电力系统继电保护的基本任务与要求
电力工程基础 第6章习题答案
第六章6—1 在电力系统中继电保护的任务是什么?对继电保护的基本要求是什么？答：继电保护装置的任务是：自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使其损坏程度尽可能减小，并最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行；能对电气元件的不正常运行状态做出反应，并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出报警信号、减负荷或延时跳闸。
对继电保护的基本要求是：选择性、速动性、灵敏性和可靠性.6-2 什么是继电保护的接线系数？星形、不完全星形和两相电流差接线方式的接线系数有何不同?答:在继电保护回路中，流入继电器中的电流与对应电流互感器的二次电流的比值，称为接线系数。
星形接线和不完全星形接线方式无论发生何种相间短路，其接线系数都等于1，两相电流差接线在正常运行或三相短路时的接线系数为，A、C两相短路时的接线系数为2，A、B或B、C两相短路时的接线系数为1。
6-3什么是继电器的动作电流、返回电流和返回系数？答：能使电流继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流；能使电流继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流；同一继电器的返回电流与动作电流的比值,称为电流继电器的返回系数.6-4 过电流保护装置的动作电流应如何整定？答：过电流保护装置的动作电流必须满足以下两个条件:保护装置的动作电流必须躲过线路上的最大负荷电流;保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置。
6—5 什么叫三段式电流保护？各段的保护范围和动作时限是如何进行配合的？答：由无时限电流速断保护(称作第Ⅰ段）、带时限电流速断保护(称作第Ⅱ段）和定时限过电流保护(称作第Ⅲ段）配合构成整套保护,称为三段式过电流保护。
第I段只能保护本线路(WL1)的一部分，保护范围为，动作时间为继电器的固有动作时间；第II 段不仅能保护本线路（WL1）的全长，而且向下一级相邻线路(WL2）延伸了一段,保护范围为，动作时限与下级线路Ⅰ段保护配合，即;第III段不仅能保护本线路（WL1）和相邻线路（WL2)的全长,而且延伸到再下一级线路(WL3）一部分，保护范围为，动作时限按阶梯原则整定，即.6-6在小电流接地系统中发生接地故障时,通常采取哪些保护措施？简要说明其基本原理。
继电保护复习资料
一、继电保护的任务：（1）、当电力系统出现故障时，给控制主设备（如输电线路、发电机、变压器等）的断路器发出跳闸信号，将发生故障的主设备从系统中切除，保证无故障部分继续运行；（2）、当电力系统出现不正常工作状态时继电保护发出信号，运行人员根据继电保护发出的信号对不正常的工作状态进行处理，防止不正常工作状态发展成故障而造成事故。
二、继电保护的四项基本要求:选择性、迅速性、灵敏性、可靠性。
三、继电保护装置一般由三部分组成，即测量部分、逻辑部分和执行部分。
四、动合触点:也叫常开触点。
指线圈不带电或带电不足时触点处于断开状态的这一类触点。
反之带上足够大电时该触点就闭合。
动断触点:也叫常闭触点。
指线圈不带电或带电不足时触点处于闭合状态的这一类触点。
反之带上足够大电时该触点就断开。
五、后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。
定时限过电流保护（电流Ⅲ段保护）就是后备保护。
后备保护分为远后备、近后备两种方式。
近后备是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现的后备保护。
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来实现的后备。
六、电流互感器（TA ）减极性原则：一次侧电流从极性端流入，则二次侧电流从极性端流出。
七、电量变换。
将互感器二次侧电压(额定 100V)、电流(额定5A 或1A)，转换成弱电压，以适应弱电元件的要求。
电压变换器(UV)：将TV 二次值进一步变成小电压。
电流变换器(UA)：将TA 二次值进一步变成小电压。
电抗变换器(UX)：将TA 二次值进一步变成小电压。
八、电流继电器：①动作电流：使电流继电器刚好动作的最小电流值，称为继电器的动作电流，记作 ②返回电流：使电流继电器刚好返回的最大电流值，称为继电器的返回电流，记作③返回系数：返回系数越大，灵敏度越高，一般为0.85~0.9④动作电流的调整方法：a.改变继电器线圈的连接：同一刻度下，并联时的动作电流为串联时的2倍。
电力系统对继电保护的基本要求
电力系统对继电保护的基本要求（4） 电力系统对继电保护的基本要求（
K1 K2
QF1
LI
QF2
QF5
QF6
X
X
~
QF3 QF4
注意： 正确处理灵敏性与选择性之间矛盾。 正确处理灵敏性与选择性之间矛盾。 愈灵敏愈能可靠反应要求动作的故障或异常状态， 但同时愈易于在非要求动作的其他情况下产生误 动。
X
四、小
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电力系统对继电保护 的基本要求
主要内容
一．重要概念
1. 2. 3. 4.
