继电保护和二次识图ppt课件

一、发电机继电保护,1,（一）发电机的故障类型和不正常运行状态及其保护配置,1、发电机的故障类型,发电机定子绕组相间短路最常发生的故障之一发电机定子绕组匝间短路（1）绕组同相同分支匝间短路（2）绕组同相不同分支匝间短路发电机定子绕组单相接地短路发电机转子励磁回路一点或两点接地发电机失磁（低励）故障,2,2、发电机的不正常工作状态,由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压由于励磁回路故障或強励时间过长而引起的励磁回路过负荷,3,发电机比率差动保护发电机复合电压启动过流保护发电机过电压保护发电机转子一点接地保护,3、发电机的保护配置,4,发电机纵差动保护,1、工作原理这种保护是利用比较发电机中性点侧和引出线侧电流幅值和相位的原理构成，因此在发电机中性点侧和引出线侧装设特性和变比完全相同的电流互感器来实现纵差动保护。纵差动保护是发电机内部相间短路故障的主保护。,5,图1.1发电机差动保护比率制动特性原理接线图,（1）当纵联差动保护区内部发生故障时，流入制动线圈Wres1,Wres2的两侧短路电流大小相等、方向相反，则两侧制动线圈的制动作用相抵消；而流入工作线圈Ww电流为两侧电流之和，差动回路有输出；因此，纵差动保护动作作于跳闸；（2）当纵联差动保护区外部发生短路故障时，按照图中所示极性关系可知，流入制动线圈Wres1,Wres2的两个电流大小相等、方向相同，制动回路有输出；而流入工作线圈Ww的电流为零，差动回路无输出。因此纵联差动保护不动作。,6,2、动作特性差速和差动的区别：差速是当差流过定值后，不考虑制动电流直接出口跳闸，比率差动是差动电流和制动电流的制约。3、保护范围两组电流互感器之间为纵差动保护的范围。,.,.,k,7,1、工作原理复合过流保护作为发电机相间短路的后备保护，复合电压由负序电压和低电压组成，负序电压反映系统不对称故障，低电压反映系统对称故障。延时到整定延时，即由整定出口跳闸并通信事故信息。,发电机复合过流保护,8,1.3复合过流原理接线图,9,2、动作条件（1）低电压元件，电压取自机端电压互感器。动作判据：动作值小于低电压元件整定值。（2）负序电压元件，电压取自机端电压互感器。动作判据：动作值大于负序电压元件整定值。（3）过流元件，电流取自中性点侧电流互感器。动作判据：任一相电流大于过流定值，两个电压元件是或的关系，加上过流元件，就满足复合电压闭锁过流保护的出口条件了。3、保护范围本保护反应的是相间短路故障，作为发电机纵差保护的后备保护，保护范围比纵差保护范围大，从发电机中性点到发电机出口断路器。,10,发电机过电压保护,1、工作原理过电压保护用于保护发电机定子电压，防止水轮发电机突甩负荷时机组转速上升或励磁装置故障或系统振荡时引起的过电压，且输入电压为发电机机端TV二次相间电压，动作后经延时切除发电机，其动作电压值分两个，发信号整定值和分闸整定值。2、动作判据：（1）保护1的动作判据：发电机机端任一线电压高于过电压定值Ugzd1，保护即启动。延时到整定延时tg1，即输出减磁命令通信保护动作信息。（2）保护2的动作判据：发电机机端任一线电压高于过压保护2电压整定值Ugzd2，保护即启动。延时到整定延时tg2，即由整定出口输出保护动作命令并通信保护动作信息。,11,1.2过电压保护逻辑框图,12,转子一点接地保护,1、工作原理当励磁绕组绝缘严重下降或损坏时，会引起励磁回路的接地故障，最常见的是励磁回路一点接地故障。发生一点接地故障后，励磁回路对地电压升高，在某些条件下会诱发第二点接地，励磁回路发生两点接地故障将严重损坏发电机。所以我们配置转子一点接地来防止两点接地了发生。,13,转子一点接地保护反映发电机转子对大轴绝缘电阻的下降，本保护采用叠加交流电压的方法。