第七章供电系统的继电保护.ppt
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1、1,第七章 供电系统的继电保护,第一节 概述 第二节 供电系统单端电源供电网络的保护 (重点) 第三节 电力变压器的继电保护 (重点/难点) 第四节 电力电容器与高压电动机的保护 第五节 微机型继电保护简介 (难点,2,第一节 概述,一)基本任务 (1)在电气元件发生故障时,作用于断路器跳闸,切除故障元件。 (2)在电气元件异常运行时,及时发出报警信号,一、继电保护装置的任务及要求,继电保护装置的原理框图,电流或电压,报警或跳闸,续上页,1.选择性 2.速动性 3.可靠性 4.灵敏度,离故障元件最近的保护装置动作,而供电系统的其它部分仍然正常运行,应尽快地动作,切除故障元件,不应拒动;也不应误
2、动,表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数,在GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范中,对继电保护装置的灵敏度都有一个最小值的规定,保护装置一次动作电流,保护区的最小短路电流,二)基本要求,二、保护继电器,一)保护继电器分类,机电型(有电磁式、感应式) 电子型(又称静态继电器) 微机型(又称数字式保护继电器,继电器是一种在其输入的物理量(电量或非电量)达到规定值时,其电气输出电路被接通(导通)或分断(关断)的自动电器,测量继电器: (主) 有或无继电器: (辅助,作为起动元件,如电流继电器、电压继电器、气体继电器、温度继电器等,实现特定逻辑功能,如时
3、间继电器、信号继电器、中间继电器等,续上页,1电磁式电流继电器,动作电流Iop线圈中的使继电器动作的最小电流,返回电流Ire线圈中的使继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流,二)常用电流继电器动作特性,返回系数,续上页,用电磁式电流继电器KC构成保护装置时,还要用到电磁式时间继电器KT、信号继电器KS以及中间继电器KA作为辅助继电器,电磁式电流继电器的电流时间特性曲线具有“定时限特性,由时间继电器KT预先整定,动作电流由电流继电器 KC预先整定,续上页,2感应式电流继电器(KC,电磁元件的作用使感应式继电器兼有“电流速断特性”,如图所示bb/d曲线,速断电流Iqb是指继电器线圈中的使电流速断
4、元件动作的最小电流。 速断电流Iqb与感应元件的动作电流Iop之比称速断电流倍数nqb,感应式电流继电器的电流时间特性曲线具有“反时限特性”, 如下图所示曲线 abc,这一特性是其感应元件所产生的,反时限特性,反时限特性,三、继电保护装置的接线形式,指互感器与电流继电器之间的连接方式如图所示,三相三继电器式,两相两继电器式,继电器线圈电流Ik与电流互感器二次电流I2的比值称为接线系数KW,四、继电保护装置的操作方式,大中型变配电所的继电保护装置一般采用直流操作电源,此时,高压断路器通常采用电压脱扣器跳闸的操作方式,跳闸能量来自电压源,去分流跳闸方式,交流操作电源的电压受一次系统的影响很大,过电
5、流保护一般采用去分流跳闸操作方式。作用于断路器跳闸的能量通常来自于电流源,要求继电器触头的分断能力足够大,而且先合后断,10,第二节 供电系统单端电源 配电线路的保护,按国标规定,对366kV电力线路应装设: 相间短路保护:采用带时限的过电流保护和电流速断保护。 单相接地保护:采用绝缘监视装置或零序电流保护。 过负荷保护:可能经常过负荷的电缆线路采用,动作于信号,二、带时限过电流保护,保护装置的动作时间是按整定的动作时间固定不变的,与故障电流大小无关,保护装置的动作时间与故障电流大小的平方成反比关系,一、单端电源配电线路的保护设置,续上页,1.定时限过电流保护,一般由电磁式继电器KC、KT、K
6、S等构成,要求操作电源电压在整个动作过程中稳定可靠,一)带时限过电流保护装置的构成与动作原理,续上页,电流型信号继电器,图中忽略断路器的合闸回路及信号回路,续上页,2反时限过电流保护,一般仅由感应式电流继电器组成,利用其感应元件来实现反时限过电流保护,续上页,二)动作电流的整定,带时限的过电流保护的动作电流Iop的整定原则是,1)保护装置在线路正常运行时,不应误动作。条件是 Iop.1IL.max,2)下级故障切除后,已经动作的本级保护装置还应可靠返回。条件是 Ire.1IL.max,续上页,因Kre= Ire/ Iop =Ire.1/ Iop.1,所以,设电流继电器所接的电流互感器的变流比为
7、Ki ,保护装置的接线系数为KW ,则有 Iop=(Iop .1Ki)KW,Iop .1IL.max Kre,引入可靠系数Krel ,将上式写成等式,则,则有 IopIL.max KW/(Ki Kre,式中IL.max为线路上的最大负荷电流,可取为计算电流IC的(1.53)倍,续上页,三)动作时间的整定,t=0.5s,t=0.7s,按“阶梯原则,t1 t2+ t,续上页,四)过电流保护的灵敏度校验,对于线路过电流保护,取被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流检验,条件为,定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较,三、电流速断保护,国标规定,在过电流保护动作时间超过0.50.7s时,还
