培训讲义(继电保护及二次回路)课件

继电保护与二次回路课件
二〇一五年五月
第一节、继电保护任务及基本要求
第二节、变电站变压器保护
第三节、电力线路及设备保护
第四节、二次回路基本知识
第五节、电力系统自动装置
第一节
1 、 继
继电保护任务及基本要求
电 保 护 装 置
当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系
统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行
10KV电压比:10/0.1 10KV电流比 :3000/5
玉新风电场1#、2#主变均配置了深圳南瑞科技有限公司生
产的ISA-300G型的成套微机保护。均是有ISA-387G差动 保护装置、ISA-361G非电量保护装置、ISA-388G高后备 和低后备保护装置组成。 110kV电压比：110/0.1 110kV电流比：400/5
四、二次回路的识图 1、先交流、后直流； 2、交流看电源、直流找线圈； 3、先找线圈，再找接点； 4、先上后下，先左后右；
五、中央信号装置
中央信号装置分为事故信号和预告信号两种。
事故信号的主要作用：在断路器事故跳闸时，能及时地发
出音响信号，并使相应的断路器灯光位置信号闪光。预告
信号的主要作用：在运行设备发生异常现象时， 瞬时或延
两相差接线优点：可以节省一只继电器和一个跳闸线圈。
3、过流保护的动作电流值整定 K JX K K K ZQ I FH · IDZ· ZD J= K F nL IDZ· J——继电器动和电流，A； KJX——接线系数（星形为1，角形与差接时为 KZQ——自动起系数； KF——电流继电器返回系数（一般取0.85）；
的辅助性电气设备。
二次回路——由二次设备连接成的回路称为二次回路或二 次系统。 按二次设备各种不同的用途可分为：

2
对继电保护的要求
3）灵敏性： 是指继电保护装置对所保护范围内的所有故障及其不正常 运行状态的反应能力。
（注意：灵敏性是用灵敏系数Ksen来衡量的） 4）可靠性：
在其保护范围内发生故障时，保护装置必须正确动作，不 能拒绝动作，反之，在其保护范围之外发生故障，保护装 置不应误动作。 （注意：可靠性由装置本身的质量、保护设计的正确性和装 置的安装质量来保证的）
过流保护的动作时限有两种： 2）定时限 3）反时限 2、电流速断保护
整定原则：按躲过被保护设备（线路）末端的最大短路电 流来整定。因此，被保护设备末端有一段保护不到的死区， 这就必须依靠过电流保护作为后备。
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3、限时电流速断保护 用来弥补电流速断保护的保护范围小和过流保护的时限长的 不足。 整定原则：其动作电流大于下一段线路瞬时速断保护可动作 电流，动作是限比下一线路瞬时速断保护大一个时间阶差。
从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性 能。
四）自动重合闸继电器
1）动作原理 2）几个元件的作用：
电容器C用于保证重合闸装置只动作一次； 充电电阻4R用于限制电容器C的充电速度，防止一次重合 闸不成功时而发生多次重合，放电电阻6R为重合闸时（如手 动合开关），电容器可通过6R来放电。
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3
继电保护动作选择性示意图
• 继电保护动作选择性示意图
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3、继电器的作用、分类和图形符号
1 ） 作用：继电器是组成继电保护装置的基本元件，当其 输入达到或低于一定值时它便动作，并通过执行元件发 出信号或动作于跳闸。
2）分类：按结构原理可分为 电磁型 感应型 磁电型 整流型 极化型 晶体管型
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按继电器反应量的性质可分为 电流 电压 功率方向 阻抗 周波

