试谈电力系统继电保护

电力系统继电保护1、继电保护:是一种重要的反事故措施。2、故障：电力系统最常出现且最危险的故障是短路。短路的基本形式有：三相对称短路、两相短路、两相接地短路、单项接地短路、电机和变压器同一相绕组不同线匝之间的短路（匝间短路）等。3、不正常工作状态：电力系统的正常工作遭到破坏，但未形成故障，称为不正常工作状态。4、事故：指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造成人身伤亡或电气设备损害，前者称为停电事故，后者称为人身或设备事故。5、对继电保护的基本要求：选择性、灵敏性、速动性、可靠性。6、主保护：能以最短的时限、有选择性的切除被保护设备和全线路故障的保护。7、后备保护：主保护或短路器拒动时，用以切除故障的保护装置。8、辅助保护：为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。9、远后备：是指本元件的主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。10、近后备：是指主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护实现的后备。11、继电保护装置：能反映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。一般由：测量部分、逻辑部分、执行部分组成。12、常用的测量变换器：电压变换器、电流变换器、电抗变换器。13、常用的对称分量过滤器：零序电流过滤器、零序电压过滤器、负序电压过滤器、负序电流过滤器。14、继电器：组成继电保护装置的基本元件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中，使被控制量发生预定阶跃变化的一种自动器件。15、电流继电器的动作电流：使继电器动作（常开触点闭合）的最小电流。 返回电流：使继电器返回（常开触点打开）的最大电流。 返回系数：返回电流与动作电流之比。16、欠电压继电器的动作电压：使继电器动作（常闭触点闭合）的最大电压。返回电流：使继电器返回（常开触点打开）的最小电压。 返回系数：返回电压与动作电压之比。17、时间继电器：是一种辅助继电器，从激励量变化至规定值的瞬间起至继电器输出信号的瞬间所经历的时间间隔为其动作时间。18、中间继电器：是一种辅助继电器，用于保护装置中以扩展前级继电器触点对数或触点负载容量。19、信号继电器：用来对继电器或继电保护装置所处状态给出明显标示，或接通声、光信号电路。20、极化继电器：以电磁原理为基础、具有方向性的小型直流继电器。在整流型保护中，广泛用作执行元件。、瞬时电流速断保护：是反应电流升高而不带时限动作的一种电流保护。限时电流速断保护：是带时限的电流速断保护。定时限过电流保护：动作电流按躲过最大负荷电流整定的一种电流保护。22、阶段式电流保护：为了迅速、可靠地切除被保护线路的故障，可将瞬时电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组合在一起。构成一整套保护，称为阶段式电流保护。23、电流保护接线方式：是指电流保护中电流继电器线圈与电流互感器二次绕组间的连接方式，常用的有三相完全星形界限、两相不完全星形界限、两相三继电器接线、两相电流差接线等方式。24、继电保护的接线图：一般用框图、原理图、安装图三种。其中原理图又可分为归总式原理图和展开式原理图。25、功率方向继电器：测量送入继电器的电压和电流之间的相位，以判别正、反方向故障。26、功率方向继电器的接线方式：是指它与电压互感器和电流互感器之间的连接方式，也就是给功率方向继电器的电压线圈和电流线圈加入什么电压和什么电流的问题。