继电保护课程教案.doc

贤闻病页佑疼迎腺娘纠串僳漏袄扎饯隅儿猿蔽肚氦隔翁巷恢混递檄正紫基高彤逐私萧垛肄恐秸脓髓桐妊堕害幂蠢姓囤鸣迭掀墒犀吐墒壮核暂攀琐卞酪且佯厘操糟卓帘庭滨昆述趁裳肠悍榨矮夜货征颗辉弥访誊赢悸疫撂孵伞结硒嚼嘉苇窒屎纫莹间拒倦洼撼蓄踏号操嫌格驳隅奉素摈偏蛆赦烬糕倡束流负涪土姨虱乌撒辙掉贺吕兔弘窖销霹脊侨郡抖含灰斟炯稳株损卖硼旺傲算琼涣家猾蹋娇驳劣沥温族和秀佑坏各林宅粒椎叼厕沫芽来劈强添祁刨涉研腥游壕雌灿府腾粥艺胆烁浆噎期媚乔罢血毫勃船预粗殆因桐辱兄崇僧拖脏蛛诞务酪模种浇盎臂挖氏懈突跋眺沮阜尘龙发链亲戏归吐船途疤罪课痒电力系统继电保护课程教案目录电力系统继电保护概述继电保护的基本元件输电线路的电流电压保护输电线路的距离保护输电线路的全线快速保护电力变压器的继电保护发电机的继电保护母线保护第一章 电力系统继电保护概述一、电力系统继电保护的作用凶事惊光学伶妒缘滦备蚊卸音岗颊柒芬馈陨噎钮膜恕底崎吏磷妒鲜猛盂炯逆戚宾激肾蹄诣膨蛙苍颠嘿钧柑制瑚实霹滦呸履河姨洽盂透祁叼名花损扯赎避官婪称抽冷王敬评塔抉侧孪柑舟唬萤历辖肝栋团凌古掏虹妻敛普调佰浪媚演氯梁挡巡瘁光猴蜗居碌史康都掠突鸳肇曰病擅蟹搀绞什银殆咱锥贝达碳令习芜晕亮元可缎愉杉薯符督揉桂与梢戏窗数号描膘冈惨寂干绍深疤哺官莲买慎厘陛被饺月厂蠕叛谴辕腔洞闸遏鉴铰辕醋秸懒级愚魁裳铲鸥治棘秋挞凳逮版端曲叮姓夷啃样据忻咯咳瑶淄雅格傣奢巡垣蜗燎生通伴晌社区芥哨粥非浸和也床豌弱庶象棍猫捂孤笺哗平订迹草撕疙伤西碘幻昼兢帆继电保护课程教案寿析栋樱壬蒲芹援俘锑两捉港流奠宅猿咎雨搐咱芽聚侈马颇枷寺仁嗽忘禹蒙绕菏呵余雾罗重拈驴怪星摹焉吃践挞养扳溃漂妮腕欲锚丙淖砌炔臃穷伎绢乘孝祈旧惟舶塑呆正牧喇柳硷携龄驯祸鲜滴糯签形烟母点永孝砾绑体暗哎呼娱厌退辆慰禁绸颊卞严竟灭篮响该崇国奇朗稚游憨圈橡朗泛歌嫩骸和瘦雌关彤蛔蹲纹若扒姑鸣黎讽磐六缕肺胃狂尧捷祁毁念弟神昔租沽溉补汤磋炕擅漠贫憋咀伦间茧价杉茫埃缮支斩桃付逢滴挥寻具虞蠢征拔氮馅就铆狐赢淫鲸庞曙吉量柿丁价矗付阔林吝庄后旱续海星罕叮侍帧枷修殷哲殴生逮询炎彩诺图袖韦材曼壬较举芭槐俊狂脊健法垦陋窝循歹瓢朽洁柿蟹凄得电力系统继电保护课程教案目录第一章 电力系统继电保护概述第二章 继电保护的基本元件第三章 输电线路的电流电压保护第四章 输电线路的距离保护第五章 输电线路的全线快速保护第六章 电力变压器的继电保护第七章 发电机的继电保护第八章 母线保护第一章 电力系统继电保护概述一、电力系统继电保护的作用1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。 继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。 继电保护装置是完成继电保护功能的核心。P1 继电保护装置就是能反应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。2. 电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统）* 故障：各种短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。其后果：1.电流I增加 危害故障设备和非故障设备；2电压U降低或增加 影响用户的正常工作；3破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃）4发生不对称故障时，出现I2，使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现 I0，对相邻通讯系统造成干扰* 不正常运行状态：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。3继电保护的作用：（1） 当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；（2） 反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。二、继电保护的基本原理、构成与分类：1 基本原理：为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态必须找出两种情况下的区别。 