保护正确动作次数 保护正确动作率= 100% 保护实际动作次数+保护拒动次数

式中，保护实际动作次数包括保护正确动作次数和误动作 次数。
第三节 继电保护和自动装置的基本构成及发展


一、继电保护和自动装置的基本构成
整套装置总是由测量部分、逻辑部分和执行部分构成。 继电保护原理结构图如图2-3所示。
第二节 对继电保护自动装置的基本要求

电力系统对反映故障、动作于跳闸的继电保护有 选择性、快速性、灵敏性、可靠性四个基本要求。
一、选择性




选择性是指继电保护装置动作时，仅将故障元件或设备 故障切除，使非故障部分继续运行，停电范围尽可能小。 选择性有两个含义：第一，应由装设在故障元件或设备上 的继电保护动作切除故障；第二，考虑继电保护或断路器存 在拒动的可能，由后备保护切除故障时，也应保证停电范围 尽可能小。 按照电力系统安全性要求，故障发生后首先动作的继电保 护是主保护。故障元件的主保护正确动作的结果，将故障范 围限制在最小，甚至可以保证所有母线都不停电，这是选择 性的第一个含义。 当故障时主保护拒动或断路器拒动，由后备保护动作切除 故障，也是具有选择性的，即选择性的第二含义。
I k re= I
re act
（3-1）

二、电压继电器
电压继电器反映电压变化而动作，分过电压继电器和低电 压继电器两种。 过电压继电器反应电压增大而动作，动作电压、返回电压 和返回系数的概念与电流继电器类似。其返回系数也恒小于 1。 低电压继电器反应电压降低而动作，能够使继电器开始动 作的最大电压称为低电压继电器的返回电压。其返回系数恒 大于1。 同样返回电压与动作电压之比称为返回系数，即

磁（过励磁）
.
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3、变压器的保护配置
变压器瓦斯保护 变压器纵差动保护 变压器复合过流保护 变压器过负荷保护 变压器限时电流速断保护
.
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➢
电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。 当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用 下，变压器油和其它绝缘材料会因受热而分解，产生大量 气体。气体排出的多少以及排出速度，与变压器故障的严 重程度有关。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦斯 保护。
.
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Uab﹥Ugzd1 Ubc﹥Ugzd1
≥1
Kb1
tg1
Uca﹥Ugzd1
Uab﹥Ugzd2 Ubc﹥Ugzd2
≥1
Kb3
tg2
Uca﹥Ugzd2
Kb2
减磁出口
发信号
Kb4
分闸出口
Kb5
分灭磁出口
Kb6 停机出口
发信号
1.2 过电压保护逻辑框图
.Leabharlann 12➢转子一点接地保护
1、工作原理 当励磁绕组绝缘严重下降或损坏时，会引起励磁回路的接地故障，最常见 的是励磁回路一点接地故障。发生一点接地故障后，励磁回路对地电压升 高，在某些条件下会诱发第二点接地，励磁回路发生两点接地故障将严重 损坏发电机。所以我们配置转子一点接地来防止两点接地了发生。
.
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转子一点接地保护反映发电机转子对大轴绝缘电阻的下降，本 保护采用叠加交流电压的方法。等效电路如下图：
C1为隔直流电容，容量为20μF，C2为发电机转子绕组对地电容，整定输入，
Rg为转子绕组对地绝缘电阻，当其小于整定电阻Rjzd时，表示转子存在一点
接地。
.
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2、动作判据

第一章 二次回路的基本原理
识图的要素（快速识图法）。
（1)看图五要素
A、"二次相当于人的经脉"。了解一次设备如断路器、隔离开关、电流、电压 互感器、变压器等。了解这些设备的功能及常用的控制、保护方式，各个电压 等级不同，但是断路器的控制回路基本一样例如220kV线路的单元，“经脉受 大脑控制”，有相同之处，隔离开关的控制回路基本一样“经脉受大脑控制” ，GIS、HGIS组合电器二次回路除了电气闭锁及SF6气室报警多于普通敞开式 电气设备，其它基本一致。同时对应一次设备的TA、TV分别用于检测和继电 保护回路，一次设备的不同，采用的保护方式也不同。因此，从TA、TV的二 次回路的图纸可以清晰看到保护的方式。
二次回路基础
二次回路
山东首席技师、高级工程师闫大振
第一章 二次回路的基本原理
⑴ 1二次回路的组成 1.1二次回路的分类 （1）交流电压、电流回路（测量指示计量回路）。（2）直流回路：（控制回
路）在无直流电源小站，采用交流控制信号方式。（3）信号回路：（灯光指 示监控部分）。（4）保护装置与自动装置（交直流回路）。（5）保护室设置 的光纤配线柜保护专用光缆。五个部分组成。 1.2二次回路的作用 二次接线的任务是反映一次系统的工作状态，控制一次系统并在一次发生故障 时使故障部分退出工作。 确保发电厂、变电站电力电网系统中使操作能便利 可靠安全运行。（1）测量回路：模拟量、保护及监察测量、计量电能、故障 录波器等。（2）控制回路：各级电压的断路器及隔离开关和开闸、开关量等 ，（3）信号回路：运行与否的微机监视、故障及异常警报。（4）保护回路： 按需装设各种保护装置及自动装置以满足系统要求。（5）直流系统：由充电 模块和蓄电池组成作为直流控制保护、信号电源。

