工厂供电概述-供配电系统的继电保护的

1、工厂供电概述供配电系统的继电保护的6.3 电力变压器的继电保护6.1 继电保护的基本知识6.2 电力线路的继电保护 6.4 高压电动机的保护 6.5 供配电系统微机保护简介6.1 继电保护的基本知识 继电保护装置是指能反应供配电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一种自动装置。 一、继电保护的任务自动、迅速、有选择地将故障元件从供配电系统中切除，使其损坏程度尽可能减小，并最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行。 能正确反映电气设备的不正常运行状态，并发出报警信号，提醒值班人员注意并及时处理，以免发展成故障。它的基本任务是：测量部分：从被保护对象输入有关信号，

2、并与给定的整定值进行比较，决定保护是否动作；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，进行逻辑判断，以确定保护装置是否应该动作；执行部分：根据逻辑部分做出的判断，执行保护装置所担负的任务（跳闸或发信号）。 二、继电保护的基本原理图6-1 继电保护装置组成方框图 三、对继电保护的基本要求选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的非故障部分继续运行。速动性：继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件从电网中切除。图6-2 电力系统继电保护选择性说明图灵敏性：指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的

3、反映能力。 保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数Ks来衡量。 对于反应故障时参数量增加的保护（如过电流保护）：对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）：可靠性：指保护装置该动时不能拒动；不该动时不能误动。 四、常用保护继电器（一）保护继电器的分类按其反应物理量分：电流继电器、电压继电器、功率继电器、气体继电器等；按其在保护装置中的功能分：起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等；按其组成元件分：机电型、电子型和微机型等继电器。机电型按其结构原理分，有电磁式、感应式等继电器。 电子型继电器又称静态继电器，包括晶体管型继电器和集成电路型继电器两类。优点：保护性能好、可靠性高、灵活性大、调

4、试维护方便。 优点：动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、无机械惯性、寿命长。 微机型继电器又称数字式继电器，是以微处理器为核心组成的新型继电保护装置。 静态继电器图片1电磁型电流继电器 结构：由电磁铁、可动衔铁、线圈、触点和反作用弹簧等元件组成，如图6-3所示。 工作原理：当在继电器线圈中通入电流时，电磁铁产生的电磁力矩克服弹簧的反作用力矩，钢舌片转动，带动动触点5和静触点4接触，使常开触点闭合，继电器动作。图6-3 电磁式电流继电器结构图1线圈 2电磁铁 3钢舌片 4静触点 5动触点 6起动电流调节转杆7标度盘（铭牌） 8轴承 9反作用弹簧 10转轴（二）电磁型继电器（DL型）电磁型电流继电器

5、图片改变继电器线圈匝数NK（级进调节）；调节反作用弹簧的松紧，即调节Msp（平滑调节）；动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流，用I表示。返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用I表示。返回系数：继电器的返回电流与动作电流的比值，用Kre表示，即 调整继电器动作电流的方法有：说明：过电流继电器的返回系数Kre0.05，则需将此计算值代入重新计算差动保护的动作电流和各线圈的匝数。 确定短路线圈抽头的位置：对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障电流中的非周期性分量衰减较快，对保护的动作时间要求较低，故一般选用较多的匝数；对大型变压器，由于励

6、磁涌流倍数小，非周期性分量衰减较慢，切除故障又要求快，故一般选用较少的匝数。灵敏度校验 ：2 式中， 为保护范围内部短路时，归算倒基本侧的最小两相短路电流。6.4 高压电动机的保护一、高压电动机的故障类型和应装设的保护故障类型故障 定子绕组的相间短路一相绕组的匝间短路单相接地短路异常运行状态：过负荷、低电压、同步电机失步和失磁等 应装设的保护相间短路保护对2000kW以下的电动机，应装设电流速断保护；对2000kW以上和2000kW以下速断保护灵敏度不满足的电动机，应装设差动保护。 接地短路保护：用于接地电容电流大于5A的情况。 单相接地电流为 10A及以下时动作于信号或跳闸；单相接地电流大于

7、10A时动作于跳闸。过负荷保护：对易发生过负荷的电动机应装设过负荷保护，延时动作于信号、跳闸或减负荷。低电压保护为保证重要电动机的自起动，对不重要的电动机应装设低电压保护；对不需要自起动的电动机，应装设低电压保护；对需要参加自起动，但在电源电压长时间消失后自起动有困难的电动机，也要装设低电压保护。 二、电动机的相间短路保护1电流速断保护动作电流：躲过电动机的起动电流，即 式中，Krel取（DL型）或2 （GL型）。灵敏度校验 ：2 式中， 为电动机出口最小两相短路电流。 在小接地电流系统中，可采用两相不完全星形接线；若灵敏度能够满足要求，也可采用两相电流差接线方式。2纵联差动保护 在小接地电流

