本科继电保护知识要点
- 格式：pdf
- 大小：657.95 KB
- 文档页数：7
“常”指继电器不通电状态。电流继电器使用常开接点，低电压继电器使用常闭接点 【掌握】三段式电流保护原理 影响短路电流大小的因素，保护区与整定电流、短路电流的关系 主保护：无时限电流速断（Ⅰ段）、限时电流速断（Ⅱ段）
无时限电流速断保护 保护区不得伸出本线范围，整定时躲过本线末最大短路电流 除线变组情况不能保护本线全长，保护区随运方变化而变化 短路电流变小→保护区缩短，整定值增大→保护区缩短 选择性由电流整定值保证。
保护出口短路时，U 很低，会使功率方向继电器因为动作功率小于最小动作功率而拒动， 保护出口短路会产生（电压）死区。采用记忆电压的方法可以消除死区。 【掌握】反应相间短路的（功率）方向继电器采用 900 接线:
IA UBC IB UCA IC UAB 【了解】方向电流保护采用按相起动接线，这是为了防止反向不对称故障时非故障相电流影 响导致误动。
【掌握】整定公式： ZsetⅠ：
ZⅡ set
ZⅢ set
*有多条下线时整定方法：取小值
方向阻抗元件
ZⅢ set
一次阻抗与二次阻抗转换
Z set .1
nTV nTA
Z set .2
方向阻抗，整定阻抗与动作阻抗关系
【传统】距离保护的组成：启动、测量（阻抗元件）、振荡闭锁、电压回路断线、逻辑和出口
纵联保护
性点，在同样的参考方向下（电压:母线指向地，电流:母线指向线路） 相位关系与相间短 路时相反。 【了解】零序电流Ⅰ段：*为了躲过断路器合闸时因触头同期合闸形成的暂态零序电流导
致保护误动，在合闸时带 100ms 延时。 【一般了解】220kV 及以上电压等级采用单重的线路上，为防止等待单重期间保护误动，设
R
偏移阻抗
【了解】方向阻抗继电器有出口短路死区问题，采用“引入第三相电压和谐振记忆回路”解 决。 【熟悉】影响阻抗元件正确测量的因素：电压断线、过渡电阻、分支、振荡、串补、互感器 误差 【熟悉】TV 二次回路断线时阻抗继电器会误动，应设电压断线闭锁回路，当电压二次回路 断线时发信告警并闭锁保护出口。 【熟悉】过渡电阻对Ⅱ段阻抗继电器有影响，表现为动一下即返回。【了解】消除过渡电阻 影响的方法有采用瞬时固定（测定）Ⅱ段以及动作圆向+R 轴偏移、采用电抗特性继电器。 【掌握】振荡时继电保护不应动作，电力系统振荡时可能使Ⅰ、Ⅱ段距离保护误动，应设振 荡闭锁回路控制Ⅰ、Ⅱ段，当判别为振荡时闭锁保护，短路时开放保护。振荡闭锁回路根据 具体情况由调度决定是否投入，例如单电源线路上没有振荡问题，不投入振荡闭锁。Ⅲ段动 作时间长于 1.5s 时，不考虑振荡闭锁问题。 振荡闭锁原理主要利用有无序分量和电气量变化速度区分振荡与短路，变化快为短路、慢则 为振荡。方法有序分量起动以及短时开放Ⅰ、Ⅱ段等。 【掌握】在下线发生故障时，保护测量阻抗受分支系数影响，分支系数会导致下线故障时距 离保护不能正确测量，保护区伸长或缩短。 整定Ⅱ段时用最小分支系数，校验Ⅲ段远后备灵敏度时用最大分支系数 助增，分支系数大于 1，测量阻抗偏大，保护区缩短； 分支（外汲），分支系数小于 1，测量阻抗偏小，保护区伸长。
波形特点：含有很大非周期分量，波形偏于时间轴一侧，差动电流正负半波严重不对称；
含有较大二次谐波分量；
波形具有间断角。
【了解】为防止内部故障，短路电流较大导致 TA 饱和，二次电流波形畸变造成变压器差动
保护误闭锁，设置“差动速断”保护，动作电流较大，不经励磁涌流判据闭锁。
变压器相间后备保护
【熟悉】
保护种类：过电流，低压起动过流，复合电压起动过流，负序过流，低阻抗
≤35kV 中性点不直接接地系统 一般不跳闸，发信，原理：零序过电压绝缘监察（无选择性）、 【一般了解】小电流选线 110kV 中性点直接接地系统
