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1、毕 业 论 文题 目： 伴随运算放大器在继电保护中的应用层 次： 专升本 专 业： 电气工程及自动化 年 级： 2014 春 学 号： 学 生： 范涛 指导教师： 论文摘要：在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性，上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可，又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。关键词：电力系统发电变电输电配电 2目 录 第一章 继电保护的基本概念(1)1.1 什么是继电保
2、护装置11.2 继电保护的作用与组成11.3 继电保护的基本原理21.4 继电保护装置的分类2 1.5 电力系统常见状态.2 1.6 对继电保护装置的基本要求.3 第三章 几种常用电流保护的分析63.1 反时限过电流保护63.2 定时限过电流保护73.3 电流速断保护93.4 三段式过电流保护装置103.5 零序电流保护11 第七章 继电保护装置的日常维护157.1 继电保护故障处理方法.167.2 可采用的措施16 第一章 继电保护的基本概念1.1什么是继电保护装置：继电保护装置是一种由继电器和其它辅助元件构成的安全自动装置。它能反映电气元件的故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信
3、号。(1)故障：将故障元件切除(借助断路器)；(2)不正常状态自动发出信号以便及时处理，可预防事故的发生和缩小事故影响范围，保证电能质量和供电可靠性。1.2 继电保护的作用与组成在电力系统中，继电保护装置的基本任务（作用）是:（1）当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、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，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。（2）当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件( 例如有无经常值班人员) ，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，而是根据当时电力系统和元件的危害程度规定一定的延时，以免
4、误动作。继电保护的组成一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。就全局而论，在电力系统的安全问题上有两种必须避免的灾害性事故：一种是重大电力设备损坏，另一种是电网的长期大面积停电。在这些方面，电力系统继电保护一直发挥着特殊重要作用。继电保护装置主要都包括三个部分：测量部分、逻辑部分、执行部分。（保护装置结构方框图）1.3 继电保护的基本原理现以最简单的过电流保护装置为例，来说明继电保护的组成和基本工作原理。在图1.1 所示的输电线路过电流保护装置的原理接线图中,电流继电器KA的线圈接于被保护线路电流互感器TA的二次回路，这就是保护的测量回路，它监视被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。在正
5、常运行情况下，线路中通过负荷电流时，电流继电器KA不动作；当被保护线路发生短路故障时，流入继电器KA线圈回路的电流大于继电器的动作电流时，电流继电器立即动作，其接点闭合，接通逻辑回路中时间继电器KT 的线圈回路，时间继电器起动并经延时后接点闭合，接通执行回路中的信号继电器KS和断路器QF跳闸线圈Y回路，使断路器QF跳闸，切除故障。（图1.1线路过电流保护装置单相原理接线图）可见，这种继电保护装置的核心是电流继电器，它通过电流互感器受电，经常测量着线路电流值的变化，并与整定值进行比较，一旦超过整定值就动作，向断路器跳闸机构送出跳闸命令，同时发出继电保护动作信号。1.4 继电保护装置的分类继电保护
6、装置一般可以按反应的物理量不同、被保护对象的不同、组成元件的不同以及作用的不同等方式来分类，例如：（1）根据保护装置反应物理量的不同可分为：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护和瓦斯保护等。（2）根据被保护对象的不同可分为：发电机保护、输电线保护、母线保护、变压器保护、电动机保护等。在电气化铁道牵引供电系统中，主要有110kV（或220 kV）输电线保护、牵引变压器保护、牵引网馈线保护及并联电容器补偿装置保护等。（3）根据保护装置的组成元件不同可分为：电磁型、半导体型、数字型及微机保护装置等。（4）根据保护装置的作用不同可分为：主保护、后备保护，以及为了改善保护装置的某种性能，而专门设置的辅
7、助保护装置等。当某一电气设备装设有多种保护装置时，其中起主要保护作用的保护装置称为主保护；作为主保护装置备用保护的保护装置称为后备保护。后备保护又分为近后备保护和远后备保护，近后备保护指同一电气设备上多种保护的相互备用，远后备保护则是指对相邻电气设备保护的备用。1.5电力系统常见状态电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，如相间短路、接地短路等。短路故障可能产生的后果：（1）流经故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2）短路电流流经非故障电气元件时，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。（3）
8、电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。（4）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。电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态：（1）例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高(一般又称过负荷)，就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，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，就可能发展成故障。（2）系统中出现功率缺额而引起的频率降低（3）发电机突然甩负荷而产生的过电压（4）以及电力系统发生振荡故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一
9、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。系统事故的发生，除了由于自然条件的因素(如遭受雷击等)以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的几率。1.6 对继电保护装置的基本要求对继电保护装置的基本要求有四点：即选择性、灵敏性、速动性和可靠性 （1） 选择性 当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它
10、非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性；否则就称为没有选择性。 以图31为例，在各个断路器处都装有保护装置。当K1点故障时，根据选择性的要求，应首先由断路器6处的保护装置动作，使断路器断开，则非故障部分可继续正常运行。若在K1点故障时，继电保护装置首先使断路器5断开，则变电所将全部停止供电，这种情况称为无选择性的动作。同理，K2点短路应由断路器5切除，K3点短路应由断路器1、2切除。主保护和后备保护： 10KV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。 当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护
11、时，其中有一套动作比较快，而另一套动作比较慢，动作比较快的就称为主保护；而动作比较慢的就称为后备保护。即：为满足系统稳定和设备的要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，就称为主保护；当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，就称为后备保护。 后备保护不应理解为次要保护，它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备，还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外，它还有另外的意义。为了使快速动作的主保护实现选择性，从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说，出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来
12、弥补不可。 近后备和远后备： 当主保护或断路器拒动时，由相临设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护；由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护，就叫近后备保护； 辅助保护： 为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护，称为辅助保护。 （2） 灵敏性 灵敏性系指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏系数Km为被保护
13、区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流Id.min与保护装置一次动作电流Idz的比值，即: Km=Id.min/Idz 灵敏系数越高，则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小，根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护，Idz取两相短路电流最小值Idz(2);对于10KV不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值Ic.min; （3） 速动性 速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。 缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。 所谓故障的切除时间是指保护装置的
14、动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定，其跳闸时间就已确定，目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02S以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。 （4） 可靠性 保护装置应能正确的动作，并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠性。 第三章 几种常用电流保护的分析 3.1 反时限过电流保护 （1） 什麽是反时限过电流保护 继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。 （2） 继电器的构成 反时限过电流保护是由GL-15(25)感应型继电器构成的。这种保护方式广泛应用于一般工矿企业中，感应型继电器兼有电磁
