继电保护课件.ppt

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,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,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,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。,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，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. 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,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,第三节 定限时过电流保护,三、定时限过电流保护限的灵敏度校验,灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑： (1) 当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点 应选在本线路末端 （2）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时， 其校验点应选在相邻线路（元件）末端， 当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能 更好的保护方式。,上页,下页,返回,第四节 电流保护的接线方式,一、三种基本的接线方式,电流保护的接线方式， 指的是电流继电器与 电流互感器二次绕组 之间的连接方式,有三 种基本的接线方式。,三相三继电器完全星接线方式,两相两继电器不完全星接线方式,两相电流差接线方式,三相三继电器完全星接线方式,可以反 应各种 类型的 相间故 障和接 地故障,上页,下页,返回,上页,下页,返回,两相两继电器不完全星接线方式,可以反 应各种 类型的 相间故 障和有 电流互 感器相 的接地 故障。,上页,下页,返回,两相电流差接线方式,通过继电器的 电流为两相电 流之差.不同 故障类型和 短路相别下, 通过继电器 的电流和电 流互感器二 次电流之比 是不同的 .,定义接线系数，为流入继电器 的电流与电流互感器二次电流之比， 以 表示。,上页,下页,返回,第四节 电流保护的接线方式,二、各种接线方式的性能分析,(一)对相间短路故障的反应能力 完全星形和不完全星形接线都能正确反应被保 护线路不同相别的相间短路故障，只是动作的继电 器数目不同而已。两相不完全星形接线方式在AB和 BC相间短路故障时只有一个继电器动作。三相完全 星形接线方式在各种相间短路故障时，至少有两个 继电器动作，动作可靠性较高。,第四节 电流保护的接线方式,二、各种接线方式的性能分析,(二)对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力 在小接地电流电网中，发生单相接地故障时，流 过接地点的仅为零序电容电流，相间电压仍然对称， 对负荷没有影响。为提高供电可靠性，允许小接地电 流电网带一点接地继续运行一短时间。故在这种电网 中，在不同地点发生两点接地短路时，要求保护动作 只切除一个接地故障点，以提高供电可靠性。,上页,下页,返回,对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力,1.串联线路,上页,下页,返回,完全星型,不完全星型,由于两个保护在定值和时限上都按选择性要求而配合整定的，因此，能够保证100地只切 除线路。,由于B相不装电流互感器和相应的电流继电器，当线路上发生B相接地，而线路I上发生A相或C相接地时，保护2不能动作，只能由保护1动作切除线路I，扩大了停电范围。这种接线方式在不同相别的两点接地组合中，只能保证的机会有选择性地切除一条线路。,上页,下页,返回,1.并联线路,对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力,完全星型,两套保护将同时动作，而切除两条线路。,不完全星型,保护动作情况,“+”动作 “-”不动作,能保证有的机会只切除一条线路。,(三)对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力,上页,下页,返回,当过电流保护接于变压器的一侧，作为变压器及另一侧线路故障的后备保护时，保 护的接线将直接影响保护对某些故障的 反应能力或灵敏性。