继电保护及原理归纳

主要的继电保护及原理一、线路主保护（纵联保护）纵联保护：利用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量传送到对端，将各端的电气量进行比较，一判断故障在本线路范围内还是范围之外，从而决定是否切断被保护线路。任何纵联保护总是依靠通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保护线路内，信号按期性质可分为三类：闭锁信号、允许信号、跳闸信号。闭锁信号：收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。允许信号：收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。跳闸信号：收到这种信号是保护动作与跳闸的充要条件。按输电线路两端所用的保护原理分，可分为：（纵联）差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护。通道类型：一、导引线通道；二、载波（高频）通道；三、微波通道；四、光纤通道。1）（纵联）差动保护（纵联）差动保护：原理是根据基尔霍夫定律，即流向一个节点的电流之和等于零。差动保护存在的问题：一、对于输电线路1、电容电流：电容电流从线路内部流出，因此对于长线路的空载或轻载线路容易误动。解决办法：提高启动电流值（牺牲灵敏度）；加短延时（牺牲快速性）；必要是进行电容电流补偿。*注：穿越性电流就是在保护区外发生短路时，流入保护区内的故障电流。穿越电流不会引起保护误动。2、TA断线，造成保护误动解决办法：使差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件：本侧起动原件起动；本侧差动继电器动作；收到对侧“差动动作”的允许信号。保护向对侧发允许信号条件：保护起动；差流元件动作3、弱电侧电流纵差保护存在问题（变压器不接地系统的弱电侧在轻载或空载时电流几乎没有变化）解决办法：除两侧电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，加装一个低压差流起动元件。4、高阻接地是保护灵敏度不够在线路一侧发生高阻接地短路时，远离故障点的一侧各个起动元件可能都不启动，造成两侧差动保护都不能切除故障。解决办法：由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态相差元件选相，构成零序1段差动继电器，经延时动作。*注：比率制动差动即一个和电流（差动），一个差电流（制动），两者综合考虑，差电流越大，才能动作。5、采样不同步解决办法：改进技术6、死区故障解决办法：远跳线路M、N侧。将M侧母线保护动作的接点接在电流差动保护装置的“远跳”端子上，保护装置发现该端子的输入接点闭合后立即向N侧发“远跳”信号。N侧接收到该信号后再经（也可不经）起动元件动作作为就地判据发三相跳闸命令并闭锁重合闸。*注：3/2接线方式中母线保护动作是不允许发“远跳”信号的，而是母线保护起动失灵保护，失灵保护动作后起动“远跳”跳对侧断路器。二、对于主变在空载投入变压器、或者是外部故障切除电压恢复时，变压器电流表指针会有很剧烈的摆动，然后再返回正常的空载电流值，这个冲击电流就是所谓的励磁涌流。它有以下几个特点：1、涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，主要是二次谐波，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波，并且有明显的间断角。2、励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢。3、一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。4、励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的6～8倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。