電力系統(tǒng)繼電保護原理.ppt

電力系統(tǒng)繼電保護原理ProtectionPrincipleofPowerSystem 主講教師 田有文 信息與電氣工程學(xué)院電氣工程教研室 辦公地點 農(nóng)工樓320 聯(lián)系電話 88760692 家 88487128 辦 課程內(nèi)容安排 第一章2學(xué)時第二章16學(xué)時第三章10學(xué)時第四章2學(xué)時第五章3學(xué)時第六章3學(xué)時第七章6學(xué)時第八章2學(xué)時實驗10學(xué)時 5個 總計54學(xué)時 繼電保護的主要特點 繼電保護工作涉及到每個電氣主設(shè)備和二次輔助設(shè)備 繼電保護是一門綜合性的科學(xué) 它奠基于理論電工 電機學(xué)和電力系統(tǒng)等基礎(chǔ)理論 還與電子技術(shù) 通信技術(shù) 計算機技術(shù)和信息科學(xué)等新理論新技術(shù)有著密切的關(guān)系 繼電保護是一門理論和實踐并重的學(xué)科 繼電保護工作稍有差錯 即可能對電力系統(tǒng)的運行造成嚴(yán)重的影響 給國民經(jīng)濟和人民生活帶來不可估量的損失 課程要求 上課認(rèn)真聽講 積極思考 不缺勤 有病有事要請假 按時完成作業(yè) 不抄襲 實驗親自動手做 完成后認(rèn)真填寫實驗報告 考試方式 期末終考 60 平時 40 平時包括 作業(yè) 實驗 出勤 學(xué)習(xí)態(tài)度 平時回答問題 參考書 孫國凱等編著 電力系統(tǒng)繼電保護原理 北京 中國水利水電出版社 2002 1賀家李 宋從矩 電力系統(tǒng)繼電保護原理 北京 水利水電出版社 1985王瑞敏主編 電力系統(tǒng)繼電保護原理 北京 農(nóng)業(yè)出版社 1994王維儉編 電力系統(tǒng)繼電保護基本原理 北京 清華大學(xué)出版社 1991 第一章緒論 基本要求 學(xué)習(xí)內(nèi)容 習(xí)題與思考題 本章基本要求 了解電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài)及引起的后果 掌握繼電保護裝置概念 繼電保護的任務(wù) 作用 原理及組成 熟練掌握對繼電保護的基本要求 返回 第一章緒論 第一節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護的作用 第二節(jié)繼電保護的基本原理和保護裝置的組成 第三節(jié)對繼電保護裝置的基本要求 第四節(jié)繼電保護技術(shù)發(fā)展簡史 第一節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護的作用 一 電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài) 電力系統(tǒng)的故障 三相短路f 3 兩相短路f 2 單相短路接地f 1 兩相短路接地f 1 1 斷線 變壓器繞組匝間短路 復(fù)合故障等 不正常運行狀態(tài) 小接地電流系統(tǒng)的單相接地 過負(fù)荷 變壓器過熱 系統(tǒng)振蕩 電壓升高 頻率降低等 二 發(fā)生故障可能引起的后果 1 故障點通過很大的短路電流和所燃起的電弧 使故障設(shè)備燒壞 2 系統(tǒng)中設(shè)備 在通過短路電流時所產(chǎn)生的熱和電動力使設(shè)備縮短使用壽命 3 因電壓降低 破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量 破壞系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性 產(chǎn)生振蕩 甚至使整個系統(tǒng)瓦解 事故 事故 指系統(tǒng)的全部或部分的正常運行遭到破壞 以致造成對用戶的停止送電 少送電 電能質(zhì)量變壞到不能容許的程度 甚至毀壞設(shè)備等等 三 繼電保護裝置及其任務(wù) 繼電保護裝置 就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài) 并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置 返回 基本任務(wù) 1 發(fā)生故障時 自動 迅速 有選擇地將故障元件 設(shè)備 從電力系統(tǒng)中切除 使非故障部分繼續(xù)運行 2 對不正常運行狀態(tài) 為保證選擇性 一般要求保護經(jīng)過一定的延時 并根據(jù)運行維護條件 如有無經(jīng)常值班人員 而動作于發(fā)出信號 減負(fù)荷或跳閘 且能與自動重合閘相配合 第二節(jié)繼電保護的基本原理和保護裝置的組成 繼電保護的原理是利用被保護線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量 當(dāng)突變量達到一定值時 起動邏輯控制環(huán)節(jié) 發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號 1 利用基本電氣參數(shù)的區(qū)別 2 利用內(nèi)部故障和外部故障時被保護元件兩側(cè)電流相位 或功率方向 的差別 3 對稱分量是否出現(xiàn) 4 反應(yīng)非電氣量的保護 一 繼電保護的基本原理 1 利用基本電氣參數(shù)的區(qū)別 發(fā)生短路后 利用電流 電壓 線路測量阻抗等的變化 可以構(gòu)成如下保護 1 電流保護 反映電流的增大而動作 2 低電壓保護 反應(yīng)于電壓的降低而動作 3 距離保護 反應(yīng)于短路點到保護安裝地之間的距離 或測量阻抗的減小 而動作 2 利用內(nèi)部故障和外部故障時被保護元件兩側(cè)電流相位 或功率方向 的差別 規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路 