工厂供配电第6章.ppt

第6章供配电系统继电保护,教学内容,继电保护的任务、要求、基本工作原理,常用保护继电器工作原理,电流保护的接线方式,电力线路的继电保护,电力变压器的继电保护,重点内容,微机继电保护,电力线路的继电保护,电力变压器的继电保护,第6章供配电系统继电保护,教学目标,掌握继电保护的任务、要求、基本工作原理,熟悉常用保护继电器工作原理,熟悉电流保护的接线方式,掌握电力线路的继电保护组成、原理、整定计算,了解微机继电保护组成及原理,掌握变压器的继电保护组成、原理、整定计算,第6章供配电系统继电保护,学时安排及作业布置,学时安排：68学时,作业布置：6-1、2、3、4,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,继电保护的任务,故障或不正常运行状态若不及时处理或处理不当，就可能引发事故。,不正常运行状态主要有过负荷、设备温度升高等。,系统运行过程中，不可避免地会发生一些故障或处于不正常运行状态。,最常见的故障是各种形式的短路。,为保证系统安全可靠运行，各主要电气设备和线路必须装设保护装置。,继电保护基本任务,当发生故障时，自动、迅速、有选择性地将故障元件从供配电系统中切除，使故障元件损坏程度减至最轻，并保证最大限度迅速恢复无故障部分的正常运行。,反映不正常工作状态，根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。,能与供配电系统的自动装置如自动重合闸装置（ARD）、备用电源自动投入装置（APD）等配合，以进一步提高系统运行的可靠性。,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,对继电保护的要求,选择性,k点发生短路，何处继电保护装置动作？,可靠性：不拒动，不误动。,速动性：防止故障扩大，减轻危害，提高运行稳定性。,灵敏性：表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态的反应能力。,“灵敏性”通常用灵敏系数Sp来衡量。Sp愈大，灵敏性愈高，愈能反应轻微故障。,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,继电保护的任务,G,过电流保护装置的灵敏系数,提醒：P81熔断器的灵敏度系数Sp；P79断路器的灵敏度系数Sp。,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,继电保护的基本工作原理,利用短路故障后系统参数变化，构成不同原理的继电保护：,电流增大,线路始端测量阻抗减小,电流保护,电压降低,欠电压保护,阻抗保护（距离保护）,电流电压之间相位角变化,方向过电流保护,继电保护装置原理结构,测量部分,逻辑部分,执行部分,输出信号,输入信号,测量被保护对象电气量（如电流、电压），与整定值比较，输出比较结果。,进行逻辑判断，确定是否该使断路器动作或发出信号，并将命令传给执行部分,根据逻辑部分传送的信号，执行如跳闸、发出信号等操作。,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,常用保护继电器,继电器：一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规定值时，其电气输出电路被接通（导通）或分断（阻断、关断）的自动电器。,保护继电器的分类,按在继电保护装置电路中的功能分,测量继电器：继电保护装置的第一级，用来反应被保护元件的特性量变化属于主继电器或起动继电器。有或无继电器：按电气量是否在其工作范围内或者为零时而动作，用来实现特定的逻辑功能，属辅助继电器。包括时间继电器、中间继电器、信号继电器,按其反应的物理量分,电流继电器、电压继电器、功率继电器、气体继电器等,按其反应的数量变化分,过量继电器：过电流继电器,欠量继电器：欠电压继电器,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,常用保护继电器,保护继电器的分类,按组成元件分,机电型继电器：按结构原理还可以分为电磁式、感应式等继电器。具有简单可靠、便于维修等特点，我国中小型用户供配电系统中现仍普遍应用。电子型继电器：用电子电路构成的继电器，属无触点静态继电器。具有动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、无机械惯性、寿命长等一系列优点，但也存在抗干扰能力比机电型继电器低、元件的质量及性能不够稳定等缺点。随着电子技术的进一步发展和静态继电器保护技术的不断完善，它将在中小型用户供配电系统中逐步得到推广应用。微机型继电器：以微处理器为核心组成的新型继电保护装置。与传统的继电保护装置相比，具有可靠性高、功能齐全、调试维护方便、性能价格比高等优点。微机型继电保护装置已成为电力系统继电保护的更新换代产品，在中大型用户供配电系统中也具有广阔的应用前景。,备注：本章主要介绍机电型继电器,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,电流继电器,常用保护继电器,电磁式电流继电器,DL-20C系列,1,由于机械阻力的存在，Kre小于1，0.8-0.85通过改变弹簧的反作用力矩或两个电流线圈的串并联可调节IOP它是瞬时动作，.p135,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,电流继电器,常用保护继电器,感应式电流继电器,KA,GL-10、20nqb=2-8,“反时限特性”,速断电流,速断电流倍数：,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,常用保护继电器,电压继电器,电磁式电压继电器的结构和原理，与电磁式电流继电器类似，只是电压继电器的线圈为电压线圈，且多作成低电压（欠电压）继电器。低电压继电器是在低于某一电压时动作，显然，其返回系数1，一般为1.25。,时间继电器,用来使保护装置获得所要求的延时（时限）。,DY-,DS-38,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,常用保护继电器,信号继电器,电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出指示信号，有电流型和电压型两种。