輸電線路繼電保護裝置設計

Ⅰ 繼電保護裝置是由什麼組成的

繼電保護裝置的簡介
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當電力系統中的電力元件（如發電機、線路等）或電力系統本身發生了故障危及電力系統安全運行時，能夠向運行值班人員及時發出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發出跳閘命令以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備。實現這種自動化措施的成套設備,一般通稱為繼電保護裝置。

繼電保護裝置的任務
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①、監視電力系統的正常運行，當被保護的電力系統元件發生故障時，應該由該元件的繼電保護裝置迅速准確地給脫離故障元件最近的斷路器發出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統中斷開，以最大限度地減少對電力系統元件本身的損壞，降低對電力系統安全供電的影響。當系統和設備發生的故障足以損壞設備或危及電網安全時，繼電保護裝置能最大限度地減少對電力系統元件本身的損壞，降低對電力系統安全供電的影響。（如：單相接地、變壓器輕、重瓦斯信號、變壓器溫升過高等）。

②、反應電氣設備的不正常工作情況，並根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發出信號，提示值班員迅速採取措施，使之盡快恢復正常，或由裝置自動地進行調整，或將那些繼續運行會引起事故的電氣設備予以切除。反應不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶一定的延時動作。

③、實現電力系統的自動化和遠程操作，以及工業生產的自動控制。如：自動重合閘、備用電源自動投入、遙控、遙測等。

繼電保護裝置的基本要求
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繼電保護裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求：這四「性」之間緊密聯系，既矛盾又統一。

A、動作選擇性---指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障。上、下級電網（包括同級）繼電保護之間的整定，應遵循逐級配合的原則，以保證電網發生故障時有選擇性地切除故障。切斷系統中的故障部分，而其它非故障部分仍然繼續供電。

B、動作速動性---指保護裝置應盡快切除短路故障，其目的是提高系統穩定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用設備自動投入的效果。

C、動作靈敏性---指在設備或線路的被保護范圍內發生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數（規程中有具體規定）。通過繼電保護的整定值來實現。整定值的校驗一般一年進行一次。

D、動作可靠性---指繼電保護裝置在保護范圍內該動作時應可靠動作，在正常運行狀態時，不該動作時應可靠不動作。任何電力設備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。

說明：繼電保護的整定、校驗應由上一級供電部門進行。（收費）

繼電保護裝置的基本原理
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繼電保護主要是利用電力系統中元件發生短路或異常情況時的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化構成繼電保護動作的原理，還有其他的物理量，如變壓器油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數情況下，不管反應哪種物理量，繼電保護裝置都包括測量部分（和定值調整部分）、邏輯部分、執行部分。

①、電力系統運行中的參數（如電流、電壓、功率因數角）在正常運行和故障情況時是有明顯區別的。繼電保護裝置就是利用這些參數的變化，在反映、檢測的基礎上來判斷電力系統故障的性質和范圍，進而作出相應的反應和處理（如發出警告信號或令斷路器跳閘等）。

②、繼電保護裝置的原理框圖分析：

A、取樣單元---它將被保護的電力系統運行中的物理量（參數）經過電氣隔離並轉換為繼電保護裝置中比較鑒別單元可以接受的信號，由一台或幾台感測器如電流、電壓互感器組成。

B、比較鑒別單元---包括給定單元，由取樣單元來的信號與給定信號比較，以便下一級處理單元發出何種信號。（正常狀態、異常狀態或故障狀態）比較鑒別單元可由4隻電流繼電器組成，二隻為速斷保護，另二隻為過電流保護。電流繼電器的整定值即為給定單元，電流繼電器的電流線圈則接收取樣單元（電流互感器）來的電流信號，當電流信號達到電流整定值時，電流繼電器動作，通過其接點向下一級處理單元發出使斷路器最終掉閘的信號；若電流信號小於整定值，則電流繼電器不動作，傳向下級單元的信號也不動作。鑒別比較信號「速斷」、「過電流」的信息傳送到下一單元處理。

