继电保护及自动装置课件.ppt

1、 继电保护与自动装置购任务 电力系统远行中，由于风、雨、雷电的影响、设备的缺陷和绝缘老化、运行维护不当和操作错误等原因，致使组成电力系统的电气元件(发电机、变压器、母线输电线路、电动机等)可能发生各种故障和不正常工作状态。电力系统发生的故障主要是各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。以及发电机、变压器同一相绕组的匝间短路。此外，还有输电线路的断线以及短路与断线组合的复故障等。常见的不正常工作状态主要是过负荷、系统振荡和频率降低等。故障的危害是：(1)故障点的电弧可能烧坏故障设备。(2)故障回路中的设备。由于短路电流产生的热效应和电动力的作用会遭受破坏或损伤。(3)

2、电力系统部分地区的电压大幅度下降，影响用户的正常生产。(4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡。甚至使整个系统瓦解造成大面积停电。因此、任何电力系统在设计和运行时必须考虑到系统中可能发生的故障和不正常工作状态，并利用继电保护装置予以消除、以保证电力系统正常运行。继电保护装置的任务是：(1)当被保护的电气元件发生故障时，保护装置迅速动作，使断路器跳闸、将故障的电气元件从电力系统中切除，使其损坏程度减至最小，并保证无故障部分继续正常运行；(2)当被保护的电气元件出现不正常工作状态时，保护装置发出信号、告诉运行人员予以处理。在无人值班的变电所，保护可作用于减负荷或延时跳闸。电力系统的安全自动

3、装置一方面配合继电保护装置提高供电的可靠性(如自动重合闸、备用电源自动投入装置)；另一方面不断调整系统电压与频率，以保证供电质量及并列运行机组间功率的合理分配。为了使继电保护装置能及时、正确地完成它所担负的任务，对反应短路故障的保护装置有以下四个基本要求；选择性、快速性、灵敏性和可靠性。3定子绕组的单相接地故障 接地点的故障电流是发电机及发电机电压网络连接元件的对地电容电流，当其大到一定程度并持续一定时间时，将损坏铁芯和绕组绝缘甚至进一步引起匝问短路或相问短路。故应采取措施限制接地点的电流，并及时检测出定子绕组的接地障。4励成回路一点接地或两点接地故障 大型发电机组的励磁电压较高，水内冷励磁绕

4、组对地绝缘水平较低，则当励磁绕组和外部回路一点接地时，由于一侧轴承对地绝缘，没有电流通过故障点，故可以继续运行。从安全方面虑，带接地点运行的时间应尽量缩短，并尽快转移负荷，积极安排停机。如果冉出现另一点接地时，将造成励磁回路短路，可能挠坏绕组和转子。两点接地时，由于转于的磁通对称性遭到破坏，发电机组将剧烈地振动，其故障性质是严重的，不宜继续运行，故要求励磁回路一点接地时发信号，两点接地时停机。二 发电机零序电压原理的定子匝间短路保护 1工作原理 下面讲述：100保护区的发电机定子接地保护1电桥式励磁回路一点接地保护装置2、按电桥原理构成的发电机励磁回路两点接地保护 发电机失去励磁后，将出现下述

5、的情况和影响。理论上，正常运行和区外故障时，Ir=I1+I2=0。实际上，很多因素使Ir=Ibp0。（Ibp为不平衡电流）当变压器的中性点采用直接接地的运行方式时，其接地保护一般采用零序电流保护。保护用电流互感器接于中性点引出线上。保护的原理接线图如图418所示。零序电流保护的动作电流应大于被保护侧母线引出线零序过电流保护的动作电流，即按灵敏性相配合的条件整定。保护的动作时限应比引出线零序过电流保护的最大动作时限大一个时限级差t。当线路WL3上K1点发生短路故障时，短路电流Isc由电源经线路WL1、WL 2及WL3流至短路点；由于短路电流Isc经过保护装置l、2及3，且Isc大于保护装置1、2

6、及3的电流继电器的动作电流所以上述各保护装置的电流继电器均起动。但根据选择性要求，应由装于故障线路WL3上的保护装置3动作。使断路器QF3跳闸。QF3跳开后，短路电流消失，保护装置1及2的电流继电器都应立即返回。可见，过电流保护的选择性要靠各保护装置具有不同的延时动作时间来保证.为此必须使各保护的动作时限有如下关系:式中t1、t2、t3分别为保护装置1、2、3的动作时限。t称为时限级差根据断路器及继电器类型不同，t为o35一0.7s一般常取o5s。为获得一定的动作时限，各保护装置都装设有时间继电器。时间继电器触点延时接通的时间，应根据选择性要求所决定的保护装置动作时间来整定。图21给出了各保护

7、装置的动作时限。从图中可知，各保护装置动作时限是从用户到电源逐级增长的，越靠近电源的线路，过电流保护装置的动作时限越长，似一个阶梯，故称为阶梯形时限特性。由于各保护装置的动作时限都分别是固定的，与短路电流大小无关所以称为定时限过电流保护，通常用符号表示。每一线路的过电流保护装置除保护本线路外，还应起相邻下一线路的后备保护作用。如图21中，保护装置2对保护装置3起后备保护作用，即当线路WL3故随时，若因某种原因保护3拒动或断路器QF3失灵时，保护装置2应动作、使断路器QF2跳闸、切除故障。同理保护装置1起保护装置2的后备保护作用。相绕组的匝间短路会破坏电动机的对称运行，最严重的情况是一相绕组全部

8、短接，此时非故障的两相绕组均承受线电压、电动机可能被损坏。但是目前尚无简单、完善的方法反应匝间短路，故一般电动机上不装设匝间短路保护。电动机的不正常工作状态主要是过负荷。引起过负荷的原因一股是：电动机所带机械负荷过大；电动机端电压降低或消失引起其转速降低；供电回路一相断线，及电动机所带机械部分发生故障等。过负荷会使电动机温度超过允许值，使绕组绝缘老化，甚至将电动机烧坏。因此对易产生过负荷的电动机应装设过负荷保护，一般作用于信号，以便运行人员及时处理。电动机供电网络的电压因某种原因而降低时，电动机的转速将下降。当电压恢复时，由于电动机自起动将从电网吸收很大的无功功率，致使电源电压难以恢复。为保证

9、重要电动机自起动应装设低电压保护，切除一部分不重要的电动机，并使不允许或不可能自起动的电动机跳闸。电动机纵差动保护的原理接线图如图65所示。由中性点不接地电网供电的电动机的纵差动保护般采用两相式，接入差回路的继电器可用BCH2型差动继电器或DL11型电流继电器。当用前者时。保护瞬时作用于跳闸；当用后者时，为躲过电动机起动时暂态电流的影响常使出口中间继电器带o.1s的时限动作于跳闸。为防止电流互感器二次回路断线时保护误动作，差动继电器的动作电流应按躲过电动机的额定电流整定即：式中Ktel-可靠系数若采用BCH2取L 3；若采用DL11，取1.5-2。灵敏系数按下式校验：式中Isc.min-系统最小运行方式下、电动机出口两相短路电流。(三)、过负荷保护