浙江省电力系统地、县调度员岗位培训调度.ppt

授课内容：继电保护在电力系统中的应用电网继电保护的原理相间短路的电流及方向保护1、阶段式电流保护2、加方向元件的必要性接地保护1、大接地系统（接地故障的特点分析、阶段式零序电流保护）调度人员的责职,2、小接地系统单相接地故障特点距离保护的基本原理重合闸方式、基本要求母线保护变压器保护1、变压器故障的特点及保护配置2、差动保护,第一章绪论,一、继电保护的作用1、系统的短路：短路类型:故障的危害：,2、电力系统不正常的运行状态：由于各种原因，电气设备或系统运行参数偏离了规定容许值的情况。不正常运行状态：发电机或变压器过负荷发电机突然甩负荷引起过电压系统有功缺额引起频率下降发电机或变压器过励磁不正常运行状态的危害：没有短路严重，但如长时间存在会发展成为故障；使设备使用寿命缩短。,3、继电保护的作用发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭受破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号或跳闸。二、继电保护的研究特点、分析正常运行情况、不正常运行情况、系统故障时的特点、根据以上特点，找出可以区分正常运行情况，不正常运行情况及系统故障的判据、根据判据，制造出相应的保护装置，把判据转换成相应的操作信息，作用于断路器跳闸或发信号。,三、故障或不正常运行状态的特点1、电流增大2、电压降低3、电压和电流的比值变小（阻抗变小）4、线路两侧电流大小、相位有变化5、出现负序、零序分量或增量6、出现瓦斯气体（变压器油箱内故障）,四、对继电保护的基本要求1、选择性：保护动作时只切除故障设备，以保证非故障部分继续运行，从而将故障影响限制在最小范围。,主保护：满足系统稳定及设备安全的要求，能以最短时间切除被保护设备故障的保护。后备保护：当主保护或断路器拒动时用以切除故障的保护。其可分近后备和远后备。近后备保护：当主保护拒动时，由本设备的另一套保护动作切除故障，则另一保护是主保护的近后备。远后备保护：当本设备的保护拒动或断路器拒动时，由相邻元件的另一套保护动作切除故障，则相邻元件的另一保护是本设备保护的远后备。,2、速动性：减小故障产生的危害，缩小故障存在的时间故障切除时间=保护动作时间+断路器跳闸时间3、灵敏性对保护范围内发生故障或不正常状态的反应能力。系统运行方式、故障类型、故障点的位置均对故障的反映能力有影响4、可靠性应动作时，不拒动；不应动作时，不误动。,五、我国电力系统中中性点接地方式的类型分三种：1、中性点直接接地方式（110kV及以上电网）2、中性点经消弧线圈接地方式（335kV电网）3、中性点不接地方式（335kV电网）不同接线方式对继电保护的要求相间故障短路电流大，保护要求动作于跳闸单相接地故障大接地系统故障相短路大，保护要求动作于跳闸小接地系统的短路电流小，保护要求动作于信号六、大接地电流系统与小接地电流系统的划分标准X0X1t2t1,1、线路三段式电流保护的构成三段式：第段无时限电流速断保护，作辅助保护第段带时限电流速断保护，作主保护第段定时限过电流保护，作后备保护两段式：第段+第段或者第段+第段2、三段式电流保护各段的保护范围及时限配合图,四、阶段式电流保护,五、电流保护的接线方式,电流保护的接线方式是指电流互感器和电流继电器的连接方式。通常有三相星型接线和两相星形接线,两相星型接线、三相星型接线接线方式的性能比较1、系统发生相间短路两种接线方式都能正确反映2、中性点非直接接地系统发生两点接地故障一点接地时，系统线电压仍然对称，故障后的电流和故障前的电流变化不大，对系统危害不大，允许继续运行12小时，希望保护动作于信号。希望：保护动作只切除一个接地点串联线路上的两点接地变电站的放射形线路上两点接地,3、Y/-11变压器后面发生两相相间短路三相星型接地灵敏度比两相星形接线高各种接线方式的应用场合：两相星型接线：小接地系统线路反映相间短路，若要反映Y/-11变压器后面发生两相相间短路，可考虑两相三继电器方式。三相星型接线：大接地系统、变压器、发电机等反映各种类型的故障,一、方向电流保护的基本原理多电源网络或环网可提高供电的可靠性。,对各处的定时限过电流保护来说，当d1点短路时，按选择性的要求，应t5t2在d2点短路时又要求t5t2显然这两种情况是矛盾,电网相间短路的方向性电流保护,d2,问题存在的原因：反方向故障时，电流继电器要动作。解决问题的方法：在过电流保护基础上加一方向元件，构成方向过电流保护。反方向故障：短路功率方向是从线路到母线时，闭锁保护。正方向故障：短路功率方向是从母线到线路时，开放保护。保护动作出口条件：功率方向从母线指向线路（即功率为正方向），电流元件动作，而且时间元件动作。