电力系统继电保护基本原理PPT学习教案

1、会计学1电力系统继电保护基本原理电力系统继电保护基本原理一次设备、二次设备一次设备、二次设备一次设备：一次设备：一般将电能通过的设备称为电力系一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备。如发电机、变压器、断路器统的一次设备。如发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机及、母线、输电线路、补偿电容器、电动机及其他用电设备等。其他用电设备等。二次设备：二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备测量、控制和保护的设备第一节 电力系统继电保护的作用一、电力系统的故障和不正常运行状态第1页/共47页一、电力系统的故障和不正常运行状态第2页

2、/共47页事故事故：指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止送电、少送电、电能质量变坏到不能容许的程度，甚至毁坏设备等等。第3页/共47页第4页/共47页DLDL1举一个简单的例子：第5页/共47页第6页/共47页当当d1点短路时，应由距短路点最近的保护点短路时，应由距短路点最近的保护1和和2动作跳闸，将故障线动作跳闸，将故障线路切除，变电所路切除，变电所B则仍可由另一条无故障的线路继续供电。而当则仍可由另一条无故障的线路继续供电。而当d3点点短路时，保护短路时，保护6动作跳闸，切除线路动作跳闸，切除线路CD，此时只有变电站，此时只有变电站D停电。停电。由此可见，继电保护有选

3、择性的动作可将停电范围限制到最小，甚由此可见，继电保护有选择性的动作可将停电范围限制到最小，甚至可以做到不中断向用户供电。至可以做到不中断向用户供电。第7页/共47页近后备保护：近后备保护：作为本线路主保护的后备保护。作为本线路主保护的后备保护。比如比如220kV线路两套保护互为备用，为近后备。线路两套保护互为备用，为近后备。远后备保护远后备保护：作为下一条相邻线路主保护或开：作为下一条相邻线路主保护或开关拒跳的后备保护。比如上级线路的二段作为本关拒跳的后备保护。比如上级线路的二段作为本线一段保护的远后备。线一段保护的远后备。第8页/共47页第9页/共47页保护动作时间 一般快速保护：60ms

4、120ms; 最快可达：10ms40ms(如：超高压线路主保护)断路器动作时间 一般的断路器：60ms150 ms; 最快可达：20ms60 ms二）速动性 第10页/共47页第11页/共47页 以上四个基本要求之间，有的相辅相成，有的以上四个基本要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调。调。 此四个基本要求是分析研究继电保护的基础，也此四个基本要求是分析研究继电保护的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索。根据被保护元件在电是贯穿全课程的一个基本线索。根据被保护元件在电力系统中的地位和作用来确定具体的保护方式，以满

5、力系统中的地位和作用来确定具体的保护方式，以满足其相应的要求。足其相应的要求。 第12页/共47页第13页/共47页测量部分逻辑部分执行部分故障参数量输出信号整定值图13继电保护装置的原理结构图 测量被保护元件工测量被保护元件工作状态的物理量，作状态的物理量，并和已给的整定值并和已给的整定值进行比较，从而判进行比较，从而判断保护是否应该起断保护是否应该起动。动。根据测量部分各输出根据测量部分各输出量的大小，性质，出量的大小，性质，出现的顺序等，使保护现的顺序等，使保护装置按一定的逻辑程装置按一定的逻辑程序工作，最后传到执序工作，最后传到执行部分。行部分。根据逻辑部分送的根据逻辑部分送的信号，最

6、后完成保信号，最后完成保护装置所担负的任护装置所担负的任务。如发出信号，务。如发出信号，跳闸或不动作等。跳闸或不动作等。第14页/共47页 KA流过的二流过的二次电流小于动作值次电流小于动作值 KA不动作不动作其接点不闭合其接点不闭合断路器主、辅触点保护不动作保护不动作 。电流继电器时间继电器电流互感器脱扣器中间继电器跳闸线圈第15页/共47页第16页/共47页第17页/共47页一、过电流保护一、过电流保护第18页/共47页短路故障时：短路故障时：流过一次设备的电流激增流过一次设备的电流激增 KA流过的二次电流流过的二次电流大于大于KA动作值动作值KA接点闭合，接点闭合， KT得电得电KT触点

7、闭合触点闭合KM线圈得电，其触点闭线圈得电，其触点闭合合QF的的YT线圈得电跳闸线圈得电跳闸切除故障。切除故障。第19页/共47页二、距离保护二、距离保护第20页/共47页第21页/共47页12第22页/共47页12第23页/共47页二、距离保护二、距离保护通过上述分析可知，阻抗继电器的主要作用有两个：一通过上述分析可知，阻抗继电器的主要作用有两个：一是获取测量阻抗是获取测量阻抗Zk；二是将测量的阻抗；二是将测量的阻抗Zk与整定阻抗与整定阻抗Zset进行比较。进行比较。第24页/共47页三、线路纵联保护三、线路纵联保护第25页/共47页该发出跳闸信号。三、线路纵联保护三、线路纵联保护第26页/

8、共47页三、线路纵联保护三、线路纵联保护第27页/共47页允许允许信号，开关跳闸。信号，开关跳闸。三、线路纵联保护三、线路纵联保护第28页/共47页SdSdSdSd安装在线路安装在线路BC两端的方向高频保护两端的方向高频保护3和和4的功率方向为的功率方向为正，保护应动作于跳闸。故保护正，保护应动作于跳闸。故保护3、4都不发出高频闭锁信号，都不发出高频闭锁信号，因而，在保护启动后，即可瞬时动作，跳开两端的断路器。因而，在保护启动后，即可瞬时动作，跳开两端的断路器。对于非故障线路对于非故障线路AB和和CD，其靠近故障点一端的功率方，其靠近故障点一端的功率方向为由线路流向母线，即功率方向为负，则该端

