《继电保护基本知识.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《继电保护基本知识.doc（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 继电保护装置概述概述 本讲主要是介绍企业生产装置6KV配电系统及其用电主设备的继电保护。企业生产装置配电系统是电力系统的末端，通常包括终端线路、降压变电所及其母线和配电网。因此，其保护一般不太复杂，但因用电设备种类较多，负荷性质各异，受设置场所和环境因素的影响较大，所需保护的类型、配合及要求也各不相同，这是企业生产装置配电系统的突出特点之一。同时也是本讲的重点。1.1继电保护的发展状况 20世纪60年代以前，我国的继电保护主要是由传统的机电型继电器构成，其中包括了电磁型继电器和感应型继电器。60年代末70年代初，由于国内电力建设的需要，研制出了晶体管保护和整流型保护。随着半导体制造技术的突飞
2、猛进，集成电路的普遍应用，90年代集成电路型继电保护逐渐上市，但由于它缺乏对电力系统适用性很强的元器件，制造出的保护往往很复杂，因而不是很受欢迎，很快即被技术更为先进的微机型保护所代替。从目前使用情况看，由于机电型保护具有原理直观明确，结构简单牢靠，容易掌握，价格低廉等突出优点，特别适用于不需要复杂保护的中低压系统。加之晶体管保护、集成电路保护和微机型保护最后也还要以电磁型继电器或干簧继电器作用于出口回路，况且有些保护也缺乏实际需要的对应产品。因此，机电型保护应用在工矿企业保护中仍有很强的生命力。由于数字计算技术的进步，特别是计算机技术的飞速发展，促进了微机型保护新原理、新装置的不断出现，使继
3、电保护技术达到了一个全新的境界。尤其是微型计算机技术进一步与数字测量、控制技术、现代通信技术和远动技术相结合，可以实现一些新原理的保护，并可以进一步全面实现电气综合自动化。多功能保护测控综合装置就是这些技术结合的产品。概括地说，新型微机型保护的发展趋势将是高速化、智能化、一体化，设计要尽量降低装置的造价，在保证保护可靠性的前提下，应尽可能信息共享。对故障信息的研究和利用是发掘微机型保护新原理的基础，计算机在继电保护领域的开发应用更为充分利用故障信息提供了先进的手段。新算法在继电保护中的应用，也为继电保护进一步发展提供了不断开拓的新空间。由于微机型保护的发展，自适应继电保护也得到应用，它可以根据
4、系统运行方式和故障状态改变保护的性能或定值。自适应继电保护是未来继电保护发展的趋势。从近年来继电保护技术发展和使用的情况看，整流型、晶体管型和静态集成电路保护已退居于次要地位，今后若干年内主要是机电型和微机型保护的市场。目前微机型保护多采用16位或32位CPU芯片，还有些采用了具有快速计算功能的DSP芯片。由于中低压配电系统采用的微机型保护原理一般并不很复杂，常为由16位CPU单片机构成，也有的采用32位机。另外，评价保护的优越，不应只看所用芯片的位数，而应注重保护配置的合理性及技术性能，而且后者更为重要。一、继电保护的任务和要求1. 1装设继电保护的原因和目的企业生产装置电气设备运行中，由于
5、绝缘老化、机械损伤或其他原因可能发生各种故障和异常工作状态，最常见、最危险的故障有各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路、两点接地短路以及电机和变压器一相绕组的匝间短路等。此外，配电线路还可能发生单相或两相断线以及上述几种故障组合的更为复杂的故障。短路故障的发生，可能引起下列后果： (1)故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，将故障设备损坏甚至烧毁；对通过短路电流的故障设备和非故障设备产生的热的和电动力的作用，也可能致使绝缘损坏或使设备的使用寿命缩短（如变压器绕组的变形，甚至断裂等）； (2)用电设备端电压极大地降低，使正常生产遭到破坏，甚至使产品报废； (3)若
