1、电力系统继电保护电力系统继电保护电网技术培训处电网技术培训处热力网热力网水水库库23kV锅锅炉炉10kV10kV工业用户工业用户220/380V商业用户商业用户反反应应堆堆23kV220kV110kV500kV电力系统电力系统电力网电力网动力系统动力系统主主 要要 内内 容容变压器和母线保护变压器和母线保护3陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心基础知识基础知识1输电线路保护输电线路保护2微机保护基本知识微机保护基本知识5自动重合闸自动重合闸4基基 础础 知知 识识输输 电电 线线 路路 保保 护护 阶段式线路保护阶段式线路保护3陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心输电线路的故障输电线路
2、的故障1线路保护的配置原则线路保护的配置原则2纵联线路保护纵联线路保护4一、输电线路的故障一、输电线路的故障输电线路常见的故障类型：输电线路常见的故障类型：陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心短路短路相与相之间或相与地之间非正常的短接相间短路三相短路两相短路接地（短路）两相接地短路单相接地（短路）一、输电线路的故障一、输电线路的故障输电线路常见的故障类型：输电线路常见的故障类型：陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心断线断线一相断开或两相断开两相断线两相断线单相断线单相断线二二、线路保护的配置原则、线路保护的配置原则输电线路配置的保护：输电线路配置的保护：陕西电力职工培训中心陕西电力职工
3、培训中心反映相间短路的保护反映相间短路的保护反映接地（短路）的保护反映接地（短路）的保护不同电压等级的线路配置不同原理的保护不同电压等级的线路配置不同原理的保护输电线路35kV及以下110kV线路330kV及以上二二、线路保护的配置原则、线路保护的配置原则一、一、 35kV及以下线路配置的保护及以下线路配置的保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心反映相间短路的保护：反映相间短路的保护： 阶段式电流保护（可带方向）阶段式电流保护（可带方向）反映接地的保护：反映接地的保护： 绝缘监视装置（无选择性）绝缘监视装置（无选择性） 零序电流保护零序电流保护 零序方向保护零序方向保护二二、线路保护的配
4、置原则、线路保护的配置原则二、二、 110kV线路配置的保护线路配置的保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心反映相间短路的保护：反映相间短路的保护： 阶段式相间距离保护阶段式相间距离保护反映接地短路的保护：反映接地短路的保护： 阶段式零序电流保护（可带方向）阶段式零序电流保护（可带方向） 阶段式接地距离保护阶段式接地距离保护 全线速动保护：全线速动保护： 纵联线路保护纵联线路保护二二、线路保护的配置原则、线路保护的配置原则二、二、 330kV及以上线路配置的保护及以上线路配置的保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心主保护双重化：主保护双重化： 两套纵联线路保护两套纵联线路保护采用近
5、后备方式：采用近后备方式： 后备保护能反映各种故障类型后备保护能反映各种故障类型阶段式距离保护阶段式零序电流保护三三、阶段式阶段式线路保护线路保护1.阶段式电流保护阶段式电流保护2.阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护3.阶段式距离保护阶段式距离保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心三三、阶段式阶段式线路保护线路保护1.阶段式电流保护阶段式电流保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心三段式电流保护无时限电流速断保护带时限电流速断保护定时限过电流保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心1.阶段式电流保护阶段式电流保护（1）无时限电流速断保护）无时限电流速断保护概念：概念：对于反应电
6、流幅值增大而瞬时动作的电流保护称对于反应电流幅值增大而瞬时动作的电流保护称为无时限电流速断保护为无时限电流速断保护 本线路末端短路和下一线路首端短路时，流过保护安装处本线路末端短路和下一线路首端短路时，流过保护安装处的电流基本相等，为了保证的电流基本相等，为了保证选择性选择性，一般只能保护线路的一，一般只能保护线路的一部分部分 特点：特点：动作速度快；不能保护线路全长；动作速度快；不能保护线路全长； 动作区随系统运行方式及短路类型的改变而改变动作区随系统运行方式及短路类型的改变而改变 陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心1.阶段式电流保护阶段式电流保护（2）带时限电流速断保护）带时限电流速