,d侧各相电流之间的关系,Y侧各相电流之间的关系,d侧a、b两相发生短路时，YN侧A相和C 相中的电流只为B相电流的一半。,上页,下页,返回,对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力结论,当采用变压器高压侧(YN侧)的过电流保护，作为 变压器保护的后备保护时，若保护采用三相完全星形 接线，则接于B相的电流继电器灵敏度最高，是其他 两相电流继电器的两倍。 当采用两相不完全星形接线时，因B相上没有电流 继电器，所以不能反应B相的最大电流，故灵敏度只有 三相完全星形接线时的一半。 为克服这一缺点，可在不完全星形接线的中性线 上接入一个电流继电器，流过这个继电器的电流大小 与B相电流相等。称为二相三继电器接线。,上页,下页,返回,第五节 阶段式电流保护,将无时限电流速断、限时电流速断及定时限过电 流保护组合在一起，构成一整套保护，使之相互补充 和配合，称为三段式电流保护。 通常将无时限电流速断保护称为I段； 限时电流速断保护称为段； 定时限过电流保护称为段。 I段和段保护共同组成线路的主保护，段保 护作为本线路I、段保护的近后备，也作为下一线 路保护的远后备。,三段式电流保护保护范围示意图,上页,下页,返回,上页,下页,返回,三段式电流保护接线原理图,I段,II段,III段,上页,下页,返回,三 段 式 电 流 保 护 接 线 展 开 图,I段,上页,下页,返回,三 段 式 电 流 保 护 接 线 展 开 图,第三章 输电线路接地保护,本章主要内容,一、中性点直接接地电网中单相接地故障的保护 二、小接地电流系统单相接地故障的保护,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,一、中性点工作方式,中性点经消弧线圈接地,中性点直接接地,中性点不接地,中性点经高电阻接地,上页,下页,返回,当发生一点接 地故障时，即 构成单相接地 短路，这时所 产生的故障电 流很大 ，称中 性点直接接地 的系统为大接 地电流系统。,当一相发生 接地故障时， 故障电流是各 元件对地的电 容电流，往往 比负荷电流小 得多，所以这 种系统叫小接 地电流系统。,二、中性变压器中性点接地方式的选择点工作方式,上页,下页,返回,变压器中性点接地情况的变化，直接影响 到零序电流保护的灵敏度。因此，对变压器中 性点接地的选择应满足两点要求： 不使系统出现危险的过电压； 不使零序序网有较大的变化，以保证零序电 流保护有稳定的灵敏度。,变压器中性点接地方式的选择原则如下： (1)在多电源系统中，每个电源处至少应该有一台变压器中 性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其它 电源切断联系时，形成中性点不接地系统。 (2)在双母线按固定联接方式运行的变电所，每组母线上至 少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母线联络开关 断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变压器。 (3)如果两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压 器。正常将其中一台变压器中性点直接接地。当中性点接地 的变压器退出运行时，则将另一台变压器转入中性点接地运 行。,(4)在两台以上变压器并联运行的情况下，规定正常 按一台变压器中性点接地运行，其它变压器中性点 不接地。当中性点接地的变压器停运时，将其中零 序阻抗或综合零序阻抗与停用变压器的相近的一台 或两台中性点不接地的变压器转入中性点接地运行。 (5) 低压侧无电源的变压器的中性点可以不接地运行， 以提高零序电流保护灵敏度和简化保护接线。,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,上页,下页,返回,三、接地故障时零序分量的分布特点,故障点处、母线M 和N处的零序电压 为 当K点发生单相接地 短路时，故障点处的 零序电流为,零序电压、零序电流的分布具有下特点： (1)故障点处的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零。,(2)零序电流是由故障点处零序电压产生，只在故障点与中性点接地的变压器之间流动。并由大地构成回路。,(3)零序或负序功率方向与正序功率方向相反，即正序功率方向为由母线指向故障点，而零序功率方向却由故障点指向母线。,上页,下页,返回,四、零序电流保护的组成及多段式零序电流保护,上页,下页,返回,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,1.