继电保护现场工作讲义

1继电保护教案目录前言2页1----------电力系统典型故障分析2页1.1--------单相接地短路故障分析7页1.2--------两相短路故障分析8页1.3--------两相接地短路故障分析10页1.4--------三相短路故障分析12页小结13页2----------继电保护原理14页2.1--------距离保护原理14页2.2--------方向保护原理19页2.3--------纵联保护原理23页3----------继电保护检验27页3.1--------新投验收检验的项目及要求27页3.1.1------检验前准备工作27页3.1.2------二次回路检验28页3.1.3------保护装置检验31页3.1.4------装置与通道设备的联调检验33页3.1.5------装置间的联调检验33页3.1.6------保护整组试验34页3.1.7------带负荷向量检查34页3.2--------保护检验的根据及方法35页3.2.1------电压、电流保护的检验35页3.2.2------保护启动元件的检验36页3.2.3------距离保护的检验37页3.2.4------零序方向保护的检验38页3.2.5------复合电压闭锁方向过电保护的检验40页3.2.6------差动保护的检验41页4----------录波图分析45页4.1--------单相接地短路录波图分析45页4.2--------两相短路录波图分析46页4.3--------两相接地短路录波图分析48页4.4--------三相短路录波图故障分析49页4.5--------变压器低压侧两相短路故障录波图分析50页4.6--------故障实例分析52页2前言首先我谈一下我从事继电保护的几点体会：第一点：我们的继电保护专业在电力系统中是一个很重要的专业，直接关系到电力设备的安全和电力系统的稳定运行；同时继电保护的采集量来自一次系统、最终服务于一次系统。所以说我们首先应该站在系统的高度来考虑我们的专业工作；从一次系统的角度出发来考虑我们的继电保护装置、安全自动装置、二次回路接线等等。例如下图所示系统接线；变电站二次接线：PT开口三角电压极性端接N600，非极性端接L630；线路CT以母线为正极性；变压器零序CT以变压器为极性。那么，如果进行变压器零序方向保护试验该如何进行呢？该通入什么角度的测试量？大家都知道现在的微机变压器零序方向保护都有两项定值：“方向指向母线”和“方向指向变压器”。到底该如何设置这两项定值呢？大家看上面系统图，当线路上发生单相接地短路故障时，故障电流由母线流向大地，再从变压器中性点返回，同时线路阻抗角一般为75度左右，那么由向量图可看出对于母线一次电气量来说3I0超前3U0约110度左右，到了二次回路，由于线路保护CT以母线为正极性抽取，所以线路保护的零序方向也是3I0超前3U0约110度左右；再看变压器中性点零序CT，故障电流由大地从CT非极性端流入，使中性点零序二次电流反了180度，也就是说变压器保护的零序方向是3U0超前3I0约75度左右。（如向量图示）通过上述事例，大家可以看出我的着眼点首先从一次系统出发，结合变电站二次回路实际接线，再去测试保护装置的动作行为。象上面这个事例，我通入装置的测试量电压超前电流75度，保护应该动作，否则就不对。如果我把变压器中性点零序CT以大地为极性抽取，那么我通入装置的测试量电流超前电压110度，此时保护应该动作。第二点：在我们的工作中，有的同志重装置轻回路，有的同志重回路轻装置，这两点都是不对的。继电保护专业，装置和回路是一个相互关联、密不可分的整体，像上面的事例，变压器的中性点零序CT的极性端的抽取方式不同，将会得出截然相反的两种结果，如果我只测试装置的动作行为，而不管实际二次回路接线，那免不了会发生继电保护误动、拒动事故；反过来说如果装置要求只能采取该种接线，而你又轻装置，认为都由厂家保证了，不了解该套装置的原理，那免不了也会发生继电保护误动、拒动事故，影响系统稳定运行。