6、事故扩大将造成较大范围的停电，使相邻的生产装置生产瘫痪，造成更大的停电损失； (4)较长时间的停电会造成重要用电设备的报废或人身伤亡。 生产装置配电系统的正常工作状态被破坏，则称为不正常工作状态。不正常工作状态会使电能质量变坏，个别情况下使电气设备遭到损坏。最常见的不正常工作状态是过负荷和配电系统的功率不足所导致的频率下降、电压降低等。 对配电系统和工矿企业电气设备的故障和不正常工作状态需要装设继电保护。装设继电保护的目的就是反应电气设备的故障或不正常工作状态，而作用于断路器跳闸或发出报警信号，从而达到实现消除故障和不正常工作状态，确保生产装置的正常运行。1.2对继电保护的基本要求 继电保护应
7、尽可能满足灵敏性、选择性、速动性和可靠性的要求。对于反应不正常工作状态，作用于信号的继电保护，则不要求对这四项基本要求都同时满足。1.2.1灵敏性 保护范围内发生故障和不正常工作状态时，继电保护的反应能力称为灵敏性。灵敏性是衡量继电保护在发生故障和不正常工作状态时，能否动作的一个重要指标。设计继电保护时，都必须进行灵敏性校验。灵敏性通常用灵敏系数Ksen来表征，它根据最不利的运行方式和故障类型进行计算，但不考虑可能性很小的情况，必要时，还应考虑短路电流衰减的影响。灵敏系数表示方法可分以下两类： (1)对于在故障情况下反应参数数值上升的保护，如过电流保护，其灵敏系数表示为式中，IK.min取值，
8、对于多相短路保护，取两相短路电流最小值I2K.min；对310KV中性点不接地系统的单相短路保护，取单相接地电容电流最小值I1Kc.min；对380220V中性点接地系统的单相短路保护，取单相接地电流最小值I1Kc.min。(2)对于在故障情况下反应参数数值下降的保护，如低电压保护，其灵敏系数表示为 灵敏系数标志着在故障发生之初，继电保护反应故障的能力。具有高灵敏系数的保护反应故障灵敏，从而减小了故障对系统的影响和波及范围，但有可能使工作的可靠性降低，使保护本身接线复杂而投资昂贵。在灵敏性与选择性矛盾的情况下，一般应先考虑灵敏性，因为没有灵敏性的保护将失去保护的意义。1.2.2选择性当配电系统
9、发生故障时，距离故障点最近的继电保护应动作，切除故障设备或线路，保证无故障部分继续运行。如拒动时，则由相邻保护装置切除故障。保护的这种动作称为有选择性的动作。在单端配电系统中，继电保护动作的选择性，可采取选择不同延时或不同动作电流的办法得到，故有时限特性和反时限特性的保护，前后两级之间灵敏性和动作时限均应相互配合。另外，根据配电系统运行的要求，需加速切除短路时，可使保护无选择地动作，但应采用自动重合闸或备用电源自动投入装置来补救。如图所示为具有一路工作电源和一路备用电源的配电系统示意图。其中线路及变压器的断路器都装有继电保护。当k1点发生短路故障时，断路器QF8、QF6、QF3及QFl均有短路
10、电流流过，在这种情况下，根据选择性的要求，应该只有断路器QF8的保护动作于跳闸，将故障线路从系统中切除，系统的其余部分仍应能正常运行。当k1点发生故障时，如果断路器QF8由于某些原因拒绝动作，则应由上一级保护动作使断路器QF6跳闸。这样在切除故障线路时虽然切除了一部分非故障线路，但却限制了故障的扩展，使停电范围尽可能缩小。动作于断路器QF6的保护起着对下一级线路的后备保护作用。在这种情况下，断路器QF8拒绝动作，由断路器QF6跳闸切除故障仍然认为是有选择性的。同理，如果断路器QF6拒动，则由更上一级保护动作使断路器QF3跳闸。当k2点发生故障时，如果断路器QF5拒绝动作，则应由电源处的保护动作
11、使断路器QFl跳闸。当工作电源已经断开，且备用电源有足够高的电压时才允许备用电源自动投入装置AAT动作接通备用电源。AAT的动作时间应尽量缩短，以利电动机的自启动。根据要求，备用电源自动投入装置的接线应保证自动投入装置只动作一次，如自动投入装置投入到稳定性故障上，必要时，应使保护加速动作于断路器跳闸。保护动作的选择性是为了提高供电的可靠性。无选择性地切除故障将扩大事故停电范围，带来不应有的损失。1.2.3速动性 快速切除短路故障可以减轻短路电流对电气设备的破坏程度，缩小故障影响的范围，加速恢复配电系统正常运行的过程，最大限度地减小对系统和用户的影响。因此，在条件许可的情况下，继电保护应力求快速