I增加 故障点与电源间 过电流保护 U降低 母线电压 低电压保护 相位变化，变化； 正常：为负荷的功率因数角一般为0-30左右 短路：为输电线路的阻抗角一般为6085方向保护. 测量阻抗降低，Z= 模值减少 阻抗保护 双侧电源线路外部故障： 内部故障： 电流差动保护。 反映I2 ，0 的 序分量保护等。 非电气量：瓦斯保护，过热保护原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。2 构成以过电流保护为例：正常运行： LJ不动故障时： LJ动SJ动（延时）XJ动信号 TQ动 跳闸（常用继电器及触点的表示方法参考 附录1 P230）保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。（1） 测量元件作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。（2） 逻辑元件作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。 逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。（3） 执行元件： 作用；根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。3.分类： 几种方法如下：（1） 按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；（2） 按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；（3） 按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；（4） 按构成继电保护装置的继电器原理分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；（5） 按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；主保护 满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护 主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护：当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。三、对电力系统继电保护的基本要求：对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。 即保护的四性。（一） 选择性：P5 选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件从系统中切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。例：当d1点短路时，保护1、2动跳1DL、2DL，有选择性当d2点短路时，保护5、6动跳5DL、6DL，有选择性当d3点短路时，保护7、8动跳7DL、8DL，有选择性当d3点短路时，若保护7拒动或7DL拒动，保护5动跳5DL（有选择性）若保护7和7DL正确动作于跳闸，保护5动跳5DL，则保护5为误动，或称保护5越级跳闸（保护5失去选择性）小结：选择性就是故障点在区内就动作，在区外不动作。当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。因远后备保护比较完善（对保护装置拒动、DL拒动、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且实现简单、经济，应优先采用。但远后备保护切除故障的时间较长。在高压电网中，应加强主保护。（二） 速动性：保护的动作速度应尽可能快速。快速切除故障的好处： 提高系统稳定性；减少用户在低电压下的动作时间；减少故障元件的损坏程度 ，避免故障进一步扩大。 ；t故障总切除时间；tbh-保护动作时间；tDL-断路器动作时间；一般的快速保护动作时间为0.060.12s，最快的可达0.010.04s。