继电保护知识要点

继电保护知识要点 基本元件

电流互感器：不能开路，误差来自励磁电流 Z2↑→误差↑，

一次电流I1↑→误差↑

构成滤序器或差动保护时电流互感器励磁特性的差异形成了不平衡电流 电压互感器：不能短路，误差一般不考虑 电流变换器：I1→I2 电压变换器：U1→U2

电抗变压器：I1→U2，U2＝ZKI1，转移阻抗ZK的大小由铁芯气隙决定，角度由

附加绕组上的电阻调整。

*滤序器作用：零序、负序滤序器（目前继电保护均采用微机保护，以软件实现滤序器）

?电流保护

主保护：电流速断（Ⅰ段）、限时电流速断（Ⅱ段）

电流速断保护 保护区不得伸出本线范围，整定时躲过本线末最大短路电流 不能保护本线全长，保护区随运方变化而变化 运方变小→保护区缩短，整定值增大→保护区缩短 选择性由电流整定值保证。

限时电流速断保护 保护区伸出本线范围，应与下线Ⅰ段保护配合 时间配合：tⅡ＝tⅠ＋?t＝?t

电流整定值配合：保证时间配合有意义

保护区不伸出下线Ⅰ段保护范围 整定电流躲过下线Ⅰ段动作电流 选择性由整定时间和电流整定值共同保证。

能否保护本线全长需进行灵敏度校验Ksen＝ > 后备保护：（定时限）过电流保护（Ⅲ段）

作为下线主保护的远后备保护以及本线主保护的近后备保护 选择性由阶梯时间特性保证，电网末端为起点

电流整定原则：正常时不起动，外部故障切除后可靠返回 问题：快速段不能保护本线全长，保护区随运方、短路类型变化，

不能用于双电源线路，最常见的短路类型――单相接地故障时Ksen低 *电流保护接线方式及接线系数

一般电流保护用于35kV及以下电压等级，单相接地时没有短路电流、继电保护仅发信号，可以采用两相不完全星形接线；当线路未装设零序电流互感器而又需要零序电流供给小电流选线装置时，可以采用三相完全星形接线，在微机保护内部由软件合成零序电流。

?方向电流保护

?电流保护用于双电源线路时会导致Ⅰ、Ⅱ段灵敏度下降甚至丧失，使Ⅲ段失

去选择性。

对策：加方向元件，当故障方向由母线指向线路时接点闭合，起动保护。 方向元件根据母线电压与线路电流相位关系判别故障方向

U U

I

正向故障 夹角小于90o

I

反向故障 夹角大于90o

?保护出口短路时，U很低，会使功率方向继电器因为动作功率小于最小动作功率而拒动，保护出口短路会产生死区。采用记忆电压的方法可以消除死区。

?只加入电流或电压时功率方向继电器不应动作，否则称为潜动。

KAA+KABKAcKWAKWBKWc反应相间短路的功率方向继电器采用900接线，IA UBC IB UCA IC UAB

方向电流保护采用按相起动接线，这是为了防止不对称故障时非故障相电流影响。

?接地故障保护

?110KV中性点直接接地系统

≥110KV中性点直接接地系统 零序电流保护 跳闸、发信

≤35KV中性点不直接接地系统 零序电压绝缘监视、小电流选线 不跳闸，发信

?接地短路特点：*零序电流与变压器中性点接地方式有关，

* 故障点零序电压最高，变压器接地的中性点处最低，

*零序短路功率方向与相间短路功率方向相反，正向短路时由故障点流向接地的变压器中性点，在同样的参考方向下（电压:母线指向地，电流:母线指向线路） 相位关系与相间短路时相反。

*零序电流Ⅰ段：*为了躲过断路器合闸时因触头不同期合闸形成的暂态零序电

流导致保护误动，在合闸时带100ms延时。

* 220kV及以上电压等级采用单重的线路上，为防止等待单重

期间保护误动，设灵敏Ⅰ段和不灵敏Ⅰ段。非全相运行时退出

会误动的灵敏Ⅰ段。

*零序电流Ⅱ段：整定时注意分支系数。

*零序电流Ⅲ段：整定时躲过负荷电流形成的不平衡电流。

*零序方向元件：仅用一只继电器，比较3U与3I相位，动作区与相间方向元件

0

0

相反。

因为故障点零序电压最高，不存在保护出口短路死区，不需要 电压记忆回路。 零序电流保护优点：接地故障时灵敏度高，继电器数量少，不反应振荡、过负荷。

?中性点不直接接地系统

*没有零序故障电流，整个电压系统零序电压几乎一样。

*电容电流呈零序性质，各线路电容性零序电流从接地点流回。

故障线零序电流大（非故障线路电流之和） 故障线零序电流与非故障线零序电流反相。

故障线零序电流滞后零序电压，非故障线则超前零序电压

? ?距离保护

原理：采用合理的接线方式后测量阻抗对等于故障点到保护安装处的线路正序阻

抗，称为正确测量。保护区与系统运方、短路类型无关。 阻抗继电器：全阻抗、方向阻抗、偏移阻抗、电抗特性

jX jX 整定阻抗 整定阻抗 动作区 动作边界 动作特性 R 动作区 动作边界 动作特性 R 偏移阻抗 方向阻抗

*方向阻抗继电器有出口短路死区问题，采用“引入第三相电压和谐振记忆回路”解决。阻抗继电器动作阻抗与输入电流有关：电流太小，动作阻抗下降；电流太大，电抗变饱和，动作阻抗也下降。精确工作：在灵敏角下动作阻抗大于90％整定阻抗。精工电流：能使阻抗继电器精确工作的电流。精工电流下限称为最小精工电流，有时就把最小精工电流称为精工电流。