7、断保护因为因为无时限电流速断保护无时限电流速断保护不能保护线路的全长，所以要不能保护线路的全长，所以要装设带时限电流速断保护装设带时限电流速断保护 要求带时限电流速断保护是能保护线路的全长，还要有尽可能短的动作时限通常要求通常要求限时电流速断延伸至下一线路的保护范围不能超限时电流速断延伸至下一线路的保护范围不能超出下一线路无时限电流速断的保护范围出下一线路无时限电流速断的保护范围陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心1.阶段式电流保护阶段式电流保护（2）带时限电流速断保护）带时限电流速断保护特点：特点： 保护线路全长，保护范围延伸到下一线路一部分；保护线路全长，保护范围延伸到下一线路一部分；
8、 带有很短的延时，一般带有很短的延时，一般0.5s0.5s。作用：作用： 和无时限电流速断保护构成线路的主保护，能在和无时限电流速断保护构成线路的主保护，能在0.5s0.5s内切除线路上的故障。内切除线路上的故障。陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心1.阶段式电流保护阶段式电流保护（3）定时限过电流保护）定时限过电流保护作用：作用：作为本线路的近后备和下一线路的远后备作为本线路的近后备和下一线路的远后备工作原理：工作原理： 正常运行时，线路流过负荷电流，保护不动； 当线路发生短路故障时，保护起动，经过保证选择性的延时动作，将故障切除。 按躲过最大的负荷电流计算保护的动作电流陕西电力职工培训
9、中心陕西电力职工培训中心1.阶段式电流保护阶段式电流保护（3）定时限过电流保护）定时限过电流保护动作时限：动作时限：按照阶梯性原则整定按照阶梯性原则整定注意：越靠近电注意：越靠近电源侧动作时限越源侧动作时限越长长陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心1.阶段式电流保护阶段式电流保护（4）三段式电流保护的配合关系）三段式电流保护的配合关系陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心1.阶段式电流保护阶段式电流保护（5）三段式电流保护的逻辑框图）三段式电流保护的逻辑框图陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心2.阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护三段式零序电流保护无时限零序电流速断保护带时限零序电
10、流速断保护定时限零序过电流保护三三、阶段式阶段式线路保护线路保护用于大接地电流系统中，反映零序电流增大而动作。用于大接地电流系统中，反映零序电流增大而动作。陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心2.阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护（1）无时限零序电流速断保护）无时限零序电流速断保护概念：概念：对于反应零序电流幅值增大而瞬时动作的电流保对于反应零序电流幅值增大而瞬时动作的电流保护称为无时限零序电流速断保护护称为无时限零序电流速断保护 零序电流的获得：零序电流的获得： 微机保护微机保护TAaTAbTAc微机保护外接的获取微机保护外接的获取.I A.I B.I C.I a.I b.I c.3I
11、 0 0. . .陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心2.阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护（1）无时限零序电流速断保护）无时限零序电流速断保护特点：特点： 动作速度快；动作速度快； 不能保护线路全长；不能保护线路全长； 动作区随系统运行方式及短路类型的改变而改变；动作区随系统运行方式及短路类型的改变而改变； 只能反映不对称接地短路只能反映不对称接地短路 。陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心2.阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护（2）带时限零序电流速断保护）带时限零序电流速断保护特点：特点： 能保护线路全长，保护范围延伸到下一线路一部分；能保护线路全长，保护范围延伸到下一线路一部