9、的保护向为由线路流向母线，即功率方向为负，则该端的保护2和和5发出高频闭锁信号。此信号一方面被自己的收信机接收，同发出高频闭锁信号。此信号一方面被自己的收信机接收，同时经过高频通道把信号送到对端的保护时经过高频通道把信号送到对端的保护1和和6，使得保护装置，使得保护装置1、2和和5、6都被高频信号闭锁，保护不会将线路都被高频信号闭锁，保护不会将线路AB和和CD错误地错误地切除。切除。高频闭锁保护的举例说明高频闭锁保护的举例说明第29页/共47页MNMINI以母线流向被保护线路方向为正方向以母线流向被保护线路方向为正方向动作电流动作电流(差动电流差动电流)为为:制动电流为制动电流为: NMCDI

10、IINMRIII四、线路分相电流差动保护四、线路分相电流差动保护第30页/共47页线路内部短路线路内部短路（如图）（如图）动作电流动作电流: :值很大值很大 制动电流制动电流: :值较小值较小 继电器动作。继电器动作。 MINIKIMNKNMCDIIIINMRIIIRCDII四、线路分相电流差动保护四、线路分相电流差动保护四、线路分相电流差动保护四、线路分相电流差动保护第31页/共47页MINIKIMN线路外部短路线路外部短路 动作电流动作电流:制动电流制动电流:因为因为 所以所以继电器不继电器不动动。凡是穿越性的电流不产生动凡是穿越性的电流不产生动作电流作电流，只产生制动电流。，只产生制动电

11、流。0IIIIIKKNMCDKKKNMRI2IIIIIRCDII四、线路分相电流差动保护四、线路分相电流差动保护第32页/共47页一、一、电力变压器的故障类型和保护1.1、故障类型 1、油箱内部故障：绕组相间短路、单相匝间短路、单相接地短路等 2、油箱外部故障：绝缘套管及引出线上的多相短路、单相接地短路等 1.2、不正常运行情况 1、油箱渗漏造成油面降低 2、外部短路引起的过电流 3、过负荷第33页/共47页第34页/共47页一、一、电力变压器的故障类型和保护1.4、差动保护原理：以双绕组变压器为例，设两侧电流I1、I2都以流入变压器方向为正。1.4.1、正常运行或外部故障时根据磁势平衡原理：

12、 I1W1I2W20其中W1、W2 变压器两侧绕组匝数如果变压器变比和接线方式引起的相位差异都被正确补偿的话，流过变压器的两侧电流矢量和为0. 第35页/共47页一、一、电力变压器的故障类型和保护1.4.2、变压器内部故障时：两侧电流的矢量和等于短路点的短路电流： I1W1I2W20其中W1、W2 变压器两侧绕组匝数差动保护动作。 第36页/共47页一、一、电力变压器的故障类型和保护1.4.3、变压器差动保护比率制动特性：由于变压器各侧电压等级、不同CT变比不同、 CT特性不同，区外故障时I1I2大于0，即不平衡电流大于0，保护可能会误动，所以引入两侧电流的绝对值（标量）和作为制动电流。区外故

13、障是制动电流很大，差动电流较小，保护被制动而不动作。第37页/共47页一、一、电力变压器的故障类型和保护 区内故障时，差动电流很大，制动电流相对较小，保护动作。第38页/共47页一、一、电力变压器的故障类型和保护1.4.4、变压器的励磁涌流： 变压器充电瞬间有很大的励磁涌流，如不采取 措施会造成差动保护误动，励磁涌流有如下特点： （1）有较大的二次谐波分量、 （2）波形不对称、 （3）波形有间断 根据这些特点，可采取二次谐波制动、间断角制动等原理来躲过励磁涌流。第39页/共47页一、一、电力变压器的故障类型和保护1.4.5、变压器的非电量保护：（1）瓦斯保护：反映变压器内部匝间短路等故障和漏油

14、造成的油面降低。 变压器内部发生匝间短路等短路故障时，电弧分解油产生的气体冲击瓦斯继电器，使重瓦斯动作跳闸； 油面降低时轻瓦斯保护动作发信号。（2）其他还有压力释放、油位异常、温度高的非电量保护，一般都投信号。 第40页/共47页二、二、母线保护2.1、对母线保护的要求： 母线发生故障，如不及时切除故障，将会损坏母线上连接的电力设备并破坏整个系统的稳定，造成全站大停电甚至系统瓦解。（1）高度的安全性和可靠性。不能误动，误动会造成大面积停电；据动更为严重，可能造成电力设备的损坏即系统的瓦解。（2）选择性强，动作速度块。很好的确定区内区外故障、故障母线并尽快切除故障。 第41页/共47页二、二、母线保护2.2、母线保护原理： “和电流”与“差电流” 和电流： 差电流mjIjIr1mjIjId1所有元件电流的绝对值的和 作为制动电流所有元件电流的矢量和作为动作电流第42页/共47页) 1 (IdsetId) 2 ()(IdIrKrIdIdIr-IdIdsetKr Idset为差电流门坎定值； Kr为复式比率系数（制动系数）若忽略CT误差和流出电流的影响，在