電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理電氣工程系：于群聯(lián)系電話(huà)系地址：J11-228緒論一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用1、電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線(xiàn)路、配電線(xiàn)路、負(fù)荷等一次設(shè)備和繼電保護(hù)、安全自動(dòng)控制裝置、測(cè)量?jī)x表、通信系統(tǒng)等二次設(shè)備共同組成的一個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)；其中一次設(shè)備是電力系統(tǒng)的軀干，電能的生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)是靠一次系統(tǒng)來(lái)完成的；二次設(shè)備是電力系統(tǒng)的大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，沒(méi)有二次設(shè)備電力系統(tǒng)無(wú)法工作。2、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)三種狀態(tài)：正常運(yùn)行，指電壓、電流、頻率（轉(zhuǎn)速）在規(guī)定的范圍內(nèi)，各個(gè)一次電氣設(shè)備能夠正常工作而不損壞的運(yùn)行狀態(tài)不正常運(yùn)行，指電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常工作遭到破壞但未出現(xiàn)故障的狀態(tài)，比如像過(guò)負(fù)荷。故障，通常指各種類(lèi)型的短路和斷線(xiàn)，包括各相導(dǎo)體之間或者導(dǎo)體對(duì)地的不正常連接、三相或者某相開(kāi)斷。3、短路的后果

故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果，最危險(xiǎn)的是短路故障，它可造成：短路電流和故障點(diǎn)的電弧使得設(shè)備熱損壞；短路電動(dòng)力造成設(shè)備機(jī)械損壞；靠近短路的部分電力系統(tǒng)電壓嚴(yán)重降低，破壞負(fù)荷穩(wěn)定性，造成次廢品；引發(fā)電力系統(tǒng)振蕩甚至系統(tǒng)瓦解；造成電力系統(tǒng)事故、甚至災(zāi)變事故是用后果衡量的，它是故障作用的后果，包括對(duì)用戶(hù)少送電或停電；電能質(zhì)量嚴(yán)重降低；造成人身傷亡和設(shè)備損壞。災(zāi)變是指大面積停電等惡性事故。故障不一定引發(fā)事故和災(zāi)變。4、故障的排除故障是不可避免的，發(fā)生故障后，迅速而有選擇性地切除故障設(shè)備是保證故障設(shè)備不損壞、非故障設(shè)備繼續(xù)安全運(yùn)行的前提和保障。5、繼電保護(hù)繼電保護(hù)裝置，檢測(cè)故障發(fā)生后所出現(xiàn)的故障信息，根據(jù)故障信息判斷故障發(fā)生在那個(gè)設(shè)備上，進(jìn)而快速、有選擇地切除故障設(shè)備的一種安全自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)，泛指繼電保護(hù)理論、技術(shù)與裝置以及各種裝置一起所組成的系統(tǒng)。6、繼電保護(hù)的基本任務(wù)自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障設(shè)備切除反映不正常狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)、減負(fù)荷或者跳閘二、繼電保護(hù)的基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成1、電流保護(hù)短路故障發(fā)生后，設(shè)備中流過(guò)的電流會(huì)增大，保護(hù)安裝點(diǎn)（一般在變電站母線(xiàn)處）所測(cè)量的電流會(huì)增大，根據(jù)電流增大構(gòu)成的繼電保護(hù)稱(chēng)為電流保護(hù)，電流保護(hù)是一種過(guò)量保護(hù)，越靠近母線(xiàn)，短路電流越大。電流保護(hù)說(shuō)明見(jiàn)圖1－1圖1－1電流保護(hù)說(shuō)明圖2、距離保護(hù)

輸電線(xiàn)路發(fā)生短路故障后，電流會(huì)增大，電壓會(huì)降低，根據(jù)測(cè)量到的電壓和電流可以計(jì)算出故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)之間的線(xiàn)路阻抗，這個(gè)阻抗值比線(xiàn)路正常運(yùn)行時(shí)小，據(jù)此，可以構(gòu)成阻抗繼電器。因?yàn)榫€(xiàn)路阻抗和線(xiàn)路距離成正比，所以阻抗保護(hù)又稱(chēng)為距離保護(hù)。圖1－2示出了距離保護(hù)說(shuō)明圖。圖1－2距離保護(hù)說(shuō)明圖3、差動(dòng)保護(hù)

正常運(yùn)行的設(shè)備，流進(jìn)電流和流出電流相等，如果都以流進(jìn)電流為參考方向，則電流之和為零；該設(shè)備發(fā)生短路故障后，流進(jìn)電流和流出電流不再相等，其和為短路電流。據(jù)此，可以構(gòu)成電流差動(dòng)保護(hù)。圖1－3示出了電流差動(dòng)保護(hù)說(shuō)明圖MNLiminif1if2F1F2正常運(yùn)行或外部故障時(shí)im+in=0內(nèi)部故障時(shí)im+in=if圖1－3電流差動(dòng)保護(hù)說(shuō)明圖繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

繼電保護(hù)的根本任務(wù)是檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)故障，然后通過(guò)斷路器切除故障設(shè)備。因此，一個(gè)完整的繼電保護(hù)系統(tǒng)至少應(yīng)該包括：傳感器：包括電壓互感器、電流互感器、其它傳感器（比如瓦斯氣體傳感器）等繼電保護(hù)裝置：有通道的繼電保護(hù)甚至需要在兩端（比如線(xiàn)路保護(hù)）安裝，還需要專(zhuān)用的繼電保護(hù)通道斷路器：用于切除故障設(shè)備，達(dá)到保護(hù)目的。一個(gè)典型的繼電保護(hù)系統(tǒng)圖如圖1－4所示