相间短路保护用功率方向继电器通常采用90接线方式。27、中性点不接地电网单相接地时的特征有：（1）接地相对地电压降为零，其它两相对地电压升高倍，出现零序电压，其值等于故障前电网的相电压，且系统各处零序电压相等。（2）非故障线路保护安装处通过的零序电流为该线路本身非故障相对地电容电流，其方向从母线流向线路。（3）故障线路保护安装处通过的零序电流为所有非故障线路零序电流之和，其方向从线路指向母线。28、中性点不接地电网的接地保护方式有：绝缘监视装置、零序功率方向保护、零序电流保护。29、距离保护：测量故障点至保护安装处之间的距离（阻抗）并根据距离远近来确定保护动作时限的一种保护。30、常用的圆特性阻抗继电器有：全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器。31、阻抗继电器的精确工作电流：对应于Zdzj=0.9Zzd时通入继电器的电流称为阻抗继电器的精确工作电流，当通入继电器的电流大于该电流时。可保证阻抗继电器的误差不超过10%。32、反应相间故障的阻抗继电器的接线方式有：0接线方式和30接线方式。33、高频保护：将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成高频电流通道，将此信号送至对端。以比较两端电流的相位或功率方向的一种保护。34、高频通道的工作方式有：正常无高频电流方式、正常有高频电流方式和移频方式。35、高频信号有：跳闸信号、运行信号、闭锁信号。36、常用的高频保护有：高频闭锁方向保护、高频闭锁距离保护、相差高频保护。37、变压器的故障和不正常工作状态及应装设的保护变压器的故障可分为：油箱内部和油箱外部故障。油箱内部故障主要有：绕组的相间短路、匝间短路、直接接地系统侧绕组的接地短路。油箱外部故障主要有：绕组引出线和套管上发生的相间短路和直接接地系统的接地短路。变压器的不正常工作状态主要有：过负荷、外部短路引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油面降低、过电压或频率降低引起的过励磁。变压器应装设下列保护：瓦斯保护、纵差保护或电流速断保护、过电流保护或负序电流保护、零序电流保护、过负荷保护、过励磁保护。38、瓦斯保护的动作后果：轻瓦斯动作与信号、重瓦斯动作与跳闸。39、产生变压器纵差保护不平衡电流的原因有：励磁电流、电流互感器的实际变比与计算变比不等、变压器各侧电流互感器的型号不同、变压器调压分接头改变。40、变压器的过电流保护有：一般过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护。41、发电机的故障和不正常工作状态及应装设的保护发电机故障主要有：定子绕组的相间短路、匝间短路、单相接地短路；转子绕组一点或二点接地短路。发电机的不正常工作状态主要有：由于外部短路引起的定子绕组过电流、由于过负荷引起的三相对称过负荷、由外部不对称短路或不对称负荷引起的发电机负序过电流或负序过负荷、由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压、由于励磁回路的故障或强励时间过长引起的转子绕组过负荷、由于汽轮机主气门突然关闭引起的发电机逆功率运行、由于励磁系统故障或自动灭磁开关误跳闸引起的发电机励磁电流急剧下降或消失。发电机应装设的继电保护：纵差保护、零序保护、横差保护、过负荷保护、过电流保护、励磁回路一点接地保护、两点接地保护、失磁保护、逆功率保护等。42、母线的保护方式有;利用其它供电元件的保护来切除母线故障和采取专用母线保护两种方式。第五章 高压技术一、名词、术语1、电介质:又称绝缘材料，简称绝缘，是电工中应用最广泛的材料之一。