繼電保護(hù)基本原理培訓(xùn)課件(石油化工學(xué)院繼保培訓(xùn)).ppt
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繼電保護(hù)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(shí)可能產(chǎn)生的嚴(yán)重后果1、數(shù)值較大的短路電流通過(guò)故障點(diǎn)時(shí)，引燃電弧，使故障設(shè)備損壞或燒毀；2、短路電流通過(guò)非故障設(shè)備時(shí)，產(chǎn)生發(fā)熱和電動(dòng)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(yùn)行的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩，甚至使整個(gè)電力系統(tǒng)瓦解。（頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定）,二、繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)裝置是指安裝在被保護(hù)設(shè)備上，反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)裝置最初是以機(jī)電式繼電器為主構(gòu)成的，故稱為繼電保護(hù)裝置，而目前繼電器已被電子元件及計(jì)算機(jī)替代，但仍沿用此名稱。在電力部門常用繼電保護(hù)一詞泛指繼電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。,三、繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)1、自動(dòng)、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(wú)故障設(shè)備迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；(在最短的時(shí)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(yùn)行情況，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)，由運(yùn)行人員進(jìn)行處理或自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整或?qū)⒗^續(xù)運(yùn)行會(huì)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(shí)。3、繼電保護(hù)裝置還可以和電力系統(tǒng)中其它自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間。,4個(gè)基本要求：(1)選擇性：即保護(hù)裝動(dòng)作時(shí)，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(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。保護(hù)裝置或斷路器可能拒動(dòng)，需考慮后備保護(hù)問(wèn)題（差動(dòng)保護(hù)區(qū)間內(nèi)外；單側(cè)電源定時(shí)限和延時(shí)速斷）,(2)速動(dòng)性：快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間，以及縮小故障設(shè)備的損壞程度。常識(shí)：快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般30ms，最快10ms斷路器動(dòng)作時(shí)間一般60～150ms，最快20～60ms(3)靈敏性：指對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在保護(hù)范圍內(nèi)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能敏銳的正確反映。(4)可靠性：保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，必須可靠動(dòng)作；不該動(dòng)作時(shí)，必須可靠不動(dòng)。,四性的相互關(guān)系：1、選擇性與速動(dòng)性存在矛盾，二者兼顧，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本過(guò)高（差動(dòng)保護(hù)可解決矛盾）有些情況必須保證快速動(dòng)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(jī)、變壓器及電動(dòng)機(jī)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(dòng)”；過(guò)分的考慮“穩(wěn)妥性”，增加了“拒動(dòng)”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(fù)荷之間聯(lián)系很緊密時(shí)，提高繼電保護(hù)“不拒動(dòng)”的可靠性比提高“不誤動(dòng)”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(fù)荷之間聯(lián)系比較薄弱的情況下，提高繼電保護(hù)“不誤動(dòng)”的可靠性比提高“不拒動(dòng)”的可靠性更為重要。,五、繼電保護(hù)裝置發(fā)展史1、機(jī)電式繼電器：以電磁型、感應(yīng)型、電動(dòng)型繼電器為主，都具有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分。2、晶體管繼電保護(hù)裝置（第一代電子式靜態(tài)保護(hù)裝置）3、集成電路繼電保護(hù)裝置（第二代電子式靜態(tài)保護(hù)裝置）。4、微機(jī)保護(hù)裝置（采用單片機(jī)、DSP、嵌入式微機(jī)等）,,線路保護(hù)的基本原理,一、三段式電流保護(hù)1、電流速斷保護(hù)（第I段電流保護(hù)、瞬動(dòng)I段電流保護(hù))：1）簡(jiǎn)單可靠、廣泛應(yīng)用；缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式和短路類型變化的影響；對(duì)于短線路很可能保護(hù)范圍為零（首末端短路電流相差不大）。2）圖片：見(jiàn)下圖3）分析：a）整定原則：按照躲過(guò)最大運(yùn)行方式下本線路尾端三相短路時(shí)電流整定。b）為何不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)：目的是為了保證選擇性，因?yàn)槟┒伺c下一級(jí)保護(hù)出口短路電流相差很小。