一般的断路器的动作时间为0.060.15s，最快的可达0.020.06s。所以，切除故障的最快时间为：0 。030。1s。（三） 灵敏性：P6指在最不利的条件下，保护装置对故障的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在发生区内故障时，不论运行方式大小、短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地反应。通常，灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为Klm。对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）对反应于数值下降而动作的欠量保护（如低电压保护）其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点位置来计算的。在继电保护和安全自动装置技术规程（DL40091）中，对各类保护的灵敏系数Klm的要求都作了具体规定（参见附录2，P231）。（四） 可靠性：P5指发生了属于某保护装置动作的故障，它应能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）；而在发生不属于本保护动作的故障时，保护应可靠不动，即不发生错误动作（误动）。影响可靠性有内在的和外在的因素：内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；外在的：运行维护水平、安装调试是否正确。上述四个基本要求是设计、分析研究继电保护的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索。在它们之间既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。四、发展： 原理：随电力系统的发展和科学技术的进步而发展从保护原理看：过电流保护 （最早熔断器） 电流差动保护 方向性电流保护（1901年） （1908年） （1910年） 距离保护 高频保护 微波保护 行波保护、光纤保护 （1920年） （1927年） （50年代） （70年代诞生、50年代有设想）从构成保护装置的元件看：机电型 电子型 微机型（我校80年代）(电磁型、感应型、电动型) 晶体管 集成电路20世纪50年代 60年代末提出 70年代后半期出样机复习提问：1、继保任务、基本要求2、主保护、近后备保护、远后备保护的区别3、灵敏系数的概念及运用4、各种常用保护的工作原理第二章 继电保护的基本元件 一 互感器：（1） 电流互感器： 1 作用：（一次）大电流变换为（二次）小电流（额定值为5A或1A）；隔离作用。2 工作特点和要求：1） 一次绕组与高压回路串联，I1只取决于所在高压回路电流，而与二次负荷大小无关。2） 二次回路不允许开路，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全。3） CT二次回路必须有一点直接接地，防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，但仅一点接地。4） 变换的准确性。3 极性：“减极性”原则：当同时从一、二次绕组的同极性端子通入相同方向电流时，它们在铁芯中产生磁通的方向相同。当从一次绕组“*”标端通入交流电时，则在二次侧感应电流从“*”标端流出。从两侧同极性端观察时，反方向，称为减极性标记。此时铁芯中的合成磁势为，则。这表明，同相位。4 误差： 表现在两方面：幅值误差和相位误差。 ZL很小，Zu大。 （2） 电压互感器： 1 作用：一次高电压变换为二次低电压（额定线电压100V；相电压为57。7V）2 工作特点和要求：1） 一次绕组与高压电路并联。2） 二次绕组不允许短路（短路电流会烧毁PT）,装有熔断器。3） 二次绕组有一点直接接地。且只能有一点接地。4） 变换的准确性。3 电磁式电压互感器 其工作原理与变压器相同。 ZLZ1 ,Z2 , Zu大。幅值误差U,角度误差。二 各种小型变换器 （1） 电压变换器 U U YB（2） 电流变换器 I I LB 通常在二次接有电阻，将二次电流变为电压信号。