繼電保護 第一章緒論課件

1、電力系統(tǒng)繼電保護南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院張穎 第一章 緒論1.1、電力系統(tǒng)的三種狀態(tài)1.2、繼電保護的基本原理及其組成1.3、對繼電保護的基本要求1.1、電力系統(tǒng)的狀態(tài)正常狀態(tài)電力系統(tǒng)與電力設(shè)備中的電流在設(shè)定的路徑中流動。電力系統(tǒng)所有電氣設(shè)備的電氣參數(shù)都在規(guī)定范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)電能質(zhì)量符合規(guī)定。電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有較高的可靠性。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行。1.1、電力系統(tǒng)的狀態(tài)故障狀態(tài)電力系統(tǒng)與電力設(shè)備中的電流沒有按設(shè)定的路徑流動，電力設(shè)備的運行參數(shù)異常，稱為故障狀態(tài)。發(fā)生了設(shè)定路徑之外的電流流通路徑，稱為短路。設(shè)定的電流路徑發(fā)生開斷，稱為斷線。短路是最嚴(yán)重的故障狀態(tài)。有：三相短路，單相短路，兩相短路，兩相短路接

2、地（兩相接地短路）短路對電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的危害 短路電流流過故障點，引燃電弧，使故障設(shè)備燒毀。強大的短路電流不論流過故障還是非故障的電氣設(shè)備時，都將引起發(fā)熱現(xiàn)象，使電氣設(shè)備過熱損壞。 強大的短路電流流過故障和非故障的電氣設(shè)備時，電動力可能使電氣設(shè)備產(chǎn)生機械變形而損壞。 造成電能質(zhì)量嚴(yán)重惡化，影響電力用戶的正常生產(chǎn)，損害用戶的產(chǎn)品質(zhì)量。電能質(zhì)量包含電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量三個方面。破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引起發(fā)電機失步，甚至造成整個電力系統(tǒng)瓦解。 南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院繼電保護的作用 電力系統(tǒng)繼電保護是一門研究這種自動識別故障并排除故障元件的自動裝置的技術(shù)學(xué)科。繼電保護自動裝置：能反應(yīng)電力系

3、統(tǒng)中電氣元件故障或不正常運行狀態(tài)并動作于斷路器跳閘或發(fā)出指示信號的一種自動裝置。BkAC1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF圖0-1 電力系統(tǒng)中繼電保護的作用南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院1.2 繼電保護的基本原理及其組成1.2.1 繼電保護的基本原理 利用電力系統(tǒng)發(fā)生故障和處于不正常運行狀態(tài)時一些物理量的特征和特征分量，可以構(gòu)成各種原理的保護。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1圖1 繼電保護原理示意圖南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院2低電壓保護的原理如圖2中k2點三相短路時，將使B、C母線電壓很小甚至幾乎為0。利用短路時母線電壓下降的特點，可構(gòu)成測量電壓且反應(yīng)電壓下降動作的低電壓保護。這

4、個給定電壓稱為電壓保護的動作電壓。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1圖2 繼電保護原理示意圖南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院4方向保護的原理在圖2中，同一條線路上需要在線路兩側(cè)均裝斷路器并配置保護才能切除該線路上任意處的故障。在這種雙電源的線路上發(fā)生故障時，可以找到新的故障特點以構(gòu)成保護。利用相位特點可構(gòu)成反應(yīng)功率方向的方向保護。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1圖2 繼電保護原理示意圖南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院5縱聯(lián)保護的原理利用線路內(nèi)部短路時其兩側(cè)電流均為正，而外部短路時兩側(cè)電流一側(cè)為正一側(cè)為負(fù)的特點可構(gòu)成縱聯(lián)保護?？v差保護是縱聯(lián)保護的一種。 Bk2AC1QF2QF3QF

5、4QF5QF6QFk1圖2 繼電保護原理示意圖南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院6序分量保護的原理當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路時，故障電流和電壓中含有負(fù)序分量。若為不對稱接地故障時，故障電流、電壓中還包括零序分量。利用故障時序分量的出現(xiàn)可以構(gòu)成反應(yīng)序量動作的保護，如零序電流、電壓保護，負(fù)序電流、電壓保護等。7其他保護原理利用變壓器內(nèi)部短路時使其油箱內(nèi)絕緣油受熱分解產(chǎn)生的大量氣體構(gòu)成反應(yīng)這些氣體多少和氣流速度的瓦斯保護。利用線路故障時故障點產(chǎn)生的暫態(tài)行波分量的傳播方向不同等特點可構(gòu)成各種行波保護。南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院1.2.2繼電保護裝置的構(gòu)成 從所完成的功能看，保護的構(gòu)成如圖所示，有輸入、測量、邏輯判斷、

6、輸出和執(zhí)行等主要部分。輸入量-測量比較-邏輯判斷-執(zhí)行輸出-跳閘或信號 1.2.3 繼電保護的工作回路除繼電保護裝置外，保護的工作回路還包括：互感器斷路器跳閘線圈指示保護裝置動作情況的信號設(shè)備保護裝置及跳閘、信號回路設(shè)備的工作電源互感器互感器電壓互感器電流互感器是一次回路和二次回路的聯(lián)絡(luò)設(shè)備。一次回路的高電壓、大電流二次回路的低電壓 、大電流 作用接入方式變換作用電氣隔離作用高電壓、大電流變換為標(biāo)準(zhǔn)的低電壓、小電流。如100V，5A，1A將二次設(shè)備與一次設(shè)備相隔離，保證了設(shè)備和人身安全 電壓互感器 一次繞組以并聯(lián)形式接入一次回路；二次負(fù)荷以并聯(lián)形式接在電壓互感器的二次繞組回路。 電流互感器 一

