继电保护PPT课件

.,1,继电保护定值整定知识培训,王海涛,2017年3月,.,2,最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路。三相短路两相短路单相接地短路两相接地短路,.,3,发生短路危害巨大通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧。短路电流通过非故障原件，使他们损坏或缩短它们的使用寿命。电力系统中部分地区的电压降低，破坏用户工作的稳定性，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，甚至使整个系统瓦解随之不管会发生更大的事故。事故：指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止送电、少送电、电能质量变坏到不能容许的程度，甚至毁坏设备等等。,.,4,对于电力系统的被保护原件发生故障时，继电保护能自动、迅速、有选择地将故障原件从电力系统中切除，并保证无故障部分迅速恢复正常运行。对于电力系统的被保护原件出现不正常工作状态时，继电保护能够及时反应，并根据运行维护条件，动作发出信号、减负荷或跳闸。此时不需要保护动作迅速。,继电保护装置：就是指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。,基本任务,.,5,继电保护的基本原理,1.利用基本电气参数量的区别过电流保护：反映电流的增大而动作。低电压保护：反应于电压的降低而动作。距离保护：反应于短路点到保护安装地之间的距离（或测量阻抗的减小）而动作。,.,6,2.利用比较两侧的电流相位规定电流的正方向是从母线流向线路。正常运行和线路AB外部故障时，A-B两侧电流大小相等相位相差180。当线路AB内部短路时，A-B两侧电流一般大小相等、相位相等。,.,7,3.反映序分量或突变量是否出现电力系统在对称运行时，只存在正序分量，没有负序和零序分量。当发生短路时，无论是对称短路还是不对称短路，正序分量都会发生突变。可以根据是否出现负序和零序分量构成负序保护和零序保护。根据正序分量是否突变构成对称短路、不对称短路保护4.反映非电量保护根据电力元件的特点实现反映非电量特征的保护。例如：气体保护、温度保护等等,.,8,对继电保护的基本要求,选择性速动性灵敏性可靠性,.,9,1选择性,当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。,在图所示系统中，在K点发生短路故障，应由离故障点最近的保护装置2动作，使断路器2QF跳闸，将故障线路2WL切除，线路1WL和3WL仍继续运行。,.,10,2速动性,注意：必须在满足选择性的基础上,发生故障时，继电保护应该尽快地动作切除故障，减小故障引起的损失，提高电力系统的稳定性。,为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。,.,11,3灵敏性,继电保护装置的灵敏性以灵敏系数SP来衡量。灵敏度愈高，反应故障的能力愈强。,灵敏性是指继电保护在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反应能力,在继电保护的保护范围内，不论系统的运行方式、短路的性质和短路的位置如何，保护都应正确动作。,.,12,（2）对于反应故障时参数量降低的保护装置例如：低电压保护的灵敏系数为SPUopUKmaxUKmax保护区内故障的最大残压值,（1）对于反应故障时参数量增加的保护装置例如：过电流保护的灵敏系数为,Ikmin-保护装置在保护区内在电力系统最小运行方式下的最小短路电流。,.,13,4可靠性,继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。另外：还要考虑经济性目标：技术上安全可靠，经济上合理,.,14,电流互感器的接线方式,保护装置的接线方式是指作为相间短路的过电流保护用的电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。分为三种：三相完全星形接线方式两相不完全星形接线两相电流差接线接线系数KW：指通过继电器的电流IK与电流互感器二次电流I2的比值，即：KWIKI2。,.,15,三相完全星形接线方式,.,16,三相完全星形接线方式是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。可见：KW1,.,17,两相不完全星形接线,两相不完全星形接线方式是在A、C两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障。可见：KW1,.,18,两相不完全星形接线方式还可以接成两相三继电器形式，以提高可靠性。