電力系統(tǒng)繼電保護(hù)廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院機(jī)電工程學(xué)部第1講多媒體電子教案緒論二零一二年二-七月主講：周展懷授課日期：2012.02.24第一周周四1-2/3-4節(jié)§1.1§1.2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用對(duì)繼電保護(hù)的基本要求第1章緒論第一章緒論一、本課程在本專業(yè)中的地位及教學(xué)目標(biāo)二、本課程的教學(xué)內(nèi)容三、本課程的特點(diǎn)與基本要求1.0課程介紹本章主要講授內(nèi)容1.0課程介紹1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用1.2對(duì)繼電保護(hù)的基本要求1.3繼電保護(hù)的構(gòu)成及分類本章基本要求了解電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果；掌握繼電保護(hù)裝置的概念、繼電保護(hù)的任務(wù)（作用）、原理及組成；熟練掌握對(duì)繼電保護(hù)的基本要求。一、本課程在本專業(yè)中的地位及教學(xué)目標(biāo)

本課程是本專業(yè)的一門主要專業(yè)課，必修課，考試課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握發(fā)電廠、變電站繼電保護(hù)裝置工作原理、配置原則，常用繼電器的試驗(yàn)方法；培養(yǎng)學(xué)生繼電保護(hù)裝置整定計(jì)算和識(shí)讀繼電保護(hù)裝置原理圖、展開(kāi)圖的技能，為畢業(yè)后從事發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)研發(fā)、運(yùn)行、安裝、調(diào)試檢修等工作打下基礎(chǔ)。二、本課程的教學(xué)內(nèi)容1、理論部分1）繼電保護(hù)的基礎(chǔ)元件（互感器及變換器、繼電器等）2）電網(wǎng)的繼電保護(hù)（電網(wǎng)的相間短路保護(hù)、接地保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、高頻保護(hù)）4）主設(shè)備保護(hù)（如電力變壓器保護(hù)、同步發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)、母線保護(hù)、電力電容器保護(hù)等）*5）微機(jī)繼電保護(hù)*2、實(shí)踐部分繼電保護(hù)裝置的實(shí)驗(yàn)及調(diào)試實(shí)習(xí)三、本課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)要求1、學(xué)會(huì)抓重點(diǎn)，領(lǐng)會(huì)問(wèn)題的真諦；2、提倡課前預(yù)習(xí)、課堂認(rèn)真聽(tīng)講、課后復(fù)習(xí)三部曲，提高自學(xué)能力；3、擴(kuò)大自己的視野，以教材為藍(lán)本，鉆研學(xué)習(xí)相關(guān)參考書(shū)籍及期刊雜志；4、成績(jī)?cè)u(píng)定：考勤、紀(jì)律10%+作業(yè)20%+期考70%。學(xué)習(xí)要求課程的特點(diǎn)繼電保護(hù)是一門專門研究電力系統(tǒng)故障及反事故措施的技術(shù)學(xué)科，要注重提高對(duì)電力系統(tǒng)故障和異常工作情況的認(rèn)識(shí)和加強(qiáng)故障分析計(jì)算的能力。學(xué)習(xí)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)理論（電路、電機(jī)學(xué)、電子技術(shù)、微機(jī)原理、電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣部分）。電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析是與繼電保護(hù)聯(lián)系密切的課程，有助于理解繼電保護(hù)理論。繼電保護(hù)是理論與實(shí)踐并重的課程，要重視實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。三、本課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)要求1、學(xué)會(huì)抓重點(diǎn)，領(lǐng)會(huì)問(wèn)題的真諦；2、提倡課前預(yù)習(xí)、課堂認(rèn)真聽(tīng)講、課后復(fù)習(xí)三部曲；3、擴(kuò)大自己的視野，以教材為藍(lán)本，鉆研學(xué)習(xí)相關(guān)參考書(shū)籍及期刊雜志；4、成績(jī)?cè)u(píng)定：考勤、紀(jì)律10%+作業(yè)20%+期考70%。1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)一.電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果二.繼電保護(hù)裝置三.繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)一.電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果1.電力系統(tǒng)的故障：三相短路K(3)、兩相短路K(2)、單相短路接地K(1)、兩相短路接地K(1,1)、斷線、變壓器繞組匝間短路、復(fù)合故障等。2.不正常運(yùn)行狀態(tài)：小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過(guò)負(fù)荷、變壓器過(guò)熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率降低等。電力系統(tǒng)的基本概念圖1-1動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、和電力網(wǎng)絡(luò)示意圖(1)變壓器短路故障(2)帶負(fù)荷拉閘(3)單相接地故障3.發(fā)生故障可能引起的后果(1)故障點(diǎn)通過(guò)很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設(shè)備燒壞；

(2)系統(tǒng)中設(shè)備，在通過(guò)短路電流時(shí)所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力使設(shè)備縮短使用壽命；(3)因電壓降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量；(4)破壞系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，產(chǎn)生振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解?！鹿适鹿手赶到y(tǒng)的全部或部分的正常運(yùn)行遭到破壞，以致造成對(duì)用戶的停止送電、少送電、電能質(zhì)量變壞到不能容許的程度，甚至毀壞設(shè)備等等。一.電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果1.電力系統(tǒng)的故障：三相短路K(3)、兩相短路K(2)、單相短路接地K(1)、兩相短路接地K(1,1)、斷線、變壓器繞組匝間短路、復(fù)合故障等。2.不正常運(yùn)行狀態(tài)：小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過(guò)負(fù)荷、變壓器過(guò)熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率降低等。為了及時(shí)正確處理故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，避免事故發(fā)生，就需要繼電保護(hù)。二、繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)——一種重要的反事故措施。繼電保護(hù)技術(shù)繼電保護(hù)裝置二、繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)裝置指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。

