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1、继电保护及自动装置基本知识,电气班,2013年12月26日,01.电力系统继电保护02.继电保护的基本原理和保护装置的组成03.电力系统主要设备的保护配置 04.思考题,2,目 录,01,电力系统继电保护,3,继电保护基本概念:继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行；电力系统安全自动装置则用以快速恢复电力系统的完整性，防止发生或中止已开始发生的足以引起电力系统长期大面积停电的重大系统事故，如电力系统失去稳定、频率崩溃或电压崩溃等。二者是一种互相配合的关系。,4,继电保护的基本任务:1发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件(设备)从电力系统中切
2、除，使非故障部分继续运行。2发生不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过一定的延时，并根据运行维护条件(如有无经常值班人员)，而动作于发出信号(减负荷或跳闸)，且能与自动重合闸相配合。,6,电力系统对继电保护的基本要求:选择性、速动性、灵敏性和可靠性。选择性:指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行；速动性:指的是在发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障，从而缩小故障范围，减轻短路引起的破坏程度，减小对用户工作的影响，提高系统的稳定性；,灵敏性 是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力；可靠性 是指在规定的保护
3、范围内发生了属于它应该动作的故障时动作，其他不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。这些要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调，最终达到“四统一”。,02,继电保护的基本原理和保护装置的组成,8,继电保护的基本原理 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。,9,继电保护装置的组成 由三个部分组成的，即测量部分、逻辑部分和执行部分，其原理结构如下图所示,测量部分：是测量被保护元件工作状态（正常工作、非正常工作或故障状态）的个或几个物理量，并和已给定的整定值进行比
4、较，从而判断保护是否应该起动。,逻辑部分：是根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑程序工作，最后传到执行部分。,执行部分：是根据逻辑部分送来的信号，最后完成保护装置所担负的任务，如发出信号，跳闸或不动作等。,继电保护装置元件,一套完整的继电保护装置一般由负责采集一次设备电气量的测量元件、反应一个或多个故障量而动作的继电器元件，组成逻辑回路的时间元件和输入输出回路的中间元件等组成。,电压互感器(PotentialTransformer，PT),一种能将高电压按比例转换为低电压的电力设备，可向监控、保护等系统提供所需的电压量。它可以将一次设备与二次控制回路
5、分开，从而更好地实现对一次设备的监视及控制。实际中，可将其看成是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流；当二次侧短路时，负载阻抗为零，则产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。因此在实际中，运行中的PT二次侧严禁短路！,1.测量元件,电流互感器（CurrentTransformer，CT）,是将大电流按比例转换为小电流的电力设备，可向监控、保护等系统提供所需的电流量。与PT一样，它也可将一次设备与二次控制回路分开。实际中，可将CT看成一个电流源。在正常运行时，二次电流产生的磁通势对一次电流产生的磁通势起去磁作用，励滋电流很小，铁芯中的总磁通很小，
6、二次绕组的感应电动势不超过几十伏。如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失，其一次电流完全变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增。铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组的匝数很多，根据电磁感应定律E=4.44fNBS，就会使二次绕组两端产生很高(甚至可达数干伏)的电压，不但可能损坏二次绕组的绝缘，而且将严重危及人身安全；再者，由于磁感应强度剧增，使铁芯损耗增大，严重发热，甚至烧坏绝缘。因此，运行中的CT二次侧严禁开路！CT的二次回路中不能装设熔断器。,2.继电器,在继电保护中的作用，可分为测量继电器和辅助继电器两大类。（1）测量继电器能直接反应电气量的变化。按所反应电气量的不同，又可分为电流继电器、电压继
7、电器、功率方向继电器、阻抗继电器、频率继电器以及差动继电器等。（2）辅助继电器可用来改进和完善保护的功能。按其作用的不同，可分为中间继电器间继电器以及信号继电器,继电器按结构型式分类,目前主要有电磁型、感应型、整流型以及静态型。常见的继电器：1.电磁型电流继电器；2.电磁型电压继电器；3.电磁型时间继电器；4.电磁型中间继电器；5.电磁型信号继电器；6.瓦斯继电器；,继电器的符号表示,03,电力系统主要设备的保护配置,20,1.发电机保护配置,发电机发生的故障和不正常工作状态：主要故障：定子绕组相间短路；定子绕组一相匝间短路；定子绕组对地绝缘破坏引起的单相接地；转子绕组(励磁回路)接地；失励磁