,3、方向过电流保护的动作时限把上述双侧电源系统分解成两个互相独立的网络，同方向的保护在一组，（1、2、3、4为一组，5、6、7、8为另一组）只有同组间进行配合，故t1t2t3t4t5t6t7t8在单靠延时就能保证动作的选择性时，就不需要装设方向元件。,相间功率方向继电器常用90接线三只功率继电器,二、功率方向继电器接线方式,功率方向继电器要求正方向发生的各种相间故障均能动作,在中性点直接接地的系统中，当发生一点接地故障时，即可构成单相接地短路，接地短路电流大于500A，称之为大接地电流系统。这个很大的故障电流，将危及电气设备的安全。因此，要求装设灵敏度较高的保护装置，并动作于断路器跳闸。根据运行经验统计，在大接地电流系统中，单相接地故障占总事故的6070，甚至更高，因此，接地保护在大接地电流系统中显得特别重要。,第三节中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护,零序电压和零序电流的分布特点,出现零序电压和零序电流是中性点直接接地系统发生接地短路时的特征只有接地短路才产生零序分量。接地短路有单相接地、两相接地故障；两相相间、三相短路没有零序分量,（1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低，到变压器接地点处为零。（2）零序电流是由故障点的零序电压产生的。零序电流的分布，主要取决于送电线路零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。（3）保护安装处的零序电压实际上是从该点到零序网络中性点之间零序阻抗上的压降。（4）在电力系统运行方式变化时，如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。,微机保护中可用软件方便得到零序电压和零序电流。而模拟型保护可通过以下接线得到零序电压和零序电流。通常采用三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器,一、零序电压过滤器,通常采用三相电流互感器同极性端相连如图:,二、零序电流过滤器,变压器中性线上也可取零序电流,(1)躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流3I0.max，即为(2)躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大不平衡零序电流3I0.bt也可使零序段带有一小的延时(约100ms)，这样在定值上就无需考虑上整定原则了。,二、零序电流速断保护（段）,作用：保护全长动作电流和下一条线路的零序电流速断配合。,灵敏系数，应按照本线路末端单相接地短路时的最小零序电流来检验，并满足Klm1.251.5的要求。,三、零序电流限时速断保护（零序段）,作用：作为后备保护应躲开本线路末端相间短路产生的最大不平衡电流IbP.max,对本线路近后备，要求Klm2.0对相邻线路远后备，要求Klm1.2零序电流段保护的动作时限必须按阶梯原则来选择，以保证动作的选择性。,四、零序过电流保护（）,零序保护的延时特性1、零序过电流保护2、相间过电流保护,在双侧或多侧电源的网络中，电源处变压器的中性点一般至少有一台要接地。因而就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。,五、方向零序电流保护,k1点、k2发生短路时，2和3处的零序过电流保护在时间上无法配合。为此必须在零序电流保护回路上增加方向元件。零序功率方向继电器接于零序电压3U0和零序电流3I0上，它根据零序功率的方向来决定是否动作。规定：电流正方向为从母线指向线路电压以线路电位高于大地电位为正角度：电压超前电流为正,对35kV及以下电网，采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。在这种电网中，当一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以，这种系统又叫小接地电流系统。小接地电流系统发生单相接地故障时，并不破坏系统线电压的对称性，系统还可以继续运行。但为了防止故障扩大，当发现接地故障时，必须及时采取措施加以消除。一般允许带着一点接地故障运行12小时。,第四节中性点非直接接地电网中单相接地故障的零序电压、电流及方向保护,1、正常运行时，系统无零序电压和零序电流,一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点,2、单相接地时，产生零序电压和零序电容电流接地相电压为0，非接地相电压升高倍，大小为原来的线电压。,中性点不接地系统单相接地故障的特点：1、单相接地时，全系统出现零序电压。2、非故障线路上的零序电流为本身元件对地电容电流，容性无功方向由母线流向线路。