1、 供電系統(tǒng)的保護(hù)1第一節(jié) 繼電保護(hù)的基本概念 2一、 供電系統(tǒng)的保護(hù)1供電系統(tǒng)中保護(hù)裝置的作用與類型 在供電系統(tǒng)中需裝設(shè)不同類型的保護(hù)裝置，在發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)檢測(cè)出故障，并且迅速、及時(shí)地將故障區(qū)域從供電系統(tǒng)中切除，以免系統(tǒng)設(shè)備繼續(xù)遭到破壞。當(dāng)系統(tǒng)處于不正常運(yùn)行，如過載、欠電壓等情況時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便及時(shí)處理，保證安全可靠地供電。 供電系統(tǒng)中常見的保護(hù)裝置類型主要有如下三種： (1) 繼電保護(hù)裝置 是一種能反映供電系統(tǒng)中電氣元件（線路、變壓器、母線、用電設(shè)備等）發(fā)生故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)、并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置，其適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統(tǒng)中。3 (2) 熔斷

2、器保護(hù) 廣泛適用于高、低壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，在供電系統(tǒng)中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。但是它的斷流能力較小，選擇性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復(fù)供電，因此在要求供電可靠性較高的場(chǎng)所不宜用。 (3) 低壓斷路器保護(hù) 又稱低壓自動(dòng)開關(guān)保護(hù)，由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進(jìn)行過電流、過負(fù)載、失電壓和欠電壓保護(hù)等，而且可作為控制開關(guān)進(jìn)行操作，因此在對(duì)供電可靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 42繼電保護(hù)裝置的基本要求 選擇性 快速性 可靠性 靈敏性5 (1) 可靠性 保護(hù)裝置在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，必須可靠動(dòng)作，不應(yīng)拒絕動(dòng)作，在不該動(dòng)作的情況下就不應(yīng)該誤動(dòng)作。 為了滿足可靠性的

3、要求，保護(hù)裝置接線應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，力求減少繼電器接點(diǎn)，避免保護(hù)裝置斷線、短路、接地和錯(cuò)誤的接線，所有輔助元件如連接端子、連接導(dǎo)線以及安裝施工，都應(yīng)當(dāng)十分可靠。 6(2) 靈敏性 保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力稱為靈敏性，如果保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時(shí)地反應(yīng)動(dòng)作，即具有足夠的反應(yīng)能力，說明保護(hù)裝置的靈敏度高。保護(hù)裝置靈敏與否，一般都用靈敏系數(shù)（ks）來衡量。以過電流保護(hù)為例，靈敏系數(shù)表示為： 系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式時(shí)保護(hù)區(qū)末端的短路電流； 保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流。 7被保護(hù)的電氣設(shè)備 繼電保護(hù)裝置類型 最低靈敏度ks變壓器、線路等所有電氣設(shè)備 過電流保護(hù) 5（如滿

4、足此要求將使保護(hù)復(fù)雜時(shí)，靈敏度可降為1.25）電流速斷保護(hù) 2.0 后備保護(hù) 1.2（如滿足此要求將使保護(hù)過分復(fù)雜或在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，可僅按常見的運(yùn)行方式和故障類型校驗(yàn)靈敏度） 變壓器 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 2.0 310kV電纜線路 中性點(diǎn)不直接接地電力網(wǎng)中的零序電流保護(hù) 1.25310kV架空線路 1.50繼電保護(hù)裝置靈敏度 8 (3) 選擇性 當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置應(yīng)先動(dòng)作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他無故障部分繼續(xù)運(yùn)行，滿足這一要求的動(dòng)作就叫有選擇性。 k點(diǎn)故障QF2動(dòng)作9 (4) 速動(dòng)性 保護(hù)裝置在盡可能的條件下，應(yīng)盡快地動(dòng)作切除事故，以減少對(duì)用電設(shè)備的影響，如果故障能

5、在0.2s內(nèi)切除，則一般電動(dòng)機(jī)就不會(huì)停轉(zhuǎn)。迅速的動(dòng)作還能減輕對(duì)系統(tǒng)的破壞程度，減輕對(duì)元件的損害程度，減少用戶在低電壓下工作的時(shí)間和停電時(shí)間，加速恢復(fù)正常運(yùn)行的過程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 10二、繼電器與繼電特性1繼電器繼電器是組成繼電保護(hù)裝置的基本元件。它是一種能自動(dòng)執(zhí)行斷、續(xù)控制的部件，當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí)，能使其輸出的被控制量發(fā)生預(yù)計(jì)的狀態(tài)變化，如觸點(diǎn)打開、閉合，或電平由高變低、由低變高等，具有對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的作用。 按反應(yīng)的物理量分為：電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器 按實(shí)現(xiàn)的型式分為：電磁式、感應(yīng)式、數(shù)字式 按繼電器在保護(hù)回路中所起的作用分為：量度繼電器、時(shí)間繼電器

