继电保护配置

1·最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路。在发生短路时可能产生以下后果：

1、通过短路点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。

2、短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短使用寿命。

3、电力系统中部分地区的电压大大降低，使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产生废品。

4、破坏电力系统的各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使系统瓦解。

2·电力系统继电保护是继电保护技术和继电保护装置的统称。

1．继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。

2．继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

3·继电保护的基本任务

1、当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；

2、反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸

4·继电保护四个基本要求：可靠性、选择性、速动性和灵敏性。

（1）可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护性能的最根本要求

（2）选择性——保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行

（3）速动性——尽可能快地切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性。

（4）灵敏性——指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。

5·互感器

互感器包括电流互感器和电压互感器，是一次系统和二次系统之间的联络元件，将一次侧的高电压、大电流变成二次侧标准的低电压（100V）和小电流（5A或1A），用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，使二次电路正确反映一次系统的正常运行和故障情况。

目前，互感器常用电磁式和电容式，随着电力系统容量的增大和电压等级的提高，光电式、无线电式互感器正应运而生，将应用于电力生产中。

6·(1)互感器与系统的连接

电压互感器一次绕组并接于电网，二次绕组与测量仪表或继电器电压线圈并联。

电流互感器一次绕组串接于电网（与支路负载串联）二次绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。

（2）互感器的作用

1)将一次回路高电压和大电流变为二次回路标准值。

2)使低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，且互感器二次侧接地，保证了人身和设备的安全。

3)取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。

（3）电压互感器

电压互感器（TV）是隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压信息的传感器。是一种特殊型式的变换器。

特点：①容量小（通常只有几十伏安或几百伏安）；②一次电压（即电网电压）不受二次电压的影响；③正常运行时近似空载，二次电压基本上等于二次感应电动势；④二次侧严禁短路，一次、二次一般接有熔断器保护

（4）电流互感器

电流互感器（TA）就是把大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，以便用仪表直接测量，并作为各种继电保护的信号源。且其一、二次绕组之间有足够的绝缘，从而保证所有低压设备与高电压相隔离。

特点：①二次测接的是仪表和继电器的电流线圈，阻抗很小，接近于短路工作状态；②二次侧阻抗很小，故对一次侧的电流几乎无影响，一次侧电流取决于电网负载；

③电流互感器运行时，应特别注意防止二次绕组开路。

7·继电器的继电特性

继电器的继电特性(也称控制特性)是指继电器的输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。

无论是动作还是返回，继电器都是从起始位置到最终位置，它不可能停留在某一个中间位置上。这种特性就称之为继电器的“继电特性”。

8·继电器的返回系数

1.继电器的返回系数是指返回电流与动作电流的比值。

2.一般情况下，反应电气量增加而动作的继电器，称过量继电器。其返回系数小于1，但要求其不小于0.85。反应电气量降低而动作的继电器，称欠量继电器。其返回系数大于1，但要求其不大于1.2

9·对继电器的基本要求：

1工作可靠，动作过程具有“继电特性”。

2动作值误差小、功率损耗小、动作迅速、动稳定和热稳定性好以及抗干扰能力强。

3另外还要求安装、整定方便，运行维护少，价格便宜等。

10·中间继电器KM的作用：增大触点容量，防止由KA触点直接接通跳闸回路时因容量过小而被破坏；当线路上装有管型避雷器时，利用中间继电器来增大保护装置的固有动作时间，以防止管型避雷器放电时引起电流速断保护误动作。

              （a）三相星形接线方式；                （b）两相星形接线方式

11·三相三继电器的完全星形接线

1将三个电流互感器与三个电流继电器分别按相连接在一起，互感器和继电器均接成星形。三个继电器的触点并联连接，继电器线圈中的电流就是互感器的二次电流。

2可靠性和灵敏性较高；又由于在每相上均装有电流继电器，所以它可以反应各种相间短路和中性点直接接地电网中的单相接地短路。

3主要用于中性点直接接地电网中进行各种相间短路保护和单相接地短路保护。

12·两相两继电器的不完全星形接线

1两相两继电器的不完全星形接线(也称V形接线或两相星形接线)，与完全星形接线相比，就是在B相上不装设电流互感器和电流继电器(设备相对少了)

2中性线中流回的电流为Ia+Ic，可以反应各种类型的相间短路(其触点也是并联)