【熟悉】接地短路特点：*零序电流与变压器中性点接地方式有关， * 故障点零序电压最高，变压器接地的中性点处最低， *零序短路功率方向与相间短路功率方向相反，正向短路时由故障点流向接地的变压器中
纵差：核心：不平衡电流形成原因与减小其影响的措施 不平衡电流形成原因及对策 1．TA 励磁特性不一致 整定值；比率制动 2．变压器各侧电流不同相 相位补偿（纠正） 外转角/内转角
3．TA 变比标准化
整定
4．变压器分接头改变 整定
5．励磁电流及励磁涌流 励磁涌流判据
励磁电流属于变压器差动保护不平衡电流，正常运行时较小，以整定值容易躲过。
反应接地故障的零序补偿接线，零序补偿系数计算
【了解】阻抗继电器：全阻抗、方向阻抗、偏移阻抗、电抗特性 【理解辨识】线路阻抗、短路阻抗、负荷阻抗、测量阻抗，方向阻抗元件的整定阻抗、动作
阻抗。线路阻抗角、方向阻抗元件的灵敏角
jX
整定阻抗
jX
整定阻抗
动作区
动作边界 动作特性 动作区
R
方向阻抗
动作边界 动作特性
灵敏Ⅰ段和不灵敏Ⅰ段。非全相运行时退出会误动的灵敏Ⅰ段。
【一般了解】零序电流Ⅱ段：整定时注意存在分支系数问题。 【了解】零序电流Ⅲ段：整定时躲过负荷电流形成的不平衡电流。 【熟悉】零序方向元件：仅用一只继电器，比较 3U0 与 3I0 相位，动作区与相间方向元件相
反。（正向故障时）3U0 超前 3I0 的相角即灵敏角为（700~800）-1800=-1100~-1000 因为故障点零序电压最高，不存在保护出口短路死区，不需要电压记忆回路。
应用：用于电网末端、运方变化较小的 10-35kV 线路。 【了解】电流保护接线方式及接线系数
一般电流保护用于 35kV 及以下电压等级，单相接地时没有短路电流、继电保护仅发信 号，可以采用两相不完全星形接线，统一接于 A、C 相。Y 型接线的接线系数为 1。
电流方向保护
【了解】电流保护用于双电源线路时会导致Ⅰ、Ⅱ段灵敏度下降甚至丧失，使Ⅲ段失去选择 性。 对策：加方向元件，当正向故障，故障方向由母线指向线路时接点闭合，起动保护。 【掌握】方向元件根据母线电压与线路电流相位关系判别故障方向，当电压二次断线时无法 正确动作。
KAA
KWA
KAB
+
KAc
KWB KWc
【结论】即使在双电源系统，并非每处保护均需要带方向，同一母线上动作时限最长的保护
以及短路电流方向单一的，可以不设方向元件。
正常运行时，方向元件可能动作，装于送电侧的方向元件动作，装于受电侧的方向
元件不动；但此时电流元件不动作，电流方向保护不动作。
两相短路时，非故障相方向元件动作情况不需要考虑，因为对应的电流元件不动作； 故可以称 900 方向元件仅有三相短路死区。
方向元件不动作或方向阻抗元件不动作，发闭锁信号； 单频，收信为 2 侧发信叠加。 跳闸：高定值元件动作且无收信闭锁。 采用 2 套定值起动，是为了防止仅一侧纵联保护起动形成单侧工作。 外部故障，近故障侧保护发闭锁信号；内部故障，2 侧保护均不发闭锁信号。 工程版闭锁制：正常时不起动发信；达到低定值条件，起动发信部分 起动发信后，连续发信 8-10ms,设远方起动、更加可靠防止单侧工作 发信 8-10ms 后，方向元件动作或方向阻抗元件动作，停止发闭锁信号（停信）； 跳闸：高定值元件动作且收到短暂信号后停信。
1 ((-900 -α)+(900 -α))=-α 2
-（900 +α）
U 以U为参考
U
U
标最灵敏线 I落在虚线处时，最灵敏
（900 +α）
标动作边界，最灵敏线 向两边展开900 I落在阴影处时，动作
接地故障保护 线路接地故障概率最高，有必要针对接地故障设置保护，针对接地故障的保护在发生相 间故障时可以不动作（如零序电流保护）或虽然动作但灵敏度降低（如接地距离保护）。 ≥110kV 中性点直接接地系统 零序电流保护 跳闸、发信