8、系统中，可采用两相式接线，选用两个BCH-2型或DL-11型继电器构成差动保护，如图6-30所示。动作电流：躲过电动机的额定电流，即 式中，Krel取1（BCH-2型）或（ DL-11）型。灵敏度校验 ：同上，要求Ks2。 图6-30 电动机纵联差动保护原理接线图a）由DL11型电流继电器构成的差动保护 b）由BCH2型差动继电器构成的差动保护三、电动机的过负荷保护动作电流：躲过电动机额定电流，即 式中，Krel取（保护动作于信号时）或 1.25 （保护动作于减负荷或跳闸时）； Kre取。动作时间：一般取1520s。四、电动机的其他保护电动机的单相接地保护一般采用零序电流保护，其构成、原理及整

9、定计算原则电力线路的单相接地保护相似。电动机的低电压保护（略）。6.5 供配电系统微机保护简介一、概述传统的机电型继电保护都是反映模拟量的保护，而微机保护是反映数字量的保护；与传统继电保护相比，微机保护具有保护性能好、灵活性大、可靠性高和调试维护方便等特点；微机保护除了完成保护功能外，还可方便地附加自动重合闸、故障录波、故障测距等自动装置的功能。二、微机保护装置的硬件构成数据采集系统：将模拟量输入量准确地转换为所需的数字量，它由电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换、模数转换等功能模块组成。微型计算机系统 ：由微处理器、程序存储器、数据存储器、接口芯片及定时器等组成。输入输出接口电路：将各种开

10、关量通过光电耦合电路、并行接口电路输入到微机保护，并将处理结果通过开关量输出电路驱动中间继电器以完成各种保护的出口跳闸、信号警报等功能。通信接口电路：微机保护的通信接口是实现变电站综合自动化的必要条件，因此，每个保护装置都带有相对标准的通信接口电路。人机接口电路：包括显示、键盘、各种面板开关、打印与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与变比等。供电电源：通常采用逆变稳压电源，即将直流逆变为交流，再把交流整流为微机保护所需的直流工作电压。 微机保护装置硬件组成的基本框图如图6-31所示。图6-31 微机保护装置的硬件组成框图三、微机保护的数据采集系统比较式数据采集系统框图如图6-32所示。交流变

11、换器：交流变换器的作用有二：将从TV、TA上获得的二次电流、电压信号变换成与A/D变换芯片电平相匹配的电压信号；实现互感器二次回路与微机保护A/D变换系统完全电隔离，以提高抗干扰能力。图6-32 比较式数据采集系统的方框图前置模拟低通滤波器（ALF）：由R、C元件组成，其作用是阻止频率高于某一数值的信号进入A/D变换系统。采样保持器（S/H）：其作用是在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在A/D转换器进行转换的期间内保持其输出不变，以保证有较高的转换精度。多路转换开关（MPX）：数据采集系统往往要对多路模拟量进行采集，通常采用多路模拟信号公用一个A/D转换器，中间用一个多路转换

12、开关轮流切换各路模拟量与A/D转换器之间的通道，使得在任一时刻只将一路模拟信号输入到A/D转换器，从而实现分时转换的目的。A/D转换器：将连续的模拟量转换为离散的数字量。四、微机保护的算法保护算法：微机保护装置根据A/D转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种继电保护功能的方法。衡量一个算法优劣的标准有：精度和速度。 精度：指保护根据输入量判断电力系统故障或不正常运行状态的准确程度。速度：包括算法所要求的采样点数（或数据窗长度）和运算工作量。 保护算法的选择：输入量为正弦函数：可采用两点乘积算法、半周积分算法、导数算法、采样值积分算法等。输入量为周期函数：可采用傅氏算法。这些算法对前置数字滤波器的要求较高，受输入信号的频率影响较大，误差也较大。该算法数据窗为一个基波周期，保护动作时间较长，因存在大量乘法运算，不适合实时计算。该算法可获得很好的滤波性能和很高的精度，但预设函数越复杂，精度越高，计算时间就越长。输入量为随机函数：可采用最小二乘算法。五、微机保护的可靠性可靠性包括两个方面不误动和不拒动。微机保护的可靠性