所以说一定要树立一个整体观念。3第三点：安全与专业技术水平的关系。首先树立安全意识是必须的，但继电保护是一个技术性较强专业，光有安全意识是不够的，还必须不断提高自身的专业技术水平，只有这样才能全面把握现场工作中的各个环节，充分考虑各种危险因素，才能彻底杜绝事故的发生，保证安全供电。像我们继电保护专业曾经发生过的许多人为事故，大多数属于此类，认为这样做没事，结果却发生了事故。这就是因为受专业技术水平的限制没有考虑到它的危险性。所以说不断提高自身的专业技术水平是继电保护专业保证安全的先决条件。第一章电力系统典型故障分析学习典型故障分析的目的：继电保护按采集量划分，大致分为两类：一类是电量保护，如电流保护、电压保护、距离保护、纵联保护等；另一类是非电量保护，如非全相保护、变压器瓦斯保护等。对于电量保护直接反映一次电气量的变化，并最终作用于一次设备，以实现对电力系统一次设备的控制与保护。所以说必须掌握典型故障的分析方法以及各种故障情况下电气量的变化规律；这对我们今后工作中分析故障、分析继电保护动作行为（是正确动作、拒动还是误动）都是非常重要的。电力系统典型故障的类型：1）单相接地短路故障用K（1）表示2）两相短路故障用K（2）表示3）三相短路故障用K（3）表示4）两相接地短路故障用K（1.1）表示5）单相断线故障（两相运行）用F（1.1）表示6）两相断线故障（单相运行）用F（1）表示其中短路故障称之为横向故障，断线故障称之为纵向故障。电力系统典型故障分析的一般方法：1）选取特殊相进行分析。也就是说选取三相中与其他两相特征不一样的相别进行分析。例如：A相接地短路故障，A相有故障电流，B、C两相没有，则A相为特殊相，所以用A相进行分析；AB两相短路故障及AB两相接地短路故障，A、B两相有故障电流，C相没有，则C相为特殊相，所以用C相进行分析；A相断线故障，A相有没电流，B、C两相有负荷，则A相为特殊相，所以用A相进行分析；AB两相断线故障，A、B两相没有电流，C相有负荷电流，则C相为特殊相，所以用C相进行分析。其他相别同理。2）由故障特征确定故障边界条件。例如：A相接地短路故障，A相有故障电流，A相电压为零，B、C两相没有故障电流，则边界条件为：IKB=IKC=0；UKA=0。3）由故障边界条件，通过对称分量法求取特殊相各序分量。4首先介绍一下对称分量法的基本公式：如下图所示：当系统发生不对称故障时，通过对称分量都可以将不对称的故障量转换为三个对称分量的叠加。这样做的目的是便于我们分析、计算。其互换公式如下：FA1=1/3(FA+aFB+a2FC)FA2=1/3(FA+a2FB+aFC)FA0=1/3(FA+FB+FC)FA=FA1+FA2+FA0FB=FB1+FB2+FB0=a2FA1+aFA2+FA0)FC=FC1+FC2+FC0=aFA1+a2FA2+FA0)式中a表示逆时针旋转120o也即向超前方向旋转120o,a2表示逆时针旋转240o也即向超前方向旋转240o这六个公式在我们的短路故障分析中经常用到的，首先需要通过它将全电压、全电流分解成三个对称的相序分量进行分析、计算；然后需要通过它将计算结果还原为全电压、全电流。因此必须熟练掌握。下面以A相接地短路故障为例，介绍序分量的求取方法边界条件为：IKB=IKC=0；UKA=0。则：IKA1=1/3（IKA+aIKB+a2IKC）IKA2=1/3（IKA+a2IKB+aIKC）IKAo=1/3（IKA+IKB+IKC）又因IKB=IKC=0所以IKA1=IKA2=IKAo=1/3IKAUKA=UKA1+UKA2+UKAo=04）由各序分量关系，绘制特殊相序网图。首先介绍一下序网图的绘制方法：A在序网图中，只有正序网络图包含电源电势，负、零序网络图中没有电源电势。这是因为系统正常运行时只有正序分量，当发生不对称故障时才产生负、零序电压电流，也就是说负、零序电压电流是由故障点产生的。