继电保护课件.ppt

1、新能源应用技术 李伟鹏,电力系统继电保护,Electric Power System Relay Protection,第一章 绪论第二章 继电保护的基础知识第三章 输电线路接地保护第四章 电网的距离保护第五章 电力变压器保护第六章 同步发电机保护第七章 母线保护,目 录,第一章 绪论,本章主要内容,一、继电保护的任务二、继电保护装置构成基本原理和组成三、对继电保护的基本要求四、继电保护技术的发展,电力系统运行状态,1.正常运行,2.故障,3.不正常运行,断线,短路,三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短路等,单相断线 两相断线,过负荷、过电压频

2、率降低、系统振荡等,上页,下页,返回,一、继电保护的任务,1.当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。2.当电力系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。,上页,下页,返回,二、保护装置构成基 本原理和组成,测量,逻辑,执行,上页,下页,返回,继电保护装置的分类,继电保护装置,上页,下页,返回,对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求:,三、对继电保护的基本要求,上页,下页,返回,选择性举例,1、2跳闸,5、6跳闸,7、8跳闸,若7QF拒

3、动，保护5动作跳开5QF将故障切除，停电范围扩大了。但是如果保护5不动作跳闸，故障线路就无法切除，因此，此时保护5的动作也是有选择性动作，若保护7和7QF正确动作于跳闸同时，保护5也动作跳开5QF，则保护5的动作就是非选择性动作，称为越级跳闸。,上页,下页,返回,关于灵敏性,灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为，也称为灵敏度。在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑：1.在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的运行方式；2.在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作的短路类型；3.在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵敏度校验点（计算所选的短路点）。,上页,下页,返回,四、继电保护技术的发展

4、,1、保护原理方面,过电流保护（最早熔断器）1901年,电流差动保护1908年,方向性电流保护1910年,距离保护 1920年,行波保护光纤保护20世纪70年代,微波保护20世纪50年代,上页,下页,返回,高频保护 1927年,继电保护技术的发展,2、结构型式方面,机电型（电磁型、感应型）,整流型,微机型,集成电路型,晶体管型,上页,下页,返回,第二章 继电保护基础知识,本章主要内容,一、电流互感器及电压互感器二、变换器三、对称分量分量滤过器四、常用继电器五、微机保护的基本知识,一、保护用电流互感器,第一节 电流互感器及电压互感器,（一）电流互感器正方向规定,一次侧同名端流进,二次侧同名端流出

5、,等值电路,相量图,由等值电路可见：,将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量表计和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全。,由电磁平衡原理：,所以,上页,下页,返回,1、电流互感器存在误差的原因,（二）电流互感器的误差,比值误差,角度误差,励磁电流的存在，由于励磁电流的存在，使一次电流折算值与二次电流不等，即两者的大小和相位不同。,小于10%,小于7,2、电流互感器10%误差曲线,电流互感器比值误差为10%，角度误差小于7，电流互感器一次电流倍数与允许的二次负载阻抗之间的关系曲线。,上页,下页,返回,电压互感器的接线方式,星型接线,三相五柱式接线,

6、V-V接线,特点：可以获得对称的三个线电压，但不能获得相电压,可以获得相电压、线电压和零序电压,可以获得相电压、线电压和零序电压,二 电压互感器,上页,下页,返回,电压互感器二次电压可看成是电压源，而电流互感器二次电流可看成是电流源；电压互感器在正常工作情况下铁芯的工作磁密较电流互感器高得多；电压互感器工作在二次侧开路状态，电流互感器工作在二次侧短路状态；电流互感器二次不能开路。,（三）电流互感器与电压互感器的工作特点,上页,下页,返回,一、变换器的功能：,第二节 变换器,1按照保护装置构成原理的要求，进行电气量的变换 与综合；2将被保护设备的强电交流二次回路与保护装置的直流弱电回路相隔离；3