Ⅱ段，本线末处灵敏度； Ⅲ段，下线末处灵敏度（远）、本线末处灵敏度（近） 过量保护：Ksen=（最小）测量值/整定值 欠量保护：Ksen=整定值/ （最大）测量值 合格标准 Ksen>1.3-1.5(1.25)
电流保护
【了解】 电流元件动作电流、返回电流、返回系数定义，返回系数范围。 【一般了解】常开接点（动合触点）、常闭接点（动断触点）
灵敏度不足时措施： 后备保护：（定时限）过电流保护（Ⅲ段）
作为下线主保护的远后备保护以及本线主保护的近后备保护 目前更加强调远后备作用。
选择性由阶梯时间特性保证，电网末端为起点 起动电流整定原则：正常时不起动，外部故障切除后可靠返回 整定公式：
电流保护缺点：保护区随运方、短路类型变化；快速段不能保护本线全长（三段式保护共性） 优点：简单、可靠，不受电压二次断线影响
中性点不直接接地系统 【熟悉】没有零序故障电流，整个电压系统零序电压几乎一样。 【了解】此处零序电流为电容电流。非故障线“流入”电容电流，3I0 超前 3U0900
距离保护
原理：采用合理的接线方式后，测量阻抗等于故障点到保护安装处的线路正序阻抗，称为正 确测量。保护区与系统运方、短路类型无关。
【掌握】反应相间故障的 00 接线
允许制发信条件，跳闸条件；外部故障、内部故障时行为 【了解】单频/双频；短时发信/长期发信；停信
变压器保护
【熟悉】 故障类型、异常运行情况与保护配置
故障： 油箱内：相间、接地、匝间 油箱外：相间、接地
异常： 油温过高、油位异常、冷却系统故障等 保护配置 主保护：瓦斯、纵差
后备保护：相间后备、接地后备 瓦斯：轻瓦斯 发信 重瓦斯 跳闸、发信
*励磁涌流形成原因、波形特点、防止励磁涌流导致变压器差动保护误动措施
原因：空载合闸或外部故障切除时电压突变，磁通不能突变，产生暂态磁通，
使铁芯严重饱和，励磁电流急剧增大 形成励磁涌流，可达 5－8IN 由于励磁涌流导致变压器差动电流与内部故障时短路电流接近，无法以差动电流大小区
分内部故障与励磁涌流，采用差动电流波形判据，判定为励磁涌流后闭锁变压器差动保护。
无时限电流速断保护 保护区不得伸出本线范围，整定时躲过本线末最大短路电流 除线变组情况不能保护本线全长，保护区随运方变化而变化 短路电流变小→保护区缩短，整定值增大→保护区缩短 选择性由电流整定值保证。
保护出口短路时，U 很低，会使功率方向继电器因为动作功率小于最小动作功率而拒动， 保护出口短路会产生（电压）死区。采用记忆电压的方法可以消除死区。 【掌握】反应相间短路的（功率）方向继电器采用 900 接线:
IA UBC IB UCA IC UAB 【了解】方向电流保护采用按相起动接线，这是为了防止反向不对称故障时非故障相电流影 响导致误动。
【掌握】整定公式： ZsetⅠ：
ZⅡ set
ZⅢ set
*有多条下线时整定方法：取小值
方向阻抗元件
ZⅢ set
一次阻抗与二次阻抗转换
Z set .1
nTV nTA
Z set .2
方向阻抗，整定阻抗与动作阻抗关系
【传统】距离保护的组成：启动、测量（阻抗元件）、振荡闭锁、电压回路断线、逻辑和出口
纵联保护
性点，在同样的参考方向下（电压:母线指向地，电流:母线指向线路） 相位关系与相间短 路时相反。 【了解】零序电流Ⅰ段：*为了躲过断路器合闸时因触头同期合闸形成的暂态零序电流导
致保护误动，在合闸时带 100ms 延时。 【一般了解】220kV 及以上电压等级采用单重的线路上，为防止等待单重期间保护误动，设
R
偏移阻抗