C、處理單元---接受比較鑒別單元來的信號，按比較鑒別單元的要求進行處理，根據比較環節輸出量的大小、性質、組合方式出現的先後順序，來確定保護裝置是否應該動作；由時間繼電器、中間繼電器等構成。電流保護：速斷---中間繼電器動作，過電流——時間繼電器動作。（延時過程）

D、執行單元---故障的處理通過執行單元來實施。執行單元一般分兩類：一類是聲、光信號繼電器；（如電笛、電鈴、閃光信號燈等）另一類為斷路器的操作機構的分閘線圈，使斷路器分閘。

E、控制及操作電源---繼電保護裝置要求有自己獨立的交流或直流電源，而且電源功率也因所控制設備的多少而增減；交流電壓一般為220伏，功率1KVA以上。

常用繼電保護裝置的類型
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①、電流保護：（按照保護的整定原則，保護范圍及原理特點）

A、過電流保護---是按照躲過被保護設備或線路中可能出現的最大負荷電流來整定的。如大電機啟動電流（短時）和穿越性短路電流之類的非故障性電流，以確保設備和線路的正常運行。為使上、下級過電流保護能獲得選擇性，在時限上設有一個相應的級差。

B、電流速斷保護---是按照被保護設備或線路末端可能出現的最大短路電流或變壓器二次側發生三相短路電流而整定的。速斷保護動作，理論上電流速斷保護沒有時限。即以零秒及以下時限動作來切斷斷路器的。

過電流保護和電流速斷保護常配合使用，以作為設備或線路的主保護和相鄰線路的備用保護。

C、定時限過電流保護---在正常運行中，被保護線路上流過最大負荷電流時，電流繼電器不應動作，而本級線路上發生故障時，電流繼電器應可靠動作；定時限過電流保護由電流繼電器、時間繼電器和信號繼電器三元件組成（電流互感器二次側的電流繼電器測量電流大小→時間繼電器設定動作時間→信號繼電器發出動作信號）；定時限過電流保護的動作時間與短路電流的大小無關，動作時間是恆定的。（人為設定）

D、反時限過電流保護---繼電保護的動作時間與短路電流的大小成反比，即短路電流越大，繼電保護的動作時間越短，短路電流越小，繼電保護的動作時間越長。在10KV系統中常用感應型過電流繼電器。（GL－型）

E、無時限電流速斷---不能保護線路全長，它只能保護線路的一部分，系統運行方式的變化，將影響電流速斷的保護范圍，為了保證動作的選擇性，其起動電流必須按最大運行方式（即通過本線路的電流為最大的運行方式）來整定，但這樣對其它運行方式的保護范圍就縮短了，規程要求最小保護范圍不應小於線路全長的15％。另外，被保護線路的長短也影響速斷保護的特性，當線路較長時，保護范圍就較大，而且受系統運行方式的影響較小，反之，線路較短時，所受影響就較大，保護范圍甚至會縮短為零。

②、電壓保護：（按照系統電壓發生異常或故障時的變化而動作的繼電保護）

A、過電壓保護---防止電壓升高可能導致電氣設備損壞而裝設的。（雷擊、高電位侵入、事故過電壓、操作過電壓等）10KV開閉所端頭、變壓器高壓側裝設避雷器主要用來保護開關設備、變壓器；變壓器低壓側裝設避雷器是用來防止雷電波由低壓側侵入而擊穿變壓器絕緣而設的。

B、欠電壓保護---防止電壓突然降低致使電氣設備的正常運行受損而設的。

C、零序電壓保護---為防止變壓器一相絕緣破壞造成單相接地故障的繼電保護。主要用於三相三線制中性點絕緣（不接地）的電力系統中。零序電流互感器的一次側為被保護線路（如電纜三根相線），鐵芯套在電纜上，二次繞組接至電流繼電器；電纜相線必須對地絕緣，電纜頭的接地線也必須穿過零序電流互感器；原理：正常運行及相間短路時，一次側零序電流為零（相量和），二次側內有很小的不平衡電流。當線路發生單相接地時，接地零序電流反映到二次側，並流入電流繼電器，當達到或超過整定值時，動作並發出信號。（變壓器零序電流互感器串接於零線端子出線銅排）

