供配电技术(第3版)第七章.ppt

1、第七章配电系统的继电保护、内容：继电保护的作用是防止短路故障和异常运行状态造成的电气设备和配电系统损坏，提高供电可靠性，连接点保护是变电所二次电路的重要组成部分，也是供电设施修订的主要内容。 在重点：电力变压器的继电保护、电力线的继电保护本章中，将叙述继电保护的基本知识和理论、整定修正计算方法。 7.1继电保护的基本知识7.2常用的保持继电器7.3电力线的继电保护7.4电力变压器的继电保护7.5高压电滚子的继电保护7.6 610kV电力电容器的继电保护7.7微机保护的总结和讨论问题，7.1继电器保护的基本知识7.1.1继电器保护的任务1自动、快速、选择性地将故障设备从配电系统中断开，将其他非故

2、障部分快速2正确反应电气设备的反常的运行状态，发出预告信号，由运行人员采取措施，恢复电气设备的正常运行。 3配合配电系统的自动装置(如自动再投入装置、应用备份电源自动投入装置等)，提高配电系统的供电可靠性。7.1.2继电保护分类、电力线路中的电力设备和电力线设置短路故障和异常运行的保护具。 电力设备和电力线的短路故障需要主保护和应用备份保护，可以根据需要增设辅助保护。 1主保护主保护是满足系统稳定和设备安全要求，最快可以选择性地切除受保护的设备和线路故障的保护。 2应用备份保护应用备份保护是在主保护或空气开关拒绝工作时切除故障的保护。 应用备份保护有近距离应用备份保护和远程应用备份保护两种方式

3、。 (1)邻近应用备份保护在主保护被拒绝时，如果该电力设备或线路的其他保护实现应用备份的保护即空气开关拒绝工作，则通过空气开关的故障保护实现应用备份的保护。 (2)远程应用备份保护是在主保护或空气开关被拒绝的情况下，通过邻近的电力设备或线路的保护来实现应用备份的保护。 3辅助保护辅助保护是为了补充主保护和应用备份保护的性能，或在主保护和应用备份保护结束时终止运行而增加的简单保护。 4异常运行保护异常运行保护是对被保护设备或线路的异常运行状态进行反应的保护。7.1.3继电保护的要求、1 .可靠性继电保护在该规定的保障范围内，发生故障或异常运行状态，必须正确动作，保护不应该拒绝动作的故障或反常的运

4、行状态，避免误动作。 如图7-1所示，在系统的k点发生短路，保护3不要拒绝动作。 保护1和保护2不要误动作。 2 .选择性地在配电系统发生短路故障时，继电保护装置工作，仅切除故障设备，使供电中断范围最小，保证系统中无故障部分仍正常工作。 4 .速断性发生故障时，继电保护应尽快动作，切除故障，减小故障造成的损失，提高电力线路的稳定性。 3 .灵敏度是指继电保护在其保障范围内对故障和异常运行状态的反应能力。 在继电保护的保障范围内，无论系统的运行方式、短路的性质、短路的位置如何，保护都应正确运行。 通常以灵敏度KS测量继电保护的灵敏度，灵敏度越高，对故障反应的能力越强。 灵敏度Ks按下式计算：7.

5、1.4继电保护的工作原理，配电系统故障时，会引起电流的增大、电压的下降、电压与电流之间相位角的变化，利用上述状态残奥表的故障时与正常时之差，分别构成电流保护、电压保护、方向保护，可以利用线路的始端继电保护的种类虽然多，但其构成基本相同，继电保护装置主要由测定比较用户针织面料、逻辑判定用户针织面料和执行输出用户针织面料三部分构成，如图7-2所示。图7-2继电保护装置的构成分块图、1 .测定比较单元测定被保护设备的某个状态残奥仪表，与保护具的调整值进行比较，并基于比较结果，判断被保护设备是否发生故障，保护具是否应启动。 一般的测量比较元件有过电流继电器、低电压继电器、差动继电器、阻抗继电器等。 2

6、 .逻辑判定单元逻辑判定针织面料基于测定比较单元针织面料输出的逻辑信号的大小、性质、优先顺位、持续时间等化学基，以一定的逻辑关系对故障量进行判定，决定是应该发出空气开关还是禁止信号，并将该信号输出给执行输出单元针织面料。 3 .执行输出单元针织面料执行输出单元针织面料根据逻辑判定单元针织面料的输出信号使保护具动作，使空气开关跳闸、发出报警信号、不动作。7.1.5伴随着继电保护技术的发展，电力线路、电子技术、计算机技术和通讯技术的发展，继电保护技术也迅速发展。 继电保护也发展为由电磁式、感应式、电子式继电器组成的阿纳计程仪保护、由微机保护构成的数字化保护。 电磁式或感应式继电器构成的模拟保护虽然