7、次繞組以串聯(lián)形式接入一次回路；二次負(fù)荷以串聯(lián)形式接在電流互感器的二次繞組回路。 電壓互感器PT電流互感器CT 1）繼電器（relay）：I U 2）觸點： 常開觸點 常閉觸點KAKAKA 3）基本邏輯：+KA1KA1KA2KA2KA3KA 4）位置開關(guān)觸點： 常開觸點 常閉觸點QFQFQF+-QFIa,IcIa = 10AIzd = 15AIa IzdKA1KA2KA2KA1KTKTKSKS原理接線圖+-QFIaIa = 10AIzd = 15AIa IzdIzd = 15AKA1KA2KA2KA1KTKTKSKS原理接線圖+-QFIaIa = 20AIzd = 15AIa IzdKA1KA2

8、KA2KA1KTKTKSKS原理接線圖+-QFIaTzd = 5sT = 0sT = 1sT = 2sT = 3sT = 4sT = 5sT = 0sT TzdKA1KA2KA2KA1KTKTKSKS原理接線圖+-QFIaTzd = 5sT = 5sT TzdKA1KA2KA2KA1KTKTKSKS原理接線圖+-QFIa原理接線圖1.2.4 繼電保護的工作配合每套保護都有預(yù)先嚴(yán)格劃定的保護范圍保護區(qū)；借助斷路器實現(xiàn)保護范圍的劃分；上下級電力元件的保護區(qū)必須重疊借助斷路器和CT實現(xiàn)保護區(qū)劃分While the CTs provide the ability to detect a fault i

9、nside the zone of protection, the circuit breakers (CBs) provide the ability to isolate the fault by disconnecting all of the power equipment inside the zone. Thus, a zone boundary is usually defined by a CT and a CB. 繼電保護的工作配合: 每套保護都有預(yù)先劃分的保護范圍，保護范圍劃分的基本原則是任一個元件的故障都能可靠的被切除并且造成的停電范圍最小。 保護范圍相互重疊，保證任意點

10、的故障都置于保護區(qū)內(nèi)。example1.2.4 繼電保護的工作配合主保護近后備保護：與主保護安裝在同一斷路器處，在主保護拒動時近后備保護動作；遠后備保護：下級元件的遠后備保護安裝在上級元件的斷路器處。（保護范圍覆蓋所有下級電力元件的主保護范圍）南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院1.3 對繼電保護的基本要求一、可靠性 二、選擇性 三、速動性 四、靈敏性 選擇性、速動性、靈敏性、可靠性1、可靠性需要根據(jù)電力系統(tǒng)和負(fù)荷的具體情況，對這兩方面的性能要求適當(dāng)?shù)赜枰詤f(xié)調(diào)：備用充足、各元件聯(lián)系緊密的情況下，應(yīng)強調(diào)不拒動；反之，則應(yīng)強調(diào)不誤動。不拒動、不誤動對于傳送大功率的輸電線路保護，一般宜于強調(diào)不誤動；而對于其它線路

11、保護，則往往強調(diào)不拒動。2、選擇性保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小；力爭相鄰元件的保護裝置對它起后備作用。南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院2、選擇性 當(dāng)k1短路時，保護1、2動跳1QF、2QF，有選擇性； 當(dāng)k2短路時，保護5、6動跳5QF、6QF，有選擇性； 當(dāng)k3短路時，保護7、8動跳7QF、8QF，有選擇性； 若保護7拒動或7QF拒動，保護5動跳5QF（有選擇性）； 若保護7和7QF正確動作于跳閘，保護5動跳5QF，則越級跳閘（非選擇性）。2.選擇性保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小。P1P2P3P4P5P6P7短路點短路電流主保護遠后

12、備近后備d11 4跳 1、2/d21 5跳 5跳 1、3跳 5d31 6跳 6跳 5跳 6主保護： 反應(yīng)嚴(yán)重故障，快速動作于跳閘。后備保護：考慮主保護和斷路器拒動時備用。遠后備：相鄰元件的后備保護，在上一級變電所實現(xiàn)。近后備：主保護拒動時，本元件的另外一套保護作為后備保護，在本變電所實現(xiàn)；3、速動性指保護裝置以可能最短的時限將故障或異常工況自電網(wǎng)中切除或消除。 利：提高穩(wěn)定性(提高了暫態(tài)穩(wěn)定極限)； 快速恢復(fù)供電； 減輕設(shè)備損壞程度。 故障切除時間保護裝置動作時間斷路器動作時間弊：易拒動和誤動。 0.060.12s 0.060.15s0.010.04s 0.020.06s南京郵電大學(xué)自動化學(xué)院4、靈敏性 靈敏度是指繼電保護對其保護范圍內(nèi)故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時，不論短路點的位置和短路的類型如何，都能靈敏地正確反應(yīng)。保護的靈敏度一般用靈敏系數(shù)(Ksen )來衡量。繼電特性輸入量為可連續(xù)變化的模擬量。輸出量只有兩種邏輯狀態(tài)；非“0”，