第七章继电保护自动装置.

高压理论官卫东广东省南方电力职业培训学院第七章继电保护自动装置与二次回路第一节继电保护任务及二次回路第二节变压器保护第三节电力线路保护第四节变电所微机保护监控装置简介第五节电力系统自动装置第六节二次回路基本知识第七节变电所操作电源第一节继电保护任务及其基本要求一、继电保护的任务继电保护装置是反应电力系统中各种电气设备故障和不正常运行状态的自动装置。1.当电气设备发生短路故障时，能自动迅速地将故障设备从电力系统切除，避免故障元件继续遭到破坏，，使故障元件迅速恢复正常运行，将故障尽可能限制在最小范围内。2.当电力系统运行中出现不正常运行状态时，保护装置能自动发出报警信号，运行人员可迅速处理，在无人值班的变电所，保护可作用于减负荷或跳闸，避免事故发生。其任务为二、继电保护的基本要求2.选择性3.速动性3.灵敏性1.可靠性继电保护的基本要求二、继电保护的基本要求1.可靠性需要动作时不拒动，不需要动作时不误动。2.选择性选择故障元件的能力。2.选择性是通过合理的定值整定上下级的动作时间来实现。上下级保护动作时限差一般取0.3-07S。图3-7定时限过电流保护动作时间整定示意图AC1232QF3QF1QFL3L1k2Bk1L2Lttact.1tact.2tact.3ΔtΔtIIIIIIIII二、继电保护的基本要求3.速动性1.定义：速动性是指快速切除故障的性能。2.故障切除时间，包括继电保护动作时间和断路器的跳闸时间一般的快速保护动作时间为0.06~0.12s;最快的可达0.01~0.04s;一般的断路器的动作时间为0.06~0.15s;最快的可达0.02~0.06s。二、继电保护的基本要求4.灵敏性灵敏性是指继电保护对保护范围内故障的反应能力，即要求保护装置在其保护范围内，不论短路点的位置、短路类型以及运行方式如何，对被保护设备在发生故障和不正常运行时，都能灵敏地反应。三、继电保护装置的分类1.按被保护的对象分类分为电力线路保护、发电机保护、变压器保护、电容器保护、电抗器保护、电动机保护和母线保护等。2.按保护原理分为电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护和零序保护等。三、继电保护装置的分类3.按保护所反应故障类型分类分为相间距离保护、接地距离保护、匝间短路保护、断相保护、失步保护及过励磁保护。4.按保护所起的作用分类分为主保护、后备保护和辅助保护。辅助保护为补充主保护和后备保护的性能或相当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护后备保护远后备保护近后备保护主保护或断路器拒动时，又相邻设备或线路的保护来实现的后备保护主保护拒动时，又本设备或线路的另外一套保护来实现的后备保护主保护能以最快的速度有选择地切除被保护元件故障的保护三、继电保护装置的分类四、常用继电器介绍继电器是一种在其输入物理量（电气量或非电气量）达到规定值时，其电气输出电路被接通和分段的自动装置。继电器常用接点有动合触点和动断触点。动合触点是指继电器不动作时处于断开状态的接点。动断触点是指继电器不动作时处于闭合状态的接点。常用的继电器有：（一）电磁式电流继电器（二）电磁式电压继电器（三）电磁式时间继电器（四）电磁式中间继电器（五）电磁式信号继电器（六）感应式电流继电器四、常用继电器介绍1.电磁式电流互感器KA反应电流增大到某一定值及以上动合（断）接点由断开（闭合）状态到闭合（断开）状态的继电器叫电流继电器。四、常用继电器介绍动作电流能使继电器动合接点由断开状态到闭合状态的最小电流称为动作电流。返回电流能使继电器动合接点由闭合状态到断开状态的最大电流称为动作电流。返回系数继电器返回电流除以动作电流。要求0.85-0.9之间。rereactIKI返回电流与动作电流之比四、常用继电器介绍2.电磁式电压继电器KV四、常用继电器介绍电压继电器包括过电压继电器和低电压继电器两种。1.过电压继电器过电压继电器是反应电压增大到某一整定值及以上动合接点由断开到闭合状态的继电器。动作电压使继电器动合接点由断开到闭合状态的最小电压。返回电压使继电器动合接点由闭合到断开状态的最大电压。