国电集团招聘考试2-12-电气类专业知识点--电力系统继电保护

国电集团招聘考试2-12-电气类专业知识点--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、运行维护及认为误操作等，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

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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

三、误差

额定变比:

(1）变比误差

定义：用电压互感器测出的电压nTVU2与实际电压U1之差与实际电压U1之比的百分值表示，即：

(2）角误差

角误差是指电压互感器一次电压向量与反向二次电压向量之间的夹角δ。

(3）电压互感器的准确度级

a: 对于测量用电压互感器的标准准确度级有：0.1、0.2、0.更多内容请访问久久建筑网
5、1.0、3.0五个等级

b：继电保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两个等级

2.2、电流互感器

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一、工作原理

电流互感器（TA，现场一般叫CT）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http:///
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

②

③

④

⑤ 二次侧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； 二次侧阻抗很小，N2／N1也很小，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； I1= N1／N2I2，如测得I2，而N1，N2已知，就可得到I1。 电流互感器运行时，应特别注意防止二次绕组开路。 二次额定电流一般为5A、1 A

电流互感器在使用中应注意事项：

1、运行中的电流互感器二次侧决不允许开路，在二次侧不能安装熔断器、刀开关。这是因为电流互感器二次侧绕组匝数远远大于一次侧匝数，在开路的状态下，电流互感器相当于一台升压变压器。根据有关资料显示，其电压值可达1000V左右。危及工作人员安全。故在一次侧有电流的情况下，二次侧除了采用相应短接措施外（电流互感器在工作时近似处于短路状态，故可将K1、K2直接短接并接地），不得施工。切记。

2、电流互感器安装时，应将电流互感器的二次侧的一端（一般是K2）、铁芯、外壳做可靠接地。以预防http:///
一、二侧绕组因绝缘损坏，一次侧电压串至二次侧，危及工作人员安全。

3、电流互感器安装时，应考虑精度等级。精度高的接测量仪表，精度低的用于保护。选择时应予注意。

4、电流互感器安装时，应注意极性（同名端），一次侧的端子为L1、L2（或P1、P2），一次侧电流由L1流入，由L2流出。而二次侧的端子为K1、K2（或S1、S2）即二次侧的端子由K1流出，由K2流入。L1与K1，L2与K2为同极性（同名端），不得弄错，否则若接电度表的话，电度表将反转。

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5、电流互感器一次侧绕组有单匝和多匝之分，LQG型为单匝。而使用LMZ型（穿心式）时则要注意铭牌上是否有穿心数据，若有则应按要求穿出所需的匝数。注意：穿心匝数是以穿过空心中的根数为准，而不是以外围的匝数计算（否则将误差一匝）。

6、电流互感器的二次绕组有一个绕组和二个绕组之分，若有二个绕组的，其中一个绕组为高精度（误差值较小）的一般作为计量使用，另一个则为低精度（误差值较大）一般用于保护。

7、电流互感器的联接线必须采用2.5mm的铜心绝缘线联接，有的电业部门规定必须采用4mm的铜心绝缘线。 22

二、 电流互感器极性

在继电保护中按“减极性”原则标示。即一次电流由“*”端流入电流互感器作为它的假定正方向，而二次电流由“*”端流出电流互感器作为它的假定正方向。如下图所示：

三、电流互感器接线方式

两相不完全星形接线用于35kV及以下电压等级小电流接地系统 。可以获得A、C相电流。

三相完全星形接线用于110kV及以上电压等级大电流接地系统，可以获得三相相电流。

三相完全星形接线的中线上可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流。

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四、电流互感器的误差

如上图所示：TA的误差主要来自于励磁电流，一次电流中有一部分流入励磁支路而不变换至二次侧。 影响TA误差的主要因素是二次负载及一次电流大小。

二次负载↑→励磁电流↑→TA误差↑

一次电流↑→TA铁芯趋向饱和→励磁阻抗下降↓→励磁电流增大↑→TA误差增大↑

五、电流互感器的准确度级

a：测量用电流互感器的准确度级为：0.1、0.2、0.更多内容请访问久久建筑网
5、1、3、5等六个标准 b：保护用电流互感器的准确度级有5P和10P两个准确度级

2.3、变换器

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一、变换器的作用

保护装置动作判据主要为母线电压（线路电压）、线路电流。因此需要将母线（线路）电压互感器、电流互感器输出的二次电压、电流再经变换器进行线性变换后送入继电保护装置的测量电路。变换器的基本作用如下：

(1)电量变换:将互感器二次侧电压(额定100V)、电流(额定5A或1A)，转换成弱电压（数伏），以适应弱电元件的要求。

(2)电气隔离:电流、电压互感器二次侧的保安、工作接地，是用于保证人身和设备安全的，而弱电元件往往与直流电源连接，直流回路不允许直接接地，故需要经变换器实现电气隔离。

(3)调节定值:整流型、晶体管型继电保护可以通过改变变换器一次或二次线圈抽头来改变测量继电器的动作值。

二、变换器的分类

继电保护中常用的变换器有电压变换器(UV)、电流变换器(UA)和电抗变压器(UX)，UV作用是电压变换，UA、UX作用是将电流变换成与之成正比的电压。

三、电压变换器(UV)

如上图所示：UV原方与电压互感器相联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地”为保护电源的0V，电容C容量很小，起抗干扰作用 。

从UV原方看进去，输入阻抗很大，对于负载而言UV可以看出一个电压源， UV两侧电压成正：

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四、电流变换器（UA）

如上图所示：从UA原方看进去，输入阻抗很小，对于负载而言UA可以看成一个电流源。 UA二次电流（一般为mA级）与一次电流成正比，二次电流在电阻上形成二次电压：

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