电力系统继电保护基础知识 PPT

电气工程及其自动化专业课程
电力系统继电保护
2009.9
Chapter 2 电力系统继电保护基础知识
§2.1 继电保护的系统配置与继电特性 §2.2 继电保护用电力互感器和输入变换器 §2.3 微机继电保护装置的基本构成原理
§2.1 继电保护的系统配置与继电特性
2.1.1 继电保护的系统配置与保护范围
➢保护用电力互感器的主要类型 (1) TV——电磁式；电容式（CVT） (2) TA——无气隙铁心式，TP，如5P20；小气隙
铁心式，TPY；空心式——母线保护。
2.2.1 电压互感器
电压互感器的作用: 将电力系统的高电压在二次侧准确地变换成继
电保护及仪表所允许电压（额定值为100V或 57.7V），使继电器和仪表既能在低电压情况下工 作，又能准确地反映电力系统中高电压设备的运 行情况，同时它还具有高、低电压电路的隔离作 用，以保证二次设备和工作人员的安全。文字符 号为TV（旧：PT）
2.2.2 电流互感器
➢电流互感器的作用:
将电力系统的高电压电路上的电流，准确地变 换成二次低电压电路上的小电流（额定值为5A或 1A），同时它还具有高、低电压电路的隔离作用， 以保证二次设备和工作人员的安全。 文字符号为TA（旧：CT）
电流互感器的工作特点和要求
(1)电流互感器的一次绕组与高电压电路串联，因此其 一次工作电流只取决于被接入的一次电路的电流，而 与其二次侧负荷的大小无关；
• 不仅要研究继电保护装置的原理及实现技术，还 必须研究传感器及控制对象的技术特性及要求。
• 对于一个保护对象，为了保证其保护的可靠性和 完备性，常常要求用多个继电保护装置构成一个 保护系统。
2.1.2 继电特性
说明：继电保护动作状态
的确切和稳定靠继电特性来 保证。
以过电流继电器为例：
I≥Iop动作,I≤Ire返回。
继电器状态
动作
图2.4 过电流继电器的继电特性
返回
0 返回电流：Ire
I re I op
I
动作电流：Iop
能够使继电器可靠返回的最大电流值。能够使继电器可靠动作的最小电流值。
2.1.2 继电特性
继电特性的两个要点： (１)永远处于动作或者返回状态，无中间状态； (２)Iop不等于Ire，使接点无抖动。 返回系数: Kre 保护继电器的返回值与动作值之比,即:
图2.2 按重叠保护范围正 确地选择保护分区交界处 的电流互感器
概念与结论：
继电保护装置感受到系统发生故障并不是其 动作的充分必要条件，继电保护装置只有检测到 其对应的保护分区内的故障且为其规定的故障类 型时才允许按规定的时限配合及操作形式的要求 产生动作。
➢继电保护的系统性
• 继电保护不仅要保证具体保护对象的安全，更重 要的是需要保证电力系统的安全和稳定。
❖ 同时输入变换器还担负在二次回路与继电保 护装置内部电路之间实现电气隔离和电磁屏蔽作 用，以保障人身及保护装置内部弱电元件的安全、 减少来自高压设备对弱电元件的干扰。
➢电压输入变换器
•电压变换器的工作原理与电磁式电压互感器完全相 同。
•电压变换器的原方与电压互感器的二次侧并联， 其原方额定电压及电压允许变化范围应与电压互 感器的二次电压相匹配。
(2)电流互感器的二次回路不允许开路，否则会产生危 险的过电压，威胁人身和设备的安全；
(3)电流互感器的二次回路必须有且只允许有一点接地， 防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，但仅 一点接地；
(4)变换的准确性主要受二次负荷和一次电流大小的影 响；
继电保护装置内部的输入变换器
在继电保护装置内部，还需要通过各种输入 变换器将电压互感器提供的二次电压、电流互感 器提供的二次电流进一步变小，以适应弱电元件 （如电子元件）的要求；
电压变换器的副方电压的大小应与弱电电子元件的 允许电压相匹配（如在微机式保护中，常选取对应 最高输入的副方电压的有效值为 5 / 2 伏）。
➢ 电流输入变换器
•电流变换器的工作原理与电流互感器完全相同。
•电流变换器的原方与电流互感器的二次侧串联，其 原方额定电流及电流允许变化范围应与电流互感器 的二次电流相匹配; •由于弱电电子元件多为电压输入型，因此电流变 换器的付方输出电流需要进一步变换为与电流成比 例的电压，该变换过程称为电压形成，该电压称为 形成电压。
５－电动机２－变压器来自３－母线４－输配电线路
图2.1 典型电力系统及其保护分区
1－发电机
保护分区的基本原则
⑴ 保护分区必须覆盖整个电力系 统，不允许存在死区。
基本保护分区： 以断路器为边界构成的区域
⑵ 相邻保护分区的保护范围要有 重叠。
⑶ 保护分区的基本类型——按 独立电气元件（及其组合）。 主保护分区（基本保护分区或按 元件保护分区） 后备保护分区（基本保护分区或 相邻的多个基本保护分区）
•电压形成的常用方法是在电流变换器付方输出的两 个端子间接入一个低阻值电阻，付方输出电流流过 电阻便产生与付方电流同相位、正比例的形成电压。
➢电抗变换器
• 电抗变换器是一种铁芯带气隙的特殊的电流变 换器，它可以将电流直接变换成电压.
• 电抗变换器的原方与电流变换器一样，与电流 互感器的二次侧串联；而付方与具有很高的输 入电阻的负荷（如弱电电子元件）直接相连 .
电压互感器的工作特点和要求
(1) 电压互感器的一次侧与高电压路并联，因此， 其一次工作电压只取决于接入点的一次电压。
(2) 电压互感器的二次回路不允许短路，否则会产 生危险的短路电流，并烧毁电压互感器，因此， 通常装有保护熔断器
(3) 对电压互感器的基本要求是电压变换的准确性， 它主要受二次负荷大小的影响，对于保护用电压互 感器，还需考虑电压互感器暂态过程对快速保护的 影响。
KreIre/Iop
过量继电器的返回系数恒小于1； 欠量继电器的返回系数恒大于1。
一般要求过量继电器（ 0.85≤Kre <1,0.9~0.95）；欠量继电器 （1<Kre≤1.2） 。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
§2.2 继电保护用电力互感器和输入变换器
➢继电保护输入信号的类型与特点 ⒈ 类型：电压、电流；交流、直流；电量、非电量 ⒉ 特点：幅值变化范围大，衰减直流分量、丰富的 高次谐波分量