无时限零序电流速断保护,工作原理和整定与相间 短路的无时限电流速断 保护类似,1、躲过被保护线路末端接 地短路故障时，流过本保 护的最大零序电流。 可靠系数， 一般取1.25-1.3。 N处发射接地故障 时，最大零序 电流。,2、躲过断路器三相触头不 同时合闸时，流过保护的 最大零序电流。 可靠系数，一般取 1.1-1.2。 三相触头不同时合 闸时，最大零序 电流。,3、当被保护线路采用单相 自动重合闸时，保护还应 躲过单相重合闸过程中出 现非全相运行又伴随振荡 时的零序电流。 - 可靠系数，一般取 1.1-1.2。 非全相振荡时的 零序电流。,零序电流I段的动作电流取上 述三个条件计算的最大者。,上页,下页,返回,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,2. 限时零序电流速断保护,限时零序电流速断保护 工作原理和整定与相间 短路的限时电流速断保 护类似,其动作时限和电 流与相邻线路零序I段 配合。,1、按与相邻线路的零序电 流I段配合 _可靠系数， 一般取1.25-1.3。 _分支系数.,2、按躲过非全相运行时的 零序电流整定“躲非全相运 行段” _本线路非全相运 行时的最大零序 电流。,零序段的灵敏度应 按被保护线路末端接 地故障时流过保护的 最小三倍零序电流来 校验，要求 Ksen1315。,上页,下页,返回,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,3. 零序过电流速保护,零序过电流速保护工作 原理和整定与相间短路 的过电流保护类似,1躲过相邻线路出口处 发生三相短路时，流过 保护的最大不平衡电流。 -相邻线路出口 处发生三相短路 时，零序电流滤 过器所输出的最 大不平衡电流。,可按下式计算 非周期分量系数，取1-2 电流互感器同型系数，三相同型时取0.不 同型时取1。 电流互感器10%误差，取0； 相邻线路出口处三相短路时，流经保护 安装点的最大短路电流。,2.与相邻线路III段零序电流保护的灵敏度取得配合,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,上页,下页,返回,4. 零序方向电流速保护,1.增设方向元件的必要性,在零序电流保护正方 向有中性点接地的变 压器的情况下，无论 被保护线路对侧有无 电源，当保护反方向 发生非对称接地故障 时，就有零序电流通 过保护安装点。,2.正向故障时，保护安装 点零序电压与零序电流的 相位关系,上页,下页,返回,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,3.整流型零序功率方向继电器,动作回路和制 动回路的电压,功率方向继电器 动作方程,上页,下页,返回,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,LG-12型零序功率方向继电器接线方式,继电器电压线圈的“*”端与零序电压滤过器 的非“*”端相接，即采用反极性接线方式,第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护,大接地电流系统零序保护的评价,一、灵敏庹高 过电流保护是按最大负荷电流整定， 而零序过电流保护是按躲过最大不平衡电 流整定，因此，零序过电流保护的灵敏度 高。,上页,下页,返回,二、动作迅速 零序过流保护的动作时限，不必与 Y，d接线的降压变压器后的线路保护动 作时限相配合，因此，其动作时限比相 间过电流保护动作时限短。,三、不受系统振荡和过负荷的影响 当系统发生振荡和对称过负荷时，三相 是对称的，反应相间短路的电流保护都受其 影响，可能误动作。而零序电流保护则不受 其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序 分量。,四、接线简单、经济、可靠 零序电流保护反应单一的零序分量，故 用一只测量继电器就可反应三相中任意一相 的接地短路，使用继电器的数量少。所以， 零序电流保护接线简单、经济、调试维护方 便、动作可靠。,上页,下页,返回,第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护,一.中性点不接地系统单相接地的特点,第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护,单相接地的特点: 1、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。 