优点：这种接线方式较为简单、经济，所以在中性点直接接地电网和中性点非直接接地电网中，广泛作为相间短路保护的接线方式。

缺点：不能反应B 相中流过的电流(不能完全反应系统的单相接地故障)

13·三相星形接线和两相星形接线的性能比较

1、相间短路

中性点直接接地电网和非直接接地电网，都能够正确动作，但动作的继电器数目不同。

2、单相接地短路

两相星形接线不能反应中性点直接接地电网的B相接地短路（但有专门的接地保护）。

3、两点接地短路

小电流接地系统，允许单相接地时继续短时运行，希望只切除一个故障点。

14·不同接线方式的应用

1三相星形接线：广泛应用于发电机、变压器等大型贵重设备的保护中，因为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性。

2两相星形接线：由于两相星形接线较为简单经济，因此在中性点直接接地和非直接接地电网中（辐射线路较普遍）广泛使用。

短路功率正方向——一般规定为功率方向由母线流向线路。

90º接线方式的优点

第一、对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高；

第二、选择继电器的内角              后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。

16·零序网络

1，零序电流必须经过大地才能构成通路。,2，零序电流的流通与变压器中性点的接地情况及变压器的接法有密切的关系。3，零序网中不含发电机的电势。

17·零序分量的特点

1）零序电压：故障点最高，中性点最低

2）零序电流：Uk0 产生; 方向；相量图

   分布（变压器中性点）

3）零序功率：短路点最大；线路－母线（故障线路），与正序功率相反。

5）运行方式变化：线路、中性点位置数目不变，零序网不变；正负序阻抗变化间接影响零序（Uk1、Uk2、Uk0 ）

18·对零序电流保护的评价

相间电流保护三相星形接线也可保护单相接地，但零序电流保护与之相比，有其独特优点：

1）零序过电流保护（零序Ⅲ段）整定值小，灵敏性高，动作时限较短，相间过电流保护：躲过最大负荷电流，5～7A；零序过电流保护：躲过不平衡电流，2～3A。2）零序电流保护不受系统非正常运行状态的影响3）零序电流保护受系统运行方式变化的影响较小4）方向性零序电流保护没有电压死区问题

19·零序电流保护的不足：

1）对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，不能满足系统运行的要求。2）单相重合闸过程中，系统又发生振荡，可能出现较大零序电流的情况，影响零序电流保护的正确工作。

3）当采用自耦合变压器联系两个不同电压等级的电网,任一侧发生接地短路都将在另一侧产生零序电流，使得零序电流保护的整定计算复杂化。

20·振荡

振荡：并联运行系统间功角大范围周期性变化的现象。

振荡原因：输送功率超过静稳极限；故障切除缓慢；无功不足电压降低；非同期自动重合闸

振荡闭锁：防止系统振荡时保护误动的措施。

21·振荡与短路的区分

(1)对称性；振荡具有对称性，短路除三相短路故障外其余都是非对称性的

(2)电气量变化速度、规律；振荡的各电气量变化成规律性，短路时电压为0，电流最大。

(3)动作后是否返回。

22·过渡电阻的影响与下列因素有关：

（1）短路点的位置（始、末影响大）；（2）阻抗继电器特性（＋R 轴方向所占面积）；（3）接地距离保护受影响大。

23·纵联保护的定义

将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，两侧的电气量同时比较、联合工作，即在线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称为输电线路的纵联保护。

24·纵联保护分类

按通信通道分：导引线、电力载波、微波、光纤

按保护原理分：方向比较式纵联保护（分为方向纵联保护和距离纵联保护）、纵联差动保护

按保护对象：线路、变压器、发电机、电动机

25·方向比较式纵联保护

1两侧保护装置将本侧的功率方向、测量阻抗是否在规定的方向、区段内的判别结果传送到对侧,每侧保护装置根据两侧的判别结果，区分是区内还是区外故障。

2这类保护在通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量本身，传送的信息量较少，但对信息可靠性要求很高。

3按照保护判别方向所用的原理可分为方向纵联保护与距离纵联保护。

26·纵联电流差动保护

1利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧,每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。

2这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量，信息传输量大，并且要求两侧信息采集的同步，实现技术要求较高。