6、、 中間繼電器、信號(hào)繼電器、出口繼電器11例如過電流繼電器 來自電流互感器二次側(cè)的電流I，加入到過電流繼電器的輸入端。當(dāng)電流I大于由繼電器的安裝位置和工作任務(wù)而預(yù)先給定的動(dòng)作值Iop時(shí)，比較環(huán)節(jié)有輸出。在電磁型繼電器中，由于需要靠電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)機(jī)械觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)與閉合，需要一定的功率和時(shí)間，繼電器有自身固有動(dòng)作時(shí)間（幾毫秒），一般的干擾不會(huì)造成誤動(dòng)；在數(shù)字型繼電器中，由于其動(dòng)作速度快、功率小，為提高動(dòng)作的可靠性并防止干擾信號(hào)引起的誤動(dòng)作，故考慮了必須使測(cè)量值大于動(dòng)作值的持續(xù)時(shí)間超過23ms時(shí)，繼電器才能動(dòng)作于輸出。 122繼電特性為保證繼電器動(dòng)作后可靠地有輸出，防止當(dāng)輸入電流在整定值附近波動(dòng)時(shí)輸出不

7、停地跳變，對(duì)繼電器有明確的動(dòng)作特性要求。 例如過電流繼電器，流過正常狀態(tài)下的電流I時(shí)不動(dòng)作，輸出高電平E0（或其觸點(diǎn)是開的）；只有其流過的電流大于動(dòng)作電流Iop時(shí)才能夠迅速起動(dòng)、穩(wěn)定可靠地輸出低電平E1（或閉合其觸點(diǎn)）；一旦流過繼電器的電流減小，并小于返回電流Ire（其值能夠確保繼電器復(fù)位到初始狀態(tài)），繼電器又能立即返回到輸出高電平E0（或觸點(diǎn)重新打開）。無論起動(dòng)和返回，繼電器的動(dòng)作都是明確的，它不可能停留在某一個(gè)中間位置，這種動(dòng)作特性常稱之為“繼電特性”。 13其中，返回電流Ire與起動(dòng)電流Iop的比值稱為繼電器的返回系數(shù)kre， 為了保證動(dòng)作后輸出狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性，過電流繼電器的返回系

8、數(shù)恒小于1。 在實(shí)際應(yīng)用中，常常要求過電流繼電器有較高的返回系數(shù)，如0.850.95。14三、繼電保護(hù)用的電流互感器 1電流互感器的10%誤差曲線 供電系統(tǒng)中主要是采用電流保護(hù)，下面著重對(duì)電流互感器的兩個(gè)重要方面進(jìn)行介紹 電流互感器的電流誤差是指測(cè)出的電流kTAI2對(duì)實(shí)際電流I1的相對(duì)誤差百分值，即 15 所謂電流互感器的10%誤差曲線，是指互感器的電流誤差為10%時(shí)一次電流對(duì)其額定電流的倍數(shù) k= 與二次側(cè)負(fù)荷阻抗 的關(guān)系曲線162電流互感器與電流繼電器的接線方式 為了表述繼電器電流Ik與電流互感器二次側(cè)電流 的關(guān)系，特引入一個(gè)接線系數(shù)kkx式中 流入電流互感器的電流； 電流互感器二次側(cè)電流。 17電流互感器與電流繼電器之間的接線方式有： 三相三繼電器式完全星形接線 兩相兩繼電器式不完全星形接線 兩相三繼電器式不完全星形接線 兩相一繼電器電流差式接線 18(1) 三相三繼電器式接線 所用保護(hù)元件最多 所有短路電流都會(huì)通過繼電器反映出來，產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。 19(2) 兩相兩繼電器式接線和兩相三繼電器式接線 兩相式接線 所用元件較少 未接互感器的單相短路故障不能保護(hù) 采用兩相三繼電器接線提高靈敏度 20(3) 兩相一繼電器式接線（兩相差式接線） 流入繼電器的電流為兩相電流互感器二次側(cè)電流之差 不同短路電流通過繼電器有