7、利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽层，抑制干扰信号的侵入，提高保护装置的抗干扰能力。,二、变换器的种类：,电流变换器,电压变换器,电抗变压器,上页,下页,返回,一、电压变换器（TV）,电压变换器用于将一次电压变换成装置所需要的二次电压。,上页,下页,返回,当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：,二次输出电压,变换系数,一次输入电压,二、电流变换器（T）,电流变换器用于将一次电流变换成装置所需要的二次电压。,上页,下页,返回,当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：,二次输出电压,变换系数,电流互感器变比,三、电抗变压器（UR）,电抗变压器用于将一次电流变换成装置所需要的二次电压。,

8、上页,下页,返回,电抗变压器铁芯具有气隙，其励磁回路的励磁电抗数值很小，相对于二次较大的负荷阻抗来说，完全可以忽略不计，故一次电流全部作为励磁电流，电抗变压器在工作时绕组可认为处于开路状态,调节电抗变压器一、二次绕组的匝数可以改变,通过调节电抗变压器绕组所接的电阻可以改变的角度,电流变换器与电抗变压器都是将一次电流成比例的变换成二次电压的，但是在应用上有些不同。电流变换器在磁路未饱和时，励磁电流可以忽略，其二次输出电压波形基本保持了一次电流信号的波形。,电抗变压器一次电流全部作为励磁电流，在暂态情况下，忽略铁芯有功损耗，其二次输出电压为：电抗变压器二次输出电压对一次电流中的谐波成分有放大作用，

9、对一次电流中的非周期电流有抑制作用,当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只输出负序分量。,为了提高保护装置的灵敏度，经常采用序分量来作为保护的判据。要获得这些序分量就必须借助于各种序分量滤过器，称为对称分量滤过器。,当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只输出零序分量。,第三节 对称分量滤过器,零序分量滤过器,零序电压滤过器,零序电流滤过器,负序分量滤过器,负序电压滤过器,负序电流滤过器,上页,下页,返回,上页,下页,返回,零序电压滤过器,零序电压滤过器的作用是为了获得零序电压，它的输入是三相电压，输出只与输入电压中的零序电压成正比。,构成依据：,构成元件：,三个单相式电压互

10、感器或三相五柱式电压互感器都可以获得,上页,下页,返回,零序电流滤过器,零序电流滤过器的作用是为了获得零序电流，它的输入是三相电流，输出只与输入电流中的零序电流成正比。,构成依据：,构成元件：,由三台具有相同型号和变比的电流互感器构成零序电流滤过器。,输入电流继电器的电流正常运行，忽略励磁电流考虑励磁电流,上页,下页,返回,阻容式单相负序电压滤过器,参数关系,输出电压,输入正序电压,输入负序电压,上页,下页,返回,阻容移相式单相负序电流滤过器,上页,下页,返回,单相负序电流滤过器相量图,1.输入零序电流,输出为零。,2.输入正序序电流,3.输入负序序电流,1.基本结构,第四节 常用继电器,电磁

11、铁,可动衔铁,线圈,触点,弹簧,止挡,2.基本原理,当电磁力矩大于弹簧力矩和摩擦力矩之和,继电器动作,接点闭合,上页,下页,返回,电流继电器,过电流继电器,电压继电器,中间继电器,时间继电器,信号继电器,低电流继电器,过电压继电器,低电压继电器,反应被保护元件电流降低而动作的一种继电器,反应被保护元件电压升高而动作的一种继电器,起桥梁作用,接点多容量大,可实现短延时,及自保持。,建立保护所需要的延时时间。,当保护装置动作时，明显标示出继电器或保护装置动作状态。,3.常用电磁型继电器的类型,反应被保护元件电压降低而动作的一种继电器,上页,下页,返回,反应被保护元件电流升高而动作的一种继电器,4.