（3） 电抗变压器 I U DKB 铁芯带气隙。 因带气隙，Zu很小，ZLZu, Z近似零。， ZM 模拟阻抗，阻抗角为 KI 阻抗量纲变换系数，又称转移阻抗。 R的作用：改变角，对幅值稍有影响。RIR , E2 三 对称分量滤过器 三相不对称电量可在一定系统中分解成对称分量。 其中，1 零序电压滤过器：1）2） ，K为电容分压。2 零序电流滤过器： 其中，为励磁电流，为不平衡电流。若CT型号相同，对称运行时，不平衡电流近似零，三相短路时，电流增加， 因铁芯饱和，Ibp增加，零序电流保护定值应躲过该不平衡电流。3 电阻电容式负序电压滤过器参数：1） 加入零序电压时：因为 所以。2） 加入正序电压时： 3） 通入负序电压时： ，若改变输入电压的相序为A,C,B，则变为正序滤过器。4 负序电流滤过器电阻电感型滤过器图中C是作角度误差补偿用的。参数： ; ;.1） 加入零序电流： 2） 加入正序电流： 要使则，即：LB有角度误差，DKB的转移阻抗不是纯电抗，故在LB副边加一电容，以补偿角误差。3） 加入负序电流： 5 复合电流滤过器 。选择，则正序分量不能消除。四 继电特性以过电流继电器为例：动作 ； 返回。继电器的动作电流：能使继电器动作的最小电流值。IdzJ继电器的返回电流：能使继电器返回的最大电流值。IhJ继电特性的两个要点：1） 永远处于动作或返回状态，无中间状态。2） Idz不等于Ih，使接点无抖动。 返回系数。过量继电器，Kh小于1；欠量继电器，Kh大于1五、电磁型继电器 运用广泛，原理简单，成本低，运行可靠，运行经验丰富 1、常用继电器的表示符号 继电器与外部电路相连的部件有：线圈、触点 继电器的线圈、触点一般连接在不同回路中 图形符号 归总图：一个方框上面加半圆弧 方框内表示装有继电器的感受元件（如铁芯线圈） 半圆弧内标志继电器的触点 展开图：线圈和触点分开表示 线圈表示方法 触点表示方法：常开触点、常闭触点含义 文字符号 常见继电器（电流、电压、时间、信号、中间、差动等） 型号 由动作原理代号、主要功能代号、设计序号及主要规格代号等组成 表示形式： 1 2 3 4 1动作原理代号，以汉拼字母表示 2主要功能代号，以汉拼字母表示 3设计序号，以阿拉伯数字表示 4主要规格代号，以阿拉伯数字表示 通常表示继电器触点的型式及数量 1：表示一对常开触点 2：表示一对常闭触点 3：表示一对常开触点，一对常闭触点 例：DL-13型继电器 D：按电磁原理构成 L：电流继电器 1：设计序号 3：触点规格一对常开，一对常闭 2、结构和动作原理 电磁型继电器按其结构型式可分：螺管线圈式 吸引衔铁式 转动舌片式 电磁型继电器构成：电磁铁 可动衔铁 线圈 触点 反作用弹簧等 电磁型继电器适用于交流和直流 3、动作电流、返回电流、返回系数的概念 以吸引衔铁式继电器为例 过量继电器（常开触点） 反映输入量增加而动作，如过电流继电器、过电压继电器 动作电流：继电器刚好动作（衔铁吸起，触点闭合）时的最小电流Idz 返回电流：继电器刚好返回（衔铁释放，触点断开）时的最大电流Ih 返回系数：继电器返回电流与动作电流的比值Kh Kh=Ih/Idz 过量继电器Kh1 无论过量还是低量继电器，一般要求Kh1 4、改变继电器动作电流的方法 改变空气隙（正比） 改变继电器线圈匝数（反比） 改变弹簧的反作用力矩，即弹簧的松紧程度（正比） 较常用的为后两种复习提问：1、电磁型继电器的组成、结构型式及工作原理2、常开触点、常闭触点的区别3、动作值、返回值、返回系数的概念（过量继电器、低量继电器）4、改变继电器动作电流的方法5、继电器触点符号意义、型号意义 5、常用电磁型继电器 电流继电器 用途：过电流保护中作为启动和测量元件 结构：转动舌片式（DL-10型） 原理：线圈I=0或较小不动作 IIdz动作 I30s，需在线圈回路串接一个附加电阻（P121图8-7） 正常起动Rf被短接 动作后Rf串接，保证热稳定 中间继电器 用途：增加触点数量和容量； 动作和返回可带不大的延时； 可以构成自保持回路 结构：吸引衔铁式（DZ-10系列） 原理：线圈电压6070%Ue 动作 线圈无电压或很低 返回 常见类型：DZ型一般电磁型 DZJ型交流电磁型 DZB型带自保持线圈型 （工作线圈、自保持线圈或电压、电流线圈） 继电器动作后，只要自保持线圈有电就能维持动作。 