等效电路如下图：,C1为隔直流电容，容量为20F，C2为发电机转子绕组对地电容，整定输入，Rg为转子绕组对地绝缘电阻，当其小于整定电阻Rjzd时，表示转子存在一点接地。,14,1.4转子一点接地逻辑框图,2、动作判据,15,二、变压器继电保护,16,（一）变压器的故障类型和不正常运行状态及其保护配置,1、变压器的故障油箱内部故障：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,17,2、变压器的不正常工作状态,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）,18,3、变压器的保护配置,变压器瓦斯保护变压器纵差动保护变压器复合过流保护变压器过负荷保护变压器限时电流速断保护,19,变压器瓦斯保护,电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器油和其它绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及排出速度，与变压器故障的严重程度有关。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦斯保护。,20,1-瓦斯继电器；,瓦斯继电器安装图,瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器(又称气体继电器)，它安装在油箱和油枕之间的连接管道上。,瓦斯继电器有两个输出接点，一个反应变压器内部的不正常情况或轻微故障，称为轻瓦斯；另一个反应变压器的严重故障，称为重瓦斯。轻瓦斯动作于信号，使运行人员能够迅速发现故障并及时处理；重瓦斯动作于跳开变压器各侧断路器,21,当变压器发生轻微故障时，油箱内产生的气体较少且速度慢，由于油枕处在油箱的上方，气体沿管道上升到油面并集聚，使瓦斯继电器周围的油面下降，当下降到动作门槛时，轻瓦斯动作，发出警告信号。发生严重故障时，故障点周围的温度剧增而迅速产生大量的气体，变压器内部压力升高，迫使变压器油从油箱经过管道向油枕方向冲击，继电器感受到的油速达到动作门槛时，重瓦斯动作，瞬时作用于跳闸回路，切除变压器，以防事故扩大,22,瓦斯保护只能够保护变压器油箱内部故障。对于油箱外部故障，像变压器绝缘子闪络等，瓦斯保护不能反应，因此就需要配置纵差保护来保护变压器外部。所以瓦斯保护和纵差动保护一起构成变压器的主保护。,23,变压器过负荷保护,变压器长期过负荷运行时，绕组会应发热而受到损伤。我国继电保护规程规定，容量为400kVA及其以上的变压器，应根据过负荷的可能性及其大小装设过负荷保护。过负荷保护在检测到绕组电流大于动作电流后，经延时发出信号，据此通过减少负荷等措施使变压器保持正常运行状态。由于变压器三相负荷是基本对称的，通常只检测一相电流。,24,三、线路继电保护,1、线路的故障类型,单相接地故障.,两相短路接地故障,两相短路,三相短路,三相短路接地故障,25,2、线路的保护配置,过流段（瞬时电流速断保护）过流段（限时电流速断保护）过流段（定时限过电流保护）,过流段（瞬时电流速断）,仅反应于电流增大而瞬时动作，和其它线路间没有配合关系。1.保护范围：只能保护线路一部分,最大运行方式约全长的50%。,26,分析：由上图所示，以保护5为例。当本线路末端K2点短路时，希望速断保护5能够瞬时动作切除故障，而当相邻线路CD的始端K1点短路时，按照选择性的要求，速断保护5就不应该动作，该处的故障应由速断保护6动作切除。实际上，K1点和K2点短路时，从保护5安装处所流过短路电流的数值几乎是一样的。因此，希望K2点短路时速断保护5能动作，而K1点短路时又不动作。此时，为了满足选择性的要求，就需要提高保护5的定值，而定值的提高又让保护5无法保护线路全长，为了保护线路全长就需要配置下一段保护。