正常運行和線路AB外部故障時 A B兩側(cè)電流的大小相等相位相差180 當(dāng)線路AB內(nèi)部短路時 A B兩側(cè)電流一般大小相等 相位相等 構(gòu)成各種差動原理的保護 如縱聯(lián)差動保護 相差高頻保護 方向高頻保護等 3 對稱分量是否出現(xiàn) 電氣元件在正常運行 或發(fā)生對稱短路 時 負(fù)序分量和零序分量為零 在發(fā)生不對稱短路時 一般負(fù)序和零序都較大 因此 根據(jù)這些分量的是否存在可以構(gòu)成零序保護和負(fù)序保護 此種保護裝置都具有良好的選擇性和靈敏性 4 反應(yīng)非電氣量的保護 反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障時所產(chǎn)生的氣體而構(gòu)成瓦斯保護 反應(yīng)于電動機繞組的溫度升高而構(gòu)成過負(fù)荷保護等 二 繼電保護裝置的組成 繼電保護一般由三個部分組成 測量部分 邏輯部分和執(zhí)行部分 其原理結(jié)構(gòu)如下圖所示 舉例說明 正常狀態(tài) 一次設(shè)備通過的電流為負(fù)載電流 KA流過的二次電流小于動作值 KA不動作 其接點不閉合 保護不動作 電流繼電器 時間繼電器 電流互感器 脫扣器 中間繼電器 跳閘線圈 短路故障時 流過一次設(shè)備的電流激增 返回 KA流過的二次電流大于KA動作值 KA接點閉合 KT得電 KT觸點閉合 KM線圈得電 其觸點閉合 QF的YT線圈得電跳閘 切除故障 舉例說明 第三節(jié)對繼電保護裝置的基本要求 選擇性 速動性 靈敏性 可靠性 一 選擇性 Selectivity 選擇性是指保護裝置動作時 僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除 使停電范圍盡量縮小 以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行 d3點短路 保護6動作 6QF跳閘 若保護6或6QF拒動 5QF跳閘 d2點短路 保護5動作 5QF跳閘 若保護5或5QF拒動 保護1和保護3動作于1QF 3QF跳閘 d1點短路 保護1和保護2動作 1QF 2QF跳閘 若保護2或2QF拒動 保護3動作于3QF跳閘 主保護 能有選擇性地快速切除全線故障的保護 后備保護 當(dāng)故障線路的主保護或斷路器拒動時用以切除故障的保護 近后備保護 作為本線路主保護的后備保護 遠(yuǎn)后備保護 作為下一條相鄰線路主保護或開關(guān)拒跳的后備保護 二 速動性 Speed 速動性是指盡可能快地切除故障 短路時快速切除故障 可以縮小故障范圍 減輕短路引起的破壞程度 減小對用戶工作的影響 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 靈敏性是指對保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力 保護裝置的靈敏性 通常用靈敏系數(shù)來衡量 靈敏系數(shù)越大 則保護的靈敏度就越高 反之就越低 三 靈敏性 Sensitivity 對過量繼電器 對欠量繼電器 以上四個基本要求之間 有的相輔相成 有的相互制約 需要針對不同的使用條件 分別地進行協(xié)調(diào) 此四個基本要求是分析研究繼電保護的基礎(chǔ) 也是貫穿全課程的一個基本線索 根據(jù)被保護元件在電力系統(tǒng)中的地位和作用來確定具體的保護方式 以滿足其相應(yīng)的要求 四 可靠性 Reliability 可靠性是指在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了屬于它應(yīng)該動作的故障時 它不應(yīng)該拒絕動作 而在其它不屬于它應(yīng)該動作的情況下 則不應(yīng)該誤動作 返回 第四節(jié)繼電保護技術(shù)發(fā)展簡史 繼電保護的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的 在20世紀(jì)50年代及以前 差不多都是用電磁型的機械元件構(gòu)成 隨后陸續(xù)推廣了整流型元件和由半導(dǎo)體分力元件組成的裝置 70年代以后 集成電路構(gòu)成的繼電保護裝置中得到廣泛運用 到80年代 微型機在繼電保護裝置中逐漸應(yīng)用 隨著新技術(shù)新工藝的采用 繼電保護硬件設(shè)備的可靠性 運行維護方便性也不斷得到提高 繼電保護技術(shù)將達到更高的水平 最初熔斷器 難以實現(xiàn)選擇性 電壓 電流保護 環(huán)網(wǎng) 多源網(wǎng) 方向電流 電壓保護 受系統(tǒng)運行方式影響 難以滿足選擇性 靈敏性 速動性 距離保護 單端測量方式 難以保證快速跳閘 差動保護 長距離難以實現(xiàn) 高頻保護 返回 復(fù)習(xí)思考題 1 在電力系統(tǒng)中繼電保護的任務(wù)是什么 2 繼電保護的基本原理有哪些 都是怎樣構(gòu)成的 3 電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求是什么 什么叫選擇性 速動性 靈敏性和可靠性 4 何謂主保護 后備保護 何謂遠(yuǎn)后備保護 近后備保護 5 繼電保護裝置由哪幾部分組成 各部分的作用是什么 習(xí)題 1 如下圖所示 試按圖回答下列問題 1 當(dāng)d1點短路時 根據(jù)選擇性要求應(yīng)由哪些保護動作并跳開哪些斷路器 如此時保護6拒動或6QF因失靈而拒跳 保護又將如何動作 2 當(dāng)d2點短路時 根據(jù)選擇性要求應(yīng)由哪些保護動作并跳開哪些斷路器 如此時保護3拒動或3QF拒跳 但保護1動作并跳開1QF 問此種動作是否有選擇性 如果拒動的為2QF 對保護1的動作又應(yīng)作何評價 2 在下圖所示網(wǎng)絡(luò)中 設(shè)在d點發(fā)生短路