繼電保護(hù)裝置最初是以機(jī)電式繼電器為主構(gòu)成的，現(xiàn)代繼電保護(hù)裝置則已發(fā)展成以電子元件或微機(jī)、可編程序控制器為主構(gòu)成。“繼電保護(hù)”一詞泛指繼電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)。為了及時(shí)正確處理故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，避免事故發(fā)生，就需要繼電保護(hù)。繼電保護(hù)——一種重要的反事故措施。繼電保護(hù)技術(shù)繼電保護(hù)裝置三、繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)（1）發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。（2）反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而動(dòng)作于信號(hào)，以便值班員及時(shí)處理，或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會(huì)引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。

（3）繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。1.2對(duì)繼電保護(hù)的基本要求4個(gè)基本要求（保護(hù)四性）：1、選擇性；2、速動(dòng)性；3、靈敏性；4、可靠性對(duì)四性的評(píng)價(jià)：以上四條基本要求，選擇性是關(guān)鍵，靈敏性必須足夠高，速動(dòng)性達(dá)到要求即可，最重要的是必須滿足可靠性的要求。

一、選擇性：保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)僅將故障對(duì)象從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍限制在最小的范圍內(nèi)。雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中有選擇性動(dòng)作1、選擇性動(dòng)作（正常跳閘）3、非選擇性動(dòng)作（越級(jí)跳閘）2、拒動(dòng)1）主保護(hù)：是指裝設(shè)在本元件斷路器處并瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)。我們一般都希望故障能夠被主保護(hù)動(dòng)作切除。據(jù)我國(guó)某系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)最近十年中220KV線路的主保護(hù)動(dòng)作次數(shù)占全部保護(hù)動(dòng)作次數(shù)的83.7%，154KV線路主保護(hù)動(dòng)作次數(shù)占76.3%。2）后備保護(hù)：指當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)用來(lái)切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為近后備和遠(yuǎn)后備兩種。

①近后備：裝設(shè)在本元件斷路器處，動(dòng)作時(shí)限比主保護(hù)長(zhǎng)。當(dāng)本元件主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，才由近后備保護(hù)動(dòng)作來(lái)切除故障。

②遠(yuǎn)后備：裝設(shè)在相鄰上一元件斷路器處，動(dòng)作時(shí)限比近后備保護(hù)時(shí)限還要長(zhǎng)。當(dāng)本元件的保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)，利用相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)切除故障。3）輔助保護(hù)：起輔助作用的保護(hù)。如為消附除方向繼電器的電壓死區(qū)或?yàn)榧铀偾谐拷妇€附近的線路故障而加裝的電流速斷保護(hù)。主保護(hù)和后備保護(hù)一、選擇性：保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)僅將故障對(duì)象從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍限制在最小的范圍內(nèi)。當(dāng)K3點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由故障線路WL1上的保護(hù)P7和P5動(dòng)作，將故障線路WL1切除，這時(shí)變電所B則仍可由非故障線路WL2繼續(xù)供電。當(dāng)K4點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由線路的保護(hù)P4動(dòng)作，使斷路器4QF跳閘，將故障線路WL4切除，這時(shí)只有WL4停電。由此可見(jiàn)，繼電保護(hù)有選擇性的動(dòng)作可將停電范圍限制到最小，甚至可以做到不中斷對(duì)用戶的供電。圖1-2b單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中有選擇性動(dòng)作

考慮后備保護(hù)的問(wèn)題。當(dāng)K1點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，距短路點(diǎn)最近的保護(hù)P1應(yīng)動(dòng)作切除故障WL5，但由于某種原因，該處的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)，故障便不能消除，此時(shí)如其前面一條線路(靠近電源測(cè))的保護(hù)P3動(dòng)作，故障也可消除。此時(shí)保護(hù)P3所起的作用就稱為相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)。同理保護(hù)P5和P6又應(yīng)該作為保護(hù)P3的遠(yuǎn)后備保護(hù)。如K1點(diǎn)故障，保護(hù)1裝置兩套保護(hù)裝置即主保護(hù)和近后備保護(hù)，當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，可用近后備保護(hù)切除故障線路WL5。圖1-2a單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中有選擇性動(dòng)作二、速動(dòng)性

速動(dòng)性就是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。故障切除時(shí)間t包括保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間和斷路器跳閘時(shí)間：一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.06s～0.12s，最快的可達(dá)0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時(shí)間為0.06s～0.15s，最快的可達(dá)0.02s～0.06s。

三、靈敏性靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量，靈敏系數(shù)越大，則保護(hù)的靈敏度就越高，反之就越低。過(guò)量繼電器欠量繼電器四、可靠性

可靠性包括安全性和信賴性，是對(duì)繼電保護(hù)最根本的要求。所謂安全性是要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。所謂信賴性是要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。

以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。這四個(gè)基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實(shí)際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì)，辯證地進(jìn)行統(tǒng)一。三、靈敏性二、速動(dòng)性一、選擇性1.2對(duì)繼電保護(hù)的基本要求對(duì)四性的評(píng)價(jià)：以上四條基本要求，選擇性是關(guān)鍵，靈敏性必須足夠高，速動(dòng)性達(dá)到要求即可，最重要的是必須滿足可靠性的要求。

1.3繼電保護(hù)的工作原理、構(gòu)成及分類一、繼電保護(hù)的工作原理根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)前后物理量變化特征為基礎(chǔ)構(gòu)成繼電保護(hù)裝置發(fā)生短路故障后，利用電流、電壓、線路測(cè)量阻抗、電壓電流間相位、負(fù)序和零序分量的出現(xiàn)等的變化，構(gòu)成相應(yīng)的保護(hù)。