,27,过流段（限时电流速断保护）,采用限时电流速断保护用来切除本线路上速断范围以外的故障，能保护本线路的全长，同时也能作为本段瞬时速断保护的近后备保护。在线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作就可以保证全线路范围内的故障都能在0.5s的时间内予以切除，在一般情况下都能满足速动性的要求。具有这种性能的保护称为该线路的主保护。1.保护范围：可以保护本线路全长，通常要求段延伸到下一段线路的保护范围，但不能超出下一段线路段的保护范围。,28,2.分析：动作时间带延时的原因，由于要求限时电流速断保护必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路时，它就要误动。为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限。一般动作时限比下一条线路的电流速断保护（段）高出一个t的时间段。与下一线路的限时电流速断保护高出一个t的时间段。,29,（三）电流保护段（定时限过电流）,1.采用电流第段的原因：段电流速断保护可无时限地切除故障线路，但它不能保护线路的全长（只能15%-50%）。段限时电流速断保护虽然可以较小的时限切除线路全长上任一点的故障，但它不能作相邻线路故障的后备，即不能保护相邻线路的全长。因此，引入定时限过电流保护，又称为段电流保护。2.保护范围：它不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，作为本线路段、段主保护的近后备以及相邻下一线路保护的远后备。,30,3、段式电流保护范围及时限,I段：保护本线路一部分，动作时间快。最大运行方式约全长的50%，最小保护范围不应小于全长的1520，无时限。II段：可保护本线路全长及相邻线路一部分，动作时间有延时，与下一线路速断及时限速断配合。III段：保护本线路和相邻线路全长，动作时限按阶梯原则整定，动作时间长。,31,我们的10kV保护装置在三段式过流保护的基础上每一段均带复压（低电压和负序电压）闭锁功能和方向闭锁功能，可以通过对不同控制字的设定选择不同的功能。,32,投接地保护和投不接地保护的区别：投接地保护和投不接地保护并不是像过流保护这样的保护，它们只是零序过流保护和零序过压保护的一个硬件条件；投接地保护是针对中性点直接接地系统，当发生单相接地故障时，产生零序电压和零序电流，只有当投接地保护这个硬压板投入零序过电流保护在满足所有条件后才会动作，反之无用；投不接地保护是针对中性点不接地或间接接地系统，当发生单相接地故障，产生零序电压，当投入投不接地保护硬压板并满足其他条件是保护动作。,33,二次图纸识图,一、二次回路符号（一）二次回路常见图形符号二次回路中的电气设备，一般用反映该设备特征或含义的图形表示，称为图形符号。我国参照国际电工委员会发布的图形符号标准，制订出国家标准电气图用图形符号（GB4728）。表1-1列出其中的一些图形符号：,34,35,图形符号的布置位置图形符号的布置方位一般为任意取向，可以根据二次回路图需要布置，图形符号可以旋转成任意方向，但对一些作用重要的设备有特殊的规定。例如：高压断路器类辅助触点、继电器触点的取向一般是按其连接线为纵向布置给出的；当需要将其触点及连线为横向布置时，应逆时针旋转90。,36,图形符号的状态电气设备的图形符号是按无电压、无外力作用的正常状态表示。（二）二次回路常见文字符号二次回路中，除了用图形符号表示电气设备外，还在图形符号旁标注相应文字符号，表示电气设备名称、种类、功能、状态及特征等。,37,38,二、看二次回路图的基本方法二次回路图的逻辑性很强，在绘制时遵循着一定的规律，看图时若能抓住此规律就容易看懂。阅图前首先应弄懂该张图纸所标符号代表的设备名称，然后再看图纸。看图的要领可归纳为下述的顺口溜：（1）先看一次，后看二次。一次：断路器、隔离开关、电流、电压互感器、变压器等。