电力系统继电保护

电力系统继电保护

1、电力系统继电保护的概念及作用 1.1、电力系统的各种故障和不正常运行状态

电力系统由很多设备组成，在电力系统运行过程中，由于各种因素的存在，如自然条件（雷击、鸟兽害等）、设备质量、运行维护及人为误操作等，可能出现各种形式的故障和异常运行（工作）状态，而一旦设备出现故障或异常运行状态，即将对设备及设备所在系统产生种种不良后果甚至严重的后果。因此，为了保护设备及系统的安全，有关《规程》规定：电力系统中所有投入运行的设备，都必须配置相应的继电保护装置。

故障：包括各种短路（三相短路K(3)、两相短路K(2)、单相接地短路K(1)、两相接地短路K(1.1)）以及电机和变压器绕组的匝间短路和断线（单相和两相），其中三相短路、两相短路又称相间短路，单相接地短路、两相接地短路又称接地短路，并以三相短路最为危险，以单相接地短路最为常见。

在发生短路时可能产生以下的后果：

(1)通过故障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它们的使用寿命。

(3)电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。 (4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。

不正常运行状态：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、频率降低、过电压、电力系统振荡等。

事故：系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。

1.2、电力系统继电保护

电力系统继电保护是继电保护技术或继电保护装置的统称。

继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。

继电保护装置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。

1.3、继电保护的基本任务

(1)自动、迅速、有选择性地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，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。

(2)反应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。

2、继电保护装置的基础元件 2.1、电压互感器

一、原理

电压互感器（TV，现场一般称作PT）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 ⑤ 二次额定电压一般为100/√3V、100/3V、100V 二、结构形式：

分为电磁式电压互感器、电容式电压互感器、光电式互感器 （1）电磁式电压互感器

优点：结构简单，暂态响应特性较好。

缺点：因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。 典型接

（2）电容式电压互感器（CVT）

优点：没有谐振问题，装在线路上时可以兼作高频通道的结合电容器。 缺点：暂态响应特性较电磁式差。

带载波附件的电容式电压互感器原理接线如图所示，电容分压后的电压经T变换输出。 （3）光电式互感器

特点：无饱和，高精度，线性度好，体积小，重量轻，可靠性、安全性高等。 光电互感器的采集器单元（包括电流电压传变和信号处理等）与电力设备的高电压部分等电位，高低压之间连接全部使用光纤，将一次电流电压传变为小电压信号，就地转换为数字量，通过光纤传输给保护、测量和监控等设备使用。

电容式电压互感器