繼電保護(hù)及自動裝置基本知識ppt課件

1、繼電保護(hù)及自動裝置基本知識電氣班2019年12月26日01.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)02.繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的組成03.電力系統(tǒng)主要設(shè)備的保護(hù)配置 04.思考題2目 錄01電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3繼電保護(hù)基本概念: 繼電保護(hù)裝置是保證電力元件安全運行的基本裝備，任何電力元件不得在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下運行； 電力系統(tǒng)安全自動裝置則用以快速恢復(fù)電力系統(tǒng)的完整性，防止發(fā)生或中止已開始發(fā)生的足以引起電力系統(tǒng)長期大面積停電的重大系統(tǒng)事故，如電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定、頻率崩潰或電壓崩潰等。二者是一種互相配合的關(guān)系。4繼電保護(hù)的基本任務(wù): 1發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障元件(設(shè)備)從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分

2、繼續(xù)運行。 2發(fā)生不正常運行狀態(tài)，為保證選擇性，一般要求保護(hù)經(jīng)過一定的延時，并根據(jù)運行維護(hù)條件(如有無經(jīng)常值班人員)，而動作于發(fā)出信號(減負(fù)荷或跳閘)，且能與自動重合閘相配合。6電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的基本要求: 選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。選擇性: 指保護(hù)裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行；速動性: 指的是在發(fā)生故障時，保護(hù)裝置能迅速動作切除故障，從而縮小故障范圍，減輕短路引起的破壞程度，減小對用戶工作的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 靈敏性 是指對保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力； 可靠性 是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生

3、了屬于它應(yīng)該動作的故障時動作，其他不屬于它應(yīng)該動作的情況下，則不應(yīng)該誤動作。 這些要求之間，有的相輔相成，有的相互制約，需要針對不同的使用條件，分別地進(jìn)行協(xié)調(diào)，最終達(dá)到 “四統(tǒng)一”。02繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的組成8繼電保護(hù)的基本原理 繼電保護(hù)的原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。9繼電保護(hù)裝置的組成 由三個部分組成的，即測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分，其原理結(jié)構(gòu)如下圖所示NoImage 測量部分： 是測量被保護(hù)元件工作狀態(tài)正常工作、非正常工作或故障狀態(tài)的個或幾個物理量，并和已給定的整定值進(jìn)行比較，從

4、而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動。 邏輯部分： 是根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯程序工作，最后傳到執(zhí)行部分。 執(zhí)行部分： 是根據(jù)邏輯部分送來的信號，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，如發(fā)出信號，跳閘或不動作等。繼電保護(hù)裝置元件 一套完整的繼電保護(hù)裝置一般由負(fù)責(zé)采集一次設(shè)備電氣量的測量元件、反應(yīng)一個或多個故障量而動作的繼電器元件，組成邏輯回路的時間元件和輸入輸出回路的中間元件等組成。電壓互感器(Potential Transformer，PT) 一種能將高電壓按比例轉(zhuǎn)換為低電壓的電力設(shè)備，可向監(jiān)控、保護(hù)等系統(tǒng)提供所需的電壓量。 它可以將一次設(shè)備與二次控制回路分

5、開，從而更好地實現(xiàn)對一次設(shè)備的監(jiān)視及控制。 實際中，可將其看成是一個內(nèi)阻極小的電壓源，正常運行時負(fù)載阻抗很大，相當(dāng)于開路狀態(tài)，二次側(cè)僅有很小的負(fù)載電流；當(dāng)二次側(cè)短路時，負(fù)載阻抗為零，則產(chǎn)生很大的短路電流，會將電壓互感器燒壞。 因此在實際中，運行中的PT二次側(cè)嚴(yán)禁短路！1.測量元件 電流互感器Current Transformer，CT） 是將大電流按比例轉(zhuǎn)換為小電流的電力設(shè)備，可向監(jiān)控、保護(hù)等系統(tǒng)提供所需的電流量。與PT一樣，它也可將一次設(shè)備與二次控制回路分開。實際中，可將 CT看成一個電流源。 在正常運行時，二次電流產(chǎn)生的磁通勢對一次電流產(chǎn)生的磁通勢起去磁作用，勵滋電流很小，鐵芯中的總磁通很