二、速动性：故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户 在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽 量地快速切除故障。 (快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)
三、灵敏性：保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反 应能力。（保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量 相差越大→灵敏度↑） 一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度
• 三、220kV线路：光纤纵差保护或纵联保护（少），阶 段式相间距离、接地距离、零序（方向）保护，保护 具有分相跳闸功能、综合重合闸及重合闸后加速保护。
§3 电网的电流保护和方向性电流保护
（主要用于35KV及以下线路）
§3-1 单侧电源网络反映相间短路的电流保护 （不带方向的电流保护）
一、三段式电流保护概述
1、外部d1点短路时：
2、内部d2点短路时：
(包括正常运行时)
Id1.B () Id1.A ()
U B () U A ()
PB
()
180
PA ()
Id 2.B () Id 2.A ()
U B () U A ()
PB
()
0
PA ()
《运行人员继电保护及二次回路》 基础培训课件
§1 绪论
§1-1 继电保护的作用
一、故障及不正常运行状态
┌ Id↑ 危害 ┌ 故障元件
故 障 → │ U ↓ ---→ │ 非故障元件
(各种短路) └ f ↕
│ 用户
└ 电力系┌元件不能正常工作
│f↓
---→ │长时间将损坏设备
Id

E Z

Zs
E Zd
Zd ()↑ → Id↓
曲线max：系统最大运行方式下发生三相 短路情况。大方式：系统所有机组、线路、 接地点均投入运行。

过流保护动作时间的整定应采取阶段原则，即位于电源则
的上一级保护的动作时间要比下级保护时间长。时间阶差△t取 0.5~0.75s。
二）电流速断保护 缺点：末端有死区。必须与过电流保护配合。
1、接线方式 采用两相不完全星形接线
2、整定计算
K
IDZ·J=
JX KK nL
·I D·ZD
IDZ·J——被保护区段末端三相最大短路电流，A。
四）带方向电流保护
在双侧电源供电或环形供电时，采用一般的电流保护就不 能保证选择性。可采用方向继电器构成方向保护来保证选择性。
构成原则：只有当电流从母线流向线路时保护才动作，如 果是线路流向母线，则保护不动作。
五）低电压闭锁的过电流保护
过流保护的动作电流是按躲过最大负荷电流整定，但在 某些情况下不能满足灵敏度要求。为了提高保护的灵敏度 和改善躲过负荷电流的条件，可在过流保护的基础上增加 低电压闭锁条件。
三、电力线路的保护
一）过电流保护 1、定时限过电流保护的接线方式
一般采用两相不完全星形接线，当线路发生两相或三 相短 路时，至少有一个电流继电器动作，起动跳闸回路。
（如图5-22） 2、有限反时限过流保护的接线方式
可采用两相不完全星形接线和两相差接线。
两相差接线优点：可以节省一只继电器和一个跳闸线圈。
电容器C用于保证重合闸装置只动作一次； 充电电阻4R用于限制电容器C的充电速度，防止一次重合 闸不成功时而发生多次重合，放电电阻6R为重合闸时（如手 动合开关），电容器可通过6R来放电。
四）继电保护装置的灵敏度
通过用灵敏系数Klm来衡量。 1、对于反应故障时参数量增加的保护装置：
保护区末端金属时性故短障路参数的最值小计
预告信号的主要作用：在运行设备发生异常现象时，

