电力系统继电保护(张保会)资料.ppt

电力系统继电保护2/528前言•电力系统组成：发、输、配、用•电能的特点：•一次设备：发出、传送、分配和使用电能的设备。发电机、变压器、母线、输电线路、电容器、电动机等属于一次设备•二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备。（+管理）3/5284/528•1.1.1正常工作状态5/5286/5287/528不正常工作状态的危害•1、过负荷：因负荷超过电气设备的额定值造成的电流增大危害：造成载流导体的熔断或加速绝缘材料的老化和损坏从而导致故障•2、频率降低：由于系统中出现有功功率缺额而引起的危害1）影响产品质量2）降到47~48Hz以下会引起频率崩溃3）使电压下降可能引发电压崩溃8/528不正常工作状态的危害•3、过电压：发电机突然甩负荷而产生危害：造成绝缘击穿导致短路•4、系统振荡：因系统受到扰动而失去功率平衡。危害：系统振荡时，电流和电压周期性摆动，严重影响系统的正常运行9/52810/52811/52812/52813/528•后备保护——主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种；①近后备保护：当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。②远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。•辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。32/52833/528发电机保护区低压母线保护区变压器保护区高压母线保护区线路保护区34/52835/52836/52837/528二、选择性选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围有选择性38/528有选择性有选择性39/528拒动有选择性停电40/528有选择性动作非选择性停电正确动作41/52842/52843/52844/52845/52846/52847/528第二章电网的电流保护2.1．单侧电源网络相间短路时电流量值特征50/52851/52852/52853/528mMC2.1.1继电器——测量元件222rdcIMK11()ththtMMKMdcMthMm54/528动作电流：能使继电器动作的最小电流值，记作Iop55/528返回电流：能使继电器返回（原位）的最大电流值Ire56/52857/52858/52859/52860/5282.1.2单侧电源网络相间短路时电流量值特征•目前，我国电力系统主要的电压等级：500kV,330kV,220kV,110kV,66kV,35kV,10kV,6kV,380/220V。110110NNUkVUkV承担输电任务多电源环网电网：中性点直接接地运行方式主保护由纵联保护承担能够快速切除线路上任一点故障电网主要承担供、配电任务采用双电源互为备用电网正常时单侧电源供电方式中性点非直接接地（为什么？）主保护采用阶段式特性的电流保护承担61/528故障类型正序分量比例系数附加电抗单相短路3两相短路两相短路接地三相短路10)(nm)n(z(1)f(1)f(2)f(3)f(1.1)ff0(1)Uzz(2)(0)3fzzz3)xx(xx13)0()2()2()0((2)fzz(2)(0)//(3)fzzzf0(1)Uzzf0(1)Uzzf0(1)Uzz62/528(3)1kskEIZZl(2)132kskEIZZl12ZZ前提：最大运行方式下三相短路最小运行方式下两相短路63/52864/5282.1.3电流速断保护•对于仅反应于电流幅值增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。它是三段式电流保护的第一段65/5281电流速断保护动作电流的整的整定..maxkBIIset.2I66/5281电流速断保护动作电流的整的整定67/528保护范围maxlminlIset.1I注意：保护范围可能为068/52869/528动作时间•保护本身没有延时，•电流继电器延时一般小于10ms；保护出口中间继电器延时60-80ms，•一方面延时动作可以躲过线路中避雷器的放电时间40-60ms，另一方面扩大触电容量和数量。可见，并不是瞬间完成的，有一定的延时。70/52871/52872/52873/528构成74/528结论•仅靠动作电流值来保证其选择性，保护范围直接受到运行方式变化的影响，一般不能保护线路全长（当线路末端为线路-变压器单元时可以保护全长）；需要根据具体场合选择，一般适用于长线路。•能无延时地（相对而言）保护本线路的一部分（不是一个完整的电流保护）。75/5282.1.4限时电流速断保护定义：是带时限动作的保护，用来切除本线路上速断保护范围之外的故障，且作为速断保护的后备保护。要求：①任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性；②在满足要求①的前提下，可以带一定时间延时，但力求动作时限最小；③在下级线路发生短路时，保证下级保护优先切除故障，满足选择性要求。76/5281启动电流的整定IIset.2I77/5282动作时限的选择应比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时间阶梯△tII21ttt△t通常取0.5S78/52879/5283灵敏性校验按系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时的短路电流进行校验21ABCDLI2QFIIset.2IK.B.minsenIIset.2sen1.3~1.5IKIK要求：80/52881/528限时电流速断动作时限的配合关系82/5284限时电流速断保护的构成（图1）83/528限时电流速断保护的构成（图2）84/528小结1.限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长；2.