繼電保護與二次回路

1、繼電保護與二次回路張遠南大學電氣學院繼電保護的任務 電力系統(tǒng)在運行中會發(fā)生故障，最常見的故障是各種類型的短路（相與相之間或相與地之間通過電弧或小阻抗的非正常連接）。短路故障發(fā)生時，將伴隨出現(xiàn)很大的短路電流和部分地區(qū)的電壓降低，常見的短路故障有：三相短路，兩相短路，單相接地短路，兩相短路接地。 短路的危害： 1、故障點的短路電流和電弧，損壞和燒毀故障設備。 2、短路電流通過非故障設備，產(chǎn)生發(fā)熱和電動力，造成非故障設備損壞或縮短使用壽命。 3、故障點附近電壓大幅度下降，影響用戶正常工作。 4、破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，引發(fā)系統(tǒng)振蕩甚至造成系統(tǒng)瓦解、崩潰 電力系統(tǒng)運行中還可能出現(xiàn)

2、不正常運行狀態(tài)，最常見電力系統(tǒng)異常狀態(tài)是過負荷，過負荷使電力系統(tǒng)設備溫度升高，加速絕緣老化，甚至發(fā)展成故障。 故障和異常運行如果不能及時處理，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故 繼電保護的任務繼電保護的任務 1、當電氣設備發(fā)生短路故障時，它能自動、迅速、有選擇性將故障設備從電力系統(tǒng)切除，將事故盡可能的限制在最小的范圍內(nèi)。 2、當電氣設備出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，它能及時發(fā)出信號通知值班員，及時處理。 繼電保護的四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性1 1、選擇性、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。即跳開離故障位置最近的斷路器。短路點短路電流主保護主保護遠后備近

3、后備d11 4跳跳 1 1、2 2/d21 5跳跳 5 5跳 1、3/d31 6跳跳 6 6跳 5/后備保護可以分為：近后備保護和遠后備保護。近后備：主后備拒動時，由本設備的另一保護實現(xiàn)的后備保護遠后備：主后備拒動時，由上一級設備或線路實現(xiàn)的后備保護2 2、速動性（迅速性）、速動性（迅速性） 指繼電保護裝置以盡可能短的時限將故障從電網(wǎng)中切除。 優(yōu)點優(yōu)點： 提高穩(wěn)定性； 加快非故障部分的恢復供電； 減輕故障設備的損壞程度。故障切除時間保護裝置動作時間斷路器動作時間故障切除時間保護裝置動作時間斷路器動作時間 3 3、靈敏性、靈敏性 指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障的反應能力。 任何運行方式下，被保護設備

4、范圍內(nèi)發(fā)生故障，不論短路點的位置、類型、是否有過渡電阻，都能動作于跳閘或發(fā)出信號。 靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)K Klmlm：常見不利運行方式和不利故障類型下通入裝置的故障量和整定動作值之比。4 4、可靠性、可靠性當保護范圍內(nèi)部故障時必須動作（不拒動），當保護范圍內(nèi)部故障時必須動作（不拒動），當外部故障時不動作（不誤動）。當外部故障時不動作（不誤動）。影響可靠性的因素：影響可靠性的因素： 內(nèi)在：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構設計 的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡明， 觸點多少等； 外在：運行維護水平、調(diào)試是否正確、正確安裝三段式電流保護三段式電流保護1. 1. 電流速斷保護（電流電流速斷保護（電流

5、段）段） 速動性要求 是僅反映電流增大而瞬時動作的保護。 希望保護本線路全長。 （1 1）保護的動作原理）保護的動作原理 以保護以保護2 2為例：為例： 因無法區(qū)分d1點與d2點短路,因此保護2的電流速 斷保護按躲開相鄰下線路(d2)出口處短路整定。保護的最大運行方式：流過該保護裝置的短路電流最大.保護的最小運行方式：流過該保護裝置的短路電流最小. 結(jié)論：最大運行方式下三相短路時，短路電流最大； 最小運行方式下兩相短路時，短路電流最小。b 起動電流 I d z . 2 Id2 = I d . B . m a x I d z . 2 = K k . I d . B . m a x K k 可靠系

6、數(shù)，1.21.3 保護2按躲過相鄰下一線路出口處（本線路末 端）最大短路電流整定。原理接線圖原理接線圖2 2、限時電流速斷保護（電流、限時電流速斷保護（電流段）段）（1 1）工作原理）工作原理 靈敏度：保護范圍必然延伸。靈敏度：保護范圍必然延伸。 選擇性：需帶時限。比下一線路電流速斷保護高選擇性：需帶時限。比下一線路電流速斷保護高t t。 ：需帶時限。比下一線路電流速斷保護高：需帶時限。比下一線路電流速斷保護高t t。（2 2）起動電流計算）起動電流計算 假設假設M M為保護為保護1 1的電流速斷保護的保護范圍末端，則的電流速斷保護的保護范圍末端，則 I d z.2K k* I d z.1 （