③、瓦斯保護：油浸式變壓器內部發生故障時，短路電流所產生的電弧使變壓器油和其它絕緣物產生分解，並產生氣體（瓦斯），利用氣體壓力或沖力使氣體繼電器動作。故障性質可分為輕瓦斯和重瓦斯，當故障嚴重時（重瓦斯）氣體繼電器觸點動作，使斷路器跳閘並發出報警信號。輕瓦斯動作信號一般只有信號報警而不發出跳閘動作。

變壓器初次投入、長途運輸、加油、換油等原因，油中可能混入氣體，積聚在氣體繼電器的上部（玻璃窗口能看到油位下降，說明有氣體），遇到此類情況可利用瓦斯繼電器頂部的放氣閥（螺絲擰開）放氣，直至瓦斯繼電器內充滿油。考慮安全，最好在變壓器停電時進行放氣。容量在800KVA及以上的變壓器應裝設瓦斯保護。

④差動保護：這是一種按照電力系統中，被保護設備發生短路故障，在保護中產生的差電流而動作的一種保護裝置。常用做主變壓器、發電機和並聯電容器的保護裝置，按其裝置方式的不同可分為：

A、橫聯差動保護---常用作發電機的短路保護和並聯電容器的保護，一般設備的每相均為雙繞組或雙母線時，採用這種差動保護。

B、縱聯差動保護---一般常用作主變壓器的保護，是專門保護變壓器內部和外部故障的主保護 。

⑤高頻保護：這是一種作為主系統、高壓長線路的高可靠性的繼電保護裝置。目前我國已建成的多條500KV的超高壓輸電線路就要求使用這種可行性、選擇性、靈敏性和動作迅速的保護裝置。高頻保護分為相差高頻保護；方向高頻保護。

相差高頻保護的基本原理是比較兩端電流的相位的保護。規定電流方向由母線流向線路為正，從線路流向母線為負。就是說，當線路內部故障時，兩側電流同相位而外部故障時，兩側電流相位差180度。方向高頻保護的基本工作原理是，以比較被保護線路兩端的功率方向，來判別輸電線路的內部或外部故障的一種保護裝置。

⑥距離保護：這種繼電保護也是主系統的高可靠性、高靈敏度的繼電保護，又稱為阻抗保護，這種保護是按照長線路 故障點不同的阻抗值而整定的。

⑦平衡保護：這是一種作為高壓並聯電容器的保護裝置。繼電保護有較高的靈敏度，對於採用雙星形接線的並聯電容器組，採用這種保護較為適宜。它是根據並聯電容器發生故障時產生的不平衡電流而動作的一種保護裝置。

⑧負序及零序保護：這是作為三相電力系統中發生不對稱短路故障和接地故障時的主要保護裝置。

⑨方向保護：這是一種具有方向性的繼電保護。對於環形電網或雙回線供電的系統，某部分線路發生故障時，而故障電流的方向符合繼電保護整定的電流方向，則保護裝置可靠地動作，切除故障點。