TA1的U相回路标号可以是U411-U419；电压互
感器TV2的U相回路标学号习交流可PPT以是U621-U629。
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三、安装接线图
• 原理图或原理展开图通常是按功能电路如控制回 路、保护回路、信号回路来绘制的，而安装接线 图是按设备如开关柜、继电器屏、信号屏为对象 绘制的。
• 安装接线图是用来表示屏内或设备中各元器件之 间连接关系的一种图形，在设备安装、维护时提 供导线连接位置。图中设备的布局与屏上设备布 置后的视图是一致的，设备、元件的端子和导线， 电缆的走向均用符号、标号加以标记。
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学习交流PPT
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图5-2 0.学4K习V断交路流器P二P次T 回路的原理图
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• 画出电度表的接线图、原理图
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二、原理展开图
• 原理展开图将二次回路中的交流回路与直流回路 分开来画。
• 交流回路又分为电流回路和电压回路；
• 直流回路又有直流操作回路与信号回路。
• 在展开图中继电器线圈和触点分别画在相应的回 路，用规定的图形和文字符号表示。
• 在展开图的右侧，有回路文字说明, 方便阅读。二 次回路安装接线图画出了二次回路中各设备的安 装位置及控制电缆和二次回路的连接方式，是现 场施工安装、维护必不可少的图纸。
• ④交流电流回路、信号回路及其他需要断开的 回路，一般需用试验端子。

（1）电磁型时间继电器：用于继电保护中
建立动作的延时。
其内部结构包括一个电磁机构和一套机械型钟表机 构——当时间继电器加上工作电压时，电磁铁向下运动， 一对瞬时动作触点切换，同时启动时间机构，至预定的 延时时间，延时接点闭合。
时间继电器的延时时间与动静触点的距离有关，调 整该距离可调整延时的时间。
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电力设备在运行过程中，由于外力破 坏、设备内部绝缘击穿、过负荷、误操作 等原因，可能造成电气设备(线路)故障或异 常工作状态。
最常见的电力故障是短路
短路包括：三相短路、两相短路、大 电流接地系统的单相接地等、变压器、电 机内部线圈的匝间短路等等。(小电流接地系统)
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为了能正确、无误、迅速地切断故障，使电力系统能以最快速度恢复正常运行，要 求继电保护具备足够的选择性、快速性、灵敏性和可靠性（继电保护的基本要求）
（1）选择性：有选择性地切除故障设备，以保证非故障 设备连续运行（或尽量缩短故障状态的时间）
1
2
3
动作顺序3—2—1
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三、继电保护和二次回路常用的电气符号
• 常用继电器的图形符号
KA
继电器
继电器的触点 和线圈出线
电流继电器
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常用继电器图形符号2
KV
电压继电器
KS
信号继电器
KT
时间继电器
KD
差动继电器
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KM
中间继电器
KG
气体继电器

三、灵敏性：保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反 应能力。（保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量 相差越大→灵敏度↑）
一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度 四、可靠性：不拒动、不误动。
（主保护对动作快速性要求相对较高；
后备保护对灵敏性要求相对较高）
《运行人员继电保护及二次回路》 基础培训课件
§2 各电压等级的线路保护配置
《运行人员继电保护及二次回路》 基础培训课件
(3) 灵敏性校验 该保护不能保护本线路全长， 故用保护范围来衡量： max：最大保护范围. min：最小保护范围.
由23： Zs.E mxa x /xz1 3 lmin KkI ZE s.m x x /i nz31L
可求 lm i得 n(2 3： Z s.m K k iIn z1LZ s.m)a/x z1
以A-B线路为例：
规定电流正方向：保护处母线→被保护线路
规定电压正方向：母线高于中性点
1、外部d1点短路时：
2、内部d2点短路时：
(包括正常运行时)
Id1.B() Id1.A()
U B() U A()
P B() 180
PA()
Id2.B() Id B() 0
P A()
│f↓
---→ │长时间将损坏设备
└系统振荡
└发展成故障
二、继电保护的任务
┌故障时：自动、快速、有选择性地切除故障元件,保证非故障
系统事故→│
部分恢复正常运行。
└ 不正常运行时：自动、及时、有选择地动作于信号、
减负荷或跳闸
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§1-2 继保的基本原理和保护装置的组成 一、反应系统正常运行与故障时电气元件（设备）一端所测