繼電保護基礎(chǔ)

1、1第七章 繼電保護基礎(chǔ) 2本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容u繼電保護的基本知識u單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護u電網(wǎng)的接地保護u電力系統(tǒng)的主設備保護 u10kV配電系統(tǒng)的保護 u工廠供電系統(tǒng)的保護 u民用建筑配電系統(tǒng)的保護3第一節(jié)第一節(jié) 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識4一、繼電保護的基本原理一、繼電保護的基本原理一）繼電保護裝置一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，完成這一功能的電力系統(tǒng)保護裝置稱為繼電保護裝置 二）保護的構(gòu)成1、測量模塊2、邏輯模塊3、執(zhí)行模塊5一、繼電保護的基本原理一、繼電保護的基本原理三）保護構(gòu)成原理l利用電力系統(tǒng)中基本參數(shù)的區(qū)別構(gòu)成的繼電保護l利用流過電

2、流方向判定保護區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障正向故障或反向故障l利用不對稱分量作為判據(jù)構(gòu)成保護l反應非電氣量的保護6二、對繼電保護裝置的基本要二、對繼電保護裝置的基本要求求一）選擇性當電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置發(fā)出跳閘命令,僅將故障設備切除，使得故障停電范圍盡可能的小，保證無故障部分繼續(xù)運行 二）速動性快速地切除故障以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度 7二、對繼電保護裝置的基本要二、對繼電保護裝置的基本要求求三）靈敏性在事先規(guī)定的保護范圍內(nèi)部發(fā)生故障時，不論短路點的位置，短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能敏銳感覺，正確反應 四）

3、可靠性在保護裝置規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該誤動作 8三、常用的保護繼電器及操作三、常用的保護繼電器及操作電源電源 一）保護繼電器1、電流繼電器：電流保護的測量元件2、電壓繼電器：電壓保護的測量元件3、中間繼電器：在繼電保護裝置和自動裝置中用以增加觸點數(shù)量以及容量 4、時間繼電器：建立必要的延時，以保證保護動作的選擇性和某種邏輯關(guān)系 5、信號繼電器：作為繼電保護裝置和自動裝置動作的信號指示9二）操作電源 1、概念高壓斷路器的合閘跳閘回路以及繼電保護裝置中的操作回路、控制回路、信號回路等所需要的電源2、分類l直流電源l

4、整流電源l交流電源三、常用的保護繼電器及操作三、常用的保護繼電器及操作電源電源 10四、繼電保護常用的儀用互感四、繼電保護常用的儀用互感器器一）電流互感器（TA）1、概念：將電力系統(tǒng)一次回路的大電流變?yōu)槎位芈罚ūＷo或是測量回路）的標準小電流（5A或1A）的儀用互感器 2、作用：隔離與變換11四、繼電保護常用的儀用互感四、繼電保護常用的儀用互感器器一）電流互感器（TA）3、電流互感器的10誤差曲線：當變比誤差為10、角度誤差為7時，飽和電流倍數(shù)m（電流互感器一次側(cè)的電流與一次側(cè)額定電流的比值）與二次側(cè)負載的關(guān)系曲線4、電流互感器的接線方式：三相式完全星形接線，兩相兩繼電器的不完全星形接線，兩相

5、單繼電器的兩相電流差接線5、使用注意事項：運行中電流互感器二次繞組萬不可開路12二）電壓互感器（TV） 1、概念：將電力系統(tǒng)一次回路的高電壓變?yōu)槎位芈罚ūＷo或是測量回路）的標準的低電壓（一般為100V）的儀用互感器。2、作用：隔離與變換3、分類：電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器4、使用注意事項：運行中電壓互感器二次繞組萬不可短路四、繼電保護常用的儀用互感四、繼電保護常用的儀用互感器器13第二節(jié)第二節(jié) 單側(cè)電源電網(wǎng)相間單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護短路的電流保護14一、三段式電流保護一、三段式電流保護一）無時限電流速斷保護（電流I段） 不帶時限（只有繼電器本身固有動作時間）的瞬動電流保護。保

