继电保护与二次回路

继电保护与二次回路张远13548674595湖南大学电气学院继电保护的任务•电力系统在运行中会发生故障，最常见的故障是各种类型的短路（相与相之间或相与地之间通过电弧或小阻抗的非正常连接）。短路故障发生时，将伴随出现很大的短路电流和部分地区的电压降低，常见的短路故障有：三相短路，两相短路，单相接地短路，两相短路接地。•短路的危害：•1、故障点的短路电流和电弧，损坏和烧毁故障设备。•2、短路电流通过非故障设备，产生发热和电动力，造成非故障设备损坏或缩短使用寿命。•3、故障点附近电压大幅度下降，影响用户正常工作。•4、破坏电力系统稳定性，引发系统振荡甚至造成系统瓦解、崩溃•电力系统运行中还可能出现不正常运行状态，最常见电力系统异常状态是过负荷，过负荷使电力系统设备温度升高，加速绝缘老化，甚至发展成故障。•故障和异常运行如果不能及时处理，都可能在电力系统中引起事故•继电保护的任务•1、当电气设备发生短路故障时，它能自动、迅速、有选择性将故障设备从电力系统切除，将事故尽可能的限制在最小的范围内。•2、当电气设备出现不正常运行状态时，它能及时发出信号通知值班员，及时处理。•继电保护的四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性1、选择性保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小。即跳开离故障位置最近的断路器。短路点短路电流主保护远后备近后备d11～4跳1、2//d21～5跳5跳1、3/d31～6跳6跳5/后备保护可以分为：近后备保护和远后备保护。近后备：主后备拒动时，由本设备的另一保护实现的后备保护远后备：主后备拒动时，由上一级设备或线路实现的后备保护2、速动性（迅速性）指继电保护装置以尽可能短的时限将故障从电网中切除。优点：提高稳定性；加快非故障部分的恢复供电；减轻故障设备的损坏程度。故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间3、灵敏性指对于其保护范围内发生故障的反应能力。任何运行方式下，被保护设备范围内发生故障，不论短路点的位置、类型、是否有过渡电阻，都能动作于跳闸或发出信号。灵敏系数Klm：常见不利运行方式和不利故障类型下通入装置的故障量和整定动作值之比。4、可靠性当保护范围内部故障时必须动作（不拒动），当外部故障时不动作（不误动）。影响可靠性的因素：内在：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；外在：运行维护水平、调试是否正确、正确安装三段式电流保护1.电流速断保护（电流Ⅰ段）速动性要求是仅反映电流增大而瞬时动作的保护。希望保护本线路全长。（1）保护的动作原理以保护2为例：因无法区分d1点与d2点短路,因此保护2的电流速•断保护按躲开相邻下线路(d2)出口处短路整定。保护的最大运行方式：流过该保护装置的短路电流最大.保护的最小运行方式：流过该保护装置的短路电流最小.结论：最大运行方式下三相短路时，短路电流最大；最小运行方式下两相短路时，短路电流最小。b起动电流Idz.2´Id2=Id.B.maxIdz.2´=Kk´.Id.B.maxKk´－可靠系数，1.2～1.3※保护2按躲过相邻下一线路出口处（本线路末端）最大短路电流整定。原理接线图2、限时电流速断保护（电流Ⅱ段）（1）工作原理灵敏度：保护范围必然延伸。选择性：需带时限。比下一线路电流速断保护高t。：需带时限。比下一线路电流速断保护高t。（2）起动电流计算假设M为保护1的电流速断保护的保护范围末端，则Idz.2″＝Kk″*Idz.1′（Kk″＝1.1～1.2）（3）动作时限t2″=t1′+△t（△t＝0.5s）时限特性（d2故障虽保护2限时电流速断起动但不动作）3.定时限过电流保护后备保护：（1）近后备－保护本线路全长（2）远后备－保护相邻线路全长整定：按照躲开最大负荷电流整定，定值较低。（1）起动电流最大负荷电流：外部故障切除后保护装置能够可靠返回:定时限过电流保护时间整定原则第五节二次回路基本知识•明确几个概念•一次设备：直接参与生产、输电、配电的电气设备（GTLQFCTPT等）•二次设备：对一次设备进行监视、测量、控制和保护作用的辅助设备•二次回路：由二次设备按一定的顺序和要求连接构成的电气回路二次回路接线图•原理接线图：一、二次设备画在一起，对所有设备有一个完整的概念•展开接线图：将交流回路与直流回路分开表示。同一元件的线圈和触点用相同的符号表示，阅读顺序是：•1、先交流回路后直流回路•2、直流电流的流通方向是从左到右•3、元件的动作顺序是：从上到下，从左到右•安装接线图：接线安装时所用，包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图二次回路编号•原则：等电位原则即回路中连接在一点的全部导线都用一个数字来表示，当经过元件后，给予不同的编号。•展开接线图回路编号：•直流回路：从正电源出发，以奇数序号编号，直到最后一个压降元件为止，再从负电源编号。•交流电流回路：编号范围400~599以每组TA为编号如：3TA编号为A431B431C431N431•交流电压回路：编号范围600~799以每组TV为编号如：5TV编号为A651B651C651•端子排标志方法：垂直布置时，排列从上至下，水平布置时，排列从左至右•相对编号法：如果甲乙两个设备的接线端子需要连接起来，在甲设备的接线端子上，标出已设备接线端子编号，同时，在已设备该接线端子上标出甲设备接线端子的编号。