一次系统 二次系统 继电保护装置 安全自动装置
二．继电保护的作用 三．电力系统对继电保护的基本要求（四性） 电力系统对继电保护的基本要求（四性） 四．小结
一、重要概念（1） 重要概念（
发电
输电
变电
配电
用电
1. 一次系统： 电力系统是由电力生产的5 电力系统是由电力生产的5个环节： 发电、输电、变电、配电和用电组成的整 体。由这一整体组成的统一系统称为一次 系统
一、重要概念（4） 重要概念（
4. 安全自动装置 当电力系统本身发生 故障或危及其安全运行的 事件时，向运行值班人员 及时发出警告信号，或者 向所控制的断路器发出跳 闸命令，以终止这些事件 发展的一种自动化措施和 设备。实现这种自动化措 灭磁开关及保 施的成套硬件设备，用于 护 保护电力系统的通称为电 力系统安全自动装置。
结
电力系统对继电保护的基本要求是： 可靠性、选择性、快速性、灵敏性。 1. 可靠性就是可信赖性和安全性 可信赖性要求不拒动 安全性要求不误动 2. 选择性是期望在电力元件发生故障时，最小范围 地切除故障元件。 3. 快速性是指继电保护装置快速地切除故障。 4. 灵敏性是指继电保护装置对故障的反应能力。
电力系统继电保护的要求
K3点故障，6QF断路器因故拒绝动作时，则应由保 护装置5动作，作用于5QF开关跳闸，将故障线路L4 连同L3一起切除。这种情况仍然可以认为有选择性， 即保护装置5是保护装置6的后备保护。
2、快速性。继电保护快速性是指继电保护应以允许的 可能最快速度动作于断路器跳闸，以断开故障或中 止异常状态发展。继电保护快速动作可以减轻故障 元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成 功率，并特别有利于故障后的电力系统同步运行的 稳定性。快速切除线路与母线的短路故障，是提高 电力系统暂态稳定的最重要手段。
当线路L3上D1点发生短路故障时，短路电流ID由 电源经线路L1、L2至L3短路点。由于短路电流ID经 过保护装置1、2、3，且ID大于各保护电流继电器的 动作电流，所以上述各保护装置的电流继电器均起 动。按选择性的要求，此时只应由保护装置3动作， 使断路器3DL跳闸。3DL跳开后，短路电流消失，于 是保护装置1和2的电流继电器还来不及使断路器1DL 和2DL跳闸，就都返回到原来位置。过电流保护的选 择性是由各保护装置具有不同的动作时间来保证的。
例如：反应电流增大构成的过电流保护；反应电压降低 构成的低电压保护；反应电压与电流的比值变化构成的 距离保护；同时反应被保护元件两端电气量的快速保护， 如差动保护、高频保护等；反应不对称或异常运行时出 现的判据，如负序或零序分量的保护启动元件；反应非 电气量的保护，如瓦斯保护和压力及温度保护等。
2、继电保护装置一般有三大部分组成：测量部分、逻 辑部分、执行部分 。
2、反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作 情况和设备运行维护条件的不同（例如有无经常值班人 员）发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动 地进行调整，或将那些继续运行而会引起事故的电气设 备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置容许 带一定的延时动作。
继电保护装置的任务和要求
继电保护装置的任务和要求一、继电保护装置的任务供电系统的电气设备，由于各种原因当被保护的电气元件发生故障，其中最常见的就是短路故障，三相电源不平衡，过负载等，保护装置必须迅速通过断路器切除故障部分，恢复其他无故障部分的正常运行。
在高压系统中，只有采用继电保护装置，才能确保保护的灵敏度，大大提高供电可靠性。
继电保护的任务，一是在系统出现短路等故障时，作用于前方最近的断路器，使之迅速跳闸，切除故障部分，恢复系统其他部分的正常运行，同时发出信号提醒运行值班员即使处理事故。
二是在系统出现不正常工作状态，如过负荷或故障接头时，发出报警信号提醒运行值班人员及时处理，以免发展为故障。
二、继电保护装置的基本要求1.选择性当供电系统发生故障时，只离故障点近的继电器保护动作，切除故障，而供电系统中的其他非故障部分仍能正常运行，满足这一要求的动作称为选择性动作。
2.速动性为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，应在供电系统发生故障时，继电保护装置尽快动作，切除故障。
3.可靠性继电保护装置在应该动作时，就应该动作，而在不应该动作时，就不应该误动作。
4.灵敏性继电保护装置对保护区内的所有故障都应该能够反应动作。
三、供电系统继电保护的配置原则1.主保护、后备保护和辅助保护根据保护装置的作用，一般分为主保护、后备保护和辅助保护，在供电系统中每一个被保护的元件应该具有两种保护：主保护和后备保护。
（1）主保护就是指对被保护元件范围内的故障，能以最短的时限有选择的切除，以保证系统无故障部分的继续运行的保护元件。
（2）后备保护当某一元件的主保护或断路器拒绝动作时，能够以较长时限（相对于主保护）切除故障元件的保护元件。
远后备保护当本元件的保护装置或断路器拒绝动作时，由相邻元件的保护实现后备保护。
近后备保护就是在每一元件上装设两套保护，当其中一套保护拒绝动作时，另一套保护动作。
（3）辅助保护为了加速切除部分故障，或为了补充主保护的不足而装设的保护。
电力系统继电保护
、继电保护装置的作用：能反应电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号。
2、继电保护装置的基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。
选择性：系统发生故障时，要求保护装置只将故障设备切除，保证无故障设备继续运行，从而尽量缩小停电围，保护装置这样动作就叫做有选择性。
快速性：目前，断路器的最小动作时间约为0.05～0.06秒。