根据这些特点，可以提出相应的解决办法。比如采用带有饱和变流器的差动继电器构成差动保护；利用二次谐波制动原理构成差动保护。2）纵联方向保护纵联方向保护是在规定正方向的情况下，通过比较故障分量电压和和电流在模拟阻抗上产生的电压之间的相位，正方向故障时，其功率方向为正，如上面公式所示。这是在假定各个阻抗的阻抗角相等的理想情况下的出来的，而在考虑各种因素的影响时，工频突变量的方向元件在正方向故障时功率方向为正的判据为(270°，90°)，即左半区域内，可以理解为阻抗部分的电阻值一定为负值，即所谓的电阻应该是变小的。反之，就容易得出另一个判据，反方向时判据为(90°，-90°)。纵联方向保护的原理决定它有以下几个特点：1、不受负荷状态的影响；2、不受故障点过渡电阻的影响；3、故障分量的电压、电流间的橡胶与系统电阻决定，方向明确；4、可消除电压死区；5、不受系统振荡影响。3）纵联距离保护纵联距离保护和纵联方向保护类似，只是将方向元件改成了距离元件。距离保护通过比较短路点与保护安装处的线路阻抗Zm和整定阻抗Zset，有以下三种情形：1、ZmZset，说明在保护区内，保护动作；2、ZmZset，说明在保护区外，保护不动作；3、Zm在Zset的反方向，说明为反方向故障，保护不动作。从它的保护原理，即通过比较两者的阻抗值可知，在考虑一定的裕量，以及发生高阻接地是要保证灵敏性的要求下，距离保护不能保护线路的全长，一般来说，距离1段能保护线路全长的80%；距离II段保护全长及下一线路的一部分；距离III段保护下一线路全全长，作为下一线路的远后备。纵联距离保护归根于距离保护的一段，即距离I段。纵联距离保护很少受系统运行方式、网络结构和负荷变化的影响。但它受系统振荡的影响、在串补电容线路上整定困难。距离保护还可以兼做本线路和相邻线路的后备保护用。二、重合闸电力系统的运行经验表明，架空线路故障大都是“瞬时性”故障，这些故障发生时，继电保护动作开关断开，电弧很快自然熄灭，这时故障点的绝缘强度重新恢复，此时，合上断路器能够恢复正常供电。重合闸的优点明显：首先能提高供电的可靠性，尤其是单回路线路；同事，也能提高电力系统并列运行的稳定性；对断路器机构本身或继电保护的误动作引起的误跳闸也能进行纠正补救。重合闸的缺点在于：当重合于永久性故障时，电力系统又受到了一次故障的冲击，有可能降低并列运行的稳定性；同时，它要求断路器在短时内连续两次切断短路电流，对短路器的灭弧能力要求高。重合闸不应动作的情况：1）由值班人员手动或操作遥控装置将断路器断开；2）手动合闸。重合闸起动方式有位置不对应起动（偷跳）和保护户跳闸起动。重合闸的单重、三重和综重1、单相重合闸是指：线路上发生单相接地故障的时候，保护动作只跳开故障相的断路器并单相重合闸；2、三重是指：不管线路上单相接地故障还是相间短路故障，都跳开三相，再三相重合闸；3、综合重合闸是指：当发生单相接地故障时采用单相重合闸方式，当发生相间短路时采用三相重合闸方式。一般来说，对于110kV及以下线路，采用单重方式；对于220kV及以上线路，采用多重方式；对于孤立线路，没有形成环网等特殊情况采用综重，各种方式的采用是综合考虑线间距离而导致的故障类型的可能性、供电的可靠性以及对系统的冲击来考虑的。重合闸的动作时间一方面，为了缩短电源断开时间，希望动作时限越短越好；另一方面，重合闸前要保证灭弧使介质绝缘强度恢复，这包括两点内容：一为断路器机构灭弧室；二为故障点的电弧熄灭。综合来看，重合闸的时间又不能太短，一般来说为，220kV0.8s，500kV0.6s。检无压和检同期检无压：在合开关前，先检测开关线路侧是否有电压，确定无电压后，再合开关。检同期“在和开关前，先检测开关两端是否满足同期条件（电压和相位都相同），再合开关。两侧跳闸后，线路无压，这时投无压侧先将开关合上，另一侧检同期后再合闸。如果两侧均投检同期，由于线路无压，母线侧有压，两侧开关均不满足同期条件，将无法操作。如果一侧投检无压，另一侧投检同期，那么，检无压一侧，在断路器由于某种原因（误碰或保护误动时）而跳闸，对侧并未动作，此时线路有压，不能重合。因此，两侧均应装有检无压和检同期，但是，一侧投检无压和检同期后，另一侧只能够检同期，否则出现同时检无压重合闸导致非同期合闸，此时，在检同期继电器触点回路中要串接检无压的触点。