依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性；3.与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼作第Ⅰ段的后备保护。一句话：限时电流速断保护作为本线路首段的近后备、本线路末端的主保护、相邻下一线路首端的远后备。85/5282.1.5（定时限）过电流保护过电流保护是指启动电流按躲最大负荷电流来整定的保护。它是三段式电流保护的第Ⅲ段。该保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。可作为本线路主保护的近后备保护以及相邻下一路保护的远后备保护86/5281启动电流计算动作电流:①躲最大负荷电流②在外部故障切除后，电动机自启动时，应可靠返回。87/5282动作时限的选择•按阶梯原则选择IIIIIIIII436max,tttt88/528IIIIIIIII436max,tttt89/5283灵敏性的校验•（1）作为近后备时90/5283灵敏性的校验•（1）作为远后备时91/528在各个灵敏度系数之间，要求灵敏系数互相配合92/528过电流保护的构成93/52894/528流入保护继电器的电流与电流互感器的二次电流的比值，称为接线系数95/52896/52897/528两种接线方式在各种故障时的性能分析1、对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映；只是动作继电器的个数不同。2、中性点直接接地系统的单相接地短路，三相星形可反应各种接地故障，两相（AC）星形不能反映B相接地故障3、在小接地电流系统中，发生异地两点接地时，一般只要求切除一个接地点，而允许带一个接地点继续运行一段时间。98/52899/528停电通知100/528101/528102/528结论（换一种说法）：•当在Y/△变压器的△侧发生两相短路时：滞后相电流是其它两相电流的两倍并与它们反相位。•当在Y/△变压器的Y侧发生两相短路时：超前相电流是其它两相电流的两倍，并与它们反相位。（作业：推导此结果）•当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线路故障的后备保护，采用两相星形接线时的灵敏度比三相星形接线时降低一半103/528两相三继电器接线方式提高灵敏性系数lYBlYCYAnInII//)(...104/5285两种接线方式的应用（1）三相星形接线：主要用于发电机、变压器的后备保护，采用电流保护作为大电流接地系统的保护（要求较高的可靠性和灵敏性）；也用于中性点直接接地系统中，作为相间短路和单相接地短路的保护（但不常见）。（2）两相星形接线：中性点不接地电网或经高阻接地电网中，用于相间短路保护；（注：所有线路上的保护装置应安装在相同的两相上：A、C相）。105/528三段式电流保护的接线图举例106/528107/5282.1.8对电流保护的评价1、选择性：在单测电源辐射网中，有较好的选择性，但在多电源或单电源环网等复杂网络中可能无法保证选择性。2、灵敏性：受运行方式的影响大，往往满足不了要求。——电流保护的缺点例：第Ⅰ段：运行方式变化较大且线路较短，可能使保护范围为零；第Ⅲ段：长线路重负荷（IL增大，Id减小），灵敏性不满足要求。3、速动性：一般情况下可以满足快速切除故障的要求（第Ⅰ、Ⅱ段满足）；第Ⅲ段越靠近电源，t越长——缺点4、可靠性：线路越简单，可靠性越高——优点108/5282.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护109/528主要内容•1、问题的提出及解决办法•2、功率方向继电器•3、相间短路功率方向继电器接线方式•4、方向性电流保护整定计算特点•5、对方向性电流保护的评价110/5281、问题的提出及解决办法1KAI1KBI111/5282KAI2KBI112/528113/528（2）原因分析误动S+S+S+S+S-S-误动S+S+S+S+S-S-114/528（3）解决方法115/528116/5282、功率方向继电器117/528（1）基本原理118/528119/528（2）功率方向继电器的动作方程120/528121/528（2）功率方向继电器的动作方程122/528(二)功率方向继电器的动作区123/528LG-11整流型功率方向继电器124/528.ai.bi125/528126/528127/528128/528129/528l死区记忆作用记忆时间不小于50ms130/528LG-11、LG-12小常识131/528LG-11、LG-12小常识动作时间：对于LG-11型，在灵敏角下，电压由额定突然降4倍最小动作电压，电流同时由0升至额定电流时，动作时间不大于30mS；对于LG-12型，在灵敏角下，同时突然加入额定电流和4倍最小动作电压时，动作时间不大于40ms。记忆时间：对于LG-11型，当模拟保护出口处短路在灵敏角下，突然增加额定电流至10倍额定电流，电压自100V同时突然降到0的情况下，继电器应可靠动作，其极化继电器动作保持时间不小于50ms132/528133/528134/528135/528.AI.BI.CI.r(I)UBC(Ur)..136/528按相启动注意电流线圈和电压线圈的极性137/528138/528139/528..BCEE.BU..12()BCEE140/528141/528•分析正方向远方两相短路142/528143/528144/528145/528146/528IIset.1set.2IIIset.2I（带方向）147/528助增电流助增电源外汲电流148/528149/528（二）限时电流速断保护的整定计算150/528（二）限时电流速断保护的整定计算151/528（二）限时电流速断保护的整定计算152/528（二）限时电流速断保护的整定计算153/528154/5285、对方向性电流保护的评价155/528156/528①直接接地：110kV及以上电网②不接地：3