繼電保護(hù) 第一章緒論課件

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)南京郵電大學(xué)自動(dòng)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(hù)的基本原理及其組成1.3、對(duì)繼電保護(hù)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(dòng)。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(jì)運(yùn)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(méi)有按設(shè)定的路徑流動(dòng)，電力設(shè)備的運(yùn)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(duì)電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的危害 短路電流流過(guò)故障點(diǎn)，引燃電弧，使故障設(shè)備燒毀。強(qiáng)大的短路電流不論流過(guò)故障還是非故障的電氣設(shè)備時(shí)，都將引起發(fā)熱現(xiàn)象，使電氣設(shè)備過(guò)熱損壞。 強(qiáng)大的短路電流流過(guò)故障和非故障的電氣設(shè)備時(shí)，電動(dòng)力可能使電氣設(shè)備產(chǎn)生機(jī)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(gè)方面。破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引起發(fā)電機(jī)失步，甚至造成整個(gè)電力系統(tǒng)瓦解。 南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院繼電保護(hù)的作用 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是一門研究這種自動(dòng)識(shí)別故障并排除故障元件的自動(dòng)裝置的技術(shù)學(xué)科。繼電保護(hù)自動(dòng)裝置：能反應(yīng)電力系

3、統(tǒng)中電氣元件故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出指示信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。BkAC1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF圖0-1 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的作用南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1.2 繼電保護(hù)的基本原理及其組成1.2.1 繼電保護(hù)的基本原理 利用電力系統(tǒng)發(fā)生故障和處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)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(hù)。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1圖1 繼電保護(hù)原理示意圖南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2低電壓保護(hù)的原理如圖2中k2點(diǎn)三相短路時(shí)，將使B、C母線電壓很小甚至幾乎為0。利用短路時(shí)母線電壓下降的特點(diǎn)，可構(gòu)成測(cè)量電壓且反應(yīng)電壓下降動(dòng)作的低電壓保護(hù)。這

4、個(gè)給定電壓稱為電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1圖2 繼電保護(hù)原理示意圖南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院4方向保護(hù)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(hù)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(shí)，可以找到新的故障特點(diǎn)以構(gòu)成保護(hù)。利用相位特點(diǎn)可構(gòu)成反應(yīng)功率方向的方向保護(hù)。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1圖2 繼電保護(hù)原理示意圖南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院5縱聯(lián)保護(hù)的原理利用線路內(nèi)部短路時(shí)其兩側(cè)電流均為正，而外部短路時(shí)兩側(cè)電流一側(cè)為正一側(cè)為負(fù)的特點(diǎn)可構(gòu)成縱聯(lián)保護(hù)。縱差保護(hù)是縱聯(lián)保護(hù)的一種。 Bk2AC1QF2QF3QF

5、4QF5QF6QFk1圖2 繼電保護(hù)原理示意圖南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院6序分量保護(hù)的原理當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，故障電流和電壓中含有負(fù)序分量。若為不對(duì)稱接地故障時(shí)，故障電流、電壓中還包括零序分量。利用故障時(shí)序分量的出現(xiàn)可以構(gòu)成反應(yīng)序量動(dòng)作的保護(hù)，如零序電流、電壓保護(hù)，負(fù)序電流、電壓保護(hù)等。7其他保護(hù)原理利用變壓器內(nèi)部短路時(shí)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(hù)。利用線路故障時(shí)故障點(diǎn)產(chǎn)生的暫態(tài)行波分量的傳播方向不同等特點(diǎn)可構(gòu)成各種行波保護(hù)。南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1.2.2繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成 從所完成的功能看，保護(hù)的構(gòu)成如圖所示，有輸入、測(cè)量、邏輯判斷、