主要由电磁元件、信号牌和触点构成。当继电器线圈通电时，电磁元件中的衔铁动作而使信号牌掉下，显示动作信号，同时使动静触点接通，接通外部信号回路。电磁式时间继电器动作后不能自动复位，需要手动复位。,中间继电器,弥补主继电器触点数量或触点容量的不足。,DX-11,KS,DZ-15,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,电流保护的接线方式,电流保护的接线方式是指电流继电器与电流互感器之间的联接方式。为表述流过继电器线圈的电流IKA与电流互感器的二次侧电流I2的关系，引入接线系数：,三相三继电器完全星形接线,对各种故障都起作用，当故障电流相同时，对所有故障都同样灵敏，对相间短路动作可靠，至少有两个继电器动作。,需要三只电流互感器和三只电流继电器，四根联接导线，投资大。,多适用于大接地电流系统中作相间短路和单相接地短路保护，在中小型用户供配电系统中应用较少。,第6章继电保护,6.1继电保护的基本知识,电流保护的接线方式,两相两继电器不完全星形接线,两只电流互感器和两只电流继电器一般都装在A、C两相上。,AC相短路时，两只继电器动作；当AB相或BC相短路时，只有一个继电器动作。,在中性点直接接地系统中，当B相发生接地故障时，保护装置不动作。,不能实现单相接地保护，但相对于三相三继电器接线，较经济。,广泛应用于中性点不接地系统，作为相间短路保护用。但由于对AB、BC两相短路时，只有一个继电器动作，因而可靠性不如三相三继电器式。,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,按GB5006292电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定：对366kV电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。,相间短路保护,单相接地保护,对可能经常过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护，动作于信号。,电力线路的继电保护配置,带时限的过电流保护；,电流速断保护（过电流保护的时限不大于0.50.7s，按GB50062-92规定，可不装设电流速断保护）。,相间短路保护应动作于断路器跳闸切除短路故障部分。,绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。,有选择性的单相接地保护（零序电流保护），亦动作于信号，但当危及人身和设备安全时，则应动作于跳闸。,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,定时限过电流保护装置的组成和原理,带时限的过电流保护,电路原理图,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,反时限过电流保护装置的组成和原理,带时限的过电流保护,电路原理图,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,动作电流的整定,带时限的过电流保护,KA1,KT1,KA2,KT2,整定原则：,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,动作时间的整定,带时限的过电流保护,阶梯原则,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,过电流保护的灵敏系数,带时限的过电流保护,如过电流保护灵敏度作为后备保护时，其Sp1.2即可。,定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,电流速断保护,按“阶梯原则”整定过电流保护的动作时间，则越靠近电源的线路，其保护动作时间就越长，而短路电流越大，危害也就更加严重，显然这不符合保护速动性的原则。因此，一般当电流保护时限超过0.50.7s时，还应装设瞬动的电流速断保护装置。,保护装置的组成和原理,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,电流速断保护,速断电流的整定,整定原则：,Krel为可靠系数，对DL型继电器，取1.21.3；对GL型继电器，取1.41.5。,K-1,K-2,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,电流速断保护,电流速断保护的“死区”及其弥补,“死区”弥补：速断保护+带时限保护,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,电流速断保护,电流速断保护的灵敏度系数,电流速断保护的灵敏度按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流来检验。因此电流速断保护的灵敏度必须满足的条件为,2,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,单相接地保护,应用：小接地电流系统,保护装置类型：无选择性的绝缘监视装置或有选择性的单相接地保护装置,动作：一般发信号,绝缘监视装置,在供配电变电所中常采用三个单相三绕组电压互感器或一台三相五芯柱三绕组电压互感器接成,正常运行时，三相电压对称，没有零序电压，过电压继电器不动作，无信号发出；,当三相系统任一相发生完全接地时，接地相对地电压为零，其它两相对地电压升高倍，同时在开口三角形上出现近100V的零序电压，使电压继电器动作，发出故障信号。,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,单相接地保护（又称零序电流保护）,单相接地保护装置,架空线路接地保护,电缆线路接地保护,对电缆线路接地保护装置，电缆头的接地线在装设时，必须穿过零序电流互感器铁心后接地？,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,单相接地保护,单相接地保护装置动作电流的整定,单相接地保护的动作电流应躲过在其它线路上发生单相接地时在本线路上引起的电容电流IC,单相接地保护灵敏度,单相接地保护的灵敏度，应按被保护线路末端发生单相接地故障时流过接地线的不平衡电流作为最小故障电流来检验，而这一电容电流为与被保护线路有电联系的总电网电容电流与该线路本身的电容电流之差。