可见：KW1,.,19,两相电流差接线,两相电流差接线方式由两台电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流为：,.,20,2、两相一继电器式(图6-20),三相短路AC相间短路AB或BC相间短路,不同的相间短路时，接线系数是不一样的。,因而灵敏系数也不一样。一般情况下：保护整定时取KW灵敏度校验时取KW1,.,21,电流互感器的极性目前电力系统中常用的是电磁式电流互感器。工作原理与变压器相似。特点是一次绕组直接串联在一次回路当中，匝数很少，所以一次绕组中的电流完全取决于被测回路的电流，与二次绕组的电流大小无关，二次绕组所接仪表及继电器的电流线圈的阻抗很小，所以在正常情况下，在近似于短路状态下运行。电流互感器的额定变比为其一、二次额定电流之比，即其中：是额定电流比分别是互感器一次、二次绕组的额定电流。,.,22,为了方便正确接线和理论分析，电流互感器的一次和二次绕组引出端子都标有极性符号。常用的电流互感器极性都按减极性原则标注。即当系统一次电流从极性端流入时，电流互感器的二次电流从极性端流出。如图所示。,.,23,动作电流(Iop)：线圈中使继电器动作的最小电流。返回电流(Ire)：使继电器由动作状态返回到起始位置时的最大电流。返回系数(Kre)：继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数Kre，即,过电流继电器的返回系数小于1，返回系数愈大，继电器愈灵敏，电磁式电流继电器的返回系数通常为0.85，微机保护返回系数通常为0.95以上。,返回系数Kre,.,24,过电流保护动作时限整定A、定时限过电流动作时限的整定即确定时间继电器的动作时间。遵循“阶梯保护”的原则。若只考虑单个继电器保护本级线路，不考虑上下级之间的保护配合时，动作时间比较自由，取一个合适的时间就可以了，如0.7s。不宜过长，过长可能造成设备损害；不宜过短，应该给暂时性故障一定的时间自行消除，否则“捕风捉影”，容易造成误跳。,.,25,对于多级保护同时存在的时候，故障一旦发生，多级保护可能都会起动，为保证选择性，必须下一级先动作，上一级保护后动作，上一级时限t1比下一级时限t2多一个级差t（一般0.30.5s），即t1=t1+t这就是“阶梯保护”的原则。,.,26,定时限阶梯保护图,下级保护,上级保护,.,27,保护灵敏度校验过电流保护的灵敏度采用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流进行校验：主保护后备保护过电流保护的范围包括本级线路和下级线路，本级线路为过电流保护的主保护，下级线路为其后备保护。,.,28,若过电流保护的灵敏度达不到要求，可采用低电压闭锁的过电流保护。此时，降低电流继电器动作值Iop.1，使得KS升高，为防止误动作，引入低电压闭锁，只有同时发生低电压，保护才动作。,.,29,变压器内部故障,油箱内故障：绕组的相间短路、接地短路、匝间短路、铁心烧损等.,油箱外部故障：套管和引出线上发生相间短路和接地短路油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会烧毁绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果,油箱内故障,油箱外部故障,.,30,变压器不正常运行状态主要包括：,由于变压器外部相间短路引起的过电流（相间短路过电流）,由于变压器外部接地短路引起的过电流和中性点过电压（接地短路过电流、中性点过电压）,由于负荷超过额定容量引起的过负荷（过负荷）,由于漏油等原因而引起的油面降低（油面降低）,在过电压或低频率等异常运行方式下，发生变压器的过励磁（过励磁）,.,31,变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星形接线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属构件的过热。变压器不正常运行时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。,.,32,保护方式,瓦斯保护,特点：动作迅速，灵敏性高，安装接线简单。反应油箱内的各种故障，不反应油箱外部的故障。,对变压器油箱内的各种故障、应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。,装设范围：800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器。