12、分； 带有很短的延时，一般带有很短的延时，一般0.5s0.5s。作用：作用： 和无时限零序电流速断保护构成线路的主保护，能和无时限零序电流速断保护构成线路的主保护，能在在0.5s0.5s内切除线路上的不对称接地故障。内切除线路上的不对称接地故障。陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心2.阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护（3）定时限零序过电流保护）定时限零序过电流保护作用：作用：作为本线路的近后备和下一线路的远后备作为本线路的近后备和下一线路的远后备工作原理：工作原理： 正常运行时，线路流过负荷电流，三相对称，流入保护装置的是不平衡电流，保护不动； 当线路发生不对称接地短路时，有零序电流产
13、生，保护起动，经过保证选择性的延时动作，将故障切除。 陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心3.阶段式距离保护阶段式距离保护三段式距离保护距离段距离段距离段三三、阶段式阶段式线路保护线路保护 反映阻抗减小（电流增大、电压降低）而动作反映阻抗减小（电流增大、电压降低）而动作距离保护，就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护装置。 陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心3.阶段式距离保护阶段式距离保护距离保护段瞬时动作，只能保护线路全长的 80-85%，保护范围不随系统运行方式和短路类型的改变而改变。 距离保护段能保护线路全长 ，保护范围延伸到下一条线路，不超出
14、下一线路距离 段的保护范围。 距离保护段作为 、 段的后备，保护范围延伸到下一条线路末端。 四四、纵联纵联线路保护线路保护1.闭锁式纵联方向保护闭锁式纵联方向保护2.闭锁式纵联距离保护闭锁式纵联距离保护3.光纤纵联电流差动保护光纤纵联电流差动保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心四四、纵联纵联线路保护线路保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心纵联保护：是利用线路两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成保护。 电气量：电流相量 、方向 如何比较两端的电气量？本端电气量信息告诉对端，对端电气量信息告诉本端。四四、纵联纵联线路保护线路保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心通道类型
15、： 电力线载波通道 微波通道 光纤通道 导引线通道高频信号的性质： 闭锁信号、允许信号、跳闸信号1、闭锁式纵联方向保护闭锁式纵联方向保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心 闭锁式纵联方向保护的基本工作原理：是利用闭锁信号来比较线路两侧正方向测量元件的动作情况，以综合判断故障是发生在被保护线路内部还是外部。 2、闭锁式纵联距离保护闭锁式纵联距离保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心闭锁式纵联距离保护是利用具有方向性的阻抗继电器来作为方向元件，以判断故障是发生在被保护线路内部还是外部。 一般是用距离保护段的阻抗继电器来作为方向元件。 3、光纤电流差动保护光纤电流差动保护陕西电力职工培训
16、中心陕西电力职工培训中心电流差动保护基本原理是通过比较线路两侧电流的大小和相位构成的。 3、光纤电流差动保护光纤电流差动保护光纤电流差动保护是通过光纤将线路两侧的电流信号传送到对侧进行比较，从而决定保护是否动作。 外部故障：3、光纤电流差动保护光纤电流差动保护陕西电力职工培训中心陕西电力职工培训中心内部故障：内部故障：变变 压压 器器 保保 护护v变压器的故障及异常状态变压器的故障及异常状态v变压器保护典型配置变压器保护典型配置变压器故障状态油箱内的故障：绕组的相间短路、接油箱内的故障：绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。油箱外的故障：主要是套
17、管和引出油箱外的故障：主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。线上发生相间短路和接地短路。变压器的故障变压器的故障变压器不正常运行状态变压器的不正常运行状态变压器的不正常运行状态由于变压器外部相间短路引起的过电流和由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低以及由于漏油等原因而引起的油面降低。大容量变压器在过电压或低频率等异大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式的过励磁故障常运行方式的过励磁故障 变压器保护配置v变压器
