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(shè)備損壞或燒毀；2、短路電流通過非故障設(shè)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(zhì)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(shè)備上，反應(yīng)被保護設(shè)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(gòu)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(shù)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(wù)1、自動、迅速、有選擇性地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，使故障設(shè)備免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障設(shè)備迅速恢復(fù)正常運行；(在最短的時間內(nèi)，切除故障，把事故限制在最小的范圍內(nèi))2、反應(yīng)電氣設(shè)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(diào)整或?qū)⒗^續(xù)運行會引起事故的電氣設(shè)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(yù)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(shè)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(nèi)外；單側(cè)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(shè)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(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在保護范圍內(nèi)，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(nèi)發(fā)生了應(yīng)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(guān)系：1、選擇性與速動性存在矛盾，二者兼顧，結(jié)構(gòu)復(fù)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(nèi)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(yīng)型、電動型繼電器為主，都具有機械轉(zhuǎn)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(yīng)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(nèi)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(nèi)的故障都能在0.5秒的時間范圍內(nèi)切除，在一般的情況下都能夠滿足速動性的要求，能夠構(gòu)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(yīng)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(luò)中獲得了廣泛應(yīng)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(yīng)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(guān)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(dǎo)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(luò)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下載提示(請認真閱讀)
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