继电保护自动装置与二次回路培训课件

1、对各位同学提出,3,点,小小的,要求：,1,、上课时，请将您的手机置于,振动,位置，,需要接听手机时,，,请勿影响其他同学听课,；,2,、可以交头接耳，,但,请勿影响其他同学听课,；,3,、如果您认为您不需要听课，可以立即走人，,但,请勿影响其他同,学听课,。,期待您的协作。,谢谢！,各位如有教学上的问题可在课上、课后提出。,1,进网作业许可考试参考教材,第六章,继电保护和二次回路,2,学习本章节的注意事项：,1.,注意,大纲,中,“了解”、“熟悉”、“掌握”,的程,度要求。,2.,“继电保护,和,自动装置”,部分的重点是,各类保护的配,置、作用和原理,，与其,相关,的有,保护的基本知识,、,

2、各,种继电器的作用与原理,、,保护的基本接线,等；以及,继,电保护的动作与故障的判断,。,3.,“二次回路”,的重点是,概念,、各类图纸的,特点,、,作用,、,阅图的要点与技巧,要懂得,如何读图,。,4.,及时掌握每节课的内容,，,有问题可及时提出。,(,为了便于掌握课程的内容，对教材的部分顺序进行了调整）,3,第一节,继电保护装置,的任务及基本要求,4,随着国民经济的发展和社会的进步，,电力发挥着越来越大的作用，对电力供,应的,安全性、可靠性,也提出越来越高的,要求；随着用电容量的不断增大、电网,的不断延伸，影响电网,安全、可靠运行,的不利因素也在不断地增加,概,述,5,电力设备在运行过程中

3、，由于,外力破,坏、设备内部绝缘击穿、过负荷、误操作,等原因，可能造成电气设备,(,线路,),故障,或,异常工作状态,。,最常见的电力故障是,短路,短路,包括,：,三相短路、两相短路、大,电流接地系统的单相接地,等、,变压器、电,机内部线圈的匝间短路,等等。,(,小电流接地系统,),6,短路,的,危害,及,特征,：,设备损坏、电力系统稳定破坏、系统瓦解,设备、导线过热烧坏、,断线、充油设备喷油、,着火,供用电设备无法,正常运,行,短路,电流,急剧上升,故障相电压,急,剧下降,短路的特征,短路的危害,7,电力故障除了,短路,之外还有,过电压、低,电压、缺相运行、系统振荡,等等。,为了尽快消除电力

4、设备、电力系统的不,正常运行状态，单靠运行人员的手动干预是,远远来不及的！,我们需要一种,装置,来,准确地判断,发生了,什么样的故障，并根据故障的状况,自动、快,速,地做出,正确,的处理。,能担此重任的就是,继电保护,8,什么是继电保护？,继电保护,是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，,以探讨其对策的,反事故自动化措施,。,最早的保护装置是,熔断器,。,以后相继出现了,作用于断路器,的,电磁型,继电保护装置、,电子型,静态继电器以及应用微机的,数字式,继电保护。,因在其发展过程,中曾主要用有触点的,继电器,来保护电力系统及其元件,（发电机、,变压器、输电线路等）,，使之免遭损坏，所以沿

5、称,继电保护,。,(,熔断器保护的局限性,),继电保护装置：,就是指,能反应电力系统中电气元件,发生故,障或不正常运行状态,，并作用于断路器,跳闸,或,发出信号,的一种,自动,装置。,9,什么是继电器？,继电器,是当,输入量,达到规定值,时，使被控,制的输出电路,导通,或,断开,的电器。,按继电器的,输入量，,可分为：,电气量,继电,器,(,如电流、电压、频率、功率等,),及,非电气量,继电器,(,如温度、压力、速度等,),两大类,。,继电器具有,动作快、工作稳定、使用寿命长、体,积小,等优点。广泛应用于电力保护、自动化、远动、,遥控、测量和通信等装置中。,10,11,一、继电保护装置的任务,