非故障相电压升高至原来的 倍，电源中性点对地电 压与故障相电势的相量大小相等方向相反； 2、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容 电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路； 3、故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件 的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路 指向母线。,上页,下页,返回,第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护,二.中性点不接地系统单相接地的保护方式,上页,下页,返回,第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护,二.中性点不接地系统单相接地的保护方式,上页,下页,返回,第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护,二.中性点不接地系统单相接地的保护方式,3零序功率方向保护,在出线较少的情况下，非故障线 路的零序电容电流与故障线路的 零序电容电流相差不大，采用零 序电流保护灵敏度很难满足要求 ，可利用故障线路和非故障线路 零序功率方向的不同，区分出故 障线路，构成有选择性的零序 方向保护区分出故障,上页,下页,返回,第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护,三、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点,上页,下页,返回,第二节小接地电流系统单相接地 故障的保护,经消弧线圈接地系统单相接地的特点: 当采用过补偿方式时，流经故障线路和非故障 线路保护安装处的电流，是电容性电流，其容 性无功功率方向都是由母线流向线路。故无法 利用功率方向来判别是故障线路还是非故障线 路。当过补偿度不大时，也很难利用电流大小 判别出故障线路。,上页,下页,返回,第四章 电网的距离保护,本章主要内容,一、距离保护的工作原理 二、阻抗继电器 三、方向阻抗继电器的特殊问题 四、阻抗继电器的接线方式 五、影响距离保护正确工作的因素 六、距离保护的整定计算 七、微机保护装置举例,第一节 距离保护的工作原理,用阻抗继电器作为测量元件，测量保护安装处到故障点之间的距离，并且根据距离的远近来决定保护动作时间的一种保护称为距离保护或阻抗保护。,上页,下页,返回,一、工作原理,二、实现特性,距离保护的动作时间与保护安装点至短路点之间距离的关系t=（L），称为距离保护的时限特性。为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛采用具有三段动作范围的阶梯型时限性。,数字式线路保护,第一节 距离保护的工作原理,上页,下页,返回,三、组成元件,跳 闸,上页,下页,返回,第二节 阻抗继电器,一、阻抗继电器的动作特性,全阻抗继电器,方向阻抗继电器,偏移特性阻抗继电器,上页,下页,返回,1、全阻抗继电器,二、阻抗继电器的构成方法,上页,下页,返回,2、方向阻抗继电器,二、阻抗继电器的构成方法,上页,下页,返回,3、偏移特性阻抗继电器,二、阻抗继电器的构成方法,上页,下页,返回,三、阻抗继电器交流回路的原理接线,1、全阻抗继电器：根据比幅原理构成,上页,下页,返回,三、阻抗继电器交流回路的原理接线,1、全阻抗继电器：根据相位原理构成,上页,下页,返回,三、阻抗继电器交流回路的原理接线,2、方向阻抗继电器：根据幅值原理构成,上页,下页,返回,三、阻抗继电器交流回路的原理接线,2、方向阻抗继电器：根据相位原理构成,上页,下页,返回,第三节 方向阻抗继电器的特殊问题,一、方向阻抗继电器的死区及其消除措施 （一）方向阻抗继电器的死区 当保护正方向出口附近发生相间短路时，母线电压为零或很小，加到继电器上的电压小于最小电压时，方向阻抗继电器不能动作。发生此情况的一定范围，称为方向阻抗继电器的死区。 （二）消除死区的措施 在方向阻抗继电器中引入插入电压或极化电压，并且要求它们同相位。,上页,下页,返回,第三节 方向阻抗继电器的特殊问题,1、记忆回路：,上页,下页,返回,第三节 方向阻抗继电器的特殊问题,2引入非故障相电压：,上页,下页,返回,第三节 方向阻抗继电器的特殊问题,二、阻抗继电器的精确工作电流 1、精工电流的定义 当继电器的起动阻抗等于0.9倍的整定阻抗时所对应的最小测量电流，称为精确工作电流。 