6、小，二次繞組的感應(yīng)電動勢不超過幾十伏。如果二次側(cè)開路，二次電流的去磁作用消失，其一次電流完全變?yōu)閯畲烹娏鳎痂F芯內(nèi)磁通劇增。鐵芯處于高度飽和狀態(tài)，加之二次繞組的匝數(shù)很多，根據(jù)電磁感應(yīng)定律E=4.44fNBS，就會使二次繞組兩端產(chǎn)生很高(甚至可達(dá)數(shù)干伏)的電壓，不但可能損壞二次繞組的絕緣，而且將嚴(yán)重危及人身安全；再者，由于磁感應(yīng)強度劇增，使鐵芯損耗增大，嚴(yán)重發(fā)熱，甚至燒壞絕緣。 因此，運行中的CT二次側(cè)嚴(yán)禁開路！CT的二次回路中不能裝設(shè)熔斷器 。2.繼電器 在繼電保護(hù)中的作用，可分為測量繼電器和輔助繼電器兩大類。（1） 測量繼電器能直接反應(yīng)電氣量的變化。按所反應(yīng)電氣量的不同，又可分為電流繼電器

7、、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器、頻率繼電器以及差動繼電器等。 （2） 輔助繼電器可用來改進(jìn)和完善保護(hù)的功能。按其作用的不同，可分為中間繼電器間繼電器以及信號繼電器繼電器按結(jié)構(gòu)型式分類 目前主要有電磁型、感應(yīng)型、整流型以及靜態(tài)型。常見的繼電器： 1.電磁型電流繼電器；2.電磁型電壓繼電器； 3.電磁型時間繼電器； 4.電磁型中間繼電器； 5.電磁型信號繼電器； 6.瓦斯繼電器；繼電器的符號表示NoImage03電力系統(tǒng)主要設(shè)備的保護(hù)配置 201.發(fā)電機(jī)保護(hù)配置 發(fā)電機(jī)發(fā)生的故障和不正常工作狀態(tài)： 主要故障： 定子繞組相間短路； 定子繞組一相匝間短路； 定子繞組對地絕緣破壞引起的單相接地

8、； 轉(zhuǎn)子繞組(勵磁回路)接地； 失勵磁。 主要的不正常工作狀態(tài)： 定子繞組過電流； 定子繞組過電壓(水 輪發(fā)電機(jī)、大型汽輪發(fā)電機(jī))； 三相電流不對稱； 斷路器斷口閃絡(luò)； 非全相運行； 逆功率； 過負(fù)荷； 過勵磁； 失步等。發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)及其作用 1.縱聯(lián)差動保護(hù)： 為定子繞組及其引出線的相間短路保護(hù)。 2.橫聯(lián)差動保護(hù)： 為定子繞組一相匝間短路保護(hù)，只有當(dāng)一相定子繞組有兩個及以上并聯(lián)分文而構(gòu)成兩個或三個中性點引出端時，才裝設(shè)該種保護(hù)。 3.單相接地保護(hù)： 為發(fā)電機(jī)定子繞組的單相接地保護(hù)。 4.勵磁回路接地保護(hù)(轉(zhuǎn)子接地)： 為勵磁回路的接地故障保護(hù)，分為一點接地保護(hù)和兩點接地保護(hù)兩種。水輪

9、發(fā)電機(jī)都裝設(shè)一點接地保護(hù)，動作于信號。 5.低勵、失磁保護(hù)： 為防止大型發(fā)電機(jī)低勵(勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應(yīng)的勵磁電流)或失去勵磁(勵磁電流為零)后，從系統(tǒng)中吸收大量無功功率而對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。 6.過負(fù)荷保護(hù)： 發(fā)電機(jī)長時間超過額定負(fù)荷運行時作用于信號的保護(hù)。 7.定子繞組過電流保護(hù)： 當(dāng)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)范圍外發(fā)生短路，而短路元件的保護(hù)或斷路器拒絕動作時，為了可靠切除故障，則應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)外部短路的過電流保護(hù)： 該保護(hù)兼作縱差保護(hù)的后備保護(hù)。 8.定子繞組過電壓保護(hù)： 水輪發(fā)電機(jī)和大型汽輪發(fā)電機(jī)都裝設(shè)過電壓保護(hù)，以切除突然甩去全部負(fù)荷后引起定子繞組過電壓。 9.負(fù)序電流保護(hù)： 電力系統(tǒng)發(fā)生不對

