继电保护课件2

电力系统继电保护辅导资料二

主 题：课件第二章电网的电流保护第1-2节——单侧电源网络相间短路的电流保护、电网相间短路的方向性电流保护

学习时间：2013年10月7日－10月13日

内 容：

我们这周主要学习第二章的第1-2节，单侧电源网络相间短路的电流保护和电网相间短路的方向性电流保护的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深电网电流保护相关知识的理解。

一、学习要求

1．掌握三段式电流保护的配合原则、整定计算，会阅读三段式电流保护的原理图；

2．理解方向性电流保护中方向元件的作用，能正确按动作方向分组配合、整定计算。

二、主要内容

（一）单侧电源网络相间短路的电流保护

1． 继电器

（1）基本原理

能自动地使被控制量发生跳跃变化的控制元件称为继电器。当输入信号达到某一定值或由某一定值突跳到零时，继电器就动作，使被控制电路通断。它的功能是反应输入信号的变化以实现自动控制和保护。 继电器的继电特性：(也称控制特性)继电器的输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。

图1 继电特性

继电器的返回系数rK：返回值rX与动作值opX的比值。即

rropXKX

过量继电器：反应电气量增加而动作的继电器。其返回系数小于1，不小于0.85。

欠量继电器：反应电气量降低而动作的继电器。其返回系数大于1，不大于1.2。

（2）继电保护装置的基本分类

 按动作原理：

电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。

 按反应的物理量：

电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。

 按作用：

起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。 Y max Y

Y min

0 X r X X op （3）过电流继电器

动作电流(Iop)：使继电器动作的最小电流。

返回电流(Ire)：使继电器由动作状态返回到起始位置时的最大电流。

2.单侧电源网络相间短路时电流量值特征

1/42第2.2节双侧电源网络相间短路的方向性电流保护

2/42双电源及多电源系统供电更可靠。如下图，即使断路器1、2跳开（无论何原因），则变电站M、N、P的供电情况受到的影响较小。变电站M、P背后的电源可能是多个电源，但是，经戴维南原理等效后，突出了所要研究的M ~ P之间的线路情况。MNP1234

3/42KI→找差异保护2不满足“选择性”要求，怎么办？对于上图的故障情况，按选择性要求，希望：保护3、4跳闸，保护1、2不跳闸。一、问题的提出如果保护1～4均按照第一节的方法进行整定，那么，在K1 点发生短路时，如果短路电流IK大于保护2 和3 的定值，则保护3属于应当动作跳闸，但，保护2 的动作属于误动，从而导致变电站N被停电。MNP1234K1'KI

4/42MNP1234K1发现差异：保护2的规定正方向与的方向相反；保护3的规定正方向与的方向相同。我们规定继电保护工作的“正方向”：由继电保护安装处指向被保护元件。{教材中，正方向规定为：由母线指向线路（仅适用于线路）}KIKIKI电压正方向：电压升（目的：便于相量的加减）。aUbUabU

5/42MNP1234K1区分方向的问题，必须采用至少2 个电气量的相量比较。经过研究、分析，较多地采用：以保护安装处的电压作为参考相量。于是，保护2和3的电气量有如下的相量关系：KI为此，我们试图设计一种方法，如果能够区分是“正方向”还是“反方向”（差异），并且，只让对应为“正方向”的保护动作，那么，问题就迎刃而解了。KI6/42MNP1234K13.mI2.mImUmU3.mI2.mIk可以设法仅满足“正方向”时才动作3.mKmIZU由电路原理可得：按照标定的方向，2.mKIZKZ分界线保护3的正向为线路阻抗角k

7/42如果实现了上述的“短路方向”判别，那么，只要在方向相同的保护之间进行“配合”即可。如下图，1、3、5为朝着同一个方向，可以通过“短路方向的识别”使右侧电源相当于不产生影响，这样，就可以利用前述单电源的设计和配置方法。MNP12Q5364类似地，2、4、6为另一个“同方向”。于是，双电源问题归结为：如何区分短路的方向？

由各种类型的发电厂、输电设备和配电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统，我们把它统称为电力系统。一般将电能通过的设备成为电力系统成为电力电力系统的一次设备，如发电机、变压器、断路器、输电电路等，对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，被称为电力系统的二次设备。继电保护装置就属于电力系统的二次设备。