6、護的動作電流按躲過被保護線路外部短路的最大短路電流來整定，以滿足選擇性。1、動作電流：2、動作時間：3、保護靈敏度：)3(max. 11kIkelIopIKI )3(max.11kIkelIopIKIstI01 stI01llmpllmp15一、三段式電流保護一、三段式電流保護二）帶時限電流速斷保護（電流II段） 保護本線路并延伸至相鄰線路，但不超過相鄰線路無時限電流速斷或是帶時限電流速斷保護的保護范圍。以時限保證選擇性。1、動作電流（取以下計算值大者）：l與相鄰線路配合：l與相鄰變壓器配合：2、動作時間：3、保護靈敏度：IopIIkelIIopIKI21)3(max. 11kIIkelIIo

7、pIKItttIII21IIopkIIopkIIsIIIIK1)3(min.1)2(min.min.2316一、三段式電流保護一、三段式電流保護三）定時限過流保護（電流III段） 動作電流按躲過最大負荷電流來整定，并以時限來保證動作選擇性1、動作電流：2、動作時間：3、保護靈敏度：l近后備：l遠后備：max.LressIIIrelIIIopIKKKItttIIIIII215 . 13 . 1231)3(min. 11)2(min. 1min.IIopkIIIopkIIIsIIIIK2 . 1231)3(min. 21)2(min. 2min.IIopkIIIopkIIIsIIIIK17一、三段

8、式電流保護一、三段式電流保護)3(max. 11kIkelIopIKI stI01 llmp四）原理接線18二、反時限過電流保護二、反時限過電流保護動作時限與被保護線路中電流大小有關(guān)的一種保護，當電流大時，保護的動作時限短，而電流小時動作時限長19第三節(jié)第三節(jié) 電網(wǎng)的接地保護電網(wǎng)的接地保護 20一、中性點直接接地電網(wǎng)一、中性點直接接地電網(wǎng)一）三段式零序電流保護 1、零序I段：無時限零序電流速斷保護2、零序II段：帶時限零序電流速斷保護3、零序III段：零序過流保護 *三段式零序電流保護接線類于三段式電流保護，只是繼電器引入的是零序電流。21二、中性點非直接接地電網(wǎng)二、中性點非直接接地電網(wǎng)一）中

9、性點不接地電網(wǎng)1、單相接地故障特點l 電網(wǎng)各處故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高至電網(wǎng)線電壓，電網(wǎng)中出現(xiàn)大小等于電網(wǎng)正常時相電壓的零序電壓l 非故障線路保護安裝處，流過本線路的零序電容電流方向由母線指向非故障線路，超前零序電壓90；故障線路保護安裝處流過所有非故障元件的零序電容電流之和，數(shù)值較大，方向由故障線路指向母線，滯后零序電壓9022一）中性點不接地電網(wǎng)2、接地保護l 絕緣監(jiān)察 l 零序電流保護 l 零序功率方向保護（選講）二、中性點非直接接地電網(wǎng)二、中性點非直接接地電網(wǎng)23二）中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)1、補償方式l欠補償l完全補償l過補償* 一般采用過補償方式（電感電流值大于接地

10、電容電流）二、中性點非直接接地電網(wǎng)二、中性點非直接接地電網(wǎng)24中性點非直接接地電網(wǎng)中性點非直接接地電網(wǎng)二）中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)2、單相接地特點l電網(wǎng)各處故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高至電網(wǎng)線電壓，電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電壓，其大小等于電網(wǎng)正常時的相電壓l故障線路和非故障線路保護安裝處的電流都由母線流向線路，并且大小差別一般不大，接地點電流為一很小的感性電流25中性點非直接接地電網(wǎng)中性點非直接接地電網(wǎng)二）中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)3、接地保護l絕緣監(jiān)視裝置l反應穩(wěn)態(tài)3次諧波分量的接地保護l反應暫態(tài)零序電流的保護等26第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)的主設備保電力系統(tǒng)的主設備保護護27一、電力變壓器保護

11、一、電力變壓器保護一）差動保護基于比較變壓器各側(cè)的電流大小和相位的原理構(gòu)成1、差動保護的不平衡電流理論上當變壓器正常運行或是差動保護區(qū)外故障時，流入差動繼電器的電流應為零，但實際流過差動繼電器的電流為不平衡電流變壓器總的不平衡電流： dTAksnpsterrunbKIfUKKKI.max.max.3)(28一、電力變壓器保護一、電力變壓器保護一）差動保護2、差動保護的原理接線29二）瓦斯保護非電量保護，測量元件為氣體繼電器，安裝于變壓器油箱和油枕的通道上與差動保護一起作為主保護，對變器內(nèi)部故障全面保護一、電力變壓器保護一、電力變壓器保護30三）電流速斷保護裝設于容量較小的變壓器的電源側(cè)，保護動