B在序网图中，正、负序阻抗画到短路点结束，负荷侧阻抗不画；这是因为5正、负序的短路通路由短路点到电源构成闭合回路；而零序阻抗要画到变压器接地点结束，这是因为零序的短路通路由短路接地点到变压器接地点构成闭合回路；变压器三角侧以后零序阻抗不画，因为三角形接线方式将零序分量滤去了使它不能往下级传变，FA-FB=（FA1+FA2+FA0）-（FB1+FB2+FB0）=（FA1+FA2）-（FB1+FB2）；变压器星型侧中性点不接地，其以后零序阻抗不画，因为星型侧中性点不接地对零序来说相当于无群大阻抗。（如下图示）接下来以A相接地短路故障为例，介绍序分量的求取方法由第三步各序分量关系可看出，A相各序电流相等，各序电压相加为零；由于各序分量由故障量中分解所得，所以网络最终要合成一个闭和回路，通过上述条件可得只有各序网络头尾串联可实现。如下图示：5）由序网图计算短路点各序分量向量值及保护安装处各序分量向量值。例如A相接地短路故障，短路点各序分量计算：IKA1=IKA2=IKAo=E/（X∑1+X∑2+X∑0）UKA1=IKA1*（X∑2+X∑0）UKA2=—IKA2*X∑2=—IKA1*X∑2UKA0=—IKA0*X∑0=—IKA1*X∑2保护安装处各序分量计算：对于单端电源网络保护安装处各序分量电流与故障点各序分量电流相等IKA1M=IKA1IKA2M=IKA2IKAoM=IKA06对于双端电源网络保护安装处各序分量电流等于故障点各序分量电流乘以M、N两侧的阻抗分配系数IKA1M=IKA1*X1N/（X1M+X1N）IKA2M=IKA2*X2N/（X2M+X2N）IKAoM=IKA0*X0N/（X0M+X0N）IKA1N=IKA1-IKA1MIKA2N=IKA2-IKA2MIKAoN=IKA0-IKA0M保护安装处各序分量电压等于故障点各序分量电压加上各序保护安装处至故障点的电压降。UKA1M=UKA1+IKA1M*XLM1UKA2M=UKA2+IKA1M*XLM2UKA0M=UKA0+IKA0M*XLM0UKA1N=UKA1+IKA1N*XLN1UKA2N=UKA2+IKA1N*XLN2UKA0N=UKA2+IKA0N*XLN06）由各序分量，通过对称分量法计算各相故障点故障电流、故障电压及保护安装处故障电流、故障电压。各相故障点故障电流、故障电压：IKA=IKA1+IKA2+IKA0=3E/（X∑1+X∑2+X∑0）IKB=a2IKA1+aIKA2+IKA0=0IKC=aIKA1+a2IKA2+IKA0=0UKA=0UKB=a2UKA1+aUKA2+UKA0=a2IKA1*（X∑2+X∑0）—IKA1（X∑0+aX∑2）=IKA1*(a2X∑2-aX∑2+a2X∑0-X∑0)=√3*IKA1*(X∑2ej-90+X∑0ej-150)UKC=aUKA1+a2UKA2+UKA0=aIKA1*（X∑2+X∑0）—IKA1（X∑0+a2X∑2）=IKA1*(aX∑2-a2X∑2+aX∑0-X∑0)=√3*IKA1*(X∑2ej90+X∑0ej150)各相保护安装处故障电流、故障电压：UKAM=UKA1M+UKA2M+UKA0M=IKA1（X∑2+X∑0+XLM1）+IKA1（XLM2-X∑2）+IKA1（XLM0-X∑0）=IKA1(XLM1+XLM2+XLM0)=IKA1*XLM1+IKA2*XLM2+IKA0*XLM0UKBM=a2UKA1M+aUKA2M+UKA0M=a2IKA1（X∑2+X∑0+XLM1）+aIKA1（XLM2-X∑2）+IKA1（XLM0-X∑0）=√3*IKA1*(X∑2ej-90+X∑0ej-150)+IKA1（a2XLM1+aXLM2+XLM0）=√3*IKA1*(X∑2ej-90+X∑0ej-150)+IKB1*XLM1+IKB2*XLM2+IKB0*XLM0UKBM=aUKA1M+a2UKA2M+UKA0M=aIKA1（X∑2+X∑0+