继电保护概述.

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1、* 电力系统继电保护 1 发电厂继电保护及自动装置 * 电力系统继电保护 2 4-1 基本概念 1、故障、不正常、事故 （1）故障短路、断线 什么是短路 产生短路的原因 电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间发 生通路的情况称作短路，短路是电力系统的严重故障。 n电气设备绝缘受损、老化； n气象条件恶化(雷击过电压闪络、大风、覆冰等)； n违规操作(带负荷拉刀闸、未拆地线合闸送电等)； n其它原因； * 电力系统继电保护 3 三相系统中可能发生的短路类型： 对称短路：三相短路f (3)； 不对称短路：单相短路f (1)、两相短路f(2)、两相接地短路f(1.1) 接地：单相接地 f (3

2、) f (2) f (1) f (1.1) a b c * 电力系统继电保护 4 不对称三相量的分解对称分量法 在三相电路中，任一组不对称相量，总可以将其分解 为正序、负序、零序三组三相对称相量之和。 在逆时针旋转的前提下： 正序：a(1) -= b(1) -=c(1) -=a(1) 负序：a(2) -= c(2) -=b(2) -=a(2) 零序：a(0)、b(0)、c(0)大小相等、方向相同 * 电力系统继电保护 5 例：以a相（如电流）作基准相，则：三相相量与其对称分量之间关系 ： 讨论： （1）各序对称分量各自独立；某序对称分量对称电流，只 产生同序对称分量的压降。 （2）同一元件对各

3、序电流的阻抗不同。 （3）同一电路中各序电流流通路径不同。 （4）分析电力系统不对称运行时，只要各序单独分析计算 ，而后叠加即为总的不对称结果。 a相 b相 c相 正序 负序 零序 a相 b相 c相 正序 负序 零序 * 电力系统继电保护 6 各种短路形式下各序电压分布: （1）越靠近电源，正序电压越高； 越靠近短路点，正序电压越低。三相 短路时，短路点电压为0，系统节点 电压降低最严重；两相接地短路时正 序电压的降低次之，单相接地时正序 电压降低最轻。 （2）越靠近短路点负序和零序电压 越高，越远离短路点负序和零序电压 越低，发电机中性点负序电压为0。 （3）各节点三相电压的不对称程度 主要

4、取决于负序。任何短路形式下， 短路点电压不对称程度最大。单相短 路时不对称度小。 （4）仅有零序通路时产生零序分量 。 * 电力系统继电保护 7 n大的短路电流所产生的电动力效应使电气设备受到 严重的机械损坏； n短路电流使设备发热而损坏； n短路使系统电压大幅度下降，对用户影响很大，如 电动机的运行； n破坏系统稳定，造成大面积停电； n对通讯的干扰； 短路电流比正常值大许多倍，系统电压严重下降。 短路的现象 短路的后果 * 电力系统继电保护 8 （3）事故 系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用 户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人 身伤亡和电气设备的损坏。 （2）不

5、正常 电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障。 如，过负荷，使元件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。 系统功率缺额引起的频率降低、发电机突然甩负荷而产 生的过电压以及电力系统发生振荡等。 故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。 * 电力系统继电保护 9 继电保护装置：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自动装置。 基本任务： 2、继电保护的作用与任务 （2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的 条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷 或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系

6、 统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作 和由于干扰而引起的误动作。 （1）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破坏，保证其他无故障部分迅 速恢复正常运行。 * 电力系统继电保护 10 测量部分 输入信号 整定值 逻辑部分执行部分 输出信号 3、继电保护的基本原理和组成 测量部分：测量被保护对象有关电气量，并与已给定的整 定值进行比较，根据比较的结果判断保护是否应该起动。 逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻 辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻 辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号， 并将有关命

7、令传给执行部分。 执行部分：根据逻辑部分输出的信号，完成保护装置的任务 。 * 电力系统继电保护 11 4、控制继电器 电流继电器，电压继电器，时间继电器，热继电器 ，温度继电器，速度继电器等 （1）通用继电器： 作为电流继电器、中间继电 器、时间继电器的直流继电器 1支架，2衔铁，3压板，4线圈， 5触头系统，6底板，7铁心，8弹 簧，9调整螺母，10止动螺钉 * 电力系统继电保护 12 （3）时间继电器： 用于通电延时或断电延时 1线圈，2铁心，3阻尼筒，4反力弹簧， 5调节螺钉，6衔铁，7非磁性热片 （2）电流继电器： 用于短路保护和过负荷保护 1顶杆，2导管，3挡铁，4动铁心，5 ，1

8、0耐油垫圈，6调节螺钉，7铁轭，8 线圈，9硅油，11螺母，12微动开关 * 电力系统继电保护 13 （5）热继电器：作为过负荷保护 1-热元件，2-双金属片，3-扣板， 4-弹簧，5-绝缘拉板，6-触点 （4）中间继电器：用于作为扩大触头数量和容量 1外壳，2反力弹簧，3挡铁 ，4线圈，5动铁心，6动触 点支架，7横梁 * 电力系统继电保护 14 符号: YH, PT, TV, LH, CT, TA, 使用注意: 二次侧必须有一点接地 5、互感器 作用:（1）将电路中大电流变成小电流，高电压变成低电压，作为测量 仪表和继电器的交流电源。 （2）使二次侧设备与一次侧设备电气绝缘（隔离），保证工

9、作人员安全 。 （3）二次侧电流1A或5A，电压100V或100/ V，测量仪表和继电器实现 标准化和小型化。 （4）设备布置简单、规范、安装方便，便于集中管理、实现远程控制。 * 电力系统继电保护 15 （1）电流互感器 一次侧绕组串联于一次侧电路。 二次侧绕组串接二次负荷。 二次侧负荷阻抗小，正常运行时二次测相当于短路运行 。 二次负荷的变化对二次电流影响很小，近似认为一次电流 于二次负荷变化无关。 二次侧绕组不允许开路。因此，二次侧不允许装设熔断 器、空开。拆除测量表计或继电器时，应先用压板将其端 子短接。 工作原理 工作特点 * 电力系统继电保护 16 正常运行时 : 铁心按F设计节省