2、精工电流的特性曲线,上页,下页,返回,第四节 阻抗继电器的接线方式,一、阻抗继电器的接线方式要求 1、测量阻抗应正比于短路点到保护安装点之间的距离； 2、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围应不随故障类型而变化。 二、相间短路阻抗继电器的0接线方式,上页,下页,返回,1.三相短路,上页,下页,返回,2.两相短路,上页,下页,返回,3.两相接地短路,上页,下页,返回,（二）接地短路阻抗继电器的接线方式,1、接线方式：,上页,下页,返回,（二）接地短路阻抗继电器的接线方式,2、测量阻抗的计算：,第五节 影响距离保护正确工作的因素,一、分支线对距离保护的影响,上页,下页,返回,1、助增电流的影响：,第五节 影响距离保护正确工作的因素,一、分支线对距离保护的影响,上页,下页,返回,2、外汲电流的影响：,二、过度电阻对距离保护的影响,上页,下页,返回,2、过渡电阻对单侧电源线路和影响,这样当Rg较大时保护1 和保护2将同时以第II段的时限动作，从而失去选择性。,二、过渡电阻对距离保护的影响,上页,下页,返回,二、过渡电阻对距离保护的影响,过渡电阻可能引起某些保护的无选择性动作。,上页,下页,返回,二、过渡电阻对距离保护的影响,阻抗继电器在+R方向所占的面积越大，影响越小,上页,下页,返回,三、电力系统振荡对距离保护的影响,1、振荡时电流、电压的分布与变化,M侧电源的 电动势,振荡电流,M侧电源的 阻抗,上页,下页,返回,三、电力系统振荡对距离保护的影响,2、振荡时电流、电压的分布与变化,2、测量阻抗的变化规律,上页,下页,返回,三、电力系统振荡对距离保护的影响,4、振荡闭锁装置的原理,3、对距离保护的影响,全阻抗继电器受振荡的影响最大，而透镜型继电器所受的影响最小。 当保护安装点越靠近振荡中心时，受到的影响就越大。 当距离保护带有较大的延时，可利用其延时躲开振荡的响。,上页,下页,返回,四、电压互感器二次断线对距离保护的影响,第五章 电力变压器保护,本章主要内容,一、常见故障、不正常运行及保护 二、变压器主保护 三、变压器后备保护和过负荷保护 四、变压器接地保护,第一节 常见故障和不正常运行及保护,上页,下页,返回,瓦斯保护,过电流保护,零序保护,二、不正常运行：,过负荷保护,一、常见故障,（后备保护）,第二节 变压器主保护,上页,下页,返回,一、瓦斯保护原理及构成,反应变压器 油箱内部故障 产生的气体而 动作,主要由瓦 斯继电器构成, 轻瓦斯动作于 信号,重瓦斯 动作于跳闸.,瓦斯保护的主 要元件是瓦斯 继电器，它安 装在变压器的 油箱和油枕之 间的连接管道 中.,瓦斯保护原理接线,瓦斯继电器,上页,下页,返回,第二节 变压器主保护,上页,下页,返回,二、变压器纵差动保护,1、基本原理及实现的特点:,变压器纵差动保护通常采用环流法接线。原理与输电线路类似，但在实现时应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位不同。,上页,下页,返回,变压器纵差动保护,2、影响差动保护的因素及措施:,分析励磁涌流 的特点,励磁涌流 影响的措施,变压器差动 保护的构成,含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧； 励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量； 励磁涌流相邻波形之间存在“间断角”。,采用具有速饱和变流器的BCH型差动继电器构成变压器纵差动保护； 采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护； 采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。,上页,下页,返回,比率制动式差动继电器的组成及作用,比率制动部分是用于防止外部短路时，由于不平衡电流影响而造成误动作； 二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载投入时出现励磁涌流而造成保护误动作； 差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障； 差动部分作用，保证内部故障时正确动作。,第三节 变压器后备保护和 过负荷保护,上页,下页,返回,一、变压器的过电流保护,1、原理接线： 2、整定原则：,第三节 变压器后备保护和 过负荷保护,上页,下页,返回,二、低电压起动的过电流保护,1、原理接线： 2、低电压继电器整定原则及方法：,应低于正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压 。