12、电磁型常用继电器图片,上页,返回,上页,下页,返回,动作电流,返回电流,返回系数,使电流继电器动合触点闭合的最小电流,使电流继电器动合触点打开的最大电流,返回电流与动作电流之比,实验接线,合上电源开关S,调整自耦调压器,使输入电流继电器的电流升高,当小灯刚好亮时电表指示的电流就是继电器的动作电流.,调整自耦调压器,使输入电流继电器的电流减小,当小灯刚好熄灭时,电表指示的电流就是继电器的返回电流.,5.电磁型过电流继电器的参数,6.电磁型低电压继电器的参数,上页,下页,返回,动作电压,返回电压,返回系数,使电压继电器动断触点闭合的最大电压,使电压继电器动断触点打开的最小电压,返回电压与动作电压之

13、比,实验接线,合上电源开关S,调整自耦调压器,使输入电压继电器的电压升高至额定值这时继电器动断触点打开,调整自耦调压器,减小加入继电器的电压,当小灯刚好亮时,电压表指示的电压就是继电器的动作电压.,调整自耦调压器,使输入电压继电器的电压升高,当小灯刚熄灭时,电压表指示的电压就是继电器的返回电压.,流过保护1的短路电流大于整定的动作电流 时:保护动作.,第一节 无时限电流速断保护,上页,下页,返回,1.工作原理,线路上发生三相短路时,流过保护1的短路电流:,最大运行式下,最小运行方下,为了保证选择性，电流速断保护的动作电流应躲过下一线路首端（或本线路末端）短路故障时流过本保护的短路电流,最大运行

14、方式下，被保护线路末端N发生金属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。,无实现保护不能保护线路全长,保护范围随运行方式而变化,第一节 无时限电流速断保护,2.接线原理,信号,上页,下页,返回,电流互感器,电流继电器,中间继电器,信号继电器,上页,下页,返回,第二节 限时电流速断保护,1.工作原理,由于无时限电流速断保护一般不能保护线路全长，为切除本线路无时限电流速断保护范围以外的短路故障，为此增设第二套电流速断保护，即限时电流速断保护,限时电流速断保护。它的动作范围应包括被保护线路全长。为了获得动作选择性，第二套电流速断保护必须带时限，以便和相邻线路段电流速断保护相配合，,所带的时限只比瞬

15、时电流速断保护大一个或两个时限级差t，所以称它为限时电流速断保护。此情况下，它的保护范围不超越相邻线路段或段电流保护的保护范围,2.动作电流整定,保护1的限时电流速断动作电流应为:考虑到电流计算和整定误差等不利因素，故引入可靠系数后写为:,3.动作时限选择,保护1的限时电流速断保护区延伸到m点,为使在nm之间发生故障时不误动作,动作时间应为:,第二节 限时电流速断保护,4.灵敏度校验,为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵敏度。通常用灵敏系数 来表示。,在最小运行方式下被保护线路末端发生两相金属性短路故障时流经保护的电流。,上页,下页

16、,返回,5.原理接线,上页,下页,返回,限时电流速断保护与无时限电流速断保护接线的主要区别是将中间继电器换成了时间继电器。当电流继电器动作后，须经过时间继电器的延时后，才能动作于跳闸。,第二节 限时电流速断保护,限时电流速断保护虽能保护线路的全长，但不能作为下一线路保护的后备。而定时限过电流保护不仅能保护本线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后备保护的作用。这是因为过电流保护不是按躲过某一短路电流，而是按躲过最大负荷电流来整定的，故它的动作电流值较低，灵敏度较高，保护范围大。,第三节 定限时过电流保护,上页,下页,返回,上页,下页,返回,第三节 定限时过电流保护,定时限过电流保护也是靠适当选取动作电流和动作时限来获得选择性的。,一、定时限过电流保护动作电流的整定原则,1）动作电流应整定得大于该线路上可能出现的最大负荷电流2）在外部短路故障切除后，电流继电器能可靠返回。,上页,下页,返回,第三节 定限时过电流保护,二、定时限过电流保护动作时限的整定原则,1）过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择,上页,下页,返回,