继保基础知识

继电保护基本知识（一）什么是继电保护装置?当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接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，一般通称为继电保护装置。

继电保护的作用是：（1）在过载时，继电保护装置应发出警报信号。

（2）在短路故障时，继电保护装置应立即动作，要求准确、迅速地自动将有关的断路器跳闸，将故障部分从系统中断开，确保其他回路的正常运行。

（3）为了保证电源不中断，继电保护装置应将备用电源投入或经自动装置进行重合闸。

（二）继电保护的基本要求①.选择性基本含义是保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中非故障部分继续安全运行。

②.速动性速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。

这样就能减轻故障设备的损坏程度，减小用户在低电压情况下工作的时间，提高电力系统运行的稳定性。

③.灵敏性保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性（灵敏度）。

灵敏性常用灵敏系数来衡量。

它是在保护装置的测量元件确定了动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指定点校验，并满足有关规定的标准。

④.可靠性可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动）。

而在不属于该保护动作的其他任何情况下，则不应该动作（即不误动）。

(三)异步电动机保护一、过电流保护当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时就使断路器跳闸或给出报警信号的装置称为过电流保护装置，它有定时限和反时限两种。

⒈定时限过电流保护装置继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。

时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。

定时限过电流是电流继电器本身的动作时限是固定的，与通过它的电流大小无关。

这种保护装置的接线图⒉反时限过电流保护装置继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。

有动作指示掉牌信号，不需接时间继电器和信号继电器。

二、电流速断保护电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。

它能在最短的时间内迅速切除短路故障，减小故障持续时间，防止事故扩大。

电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。

三、低电压保护低电压保护主要用于以下几个方面。

1.低电压闭锁的过电流保护定时限过电流保护的动作电流是按躲过最大的负荷电流来整定的，在某些情况下可能满足不了灵敏度的要求。

为此可采用低电压继电器的过电流保护装置来提高其灵敏度。

过电流保护的动作电流是按避开最大负荷电流整定的。

为了防止误动作，整定值还应大于允许的过负荷电流。

但有时按此原则整定，其灵敏度往往难以满足要求。

为了提高该情况下灵敏度，可利用线路短路的母线电压显著下降这一特点（过负荷时母线电压降低不多），采用低电压闭锁的过电流保护装置。

例如，有时最大负荷电流会大于末端的短路电流。

在这种情况下，若单纯提高动作电流整定值，就不能满足灵敏度的要求；如果加装低电压闭锁装置，就可避免因过负荷而误动作。

因为过负荷时只是电流增大，而电压是基本不变的，此时虽因电流大而能启动过电流保护，但是低电压保护不动（对其进行闭锁），因此就不会使整套保护装置动作于跳闸，这种闭锁作用既能防止误动作，又能满足灵敏度的要求。

增加低电压闭涣装置的保护方式，是在过电流保护回路中接入低电压继电器的触点，当触点接通地电流保护的出口回路时，保护装置动作才能使断路器跳闸。

2.用于电动机的低电压保护电动机采用低电压保护的目的是当电网电压降低到某一数值时，低电压保护装置动作，将不重要的或不允许自起动的电动机从电网切除，以保证重要电动机在电网电压恢复时，顺利自起动。

四．差动保护比较被保护设备各端口电流的大小和（或）相位的继电保护。

当被保护设备在正常运行或外部短路以及系统振荡时，由于被保护设备各端口电流之和等于零，所以差动保护不会误动作；而在被保护设备本身发生内部短路时，各端口电流之和将等于总短路电流，差动保护将灵敏动作。