6、继电保护的任务是：,1.,当电力系统发生短路故障时，能,自动、迅速,地,将,故障设备,从电力系统中,切除,，将事故,尽,可能地限制在最小范围内,，或,发出信号,由值,班人员消除异常工况根源，,以减轻或避免设,备的损坏；保证电力系统的稳定运行,。,2.,在正常供电的电源因故突然中断时，通过继,电保护和自动化装置,迅速投入,备用电源,，使,重要设备、线路,能,继续获得供电,。,12,二、继电保护装置的基本要求,针对电气设备发生故障时的,各种形态,及,电气,量的变化,，设置了各种,继电保护方式,，如：,电流过负荷保护、电流速断保护、过电流保,护、电流方向保护、电压闭锁电流速断保护、定,时限过电流保护

7、、反时限过电流保护、过电压保,护、欠电压保护、距离保护、差动保护及反映油,浸变压器内部故障的气体（瓦斯）保护等等。,13,为了能正确、无误、迅速地切断故障，使电力系统能以,最快速度,恢复正常运行，要,求继电保护具备足够的,选择性,、,快速性,、,灵敏性,和,可靠性,（继电保护的基本要求）,（,1,）,选择性,：,有选择性地,切除故障设备，以保证非故,障设备连续运行（或尽量缩短故障状态的时间）,3,2,1,动作顺序,3,2,1,14,（,2,）,快速性,：,快速地切除故障设备,以限制故障状态,的发展和对非故障设备的危害,（快速性与选择性,有时会有矛盾）,（,3,）,灵敏性,：,对保护范围内（被保

8、护设备）故障,和不正常状态有灵敏的感受及反应,特别,是在保护范围的,末端,。,（,4,）,可靠性,：,需要保护装置动作时,不拒动,，不需保,护装置动作时,不误动,确保保护装置,正,确动作,。,15,三、继电保护和二次回路常用的电气符号,?,常用继电器的,图形符号,继电器的触点,和线圈出线,K,A,电流继电器,继电器,16,常用继电器图形符号,2,K,M,中间继电器,K,T,时间继电器,K,V,电压继电器,K,D,差动继电器,K,G,气体继电器,K,S,信号继电器,17,18,常用继电器触点图,1,或正常运行,19,常用继电器触点图,2,20,延时触点的动作说明,21,再回过头来看看延时接点：,

9、22,小结：,?,继电保护的任务,?,继电保护装置的基本要求,?,继电器的符号及各类接点的图形标识及,其含义,23,第二节,变,压,器,保,护,24,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,，并作用于断路器,跳,闸,或,发出信号,的一种自动装置。,?,本章节的,过流保护,与,速断保护,是本教材继电保护部分,的重点与基础；请注意掌握,!,25,继电保护装置的基本构成,A,、,取样单元,：,将被保护的电力系统,(,设备,),运行的物理量（参,数）经过,电气隔离并转换,为继电保护装置中,比较鉴别单元,可以接受的信号，由一台或几台传感器如,电流、电压互感,器,组成。,B

10、,、比较鉴别单元：,由取样单元来的信号与给定信号比较，以,确定测量对象的,正常状态、异常状态,或,故障状态,；比较鉴,别单元一般由,电流、电压、方向,（或反映其他电量、非电,量,）的,继电器,组成。,26,C,、,处理单元（逻辑单元）：,接受,比较鉴别单元,来的信号，按保护,装置动作的,逻辑要求,进行处理（如：根据比较环节输出量的大,小、性质、组合方式出现的先后顺序，来确定保护装置是立即,动作或延时动作等等）；一般由,时间继电器、中间继电器,等构,成。,D,、执行单元：,故障的处理通过执行单元来实施。执行单元一般,分,两类,：一类作用于,断路器的分闸,；另一类作用于,声、光等信,号,；（如电笛