,3、灵敏度校验：,按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。,上页,下页,返回,第三节 变压器后备保护和 过负荷保护,上页,下页,返回,三、复合电压起动的过电流保护,1、原理接线： 2、负序电压继电器整定原则及方法：,躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平衡电压。,第三节 变压器后备保护和 过负荷保护,上页,下页,返回,四、负序电流和单相低电压起动的 过电流保护,1、原理接线： 2、负序电流继电器整定原则及方法：,躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最大不平衡电流 。,上页,下页,返回,第三节 变压器后备保护和 过负荷保护,上页,下页,返回,五、变压器过负荷 变压器过负荷电流大多数情况下三相是对称的，因此只装设对称过负荷保护。即只用一个电流继电器接于任一相电流之中，动作时经延时作用于信号。 过负荷保护的动作电流应躲过变压器额定电流。 过负荷保护的动作时限，应比过电流保护的最大时限增加一个时限阶差t。,第四节 变压器的接地保护,上页,下页,返回,一、原理框图,第四节 变压器的接地保护,上页,下页,返回,二、整定计算,二、整定计算,二、整定计算,二、整定计算,二、整定计算,1、零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保护动作电流配合整定。,2、动作时限与相邻元件零序电流后备保护的时限配合 整定。,3、零序电流元件3I0的动作电流根据间隙击穿电流的经验数据整定，一般一次值为100A。时间元件T的延时，一般取05s。,第六章 同步发电机保护,本章主要内容,一、常见故障和不正常运行及保护 二、发电机纵差动保护 三、定子绕组匝间短路保护 四、定子绕组的接地保护 五、负序电流保护和过负荷保护 六、同步发电机的失磁保护 七、同步发电机转子回路接地保护,第一节 常见故障和不正常运行及保护,上页,下页,返回,一、发电机常见故障及保护：,相间短路纵差动保护,匝间短路匝间短路保护,单相接地单相接地保护,一点接地一点接地保护,二点接地二点接地保护,为了保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不 正常运行状态的影响限制到最小范围，按照GB14 258-1993继电保护和安全自动装置技术规程 的规定，发电机应装设以下保护装置。,第一节 常见故障和不正常运行及保护,上页,下页,返回,二、发电机不正常运行及保护,转子失磁,减负荷或动作于 解列灭磁,过电流,过电流保护,以短时限动作于解列， 以长时限动作于停机,过负荷,过负荷保护,动作于信号或减负 荷、降低励磁电流,过电压,过电压保护,动作于解列灭磁,逆功率,逆功率保护,动作于信号 或解列,失磁保护,第二节 发电机纵差动保护,上页,下页,返回,一、用BCH2型继电器构成的发电机差动保护,、原理接线：,上页,下页,返,一、用BCH2型继电器构成的发电机差动保护,、整定计算：,、整定计算：,）躲过外部短路时的最大不平衡电流。,）为避免电流互感器二次回路断线时误动作，保护的动作电流应大于发电机的额定电流。,上页,下页,返回,二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护,、原理接线,调节最小动作电流,调节制动特性斜率,上页,下页,返,二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护,2、LCD12型继电器制动特性曲线,直线4表示 外部短路 故障时通 过变压器 的故障电 流和不平 衡电流之 间的关系,二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护,3、整定计算,3、整定计算,1）最小动作电流：按躲过最大负荷下差回路的不平衡电流整定。,2）制动特性斜率：,3）最小制动电流：取额定电流的50% -100%。,4、灵敏系数校验：,按单机运行时，发电机出口两相短路校验。,上页,下页,返回,第三节 定子绕组匝间短路保护,上页,下页,返回,一、单元件式横差保护,第三节 定子绕组匝间短路保护,上页,下页,返回,二、纵向零序电压匝间短路保护,第三节 定子绕组匝间短路保护,上页,下页,返回,三、测量励磁绕组2次谐波电流的匝间短路保护,当定子绕组发生匝间短路时，KWN和K同时动作，经KWN和K两触点串联接通跳闸回路。