裕度；四象限下倾a1，保证本线路出口经过度电阻短路时，保护能够可靠动作

　　测量阻抗：加入阻抗继电器的电压电流比值

　　整定阻抗：编制整定方案时，根据保护范围给出的阻抗

　　动作阻抗：使距离保护装置刚能动作的测量阻抗

　　

　　十六、阻抗继电器接线方式

　　常用接线方式：0o接线，＋30o接线，－30o接线、相电压和具有K3I0补偿的相电流接线。

　　设负荷的功率因数（cosΦ）为1时，若Um与Im同相位，称0o接线

　　若Um超前Im30o时，称30o接线以此类推

　　对相间距离保护——阻抗继电器采用0 °接线

　　对接地距离保护——阻抗继电器采用零序电流补偿接线要接三个

　　最小精确工作电流：阻抗继电器的动作阻抗与整定阻抗的差距在10&时，加入阻抗继电器的最小电流。基座Iac.min

　　短路点过渡电阻对距离保护的影响：

　　单侧电源：使测量阻抗值增大，缩小保护范围；保护装置距离短路点越近时，受影响越大，保护装置整定值越小，受影响越大

　　双侧电源：阻抗继电器动作特性在+R轴方向所占面积越大，受过渡电阻的影响就越小。

　　在相同定值下，全阻抗继电器所受影响大；当保护安装点越靠近震荡中心，受影响越大

　　震荡闭锁回路：

　　当系统只发生震荡而无故障时，区外故障引起的系统振荡时，应可靠闭锁；区内故障，无论是否振荡，都不应闭锁

　　（1）利用负序或零序分量是否出现

　　（2）利用电流、电压或测量阻抗的变化速度的不同来实现

　　纵联保护：用通信信道将输电线两端的保护装置纵向联接起来，将各端电气量相互传到对端进行比较，判断故障在本线路范围内还是在本线路外

　　纵联差动保护：两侧电流方向不一致时继电器中有电流，继电器动作，跳两侧断路器

　　十七、载波通道的组成部分、工作原理

　　高频阻波器：使高频信号被限制在被保护输电线路范围内，不能穿越到相邻线路

　　结合电容器：通高频，阻工频

　　连接滤波器：带通滤波器，使所需频带的高频电容能够通过

　　

　　十八、高频收发信机

　　闭锁式方向纵联保护的基本原理、构成

　　自动重合闸的作用及对它的基本要求

　　自动重合闸（ZCH）装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置

　　作用：（1）对暂时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性

　　（2）对两侧电源线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量

　　（3） 可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸

　　（4） 在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于考虑重合闸的作用，即可以暂

　　缓架设双回路线路以节约投资

　　基本要求：动作迅速；可靠动作；

　　单侧电源线路的三相一次自动重合闸的原理

　　当线路上发生故障，继电保护断开故障线路的三相断路器后，重合闸启动，并经过预订延时后发出重合命令，使三相断路器重新合闸，若瞬时性故障，重合成功，永久性，不再重合

　　双侧电源送电线路上具有同步检定和无电压检定的重合闸的工作原理

　　当线路短路时，两侧QF断开，线路失去电压，M侧低电压继电器动作，经ZCH重合。

　　a、重合成功，N侧同步检定继电器在两侧电源符合同步条件后再进行重合，恢复正常供电；

　　b、重合不成功，保护再次动作，跳开M侧DL不再重合，N侧不重合。

　　重合闸前加速保护

　　任一线路故障，第一次都由最里面的断路器切除，第二次选择性切除

　　重合闸前加速保护

　　第一次故障，有选择性动作，第二次瞬时切除故障，适用于35KV以上网络

　　变压器可能产生的故障的类型和异常运行状态及其保护措施

　　油箱内部故障：绕组相间短路，匝间短路，单相接地，铁心烧损

　　油箱外部故障：引出线及套管上发生各种相间短路和接地故障

　　不正常运行状态：外部故障或过负荷引起的过电流

　　外部接地短路引起的过电流

　　外部接地短路引起的中性点过电压

　　变压器油面降低过励磁等

　　

　　十九、保护措施：

　　主保护：瓦斯保护；纵联差动保护；电流速断保护

　　后备保护：

　　外部相间短路时：过电流保护；复合电压启动的过电流保护；负序电流及单相式低压起动的过电流保护；阻抗保护

　　外部接地短路时：过负荷保护；过励磁保护；其他保护

　　变压器纵差动保护的基本原理

　　与线路保护有所区别，变压器保护要考虑变比的影响

　　二十、不平衡电流产生原因：

　　（1）由变压器两侧相位不同而产生的不平衡电流

　　（2）由于两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流

　　（3）计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流

　　（4）带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流

　　（5）由变压器励磁电流Iu所产生的不平衡电流

　　二十一、变压器纵联差动保护的整定计算的原则

　　1、在正常运行情况下为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，保护装置的起动电流应大于变压器的最大负荷电流IL.max。当负荷电流不能确定时，可采用额定电流IN，并引入可靠系数K rel，Krel=1.3。

　　2、躲开保护范围外部短路时最大不平衡电流

　　3、躲过变压器最大的励磁涌流

　　二十二、变压器瓦斯保护

　　在变压器油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路），由于故障点电流和电弧的作用，使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，流向油枕。故障严重时，油会迅速膨胀产生大量的气体，冲向油枕利用这一特点构成反应于上述气体而动作的保护装置—瓦斯保护。

　　二十三、变压器励磁涌流

　　产生原因：空载合闸时，铁心中会产生很大的磁通，使变压器铁芯严重饱和，励磁电流急剧增大，称为励磁涌流

　　影响因素：励磁涌流的大小和衰减时间与外加电压的相位，铁芯中剩磁的大小和方向，电源容量的大小，回路阻抗以及变压器容量的大小等都有关

　　特点：含有很大成分的非周期分量，使励磁涌流偏于时间轴的一侧；

　　含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；

　　波形之间出现间断；

　　识别方法：二次谐波制动

　　

　　二十四、变压器相间短路的后备保护的工作原理、特点

　　过电流保护：起动电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流IL.max来整定，起动电流其值一般较大，往往不能满足作为相邻元件后备保护的要求

　　低压起动过电流保护：只有当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器，经延时后，通过出口继电器动作于跳闸

　　复合电压起动的过电流保护：将三个低电压继电器改由一个负序电压继电器和一个接于线电压上的低电压继电器组成。

　　负序过电流保护：对于大型发电机变压器组其额定电流大，电流元件往往不能满足作为后备保护灵敏度的要求，此时宜采用负序电流保护。