11、、电铃、闪光信号灯、光字牌等）。,保护的形式很多；但上述基本单元是不可缺少的。,取样,(,测量,),比较鉴别,逻辑单元,执行单元,开关跳闸,发出声、光信号,27,执行单元,测量单元,逻辑单元,比较鉴别单元,定时限过电流保护的组成,28,一、常用继电器介绍：,（为了加深对保护装置的理解，将继电器的介绍调到前面）,电磁继电器,的工作原理和特性,电磁式继电器,一般由,铁芯、线圈、衔铁、触点簧片,等组成。,在线圈两端加,上一定的电压（电流），,线圈、铁芯,产生,电磁效应,，衔铁在电磁力吸引的作用下克,服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动触点接通或断开,（动作）,。当线圈断电后，,电磁的吸力随之消失，衔铁

12、在弹簧反作用力的作用下返回原来的位置,（返回）,；通,过这样的吸合、释放，达到了在电路中导通、切断的目的。反映电气量变化的继电,器有,电流型,、,电压型,或,混合型,继电器的,触点,由,动、静触点,组合,有,常开、常闭、切换,触点,继电器,线圈未通电（或正常运行）时,触点,处于,断开,状态的，,称为,“,常开,触点,”,继电器,线圈未通电（或正常运行）时,触点,处于,接通,状态的，,称为,“,常闭,触,点,”,。,29,中,间,继,电,器,断,面,图,（）,30,1,、,电磁型电流继电器：,用于检测被保护对象的电流,电流继电器用于反映被保护线路（设备）的,电流，当达到,整定值,时，电流继电器动

13、作，保护,启动。,31,32,33,过电流,继电器的,动作电流、返回电流、返回系数,?,动作电流：,能使继电器动作的,最小电流,；可根,据要求在一定的范围内调整,.,?,返回电流：,继电器动作后,减少通过继电器线,圈的电流，至某一数值时,使继电器的动触点,返回到原位的最大电流,。,?,返回系数：,返回电流与动作电流的比值,.,（举例：电梯）,34,过电流继电器,的返回系数,1,（,0.85,0.9,）；,低电压继电器,的返回系数,1,（,1.1,1.15,）,35,电磁型电流继电器的,返回系数,要求在,0.850.9,之间,如,返回电流,(,返回系数）太小，容易引起误动作,（对,瞬间性故障，因

14、继电器无法及时返回，造成不必要的跳闸。,须等短路电流衰减到更小时，继电器才能返回,）,；,如,返回电流,(,返回系数）太大,，可能造成继电器,动作,不可靠,。,（因继电器本身的动作特性所致，在返回系数太大时，继电,器动作时的动、静触点接触压力太小，导致触点接触不良）,36,2,、电磁型电压继电器：,用于检测被保护对象的电压,电压继电器用于反映系统的,过电压或低电压,；,其工作原理与电流,继电器完全相同,（只是,将电流线圈更换为电压线圈,）,反映,低电压,的继电,器常用其,常闭触点,在正常工作电压下，继电器处于励磁状态,，在电压,降低时，触点“返回”,（实际上是低电压继电器的“动作”）,而使常闭

15、触点,接通。,反映低电压继电器的,返回系数应大于,1,（返回电压大于动作电压）,电磁型电压继电器的型号为,DJ,；,DJ-111,（,121,、,131,）为过电压继电器；,DJ-112,（,122,、,132,）为低电压继电器。,（电压继电器线圈的串联与并联,在相同的整定位置下，串联接法比并联接法的,动作电压提高一倍）,37,高阻抗线圈,38,3,、电磁型时间、中间和信号继电器,（,1,）电磁型时间继电器：,用于继电保护中,建立动作的延时,。,其内部结构包括一个,电磁机构,和一套,机械型钟表机,构,当时间继电器加上工作电压时，电磁铁向下运动，,一对瞬时动作触点切换，同时启动时间机构，至预定的

