1、繼電保護基本知識培訓教程,2016年3月,第一章 繼電保護的基本概念,第一節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護的作用,第二節(jié) 繼電保護的基本原理和保護裝置的組成,第三節(jié) 對繼電保護裝置的基本要求,第一節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護的作用,一、電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài),電力系統(tǒng)的故障：三相短路、兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路、斷線、變壓器繞組匝間短路、復合故障等。,不正常運行狀態(tài)：小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過負荷、變壓器過熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率降低等。,二、發(fā)生故障可能引起的后果,1、故障點通過很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設備燒壞； 2、系統(tǒng)中設備，在通過短路電流時所產(chǎn)生的熱和電動力使設備縮短使

2、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；破壞系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，產(chǎn)生振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。,事 故,事故：指系統(tǒng)的全部或部分的正常運行遭到破壞，以致造成對用戶的停止送電、少送電、電能質(zhì)量變壞到不能容許的程度，甚至毀壞設備等等。,三、繼電保護裝置及其任務,繼電保護裝置：就是指反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。,返回,基本任務： 1、 發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障元件（設備）從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行。 2、 對不正常運行狀態(tài)，為保證選擇性，一般要求保護經(jīng)過一定的延時，并根據(jù)運行維護條件（如

3、有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)出信號（減負荷或跳閘），且能與自動重合閘相配合。,第二節(jié)繼電保護的基本原理和保護 裝置的組成,繼電保護主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化，構成繼電保護動作的原理。如發(fā)生不對稱短路時，一般負序和零序都較大，根據(jù)這些分量的是否存在可以構成零序保護和負序保護，增加保護的選擇性和靈敏性。也有其他的物理量，如反應變壓器油箱內(nèi)部故障時所產(chǎn)生的氣體而構成瓦斯保護；反應于電動機繞組的溫度升高而構成過負荷保護等。,一、繼電保護的基本原理,二、繼電保護裝置的組成,繼電保護一般由三個部分組成:測量部分（或定值整定）、邏輯部分和執(zhí)行部分，

4、其原理結構如下圖所示：,三、繼電保護裝置的硬件部分,繼電保護裝置的硬件回路主要有五部分組成： 1、交流回路：采集交流模擬量； 2、開入量部分：采集各類狀態(tài)量，如開關量、非電量信號、閉鎖信號等； 3、開出部分：提供跳閘信號、告警信號及其他輸出信號； 4、CPU：保護裝置的核心部分，由中央處理器、數(shù)據(jù)儲存器、時鐘器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)傳輸、開入開出光隔回路、通訊回路等組成，負責邏輯運算、數(shù)據(jù)分析、發(fā)送指令等； 5、電源部分：提供220V、5V、24V/16V等工作電源。,第三節(jié) 對繼電保護裝置的基本要求,可靠性 選擇性 靈敏性 速動性,一、可靠性,可靠性是指保護該動體時應可靠動作。不該動作時應可靠

5、不動作?？煽啃允菍^電保護裝置性能的最根本的要求。,二、選擇性,選擇性是指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護切除故障。為保證對相鄰設備和線路有配合要求的保護和同一保護內(nèi)有配合要求的兩元件（如啟動與跳閘元件或閉鎖與動作元件）的選擇性，其靈敏系數(shù)及動作時間，在一般情況下應相互配合。,三、靈敏性,靈敏性是指在設備或線路的被保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數(shù)，各類保護的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。 選擇性和靈敏性的要求，通過繼電保護的整定實現(xiàn)。,四、速動性,速動性是指保護裝置應盡快地

6、切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果等。一般從裝設速動保護(如高頻保護、差動保護)、充分發(fā)揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。,第二章 常規(guī)保護簡介,電流保護,按照短路故障點距離保護源的距離長短，通常將電流保護分為三段，即速斷電流保護、過電流保護、后備電流保護。 電流保護動作于跳閘，速斷電流保護一般為無時限保護，其他電流保護的動作時限可通過定值進行整定。,變壓器保護,變壓器保護分為主保護與后備保護兩大類。主保護主要反映變壓器內(nèi)部故

7、障；后備保護反映變壓器外部線路的故障。 變壓器主保護主要由差動保護和非電量保護組成。 差動保護作為變壓器的主保護，能反映變壓器內(nèi)部相間短路故障、高壓側(cè)單相接地短路及匝間、層間短路故障；保護采用二次諧波制動，用以躲過變壓器空投時勵磁涌流造成的保護誤動。,比率差動保護用以躲過穿越型故障而設置。變壓器外部設備故障時，流入變壓器的電流包括負荷電流和故障電流，這個電流稱為穿越性電流，此時，變壓器的差動動作電流會隨著穿越電流的大小成比率變化，躲過穿越電流的沖擊，防止變壓器誤動作。 變壓器非電量保護主要包括：瓦斯保護、繞組溫度保護、油溫保護、油位保護、壓力釋放、冷控失電等。,重合閘,當斷路器動作于瞬間故障時