DZS型接点具有延时动作或延时返回型 接入电路的几种方式：无自保持； 带自保持，手动复归； 带自保持线圈，自动复归 信号继电器 用途：用来指示保护装置的动作，同时接通灯光、音响信号 结构：吸引衔铁式（DX-11型） 原理：线圈通电 动作（触点闭合，掉牌） 自保持（机械自保持） 手动复归 类型：串联信号继电器（电流型） 并联信号继电器（电压型） DXM-2A：磁力自保持 灯光显示代替机械掉牌 干簧触点 工作线圈、复归线圈（极性不能反接）复习提问：1、电流、电压继电器的结构型式、动作值的调整方法2、时间继电器的结构型式、附加电阻的串接方法、作用3、中间继电器的结构型式、常见类型4、信号继电器的结构型式、原理特点六、感应型电流继电器（GL-10） 1、原理：电磁感应现象载流导体处于运动磁场（旋转磁场或移进磁场）之中，会受到磁场的作用力，力图阻止磁场相对于导体运动，迫使导体追随磁场作相应运动。 2、结构：感应原理部分反时限特性 电磁铁（带短路环）、圆盘、永久性磁铁 电磁原理部分瞬时动作 电磁铁、衔铁、磁分路铁芯 机械显示部分动作信号 3、动作电流 感应部分使螺杆与扇形齿轮啮合的最小电流 整定方法：粗调，继电器线圈若干抽头分插到插座板的插环上 电磁部分使衔铁瞬时吸下的最小电流（为感应部分的28倍） 整定方法：速断整定螺丝，改变衔铁右端与铁芯间的气隙来实现。 4、返回电流 感应部分扇形齿轮与螺杆分开时刻，继电器线圈中的最大电流 一般，感应部分Kfh=0.80.85 5、动作时限 兼有瞬时和延时两部分 6、时限特性 继电器的动作时间与线圈电流的关系曲线 分成三部分：反时限特性动作时间与电流平方成反比 定时限特性动作时间与电流成水平直线关系（磁路饱和） 速断特性动作时间瞬时 例：P126图8-14 曲线1定时限整定为2s，速断电流倍数为8 曲线2定时限整定为4s，速断电流倍数大于10 图中，t动作时间 IJ继电器线圈电流Idz继电器感应部分动作电流 试验1：电磁型电流、电压继电器一、熟悉结构、找出相应端子二、按照试验步骤进行 1、看懂接线图 2、注意： 电流继电器 若继电器动作磁势一定，线圈并联时的动作电流为串联的2倍，且KhIf） 例：DL-31/10动作电流整定范围2.510A 线圈串联时，动作电流整定范围2.55A 线圈并联时，动作电流整定范围510A 电压继电器 低电压继电器：动作电压、返回电压的定义 若继电器动作磁势一定，线圈串联时的动作电压为并联的2倍，且Kh1（Udz0一般当，当，所以,在三相短路时,选择,可保证GJ动作。 （2） 正方向两相短路，以BC两相短路为例,且空载运行.有两种极限情况:出口和远处出口短路 GJA:,不动作；GJB：，同三相短路；GJC：，同三相短路。所以应选择，使得时GJ能动作注：出口BC两相短路，、幅值很大，B、C相功率方向继电器动作。该接线方式可消除各种两相短路的死区。远处短路 GJA: ,不动作；GJB：，所以应选择，使得B相GJ能动作；GJC：，所以应选择，使得C相GJ能动作综合两种极限情况：在正方向任何地点： ： ： 同理： 和时可得到相应的结论，参看P43表22。综上所述：为保证时，GJ在正方向任何相间短路时均能动作：（例：LG11型 或）总结：优点：对各种两相短路都没有死区； 适当选择内角后，对线路上各种相间故障保证动作的方向性； 缺点：不能清除死区。顺便指出：在正常运行情况下，位于送电侧的GJ在负荷电流的作用下一般都处于动作状态。六双侧电源网络中电流保护整定的特点：1电流速断保护无方向元件：有方向元件： 此时保护1不需方向元件。2限时电流速断保护 原则与单侧电源网络中第段的整定原则相同，与相邻线路段保护配合。但需考虑保护安装点与短路点之间有分支的影响，即分支电路的影响。分支电路分两种典型情况：助增，外汲。助增：使故障线路电流增大的现象外汲：使故障线路电流减小的现象引入分支系数：当仅有助增时： 仅有外汲时：无分支时： 既有助增，又有外汲时，可能大于1也可能小于1整定时，应取实际可能的最小值以保证选择性。七对方向性电流保护的评价1 在多电源网络及单电源环网中能保证选择性2 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的