,第四节 定子绕组的接地保护,上页,下页,返回,一、反应基波零序电压的接地保护,1定子单相接地故障的零序电压特点,第四节 定子绕组的接地保护,上页,下页,返回,3、反应基波零序电压的接地保护,上页,下页,返回,二、3次谐波式定子绕组单相接地保护,1定子单相接地时三次谐波电压的特点,正常运行时，机端3次谐波电压小于中性点侧3次谐波电压；当定子绕组的=0.5-1范围内发生金属性接地故障时，U3S U3N；当在距中性点50%范围以内发生单相接地时，则U3S U3N 。,2反应三次谐波电压的接地保护,如果用机端的3次谐波电压U3S作为动作量，中性点的3次谐波电压U3N作为制动量构成接地保护，其动作条件为U3S U3N，则正常运行时保护不可能动作，只有当中性点附近发生接地故障时，保护才会动作。,上页,下页,返回,三、发电机100%定子接地保护,发电机100%定子接地保护由反应基波零序电压元件和反应3次谐波电压元件两部分组成。第一部分可保护定子绕组的90%95%，而第二部分是用以消除基波零序电压元件保护的死区。,上页,下页,返回,第五节 同步发电机的负序电流保护和过负荷保护,一、发电机承受负序电流的能力,发电机单机容量越大,其允许的承受负序电流的能力越低,可用下面的方程表示:,A发电机允许过热时间常数，它与发电机容量、冷却方式等有关，非强迫冷却的发电机;,I2发电机短时承受的负序电流.,上页,下页,返回,第五节 同步发电机的负序电流保护和过负荷保护,1、两段式定时限负序电流保护,上页,下页,返回,第五节 同步发电机的负序电流保护和过负荷保护,上页,下页,返回,第五节 同步发电机的负序电流保护和过负荷保护,二、过负荷保护,大型发电机，由于有效材料利用率的提高，发电机热容量降低，从而使发电机的过负荷能力大大降低。为了充分利用发电机的过载能力而又不致损坏发电机，在大型发电机的定子、转子、励磁绕组都采用反时限特性的过负荷保护。,上页,下页,返回,第六节同步发电机的失磁保护,一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗,上页,下页,返回,第六节同步发电机的失磁保护,一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗,第六节同步发电机的失磁保护,二、失磁保护判据及保护方案,失磁保护判据,第六节同步发电机的失磁保护,二、失磁保护判据及保护方案,上页,下页,返回,第七节 同步发电机转子回路接地保护,一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护,1测量导纳特性,上页,下页,返回,第七节 同步发电机转子回路接地保护,一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护,1测量导纳特性,上页,下页,返回,第七节 同步发电机转子回路接地保护,一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护,2、继电器的构成,上页,下页,返回,阻抗继电器的整定电导圆,动作方程,第七节 同步发电机转子回路接地保护,二、直流电桥原理构成的两点接地保护,上页,下页,返回,第七章 母线保护,本章主要内容,一、母线故障和装设母线保护基本原则 二、单母线保护 三、双母线保护 四、断路器失灵保护,第一节 母线故障及装设保护的原则,上页,下页,返回,第二节 单母线保护,一、母线完全电流差动保护,上页,下页,返回,母线完全电流差动保护的整定计算,（1）按躲过电流互感器二次回路断线时的负荷电流；,（2）躲过外部故障时差动回路中可能产生的最大不平衡电流。,上页,下页,返回,为实现母线不完全差动保护，则只需在有电源的元件上装设变比和特性完全相同的D级电流互感器。且电流互感器只装设在A、C两相上，按差动原理连接，在差动回路中接入1KD、2KD差动继电器。因没有将所有连接元件都接入差动回路，故称不完全电流差动保护。,上页,下页,返回,二、母线不完全电流差动保护,数字式母线保护屏,电流比相式母线保护是根据母线外部故障或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变化来实现的。,三、电流比相式母线保护,上页,下页,返回,第三节 双母线保护,上页,下页,返回,上页,下页,返回,母线外部故障时的电流分布图,上页,下页,返回,母线内部故障电流分布图,固定连接破坏外部故障,上页,下页,返回,固定连接破坏内部故障,上页,下页,返回,二、母联电流相位比较式母线保护,上页,下页,返回,第四节 断路器失灵保护,断路器失灵保护又称后备接线。在同一发电厂或变电所内，当断路器拒绝动作时，它能以较短时限切除与拒动断路器连接在同一母线上所有电源支路的断路器，将断路器拒动的影响限制到最小。,上页,下页,返回,演示文稿到此结束！,谢谢！,