再查找一、二次设备的转换、传递元件，一次变化对二次变化的影响等。,39,（2）看完交流，看直流。指先看二次接线图的交流回路，以及电气量变化的特点，再由交流量的因查找出直流回路的果。一般交流回路较简单。（3）交流看电源、直流找线圈。指交流回路一般从电源入手，包含交流电流、交流电压回路两部分；先找出由哪个电流互感器或哪一组电压互感器供电（电流源、电压源），变换的电流、电压量所起的作用，它们与直流回路的关系、相应的电气量由哪些继电器反映出来。（4）线圈对应查触头，触头连成一条线。指找出继电器的线圈后，再找出与其相应的触头所在的回路，一般由触头再连成另一回路；此回路中又可能串接有其它的继电器线圈，由其它继电器的线圈又引起它的触头接通另一回路，直至完成二次回路预先设置的逻辑功能。（5）上下左右顺序看，屏外设备接着连。主要针对展开图、端子排图及屏后设备安装图。原则上由上向下、由左向右看，同时结合屏外的设备一起看。,40,三、二次回路图的类型（一）原理接线图原理接线图通常表示二次回路的组成及工作原理，图中各二次设备用整体图形符号形式表示，并将与二次回路有关联的一次回路绘制在一起。原理接线图具有如下特点：（1）二次电气设备以半集中形式的图形符号表示，例如：电流继电器KA1的线圈与触点等。（2）将与二次接线有关的一次接线画在一起，例如：10kV线路断路器、隔离开关电流互感器与过电流保护接线画在一起。（3）二次电气设备内部结构、接线端子等一般没有画出，例如：电流继电器KA1的线圈与触点的接线端子、电流继电器内部结构。,41,10kV,其中：KA1、KA2为电流继电器，KT为时间继电器，KS为信号继电器，XB为保护用连接片，TA为保护用电流互感器，QS为10kV线路母线侧隔离开关，QF为10kV线路断路器，YT为10kV线路断路器操作机构的跳闸线圈。10kV线路过电流保护工作原理：当10kV线路内部发生相间短路故障时，电流继电器KA1、KA2动作，其动合触点闭合并起动时间继电器KT；经T秒延时KT延时动合触点闭合，起动信号继电器KS；,同时起动断路器操作机构，使断路器自动跳闸切除短路故障，信号继电器KS发出保护动作信号。,42,（二）展开式原理接线图展开式接线图通常表示二次回路的动作原理，图中二次设备的各组成元件，分别绘制在不同性质回路中，即交流电压回路、交流电流回路、直流回路及信号回路等。,43,44,展开式原理接线图具有如下特点：（1）按二次电气设备的供电电源不同，展开接线图由交流电流（电压）回路、直流电压（信号）回路组成。（2）二次电气设备不同组成部分，分别画在不同回路中；同一二次电气设备不同组成部分，用同一文字符号表示。例如：电流继电器线圈画在交流电流回路，触点画在直流电压回路，均用KA1（KA2）表示。（3）交流电流（电压）回路按A、B、C相序，直流电压（信号）回路按继电器动作顺序，组成许多不同的行；不同的行按从上到下排列，每一行右侧常有对应文字说明。（4）不同的回路，用不同的字母和数字标注不同的回路标号，表示回路的性质和特征,45,（三）安装接线图安装接线图是在原理接线图、展开接线图的基础上绘制而成，表示二次电气设备型号、设备布置、设备间连接关系的施工图，也是二次回路检修、试验等主要参考图。主要包括：屏正面布置图、屏背面布置图、端子排图及电缆联系图。屏正面布置图屏正面布置图表示屏上各个二次设备位置、设备的排列关系及相互间距离尺寸的施工图。不论是设备外形尺寸、设备相互间距离尺寸，还是屏台外形尺寸，均按同一比例尺绘制，图中尺寸单位为毫米制。,46,屏背面布置图屏背面布置图是人站在屏后面看到二次设备位置、排列顺序，其二次设备左右方向的排列顺序与屏正面布置图中设备排列顺序正相反。,端子排图端子排是实现屏内设备与外部控制电缆连接的中间导电器件，它一般水平或垂直布置在控制屏和继电保护屏的后部。而端子排是由不同类型的接线端子组合而成。