知識｜史上最全繼電保護基礎知識，果斷收藏！
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知識｜史上最全繼電保護基礎知識，果斷收藏！
2016-06-20
1 名稱解釋
研究電力系統(tǒng)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(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件
（發(fā)電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以也稱繼電保護?；救?br/>務是：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小區(qū)域內，
自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)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(qū)供電的影響。
2 基本原理
繼電保護裝置必須具有正確區(qū)分被保護元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生
了故障，是保護區(qū)內故障還是區(qū)外故障的功能。保護裝置要實現這一功能，需要
根據電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成。
電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：(1) 電流增大。 短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由
負荷電流增大至大大超過負荷電流。
(2) 電壓降低。當發(fā)生相間短路和接地短路故障時，系統(tǒng)各點的相間電壓或相電
壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。
(3) 電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的
功率因數角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路
的阻抗角決定的，一般為60°～85°，而在保護反方向三相短路時，電流與電
壓之間的相位角則是180°+(60°～85°)。
(4) 測量阻抗發(fā)生變化。測量阻抗即測量點(保護安裝處)電壓與電流之比值。正
常運行時，測量阻抗為負荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉變?yōu)榫€路阻抗，故
障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。
不對稱短路時，出現相序分量，如兩相及單相接地短路時，出現負序電流和
負序電壓分量；單相接地時，出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常
運行時是不出現的。
利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。
此外，除了上述反應工頻電氣量的保護外，還有反應非工頻電氣量的保護，
如瓦斯保護。
3 基本要求
繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏
性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應同時滿足四個
基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這
四個基本要求中有些要求可以降低。
1）選擇性
選擇性就是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障
的設備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應
由相鄰設備或線路的保護將故障切除。
2）速動性
速動性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、
低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。一般必須快速切除的故障有：
(1) 使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。
(2) 大容量的發(fā)電機、變壓器和電動機內部故障。
(3) 中、低壓線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障。
(4) 可能危及人身安全、對通信系統(tǒng)造成強烈干擾的故障。
故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間為
0.04s～0.08s，最快的可達0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時間為0.06s～
0.15s，最快的可達0.02s～0.06s。
對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而應按照選擇
性的條件，帶延時地發(fā)出信號。
3）靈敏性
靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發(fā)生短路故障或不正常運行情
況時，保護裝置的反應能力。
能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規(guī)定的范圍內故障時，不論短路點的位置
和短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應動作，即要求不
但在系統(tǒng)最大運行方式下三相短路時能可靠動作，而且在系統(tǒng)最小運行方式下經
過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。
系統(tǒng)最大運行方式：被保護線路末端短路時，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過保護
裝置的短路電流為最大運行方式；
系統(tǒng)最小運行方式：在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過保
護裝置的短路電流為最小的運行方式。
保護裝置的靈敏性是用靈敏系數來衡量。
4）可靠性
可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。
安全性：要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動。
信賴性：要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了應該動作的故障時可靠動作，
即不拒動。
繼電保護的誤動作和拒動作都會給電力系統(tǒng)帶來嚴重危害。
即使對于相同的電力元件，隨著電網的發(fā)展，保護不誤動和不拒動對系統(tǒng)的影響
也會發(fā)生變化。
以上四個基本要求是設計、配置和維護繼電保護的依據，又是分析評價繼電
保護的基礎。這四個基本要求之間是相互聯系的，但往往又存在著矛盾。因此，
在實際工作中，要根據電網的結構和用戶的性質，辯證地進行統(tǒng)一。4 組成
一般情況而言，整套繼電保護裝置由測量元件、邏輯環(huán)節(jié)和執(zhí)行輸出三部分
組成 。
1、測量比較部分
測量比較部分是測量通過被保護的電氣元件的物理參量，并與給定的值進行
比較，根據比較的結果，給出“是”“非”性質的一組邏輯信號，從而判斷保護
裝置是否應該啟動。
2、邏輯部分
邏輯部分使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍，最后確定是
應該使斷路器跳閘、發(fā)出信號或是否動作及是否延時等，并將對應的指令傳給執(zhí)
行輸出部分。
3、執(zhí)行輸出部分
執(zhí)行輸出部分根據邏輯傳過來的指令，最后完成保護裝置所承擔的任務。如
在故障時動作于跳閘，不正常運行時發(fā)出信號，而在正常運行時不動作等。
5 工作回路
要完成繼電保護任務，除了需要繼電保護裝置外，必須通過可靠的繼電保護
工作回路的正確工作，才能完成跳開故障元件的斷路器、對系統(tǒng)或電力元件的不
正常運行發(fā)出警報、正常運行狀態(tài)不動作的任務。
繼電保護工作回路一般包括：將通過一次電力設備的電流、電壓線性地轉變
為適合繼電保護等二次設備使用的電流、電壓，并使一次設備與二次設備隔離的
設備，如電流、電壓互感器及其與保護裝置連接的電纜等；斷路器跳閘線圈及與
保護裝置出口間的連接電纜，指示保護動作情況的信號設備；保護裝置及跳閘、
信號回路設備的工作電源等。6 分類
繼電保護可按以下4種方式分類。
①按被保護對象分類，有輸電線保護和主設備保護(如發(fā)電機、變壓器、母線、