7、 K k1.11.2 ）（3 3）動作時限）動作時限 t 2 =t 1 + t （ t0.5s ） 時限特性時限特性（d2d2故障雖保護故障雖保護2 2限時電流速斷起動但不動作）限時電流速斷起動但不動作）3.3.定時限過電流保護定時限過電流保護后備保護：（1）近后備保護本線路全長 （2）遠后備保護相鄰線路全長 整定：按照躲開最大負荷電流整定，定值較低。（1）起動電流 最大負荷電流： 外部故障切除后保護裝置能夠可靠返回:定時限過電流保護時間整定原則定時限過電流保護時間整定原則第五節(jié) 二次回路基本知識 明確幾個概念 一次設備：直接參與生產(chǎn)、輸電、配電的電氣設備（G T L QF CT PT 等）

8、二次設備：對一次設備進行監(jiān)視、測量、控制和保護作用的輔助設備 二次回路：由二次設備按一定的順序和要求連接構成的電氣回路二次回路接線圖 原理接線圖原理接線圖：一、二次設備畫在一起，對所有設備有一個完整的概念 展開接線圖展開接線圖：將交流回路與直流回路分開表示。同一元件的線圈和觸點用相同的符號表示，閱讀順序是： 1、先交流回路后直流回路 2、直流電流的流通方向是從左到右 3、元件的動作順序是：從上到下，從左到右 安裝接線圖安裝接線圖：接線安裝時所用，包括屏面布置圖、屏背面接線圖和端子排圖二次回路編號 原則原則：等電位原則即回路中連接在一點的全部導線都用一個數(shù)字來表示，當經(jīng)過元件后，給予不同的編號。

9、 展開接線圖回路編號： 直流回路直流回路：從正電源出發(fā)，以奇數(shù)序號編號，直到最后一個壓降元件為止，再從負電源編號。 交流電流回路交流電流回路：編號范圍400599 以每組TA為編號如：3TA編號為A431 B431 C431 N431 交流電壓回路交流電壓回路：編號范圍600799 以每組TV為編號如：5TV編號為A651 B651 C651 端子排標志方法端子排標志方法：垂直布置時，排列從上至下，水平布置時，排列從左至右 相對編號法相對編號法：如果甲乙兩個設備的接線端子需要連接起來，在甲設備的接線端子上，標出已設備接線端子編號，同時，在已設備該接線端子上標出甲設備接線端子的編號。打電話原則第

10、二節(jié) 變壓器保護 一、變壓器過電流保護一、變壓器過電流保護 整定原則：躲開設備的最大工作電流 時間整定：按階梯時限原則 二、變壓器電流速斷保護二、變壓器電流速斷保護 整定原則：躲開變壓器負荷側(cè)母線短路時的最大電流并躲開空載投入老師的勵磁涌流。 三、變壓器電流差動保護三、變壓器電流差動保護整定原則：躲開互感器二次不平衡電流 勵磁涌流：變壓器空載投入或故障切除后電壓恢復時出現(xiàn)68倍的額定電流。 特點： 1、包含大量非周期分量 2、包含高次諧波以二次諧波為主 3、出現(xiàn)波形間斷角 縱差保護防止勵磁涌流的影響： 1、采用速飽和鐵芯的差動繼電器 2、利用二次諧波制動和波形制動 四、變壓器氣體保護四、變壓器

11、氣體保護 當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時，短路電流產(chǎn)生電弧使變壓器油和絕緣介質(zhì)分解、產(chǎn)生大量氣體，而且故障越嚴重，產(chǎn)生的氣體越多，反應這種氣體保護而動作的保護稱為氣體保護，也稱為瓦斯保護。特點：靈敏度高、動作迅速、接線簡單主保護（快速保護）：瓦斯保護、電流速斷、電流差動后備保護：過電流保護具有時延，不能滿足快速性要求第三節(jié) 電力線路及設備保護 610KV線路：三段式電流保護配合使用 35KV線路：低電壓保護和電流方向保護 低電壓保護原理低電壓保護原理：電力線路發(fā)生短路事故時，線路電壓不正常，下降很多，三相電壓嚴重不平衡，通過低電壓繼電器來反映。 電流方向保護原理電流方向保護原理：規(guī)定正方向由母線流