（两侧重合闸的配合问题）重合闸是，一般在系统侧投检无压，靠近电厂侧投检同期，是为了防止重合于永久性故障时，再一次对发电机组造成冲击。同样的考虑还有500kV线路3/2接线方式的采用边开关先合，因为开关重合于永久性故障并且开关此时不能跳开时，系统的停电范围影响（停一条母线，还是相邻的一条线路），因为对于500kV线路来说，线路在一般情况下比母线更重要。需要说明的是，对于单重方式，就不存在检同期，因为两相仍处于合闸状态。三、断路器保护断路器保护的功能配置：1、失灵保护对于3/2接线，断路器分为边断路器和中断路器，两者失灵时所跳的断路器有所不同，前者是跳中断路器和所连母线上所有边断路器；后者是跳两个边断路器，并且发远跳跳开线路对侧的与线路相连的断路器。一般来说，220kV及以下的失灵配置母差保护来完成，而500kV3/2接线时，则由断路器保护完成失灵失灵保护的动作条件故障相失灵：按相对应的线路保护跳闸接点和失灵过流高定值都动作后，先经可整定的失灵跳本开关时间延时定值发三相跳闸命令跳本断路器，再经可整定的失灵跳相邻开关延时定值发失灵保护动作跳相邻断路器。非故障相失灵的实现：由三相跳闸输入接点保持失灵过流高定值动作元件，并且失灵过流低定值动作元件连续动作，此时输出的动作逻辑先经可整定的失灵跳本开关时间延时定值发三相跳闸命令跳本断路器，再经可整定的失灵跳相邻开关延时定值发失灵保护动作跳相邻断路器。发变三跳起动失灵回路的实现：由发、变三跳起动的失灵保护可分别经低功率因素、负序过流和零序过流三个辅助判据开放。三个辅助判据均可由整定控制字投退。输出的动作逻辑先经可整定的失灵跳本开关时间延时定值发三相跳闸命令跳本断路器，再经可整定的失灵跳相邻开关延时定值发失灵保护动作跳相邻断路器。500kV开关失灵：开关的失灵保护是在开关保护里实现的，线路保护的分相跳闸命令来自操作箱的三相跳闸命令TJR开入至开关保护开关保护内部逻辑判断--过流判据（失灵高定值0.6A，失灵低定值0。4A），满足失灵条件时经第一时限0.13s跳本开关，0.2s跳相邻开关即SLJ触点闭合。对于边开关来说，两个SLJ触点跳相邻中开关；两个SLJ触点起动母差失灵；另有四个SLJ触点开入至发信装置起动发信远跳。三跳接点可以分为三种：TJQ三跳启动重合闸、启动失灵——目前基本没有什么用（单重）；TJR三跳不启重合闸、启动失灵——母线保护、电抗器、失灵保护、远跳等的出口；TJF三跳不启重合闸、不启失灵——非电量出口（不一致、本体等），三相不一致、瓦斯TJQ为三跳继电器，不闭锁重合闸，在一些三跳三重的场合TJQ动作还是允许重合的。如果此时去启动远跳回路肯定是不合适。TJR为永跳继电器，闭锁重合闸，往往母差保护及一些需闭锁重合闸的动作通过它来出口。TJR一但动作，肯定不能重合，用它来启动远跳回路。220kV开关失灵：1°线路开关失灵线路开关的失灵保护由线路保护、开关保护、失灵保护共同实现的，线路保护的分相跳闸命令来自操作三相跳闸命令TJR和TJQ与开关辅助保护过流判据（失灵电流定值）串联，开入至失灵保护屏，经失灵出口短延时跳母联/分段，失灵长延时跳该母线上所连接的所有开关。2°母联/分段开关失灵母联/分段开关的失灵保护由母差保护实现的，来自操作的三相跳闸命令TJR开入母差保护屏，有母差保护经过流判据（母联失灵电流定值）实现失灵保护，满足失灵条件时经延时跳两条母线上的所有开关。3°变中开关失灵变中开关失灵有主变保护屏起动，借助失灵屏跳主变三侧。经内部逻辑判断后，开入之失灵屏的变中失灵中；同时主变保护屏的跳中压侧开关的命令开入至失灵屏解除复压闭锁；两者条件同时满足，使得保护元件和闭锁元件触电同时动作，从而实现联跳主变三侧。2、自动重合闸（前面已有提及）3、三相不一致保护定义：断路器只有一相或两相跳开，三相跳位开入不一致，非全相状态（此时系统中有零序/负序分量），它的控制字为“不一致经零序开放投”“不一致经负序开放投”，闭锁重合闸，不启动失灵（TJF）。4、充电保护充电保护由按相构成的两段两时限相过流和一段零序过流组成。充电保护动作后，起动失灵保护。仅在线路（变压器）充电时投入，充电正常后立即退出。5、死区保护死区保护是为开关CT间故障时，开关跳开并不能切除故