最常见的是气体电介质为空气；常见的液体电介质为变压器油、硅油等；常见的固体电介质有橡胶、胶木、陶瓷、云母、沥青、环氧树脂、玻璃等。电介质在电厂中有极化、电导、损耗和击穿等几种物理现象。2、电介质的极化：电介质在外加电场的作用下，介质中原来彼此中和的正负电荷发生位移，形成电距，使介质表面出现了束缚电荷的现象，称谓电介质的极化。表征参数为r，（相对介电常数），r越大，极化越强。3、电介质的电导：任何电介质都不可能是理想的导体，内部总有一些联系较微弱的带电质点存在，在电场的作用下定向运动形成电流，因而任何电介质都有一定得电导，电导值的倒数是电介质的绝缘电阻（R），与绝缘电阻相对应的称为泄露电流（Ig）。电介质电导受温度的影响较大，温度升高，电导将增大。4、电介质的损耗：在外加电压作用下，电介质中的一部分电能被转换成热能，这种现象称为介质损耗。表征参数tg（介质损失角正切值），tg越大，介质损耗越大。5、电介质的击穿：电介质在强电场的作用下，丧失绝缘性能，由绝缘状态变成导电的过程称为击穿。衡量电介质耐电强度的指标是Uj（击穿电压）或Ej（击穿场强）。6、气体放电（或击穿）：气体由绝缘状态突变成良导电状态的过程称为击穿。根据电源功率、电极形式、气体压力等具有不同的放电形式。低电压、电源功率较小时，放电表现为充满间隙的辉光放电形式；在高气压下，常表现为火花或电弧放电形式；在极不均匀电场中，会在局部电场较强处先开始放电，称为电晕。7.气体分子的激发：电子获得外界能量（强电场、光照射、高温）后，由较低能级运转轨道跃至较高级运转轨道，但未脱离原子核的束缚，此过程称为原子的激发或激励。8.气体分子的游离：电子获得外界能量（强电场、光照射、高温）足够大时，原子的一个或几个电子脱离原子核的束缚，变成自由电子与正离子的过程，称为气体原子的游离。9.非自持放电：需要依靠外电场，和外界游离共同作用下维持的放电称为非自持放电。10. 自持放电：仅需电场作用即可维持的放电称为自持放电。11.起始放电电压：由非自持放电转入自持放电的电压称为起始放电电压。12.电晕放电：极不均匀电场中，气隙上电压升高至某一临界值时，在曲率半径较小的尖电极附近空间，局部场强将首先达到引起强烈游离的数值，在这局部区域形成自持放电，有暗蓝色光晕并伴有“咝咝“声，称为电晕放电。电晕放电是极不均匀电场中特有的一种自持放电。13.雷电冲击电压：是指持续时间很短，只有几微秒到几十微秒，而幅值很高的非周期变化电压。14.50%冲击击穿电压：在多次施加冲击电压时，其中半数导致间隙击穿的电压，称为50%冲击击穿电压，是表征气隙耐受冲击电压特性的参数，用U15.伏秒特性：气隙上的冲击放电电压最大值和放电时间的关系，称为伏秒特性，用以表征气隙在冲击电压下的击穿特性。16.沿面放电：沿固体介质的表面的气体发生放电，称为沿面放电；当其发展为贯穿空气击穿时，称沿面闪络。沿面放电是一种气体放电现象，受表面状态、空气污秽程度、气候条件等因素的影响，沿面放电电压比气体或固体介质单独存在时的击穿电压都低。17.污闪：单纯的尘土和烟灰对沿面闪络电压的影响不大，但如果是化工厂、冶金厂、水泥厂附近或沿海地带沉积在绝缘上的尘污，因其含有高导电率的溶质，特别在于潮湿联合作用时，能使沿面闪络电压降低很多，造成高压电气设备的闪络跳闸，称为污闪。高压电力系统的经验指出：污闪最严重的大气条件是雾、露、雪和毛毛雨。18.套管：用以把载流导体引入或引出变压器、断路器、电容器等电器设备的金属外壳（电器用套管），也用于导体或母线穿过建筑物或墙壁（电站用套管）。它只要由导电杆、法兰和绝缘三部分组成，是一种典型的电场垂直介质表面分量的绝缘结构。它的表面电压分布极不均匀，尤其在中间法兰边缘处电场十分集中，很容易从此处开始形成电晕和滑闪放电。同时法兰和导电杆间的电场也很强，绝缘介质易被击穿。19.