12、向線路，當線路兩側(cè)電源供電時，通常設置方向繼電器，用以判別電流方向，使事故停電范圍限制在最小區(qū)域里。 高壓電動機保護 常見故障常見故障：電動機定子繞組相間短路，匝間短路及單相接地故障 不正常運行狀態(tài)不正常運行狀態(tài)：過負荷（長時間過負荷會使電動機過熱絕緣老化甚至燒壞） 保護類型保護類型1、容量小于2000KW瞬時電流速斷保護 容量大于2000KW或小于2000KW但速斷保護靈敏 系數(shù)不能滿足要求差動保護2、對于生產(chǎn)中容易發(fā)生過負荷的電動機過負荷保護（一套動作跳閘，一套動作信號） 3、310KV供電網(wǎng)接地電容電流大于5A時單相接地零序保護接地電容電流大于10A 動作跳閘接地電容電流大于10A 動作

13、信號或跳閘310KV電力電容器組繼電保護 普遍采用電流速斷或延時電流速斷作為相間短路保護 電流速斷保護：動作電流取電容器額定電流的22.5倍，動作時間取0S 延時電流速斷保護：動作電流取電容器組額定電流的1.52倍，動作時間取0.2S變電站微機綜合自動化 對變電站正常運行的I U P Q f cos的自動采集、處理、打印和顯示 定時打印電量和負荷率 自動投切電容器，以實現(xiàn)功率因數(shù)自動調(diào)整 帶負載調(diào)壓的變壓器，可以實現(xiàn)自動高壓 可以實現(xiàn)負荷的自動控制 系統(tǒng)發(fā)生短路事故時，能自動記錄事故發(fā)生的時間，短路電流的大小，開關跳閘和保護動作情況 能對故障線路在故障前、后的數(shù)據(jù)采集便于分析 變電站倒閘操作票

14、的自動填寫打印等等第四節(jié) 電力系統(tǒng)自動裝置 一、自動重合閘裝置一、自動重合閘裝置 定義：由于發(fā)生事故，繼電保護動作斷路器自動跳閘后，能使斷路器自動合閘的裝車 適用：架空線路（電力系統(tǒng)中不少短路事故是瞬時性的，特別是架空線路，由于落雷引起的短路，或者因刮風鳥類碰撞引起導線舞動造成短路，繼電保護動作跳閘后，故障點的電弧很快熄滅，絕緣會自動恢復，這時如能將斷路器自動重新投入，電力線路將繼續(xù)保持正常供電。） 基本要求基本要求1、在下列情況下，重合閘不應該動作：值班員人為操作斷路器斷開。值班人員操作斷路器合閘，由于線路上有故障，引起斷路器跳閘。2、當斷路器由于繼電保護動作或因其它原因而跳閘時，都應該動作

15、。3、對于同一次故障，自動重合閘的動作次數(shù)應符合預先的規(guī)定5、當斷路器處于不正常狀態(tài)時（氣壓或液壓機構中使用的氣壓液壓降低到允許數(shù)值以下），重合閘應退出運行。備用電源自動投入（BZT）裝置定義定義：指當工作電源因故障自動跳閘后，備用電源自動投入BZT的基本要求的基本要求：1、只有在正常工作電源斷路器跳閘后，方能自動投入備用斷路器。2、當正常工作電源斷路器跳閘后，備用電源自投裝置應只動作一次。3、當備用電源無電壓時，自投裝置不應動作。4、當電壓互感器的熔絲熔斷時，處投裝置不應誤動作。第六節(jié) 變電所操作電源 操作電源操作電源：變電所開關控制、繼電保護、自動裝置和信號設備所使用的電源 操作電源分類：

16、操作電源分類： 交流操作電源：對于接線簡單的小容量變電所。 直流操作電源：對于較重要、容量較大的變電所一般采用由蓄電池供電的直流操作電源。 交流操作電源交流操作電源 1、變流器供給的操作電源、變流器供給的操作電源 當電氣設備發(fā)生短路事故時，可以利用短路電流經(jīng)變流器供給操作回路作為跳閘操作電源。 只是用作事故跳閘時的跳閘電流。 2、變流電壓供給操作電源、變流電壓供給操作電源 合閘操作，必須具有交流或直流電源（彈簧操動機構操作斷路器合閘時，采用電源作為操作機構彈簧的儲能電源） 二、直流操作電源二、直流操作電源 1、硅整流加儲能電容作為操作電源、硅整流加儲能電容作為操作電源 采用硅整流的直流系統(tǒng)作為操作電源，則當受電電源發(fā)生短路故障時，交流電源電壓下降，經(jīng)整流后輸出直流電壓常常不能滿足繼電保護裝置動作的需要，這時采用電容器蓄能來補償。缺點：如果