Ⅱ 10KV輸電線路繼電保護及自動裝置的課程設計

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Ⅲ 繼電保護裝置

1、原理上：微機保護與傳統保護在原理上並無本質差異，只是微機本身強大的計算能力和存儲能力使得某些演算法在微機上可以很容易的實現， 2、使用上：微機保護集成化的軟硬體模式，使得微機保護裝置的可靠性大大提高，因此在使用上也更加簡便，基本上就是一個黑匣子。 3、通訊上：傳統保護基本上沒有通訊功能，而微機保護可以擴展出乙太網、485等多種通訊介面，通信很方便。常規繼電保護缺點:常規繼電保護是採用繼電器組合而成的,比如:過流繼電器、時間繼電器、中間繼電器、等通過復雜的組合,來實現保護功能, 它的缺點: 1.占的空間大,安裝不方便 2.採用的繼電器觸點多,大大降低了保護的靈敏度和可靠性 3.調試、檢修復雜,一般要停電才能進行,影響正常生產 4.沒有靈活性,當CT變比改動後,保護定值修改要在繼電器上調節,有時候還要更換. 5.使用壽命太短,由於繼電器線圈的老化直接影響保護的可靠動作. 6.繼電器保護功能單一,要安裝各種表計才能觀察實時負荷 7.數據不能遠方監控,無法實現遠程式控制制 8.繼電器自身不具備監控功能,當繼電器線圈短路後,不到現場是不能發現的. 9.繼電器保護是直接和電器設備連接的,中間沒有光電隔離,容易遭受雷擊. 10.常規保護已經逐漸淘汰,很多繼電器已經停止生產. 11.維護復雜,故障後很難找到問題. 12.運行維護工作量大,運行成本比微機保護增加60%左右. 13.操作復雜、可靠性低,在以往的運行經驗中發現很多事故的發生主要原因有兩條:A人為原因:因為自動化水平低,操作復雜而造成事故發生.B繼電保護設備性能水平低,二次設備不能有效的發現故障. 14.經濟分析:常規保護從單套價來說比微機保護約便宜,但使用的電纜數量多、屏櫃多、特別是裝置壽命短、運行費用(管理費用、維護費用等)比微機保護高出60%,綜合費用還是比微機保護多的. 微機保護優點: 1.微機保護是採用單片機原來,系統具備採集、監視、控制、自檢查功能、通過一台設備可以發現:輸電線路的故障,輸電線路的負荷、自身的運行情況(當設備自身某種故障,微機保護通過自檢功能,把故障進行呈現),採用計算機原理進行遠程式控制制和監視. 2.由於微機保護採用各種電力邏輯運算來實現保護功能,所以只需要採集線路上的電流電壓,這樣大大簡化了接線. 3.微機保護的保護出口、遙控出口、就地控制出口都是通過一組繼電器動作的,所以非常可靠. 4.微機保護採用計算機控制功能,保護定值、保護功能、保護手段採用程序邏輯,這樣可以隨時修改保護參數,修改保護功能,不用重新調試. 5.微機保護還具備通訊功能,可以通過網路把用戶所需要的各種數據傳輸到監控中心,進行集中調度. 6.微機保護採用光電隔離技術,把所有採集上來的電信號統一形成光信號,這樣有強電流攻擊時候,設備可以建立自身保護機制. 7.微機保護採用CPU進行數據處理,加大了數據處理速度. 8.微機保護的壽命長,由於設備在正常狀態處於休眠狀態,只有程序實時運行,各個元器件的壽命大大加長. 9.微機保護具備時鍾同步功能,對於故障可以記錄,採用故障錄波的方式把故障記錄下來,便於對故障的分析. 10.微機保護採用了多層印刷板和表面貼裝技術,因而具有很高的可靠性和抗干擾能力. 11.易用性:中文用戶界面標准化,易學、易用、易維護. 12.經濟分析:微機保護從單套價來說比常規保護約貴些,但使用的電纜數量極少、屏櫃少、特別是使用壽命長達25年、運行費用(管理費用、維護費用等)比常規保護降低60%,綜合費用還是比常規保護少許多.

Ⅳ 什麼是繼電保護裝置繼電保護裝置由哪幾部分組成各部分的作用是什麼

• 繼電保護裝置：

當電力系統中的電力元件（如發電機、線路等）或電力系統本身發生了故障危及電力系統安全運行時，能夠向運行值班人員及時發出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發出跳閘命令以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備。實現這種自動化措施的成套設備，一般通稱為繼電保護裝置。

• 繼電保護裝置組成：

繼電保護裝置由測量部分、邏輯部分和執行部分組成。

• 作用：

1.測量部分是判斷保護是否應該啟動。

2.邏輯部分是根據測量部分輸出量的大小、性質、輸出的邏輯狀態,出現的順序或他們的組合,使保護裝置按一定的邏輯關系工作,最後確定是否應跳閘或發信號,並將有關命令傳給執行元件。