7、结构简单廉价，但难以满足系统可靠性保护的要求，主要有： (1)缺乏自诊断功能，不能及时发现零配件破损，容易造成严重后果。 (2)动作速度慢，一般超过0.02s。 (3)整定和修正不方便，精度不高。 (4)很难实现新的保护原理和算法。 (5)零配件大，体积大，维护工作量大。 微机保护配置的数字保护利用了诸如单片机内存存储、逻辑判断和数值运算等信息处理功能，克服了阿纳计程仪继电保护的不足，获得更好的保护特性和更高的技术指标。 微机保护的发展还将近50年，上世纪六十年代末，70年代初美国、澳大利亚等国学者开始研究微机保护，70年代末中国也开始研究微机保护，1984年原华北电力学院开发输电线路微机保护

8、装置，随后微机保护迅速发展， 80年代末微机保护开始在工业上应用的现在，海外和国内很多厂家生产这样的产品，通用电气圈套公司制造的数字配电继电保护系统(digitaldistribitionprotectiverelayingsystem )、 BBC公司制微机配电保护系统(micro processor-baseddistributionprotection abb公司制微机配电保护具(circuit-shielddistributionprotectionunit )、南京自动化研究院制ISA-1微机保护装置这样的微机保护设备具有测量、保护、重投、大事记、通讯、自检等功能。 我国在20世纪9

9、0年代开始大量使用微机保护。 目前，电力线路都实现了微机保护，一般用户的配电系统仍采用以继电保护为主的模拟保护，现代大型用户采用微机保护，新建用户的配电系统一般选择麦克风吉卜赛人保护。 微机保护的工作原理与继电保护的工作原理大致相同或相似，但实现的方法不同。 因此，本章的内容以论述继电保护为主，以微机保护为辅。、7.2常用的保持继电器、保持继电器种类： (1)按继电器结构原理有电磁式、感应式、数字式、微机式等继电器；(2)按继电器反应的物理量有电流继电器、电压继电器、电力方向继电器、瓦斯气体继电器等；(3)根据继电器反应的物理量变化量，过剩继电器与不足继电器， 例如，有过电流继电器、欠电压继电

10、器的(4)保护具中继电器的不同功能有启动继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器等。 一般的继电器主要是电磁式和感应式的继电器。7.2.1电磁式继电器，1 .电磁式电流继电器(1)DL电磁式电流继电器的内部构造如图7-3所示，内部接线图与格拉夫快速符号如图7-4所示。 文字符号： KA，图7-4 DL电磁式电流继电器的内部接线图与格拉夫快速符号，图7-3 DL电磁式电流继电器的内部构造图1-线圈2-电磁铁3-z字形铁元素片4-静触头5-可动触头6-动作电流调整杆7-拨盘8将使继电器返回星空卫视位置的最大电流称为继电器的返回电流继电器的返回电流与生物电流之比称为返回系数Kre，电磁式电流继电器

11、的返回系数通常为0.85 (3)生物电流的调整电磁式电流继电器的生物电流的方法有改变调整杆6的位置，改变弹簧的反作用力，平滑地调整的方法。 变更继电器线圈的连接。 线圈由串联变更为并联时，继电器的生物电流为2倍，进行阶段性调节。2 .电磁式电压继电器，(1)文字符号和图形符号文字符号： KV (2)构造和动作原理与DL型电磁式电流继电器基本相同。 不同之处仅在于，电压继电器的线圈为电压线圈，线圈数多，导线细，与电压互感器的次级线圈并联。 电磁式电压继电器有超电势和欠电压继电器两种。 超电势继电器的返回系数通常为0.8。不足电压继电器的返回系数通常为1.25。3 .电磁式时间继电器、时间继电器用

