继电保护专业介绍

继电保护专业介绍2019年7月主要介绍以下问题：•电力系统的组成•继电保护相关设备•继电保护主要作用及基本要求•继电保护专业的主要工作•继电保护原理的简单介绍一、电力系统的组成一、电力系统的组成由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户（用电设备）组成的系统统称为电力系统。（1）发电厂：生产电能。（2）电力网：变换电压、传送电能。由变电所和电力线路组成。（3）配电系统：将系统的电能传输给电力用户。（4）电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。（5）用电设备：消耗电能。从调度、管理、控制的角度看从电压等级的角度看二、继电保护设备•电压互感器•电流互感器•保护装置•自动装置•电压互感器电压互感器：电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。电压互感器的原理•电流互感器电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中。电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器的原理保护装置：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，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套设备，一般通称为继电保护装置。（1）按照被保护的对象分类：输电线路的保护、电气设备的保护。（2）按照保护原理分类：过电流、低电压、过电压、功率方向、阻抗距离、差动保护等。（3）按照保护所反映的故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、非全相运行保护、失步保护、失磁保护等。（4）按继电保护装置的实现技术分类：电磁型保护、晶体管型保护、集成电路型保护、微机型保护（目前广泛使用）。（5）按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。继电保护的分类自动装置指防止电力系统失去稳定和避免电力系统发生大面积停电的自动保护装置。如自动重合闸、备用电源和备自投、自动联切负荷、自动低频（低压）减负荷、事故减功率、事故切机、电气制动、水轮发电机自动启动和调相改发电、抽水蓄能机组由抽水改发电、自动解列、振荡解列及自动快速调节励磁等。三、继电保护在电网中的主要作用及基本要求电力系统短路的危害1、故障点很大的短路电流燃起的电弧，使故障设备损坏。2、从电源到故障点间流过的短路电流，它们引起的发热和电动力将造成在该路径中有关的非故障元件的损坏。3、靠近故障点的部分地区电压大幅下降，使用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。4、破坏电力系统的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。•继电保护在电力系统中的作用：（1）当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求（如保持电力系统的暂态稳定性）。（2）反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动的进行调整，或将那些继续运行会引起事故的设备予以切除。继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行。•电力系统对继电保护的四点要求（1）可靠性：继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本要求。要求继电保护在设计要求它动作的异常或故障状态下，能够准确地完成动作；在非设计要求它动作的其他所有情况下，能够可靠不动作。现在主网主系统的保护都是双套配置，主要就是为了保证可靠性。（2）选择性：继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展。例如：对于电力元件的继电保护，当电力元件故障时，要求最靠近故障点的断路器动作断开系统供电电源。实现继电保护选择性的手段是在已经配置的继电保护装置的基础上，进行合理的动作值整定。（3）快速性：继电保护快速性是指继电保护应以允许的可能最快速度作用于断路器跳闸，以断开故障或终止异常状态的发展。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，并特别利于故障后的电力系统同步运行的稳定性。快速切除线路和母线的短路故障，是提高电力系统暂态稳定的最重要手段。（4）灵敏性：继电保护灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠的动作的能力。故障时通入装置的故障量和给定的装置启动值之比，称为继电保护的灵敏系数。一般地说，继电保护装置的动作越灵敏，越能保证在故障情况下的可靠动作，但却越容易在正常运行情况下因偶然的异常运行状态而误动作，最常见的如线路的过负荷。规定恰当的灵敏性要求是必要的。四、继电保护专业的主要工作1、负责全厂继电保护装置和自动装置的检修维护工作。2、负责全厂继电保护设备的整定计算工作。3、负责继电保护装置的更新改造工作。4、负责继电保护专业技术监督工作。5、负责全厂继电保护专业反措的执行。五、继电保护原理简介（一）、电力设备和线路的保护配置（二）、常见继电保护装置的类型（三）、电厂主要的电力设备的保护配置简介（一）、电力设备和线路的保护配置•1、应装设短路故障保护，短路故障保护有主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护。