3.執行部分是根據邏輯元件傳遞的信號,最後完成保護裝置所擔負的任務。

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裝置作用：

1.監視電力系統的正常運行，當被保護的電力系統元件發生故障時，應該由該元件的繼電保護裝置迅速准確地給脫離故障元件最近的斷路器發出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統中斷開，以最大限度地減少對電力系統元件本身的損壞，降低對電力系統安全供電的影響。當系統和設備發生的故障足以損壞設備或危及電網安全時，繼電保護裝置能最大限度地減少對電力系統元件本身的損壞，降低對電力系統安全供電的影響。（如：單相接地、變壓器輕、重瓦斯信號、變壓器溫升過高等）。

2.反應電氣設備的不正常工作情況，並根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發出信號，提示值班員迅速採取措施，使之盡快恢復正常，或由裝置自動地進行調整，或將那些繼續運行會引起事故的電氣設備予以切除。反應不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶一定的延時動作。

3.實現電力系統的自動化和遠程操作，以及工業生產的自動控制。如：自動重合閘、備用電源自動投入、遙控、遙測等。

資料來自：繼電保護裝置

Ⅳ 10kv配電網線路的繼電保護怎麼配置

10kv配電網線路的保護，主要是：速斷保護、延時速斷保護、定時限過流保護、反時限過流保護、低電壓保護、過電壓保護、監控pt斷線、重合閘。除此之外，還要考慮安裝環境比如溫度、電磁干擾，通訊方式，是否要聯網，RS-485、乙太網，通訊規約必須是公開的，有沒有組網的可能性等等。

(5)輸電線路繼電保護裝置設計擴展閱讀：

基本要求

(1)保證線路架設質量，加強運行維護，提高對用戶供電可靠性。

(2)要求電力線路的供電電壓在允許的波動范圍內，向用戶提供質量合格的電壓。

(3)在輸電過程中，要減少線路損耗，提高輸電效率，降低輸電成本。

(4)架空線路由於長期置於露天運行，線路的各元件除受正常的電氣負荷和機械荷載作用外，還受到風、雨、冰、雪、大氣污染、雷電等自然和人為外破條件的作用，要求線路各元件應有足夠的機械和電氣強度。

參考資料：網路——電力線路

Ⅵ 繼電保護裝置有什麼功能，能做那些試驗

繼電保護
protective
relay,power
system
protection
研究電力系統故障和危及安全運行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統及其元件（發電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以沿稱繼電保護。基本任務是：當電力系統發生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小區域內，自動將故障設備從系統中切除，或發出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。
最早的繼電保護裝置是熔斷器。以後出現了作用於斷路器的電磁型繼電保護裝置、電子型靜態繼電器以至應用計算機的數字式繼電保護
。繼電保護裝置必須具備以下5項基本性能：①安全性。在不該動作時，不發生誤動作。②可靠性。在該動作時，不發生拒動作。③快速性。能以最短時限將故障或異常消除。④選擇性。在可能的最小區間切除故障，保證最大限度地向無故障部分繼續供電。⑤靈敏性。反映故障的能力，通常以靈敏系數表示。選擇繼電保護方案時，除設置需滿足以上5
項基本性能外，還應注意其經濟性。即不僅考慮保護裝置的投資和運行維護費，還必須考慮因裝置不完善而發生拒動或誤動對國民經濟和社會生活造成的損失。
隨著電力系統容量日益增大，范圍越來越廣，僅設置系統各元件的繼電保護裝置，遠不能防止發生全電力系統長期大面積停電的嚴重事故。為此必須從電力系統全局出發，研究故障元件被相應繼電保護裝置的動作切除後，系統將呈現何種工況，系統失去穩定時將出現何種特徵，如何盡快恢復其正常運行等。系統保護的任務就是當大電力系統正常運行被破壞時，盡可能將其影響范圍限制到最小，負荷停電時間減到最短。此外，機、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產，特別是大機組和大電力系統的相互影響和協調正成為電能安全生產的重大課題。因此，系統的繼電保護和安全自動裝置的配置方案應考慮機、爐等設備的承變能力，機、爐設備的設計製造也應充分考慮電力系統安全經濟運行的實際需要。為了巨型發電機組的安全，不僅應有完善的繼電保護，還應研究、推廣故障預測技術。