内绝缘：内绝缘是指电力设备不暴露于空气中的介质，包括密封在电力设备箱壳内部的固体、液体和气体等介质，它受电压的作用，但不受大气等其他外界条件的影响。例如变压器体内的变压器绕组的介质和变压器油、变压器套管内的绝缘和绝缘油等，就是内绝缘。20.外绝缘：是指空气间隙和电力设备的固体绝缘（绝缘子、套管）的表面，它暴露在空气中，与大气直接相接触，承受着电压和大自然环境中各种外界条件的影响。21.变压器的主绝缘：变压器的高压于低压绕组之间的绝缘、相间以及相对地之间的绝缘、引线或分接开关对地或其他绕组的绝缘称为主绝缘。22.变压器的纵绝缘：变压器同一绕组中不同匝间、层间、段间绝缘、同一绕组各引线间、分接开关各部分之间的绝缘称为变压器的纵绝缘。23.过电压：由雷电放电、系统中操作、故障或其他原因引起的系统某处电压异常升高，该异常电压的最大值（峰值）超过了系统的正常运行条件下的最高工作电压，这种电压就是过电压过电压是一种随时间而变化的暂态现象，持续时间一般都很短。24直击雷过电压:强大的雷电流在被击物的阻抗上产生的压降。25 感应雷过电压 :雷直击在设备或线路附近的地面,通过电磁感应,在设备或线路上产生的电压升高。26雷暴日：在一天内只要听到雷声就算一个雷暴日。 27地面落雷密度 ;每个雷日每平方公里地面落雷次数一般为0.015次/km2。 28续流（工频续流）：避雷器动作后在工频电压作用下流过避雷器的工频电流。 29避雷器的灭弧电压：我们把工频续流第一次过零后间隙所能承受的不致引起电弧重燃的最大工频电压。 30避雷器的残压：雷电流通过避雷器阀片时在避雷器上会产生很高的电压。 31反击：雷击避雷针（线）时，强大的雷电流在避雷针上产生高电位对被保护物放电称为反击。 32耐雷水平：即雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。 33雷击跳闸率：即每一百千米线路每年由雷击引起的跳闸次数，是衡量线路防雷性能的重要指标。 34绕击：指雷绕过避雷线而击在导线上。 35绝缘配合：是指在设计电力系统时，对发电厂变电站输电线路上所有的电力设备在考虑绝缘方面寻求合理配合方案。 2 注意事项： 1几伏的电压才算高电压超高压和特高压？ 答：按国际上的习惯，工程上通常把1000V以上的电压称为高电压。我国国家标准中把1000V以上称为高电压。电压的分级和叫法，在国际上没有严格的统一标准，通常把1220KV称为高电压；330765kv称为超高电压；1000kv以上称为特高电压。 2提高输电线路的电压，有些什么优点？ 答：线路电压越高，传输功率的容量就越大，传输的距离就越远。在同样的输送容量下，线路电压越高，输电线路的电能损耗和电压损失就越小，输电线路所占用的走廊宽度和空间就越小造价就越低，而电网的短路电流也就越小。 3输电线路的电压越高，输送电能的容量就越大，距离可以越远，试说明他们之间的关系。 答：在同样的电压下，输送功率越大，则输送的距离越小；如果输送的容量越小，则输送的距离可以增长。如果输送的电压提高一倍，则输送距离和输送容量都可以成倍的增加。另一方面，输送功率相同时，如果输送的电压升高，则输送的电流可以减小，这样可以减小线路的投资。但是电压越高，对绝缘的要求也越高。杆塔变压器断路器等电力设备的投资也就越大。于是，综合考虑这些多方面的因素，对应一定输送功率和输送距离，按技术经济的要求，有一比较合理的线路电压。 4为什么要采用高压直流输电？ 答：随着交流输电电压等级的提高，使用交流送电的困难也越来越突出，例如为了使两个大电网的电力能相互支援，把两个电网连接起来，两个交流电网必须同步运行，但输送距离越长，输送功率越大，越南稳定同步。万一电网突然失去同步。将发生系统解列，电力输送中断，造成大面积的停电事故。而直流输电却没有这个缺点，同时现代的高电压技术已经能够实现大容量高电压的直流输电。