繼電保護基本原理培訓課件(石油化工學院繼保培訓).ppt
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繼電保護基本原理,主講老師—李遙2013年6月24日,大型電力系統(tǒng)圖,一、系統(tǒng)發(fā)生短路時可能產(chǎn)生的嚴重后果1、數(shù)值較大的短路電流通過故障點時，引燃電弧，使故障設備損壞或燒毀；2、短路電流通過非故障設備時，產(chǎn)生發(fā)熱和電動力，使其絕緣遭受到破壞或縮短使用壽命；3、電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大幅度下降，破壞電能用戶正常工作或影響產(chǎn)品的質量；4、破壞電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠之間并列運行的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩，甚至使整個電力系統(tǒng)瓦解。（頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定）,二、繼電保護裝置繼電保護裝置是指安裝在被保護設備上，反應被保護設備故障或不正常運行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置最初是以機電式繼電器為主構成的，故稱為繼電保護裝置，而目前繼電器已被電子元件及計算機替代，但仍沿用此名稱。在電力部門常用繼電保護一詞泛指繼電保護技術或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。,三、繼電保護裝置的基本任務1、自動、迅速、有選擇性地將故障設備從電力系統(tǒng)中切除，使故障設備免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障設備迅速恢復正常運行；(在最短的時間內，切除故障，把事故限制在最小的范圍內)2、反應電氣設備的不正常運行情況，并根據(jù)運行維護的條件，動作于發(fā)信號，由運行人員進行處理或自動進行調整或將繼續(xù)運行會引起事故的電氣設備切除，此類裝置允許帶有一定的延時。3、繼電保護裝置還可以和電力系統(tǒng)中其它自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間。,4個基本要求：(1)選擇性：即保護裝動作時，僅將故障設備從電力系統(tǒng)中切除，盡量縮小停電范圍，保證無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。保護裝置或斷路器可能拒動，需考慮后備保護問題（差動保護區(qū)間內外；單側電源定時限和延時速斷）,(2)速動性：快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障設備的損壞程度。常識：快速保護動作時間一般30ms，最快10ms斷路器動作時間一般60～150ms，最快20～60ms(3)靈敏性：指對其保護范圍內發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。在保護范圍內，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能敏銳的正確反映。(4)可靠性：保護范圍內發(fā)生了應該動作的故障時，必須可靠動作；不該動作時，必須可靠不動。,四性的相互關系：1、選擇性與速動性存在矛盾，二者兼顧，結構復雜，成本過高（差動保護可解決矛盾）有些情況必須保證快速動作：1）維持系統(tǒng)穩(wěn)定，快速切除高壓輸電線路故障；2）使得發(fā)電廠或重要用戶母線電壓低于允許值（一般0.7以下）3）大容量發(fā)電機、變壓器及電動機內部故障4）危及人身安全或公共安全的故障等,2、靈敏性與可靠性存在矛盾，太靈敏，易“誤動”；過分的考慮“穩(wěn)妥性”，增加了“拒動”的可能性。1）系統(tǒng)中有充足的備用容量、輸電線路很多、各系統(tǒng)之間和電源與負荷之間聯(lián)系很緊密時，提高繼電保護“不拒動”的可靠性比提高“不誤動”的可靠性更為重要；2）系統(tǒng)中備用容量很少，各系統(tǒng)之間和電源與負荷之間聯(lián)系比較薄弱的情況下，提高繼電保護“不誤動”的可靠性比提高“不拒動”的可靠性更為重要。,五、繼電保護裝置發(fā)展史1、機電式繼電器：以電磁型、感應型、電動型繼電器為主，都具有機械轉動部分。2、晶體管繼電保護裝置（第一代電子式靜態(tài)保護裝置）3、集成電路繼電保護裝置（第二代電子式靜態(tài)保護裝置）。