1－繼電保護(hù)裝置2－通信設(shè)備圖1－4繼電保護(hù)系統(tǒng)三、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求3－1可靠性該動(dòng)作的必須可靠動(dòng)作（不拒動(dòng)），不該動(dòng)作的可靠不動(dòng)（不誤動(dòng)）.3－2選擇性選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障設(shè)備切除，而使非故障設(shè)備能夠繼續(xù)可靠運(yùn)行，以盡量減少停運(yùn)設(shè)備、縮小停電范圍的能力。圖1－5選擇性說(shuō)明圖3－3速動(dòng)性快速切除故障是減小故障損失的最有效手段。但是速動(dòng)性（又稱(chēng)快速性）和選擇性是矛盾的。既要保證選擇性，又要保證速動(dòng)性是非常困難的。有的場(chǎng)合保證速動(dòng)性是首要的：維持系統(tǒng)穩(wěn)定要求，快速切除高壓輸電線(xiàn)路故障使發(fā)電廠(chǎng)或重要用戶(hù)母線(xiàn)電壓低于允許值（0.7倍額定電壓）大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器以及電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障

故障切除時(shí)間等于保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器切除時(shí)間之和。一般的斷路器動(dòng)作時(shí)間0.06-0.15秒，一般保護(hù)動(dòng)作時(shí)間小于40毫秒。3－4靈敏性靈敏性是指保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的能力。滿(mǎn)足靈敏性要求的保護(hù)裝置無(wú)論故障性質(zhì)與故障點(diǎn)在那里都能反映出來(lái)。靈敏性常常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。靈敏系數(shù)按照以下原則來(lái)計(jì)算：在可能的方式下，選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的方式；選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的故障類(lèi)型；選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的故障點(diǎn)。四、繼電保護(hù)工作的特點(diǎn)扎實(shí)的電力系統(tǒng)基本知識(shí)和豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)緊密跟蹤現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展緊密跟蹤現(xiàn)代技術(shù)科學(xué)的發(fā)展理論與實(shí)踐并重責(zé)任重大，高度的責(zé)任感，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。五、繼電保護(hù)的發(fā)展簡(jiǎn)史最早的繼電保護(hù)是熔斷器19世紀(jì)末期出現(xiàn)了電磁型過(guò)電流繼電器1901年出現(xiàn)了感應(yīng)型過(guò)電流繼電器1908年出現(xiàn)了電流差動(dòng)保護(hù)原理20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了距離保護(hù)1927年出現(xiàn)了高頻方向保護(hù)1950年前后出現(xiàn)了微波保護(hù)20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了行波保護(hù)的思想，70年代末期出現(xiàn)了裝置之后原理上的創(chuàng)新甚少！從20世紀(jì)50年代出現(xiàn)晶體管，開(kāi)始出現(xiàn)晶體管保護(hù)從20世紀(jì)70年代末期到80年代初期，出現(xiàn)集成電路保護(hù)從20世紀(jì)60年代提出微機(jī)保護(hù)，80年代前后出現(xiàn)裝置從上世紀(jì)末期，出現(xiàn)基于微機(jī)的保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信于一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要求：教材要精讀！參考書(shū)：1、黃玉崢，繼電保護(hù)習(xí)題集。2、劉學(xué)軍，繼電保護(hù)原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)。3、王維儉，電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理。4、《繼電器》雜志5、中國(guó)電力出版社網(wǎng)站，相關(guān)課件討論：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)這門(mén)課重要嗎？幾乎每一門(mén)課程的老師都在強(qiáng)調(diào)其課程的重要性。那電力系統(tǒng)繼電保護(hù)這門(mén)課程的實(shí)際情況到底是怎樣呢？

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的分析、規(guī)劃、自動(dòng)控制三個(gè)專(zhuān)業(yè)方向中自動(dòng)控制方向中控制裝置的一部分,但“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程一直是原來(lái)的“電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化”專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課,以前在某些高校中甚至還有“繼電保護(hù)及自動(dòng)化”專(zhuān)業(yè),由此可見(jiàn)該課程的重要性。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)之所以受到重視,是因?yàn)槔^電保護(hù)在電力系統(tǒng)中處于十分重要的地位,而且當(dāng)前我國(guó)電力工業(yè)中需要大量從事具有較高技術(shù)要求的繼電保護(hù)工作的科技人員。

繼電保護(hù)在電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)中受到重視的更深層次的原因：1、繼電保護(hù)工作牽涉到電網(wǎng)中每個(gè)電氣主設(shè)備和二次輔助設(shè)備,它要求對(duì)電網(wǎng)中各設(shè)備的原理、性能、參數(shù)及故障分析等均相當(dāng)熟悉,這為學(xué)生綜合運(yùn)用電工基礎(chǔ)理論(含電路,電機(jī),電磁場(chǎng))及各專(zhuān)業(yè)課程提供了極好的場(chǎng)合;2、繼電保護(hù)是一門(mén)綜合性的科學(xué),它奠基于電工基礎(chǔ)理論,還與電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息科學(xué)、控制理論和系統(tǒng)工程等新技術(shù)、新理論有著密切關(guān)系,這為學(xué)生跟蹤新理論、新技術(shù)、新材料的發(fā)展并積極而慎重的應(yīng)用提供了機(jī)會(huì);3、繼電保護(hù)的理論與實(shí)踐并重,特別重視兩者的有機(jī)結(jié)合,