返回系数返回电压除以动作电压。UUrereactK四、常用继电器介绍2.低电压继电器反应电压下降到某一整定值及以上动断接点由断开到闭合状态的继电器动作电压返回电压返回系数使继电器动断接点由断开状态到闭合状态的最大电压。使继电器动断接点由断开状态到闭合状态的最小电压。返回电压除以动作电压。UUrereactK四、常用继电器介绍3.电磁式时间继电器KT四、常用继电器介绍用于建立保护所需要的延时时间的继电器叫时间继电器，具有延时动合接点。延时动合接点继电器通足够大的电时经所需要的时间(整定时间)闭合的接点。四、常用继电器介绍4.电磁式中间继电器KM在继电保护中，用于增加触点数量和容量的继电器。具有动合接点和动断接点。可使接点瞬时或带有不大的延时动作以满足保护的需要。13572946810四、常用继电器介绍四、常用继电器介绍5.电磁式信号继电器KS保护动作后发出信号的继电器叫信号继电器。信号继电器所发信号不应随电气量的消失而消失，要有机械或电器自保持，直至相关事宜处置完毕再手动恢复信号挂牌装置。12246四、常用继电器介绍6.感应式电流继电器（GL式电流继电器）感应式电流继电器是利用电磁感应原理构成的，它兼有电磁式电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器的功能。结构分成两部分一是电磁速断机构，构成电流速断保护。二是感应机构，构成反时限过电流保护。四、常用继电器介绍继电保护与二次回路常用电气符号五、继电保护用电流互感器保护用电流互感器是将电力系统的一次大电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量仪表和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证人身安全与设备的安全。②不完全星形接线①完全星形接线③两相电流差接线方式④三角形接线方式电流互感器的接线方式五、继电保护用电流互感器五、继电保护用电流互感器1.三相星形接线三相均装有电流互感器，各相电流互感器绕组和电流继电器的线圈串联，然后接成星形连接。三相星形接线适用于对所有短路类型都要求动作的保护装置。五、继电保护用电流互感器2.两相不完全星形接线方式电流互感器装在两相上，其二次线圈与各自的电流继电器线圈串联后，连接成不完全星形。两相不完全星形接线方式可以实现相间短路保护。不能反映B相接地故障。五、继电保护用电流互感器3.两相电流差接线方式电流互感器装在两相上，其其差电流接入电流继电器线圈。通常用在6kv~10kv中性点不接地系统中以保护较小容量的高压电动机。五、继电保护用电流互感器4.三角形接线方式按这种接线方式构成的继电保护装置能反应所有短路类型。主要应用于Y，d接线的变压器差动保护装置。第二节变压器保护变压器故障一、电力变压器的故障和异常运行状态变压器故障分为油箱内故障和油箱外故障。变压器油箱内故障包括绕组之间的相间短路、一相绕组中发生的匝间短路、绕组与铁芯或外壳之间发生的单相接地短路等；变压器油箱外故障包括引出线发生的各种相间短路、引出线套管闪络或破碎时通过外壳发生的单相接地短路等。一、电力变压器的故障和异常运行状态变压器异常运行状态变压器异常运行包括过负荷、油箱漏油造成的油面降低、外部短路引起的过电流等。变压器处于异常运行时，应发出信号。二、电力变压器保护设置要求1.电流速断保护变压器容量在10000kVA以下（中小型）的变压器、当过电流保护动作时间大于0.5s时，用户3～10kV配电变压器的继电保护。2.瓦斯保护油浸式变压器在800kVA及以上，或车间内装设的容量在400kVA及以上的油浸变压器3.纵差动保护对于容量在10000kVA及以上（中大型）的单独运行变压器，容量在6300kVA及以上并列运行变压器或用户中的重要变压器、容量在2000kVA以上且电流速断保护灵敏度不满足要求的变压器，应装设差动保护主保护二、电力变压器保护设置要求4.过电流保护用于反应外部相间故障引起的变压器过电流，并作为变压器主保护的后备保护。5.零序保护用于反应中性点直接接地变压器高压侧绕组接地短路故障，以及高压侧系统的接地短路故障，作为变压器主保护及相邻元件接地故障的后备保护。