27·方向比较式纵联保护

1·利用输电线路两端功率方向相同或相异的特征构成方向比较式纵联保护。

2·闭锁式方向纵联保护——两端保护各安装功率方向元件，当系统中发生故障时，两端功率方向元件判别流过本端的功率方向，功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端保护。

3·允许式方向纵联保护——功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸。

28·电流相位比较式纵联保护

两端保护各将本侧电流的正、负半波信息转换为表示电流相位并利于传送的信号，送往对端，同时接收对端送来的电流相位信号与本侧相位信号比较。

29·距离纵联保护

其基本原理构成和方向比较式纵联保护基本原理相似，只是用阻抗元件替代功率方向元件。

优点：只有当故障发生在II段范围内时相应方向阻抗元件才起动，减少了方向元件的起动次数从而提高了保护的可靠性；

不足：后备保护检修时主保护被迫停运的。

30·闭锁式方向纵联保护

1、闭锁式方向纵联保护的工作原理

闭锁式方向纵联保护——此闭锁信号由功率方向为负的一侧发出，被两端的收信机接收，闭锁两端的保护。

这种保护的优点——利用非故障线路一端的闭锁信号，闭锁非故障线路不跳闸。而对于故障线路跳闸则不需要闭锁信号，这样在内部故障伴随有通道破坏（例如通道相接地或断线）时，两端保护仍能可靠跳闸。这是这种保护得到广泛应用的主要原因。

31·闭锁式距离纵联保护的原理

闭锁式距离纵联保护——把方向比较式纵联保护和距离保护结合起来构成闭锁式距离纵联保护，可使内部故障时能够瞬时动作，外部故障时则具有不同的时限特性，起到后备保护的作用，从而兼有两种保护的优点，并且能简化整个保护的接线。

32·闭锁式距离纵联保护的主要缺点：当后备保护检修时，主保护也被迫停运，运行检修灵活性不够。

33·影响方向比较式纵联保护工作的因素及克服措施

1非全相运行对方向纵联保护的影响及应对措施

非全相运行状态——在我国的超高压输电系统中，为了提高电力系统的稳定性，经常采用单相故障跳开故障单相的方式（详见单相重合闸内容），保留非故障的两相继续运行的运行状态。

2克服非全相运行期间负序、零序方向纵联保护误动的措施：1、使用线路侧电压，这也是超高压线路电压互感器装于线路侧的主要原因；2、在两相运行期间退出负序、零序方向元件，仅保留使用工频突变量的方向元件。

34·影响输电线纵联差动保护正确动作的因素：1、电流互感器的误差和不平衡电流2、输电线路的分布电容电流及其补偿措施3、负荷电流对纵联电流差动保护的影响

35·自动重合闸的分类

根据重合闸控制的断路器所接通或断开的电力元件不同：线路重合闸、变压器重合闸、母线重合闸

根据重合闸控制断路器的连续合闸次数的不同：多次重合闸、一次重合闸

根据重合闸控制断路器相数的不同：单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、分相重合闸

36·重合闸按动作特点分：1、三相一次自动重合闸2、单相自动重合闸

37.自动重合闸与继电保护的配合

1、重合闸前加速保护（简称为“前加速”）

为了加速故障的切除，可在保护3处采用前加速的方式，即当任何一条线路上发生故障时，第一次都由保护3瞬时无选择性动作予以切除，重合闸以后保护第二次动作切除故障是有选择性的。

2、重合闸后加速保护（简称为“后加速”）

当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合。若重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保护动作瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。

潜供电流—指故障相线路自两侧切除后，由于非故障相与断开相间存在有静电（通过电容）和电磁（通过互感）联系，因此在故障点弧光通道中仍流有电流。由于潜供电流的影响，将使短路时弧光通道去游离受到严重阻碍，所以单相重合闸的时间还必须考虑潜供电流的影响。

37.数字式保护的装置与模拟式机电保护装置的主要区别是什么？

   数字式保护区别与模拟是保护的本质特征在于它是建立在数字技术上的，在数字式保护装置中各种类型的输入信号首先将被转化为数字信号，然后通过对这些数字信号的处理来实现继电保护的功能。

      数字式保护装置不仅能够实现其他类型保护装置难以实现的复杂保护原理，提高继电保护的性能，而且能提供诸如简化调试及整定自身工作状态监视，事故记录及分析等高级辅助功能，同时也具备有优良的性价比。