12、于继电保护装置，获得继电保护所需的延迟时间，满足选择性要求。 (1)文字符号和图形符号文字符号： KT、(2)结构和工作原理由电磁系统、传动系统、时间校正机构、触头系统和时间调整系统等组成。 (3)动作时限调整：通过改变主静触头的位置，即改变活动触头的行程而得到。 4 .电磁式信号继电器信号继电器用于在继电保护装置中发出指示信号，表示保护动作，使云同步接通信号电路，发出斜坡或音响信号。 (1)文字符号和图形符号文字符号： KS，5 .电磁式中间继电器中间继电器，用于补偿继电保护装置中主继电器的触头容量和触头数量的不足。 (1)文字符号和图形符号文字符号： KM、7.2.2感应式电流继电器、GL

13、型感应式电流继电器的内部结构如图7-8所示，主要由感应系统和电磁系统两个系统构成。 其内部接线图和格拉夫快速象征符是图7-9，文字象征符也是KA。 图7-9 GL-10、GL-20型感应式电流继电器的内部接线图和格拉夫快速象征符图，图7-8 GL型感应式电流继电器的内部结构图1-线圈2-电磁铁3-短路环4-铝盘5-钢片6-铝信息帧7-调整弹簧8-永久吸铁石9-扇形齿轮10-蜗杆11-扁平干11 速断动作：当继电器线圈的电流增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁瞬间吸上衔铁。感应式电流继电器的这种一定限度的逆时限动作特性称为“有限逆时限特性”。 3 .生物电流和动作时限的调节(1)继电器的生物电

14、流调节用大头针16改变线圈抽头(匝数)，并通过阶段性地调节的调节弹簧7的拉伸力，也能够顺利地进行调节。 (2)继电器的动作时限的调整用螺杆13改变扇形齿轮的顶出器大头针止行程的起点进行调整。 继电器速度切断流倍数可通过螺钉14改变衔铁与电磁铁元素之间的空气隙来调节。7.3电力线继电保护、7.3.1电力线常见故障1 .常见故障：相间短路、单相接地、过载。 2 .保护配置：相间短路保护，配置单相接地故障保护和过负荷保护。 电力线配备了带时限的过流保护和瞬时电流速断保护，保护动作是通过空气开关的跳闸来保护相间短路。 电力线上安装有绝缘监视装置(零相电压保护)或单相接地故障保护(零序电流保护)，保护动

15、作为信号，为单相接地故障保护。 可能经常过载的电缆线安装了过负荷保护，通过信号运行。7.3.2电流保护的接线方式和接线系数、电流保护的接线方式是指电流保护中的电流继电器和电流互感器二次线圈的连接方式。 为了便于解析和保护的调整修正计算，在继电器中流动的电流IKA和电流互感器二次绕组电流I2之比，1 .三相三继电器接线方式、三相三继电器接线方式导入也被称为完全星型连接的接线系数Kw。 能够应对各种短路故障，继电器中流动的电流等于电流互感器的次级线圈电流，其接线系数在任何短路情况下都等于1，即Kw=1。 该布线方式主要用于高压大接地电流系统，保护相间短路和单相短路。 2 .两相继电器接线方式，两相

16、继电器接线方式也被称为不完全星型连接。 由于b相中没有搭载电流传感器和电流继电器，因此无法对单相短路产生反应，只能对相间短路产生反应，其接线系数在各相间短路时为1。 该布线方式主要用于小接地电流系统的相间短路保护。3 .二相一继电器接线方式，由于流过继电器的电流是两电流互感器的二次绕组电流之差，因此也称为二相电流差接线。 在a、c两相短路情况下，KW=2，在a、b或b、c两相短路的情况下，KW=1； 可应对各种相间短路，但其接线系数因短路种类而异，保护灵敏度也不同，主要用于高压电机的保护。 7.3.3过流保护、线路中流过的电流大于继电器的生物电流时保护具启动，在时限中保证动作选择性的继电保护装

17、置被称为过流保护。 根据采用的继电器，时限特性有由电磁式电流继电器等构成的时限过流保护和由感应式电流继电器构成的时限过流保护2种。 分为定时限过流保护、反时限过流保护。 1 .过流保护的接线和工作原理(1)固定时限过流保护装置的接线和工作原理、(2)反时限过流保护装置的接线和工作原理、2 .保护整定校正过流保护的整定、校正包括生物电流整定、动作时限整定和灵敏度检查三项。 (1)生物电流调整过流保护装置的生物电流为： a .正常运转时，保护具不动作，即保护具一次侧的生物电流Iop1大于线路的最大负载电流IL.max (正常过载电流和间谍电流)，即Iop1IL.max， 保护具一次侧的返回电流Ire1大于线路的最大负载电流IL.max (应该包括电滚子的