c）保護(hù)范圍怎樣受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響：最大運(yùn)行方式時(shí)，保護(hù)范圍最大；最小運(yùn)行方式時(shí)，保護(hù)范圍最小，甚至失靈。,2、時(shí)限電流速斷保護(hù)（第II段電流保護(hù)）1）切除本線路上速斷保護(hù)范圍以外的故障，對(duì)于該保護(hù)的要求是：a）在任何情況下，能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并具有足夠的靈敏性；b）在較小的時(shí)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(hù)范圍不超出相鄰線路I段電流保護(hù)的范圍，動(dòng)作時(shí)限比相鄰線路速斷保護(hù)高出一個(gè)時(shí)間階段Δt，通常取0.5秒。,b）限時(shí)速斷保護(hù)靈敏性的要求：為了保證在線路末端短路時(shí)，保護(hù)裝置一定能夠動(dòng)作，對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)要求Km>1.3～1.5，以防止當(dāng)線路末端短路時(shí)，出現(xiàn)一些不利于保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)的因素（如非金屬性短路、計(jì)算誤差、互感器誤差、保護(hù)裝置誤差等），使保護(hù)拒動(dòng)。c）速斷與限時(shí)速斷保護(hù)配合的評(píng)價(jià)：兩個(gè)保護(hù)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(shí)間范圍內(nèi)切除，在一般的情況下都能夠滿足速動(dòng)性的要求，能夠構(gòu)成一條線路的主保護(hù)。,3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（第III段電流保護(hù)）能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，也能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，作為本級(jí)線路的近后備保護(hù)，還作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，以時(shí)限保證選擇性。按照躲開最大負(fù)荷電流來(lái)整定，在正常運(yùn)行情況下不應(yīng)啟動(dòng)，而在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，則能反映于電流的增大而動(dòng)作。,4、三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)：其主要優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)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(diǎn)是受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。5、電流保護(hù)的接線方式：三相星形接線、兩相星形接線,二、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的零序保護(hù)1、中心點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn)：1）三相之間的線電壓仍然對(duì)稱，對(duì)負(fù)荷的供電沒(méi)有影響，可以繼續(xù)運(yùn)行1－2個(gè)小時(shí)；2）單相接地后，其他兩相對(duì)地電壓升高1.732倍，對(duì)系統(tǒng)的絕緣造成影響，故應(yīng)該及時(shí)發(fā)信號(hào)，以便運(yùn)行人員采取措施排除故障；,3)在發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓，并且整個(gè)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(duì)地電容電流，電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)槟妇€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(duì)地電容電流之和，方向由線路流向母線。,2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)相關(guān)問(wèn)題：1）消弧線圈的作用：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)流過(guò)全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，如果該電流夠大，就會(huì)在接地點(diǎn)燃起電弧，導(dǎo)致兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路，造成停電事故。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在系統(tǒng)的中性點(diǎn)接入一個(gè)電感線圈，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，給系統(tǒng)補(bǔ)償一個(gè)電感電流，該電感電流也流過(guò)接地點(diǎn)，對(duì)電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，消除接地弧光，故這個(gè)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(bǔ)償方式1）完全補(bǔ)償：IL=IC，接地點(diǎn)的電流近似為0，僅從避免弧光電壓角度看補(bǔ)償效果最好，但其存在很大的缺點(diǎn)，因?yàn)橥耆a(bǔ)償時(shí)，滿足串聯(lián)諧振的條件，在正常情況下，如果架空線路對(duì)地電容的不平衡或負(fù)荷不平衡，并且在斷路器非全相合閘時(shí)，都將會(huì)在中性點(diǎn)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(diǎn)對(duì)地電壓升高，這是不允許的，實(shí)際上不采用。2）欠補(bǔ)償：IL下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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