12、动作。保护的速动性对提高配电系统的可靠性和稳定性关系很大。当网络发生短路故障并引起电源端母线电压降低时，非故障线路上电动机工作的恢复与否与故障切除时间关系密切。如工矿企业使用的启动困难的大型空气压缩机，当电压全部消失后，只能支持0.2S工作；如故障切除，电压恢复的时间不超过0.2S，则安装在用户处的这类设备不需从电网中切除，否则将影响其用电的可靠性。由于故障切除时间是继电保护动作的时间和断路器跳闸时间之和，因此，为了保证速动切除故障，既要选用快速动作的继电保护，又需选用快速动作的断路器。在某些情况下，快速性和选择性会有矛盾，这时应在保证选择性的前提下，力求保护动作的快速性。当速动性与可靠性产生
13、矛盾时，应优先保证可靠性，不要为了片面追求速动，而引起误动。1.2.4可靠性继电保护经常处于准备动作状态，当属于该保护范围内的故障和不正常工作状态发生时，应能可靠动作，即不应拒绝动作；当不属于该保护范围内的故障和不正常工作状态发生时，应能可靠地不动作，即不应误动作。继电保护的可靠性高低可用拒动率和误动率表示。拒动率和误动率越小，保护的可靠性就愈高。要求保护有高度的可靠性，这一点非常重要。因为保护拒绝动作或误动作，都将使事故扩大，给配电系统和工矿企业带来严重损失。为使继电保护可靠地工作，要注意以下几点：(1)采用高质量的继电器和元件；(2)保护接线应力求简单，用尽可能少的继电器及其触点数(3)精
14、心设计计算，正确调试，保证安装质量，并要很好地维护和管理。继电保护除满足上面的基本要求外，还要求投资省、便于调试和运行维护，并尽可能满足用电设备运行的条件。在考虑继电保护的方案时，要正确处理以上四个基本要求之间相互联系又相互矛盾的关系，使继电保护方案技术上安全可靠，经济上合理。1.3对配电系统及工矿企业继电保护的特殊要求(1)应根据配电系统的接线和运行需要，适当考虑系统发展以及合理的运行方式和故障类型（不考虑可能性很小的故障情况），切合实际地制订保护方案和选择保护设备。(2)当发生各种类型的短路故障时，保护应尽快地切除故障，缩小故障范围，保证配电系统非故障部分的正常运行。(3)继电保护本身结构
15、应力求简单可靠，元件和触点少，维护方便，并尽可能适应配电系统运行的灵活性。(4)配电系统的配电设备和线路应有主保护和后备保护。主保护应能快速并有选择地切除被保护区域内的故障，后备保护应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。后备保护可分为远后备保护和近后备保护。335kv配电系统的后备保护，一般采用近后备加远后备保，即当主保护拒动时由本线路后备保护动作作为后备，当断路器拒绝动作时，由相邻设备或线路的保护实现后备。 (5)保护用电流互感器的误差不应大于10。若技术上难以满足要求，只有在不致使保护不正确动作时，才允许有较大的误差。在配电系统正常运行情况下，电流、电压互感器二次回路断线或其他故障能使保护
16、误动作时，应装设自动闭锁装置，将保护解除并发出报警信号；当不致使保护误动作时，一般只装设回路断线信号装置。(6)当采用交流整流作为保护操作电源时，整流后的直流电压应根据保护和设备的技术要求而定，正常时接于设备的电压平均值一般为额定电压的80110；此外，还应满足以下要求：1)当采用电容储能装置时，应在失去交流电源的情况下，能保证保护以不同的时限切除故障元件的所有断路器。2)当重合闸装置重合于故障时，仍应能可靠地切除故障。二、常用的保护继电器2.1电磁式电流继电器、基本结构（DL-10系列）、工作原理 当继电器线圈中通过的电流达到动作值时，使固定在转轴上的Z形钢舌片被电磁铁吸引而偏转，导致继电器的触点切换，使动合触点（常
