继电保护系统

继电保护系统

第一节绪论

一．继电保护概念

电力系统由发电机、变压器、母线、线路及各种负载等设备组成。各个电力设备出现故障和不正常运行状态时，产生各种过电流、过电压、系统振荡等现象，这对系统负荷的正常运行带来影响，甚至遭到严重破坏。继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行。

继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。其主要任务：

（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，保证其它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，为保证选择性，一般要求保护经过一定的延时，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。

二．对电力系统继电保护的基本要求

1．选择性

指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。

2．速动性

指在发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障，从而缩小故障范围，减轻短路引起的破坏程度，减小对用户工作的影响，提高系统的稳定性。

3．灵敏性

指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。

4．可靠性

指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝

动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。

这些要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调，最终达到“四统一”（统一产品技术条件、统一产品原理图、统一文字符号、统一

端子排数量和位置）。

三. 继电保护的基本原理

是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，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。

四．继电保护装置的组成

整套继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。结构如下：

1．测量部分：是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，从而判断保护是否应该起动。

2．逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号传给执行部分。

3．执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如动作于跳闸或发信号等。

五.继电保护装置元件

一套完整的继电保护装置一般由负责采集一次设备电气量的测量元件、反应一个或多个故障量而动作的继电器元件，组成逻辑回路的时间元件和输入输出回路的中间元件等组成。主要有以下元件组成：

1.互感器：

是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。

1.1电压互感器(PT)：

在正常运行时，可将其看成是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流；当二次侧短路时，负载阻抗为零，则产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。

在实际中，运行中的PT二次侧严禁短路！PT的二次回路中应该装设熔断器或空气开关。

1.2电流互感器：

在正常运行时，二次电流产生的磁通势对一次电流产生的磁通势起去磁作用，励滋电流很小，铁芯中的总磁通很小，二次绕组的感应电动势不超过几十伏。如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失，其一次电流完全变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增。铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组的匝数很多，根据电磁感应定律E=4.44fNBS，就会使二次绕组两端产生很高(甚至可达数干伏)的电压，不但可能损坏二次绕组的绝缘，而且将严重危及人身安全；再者，由于磁感应强度剧增，使铁芯损耗增大，严重发热，甚至烧坏绝缘。

在实际中，运行中的CT二次侧严禁开路！CT的二次回路中不能装设熔断器。

2.继电器：

在继电保护中的作用，可分为测量继电器和辅助继电器两大类。

1）测量继电器能直接反应电气量的变化。按所反应电气量的不同，又可分为电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、频率继电器以及差动继电器等。

2）辅助继电器可用来改进和完善保护的功能。按其作用的不同，可分为中间继电器间继电器以及信号继电器。

2.1继电器按结构型式分类

目前主要有电磁型、感应型、整流型以及静态型。

常见的继电器：图1：继电器的符号表示

1）电磁型电流继电器；

2）电磁型电压继电器；

3）电磁型时间继电器；

4）电磁型中间继电器；

5）电磁型信号继电器；

6）瓦斯继电器。

2.2继电器的符号表示，见图1

第二节微机继电保护装置

一、概述

发电机、变压器微机继电保护装置是采用了阿尔斯通输变电保护及控制公司的数字式紧凑型保护系统。红花电厂有6台38MW灯泡贯流式机组，三台容量为100000KVA的双绕组变压器，主接线采用扩大单元接线方式。主接线图见附图。

1.发电机保护的配置

2.主变压器保护的配置

注：全跳指跳变高开关、机组出口开关和隔离变开关。

3.母线保护的配置

4.线路保护的配置

5.厂用系统

二、保护类型及原理

1．发电机

1.1纵差动保护

发电机纵差保护是发电机定子绕组及其引出线的相间短路的主保护。它是利用比较发电机中性点侧和引出线侧电流幅值和相位的原理构成。原理图见附图1。

纵差保护在原理上不反应负荷电流和外部短路电流，只反应发电机两侧电流互感器之间的保护区内的故障电流，故纵差保护在时限上不必和其它保护配合，可瞬时动作跳闸。

采样：CT变比：机端3000/1；尾端3000/1

定值：差动功能：比率制动式

差动启动值：0.25 A

第一段斜率：0 %

差动拐点：1.0 A

第二段斜率：50 %

动作时限：0 S

出口方式：跳闸出口断路器、灭磁断路器、停机

1.2横差动保护（仅哈电机组装置）

适用于定子绕组为多分支的发电机，当某一分支发生匝间短路或某相两分支之间在不同匝数处发生短路时，横差保护应立即动作切除发电机。

纵联差动保护与横差的区别：在定子引出线或中性点附近相间短路时，两中性点连线中

的电流较小，横差保护不能动作，出现死区，而纵差保护

就能取代

采样：中性点CT变比：机端800/1

定值：差动功能：比率制动式

差动启动值：0.95 In

动作时限：0 S

出口方式：跳闸出口断路器、灭磁断路器、停机