電抗器、電容器等保護)。
②按保護功能分類，有短路故障保護和異常運行保護。前者又可分為主保護、后
2016-06-20
1 名稱解釋
研究電力系統(tǒng)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(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件
（發(fā)電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以也稱繼電保護?；救?br/>務是：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小區(qū)域內，
自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)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(qū)供電的影響。
2 基本原理
繼電保護裝置必須具有正確區(qū)分被保護元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生
了故障，是保護區(qū)內故障還是區(qū)外故障的功能。保護裝置要實現這一功能，需要
根據電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成。
電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：(1) 電流增大。 短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由
負荷電流增大至大大超過負荷電流。
(2) 電壓降低。當發(fā)生相間短路和接地短路故障時，系統(tǒng)各點的相間電壓或相電
壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。
(3) 電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的
功率因數角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路
的阻抗角決定的，一般為60°～85°，而在保護反方向三相短路時，電流與電
壓之間的相位角則是180°+(60°～85°)。
(4) 測量阻抗發(fā)生變化。測量阻抗即測量點(保護安裝處)電壓與電流之比值。正
常運行時，測量阻抗為負荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉變?yōu)榫€路阻抗，故
障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。
不對稱短路時，出現相序分量，如兩相及單相接地短路時，出現負序電流和
負序電壓分量；單相接地時，出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常
運行時是不出現的。
利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。
此外，除了上述反應工頻電氣量的保護外，還有反應非工頻電氣量的保護，
如瓦斯保護。
3 基本要求
繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏
性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應同時滿足四個
基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這
四個基本要求中有些要求可以降低。
1）選擇性
選擇性就是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障
的設備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應
由相鄰設備或線路的保護將故障切除。
2）速動性
速動性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、
低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。一般必須快速切除的故障有：
(1) 使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。
(2) 大容量的發(fā)電機、變壓器和電動機內部故障。
(3) 中、低壓線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障。
(4) 可能危及人身安全、對通信系統(tǒng)造成強烈干擾的故障。
故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間為
0.04s～0.08s，最快的可達0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時間為0.06s～
0.15s，最快的可達0.02s～0.06s。
對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而應按照選擇
性的條件，帶延時地發(fā)出信號。
3）靈敏性
靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發(fā)生短路故障或不正常運行情
況時，保護裝置的反應能力。
能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規(guī)定的范圍內故障時，不論短路點的位置
和短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應動作，即要求不
但在系統(tǒng)最大運行方式下三相短路時能可靠動作，而且在系統(tǒng)最小運行方式下經
過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。
系統(tǒng)最大運行方式：被保護線路末端短路時，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過保護
裝置的短路電流為最大運行方式；
系統(tǒng)最小運行方式：在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過保
護裝置的短路電流為最小的運行方式。
保護裝置的靈敏性是用靈敏系數來衡量。
4）可靠性
可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。
安全性：要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動。
信賴性：要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了應該動作的故障時可靠動作，
即不拒動。
繼電保護的誤動作和拒動作都會給電力系統(tǒng)帶來嚴重危害。
即使對于相同的電力元件，隨著電網的發(fā)展，保護不誤動和不拒動對系統(tǒng)的影響
也會發(fā)生變化。
以上四個基本要求是設計、配置和維護繼電保護的依據，又是分析評價繼電
保護的基礎。這四個基本要求之間是相互聯系的，但往往又存在著矛盾。因此，
在實際工作中，要根據電網的結構和用戶的性質，辯證地進行統(tǒng)一。4 組成
一般情況而言，整套繼電保護裝置由測量元件、邏輯環(huán)節(jié)和執(zhí)行輸出三部分
組成 。
1、測量比較部分
測量比較部分是測量通過被保護的電氣元件的物理參量，并與給定的值進行
比較，根據比較的結果，給出“是”“非”性質的一組邏輯信號，從而判斷保護
裝置是否應該啟動。
2、邏輯部分
邏輯部分使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍，最后確定是
應該使斷路器跳閘、發(fā)出信號或是否動作及是否延時等，并將對應的指令傳給執(zhí)
行輸出部分。
3、執(zhí)行輸出部分
執(zhí)行輸出部分根據邏輯傳過來的指令，最后完成保護裝置所承擔的任務。如
在故障時動作于跳閘，不正常運行時發(fā)出信號，而在正常運行時不動作等。
5 工作回路
要完成繼電保護任務，除了需要繼電保護裝置外，必須通過可靠的繼電保護
工作回路的正確工作，才能完成跳開故障元件的斷路器、對系統(tǒng)或電力元件的不
正常運行發(fā)出警報、正常運行狀態(tài)不動作的任務。
繼電保護工作回路一般包括：將通過一次電力設備的電流、電壓線性地轉變
為適合繼電保護等二次設備使用的電流、電壓，并使一次設備與二次設備隔離的
設備，如電流、電壓互感器及其與保護裝置連接的電纜等；斷路器跳閘線圈及與
保護裝置出口間的連接電纜，指示保護動作情況的信號設備；保護裝置及跳閘、
信號回路設備的工作電源等。6 分類
繼電保護可按以下4種方式分類。
①按被保護對象分類，有輸電線保護和主設備保護(如發(fā)電機、變壓器、母線、
電抗器、電容器等保護)。
②按保護功能分類，有短路故障保護和異常運行保護。前者又可分為主保護、后