8、，為減少不必要的停電事故，引入了重合閘。 重合閘動作后，如果故障為永久性故障，則進行后加速跳閘，重合閘不再動作，稱為一次重合閘。 重合閘適用于架空線路，對埋入電纜溝的線路，一般不設置。,零序保護,中性點直接接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時，接地短路電流很大，這種系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。一般110kv及以上的系統(tǒng)采用大電流接地系統(tǒng)。 中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時，由于不構成短路回路，接地短路電流比負荷電流小很多，這種系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。 當系統(tǒng)發(fā)生接地故障后，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現(xiàn)，利用這些電氣量構成保護接地短路的繼電保護裝置統(tǒng)稱為零序保護。 過電流保護

9、雖然也能反映接地短路，但靈敏度較低，保護時限較長。采用零序保護就可克服此不足，這是因為系統(tǒng)正常運行和發(fā)生相間短路時，不會出現(xiàn)零序電流和零序電壓因此零序保護的動作電流可以整定得較小，這有利于提高其靈敏度。 對于小電流接地系統(tǒng)，因為其發(fā)生接地故障時，產(chǎn)生的零序電流很小，干擾大，常造成誤判或漏判，為解決這一難題，引入了小電流接地選線的概念。,電壓保護,系統(tǒng)電壓過高或過低（欠壓或失壓）都會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，于是設置了過電壓或低電壓保護，視故障對電氣設備的危害大小來決定是否動作于跳閘。 在電容器保護中，低電壓用來防止電源跳閘后，重投電源時電容器未放完電而引起的過電壓。 在電動機保護中，當母線電壓短時中斷時

10、，一些不允許或不需要自啟動的電動機必須從電網(wǎng)中斷開；當母線電壓過低時，需要按電動機的重要程度分步切除，保證重要電動機的運行。,第三章 繼電保護事故類型及處理原則,一、繼電保護事故的類型,1 定值的問題 2 裝置元器件的損壞 3 保護裝置程序有問題 4 自然因素引起的故障 5 接線錯誤 6 抗干擾性能差 7 震動引起的故障,8 誤碰與誤操作引起事故 9 工作電源的問題 10 TV、TA及其二次回路的問題 11 其他二次回路的問題 12 保護性能問題 13 設計問題,定值問題,整定計算錯誤 繼電保護設備更新較快，由于設備廠家提供的技術資料不全，在設備特性尚未被人們掌握透徹的情況下，繼電保護的定制不

11、容易計算。由于電力系統(tǒng)的參數(shù)或元器件的參數(shù)的標稱值與實際值有差別，有時兩者的差別比較大，則以標稱值算出的定制較不準確 人為整定的錯誤 參數(shù)錯誤， 定值整定錯誤，例如：電流值輸入時變大或變小，時間值輸入變長或變短 互感器變比設置錯誤，例如：主變差動、母線差動保護、線路保護變比設置錯誤 臨時定值校驗后不恢復，例如：保護電流整定值較大，而校驗議電流無法升到， 校驗人員只能將保護定值改小后進行試驗，校驗工作結束，忘記改回保護定值,裝置元器件的損壞,保護裝置A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換插件損壞，零漂變大，造成誤動 保護裝置保護插件與管理插件同時故障，引起誤出口 保護裝置內(nèi)部硬件損壞，造成采樣異常，產(chǎn)生差流，保護誤動作

12、 保護裝置CPU插件中的RAM芯片故障，引起CPU上的啟動繼電器和出口繼電器同時動作，導致保護裝置出口跳閘,保護裝置程序有問題,保護裝置發(fā)生死機，引起保護拒動 保護裝置通信模塊的CPU程序錯誤，引發(fā)保護與監(jiān)控的通信時斷時通，引起保護異常 保護裝置CPU程序版本太低，引起保護頻繁啟動 保護裝置CPU保護軟件故障，致使故障檢測邏輯判斷失誤，導致保護誤動 保護裝置整定模式與內(nèi)部邏輯判斷出錯,自然因素引起的故障,惡劣天氣中，雷擊、大風、大雨、大雪、冰凍等也能造成保護誤動作，斷路器跳閘。嚴重時可能引起線路斷線、電塔倒塌等事故,接線錯誤,電流互感器接線錯誤，極性接反，相位接錯導致保護誤動跳閘 二次接線端子

13、排裝配錯誤，跳閘正電源和跳閘出口線、輔助觸點線兩個端子間沒有隔離，引起保護誤動作 廠家接線工藝的質(zhì)量較差,抗干擾性能差,外部干擾信號引發(fā)事故 電焊機干擾引發(fā)事故，現(xiàn)場電焊機的干擾問題不容忽視，在運行設備周圍進行氬弧焊焊接時，高頻信號會感應到保護電纜上，是保護動作跳閘,振動引起的故障,振動導致TA斷線 振動導致出口繼電器誤動作,誤碰與誤操作引起的事故,電流二次回路連片斷裂 聯(lián)跳回路未斷開 誤投跳閘出口壓板引發(fā)事故 導線線頭碰殼，未將解開的線頭進行包扎，導致線頭碰殼，引起電流二次回路兩點接地，引起誤跳 帶負荷試驗操作錯誤,工作電源的問題,直流電源消失引起保護拒動 母線壓變直流控制電源消失引起保護誤