18、主保护差动保护：差动保护：反映变压器相间故障的主保护。反映变压器相间故障的主保护。与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。备各侧电流的相位和数值的大小。 气体气体 重重( (轻轻) )瓦斯瓦斯 保护保护反映变压器油箱内故障反映变压器油箱内故障变压器保护配置v3后备保护配置 （1 1）相间后备保护相间后备保护：能反应变压器内部或外部发生：能反应变压器内部或外部发生的相间短路故障。的相间短路故障。 （2 2）接地后备保护接地后备保护：能反应变压器内部或外部发生：能反应变压器内部或外部发生的接地性短路故障。的接地性短路故障。v
19、4 过负荷保护：反应变压器过负荷状态。v5过励磁保护v6其他保护变压器差动保护变压器差动保护瓦 斯 保 护v一、瓦斯继电器l 1 1、作用：反映于气体的继电器、作用：反映于气体的继电器 l 2 2、安装安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部连接：位于油箱与油枕之间连接管的中部连接管坡度（管坡度（2 24%4%）：油箱）：油箱油枕气流顺利通过顶盖与油枕气流顺利通过顶盖与水平面坡度（水平面坡度（1 11.5%)1.5%)：防止气泡聚集在顶盖处：防止气泡聚集在顶盖处 3 3、结构结构： 浮筒式（已淘汰）浮筒式（已淘汰）空心浮筒渗油，水银接点抗震性差空心浮筒渗油，水银接点抗震性差 浮筒挡板式浮筒挡板式
20、开口杯挡板式开口杯挡板式瓦斯继电器安装示意图 QJ-80型开口杯挡板式瓦斯继电器结构图1瓦斯继电器 1罩；2顶针；3气塞；4、11永久磁铁；2油枕 5开口杯；6重锤；7指针；8开口销；9弹簧； 10挡板；13、15干簧触点14调节杆；17排气孔瓦斯保护的构成v轻瓦斯接点动作值用气体容积来定，保护动作于发信。v重瓦斯接点动作值用油流速度来定，保护动作于跳闸v优点：结构简单，可反应油箱内的一切故障，尤其在反应线圈匝间短路时，其灵敏度高，对能产生大量气体的内部故障动作迅速。v缺点：不能反应油箱外部套管及引出线上的故障。共同作为变压器的。相间后备保护相间后备保护过电流保护过电流保护v保护的保护的起动电
21、流起动电流按躲按躲过变压器的最过变压器的最大负荷大负荷电流电流整定整定低压闭锁过电流保护低压闭锁过电流保护v保护的启动元件包括电流继电器和低电压继电器v只要当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器经预定时间后，起动出口中间继电器动作与跳闸。复合电压闭锁过电流保护复合电压闭锁过电流保护v保护构成 电压元件：相间低电电压元件：相间低电压元件及负序过电压压元件及负序过电压元件。元件。 电流元件：过流保护电流元件：过流保护 方向元件：采用带记方向元件：采用带记忆的正序电压。方向忆的正序电压。方向可指向变压器也可指可指向变压器也可指向系统。向系统。复合过电流保护复合过电流保护v由负序电流元件和
22、单相式低电压启动的过电流保护构成 负序电流元件用负序电流元件用来反应不对称故来反应不对称故障，障， 单相式低电压启单相式低电压启动的过电流保护动的过电流保护主要反映对称故主要反映对称故障。障。阻抗保护阻抗保护v通常用于330-500kV大型升压及降压变压器母线保护v母线故障大多是单相接地短路和由其引起的相间短路。v造成短路的主要原因有： 母线绝缘子、断路器套管以及电压、电流互感器、避雷器母线绝缘子、断路器套管以及电压、电流互感器、避雷器等的套管和支持绝缘子的闪络或损坏；等的套管和支持绝缘子的闪络或损坏； 运行人员的误操作，如带地线误合闸或带负荷拉开隔离开运行人员的误操作，如带地线误合闸或带负荷
23、拉开隔离开关产生电弧等。关产生电弧等。 v对母线保护的要求是： 必须快速有选择地切除故障母线；必须快速有选择地切除故障母线； 应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化； 接线尽量简化。接线尽量简化。母线保护v母线保护的主要方式 1 1利用供电元件的保护装置保护母线利用供电元件的保护装置保护母线 简单、经济；但故障切除时间太长，一般在（简单、经济；但故障切除时间太长，一般在（0.50.51.11.1）s s以上；以上； 当双母线发生故障时，无选择性。当双母线发生故障时，无选择性。 2 2装设专用的母线保护装设专用的母线保护专用母线保护的装设原则专用母线保护的装设原则断路器失灵保护自自 动动 重重 合合 闸闸主要用于输电线路，提高系统的稳定性。微微 机机 保保 护护