110KV 的网络短路故障切除时间约为0.1～0.7秒；配电网络故障切除的最小时间还可更长一些，其主要取决于不允许长时间电压降低的用户，一般约为0.5～1.0秒。
对于远处的故障允许以较长的时间切除。
灵敏性：保护装置对它在保护围发生故障和不正常工作状态的反应能力称为保护装置的灵敏度。
可靠性：保护装置的可靠性是指在其保护围发生故障时，不因其本身的缺陷而拒绝动作，在任何不属于它动作的情况下，又不应误动作。
保护装置的选择性、快速性、灵敏性、可靠性这四大基本要相互联系而有时又相互矛盾的。
在具体考虑保护的四大基本要求时，必须从全局着眼。
一般说来，选择性是首要满足的，非选择性动作是绝对不允许的。
但是，为了保证选择性，有时可能使故障切除的时间延长从而要影响到整个系统，这时就必须保证快速性而暂时牺牲部分选择性，因为此时快速性是照顾全局的措施。
3、继电保护的基本原理继电保护装置的三大组成部分：一是测量部分、二是逻辑部分、三是执行部分。
继电保护的原理结构图如下：第一章电网相间短路的电流电压保护一、定时限过流保护的工作原理及时限特性1、继电保护装置阶梯形时限特性：各保护装置的时限大小是从用户到电源逐级增长的，越靠近电源的保护，其动作时限越长，用t1、t2、t3分别表示保护1、2、3的动作时限则有t1>t2>t3，它好比一个阶梯，故称为阶梯形时限特性。
定时限过流保护的阶梯形时限特性如下图：二、电流电压保护的常用继电器1、继电器的动作电流：使继电器刚好能够动作的最小电流叫继电器的动作电流Id.j。
电力系统继电保护的基本任务.doc
电力系统继电保护的基本任务
（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。
此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。
（3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。
电力系统继电保护——保护的“四性”
2. 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 停电范围尽可能最小。即跳开离故障位置最近的断路器。
短路点 K1 K2 K3
短路电流 1～4 1～5 1～6
主保护 跳 1、2
跳5 跳6
后备 /
跳 1、3 跳5
2. 选择性
选择性包含2种意思： （1）正常情况下只应由装在故障元件上的保 护装置动作切除故障； （2）当电气设备的主保护不能切除故障时， 力争相邻设备的保护装置对它起到后备保护的 作用。
4. 灵敏性
指对于其保护范围内发生故障的反应能力。 任何运行方式下，被保护设备范围内发生 故障，不论短路点的位置、类型、是否有过 渡电阻，都能动作于跳闸或发出信号。
灵敏系数 Ksen ：常见不利运行方式和不利故 障类型下通入装置的故障量和整定动作值之 比。
4. 灵敏性
对反应于数值上升而动作的过量保护（如电 流保护）：
K sen
保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ范围末端金属性短 路时故障参数的最小计 保护的动作参数
算值 ＝ Id min I dz
在《继电保护和安全自动装置技术规程 （GB14285-2006）》中，对各类保护的灵敏 系数的要求都作了具体规定，一般在1.2~2之 间。
“四性”之间的关系：矛盾、统一
需要根据电力系统和负荷的具体情况，对这4 个方面的要求适当予以协调。 经济性考虑：
1. 可靠性
定义：当保护范围内部故障时必须动作（不 拒动），当外部故障时不动作（不误动）。 包括两个方面： （1）不拒动，即可信赖性 （2）不误动，即安全性
1. 可靠性
影响可靠性的因素： 内在：装置本身的质量，包括元件好坏、
结构设计的合理性、制造工艺水平、内外 接线简明，触点多少等；
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电力系统继电保护的基本任务与要求
对继电保护的基本要求（1）可靠性是指保护该动体时应可靠动作。
不该动作时应可靠不动作。
可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。
（2）选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。
为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件）的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。
（3）灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。
继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。
任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在无继电保护的状态下运行。
220KV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。
当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时，能由另一套继电保护装置操作另一组断路器切除故障。
在所有情况下，要求这套继电保护装置和断路器所取的直流电源都经由不同的熔断器供电。
（4）速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏
程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。
一般从装设速动保护(如高频保护、差动保护)、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。