于是，为了把巨大的电力输送的更远更安全和更经济，直流输电又重新兴起。5什么叫污闪？什么叫雾闪？答：在电气系统中运行的电气设备，大多有绝缘子和套管，这些带釉的瓷质或玻璃绝缘子或套管的表面长期暴露在空气中，如果受到大气中灰尘（包括工业的尘埃或海水的盐分等）的污染，被污染了的绝缘子在遭遇到潮湿的天气（包括下毛毛雨、下雾、融雪、凝露等）时，很容易发生闪络。通常把这些污闪了的绝缘子或套管表面受到潮湿以后，所发生的闪络，叫做污闪，因为下雾的时候，发生的污闪的事故最多，约占污闪总数的80%，所以通常也有人把污闪叫雾闪，此外有时在天亮前后温度较低，绝缘子表面凝结有露水，雾水溶入了灰尘和污垢，发生了污闪，有人有把这种污闪叫雾闪，或日出前闪络，这几种闪络都属于污闪的范围。6、防止电瓷绝缘子污闪的方法有机种？答：1、根治污染。2、把电站的电力设备装在户内。3、采用防污型或泄露比距大的电瓷绝缘子。4、加强运行维护工作，及时清扫绝缘子表面的污垢。5、在电瓷绝缘表面涂敷硅脂或地蜡等憎水性材料。7、限制内过电压的措施有哪些？答：我国电力系统绝缘配合要求内过电压的倍数500kv不大于2330kv不大于2.75,110220kv不大于360kv及以下不大于4。限制的方法主要有：在中性点装消弧线圈可以避免因电弧接地引起的过电压。改善发电机的调速装置可以降低甩负荷而引起的过电压。改善电网的参数或者运行方式可以避免谐振条件的形成。短路器操作时产生操作过电压的主要原因，如果使断路器能保证三相同期动作、不重燃，或在断路器触头处装上低值并联电阻，就可以吧操作过电压降低。装设并联电抗器可以补偿线路的电容效应，限制切合空载线路时的过电压。使用金属氧化物避雷器，利用氧化锌阀片的优良性能，使内过电压受到限制。8、高压输电线路的避雷器为什么要对地绝缘起来？答：高压输电线路的避雷器又称架空地线，它主要起防止雷电直接击中输电导线的作用。避雷线把雷电荷直接引入大地，按理它对地市布绝缘的，把它对地绝缘起来时为了利用他同时作为载波通讯的线路，并且降低系统的零序阻抗和减少线损。 在正常运行时，把避雷线用绝缘子对地绝缘起来，在绝缘子的钢帽和钢脚间，装一只10mm作用的放电间隙。当雷击避雷线时，间隙被击穿接地，避雷线仍然起将雷电流引入大地的作用。9、书店线路采用哪几种防雷措施？架设避雷线。加强绝缘如增加绝缘子的片数。降低杆塔的接地电阻。装设管型避雷器或放电间隙。装设自动重合闸。采用消弧线圈接地方式。架设耦合地线。10、发电厂、变电站采用哪几种防雷措施？采用避雷针或避雷线防直击雷。采用阀型避雷器。变电站采用进线段保护。11.直配旋转电机采用哪几种防雷措施？答：1）采用电缆作进线端2）在电机的出线和中性点上都应装设磁吹避雷器3）在电机的每相出线均装设电容器12.在高压特别是超高压装置中广泛的采用均压环，如避雷器的顶端、支柱绝缘子顶端、悬式绝缘子串靠近母线的第一片绝缘子端部都装设了均压环，它们的作用是什么？答：均压环的作用是使绝缘子的各部分或避雷器的各个火花间隙上说分得的电压相等，避免出现电压分布很不均匀的状态，从而提高绝缘子的耐压能力，对避雷器而言会提高其冲击放电电压，避免避雷器在一些不损坏设备绝缘的过电压发生时的频繁动作。13.高压电容式套管的芯子（即内绝缘）制作成“锥形”的绝缘结构，是何原因？答：电容芯子制作成锥形，即金属箔与绝缘的长度随离开导电杆距离的增加而缩短。其目的是为了调整导电杆与法兰（接地电极）间的电场，使该处电场分布尽量均匀，避免出现电晕，以提高套管的闪络电压。14.避雷器的类型有哪些？答：常见类型有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器、磁吹避雷器、氧化锌避雷器等。