打电话原则第二节变压器保护•一、变压器过电流保护•整定原则：躲开设备的最大工作电流•时间整定：按阶梯时限原则•二、变压器电流速断保护•整定原则：躲开变压器负荷侧母线短路时的最大电流并躲开空载投入老师的励磁涌流。•三、变压器电流差动保护整定原则：躲开互感器二次不平衡电流•励磁涌流：变压器空载投入或故障切除后电压恢复时出现6~8倍的额定电流。•特点：•1、包含大量非周期分量•2、包含高次谐波以二次谐波为主•3、出现波形间断角•纵差保护防止励磁涌流的影响：•1、采用速饱和铁芯的差动继电器•2、利用二次谐波制动和波形制动•四、变压器气体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，反应这种气体保护而动作的保护称为气体保护，也称为瓦斯保护。特点：灵敏度高、动作迅速、接线简单主保护（快速保护）：瓦斯保护、电流速断、电流差动后备保护：过电流保护具有时延，不能满足快速性要求第三节电力线路及设备保护•6~10KV线路：三段式电流保护配合使用•35KV线路：低电压保护和电流方向保护•低电压保护原理：电力线路发生短路事故时，线路电压不正常，下降很多，三相电压严重不平衡，通过低电压继电器来反映。•电流方向保护原理：规定正方向由母线流向线路，当线路两侧电源供电时，通常设置方向继电器，用以判别电流方向，使事故停电范围限制在最小区域里。高压电动机保护•常见故障：电动机定子绕组相间短路，匝间短路及单相接地故障•不正常运行状态：过负荷（长时间过负荷会使电动机过热绝缘老化甚至烧坏）•保护类型1、容量小于2000KW→瞬时电流速断保护容量大于2000KW或小于2000KW但速断保护灵敏系数不能满足要求→差动保护2、对于生产中容易发生过负荷的电动机→过负荷保护（一套动作跳闸，一套动作信号）•3、3~10KV供电网接地电容电流大于5A时→单相接地零序保护接地电容电流大于10A→动作跳闸接地电容电流大于10A→动作信号或跳闸3~10KV电力电容器组继电保护•普遍采用电流速断或延时电流速断作为相间短路保护•电流速断保护：动作电流取电容器额定电流的2~2.5倍，动作时间取0S•延时电流速断保护：动作电流取电容器组额定电流的1.5~2倍，动作时间取0.2S变电站微机综合自动化•对变电站正常运行的IUPQfcosΦ的自动采集、处理、打印和显示•定时打印电量和负荷率•自动投切电容器，以实现功率因数自动调整•带负载调压的变压器，可以实现自动高压•可以实现负荷的自动控制•系统发生短路事故时，能自动记录事故发生的时间，短路电流的大小，开关跳闸和保护动作情况•能对故障线路在故障前、后的数据采集便于分析•变电站倒闸操作票的自动填写打印等等第四节电力系统自动装置•一、自动重合闸装置•定义：由于发生事故，继电保护动作断路器自动跳闸后，能使断路器自动合闸的装车•适用：架空线路（电力系统中不少短路事故是瞬时性的，特别是架空线路，由于落雷引起的短路，或者因刮风鸟类碰撞引起导线舞动造成短路，继电保护动作跳闸后，故障点的电弧很快熄灭，绝缘会自动恢复，这时如能将断路器自动重新投入，电力线路将继续保持正常供电。）•基本要求1、在下列情况下，重合闸不应该动作：①值班员人为操作断路器断开。②值班人员操作断路器合闸，由于线路上有故障，引起断路器跳闸。2、当断路器由于继电保护动作或因其它原因而跳闸时，都应该动作。3、对于同一次故障，自动重合闸的动作次数应符合预先的规定5、当断路器处于不正常状态时（气压或液压机构中使用的气压液压降低到允许数值以下），重合闸应退出运行。备用电源自动投入（BZT）装置定义：指当工作电源因故障自动跳闸后，备用电源自动投入BZT的基本要求：1、只有在正常工作电源断路器跳闸后，方能自动投入备用断路器。2、当正常工作电源断路器跳闸后，备用电源自投装置应只动作一次。3、当备用电源无电压时，自投装置不应动作。4、当电压互感器的熔丝熔断时，处投装置不应误动作。第六节变电所操作电源•操作电源：变电所开关控制、继电保护、自动装置和信号设备所使用的电源•操作电源分类：•交流操作电源：对于接线简单的小容量变电所。•直流操作电源：对于较重要、容量较大的变电所一般采用由蓄电池供电的直流操作电源。•交流操作电源•1、变流器供给的操作电源当电气设备发生短路事故时，可以利用短路电流经变流器供给操作回路作为跳闸操作电源。只是用作事故跳闸时的跳闸电流。•2、变流电压供给操作电源合闸操作，必须具有交流或直流电源（弹簧操动机构操作断路器合闸时，采用电源作为操作机构弹簧的储能电源）•二、直流操作电源•1、硅整流加储能电容作为操作电源采用硅整流的直流系统作为操作电源，则当受电电源发生短路故障时，交流电源电压下降，经整流后输出直流电压常常不能满足继电保护装置动作的需要，这时采用电容器蓄能来补偿。缺点：如果电容失效，则有可能出现断路器拒动，酿成重大电气事故，因此需要加强对这一系统的监视。•2、铅酸蓄电池直流电源•蓄电池是用来储蓄电能，它把电能转变成化学能储存起来，使用时再把化学能转变为电能释放出来。•蓄电池的充放电过程，可以重复循环，又称为二次电池•为克服铅酸蓄电池的一些缺点，目前已生产出各种性能优良使用安全铅酸蓄电池：防酸隔爆式，消氢式，阀控式全密封铅酸蓄电池•3、镉镍蓄电池直流电源•特点：放电电压平稳、体积小、寿命长、机械强度高、维护方便、占地面积小，但是价格昂贵。