6.过负荷保护用于反应400kVA及以上变压器的三相对称负荷。过负荷保护只需取一相电流，延时动作与信号。后备保护三、变压器过电流保护1.定时限过流保护装设在变压器电源侧,反映外部短路的过流,及作为速断的后备保护.动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定。三、变压器过电流保护定时限过流保护三、变压器过电流保护2.反时限过流保护动作时间随电流的大小而变化，电流越大动作时间越短。反之，电流越小动作时间越长。四、变压器电流速断保护对于中、小容量的变压器，可以装设单独的电流速断保护，作为变压器防止相间短路故障的主保护。动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路时流过保护的最大短路电流，一般应大于变压器额定电流3~5倍以躲过变压器空载投入时励磁涌流。动作无延时，即延时0s。四、变压器电流速断保护对于中、小容量的变压器，可以装设单独的电流速断保护，作为变压器防止相间短路故障的主保护。动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路时流过保护的最大短路电流，一般应大于变压器额定电流3~5倍以躲过变压器空载投入时励磁涌流。动作无延时，即延时0s。五、变压器纵差动保护电力变压器差动保护的动作电流按躲过二次回路断线、变压器空载投运时激磁涌流和互感器二次不平衡，防止由此出现误动做来整定，动作时间取0S。五、变压器纵差动保护外部故障外部短路时，流入差动继电器KD的电流是变压器两侧电流的二次值之差。121212KDunbTATAIIIIIInn外部短路内部短路五、变压器纵差动保护内部故障1.如果变压器只有一侧有电源，则只有该侧的电流互感器二次电流流入差动继电器；2.如果变压器两侧有电源，则两侧的电流互感器二次电流都流入差动继电器，且数值相加（之和）。121212KDunbTATAIIIIIInn外部短路内部短路六、变压器瓦斯保护当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生电弧使变压器油和绝缘介质分解，产生大量气体，而且故障越严重，产生的气体越多，反应这种气体而动作的保护，称为气体保护，也称瓦斯保护。变压器气体保护分轻瓦斯和重瓦斯保护两部分。轻瓦斯保护动作时，只发信号；重瓦斯保护时，瞬时切除变压器。瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它安装在油箱与油枕之间的连接管道上bRKSKCOXBKGR号信号信时延至他保护来由变压器其瓦斯继电器出口中间继电器信号继电器连接片瓦斯保护原理接线六、变压器瓦斯保护控制小母排及熔断器重瓦斯试验及信号启动轻气体保护轻瓦斯保护重瓦斯跳闸信号回路重瓦斯试验保护信号小母排及熔断器轻瓦斯保护+BFS+BC-BC2KS1KSKG2KG11KS2KS2KM2KMKM-IKM1KMXBQF1QF2YR1YR21234XBKM-UR1R2六、变压器瓦斯保护瓦斯保护原理图第三节电力线路保护一、过电流保护电力用户6kV~10kV线路的继电保护，一般配置电流速断和过电流保护。电力线路过电流保护的动作电流按躲过最大负荷电流整定，动作时间采取阶梯原则。图3-7定时限过电流保护动作时间整定示意图AC1232QF3QF1QFL3L1k2Bk1L2Lttact.1tact.2tact.3ΔtΔtIIIIIIIII一、过电流保护1.动作电流整定1.在系统正常运行时不动作，动作电流应大于线路的最大负荷电流，即1.maxIIIactII2.外部故障切除后，应能够可靠返回。此时需要考虑可能存在负荷中电动机自起动过程造成的负荷电流增大，所以应满足关系:1.maxIIIresskII过流保护～ABCL3L2L11QF2QF3QF123K1K2一、过电流保护2.时间整定1.按阶梯原则整定(位于电源的上一级时间要比下一级保护时间长.2.线路L1和L2和L3的定时限电流保护动作时间整定如下：过流保护动作时间一般1~1.2秒.1.2.2.3IIIIIIactactIIIIIIactacttttttt