10、稱短路或者三相負(fù)荷不對稱時，發(fā)電機(jī)定子繞組中就有負(fù)序電流。 該負(fù)序電流產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，相對于轉(zhuǎn)子為兩倍同步轉(zhuǎn)速，因此在轉(zhuǎn)于中出現(xiàn)100Hz的倍頻電流，它會使轉(zhuǎn)子端部、擴(kuò)環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過熱，造成轉(zhuǎn)子的局部灼傷。 中小型發(fā)電機(jī)多裝設(shè)負(fù)序定時限電流保護(hù)；大型發(fā)電機(jī)多裝設(shè)負(fù)序反時限電流保護(hù)，其動作時限由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承受負(fù)序發(fā)熱的能力決定，不考慮與系統(tǒng)保護(hù)配合。10.失步保護(hù) 大型發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)系統(tǒng)振蕩過程的失步保護(hù)。 中小型發(fā)電機(jī)都不裝設(shè)失步保護(hù)、當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，由運行人員判斷，根據(jù)情況用人工增加勵磁電流、增加或減少原動機(jī)出力、局部解列等方法來處理。2.變壓器保護(hù)配置 變壓器的故障可

11、分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。 內(nèi)部故障主要是： 相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路 外部故障主要是： 引出線上絕緣套管的故障，這種故障可能導(dǎo)致引出線的相間短路和接地(對變壓格外殼)短路。 變壓器的不正常工作情況主要有： 由于外部短路和過負(fù)荷引起的過電流，油面的極度降低和電壓升高等。 變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)： 1.防御變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)。 2. 防止變壓器繞組和引線的多相短路、中性點直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路的縱差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)。 3.防止外部相間短路并作瓦斯保護(hù)和縱差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)后備的過電流保護(hù)(或復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)或保護(hù)

12、或負(fù)序電流保護(hù))。 4.防御中性點直接接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護(hù)。 5.防御對稱過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)。 以上第(2)、(3)、(4)項的保護(hù)及重瓦斯保護(hù)部動作于跳閘；第(5)項及第(1)中輕瓦斯保護(hù)只動作于信號。 3. 輸電線路保護(hù)配置 線路保護(hù)的任務(wù)是有選擇地、快速地、可靠地切除輸、配電線路發(fā)生的各種故障，根據(jù)電網(wǎng)的形式及其發(fā)生故障的種類，線路保護(hù)有下述幾種： 線路縱聯(lián)保護(hù)： 是當(dāng)線路發(fā)生故障時,使兩側(cè)開關(guān)同時快速跳閘的一種保護(hù)裝置,是線路的主保護(hù)。 它以線路兩側(cè)判別量的特定關(guān)系作為判據(jù)。即兩側(cè)均將判別量借助通道傳送到對側(cè),然后,兩側(cè)分別按照對側(cè)與本側(cè)判別量之間的關(guān)系來判別區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障。 距離保護(hù)： 是以距離測量元件為基礎(chǔ)構(gòu)成的保護(hù)裝置，其動作和選擇性取決于本地測量參數(shù)(阻抗、電抗、方向)與設(shè)定的被保護(hù)區(qū)段參數(shù)的比較結(jié)果，而阻抗、電抗又與輸電線的長度成正比，故名距離保護(hù)零序保護(hù)： 在大短路電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障后,就有零序電流、零序電壓和零序功率出現(xiàn),利用這些電氣量構(gòu)成保護(hù)接地短路的繼電保護(hù)裝置。過流保護(hù)： 在輸、配電線路在運行中往往會發(fā)生相間短路，其重要特征是線路中的電流劇烈地增加。利用電流增加這一特點設(shè)計的保護(hù)裝置。自