Ⅶ 電力系統繼電保護的裝置是根據什麼選擇的

根據保護裝置所保護設備的種類，電壓等級，電流大小，所希望的保護項目決定的。

電力系統的運行條件一般可用3組方程式描述，一組微分方程式用來描述系統元件及其控制的動態規律，兩組代數方程式則分別構成電力系統正常運行的等式和不等式約束條件。

例如強調快速性時，有時會影響可靠性、選擇性和靈敏性，強調選擇性時又會影響快速性和靈敏性。 繼電保護的科學研究、設計、製造和運行的絕大部分工作是圍繞著如何處理好這四個基本要求之間的辨證統一關系而進行的。

(7)輸電線路繼電保護裝置設計擴展閱讀：

繼電保護主要是利用電力系統中元件發生短路或異常情況時的電氣量的變化構成繼電保護動作的原理，還有其他的物理量，如變壓器油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數情況下，不管反應哪種物理量，繼電保護裝置都包括測量部分、邏輯部分、執行部分。

繼電保護裝置在保護范圍內該動作時應可靠動作，在正常運行狀態時，不該動作時應可靠不動作。任何電力設備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。

Ⅷ 繼電保護裝置有哪些

這個問題問得有些片面了，不好回答，再問得具體一些就好了。
1、對於輸電線路，有分相電流差動、零序電流差動、光纖距離保護、工頻變化量距離元件構成的快速Ⅰ段保護，三段式相間距離、接地距離、零序反時限方向過流保護等。
2、對於電抗器，有分相差動保護（主保護）、零序差動保護（主保護）、匝間短路保護（主保護）、過流保護（後備保護）、零序過流保護（後備保護）、過負荷保護（後備保護，只發告警信號），還有非電氣量保護：如重瓦斯（跳閘）、輕瓦斯（瞬時發信號）、油箱壓力釋放（跳閘或發信號可選，瞬時或延時動作可選）、油枕油位異常、油溫升高、繞組溫度過高等。
3、對於變壓器，有縱聯差動保護（主保護）、主變復合電壓(方向)過流保護（後備保護）、主變零序電流保護、低壓側單相接地、主變過激磁保護等，其非電氣量保護與電抗器的非電氣量保護差不多。
4、對於母線，有母線差動保護、母聯充電保護等。
5、對於斷路器（開關），有斷路器失靈保護、三相不一致保護、死區保護、充電保護、自動重合閘等。
6、對於發電機，有發電機完全差動保護（縱差）（主保護）、發電機完全裂相橫差保護（主保護）、發電機高靈敏單元件橫差保護、發電機失磁保護、失步保護、誤上電保護、啟停機保護、過激磁保護、過電壓保護、定子過負荷保護、轉子表層負序過負荷保護、發電機100%定子接地保護（有注入式定子接地保護，還有基波零序電壓+三次諧波零序電壓構成的定子接地保護）、轉子一點接地保護、發電機低壓啟動過電流保護、軸電流保護、逆功率保護、勵磁系統故障保護等。
7、對於電動機，有過流保護、過熱保護、頻率異常保護等。