12、作于跳開變壓器兩側(cè)斷路器 電源側(cè)為直接接地系統(tǒng)時，保護采用完全星形接線，如為非直接接地系統(tǒng)，則采用兩相不完全星形接線一、電力變壓器保護一、電力變壓器保護31一）縱差保護作為發(fā)電機定子繞組及其引出線相間短路的主保護，在保護范圍內(nèi)發(fā)生相間短路時，快速動作于停機1、動作電流（取以下之大者）l躲過外部短路時差動回路出現(xiàn)的最大不平衡電流 l躲過電流互感器二次回路一相斷線時的差動回路出現(xiàn)的額定負荷電流一、同步發(fā)電機的保護一、同步發(fā)電機的保護max.max.1 . 0KstnprelunbrelopIKKKIKINGrelopIKI32一）縱差保護2、原理接線 * 雖然是發(fā)電機內(nèi)部相間短路最靈敏的保護，但是

13、在中性點附近經(jīng)過渡電阻相間短路時，仍存在一定的死區(qū) 一、同步發(fā)電機的保護一、同步發(fā)電機的保護33二）其它保護1、發(fā)電機的匝間短路保護2、發(fā)電機定子繞組單相接地保護3、發(fā)電機勵磁回路接地保護4、發(fā)電機失磁保護等5、發(fā)電機相間短路的后備保護6、發(fā)電機定子過負荷保護7、勵磁繞組過負荷保護8、轉(zhuǎn)子表面負序過負荷保護（負序電流保護）一、同步發(fā)電機的保護一、同步發(fā)電機的保護34二）其它保護9、發(fā)電機低頻保護10、發(fā)電機逆功率保護11、發(fā)電機非全相運行保護12、過電壓保護13、過勵磁保護14、失步保護等一、同步發(fā)電機的保護一、同步發(fā)電機的保護35第五節(jié)第五節(jié) 10kV配電系統(tǒng)的保護配電系統(tǒng)的保護 36一、一

14、、10kV10kV配電線路的保護配電線路的保護一）特點我國的10kV配電線路的保護，一般采用電流速斷、過電流及三相一次重合閘構(gòu)成。對于特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負荷線路保護，不能滿足要求時，可考慮增加其它保護（如電流保護段、電壓閉鎖等）。10kV線路保護在整定計算中，定值計算偏重靈敏性，對有用戶變電所的線路，選擇性靠重合閘來保證 37二）保護1、電流速斷保護：無時限電流速斷保護或是帶時限電流速斷保護2、過電流保護： 610kV配電線路都要求裝設，與高壓輸電線路過流保護同樣整定3、單相接地保護：配電線路裝設單相接地保護并不是必須的，可以根據(jù)需要選擇安裝；并且小接地電流系統(tǒng)，單相接地故障時只需發(fā)信號一、一

15、、10kV10kV配電線路的保護配電線路的保護38一）特點10kV配電變壓器的常見故障及不正常運行方式與高壓系統(tǒng)中電力變壓器相同，但由于10 kV配電變壓器的容量一般并不很大，因此保護有自己的特點。二）保護目前，越來越多的10kV配變?yōu)楦墒阶儔浩?，此類變壓器可以采用負荷開關(guān)加熔斷器的保護方案二、二、10kV10kV配電變壓器的保護配電變壓器的保護39三、三、10kV10kV電力電容器的保護電力電容器的保護一）概述10kV電力電容器一般是并聯(lián)在配電網(wǎng)絡中用以補償工頻交流電力系統(tǒng)中的感性負荷、提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)、改善電網(wǎng)質(zhì)量、降低線路損耗。為了保證其安全運行，電力電容器也應該裝設適當?shù)谋Ｗo裝置

