电力系统继电保护原理简介.ppt

电力系统继电保护简介主讲人 穆晓鹏 目录 继电保护的概念 继电保护的作用 继电保护的原理及组成 继电保护的基本要求 继电保护的分类 什么是继电保护 一 概念 继电保护技术是一个完整的体系 它主要由电力系统故障分析 继电保护原理及实现 继电保护配置设计 继电保护运行及维护等技术构成 继电保护装置是完成继电保护功能的核心 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 一 电力系统的三种状态 二 继电保护的作用 1 故障状态 发生短路故障 各种型式的相间 单相短路故障 故障产生的后果 通过故障点的很大的短路电流使故障元件进一步损坏 短路电流流过相邻非故障元件 可能损坏或缩短其使用寿命 故障附近地区电压大大降低 破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量 破坏电力系统并列运行的稳定性 引起系统振荡 甚至使系统瓦解 故障的对策 一旦故障发生 必须迅速而准确地切除故障设备 保证电力系统的安全 切除故障的时间要求小到十分之几甚至百分之几秒 一 电力系统的三种状态 二 继电保护的作用 2 不正常运行状态 电力系统设备的电流过大 电压过高等不正常状态 不正常运行状态产生的后果 电力设备的电流过大会使设备载流部分和绝缘材料的温度不断升高 加速绝缘的老化和损坏 可能发展成故障 不正常运行状态产生的对策 一旦电力系统设备发生不正常运行状态 应该发出告警信号 减负荷或跳闸 一 电力系统的三种状态 二 继电保护的作用 3 正常运行状态 电力系统的电压 频率正常 不需采取措施 二 继电保护的作用 二 继电保护的作用 能够反应电力系统中电气元件发生的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 qf表示断路器 它的作用是接收跳闸命令后 迅速切断短路电流 三 继电保护的任务 二 继电保护的作用 自动 迅速 有选择性地将故障元件从电力系统中切除 使故障元件免于继续遭到损坏 保证其它无故障部分迅速恢复正常运行即内部故障时发出跳闸命令 2 反应电气元件的不正常运行状态 根据运行维护的具体条件 例如有无经常值班人员 和设备的承受能力 发出警报信号 减负荷或延时跳闸 即不正常工作时发出告警信号 一 继电保护的原理 三 继电保护的原理及组成 继电保护的基本原理的核心 区分正常运行和故障或不正常运行状态 如何区分正常运行和故障或不正常运行状态 必须利用电力系统在正常运行和故障或不正常运行状态时 其电气量 如电流 电压 阻抗等 的不同来加以区分 一 继电保护的原理 三 继电保护的原理及组成 1 继电保护的基本原理 正常运行状态 电流 负荷电流 电源侧负荷电流大 电压 5 内 靠近电源侧的母线电压较高 测量阻抗 负荷阻抗 阻抗模值很大 一 继电保护的原理 三 继电保护的原理及组成 短路故障状态 电流 id剧增过电流保护电压 ud降低低电压保护测量阻抗 阻抗模值减小距离保护 一 继电保护的原理 三 继电保护的原理及组成 确定线路两侧电流参考正方向 母线 线路 如绿色箭头 一 继电保护的原理 三 继电保护的原理及组成 正常运行 电流 为负荷电流 两侧电流大小相等 方向相反 即相位相差180 内部d1短路 电流 线路bc两侧电流大小一般不等 方向相同 即相位相同 差动保护原理 一 继电保护的原理 三 继电保护的原理及组成 2 总结 1 电流明显增大 过电流保护2 电压降低 增大 过电压 低电压保护3 电压与电流比值变化 距离保护 阻抗 4 电压与电流角度变化 方向保护5 比较线路两端电流 差动保护非电气量 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 二 继电保护的组成 三 继电保护的原理及组成 输出信号 输入信号 整定值 测量比较部分 逻辑部分 执行部分 二 继电保护的组成 三 继电保护的原理及组成 测量部分 测量有关电气量 与整定值比较 给出 是 非 大于 不大于 等于 0 1 性质的一组逻辑信号 判断保护是否应该启动 逻辑部分 根据测量部分各输出量的大小 性质 出现的顺序或它们的逻辑组合 确定是否应该使断路器跳闸或发出报警信号 并将有关命令传达给执行部分 执行部分 根据逻辑部分的结果 立即或延时发出报警信号和跳闸信号 故障 不正常运行时 一 选择性 四 继电保护的基本要求 保护装置动作时 仅将故障元件从电力系统中切除 使停电范围尽量缩小 即跳开离故障位置最近的断路器 一 选择性 四 继电保护的基本要求 主保护 反映元件严重故障 快速动作于跳闸的保护后备保护 主保护不动作时备用的保护 由相邻设备的保护来完成 为了保证可靠性 选择性包含2种意思 1 正常情况下只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障 2 当电气设备的主保护不能切除故障时 力争相邻设备的保护装置对它起到后备保护的作用 二 速动性 四 继电保护的基本要求 优点 1 提高电网的稳定性 2 加快非故障部分的恢复供电 3 减轻故障设备的损坏程度 故障切除时间 保护装置动作时间 断路器动作时间 保护装置的动作时间为 微机保护最快 0 01 0 04秒 即0 5 2个周期就动作 电磁式保护 0 06 0 12秒 即3 6个周期就动作 断路器的动作时间为 最快 0 02 0 06秒 即1 3个周期断开电流 一般 0 06 0 15秒 即3 7个周期断开电流 三 灵敏性 四 继电保护的基本要求 任何运行方式下 被保护设备范围内发生故障 不论短路点的位置 类型 是否有过渡电阻 都能动作于跳闸或发出信号 灵敏系数 四 可靠性 四 继电保护的基本要求 当保护范围内部故障时必须动作 不拒动 当外部故障时不动作 不误动 包括两个方面 1 不拒动 即可信赖性 2 不误动 即安全性 对于传送大功率的输电线路保护 一般宜于强调不误动 而对于其它线路保护 则往往强调不拒动 一 分类 五 继电保护的分类 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 失磁保护及过励磁保护等 4 按继电保护装置的实现技术分类 机电型保护 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 一 分类 五 继电保护的分类 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 由本电力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 二 线路保护 五 继电保护的分类 1 10kv和35kv线路的保护 三段式电流保护 速断 限时速断 过流 整定原则 躲本线路末端大方式下三相短路电流 计算公式 其中kk 1 3 整定原则 保本线路末端小方式下两相短路电流 计算公式 其中kk 1 5 整定原则 躲最大负荷电流 计算公式 其中一般kk kf取1 5 二 线路保护 五 继电保护的分类 2 110kv线路的保护 三段式零序保护 3 220kv线路的保护 距离保护 零序保护 差动保护 4 重合闸 分类 单重 综重 三重 检无压 检同期 无检定 前加速 后加速 缺点 重合于永久故障将给系统带来第二次冲击 断路器将不得不在短时间内再次切断电弧 三段式距离保护 相间距离保护 接地距离保护 二 变压器保护 五 继电保护的分类 1 主保护 2 后备保护 过电流保护 过负荷保护 限时速断保护 3 其它保护 差动保护 差动启动电流和差速断 瓦斯保护 轻瓦斯保护和重瓦斯保护 二 变压器保护 五 继电保护的分类 保护范围示意图 510 410 310 l2 l1 dl1 dl2 联络变 xs s i