Ⅸ 220kV輸電線路繼電保護如何配置

過流保護，速斷保護，差動保護， 低電壓保護，過電壓保護，不知道你是什麼線路系統如果你們那邊中性點是接地的或者是經過電阻接地的還需要零序保護， 謝謝~~

Ⅹ 220KV電網的繼電保護 畢業設計

5.1主變壓器保護
5.1.1 概述
電力變壓器是電力系統中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統的正常運行帶來嚴重的影響，而本次變電所設計的變電所是市區220kV降壓變電所，如果不保證變壓器的正常運行，將會導致全所停電，甚至影響到下一級降壓變電所的供電可靠性。
變壓器的故障可分為內部和外部兩種故障。內部故障是指變壓器油廂裡面的各種故障，主要故障類型有：
1）各繞組之間發生的相間短路；
2）單相繞組部分線區之間發生的匝間短路；
3）單相繞組或引出線通過外殼發生的單相接地短路；
4）鐵芯燒損。
變壓器的外部故障類型有：
1）絕緣套管網路或破碎而發生的單相接地（通過外殼）短路；
2）引出線之間發生的相間故障。
變壓器的不正常運行情況主要有：
1）由於外部短路或過負荷而引起的過電流；
2）油箱漏油而造成的油麵降低；
3）變壓器中性點電壓升高或由於外加電壓過高而引起的過勵磁。
為了防止變壓器發生各種類型故障和不正常運行時造成不應有的損失，保證 系統安全連續運行，故變壓器應裝設一系列的保護裝置。
5.1.2變電所主變保護的配置
5.1.2.1主變壓器的主保護
1）瓦斯保護
對變壓器油箱內的各種故障以及油麵的降低，應裝設瓦斯保護，它反應於油箱內部所產生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作於信號，重瓦斯動作於跳開變壓器各側電源斷路器。如圖5-1所示為瓦斯保護的原理接線圖。
2) 差動保護
對變壓器繞組和引出線上發生故障，以及發生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側電源斷路器。

5.1.2.2主變壓器的後備保護
為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的後備，所以需裝設過電流保護。
而本次所設計的變電所，電源側為220kV，主要負荷在110kV側，即可裝設兩套過電流保護，一套裝在中壓側110kV側並裝設方向元件，電源側220kV側裝設一套，並設有兩個時限 和 ，時限設定原側為 ≥ ＋△t，用一台變壓器切除三側全部斷路器。
5.1.2.3過負荷保護
變壓器的過負荷電流，大多數情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負荷保護一般經追時動作於信號，而且三繞組變壓器各側過負荷保護均經同一個時間繼電器。
5.1.2.4 變壓器的零序過流保護
對於大接地電流的電力變壓器，一般應裝設零序電流保護，用作變壓器主保護的後備保護和相鄰元件接地短路的後備保護，一般變電所內只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每台變壓器上需要裝設兩套零序電流保護，一套用於中性點接地運行方式，另一套用於中性點不接地運行方式。
5.2限流電抗器的選擇
為了選擇10kV側各配電裝置，因短路電流過大，很難選擇輕型設備，往往需要加大設備型號，這不僅增加投資，甚至會因斷流容量不足而選不到合乎要求的電器，選擇應採取限制短路電流，即在10kV側需裝設電抗器。一般按照額定電壓、額定電流、電抗百分數、動穩定和熱穩定來進行選擇和檢驗。
5.2.1額定電壓和額定電流的選擇

、 — 電抗器的額定電壓和額定電流
、 — 電網額定電壓和電抗器的最大持續工作電流
5.2.2 電抗器百分數的選擇
1）電抗器的電抗百分數按短路電流限制到一定數值的要求來選擇，設要求短路電流限制到 ，則電源至短路點的總電抗標幺值為：
/ — 基準電流
—電源至電抗器前系統電抗標幺值
電抗器在其額定參數下的百分電抗

2）電壓損失檢驗：普通電核器在運行時，電抗器的電壓損失不大於額定電壓的5%，即：
— 負荷功率因數角一般取0.8
3）母線殘壓檢驗，為減輕短路對其他用戶的影響，當線路電抗器後短路時，母線殘壓不能低於電網額定值的60～70%
即：
5.2.3熱穩定和動穩定的檢驗
熱穩定和動穩定檢驗應滿足下式:
≥
、 — 電抗器後短路沖擊電流和穩態電流
、 — 電抗器的動穩定電流和短時熱電流（t =1s）
5.3防雷及接地體設計
5.3.1 概述
電氣設備在運行中承受的過電壓，有來自外部的雷電過電壓和由於系統參數發生變化時電磁能量產生振滿和積聚而引起的內部過電壓兩種類型。按其產生原因，它們又可分為以下幾類：

直擊雷過電壓
雷電過電壓 感應雷過電壓
侵入雷電流過電壓
長線電容效應
工頻過電壓 不對稱接地故障
甩負荷
消弧線圈線性諧振
過電壓 暫時過電壓 線性諧振
傳遞過電壓