8、。,主要的不正常工作状态：定子绕组过电流；定子绕组过电压(水轮发电机、大型汽轮发电机)；三相电流不对称；断路器断口闪络；非全相运行；逆功率；过负荷；过励磁；失步等。,发电机应装设的保护及其作用,1.纵联差动保护：为定子绕组及其引出线的相间短路保护。2.横联差动保护：为定子绕组一相匝间短路保护，只有当一相定子绕组有两个及以上并联分文而构成两个或三个中性点引出端时，才装设该种保护。,3.单相接地保护：为发电机定子绕组的单相接地保护。4.励磁回路接地保护(转子接地)：为励磁回路的接地故障保护，分为一点接地保护和两点接地保护两种。水轮发电机都装设一点接地保护，动作于信号。,5.低励、失磁保护：为防止大
9、型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后，从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响。6.过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。,7.定子绕组过电流保护：当发电机纵差保护范围外发生短路，而短路元件的保护或断路器拒绝动作时，为了可靠切除故障，则应装设反应外部短路的过电流保护：该保护兼作纵差保护的后备保护。8.定子绕组过电压保护：水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护，以切除突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压。,9.负序电流保护：电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称时，发电机定子绕组中就有负序电流。该负序电流产生反向旋转磁场
10、，相对于转子为两倍同步转速，因此在转于中出现100Hz的倍频电流，它会使转子端部、扩环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤。中小型发电机多装设负序定时限电流保护；大型发电机多装设负序反时限电流保护，其动作时限由发电机转子承受负序发热的能力决定，不考虑与系统保护配合。,10.失步保护 大型发电机应装设反应系统振荡过程的失步保护。中小型发电机都不装设失步保护、当系统发生振荡时，由运行人员判断，根据情况用人工增加励磁电流、增加或减少原动机出力、局部解列等方法来处理。,2.变压器保护配置,变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。内部故障主要是：相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路,外
11、部故障主要是：引出线上绝缘套管的故障，这种故障可能导致引出线的相间短路和接地(对变压格外壳)短路。变压器的不正常工作情况主要有：由于外部短路和过负荷引起的过电流，油面的极度降低和电压升高等。,变压器一般应装设下列保护：1.防御变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。2.防止变压器绕组和引线的多相短路、中性点直接接地电网侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路的纵差动保护或电流速断保护。3.防止外部相间短路并作瓦斯保护和纵差动保护（或电流速断保护）后备的过电流保护(或复合电压起动的过电流保护或保护或负序电流保护)。,4.防御中性点直接接地系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。5.防御对称过负荷
12、的过负荷保护。以上第(2)、(3)、(4)项的保护及重瓦斯保护部动作于跳闸；第(5)项及第(1)中轻瓦斯保护只动作于信号。,3.输电线路保护配置 线路保护的任务是有选择地、快速地、可靠地切除输、配电线路发生的各种故障，根据电网的形式及其发生故障的种类，线路保护有下述几种：,线路纵联保护：是当线路发生故障时,使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置,是线路的主保护。它以线路两侧判别量的特定关系作为判据。即两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后,两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。,距离保护：,是以距离测量元件为基础构成的保护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数(阻抗、电
13、抗、方向)与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的长度成正比，故名距离保护,零序保护：,在大短路电流接地系统中发生接地故障后,就有零序电流、零序电压和零序功率出现,利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置。,过流保护：,在输、配电线路在运行中往往会发生相间短路，其重要特征是线路中的电流剧烈地增加。利用电流增加这一特点设计的保护装置。,自动重合闸装置,是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。电力系统采用自动重合闸装置，极大地提高了供电的可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增强了线路的送电容量。,04,思考题,39,思考题：,1.运行中CT二次侧为何不能开路、PT为何不能短路？实际工作中需要对CT、PT进行切换时应如何进行？2.继电保护的基本原理是什么？3.电力系统安全自动装置与继电保护装置有何关系？,谢谢,