•（1）主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。•（2）后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备。近后备是由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护。•（3）辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。（二）、常见继电保护装置的类型•1、电流保护（1）过电流保护：是按照躲过被保护设备或线路中可能出现的最大负荷电流来整定的。如大电机启动电流(短时)和穿越性短路电流之类的非故障性电流，以确保设备和线路的正常运行。为使上、下级过电流保护能获得选择性，在时限上设有一个相应的级差。•（2）电流速断保护：是按照被保护设备或线路未端可能出现的最大短路电流或变压器二次侧发生三相短路电流而整定的。速断保护动作，理论上电流速断保护没有时限。即以零秒及以下时限动作来切断断路器的。过电流保护和电流速断保护常配合使用，以作为设备或线路的主保护和相邻线路的备用保护。•（3）定时限过电流保护：在正常运行中，被保护线路上流过最大负荷电流时，电流继电器不应动作，而本级线路上发生故障时，电流继电器应可靠动作；定时限过电流保护由电流继电器、时间继电器和信号继电器三元件组成(电流互感器二次侧的电流继电器测量电流大小—时间继电器设定动作时间—信号继电器发出动作信号)；定时限过电流保护的动作时间与短路电流的大小无关，动作时间是恒定的。•2、电压保护（1）过电压保护：防止电压升高可能导致电气设备损坏而装设的。(雷击、高电位侵入、事故过电压、操作过电压等)10kV开闭所端头、变压器高压侧装设避雷器主要用来保护开关设备、变压器；变压器低压侧装设避雷器是用来防止雷电波由低压侧侵入而击穿变压器绝缘而设的。（2）欠电压保护：防止电压突然降低致使电气设备的正常运行受损而设的。•3、瓦斯保护油浸式变压器内部发生故障时，短路电流所产生的电弧使变压器油和其它绝缘物产生分解，并产生气体(瓦斯)，利用气体压力或冲力使气体继电器动作。故障性质可分为轻瓦斯和重瓦斯，当故障严重时(重瓦斯)气体继电器触点动作，使断路器跳闸并发出报警信号。轻瓦斯动作信号一般只有信号报警而不发出跳闸动作。•4、差动保护这是一种按照电力系统中，被保护设备发生短路故障，在保护中产生的差电流而动作的一种保护装置。常用做主变压器、发电机的保护装置，按其装置方式的不同可分为。（1）横联差动保护：常用作发电机的短路保护，一般设备的每相均为双绕组或双母线时，采用这种差动保护。（2）纵联差动保护：一般常用作主变压器的保护，是专门保护变压器内部和外部故障的主保护。差动保护基本原理MINI不考虑线路电容电流不考虑两侧TA的采样误差根据基尔霍夫定律：线路正常运行或区外故障0NMII线路区内故障：0NMII•5、距离保护这种继电保护也是主系统的高可靠性、高灵敏度的继电保护，又称为阻抗保护，这种保护是按照长线路故障点不同的阻抗值而整定的。距离保护的基本原理前面介绍的各种电流电压保护，其保护范围要随系统运行方式的变化而变化。对长距离、重负荷线路，由于线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用电流电压保护，其灵敏性也常常不能满足要求。距离保护是广泛运用在110KV及以上电压输电线路中的一种保护装置。I、距离保护的基本原理输电线路的长度是一定的，其阻抗也基本一定。在其范围内任何一点故障，故障点至线路首端的距离都不一样，也就是阻抗不一样，都会小于总阻抗。距离保护就是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。距离保护的核心元件阻抗继电器。当被保护线路上发生短路故障时，阻抗继电器的测量阻抗为Zm设阻抗继电器的工作电压为阻抗继电器的整定阻抗是指保护安装处至保护末端的阻抗。由此可见：保护区内短路故障，工作电压小于0；而保护外或反方向短路故障，工作电压大于0。II、距离保护的时限特性距离保护时限特性与三段式电流保护相似。opmmsetUUIZsetZIII、距离保护的构成由起动元件、方向元件、测量元件、时间元件和执行部分组成。起动元件：发生短路故障时瞬时起动保护装置。方向元件：判断短路方向。测量元件：测量短路点至保护安装处距离。时间元件：根据预定的时限特性动作，保证保护动作的选择性。执行元件：作用于跳开断路器。起动元件输入信号方向元件时间元件跳闸阻抗元件出口元件（三）、电厂主要的电力设备的保护配置简介•主变压器保护配置：（1）差动速断保护；（2）比率差动（二次谐波制动）保护；（3）高压侧复合电压闭锁过流保护（I、II、III段）；（4）低压侧复合电压闭锁过流保护（I、II、III段）；（5）非电量保护（重瓦斯跳闸，轻瓦斯报警；超温报警或跳闸；压力释放跳闸）；（6）过负荷保护，起动风机、闭锁调压信号报警；（7）电流互感器断线报警及闭锁比率差动保护；（8）电压互感器断线报警；发变组保护配置1.反映短路故障的主保护（1）发电机差动保护（2）主变差动保护（3）转子两点接地保护（4）匝间保护（5）高厂变差动保护2.反映短路故障的后备保护（1）主变高压侧过流及阻抗保护（2）发电机复合电压过电流（3）高厂变高压侧过流及分支保护3.反映接地故障的保护（1）定子接地保护（2）转子一点接地保护（3）主变零序过电流保护（4）主变间隙零流零压保护（5）高厂变低压侧零序保护（6）主变零序电压电流保护4.反映异常运行的保护（1）发电机过负荷保护（定子过负荷、负序过负荷）（2）误上电保护（3）失磁保护（4）TA和TV断线（5）断口闪络（6）失灵保护（7）主变通风（8）过电压保护（9）过激磁保护（10）失步保护（11）逆功率及程控逆功率保护（12）启停机保护（13）低频率保护5.非电量保护（1）主变轻、重瓦斯（2）主变压力释放（3）主变突加压力（4）主变冷却器全停（5）主变绕组温度高（6）主变油温高（7