14、動 直流電源短路接地，引起保護誤動和拒動 直流絕緣監(jiān)測系統(tǒng)性能惡化 直流熔絲或直流空開的配置問題 查找直流接地誤拉直流開關引發(fā)事故,TV、TA及其二次回路的問題,線路TV空氣小開關機械部分缺陷導致接觸不良造成斷路器跳閘 電壓切換接點接觸不良造成距離保護保護動作出口 TA飽和造成10%誤差特性曲線不滿足要求、二次接線錯誤等造成保護出口,其他二次回路問題,開斷路器關輔助節(jié)點接觸不良 儲能輔助開關接觸不良 輔助開關部分觸電非正常變位,保護性能的問題,保護電壓回路存在缺陷 保護誤判,設計問題,隨著危機保護的大量應用，有些保護裝置的保護原理設計不符合現(xiàn)場需求，成為引起事故的一個重要因素,二、繼電保護事故

15、的預防,繼電保護事故預防原則：安全第一、預防為主。繼電保護工作要立足于全過程管理理念，在選型配置、設計、施工、驗收、運行、技改反措個環(huán)節(jié)，認真執(zhí)行繼電保護技術規(guī)程、標準化設計規(guī)范、標準化作業(yè)指導書、驗收規(guī)范、校驗規(guī)程、運行管理規(guī)程、現(xiàn)場工作保安規(guī)定、反事故措施等，安全、技術、管理措施。,防止誤碰運行設備 防止繼電保護的誤接線 防止繼電保護的誤整定 防止繼電保護的誤校驗 防止繼電保護配置引發(fā)事故,三、繼電保護事故處理的基本原則,1.繼電保護事故處理的基本思路 （1）正確利用故障信息判斷故障： 1） 利用保護、監(jiān)控信息判明故障點； 2）利用故障錄波裝置信息判明故障點；有些繼電保護事故發(fā)生后，按照現(xiàn)

16、場的信號 指示無法找到故障原因，要充分利用故障錄波和時間記錄、故障錄波圖形來判斷事故原因，根據(jù)有用的信息做出正確的判斷和解決問題的關鍵。 3）利用一次信息判明故障點：在無法分清一次系統(tǒng)故障還是繼電保護等二次設備誤動作的前提下，最簡單的辦法就是一次、二次方面同時展開工作。 （2）運用逆序思維法查找故障 如果利用微機保護事件記錄和故障錄波不能在短時間內(nèi)找到事故發(fā)生的根源時，應注意從事故發(fā)生的結果出發(fā)，逆向思維，一級一級往前查找，直到找到根源為止。這種逐級逆序思維檢查的方法程勇在保護出現(xiàn)誤動現(xiàn)象時。 （3）運用順序思維法查找故障 按直流回路、一次設備的性能、電流和電壓回路、二次切換回路、閉鎖回路、跳

17、閘回路、逆變電源性能測試、外部檢查、絕緣檢測、定值復核、開關量檢查、保護功能檢查、整組傳動試驗等順序進行。順序檢查法常用于繼電保護出現(xiàn)拒動或者保護邏輯出現(xiàn)錯誤的事故處理中。,2.繼電保護事故處理的基本方法 （1）一般程序法 1）設備發(fā)生事故時，立即清楚、準確的向值班調(diào)度員、上級主管領導和相關部門匯報。 2）做好故障設備的安全隔離措施，通知檢修人員處理。 3）進行善后處理工作，包括事故現(xiàn)場及處理過程的詳細記錄，斷路器故障跳閘及繼電保護動作情況的記錄等。 （2）感官檢查法 感官檢查法就是利用人的感官（眼看、耳聽、手摸、鼻聞）檢查電器設備故障，常采用順藤摸瓜的檢查方式到故障原因及所在部位，是最簡單、

18、最常用的一種方式。 （3）分割法（拉路實驗法） 分割法是把電氣相連的有關部分進行切割分區(qū)，逐步將有故障的部位與正常的部位分離開，準確查出具體故障的方法，是運行人員查找電氣設備故障常用的一種方法 （4）回路分析法 回路分析法師根據(jù)電氣設備的工作原理、控制原理和控制回路，結合感官，初步診斷設備的故障性質(zhì)，分析設備故障原因，這頂設備故障范圍的方法。分析時先從主電路入手，在依次分析各個控制回路及其輔助回路。,（5）儀器、儀表測量法 儀器測量法是利用儀器設備對某些電氣量進行實時測量，常用測量儀器有選頻表、示波器、光功率儀等。 儀器測量法是利用儀表器材對電氣設備進行檢查，根據(jù)儀表測量某些電參數(shù)的大小并與正常的數(shù)值比較后，確定故障原因及部位的方法。檢查人員常用的測量儀表有萬用表和絕緣搖表 （6）再現(xiàn)故障法 再現(xiàn)故障法就是接通電源，操作控制開關或按鈕，讓故障