4、微機保護裝置（采用單片機、DSP、嵌入式微機等）,,線路保護的基本原理,一、三段式電流保護1、電流速斷保護（第I段電流保護、瞬動I段電流保護)：1）簡單可靠、廣泛應用；缺點是不可能保護線路的全長，且保護范圍受系統(tǒng)運行方式和短路類型變化的影響；對于短線路很可能保護范圍為零（首末端短路電流相差不大）。2）圖片：見下圖3）分析：a）整定原則：按照躲過最大運行方式下本線路尾端三相短路時電流整定。b）為何不能保護線路的全長：目的是為了保證選擇性，因為末端與下一級保護出口短路電流相差很小。c）保護范圍怎樣受系統(tǒng)運行方式的影響：最大運行方式時，保護范圍最大；最小運行方式時，保護范圍最小，甚至失靈。,2、時限電流速斷保護（第II段電流保護）1）切除本線路上速斷保護范圍以外的故障，對于該保護的要求是：a）在任何情況下，能保護線路的全長，并具有足夠的靈敏性；b）在較小的時限快速切除全線路范圍以內的故障。3）分析：a）整定原則：按照保護范圍不超出相鄰線路I段電流保護的范圍，動作時限比相鄰線路速斷保護高出一個時間階段Δt，通常取0.5秒。,b）限時速斷保護靈敏性的要求：為了保證在線路末端短路時，保護裝置一定能夠動作，對限時電流速斷保護要求Km>1.3～1.5，以防止當線路末端短路時，出現(xiàn)一些不利于保護動作啟動的因素（如非金屬性短路、計算誤差、互感器誤差、保護裝置誤差等），使保護拒動。c）速斷與限時速斷保護配合的評價：兩個保護的聯(lián)合工作保證了全線路范圍內的故障都能在0.5秒的時間范圍內切除，在一般的情況下都能夠滿足速動性的要求，能夠構成一條線路的主保護。,3、定時限過電流保護（第III段電流保護）能保護本線路的全長，也能保護相鄰線路的全長，作為本級線路的近后備保護，還作為相鄰線路的遠后備保護，以時限保證選擇性。按照躲開最大負荷電流來整定，在正常運行情況下不應啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，則能反映于電流的增大而動作。,4、三段式電流保護的評價：其主要優(yōu)點就是簡單、可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下的較低電壓網(wǎng)絡中獲得了廣泛應用。但其缺點是受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)運行方式變化的影響。5、電流保護的接線方式：三相星形接線、兩相星形接線,二、中性點非直接接地電網(wǎng)的零序保護1、中心點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點：1）三相之間的線電壓仍然對稱，對負荷的供電沒有影響，可以繼續(xù)運行1－2個小時；2）單相接地后，其他兩相對地電壓升高1.732倍，對系統(tǒng)的絕緣造成影響，故應該及時發(fā)信號，以便運行人員采取措施排除故障；,3)在發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓，并且整個系統(tǒng)零序電壓相等；4）在非故障相的元件上流有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實際方向為母線流向線路；5）在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，方向由線路流向母線。,2、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)相關問題：1）消弧線圈的作用：中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，在接地點流過全系統(tǒng)的對地電容電流，如果該電流夠大，就會在接地點燃起電弧，導致兩點或多點的接地短路，造成停電事故。為了解決這個問題，在系統(tǒng)的中性點接入一個電感線圈，當系統(tǒng)發(fā)生接地時，給系統(tǒng)補償一個電感電流，該電感電流也流過接地點，對電容電流進行補償，消除接地弧光，故這個電感線圈叫消弧線圈。2）加入消弧線圈接地電網(wǎng)的零序等效網(wǎng)絡如下：,3、消弧線圈的補償方式1）完全補償：IL=IC，接地點的電流近似為0，僅從避免弧光電壓角度看補償效果最好，但其存在很大的缺點，因為完全補償時，滿足串聯(lián)諧振的條件，在正常情況下，如果架空線路對地電容的不平衡或負荷不平衡，并且在斷路器非全相合閘時，都將會在中性點產(chǎn)生不平衡電壓，該電壓在串聯(lián)諧振回路中產(chǎn)生更大電流，使中性點對地電壓升高，這是不允許的，實際上不采用。2）欠補償：IL
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