8、应装设瞬动的电流速断保护装置,一)电流速断保护的构成,过电流保护为定时限时,可采用电磁式KC、KS、KA构成电流速断保护,续上页,续上页,对于过电流保护采用反时限感应电流继电器时,则可利用该继电器的电磁元件(速断)来实现电流速断保护,续上页,二)速断电流的整定,依靠动作电流(速断电流)的特殊整定来实现前后两级保护的选择性配合,速断电流Iqb应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流 ,其整定计算公式是,续上页,电流速断保护不可能保护线路的全长,存在保护“死区,三)电流速断保护的“死区”问题,在 “死区”内,一般由带时限的过电流保护实现主保护,续上页,四)电流速断保护的灵敏度,按其安装处(即线路首端
9、)在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流Ik.min来检验,对于较短的10kV配电线路,则上级线路速断保护的灵敏度往往不够,此时应采用带有一定时限(0.5s)的延时电流速断保护来代替瞬时电流速断保护。 延时电流速断保护通过0.5s的延时来保证选择性,因而其动作电流只要按大于下级瞬时电流速断保护动作电流的1.1倍整定即可(其值不大),因而能保护本级线路全长,例71,例71 某10kV配电所的进出线如图所示,进线WL1和馈线WL2均配有定时限过电流保护和电流速断保护(其中WL1所配为延时电流速断保护),均采用三相三继电器式接线,其电流继电器均为DL-3110型,直流操作。已知 TA1的
10、变流比为 1005A,TA2的变流比为505A。KC1已经整定,其动作电流为7A,动作时间为1.0s。WL2的计算电流为28A,WL2首端k-1点的三相短路电流为500A,其末端k-2点的三相短路电流为200A。试整定馈线WL2的定时限过电流保护和电流速断保护,并检验其灵敏度,续上页,解:1整定KC2的保护动作电流,选用DL-31/10型继电器,动作电流整定为8A,取IL.max=228A=56A,Krel=1.2,Kre= 0.85,Ki=505=10,故,2整定KC2的保护动作时间,3检验KC2的保护灵敏度,KC1、KC2均为定时限过电流保护,而KC1的动作时间已整定为1.0s,故KC2的
11、动作时间可整定为0.5s,WL2末端k-2点的两相短路电流为其最小短路电流,即,因此,KC2的保护灵敏度为,满足要求,续上页,4整定KC2的速断电流Iqb,5KA2电流速断保护灵敏度的检验,故KC2的电流速断保护灵敏度为,满足要求,Ik.min取WL2首端k-1点的两相短路电流,即,电流速断保护的动作电流(速断电流)Iqb应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流,即,四、单相接地保护,一)小电流接地系统的特点简述,在小接地电流的电力系统中,若发生单相接地故障时,产生零序电流以及零序电压,单相接地保护有零序电压保护和零序电流保护两种,二)零序电压保护,这种保护装置是利用系统接地后出现的零序电压而动
12、作的。它是在变配电所的母线上安装绝缘监视装置来监视电力线路的对地绝缘,零序电压保护简单经济,但没有选择性,值班人员想判别出故障发生在哪一条线路上,就要依次断开各条线路来寻找,续上页,利用单相接地故障线路的零序电流较非故障线路大的特点,实现有选择性地跳闸或发出信号,a 零序电流过滤器,三)零序电流保护,1零序电流保护的基本原理,对架空线路采用图a的零序电流过滤器,对电缆线路采用图b的零序电流互感器,b 零序电流互感器,续上页,流经故障线路的零序电流与流经非故障线路的零序电流在大小和方向上均不同,续上页,2零序电流保护的整定,动作电流Iop(E)应该躲过在其它线路上发生单相接地时在本线路上引起的电
13、容电流IC,即,单相接地的零序电流保护的灵敏度,应按被保护线路末端发生单相接地故障时流过接地线的不平衡电流作为最小故障电流来检验,即,31,第三节 电力变压器的继电保护,一)电力变压器常见故障与保护设置,变压器内部故障和引出线的相间短路设置电流速断保护 或差动保护,变压器外部短路而引起的过电流设置带时限过电流保护,变压器中性点直接接地侧的单相接地短路设置单相接地 保护,过负荷而引起的过电流设置过负荷保护,变压器温度升高和油冷却系统的故障设置温度信号,油浸式变压器油箱内部故障和油面降低设置瓦斯保护,一、 电力变压器故障分析与保护设置原则,续上页,二)电力变压器二次侧故障在一次侧引起的故障电流分布
14、,Yyn0联结 K变压器变比(相电压比K,续上页,Yyn0联结的变压器低压侧b相短路时的电流相量分析,续上页,Dyn11联结 K变压器变比(相电压比,二、过电流保护与电流速断保护,一)过电流保护,变压器过电流保护的组成原理与线路过电流保护相同,其动作时间亦按“阶梯原则”整定,与线路过电流保护完全相同,变压器过电流保护的灵敏度,按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流值来检验,要求Sp1.5,续上页,二)电流速断保护,组成原理与线路的电流速断保护完全相同,变压器电流速断保护的速断电流按躲过低压母线三相短路在高压侧的穿越电流值来整定,变压器电流速断保护的灵敏度,按保护装置



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- 第七章 供电系统的继电保护 第七 供电系统 保护