10、重量、尺寸、耗材 二次侧开路时:I2=0 （1）二次侧感应很高的电压，危及人身和设备安全； （2）磁通经铁心以外形成磁路，激磁电流增大，烧毁TA； （3）剩磁增大，准确度下降 铁心饱和 * 电力系统继电保护 17 影响因素：一次侧电流、二次侧负载及功率因数 准确度级 额定变流比，准确度级，额定容量（二次侧额定阻抗） 误差 变比误差 、角误差 技术参数 测量用：0.2，0.5，1，3，5 保护用：5PX（1%，6，5%），10P（3%，10%） 同一电流互感器在不同准确度级下有不同额定容量 * 电力系统继电保护 18 接线 类型 * 电力系统继电保护 19 （2）电压互感器 一次侧绕组并联于一次

11、侧电路。 二次侧绕组并接二次负荷（测量表计和继电器）。 二次侧负荷阻抗大，正常运行时二次侧相当于开路（空 载）运行。二次负荷的变化对一次侧影响可忽略。 二次侧绕组不允许短路。因为短路电流会烧毁电压互感 器。因此，二次侧必须安装熔断器或空开。 工作原理 工作特点 * 电力系统继电保护 20 影响因素：一次侧电压、二次侧负载及功率因数 准确度级 误差 变比误差、角误差 技术参数 0.2，0.5，1，3，5 同一电压互感器在不同准确度级下有不同额定容量 额定变压比，准确度级，额定容量 类型 * 电力系统继电保护 21 接线 * 电力系统继电保护 22 335KV，测线电压110220KV，测相对地电

12、压 1个单相双绕组TV的应用 335KV，测3个线电压 2个单相双绕组TV的V，v接线 * 电力系统继电保护 23 1个三相三柱式双绕组TV的Y，yn接线 335KV测三个线电压 当系统发生单相接地故障，TV一次侧三相电压不对称，因而在TV 一次绕组中产生不对称的三相电流。若TV中性点引出并接地， 则TV 一次绕组中的不对称三相电流就含有零序分量，从而在TV铁心中产生 零序磁通。由于三相三柱式的铁心不能为零序磁通提供磁路，故零序 磁通将通过铁心以外形成通路，由于此通路磁阻大，会引起TV激磁电 流增大，产生较大发热，可能烧毁TV。 * 电力系统继电保护 24 335KV， 测3个线电压，3个相对

13、地电压， 零序电压，用于交流绝缘监察 1个三相五柱式三绕组TV， YN，yn， 接线 3个单相三绕组TV， YN，yn， 接线 3220KV， 测3个线电压，3个相对地电压， 零序电压，用于交流绝缘监察 * 电力系统继电保护 25 TV的第二二次绕组（ 绕组） （3）开口三角绕组输出为3倍零序电压（没有发生单相接 地时，三相对称，没有零序，开口三角绕组输出为0）， 单相接地保护电压继电器动作，发出报警信号。 TV的第一二次绕组（yn绕组）： （1）三个监视线电压的电压表指示基本不变； （2）三个监视相对地电压的电压表指示一低两高：故障相 对地电位下降，非故障相对地电位升高。 应用于中性点不接地

14、系统，当系统发生单相接地故障时， * 电力系统继电保护 26 电容式电压互感器 原理：利用电容串联分压 优点：更加降低绝缘投资； 缺点：准确度下降 * 电力系统继电保护 27 6、对继电保护的要求 可靠性：电网故障和异常时不拒动，电网正常时不误动。 速动性：继电保护以尽可能短的时间把故障和异常切除， 以减小故障对电网的影响程度。 故障切除时间包括继电保护动作时间和断路器跳闸时间 。 既速动而又有选择性的保护装置比较复杂、价格较高。 应当根据实际情况，对保护的速动性提出适当的要求。 如在高压电网中，为了保证系统并列运行的稳定性，必 须快速切除故障，要求保护的动作时间为0.02s0.04s。 许多

15、情况下，允许继电保护带一定的延时切除故障。 * 电力系统继电保护 28 灵敏性：保护装置对其保护范围内发生的故障或不正常工 作状态的反应能力。 考虑到故障可能是非金属性短路等因素，要求 Klm 1 对于反应故障时参数增大（如过电流）而动作的继电保 护装置，灵敏系数 对于反应故障时参数降低（如低电压）而动作的继电保 护装置，灵敏系数 用灵敏系数衡量根据对保护装置动作最不利的条件计算 。 * 电力系统继电保护 29 选择性：保护装置选择故障元件的能力。 当被保护的电气元件发生故障时，保护装置动作并通过 断路器只将故障元件从系统中切除，以保证无故障部分继续 运行，使故障影响限制在最小范围内。 * 电力系统继电保护 30 按作用分： 主保护，后备保护（远后备，近后备），辅助保护 7、继电保护的分类 按构成原理分 电流速断保护，电流延时速断保护，过电流保护 过电压保护、低电压保护 低周减载 单相接地保护 差动保护，距离保护，方向保护，高频保护 过负荷保护 瓦斯保护 温度保护 * 电力系统继电保护 31 8、发电机保护 故障： （1）定子绕组相间短路 （2）定子绕组匝间短路 （3）定子绕组单相接地 （4）转子绕组一点接地 （5）失磁 发电机的故障和异常异常： （1）定子负序过流 （2）定子对称过流 （3）过负荷 （4）过