,.,33,纵差动保护或电流速断保护,特点：反应变压器油箱内外故障,对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应装设差动保护或电流速断保护。,纵差动保护范围：6300kVA以上并列运行的变压器；10000kVA以上单独运行的变压器；容量为6300kVA以上的发电厂厂用变压器和工业企业中的重要变压器。,电流速断的保护适用：10000kVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5s时。,纵差动保护和电流速断动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。,.,34,外部相间短路时，应采用的保护,对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护：,a、过电流保护：用于降压变压器，保护的整定值考虑在事故状态下可能出现的过负荷电流,b、复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保护：用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压器上,c、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：用于大容量升压变压器和系统联络变压器,d、阻抗保护：对升压变压器和系统联络变压器当采用b、c的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用阻抗保护。,.,35,外部接地短路时，应采用的保护,a、中性点直接接地电力网内，应装设零序电流保护,b、自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。,过负荷保护,对400kVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。,.,36,过励磁保护,高压侧电压为500kV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。（在变压器过励磁允许的范围内，保护作用于信号，超过允许值，可动作于跳闸）,其它保护,对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。,.,37,(二)变压器的电流保护,适用：2000kVA以下变压器反映变压器电源侧引出线、套管及绕组的相间短路与重瓦斯保护配合作为主保护安装：主电源侧缺点：只可切除变压器电源侧及油箱内部发生的各种故障；负荷侧套管及引出线相间短路保护不到，只能由后备保护动作,.,38,变压器的过电流保护原理图,.,39,变压器的电流速断保护,电流速断保护整定计算公式：（1）动作电流：Idz=KkI(3)dmax2继电器动作电流：,其中：Kk可靠系数，DL型取1.2，GL型取1.4Kjx接线系数，接相上为1，相差上为3I(3)dmax2变压器二次最大三相短路电流Ki电流互感器变比Ku变压器的变比,.,40,一般计算公式：按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算速断保护值，其公式为：,其中：Kk可靠系数，取36。Kjx接线系数，三相为1，相差为3I1e变压器一次侧额定电流Ki电流互感器变比,.,41,（2）速断保护灵敏系数校验：,其中：I(2)dmin1变压器一次最小两相短路电流Idzj速断保护动作电流值Ki电流互感器变比,.,42,变压器的过电流保护,整定计算公式：继电器动作电流：,其中：Kk可靠系数，取23Kjx接线系数，接相上为1，相差上为3I1e变压器一次侧额定电流Kf返回系数，取0.85（微机保护0.95或内部设定）Ki电流互感器变比,过流保护动作时限整定：一般取12S。,.,43,过流保护灵敏系数校验：,其中：I(2)dmin2变压器二次最小两相短路电流Idzj过流保护动作电流值Ki电流互感器变比Ku变压器的变比,.,44,Yyn0连接的变压器二次侧单相短路时，若变压器过电流保护的灵敏度不满足要求，可在变压器二次侧零线上装设零序电流保护。,(1)接线和工作原理,(2)整定a.动作电流零序电流保护的动作电流按躲过变压器二次侧最大不平衡电流整定，最大不平衡电流取变压器二次侧额定电流的25%，即,变压器零序电流保护,.,45,变压器的零序过流保护,动作电流：,其中：Kk可靠系数，取1.2。I2e变压器二次侧额定电流Ki零序电流互感器变比（适用于YY012接线的变压器）,零序电流保护的动作时间一般取0.50.7s，以躲过变压器瞬时最大不平衡电流。,.,46,零序过电流保护灵敏系数校验：,其中：Id1min2变压器二次最小单相短路电流Idz零序过流继电器动作电流值Ki零序电流互感器变比,.,47,运行中可能出现过负荷的变压器应装设过负荷保护。