16、,延时时间，延时接点闭合。,时间继电器的延时时间与动静触点的距离有关，调,整该距离可调整延时的时间。,39,40,（,2,）电磁型中间继电器,?,在继电保护中电磁型中间继电器用于增加某个启动部分（如电流、电压,继电器）触点的数量和触点的容量；,?,特殊的中间继电器,在触点闭合或断开时带有,短延时,，或者通过继电器本,身附带的电流、电压线圈在外部电路配合下实现,自保持,，以适应保护动,作的需要。,自保持的应用实例：,41,42,几种特殊的中间继电器,43,（,3,）电磁型信号继电器,?,在继电保护中，信号继电器用来发出保护动作的信号，让,值班人员能够很方便地发现事故的类型，便于保护动作的,统计与

17、分析,。,（信号继电器的掉牌必须,手动复归,）,?,信号继电器分为：,电流型,（串联）,与,电压型,（并联）,1.,电流型信号继电器,的接入压降不得超过额定电压的,10%,；,2.,为了保证信号继电器的可靠动作，流过（电流型）信号继电器的电流应大于,继电器额定动作电流的,1.5,倍,。,多套保护共用一个出口回路时，为满足以上条件，必要时，要在出口中间,继电器线圈上并联一个适当阻值的电阻。,电流型接法,电压型接法,44,45,二、电力变压器保护设置的要求,?,310kV,配电变压器,设,过电流,保护、,电流速断,保护,?,变电所单台油浸,800kV.A,以上或车间内装设的,400kV.A,以上油

18、浸变压,器,：应,加装气体（瓦斯）,保护,?,单台容量,10000kV.A,或单台容量,6300kV.A,及以上的并列运行变压器,：,应,加装差动,保护,?,大容量、高电压的降压变压器,：常采用,复合电压闭锁的过电流,保护,46,三、变压器的过电流保护,?,变压器发生短路时，将产生很大的,短路电流,；利用这一特点设置,过电流保护和电流速断保护,?,各种设备的过电流保护接线是一样的,，不一样的是,动作电流,和,作,用于跳闸的时间,?,动作时间固定不变,的称“定时限过电流保护”,(,与之相对应的是“反时,限保护”,后面介绍,),?,过电流保护的动作电流,是按照,避开,被保护设备的最大工作（负荷）,

19、电流来整定的,。,变压器过流保护的作用,:,保护变压器不过载,什么是“避开”,（“躲开”、“躲过”）？,47,执行单元,测量单元,逻辑单元,比较鉴别单元,注意掌握过电流保护的组成及动作过程,48,过电流保护的阶梯原则：,?,考虑到由于某种原因出现瞬间性的电流波动，为了避,免频繁跳闸，,过电流保护一般都具有动作时限（延时）,?,为了使上、下级各电气设备的动作具备,选择性,，,过流,动作时间,整定上采取,阶梯原则,位于电源侧的上一,级保护的动作时间要大于下级保护的动作时间,；因此，,过电流保护的,速动性,受到一定的影响,49,过电流保护阶梯特性示意图,4,2,3,1,动作顺序,:4,3,2,1,(

20、,距离短路点最近的断路器拒动时,再由其上级保护逐级动作,继电保护的选择性,）,T,（秒）,0.50.7,秒,0.5,1.0,1.5,0,50,过电流保护时限的实现：,?,采用,时间继电器,其动作时间在整定之后是,不变的,定时限过电流保护,?,采用,具有反时限特性的继电器,（如感应型电流继,电器）,其动作时间与动作电流成反比（电流越大、,动作时限越短）,反时限过电流保护,（在后面的课,程中介绍）,51,电流保护测量回路（交流）的接线：,配电系统过电流保护的,交流回路,可采用：,三相星形接线,两相不完全星形接线,两相电流差接线,其中，,最经常使用的是,两相不完全星型接线,52,53,两相差接线的特