保护间隙和管型避雷器放电电压的分散性较大，伏秒特性陡，会产生很高的截波，所以一般只能适用于10kV配电网（保护间隙）和输电线路（管型避雷器）防雷；阀型避雷器有FS和FZ两大类，保护性能较好，通常用于配电系统和电站防雷；磁吹阀型避雷器的灭弧能力更强，保护效果更好，广泛用于直配电机、输电线路和重要设备的保护；氧化锌避雷器大多无间隙，采用了非线性性能非常好的氧化锌阀片，因此，氧化锌避雷器无论在性能上、结构上、保护效果、应用及发展前景各方面均比碳化硅避雷器优越，目前广泛应用于电力系统防雷中。电气运行名词解释电气运行：指电气运行值班人员对完成电能在“发、输、配、供、用”过程中的电气设备与输配线路所进行监视、控制、操作与调节的过程。两大要求：即“安全性、经济型”。电力系统：是由发电机、升压和降压变电所、输电和配电线路、电能用户等组成。两票三制：两票：工作票和操作票；三制：交接班制、巡回检查制、设备的定期试验和切换制。电网调度机构：我国的电网调度机构是五级管理模式：即国调、网调、省调、地调、县调。倒闸操作：电气设备由一种状态转换为另一种状态，或改变系统的运行方式所进行的一系列操作，称为倒闸操作。运行方式：指电气主接线中各电气设备实际所处的工作状态（运行、检修、备用）及其连接的方式。正常运行方式：指正常情况下全部设备投入运行时电气主接线经常采用的方式。非正常运行方式：指事故处理，设备故障或检修时电气主接线所采用的运行方式。暗备用方式：两台厂用电（或站用变）分别接在相同电压等级的两段母线上，互为备用，正常采用断路器分段运行。任一段故障分段断路器自动投入使两段母线联络运行，以保证厂用电（或站用电）安全。10、明备用方式两台厂用变（或站用变）分别接在不同电压等级的两段母线上，正常由I端母线单独供电，I段母线故障停电后，方可由I I段母线单独供电，两段母线严禁并列运行。11、发电机额定运行方式指发电机按制造厂铭牌额定参数运行。12、发电机允许运行方式指当电网发生变化时，发电机的运行参数可能会偏离额定值，但在允许范围内。13、发电机失磁同步发电机失去直流励磁。14、发电机调相指发电机向系统输送无功功率，同时从系统中吸收很少的有功功率，用于克服空载损耗和励磁损耗，以维持额定转速。15、发电机进相指发电机工作在欠励状态，此时发电机向系统发出有功功率，吸收无功功率，功率因素处于超前状态。16、机组空转机组转动，逐步升速至额定，不加励磁。17、机组空载机组转速至额定，加励磁升压至额定电压，不带负荷。18、绝缘老化电气设备中所使用的绝缘材料，长期在温度和电场的作用下，会逐渐降低原有的绝缘性能，这种变化叫做绝缘老化。19、允许温升设备的实际温度与周围环境温度的差值称温升，温升极限值（允许值）称为允许温升。20、正常过负荷指在系统正常情况下，以不损害变压器或发电机的使用寿命为前提的过负荷。21、事故过负荷指在系统发生事故时，周波降低，为了系统完全，为了保证用户的供电和提高发电厂的出力，允许发电机，变压器短时间过负荷。二、概念知识1、衡量我国电能质量的标准周波50HZ0.2HZ，最大50HZ0.5HZ；电压额定电压的5%，最大10%。2、电气运行人员必须做到四勤即勤联系、勤调整、勤检查、勤分析。3、电气设备状态即(1)运行状态，(2)热备用状态，（3）冷备用状态。（4）检修状态。4、倒闸操作五防御(1)防误拉，误合断路器，（2）防带负荷拉合隔离开关，（3）防带电挂地线或带电合接地刀闸，(4)防带地线合闸，(5)防非同期并列。5、防误操作的组织措施操作票、工作票（工作票分为一种和二种，一种工作票工作时需将高压设备停电，并做安全措施；二种工作票工作时不需将高压设备停电）。6、防误操作的技术措施停电、验电、挂标示牌、设置遮拦。7、变电站的电气系统分为一次系统和二次系统。电气一次系统的设备用于电能的交换和分配，主要有电力变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、消弧线圈、补偿