線路斷線
諧振過電壓 鐵磁諧振
電磁式電壓互感器飽和
參數諧振發電機同步或非同步自勵磁
開斷電容器組過電壓
操作電容負荷過電壓 開斷空載長線過電壓
關合空載長線過電壓
開斷空載變壓器過電壓
操作過電壓 操作電感負荷過電壓 開斷並聯電抗器過電壓
開斷高壓電動機過電壓
角列過電壓
間歇電弧過電壓
5.3.2 防雷保護的設計
變電所是電力系統的中心環節，是電能供應的來源，一旦發生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設備的內絕緣會受到損壞，絕大多數不能自行恢復並嚴重影響國民經濟和人民生活，因此，要採取有效的防雷措施，保證電氣設備的安全運行。
變電所的雷擊害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路後產生的雷電波沿線路向變電所侵入，對直擊雷的保護，一般採用避雷針和避雷線，使所有設備都處於避雷針（線）的保護范圍之內，此外還應採取措施，防止雷擊避雷針時不致發生反擊。
對侵入波的防護主要措施是變電所內裝設閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止設備上的過電壓不超過其中擊耐壓值，同時在距變電所適當距離內裝設可靠的進線保護。
避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身並安全地將雷電流引入大地，從而保護設備，避雷針必須高於被保護物體，可根據不同情況或裝設在配電構架上，或獨立裝設，避雷線主要用於保護線路，一般不用於保護變電所。
避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備，它實質是一個放電器，與被保護的電氣設備並聯，當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其它電氣設備。

5.3.2.1 避雷針的配置原則：
1)電壓110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構架或房頂上，但在土壤電阻率大於1000Ω.cm的地區，宜裝設獨立的避雷針。
2)獨立避雷針（線）宜裝設獨立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過10Ω。
3)35kV及以下高壓配電裝置架構或房頂不宜裝避雷針，因為其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。
40)在變壓器的門型架構上，不應裝設避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設避雷針後，構架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在址中距離很難達到不小於15米的要求。
5.3.2.2 避雷器的配置原則
1）配電裝置的每組母線上均應裝設避雷器。
2）旁路母線上是否應裝設避雷器，應視當旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足而定。
3）330kV及以上變壓器和並聯電抗器處必須裝設避雷器，並應盡可能靠近設備本體。
4）220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。
5）三繞組變壓器低壓側的一相上宜裝設一台避雷器。
6）110kV~220kV線路側一般不裝設避雷器。
5.3.3 接地裝置的設計
接地就是指將地面上的金屬物體或電氣迴路中的某一節點通過導體與大地相連，使該物體或節點與大地保持等電位，埋入地中的金屬接地體稱為接地裝置。
本變電所採用棒形和帶形接地體聯合組成的環形接地裝置。接地裝置應盡可能埋在地下，埋設深度一般為0.5~1米，圍繞屋內外配電裝置，主控樓、主廠房及其它需要裝設接地網的建築物，敷設環形接地網。這些接地網之間的相互聯接線不應少於兩根干線。接地網的外像應閉合，外像各角做成圓弧形，圓弧半徑不宜小於均壓帶間距離的一半，在接地線引進建築物的入口處，應設標志。
5.3.4 主變壓器中性點放電間隙保護
為了保護變壓器中性點，尤其是不接地高壓器中性點的絕緣，通常在變壓器中性點上裝設避雷器外，還需裝設放電間隙，直接接地運行時零序電流保護起作用，動作保護接地變壓器，避雷器作後備；變壓器不接地時，放電間隙和零序過電壓起保護作用，大氣過電壓時，線路避雷器動作，工作過電壓時，間隙保護動作。因氧化鋅避雷器殘壓低，無法與放電間隙無法配合，故選用閥型避雷器。
5.3.5變電所的防雷保護設計
由於本次所設計選擇變壓器為分級絕緣，即220kV中性點絕緣等級為110kV，110kV中性點絕緣等級為35kV，所以220kV中性點應與中性點絕緣等級相同的避雷器，故220kV中性點裝設FZ－110，110中性點裝設FZ－40避雷器。