21、点,?,发生三相短路：,流过电流继电器的电流为两,相电流的,向量差,等于一相电流的,倍,?,发生,u,、,w,（,A,、,C,）相短路,：流过电流继电器,的电流为,两相电流之和,等于一相电流的,2,倍,；,?,发生,uv,或,vw,相短路,：流过电流继电器的电流,为,u(,或,w),相电流,等于,一相电流的,1,倍,?,特点,：可以节省一个电流继电器,3,54,过电流保护保护原理图,?,原理接线图（,6-11-,定时限过电流保护原理接线）,?,原理展开图（,6-12-,定时限过电流保护展开图）,55,执行单元,测量单元,逻辑单元,比较鉴别单元,56,57,四、变压器电流速断保护,?,变压器,电

22、流速断保护,的,作用,：,防止变压,器（高压侧回路）的相间短路故障,?,变压器,电流速断保护,的,接线,：一般采用,不完全星型两相两继电器,接线,（测量回路与过流保护共用一组电流互感器）,58,变压器电流速断保护接线图,原理接线图,原理展开图,59,?,带短延时的速断保护，其接线与过电流保护一样（加上一个短延时的时间继电器）,60,61,过电流保护与速断保护的主要区别：,过电流保护,：,按躲过变压器的,最大允许负荷电流,整定,，一般可分为,定时,限过流,保护和,反时限过流,保护,作用：保护变压器不过载,过电流保护,整定（动作）电流较小，动作带延时,。,电流速断保护,：,按,被保护设备的短路电流

23、,（一般按躲过变压器低压侧,短路电流）,来整定,作用：保护变压器高压侧的短路,电流速断保护,整定（动作）电流较大，瞬时或经很短的延时动作,。,过电流保护与速断保护的,根本区别,不是看其接线，而是看其整定值！,62,?,为提高保护的灵敏度，,35kV,及以上两相,不完全星型接线过电流保护应在中性线,上加设一块电流继电器。,63,完整的变压器速断、定时限过电流保护原理图,64,采用,GL,型继电器的有限反时限过电流保护,反时限：,继电保护的,动作时间与短路电流的大小,成反比,，即,短路电流越大，继电保护的动作时间,越短；,反之，,短路电流越小，继电保护的动作时,间越长。,在电磁式继电保护装置中，可

24、利用,GL,型继电器,来,实现其反时限特性,65,反时限、定时限特性曲线图,短路电流,动作时间,反时限特性曲线,反时限,特性：在整定动作的范围内，,短路电流越大，动作时间越短,定时限,特性,：大于等于整定电流时，,按固定的延时时间动作,定时限特性曲线,整定电流,整定时间,66,GL,系列感应型过电流继电器,GL,系列感应型过电流继电器内部包含了,过电,流继电器,、,速断电流继电器,、,时间继电器,的,功能,，,由一个感应型过电流继电器可以很方便地组成线,路（设备）的,过电流,和,电流速断,保护，该继电器,具有,反时限,功能，且可用于,交流操作系统,。,67,GL,系列感应型过电流继电器的特点,

25、?,既有,反时限,特性,的感应型元件，,又有,电,流速断元件,?,触点容量大，无须中间、时间继电器即,可构成简单的保护，适宜交流操作的保,护装置。,68,69,感应元件动作原理,感应型元件的动作与,电度表,的原理,相似,，,电流越大，转,动越快，动作时间越短,;,不同的是该继电器的可动框架具有,“离合器”的动作性质。,当继电器的线圈通过交流电流时，铁芯的遮蔽部分产生,两个具有一定相位差的磁通，该磁通与其在圆盘中感应的涡,流相互在圆盘上产生一转矩，在,20-40,的动作电流下圆盘开,始旋转，但此时由于扇齿与蜗杆没有咬合，故继电器不动作。,70,71,当线圈中的电流增大至整定电流时，电磁力矩大于弹