3、故障线路上的零序电流为全系统所有非故障元件对地电容电流之和，容性无功方向由线路流向母线。,二、中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点,消弧线圈的作用降低接地点的电流，防止故障点产生电弧，引起弧光过电压，使非故障相的电压进一步升高，绝缘损坏。装设消弧线圈的条件35KV系统，单相接地电容电流大于10A；310KV系统，单相接地电容电流大于30A,消弧线圈一般采用过补偿方式，即ILIc，过补偿度一般小于10%,1、绝缘监视装置。电压继电器的动作值要躲过系统的不平衡电压及由不同电压等级的中性点不接地系统在单相接地时所感应过来的零序电压数值。一般整定为25V左右。绝缘装置不能分辨出哪条线路或哪个设备上发生接地，要靠值班人员依次短时断开各元件来选择。,四、中性点不接地电网中单相接地的保护,2、零序电流保护利用接地故障时故障线路的零序电流大于非故障线路零序电流的特点构成的。在所有的线路上都应装设反映零序电流的零序电流互感器。,3、零序功率方向保护利用非故障线路和故障线路零序功率方向变化180度的特点构成，为本线路故障时，功率方向继电器可靠动作，零序功率方向继电器的最大灵敏角应取90度。,中性点经消弧线圈接地的单相接地保护绝缘监视装置,电网的距离保护,一、距离保护的基本原理1、距离保护引入的原因电流保护受系统运行方式影响大，保护范围和灵敏度较小，不能满足复杂电网灵敏性和快速性的要求。距离保护应用场合：35KV复杂网络中反应线路相间短路（若电流保护灵敏度不能满足）110KV距离保护作为线路保护的主保护220KV及以上电压等级距离保护为后备,BC线路三相短路，设短路电流为Id，则保护安装处B处BC线的电压和电流的比值为,保护安装处A处AB线的电压和电流的比值为,可知，故障点到保护安装处的距离与保护安装处电压和电流的比值成正比。,保护安装处的电压和电流的比值为可知：正常运行、区外故障时，阻抗比较大；而区内故障时，阻抗比较小。距离保护为欠量动作的保护，也称低阻抗保护。设距离保护中有一阻抗继电器，其整定值为Zzd，当,距离保护的原理：反映故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定保护的动作时间。,二、距离保护的时限特性时限特性：保护的动作时间和距离的关系。1、时限特性阶段式特性，一般采用三段段：瞬时动作（t=0），Zzd=(80%85%)ZL段：保护线路全长,与相邻线路的一段相配合。段：后备保护，需躲开最小负荷阻抗。动作时间按阶梯时限原则整定。,三、距离保护的构成,电压互感器断线信号,四、距离保护与电流保护的比较1、相同点：单侧保护。不能实现全线速断切除故障。2、不同：距离保护同时反应电压和电流变化而动作，所以灵敏度高。距离保护区受运行方式影响较小，保护范围较稳定。,阻抗继电器阻抗继电器的接线方式相间阻抗：接地阻抗影响距离保护正确工作的因素：过渡电阻系统振荡PT断线助增和汲出电流的影响,1、重合闸不允许动作的情况1）手动或遥控分闸；2）手合于故障上；3）母线保护动作；4）低周减载装置动作；5）断路器操作机构异常,对自动重合闸装置的要求,2、重合闸的启动方式：优先采用由控制开关的位置与断路器位置不对应起动继电保护动作启动（低压线路只用不对应启动）3、自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。一般重合闸只重合一次4、自动重合闸在动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。,5、重合闸动作时间的考虑重合闸的动作时间：断路器跳开到断路器重新合上的时间1）要使故障点的绝缘强度来得及恢复2）要使断路器的操作机构来得及恢复到能够重新合闸的状态双侧电源还应考虑两侧保护以不同的时间切除故障。一般：t=0.51.5S。6、重合闸与继电保护之间的相互配合关系目的使电力系统加速切除故障。有两种加速方式,1）后加速方式,优点：第一次跳闸有选择性，不会扩大停电范围。若重合于永久性故障线路，可加速切除故障，且仍有选择性。,重合闸以后加速保护动作，广泛应用于35KV及以上的电网及以上的电网及重要供电电线。,缺点：第一次切除故障可能带有延时,2）前加速方式重合闸以前加速保护动作，用于35kv以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上，以便快速切除故障、保证母线电压。,优点：能快速切除瞬时故障瞬时故障来不及成为永久性故障，提高成功率缺点：断路器动作次数多合于永久性故障时，切除时间可能长若重合闸装置或过电流保护拒动，将引起上级保护动作，将扩大停电范围,7、两侧电源的线路实现重合闸时，应考虑两侧电源的同步问题同步检定和无压检定的重合闸,母线故障的保护方式（1）非专用母线的保护利用母线上所接的供电元件的保护装置可切除