*TV二次回路断线时阻抗继电器会误动，应设电压断线闭锁回路，当电压二次回路断线时发信告警并闭锁保护出口。

*过渡电阻对Ⅱ段阻抗继电器有影响，表现为动一下即返回。消除过渡电阻影响的方法有采用瞬时固定（测定）Ⅱ段以及采用电抗特性继电器。

*电力系统振荡时可能使Ⅰ、Ⅱ段距离保护误动。振荡时继电保护不应动作，应设振荡闭锁回路，当振荡时闭锁保护，短路时开放保护。振荡闭锁回路根据具体情况由调度决定是否投入，例如单电源线路上没有振荡问题，不投入振荡闭锁。 振荡闭锁原理主要利用有无序分量和电气量变化速度区分振荡与短路，变化快为

短路、慢则为振荡。方法有序分量起动以及短时开放Ⅰ、Ⅱ段等。

*分支系数会导致下线故障时距离保护不能正确测量，保护区伸长或缩短。 整定Ⅱ段时用最小分支系数，校验Ⅲ段远后备灵敏度时用最大分支系数 分支系数大于1，测量阻抗偏大，保护区缩短； 分支系数小于1，测量阻抗偏小，保护区伸长。 *整定公式：

一次整定公式 Ⅰsetl 本线阻抗×0.8 保护区80％ 一次整定阻抗换算为二次整定阻抗

例：nL＝600/5，ny=110kV/0.1kV,Zdz.2=2Ω

Z＝0.8ZnTVZset.1?Zset.2

nTA纵联保护

全线速动保护：能够快速切除本线范围内各处故障的保护。 纵联保护具有绝对选择性，但无远后备作用，不能单侧工作。 纵联保护组成：继电保护部分、通信部分。 纵联保护原理分类：方向原理，电流差动原理 按通道分类：导引线、高频（载波）、微波、光纤 方向原理中信号含义：闭锁、允许 高频闭锁距离零序保护

原理：距离、零序电流保护与收发信机配合构成。

起动发信后方向阻抗继电器或零序方向元件动作时停信，本侧保护停信且 无收信闭锁时跳闸。

重点是基本原理、分类，深入的内容不作考核，留待后续自学。

变压器保护

故障类型、异常运行情况与保护配置 故障： 油箱内：相间、接地、匝间 油箱外：相间、接地

异常： 油温过高、油位异常、冷却系统故障等 保护配置 主保护：瓦斯、纵差

后备保护：相间后备、接地后备 瓦斯：轻瓦斯 发信 重瓦斯 跳闸、发信

纵差：核心：不平衡电流形成原因与减小其影响的措施 不平衡电流形成原因

1．TA励磁特性不一致 整定值躲过 穿越制动（比例制动） 计算制动系数 2．变压器各侧电流不同相

外转角：依靠TA接线在继电保护外部进行相位补偿（老式保护）： 主变星形侧CT接三角形 主变三角形侧CT接星形

内转角：在微机保护内部采用软件进行相位补偿：（目前微机保护基本采用内转

角）

*差动电流中不能含有零序成分，否则高压侧进线接地故障时纵差会误动。 3．TA变比标准化 老方法：自耦变流器

老保护：平衡线圈，接于二次电流小的一侧。 微机保护内部以电流平衡系数调整（目前主流） 4．变压器分接头改变 以整定值躲过 5．励磁电流及励磁涌流

*励磁涌流形成原因、波形特点、防止励磁涌流导致纵差保护误动措施

原因：空载合闸或外部故障切除时电压突变，磁通不能突变，产生暂态磁通， 使铁芯严重饱和，励磁电流急剧增大 形成励磁涌流，可达5－8IN 波形特点：含有很大非周期分量，波形偏于时间轴一侧； 含有较大二次谐波分量； 波形具有间断角。 防止励磁涌流误动的措施：

BCH系列：具有速饱和变流器，利用“直流助磁特性”（当差动电流中含有较大 非周期分量时提高动作电流）防止励磁涌流导致差动保护误动。 发生励磁涌流时，差动电流中含很大非周期分量，动作电流较大， 非周期分量衰减后励磁涌流也变成励磁电流，仅2％－5％IN

内部故障时，短路初瞬可能因含有非周期分量动作电流较大而不能 动作，要等非周期分量衰减后才能动作，有一定延时。

BCH－2型 具有短路线圈，可以加强直流助磁特性，躲避励磁涌流能力强 BCH－1型 具有制动线圈，躲避外部故障形成的不平衡电流能力强 LCD系列：二次谐波制动（闭锁），当差动电流中二次谐波含量较高时提高保护

动作电流或闭锁差动保护。

微机型：二次谐波制动（闭锁）；波形不对称判别，当差动电流正负半波波形严

重不对称时判为励磁涌流，闭锁差动保护。

*利用差动电流波形特征构成励磁涌流判据的差动保护，为了防止在内部故障时，

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