一、继电保护装置的基本原理

为了完成继电保护的任务，继电保护就必须能够区别是正常运行还是非正常运行或故障，要区别这些状态，关键的就是要寻找这些状态下的参量情况，找出其间的差别，从而构成各种不同原理的保护。

1.利用基本电气参数的区别

发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的变化，可以构成如下保护：

(1)过电流保护。单侧电源线路如图1-1所示，若在BC段上发生三相短路，则从电源到短路点k之间将流过很大的短路电流Ik，可以使保护2反应这个电流增大而动作于跳闸。

(2)低电压保护。如图1所示，短路点k的电压Uk降到零，各变电站母线上的电压都有所下降，可以使保护2反应于这个下降的电压而动作。

图1：单侧电源线路

(3)距离保护。距离保护反应于短路点到保护安装地之间的距离（或测量阻抗）的减小而动作。如图1所示，设以Zk表示短路点到保护2（即变电站B母线）之间的阻抗，则母线上的残余电压为：

UB=IkZko ZB

就是在线路始端的测量阻抗，它的大小正比于短路点到保护2之间的距离。

2.利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差别

图2所示为双侧电源网络。若统一规定电流的正方向是从母线流向线路，则对线路AB两侧电流相位（或功率方向）的分析如下。

图2：双侧电源网络

a——正常运行情况；b——线路AB外部短路情况；c——线路AB内部短路情况

正常运行时，A、B两侧电流的大小相等，相位相差180°；当线路AB外部故障时，A、B两侧电流仍大小相等，相位相差180°；当线路AB内部短路时，A、B两侧电流一般大小不相等，在理想情况下（两侧电动势同相位且全系统的阻抗角相等），两侧电流同相位。从而可以利用电气元件在内部故障与外部故障（包括正常运行情况）时，两侧电流相位或功率方向的差别构成各种差动原理的保护（内部故障时保护动作），如纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。

第一章 继电保护工作基本知识

第一节 电流互感器

电流互感器（CT）是电力系统中很重要的电力元件，作用是将一次高压侧的大电流通

过交变磁通转变为二次电流供给保护、测量、录波、计度等使用，本局所用电流互感器二次

额定电流均为5A，也就是铭牌上标注为100/5，200/5等，表示一次侧如果有100A或者200A

电流，转换到二次侧电流就是5A。

电流互感器在二次侧必须有一点接地，目的是防止两侧绕组的绝缘击穿后一次高电压引

入二次回路造成设备与人身伤害。同时，电流互感器也只能有一点接地，如果有两点接地，

电网之间可能存在的潜电流会引起保护等设备的不正确动作。如图1.1，由于潜电流IX的存

在，所以流入保护装置的电流IY≠I，当取消多点接地后IX＝0，则IY＝I。

在一般的电流回路中都是选择在该电

流回路所在的端子箱接地。但是，如果差

动回路的各个比较电流都在各自的端子箱

接地，有可能由于地网的分流从而影响保

护的工作。所以对于差动保护，规定所有

电流回路都在差动保护屏一点接地。

电流互感器实验

1、极性实验

功率方向保护及距离保护，高频方向保护等装置对电流方向有严格要求，所以CT必

2、变比实验

须做极性试验，以保证二次回路能以CT的减极性方式接线，从而一次电流与二次电流的方

向能够一致，规定电流的方向以母线流向线路为正方向，在CT本体上标注有L1、L2，接

线盒桩头标注有K1、K2，试验时通过反复开断的直流电流从L1到L2，用直流毫安表检查

二次电流是否从K1流向K2。线路CT本体的L1端一般安装在母线侧，母联和分段间隔的

CT本体的L1端一般都安装在I母或者分段的I段侧。接线时要检查L1安装的方向，如果

不是按照上面一般情况下安装，二次回路就要按交换头尾的方式接线。

CT需要将一次侧电流按线性比例转变到二次侧，所以必须做变比试验，试验时的标准

CT是一穿心CT，其变比为（600/N）/5，N为升流器穿心次数，如果穿一次，为600/5。对