【了解】方向阻抗继电器有出口短路死区问题，采用“引入第三相电压和谐振记忆回路”解 决。 【熟悉】影响阻抗元件正确测量的因素：电压断线、过渡电阻、分支、振荡、串补、互感器 误差 【熟悉】TV 二次回路断线时阻抗继电器会误动，应设电压断线闭锁回路，当电压二次回路 断线时发信告警并闭锁保护出口。 【熟悉】过渡电阻对Ⅱ段阻抗继电器有影响，表现为动一下即返回。【了解】消除过渡电阻 影响的方法有采用瞬时固定（测定）Ⅱ段以及动作圆向+R 轴偏移、采用电抗特性继电器。 【掌握】振荡时继电保护不应动作，电力系统振荡时可能使Ⅰ、Ⅱ段距离保护误动，应设振 荡闭锁回路控制Ⅰ、Ⅱ段，当判别为振荡时闭锁保护，短路时开放保护。振荡闭锁回路根据 具体情况由调度决定是否投入，例如单电源线路上没有振荡问题，不投入振荡闭锁。Ⅲ段动 作时间长于 1.5s 时，不考虑振荡闭锁问题。 振荡闭锁原理主要利用有无序分量和电气量变化速度区分振荡与短路，变化快为短路、慢则 为振荡。方法有序分量起动以及短时开放Ⅰ、Ⅱ段等。 【掌握】在下线发生故障时，保护测量阻抗受分支系数影响，分支系数会导致下线故障时距 离保护不能正确测量，保护区伸长或缩短。 整定Ⅱ段时用最小分支系数，校验Ⅲ段远后备灵敏度时用最大分支系数 助增，分支系数大于 1，测量阻抗偏大，保护区缩短； 分支（外汲），分支系数小于 1，测量阻抗偏小，保护区伸长。
波形特点：含有很大非周期分量，波形偏于时间轴一侧，差动电流正负半波严重不对称；
含有较大二次谐波分量；
波形具有间断角。
【了解】为防止内部故障，短路电流较大导致 TA 饱和，二次电流波形畸变造成变压器差动
保护误闭锁，设置“差动速断”保护，动作电流较大，不经励磁涌流判据闭锁。
变压器相间后备保护
【熟悉】
保护种类：过电流，低压起动过流，复合电压起动过流，负序过流，低阻抗
≤35kV 中性点不直接接地系统 一般不跳闸，发信，原理：零序过电压绝缘监察（无选择性）、 【一般了解】小电流选线 110kV 中性点直接接地系统
【熟悉】接地短路特点：*零序电流与变压器中性点接地方式有关， * 故障点零序电压最高，变压器接地的中性点处最低， *零序短路功率方向与相间短路功率方向相反，正向短路时由故障点流向接地的变压器中
纵差：核心：不平衡电流形成原因与减小其影响的措施 不平衡电流形成原因及对策 1．TA 励磁特性不一致 整定值；比率制动 2．变压器各侧电流不同相 相位补偿（纠正） 外转角/内转角
3．TA 变比标准化
整定
4．变压器分接头改变 整定
5．励磁电流及励磁涌流 励磁涌流判据
励磁电流属于变压器差动保护不平衡电流，正常运行时较小，以整定值容易躲过。
反应接地故障的零序补偿接线，零序补偿系数计算
【了解】阻抗继电器：全阻抗、方向阻抗、偏移阻抗、电抗特性 【理解辨识】线路阻抗、短路阻抗、负荷阻抗、测量阻抗，方向阻抗元件的整定阻抗、动作
阻抗。线路阻抗角、方向阻抗元件的灵敏角
jX
整定阻抗
jX
整定阻抗
动作区
动作边界 动作特性 动作区
R
方向阻抗
动作边界 动作特性
灵敏Ⅰ段和不灵敏Ⅰ段。非全相运行时退出会误动的灵敏Ⅰ段。
【一般了解】零序电流Ⅱ段：整定时注意存在分支系数问题。 【了解】零序电流Ⅲ段：整定时躲过负荷电流形成的不平衡电流。 【熟悉】零序方向元件：仅用一只继电器，比较 3U0 与 3I0 相位，动作区与相间方向元件相
反。（正向故障时）3U0 超前 3I0 的相角即灵敏角为（700~800）-1800=-1100~-1000 因为故障点零序电压最高，不存在保护出口短路死区，不需要电压记忆回路。
应用：用于电网末端、运方变化较小的 10-35kV 线路。 【了解】电流保护接线方式及接线系数
一般电流保护用于 35kV 及以下电压等级，单相接地时没有短路电流、继电保护仅发信 号，可以采用两相不完全星形接线，统一接于 A、C 相。Y 型接线的接线系数为 1。
电流方向保护
【了解】电流保护用于双电源线路时会导致Ⅰ、Ⅱ段灵敏度下降甚至丧失，使Ⅲ段失去选择 性。 对策：加方向元件，当正向故障，故障方向由母线指向线路时接点闭合，起动保护。 【掌握】方向元件根据母线电压与线路电流相位关系判别故障方向，当电压二次断线时无法 正确动作。