为实现差动保护，就必须在被保护设备各端口装设电流互感器（见互感器），并敷设长度与被保护设备相应的二次电缆，这就极大地限制了差动保护在超高压远距离输电线上的应用。

2MW以上电机使用，五、零序电流保护系统运行正常时，三相是对称的，三相对地间均匀分布有电容。

在相电压作用下，每相都有一个超前90°电容电流流入地中。

这三个电容电流数值相等、相位相差120°，其和为零.中性点电位为零。

接地保护假设A相发生了一相金属性接地时，则A相对地电压为零，其他两相对地电压升高为线电压，三个线电压不变。

这时对负荷的供电没有影响。

按规程规定还可继续运行2小时，而不必切断电路。

这也是采用中性点不接地的主要优点。

但其他两相电压升高，线路的绝缘受到考验、有发展为两点或多点接地的可能。

应及时发出信号，通知值班人员进行处理。

在安装零序电流保护装置时，特别注意的一点是：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心。

这是由于被保护电缆发生一相接地时，全靠穿过零序电流互感器铁心的电缆头接地线通过零序电流起作用的。

否则互感器二次侧也就不能感应出电流，因而继电器也就不可能动作。

六、温度保护过热保护：综合计及电动机的正序电流和负序电流的热效应，对电动机过载、启动时间过长和堵转提供保护。

并有热记忆功能，即过热保护跳闸后，不会立即启动，需等到电动机散热到允许启动时，才能再次启动；七、超压保护八、超速速保护九、发电机保护包括：相间短路的纵联差动保护、发电机定子绕组匝间短路保护、发电机定子绕组的单相接地保护、发电机低励失磁保护、励磁回路一点接地保护、励磁回路两点接地保护、转子表层过热（负序电流）保护、发电机的逆功率保护、发电机失步异常运行保护、定子绕组对称过负荷保护、发电机变压器组公用继电保护；母线的继电保护（三）、变压器的保护电力变压器是供电系统中的重要设备，它的故障对供电的可靠性和用户的生产、生活将产生严重的影响。

因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设适当的保护装置。

变压器的故障一般分为内部故障和外部故障两种。

变压器的内部故障主要有绕组的相间短路、绕组匝间短路和单相接地短路，内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组绝缘，烧坏铁心，还可能使绝缘材料和变压器油受热而产生大量气体，引起变压器油箱爆炸。

变压器常见的外部故障是引出线上绝缘套管的故障从而可能导致引出线的相间短路或接地短路。

变压器的不正常工作状态有：由于外部短路和过负荷而引起的过电流，油面的过度降低和温度升高等。

对于变压器的故障种类及不正常运行状态，变压器一般应装备下列保护。

（1）瓦斯保护它能反应（油浸式）变压器油箱内部故障油面降低，瞬时动作于信号或跳闸。

（2）差动保护或电流速断保护它能反应变压器内部故障和引出线的相间短路、接地短路，瞬时动作于跳闸。

（3）过电流保护它能反应变压器外部短路而引起的过电流，带时限动作于跳闸，可作为上述保护的后备保护。

（4）过负荷保护它能反应过载而引起的过电流，一般作用于信号。

（5）温度信号它能反应变压器温度升高和油冷却系统的故障。

故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。

发生短路时可能造成的危害是：故障点的很大的短路电流燃起的电弧，使故障设备损坏。

从电流到短路点间流过的短路电流，它们引起的发热和电动力将造成在该路径中有关的非故障元件的损坏。

靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。

破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。

1）电网的电流电压保护：包括：单侧电源网络的相间短路的电流电压保护、电网相间短路的方向性电流保护、大接地电流系统的零序电流保护、中性点不接地单相接地的保护；电网的距离保护输电线路的纵联保护包括：纵联差动保护、高频保护、高频闭锁方向保护、高频闭锁负序方向保护、高频闭锁距离保护和零序保护、高频相差动保护、光纤差动保护；输电线路的自动重合闸包括：三相自动重合闸、综合自动重合闸电力变压器的保护包括：主变压器内部故障的差动保护、主变压器零序保护、主变压器瓦斯保护、高压厂用变压器保护；发电机保护包括：相间短路的纵联差动保护、发电机定子绕组匝间短路保护、发电机定子绕组的单相接地保护、发电机低励失磁保护、励磁回路一点接地保护、励磁回路两点接地保护、转子表层过热（负序电流）保护、发电机的逆功率保护、发电机失步异常运行保护、定子绕组对称过负荷保护、发电机变压器组公用继电保护；母线的继电保护包括：母线差动保护、电流相位比较式母线保护；2）线路的保护：供电线路常见的故障对架空线来说，有断线、碰线、绝缘子被击穿、相间飞弧、短路以及杆塔倒塌等；对电缆来说，应其直接埋地或敷设在混凝土管、隧道等，受外界因素影响较少，除本身绝缘老化的原因外，只有某些特殊情况下，如的基下沉、土壤含有杂质、建筑施工破坏、热力网影响等，才会使相间或相地之间绝缘击穿或断裂，但是电缆接头连接不良或由于污垢而产生的故障，占其全部故障的70%以上。

工业企业供电线路基本上是开式单端供电网络，厂区内距离较短，所以线路保护并不复杂，常用的保护装置有：定时限或反时限的过电流保护；低电压保护；电流速断保护；中性点不接地系统的单相接地保护等。

四、中性点不接地系统的单相接地保护中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压值不变，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高了√3倍，流经故障点的电容电流Ic是正常时每相对地电容电流Ic0的3倍。

因此在供电系统中采用中性点不接地系统的目的是，当系统发生几率最多的单相接地故障时，一般并不要求立即将电源切断，这是因为这种故障并不影响接于线电压上电气设备的正常工作，仍可继续运行。

但如果流过故障点的接地电流数值较大时，就会在接地点间产生间歇性电弧以致引起过电压、损坏绝缘，发展成为相间或两相对地短路，扩大故障。

因此，对中性点不接地系统应当装设绝缘监测装置，必要时还可装设零序电流保护。

电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。

但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。

因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。