,第6章继电保护,6.2电力线路的继电保护,过负荷保护,过负荷保护，只对可能经常出现过负荷的电缆线路才予以装设，一般延时动作于信号。,动作电流按躲过线路的计算电流I30来整定：,动作时间一般取1015s。,信号,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,概述,电力变压器故障及异常运行状态,绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；,绕组的匝间短路；,外部相间短路引起的过电流；,中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；,过负荷；,油面降低；,变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,概述,电力变压器保护配置,备注：变压器内部轻微故障，则过负荷及瓦斯保护动作于信号；变压器内部严重故障，则除过负荷外的保护均动作于跳闸。,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的电流保护,变压器的过电流保护,变压器的过电流保护主要对变压器外部故障进行保护，也可作为变压器内部故障的后备保护。,变压器过电流保护的组成、原理同电力线路保护。,动作电流：,动作时间：按“阶梯原则”整定，与线路过电流保护完全相同。终端变电所可为0.5s,灵敏度：按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时的高压侧穿越电流值来检验，要求,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的电流保护,变压器的电流速断保护,电流速断保护主要是对变压器的内部短路故障进行保护。,组成、原理同电力线路保护。,动作电流：,变压器的电流速断保护也有“死区”。弥补死区的措施，同样是配备带时限的过电流保护。,灵敏度：按装置装设处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短路电流值来检验，要求,Ik.max为低压母线的三相短路电流周期分量有效值换算到高压侧的穿越电流值，即变压器电流速断保护的速断电流按躲过低压母线三相短路电流周期分量有效值来整定。,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的电流保护,变压器的过负荷保护,动作电流按躲过变压器额定一次电流来整定：,动作时间一般取1015s。,变压器过负荷保护的组成、原理与线路的过负荷保护相同.,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的气体保护(瓦斯保护),保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。,气体保护的主要元件是气体继电器，装在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。,为了使油箱内产生的气能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有2%4%的倾斜度。,1%1.5%,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的气体保护(瓦斯保护),气体继电器的结构和工作原理,气体继电器主要有浮筒式和开口杯式两种类型，现在广泛应用的是开口杯式。,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的气体保护(瓦斯保护),变压器瓦斯保护的接线,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的差动保护,前述线路及变压器的各种保护有一个共同的特点，就是动作参数的整定必须与相邻元件的保护相配合，因此就不能快速切除被保护线路末端附近的故障，这在高压电网中往往不能满足系统稳定性的要求。,差动保护从原理上不反映相邻元件上发生的故障，因而不需与相邻元件的保护配合，所以可实现保护范围内全范围速动。,差动保护分纵联差动和横联差动两种形式，纵联差动保护用于单回路，横联差动保护用于双回路。,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的差动保护,变压器差动保护的基本原理,主要用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间短路，并且也可用来保护变压器的匝间短路，其保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。,在变压器正常运行或差动保护的区外k-1点发生短路时:,（或极小）,保护区内k-2点发生短路时:,（单端供电的变压器）,不动作,动作,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的差动保护,变压器差动保护中的不平衡电流及其抑制,变压器差动保护是利用保护区内发生短路故障时变压器两侧电流在差动回路中引起的不平衡电流而动作的一种保护。,不平衡电流：,在变压器正常运行或保护区外部短路时，希望其尽可能的小，理想情况下：,实际情况下是不可能的。,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的差动保护,变压器差动保护中的不平衡电流及其抑制,由变压器接线引起的不平衡电流及其消除措施,CT,CT,第6章继电保护,6.3电力变压器的继电保护,变压器的差动保护,变压器差动保护中的不平衡电流及其抑制,由两侧电流互感器变流比选择而引起的不平衡电流及其消除措施,变压器的电压比和电流互感器的变流比各有标准，因此不太可能使之完全匹配，从而不太可能使差动保护两边的电流完全相等，这就必然在差动回路中产生不平衡电流。,为消除这一不平衡电流，可以在互感器二次回路接入自耦电流互感器来进行平衡，或利用速饱和电流互感器中的或专门的差动继电器中的平衡线圈来实现平衡，消除不平衡电