KAA
KWA
KAB
+
KAc
KWB KWc
【结论】即使在双电源系统，并非每处保护均需要带方向，同一母线上动作时限最长的保护
以及短路电流方向单一的，可以不设方向元件。
正常运行时，方向元件可能动作，装于送电侧的方向元件动作，装于受电侧的方向
元件不动；但此时电流元件不动作，电流方向保护不动作。
两相短路时，非故障相方向元件动作情况不需要考虑，因为对应的电流元件不动作； 故可以称 900 方向元件仅有三相短路死区。
方向元件不动作或方向阻抗元件不动作，发闭锁信号； 单频，收信为 2 侧发信叠加。 跳闸：高定值元件动作且无收信闭锁。 采用 2 套定值起动，是为了防止仅一侧纵联保护起动形成单侧工作。 外部故障，近故障侧保护发闭锁信号；内部故障，2 侧保护均不发闭锁信号。 工程版闭锁制：正常时不起动发信；达到低定值条件，起动发信部分 起动发信后，连续发信 8-10ms,设远方起动、更加可靠防止单侧工作 发信 8-10ms 后，方向元件动作或方向阻抗元件动作，停止发闭锁信号（停信）； 跳闸：高定值元件动作且收到短暂信号后停信。
1 ((-900 -α)+(900 -α))=-α 2
-（900 +α）
U 以U为参考
U
U
标最灵敏线 I落在虚线处时，最灵敏
（900 +α）
标动作边界，最灵敏线 向两边展开900 I落在阴影处时，动作
接地故障保护 线路接地故障概率最高，有必要针对接地故障设置保护，针对接地故障的保护在发生相 间故障时可以不动作（如零序电流保护）或虽然动作但灵敏度降低（如接地距离保护）。 ≥110kV 中性点直接接地系统 零序电流保护 跳闸、发信
Ⅱ段，本线末处灵敏度； Ⅲ段，下线末处灵敏度（远）、本线末处灵敏度（近） 过量保护：Ksen=（最小）测量值/整定值 欠量保护：Ksen=整定值/ （最大）测量值 合格标准 Ksen>1.3-1.5(1.25)
电流保护
【了解】 电流元件动作电流、返回电流、返回系数定义，返回系数范围。 【一般了解】常开接点（动合触点）、常闭接点（动断触点）
灵敏度不足时措施： 后备保护：（定时限）过电流保护（Ⅲ段）
作为下线主保护的远后备保护以及本线主保护的近后备保护 目前更加强调远后备作用。
选择性由阶梯时间特性保证，电网末端为起点 起动电流整定原则：正常时不起动，外部故障切除后可靠返回 整定公式：
电流保护缺点：保护区随运方、短路类型变化；快速段不能保护本线全长（三段式保护共性） 优点：简单、可靠，不受电压二次断线影响
中性点不直接接地系统 【熟悉】没有零序故障电流，整个电压系统零序电压几乎一样。 【了解】此处零序电流为电容电流。非故障线“流入”电容电流，3I0 超前 3U0900
距离保护
原理：采用合理的接线方式后，测量阻抗等于故障点到保护安装处的线路正序阻抗，称为正 确测量。保护区与系统运方、短路类型无关。
【掌握】反应相间故障的 00 接线
允许制发信条件，跳闸条件；外部故障、内部故障时行为 【了解】单频/双频；短时发信/长期发信；停信
变压器保护
【熟悉】 故障类型、异常运行情况与保护配置
故障： 油箱内：相间、接地、匝间 油箱外：相间、接地
异常： 油温过高、油位异常、冷却系统故障等 保护配置 主保护：瓦斯、纵差
后备保护：相间后备、接地后备 瓦斯：轻瓦斯 发信 重瓦斯 跳闸、发信
*励磁涌流形成原因、波形特点、防止励磁涌流导致变压器差动保护误动措施
原因：空载合闸或外部故障切除时电压突变，磁通不能突变，产生暂态磁通，
使铁芯严重饱和，励磁电流急剧增大 形成励磁涌流，可达 5－8IN 由于励磁涌流导致变压器差动电流与内部故障时短路电流接近，无法以差动电流大小区
分内部故障与励磁涌流，采用差动电流波形判据，判定为励磁涌流后闭锁变压器差动保护。