16、 二）特點電容器組的繼電保護方式與其接線方案相關(guān) 40三）保護措施當電容器組與斷路器之間的連線發(fā)生故障時，應該裝設過電流保護 雙三角形連接電容器組一般采用橫聯(lián)差動保護；雙星形接線電容器組內(nèi)部故障時需要采用中性線電流平衡保護另外，為了防止在母線電壓波動幅度比較大的情況下，導致電容器組長期過電壓運行，應該裝設過電壓保護裝置三、三、10kV10kV電力電容器的保護電力電容器的保護41四）并聯(lián)電容器組的主要故障l電容器內(nèi)部故障及其引出線短路l電容器組與斷路器之間連線的短路l電容器組中某一些故障電容切除后引起過電壓l電容器組單相接地故障l電容器組過電壓l電容器組連接母線失壓l電容器組過負荷三、三、10k

17、V10kV電力電容器的保護電力電容器的保護42五）并聯(lián)電容器組的保護l專用熔斷器保護l帶短時限的電流速斷或是過電流保護，動作于跳閘l對單星形接線的電容器組，采用中性線對地電壓不平衡保護；對多段串連單星形接線電容器組，采用段間電壓差動或是橋式差電流保護對雙星形接線的電容器組，采用中性線不平衡電壓或是不平衡電流保護三、三、10kV10kV電力電容器的保護電力電容器的保護43五）并聯(lián)電容器組的保護l利用電容器組所接母線上的絕緣監(jiān)察裝置檢出l裝設過電壓保護，帶時限動作于信號或是跳閘 l裝設低電壓保護，帶時限動作于信號或是跳閘 l只有當系統(tǒng)高次諧波含量較高或電容器組投運后實測其回路中電流超過允許值時裝設

18、過負荷保護三、三、10kV10kV電力電容器的保護電力電容器的保護44第六節(jié)第六節(jié) 工廠供電系統(tǒng)的保護工廠供電系統(tǒng)的保護 45一、工廠供電系統(tǒng)的保護一、工廠供電系統(tǒng)的保護工廠供電系統(tǒng)，一般指的是一個廠區(qū)范圍之內(nèi)的供配電系統(tǒng)工廠供電系統(tǒng)的高壓配電網(wǎng)一般采用繼電保護裝置或是高壓熔斷器進行保護，而車間內(nèi)的低壓配電系統(tǒng)的保護多采用低壓斷路器和低壓熔斷器。工廠供電系統(tǒng)還應考慮變、配電所中的變壓器以及母線保，并且為了提高供電可靠性，工廠一般還裝有備用電源自動投入裝置和線路自動重合閘裝置46二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡的保護絡的保護一）過電流保護可以采用定時限或是反時限過電流保護

19、二）電流速斷保護為了可靠快速的切除故障，就需要裝設速斷保護47三）階段式電流保護為保證保護動作的選擇性，電流速斷保護的保護范圍不能達到線路全長，因此要構(gòu)成階段式的電流保護，一般是無時限電流速斷保護與定時限過電流保護配合四）低電壓保護在工廠供電系統(tǒng)中用于提高過電流保護的靈敏度以及在系統(tǒng)發(fā)生故障時切除不重要的發(fā)電機 二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡的保護絡的保護48五）單相接地保護中性點不接地系統(tǒng)，當發(fā)單相接地時，一般并不要求立即將電源切斷，但為了防止兩點接地而產(chǎn)生更大的短路電流，應對單相接地故障設置絕緣監(jiān)察裝置（參見本章的三節(jié)），必要時也可通過繼電保護裝置切斷故障*中性點不

20、接地系統(tǒng)中，單相接地故障不立刻切除的條件是其接地電容電流滿足限制值二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡的保護絡的保護49六）方向電流保護1、方向的問題如果工廠供電系統(tǒng)采用環(huán)形電網(wǎng)或是雙側(cè)電源供電，當電網(wǎng)中某一處發(fā)生故障時，如仍裝設定時限過電流保護，僅靠時限整定將無法滿足保護動作的選擇性2、方向元件功率方向繼電器：判斷短路時的功率方向 二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡的保護絡的保護50六）方向電流保護3、 90接線 方式l接線方式：指在三相系統(tǒng)中，功率方向繼電器的電流以及電壓的接入方式。要求能夠正確地反應故障方向并且動作靈敏l90接線 ：指不考慮電壓及電流負荷角時，接入功率方向繼電器電壓滯后電流90二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)二、工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡的保護絡的保護51第七節(jié)第七節(jié) 民用建筑配電系統(tǒng)民用建筑配電系統(tǒng)的保護的保護52一、概述一、概述對于民用建筑配電系統(tǒng)，不同的變配電設備應采用不同的保護，滿足