6、輸出和執(zhí)行等主要部分。輸入量-測(cè)量比較-邏輯判斷-執(zhí)行輸出-跳閘或信號(hào) 1.2.3 繼電保護(hù)的工作回路除繼電保護(hù)裝置外，保護(hù)的工作回路還包括：互感器斷路器跳閘線圈指示保護(hù)裝置動(dòng)作情況的信號(hào)設(shè)備保護(hù)裝置及跳閘、信號(hào)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(diǎn)： 常開觸點(diǎn) 常閉觸點(diǎn)KAKAKA 3）基本邏輯：+KA1KA1KA2KA2KA3KA 4）位置開關(guān)觸點(diǎn)： 常開觸點(diǎn) 常閉觸點(diǎn)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(hù)的工作配合每套保護(hù)都有預(yù)先嚴(yán)格劃定的保護(hù)范圍保護(hù)區(qū)；借助斷路器實(shí)現(xiàn)保護(hù)范圍的劃分；上下級(jí)電力元件的保護(hù)區(qū)必須重疊借助斷路器和CT實(shí)現(xiàn)保護(hù)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(hù)的工作配合: 每套保護(hù)都有預(yù)先劃分的保護(hù)范圍，保護(hù)范圍劃分的基本原則是任一個(gè)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(hù)范圍相互重疊，保證任意點(diǎn)

10、的故障都置于保護(hù)區(qū)內(nèi)。example1.2.4 繼電保護(hù)的工作配合主保護(hù)近后備保護(hù)：與主保護(hù)安裝在同一斷路器處，在主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)近后備保護(hù)動(dòng)作；遠(yuǎn)后備保護(hù)：下級(jí)元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)安裝在上級(jí)元件的斷路器處。（保護(hù)范圍覆蓋所有下級(jí)電力元件的主保護(hù)范圍）南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1.3 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求一、可靠性 二、選擇性 三、速動(dòng)性 四、靈敏性 選擇性、速動(dòng)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(duì)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(qiáng)調(diào)不拒動(dòng)；反之，則應(yīng)強(qiáng)調(diào)不誤動(dòng)。不拒動(dòng)、不誤動(dòng)對(duì)于傳送大功率的輸電線路保護(hù)，一般宜于強(qiáng)調(diào)不誤動(dòng)；而對(duì)于其它線路

11、保護(hù)，則往往強(qiáng)調(diào)不拒動(dòng)。2、選擇性保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮??；力爭(zhēng)相鄰元件的保護(hù)裝置對(duì)它起后備作用。南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2、選擇性 當(dāng)k1短路時(shí)，保護(hù)1、2動(dòng)跳1QF、2QF，有選擇性； 當(dāng)k2短路時(shí)，保護(hù)5、6動(dòng)跳5QF、6QF，有選擇性； 當(dāng)k3短路時(shí)，保護(hù)7、8動(dòng)跳7QF、8QF，有選擇性； 若保護(hù)7拒動(dòng)或7QF拒動(dòng)，保護(hù)5動(dòng)跳5QF（有選擇性）； 若保護(hù)7和7QF正確動(dòng)作于跳閘，保護(hù)5動(dòng)跳5QF，則越級(jí)跳閘（非選擇性）。2.選擇性保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，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(diǎn)短路電流主保護(hù)遠(yuǎn)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(hù)： 反應(yīng)嚴(yán)重故障，快速動(dòng)作于跳閘。后備保護(hù)：考慮主保護(hù)和斷路器拒動(dòng)時(shí)備用。遠(yuǎn)后備：相鄰元件的后備保護(hù)，在上一級(jí)變電所實(shí)現(xiàn)。近后備：主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，本元件的另外一套保護(hù)作為后備保護(hù)，在本變電所實(shí)現(xiàn)；3、速動(dòng)性指保護(hù)裝置以可能最短的時(shí)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(shí)間保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間斷路器動(dòng)作時(shí)間弊：易拒動(dòng)和誤動(dòng)。 0.060.12s 0.060.15s0.010.04s 0.020.06s南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院4、靈敏性 靈敏度是指繼電保護(hù)對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置和短路的類型如何，都能靈敏地正確反應(yīng)。保護(hù)的靈敏度一般用靈敏系數(shù)(Ksen )來(lái)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”，