接线和工作原理同线路的过负荷保护；动作电流整定按变压器一次侧额定电流整定1.11.25倍；动作时间一般整定10s15s，告警。,变压器的过负荷保护,.,48,例题：某总降变电所有一台35/10.5kV、2500kVA、Yd11联结组变压器一台。已知变压器10kV母线K2的最大三相短路电流1.4kA，最小三相短路电流1.3kA，35kV母线的K1最小三相短路电流1.25kA，保护采用两相两继电器接线，电流互感器变比为100/5A，变电所10kV出线过电流保护动作时间1s，试整定变压器的电流保护。,.,49,变压器定时限过电流保护和电流速断保护，保护采用两相两继电器接线。1定时限过电流保护（1）动作电流整定,选DL-11/10电流继电器，线圈并联，动作电流整定Iop.KA(oc)=6A保护一次侧动作电流,（2）动作时间整定,.,50,（3）灵敏度校验,1.5,2电流速断保护（1）动作电流整定,选DL-11/50电流继电器，线圈串联，动作电流整定Iop.KA(qb)=25A,保护一次侧动作电流,.,51,（2）灵敏度校验,2.0,变压器电流保护灵敏度满足要求.,.,52,52,瓦斯保护的基本原理和作用,变压器油箱内部故障时，故障点电流和电弧将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体（瓦斯气体）。气体从油箱经连接管流向油枕的上部。瓦斯继电器反应变压器油箱内气体量的多少和油流的速度而动作，是针对变压器油箱内各种故障而配置的保护，不能反应油箱外套管及引出线上发生的故障轻瓦斯保护动作于信号；重瓦斯保护动作于跳闸,.,53,53,瓦斯继电器安装示意图,.,54,54,.,55,高压电动机的继电保护高压电动机的常见故障和保护配置,1.常见故障定子绕组相间短路；单相接地；电动机过负荷；低电压；同步电动机失磁、失步等。2.保护配置对2000kW以下的高压电动机相间短路，装设电流速断保护；对2000kW及以上的高压电动机或电流速断保护灵敏度不满足要求的高压电动机，装设差动保护。对易发生过负荷的电动机，应装设过负荷保护。对不重要的高压电动机或不允许自起动的电动机，应装设低电压保护。高压电动机单相接地电流大于5A时，应装设有选择性的单相接地保护。,.,56,高压电动机的电流速断保护,异步电动机：,其中：Kk可靠系数，DL型取1.41.6，GL型取1.61.8Kjx接线系数，接相上为1，相差上为3Iqd电动机的启动电流Iqd=nqdIde=(58)IdeKi电流互感器变比注：启动中速断按58倍整定，启动后速断按35倍整定。电机启动时间设定按正常启动时间增加35s,.,57,（2）同步电动机：应躲过起动电流（按异步电动机速断保护公式计算）应躲过外部短路时输出的电流：,其中：Kk可靠系数，DL型取1.41.6，GL型取1.61.8Kjx接线系数，接相上为1，相差上为3Ki电流互感器变比Idmax最大运行方式时，外部三相短路时，同步电动机的反馈电流,其中：Xd同步电动机次暂态电抗标么值e电动机额定功率因数角Ie电动机额定电流取其中最大者为同步电动机的速断保护值,.,58,速断保护灵敏系数校验：（同步电动机、异步电动机）,其中：I(2)dmin电机出口处最小两相短路电流Idzj速断保护动作电流值Ki电流互感器变比,.,59,高压电动机的纵差保护,躲过下列不平衡电流，取其较大者：异步或同步电动机，由起动电流引起的不平衡电流：,其中：Kk可靠系数，取1.21.4Iqd电动机的启动电流Iqd=nqdIde=(56)IdeKi电流互感器变比躲过外部短路时，同步电动机输出电流引起的不平衡电流：,其中：Kk可靠系数，取1.21.4,同步电动机外部三相短路时的输出电流Ki电流互感器变比,.,60,纵联差动保护灵敏系数校验：,其中：,保护装置安装处最小两相短路电流Idz纵差保护动作电流Ki电流互感器变比,.,61,高压电动机的过流保护,（1）动作电流：,其中：Kk可靠系数，动作于信号时取1.1，动作于跳闸时取1.21.4Kjx接线系数，接相上为1，相差上为3Ie电动机的额定电流Kf返回系数，取0.85（微机保护0.95或内部设定）Ki电流互感器变比,.,62,（2）对同步电动机兼作失步保护的动作电流：,其中：Kjx接线系数，接相上为1，相差上为3Ie同步电动机的额定电流Ki电流互感器变比,（3）过流保护动作时限：应躲过电动机的起动时间，ttqd,一般取1015S,.,63,高压电动机的低电压保护,（1）当电源电压短路时降低或中断后又恢复时，为保证重要电动机的自起动，在其它相对不重要的电动机上装设0.5s时限的低压保护，作用于跳闸。（2）根据工艺要求和安全技术要求，当电源电压长期降低或消失后不允许自起动的电动机，应装设带10s时限的地电压保护，作用于跳闸