,47,电缆联系图电缆联系图是在端子排图基础上设计完成的控制电缆施工图，也是绘制电缆图册的依据；它表示某一屏、台之间的电缆接线关系。,图中画出从线路控制屏至保护屏、端子箱及断路器汇控柜的三根控制电缆，每根控制电缆均有数字标号，其数字标号范围见表1-8所示；另外，图中也标出每根控制电缆的型号、芯数及每芯截面；例如：KVV-101.5表示电缆型号为KVV、芯数为10芯、每芯截面为1.5mm2。,48,49,A.合闸控制：合闸可由单元操作合闸，也可由外部手动操作合闸。单元操作合闸时，外部手动/自动切换开关SA置于自动位置，且主模块上的合闸继电器K2吸合，K2触点经主模块端子Xc引出后，经SAa后由Xf引入，再经V407和防跳继电器KTL2常闭触点使合闸驱动继电器KC线圈通电吸合，驱动继电器合闸；单元外部手动操作合闸时，SA置于手动位置，当合闸按钮SB1闭合时，经XfV407、KTL2常开触点使KC线圈通电吸合，驱动断路器合闸。如单元操作和外部操作不需相互闭锁时，取消手动/自动切换开关SA，使K2和SB并联接于端子Xf即可。B.分闸控制：a保护分闸：单元保护动作时，主模块上的出口继电器K4吸合，经单元内部联线，由模块插座C4脚引入，经V409使分闸驱动继电器KT线圈通电吸合，KT的触点驱动继电器分闸；外部保护联动时，外部动作继电器Kbw闭合，经Xh引入后经V419使KT线圈通电吸合，驱动断路器分闸。b操作分闸：单元操作分闸时，主模块上的分闸继电器K6吸合，K6触点经端子XC引出经SAb后经Xf引入，再经V408驱动KT，使KT吸合，驱动断路器分闸；外部操作分闸时，SB2闭合，经SAb、Xf、V408而使KT线圈通电吸合，驱动断路器分闸，如单元操作和外部操作不需相互闭锁，可取消SA，SB2和K2并联由Xf引入即可。,50,51,a合闸驱动电路：当KC闭合时，220V控制电源经KC触点，断路器常闭触点而加于合闸接触器Kcc线圈，Kcc吸合，其主触点接通合闸回路而使断路器QF合闸。QF合闸后，其延时常闭触点经短延时断开，切断Kcc线圈回路电流而使Kcc释放，从而一方面快速断开合闸电流；另一方面，当合闸脉冲结束，KC释放时，其回路中已无电流，达到保护KC触点的目的。b分闸驱动电路：当分闸继电器KT闭合时，220V控制电源经KT触点及断路器常开触点加于断路器分闸线圈TQ而使QF分闸。QF分闸后，其延时分断常开触点经短延时断开，截断TQ回路电流，当分闸脉冲结束KT释放时，回路中已无电流，从而保护了KT的触点。c消弧电路：当控制电源为直流时，断路器柜内与合闸接触器线圈和分闸线圈并联的电阻，电容及二极管等元件，可有效减小分、合闸回路电流断开瞬间的回路过电压，从而减小断路器辅助触点断开时的电弧，一方面保护了触点，延长其使用寿命，另一方面大大减小了电弧产生的电磁干扰。,52,B.分、合闸回路监视电路分、合闸回路监视电路由电阻R402R404、R26、发光二极管L3、光电隔离器B401a、B401b及二极管V410V413，稳压管V420V422和电容C401等元件构成。其工作原理如下：220V控制电源正极经R402R405、B401a、B401b的二极管，如为合闸状态，再经V412、V413、QF常开触点及分闸线圈形成回路；如为分闸状态，则经V410、V411断路器常闭触点及合闸接触器Kcc线圈到控制电源负极而形成回路。如分、合闸回路正常，则无论是合闸状态还是分闸状态，光隔B401a、B401b二极管中均有电流通过，一方面B401a使L3发光，表示回路正常。另一方面B401b的三极管导通，相当于一个开关闭合，经主模块开关量输入通道读入单片机系统，即判断为分、合闸回路正常。如分、合闸回路不通（如Kcc线圈或分闸线圈TQ断线，QF辅助触点损坏等），则回路中无电流，L3熄灭，指示分、合闸回路断线；B401b截止，经主模块的单片机读入断线信息，结合QF状态即可判断是合闸回路还是分闸回路断线，立即发音响报警并向