26、簧的反,作用力矩，可动框架向外转动，使扇齿与蜗杆咬合，扇齿上升，,带动继电器触点动作。,当输入,继电器线圈的电流,大于过流整定值而小于速断整定值,时，感应元件的动作时限与输入继电器的电流成反比,。,电磁元件动作原理：,当输入线圈中的电流达到整定电流,(,即瞬,动整定值,),时，电磁元件瞬时动作,。,感应型继电器的速断与过流虽然共用一组触点，但是，在,过电流整定,段,，,使触点动作的是,感应元件,；在,速断电流整定段,，感应元件与电磁元,件同时动作，但,使触点动作的是,电磁元件,72,73,74,?,采用,GL,型继电器构成电流保护，由于其本身带有速断元,件与过流元件，故,电流速断与过电流保护可

27、以共用一套,继电器、一对接点,但驱动接点的,动作原理,各不相同，,动作电流与动作时间,也各不相,同,75,五、变压器电流差动保护,电力变压器是电力系统中十分重要的设备，变压器故障将对供电可,靠性和系统的正常运行带来严重的影响。,变压器内部的一些故障，最初故障电流并不大，但其产生的电弧将,引起变压器内部绝缘油的分解，产生可燃性气体，严重时会引起喷油、,爆炸。,为了避免变压器事故的扩大，在变压器发生故障的初期,应迅速切,断变压器的电源，让变压器退出运行,。,变压器速断保护的动作虽然迅速，但因其整定的动作电流较大，对,轻微的内部故障不能反应，且靠近二次出线的部位存在速断保护的“,死,区,”；,规程规

28、定：单台容量,10000kV.A,或单台容量,6300kV.A,及以上并列,运行的变压器应加装差动保护,76,差动保护的原理,将变压器一、二次侧电流互感器的,二次接线,反极性相连,构成,“差,电流”,回路,(,见下一页,）,（,i,1,i,2,）,变压器正常运行,(,或保护区外短路）时,，因,i,1,、,i,2,电流大小相等、方,向相反，互相抵消，差回路无电流输出；,（,i,1,i,2,）,0,当,变压器内部（差动保护区内）,发生,故障时,在单侧电源情况下：,其二次侧,i,2,无电流输出，差回路电流为,（,i,1,0,）,= i,1,在双侧电源情况下：,其差回路电流为,i,1,（,i,2,）,

29、2 i,1,（,i,2,）,因差回路电流剧增，差动保护动作,。,77,i,1,i,2,流过继电器的,电流为,i,1,-i,2,78,i,I,i,I,i,II,i,II,i,I,i,II,i,I,i,II,双侧电源时短路,电流方向,正常运行或,79,单侧电源变压器,：流入差流回路继电器的电,流,只有,i,I,两侧都接有电源的变压器,：流入差流回路继,电器的电流为,i,I,与,i,II,的相量和,。,当差流回路有电流流过继电器，并达到其整,定值时，继电器动作,当变压器内部,(,或保护区内,),发生故障时：,80,变压器,外部,发生短路时,虽然变压器的一、二次绕组都流过很大的短路电流,，但由,于差回

30、路接线的特点，两个电流,（,i,I,、,i,II,）,互相抵消,，因此,差,回路的电流很小，继电器不动作,。,变压器差动保护的动作电流应按躲,过电流互感器二次断线,、,励磁涌流,及,互感器二次电流的不平衡,，以防止差动保护误动作；,动作时间为,0,秒,。,81,使变压器正常运行时差动电流尽可能小及防止差动,保护误动的措施,(1),电流补偿：,40000kVA-110/10kV,；,y/y-12,接法变压器正常运行电流及补偿,额定电流,电流互感,器变比,电流互感器,二次侧电流,i,I,/i,II,继电器,补偿,补偿后,110kV,侧,209.9,250/5,4.198,0.909,1,4.198,10kV,侧,2309,2500/5,4.618,0.909,4.198,82,2),相位补偿,变压器,y/d,接法时的相位差补偿,3),抑制或减少,变压器空载投入运行瞬间,励磁涌流,的