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《电力系统继电保护原理》全套PPT课件

  • 资源ID:113350007       资源大小:2.37MB        全文页数:204页
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《电力系统继电保护原理》全套PPT课件

电力系统继电保护原理,§1 绪论,§1-1 继电保护的作用 一、故障及不正常运行状态 Id 危害 故障元件 故 障 U - 非故障元件 (各种短路) f 用户 电力系统 过负荷 不正常运行状态过电压 危害 元件不能正常工作 f - 长时间将损坏设备 系统振荡 发展成故障 二、继电保护的任务 故障时:自动、快速、有选择性地切除故障元件,保证非故障 系统事故 部分恢复正常运行。 不正常运行时:自动、及时、有选择地动作于信号、 减负荷或跳闸,§1-2 继保的基本原理和保护装置的组成 一、反应系统正常运行与故障时电气元件(设备)一端所测基本参数的变化而构成的原理(单端测量原理,也称阶段式原理),运行参数:I、U、Z 反应 I过电流保护 反应 U低电压保护 反应 Z低阻抗保护(距离保护),二、反应电气元件内部故障与外部故障(及正常运行)时两端所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理(双端测量原理,也称差动式原理),以A-B线路为例: 规定电流正方向:保护处母线被保护线路 规定电压正方向:母线高于中性点 1、外部d1点短路时: 2、内部d2点短路时: (包括正常运行时),利用以上差别,可构成差动原理保护。 如:纵联差动保护; 方向高频保护; 相差高频保护 光纤差动保护等。 三、保护装置的组成部分 输入测量逻辑执行 输出 信号 信号 整定值,§1-3 对电力系统继电保护的基本要求 一、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,以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。,d3点短路:6动作:有选择性; 5动作:无选择性 如果6拒动,5再动作:有选择性(5作为6的远后备保护) d1点短路:1、2动作:有选择性; 3、4动作:无选择性 后备保护(本元件主保护拒动时): (1)由前一级保护作为后备叫远后备. (2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.,二、速动性:故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度,应尽量地快速切除故障。 (快速保护:几个工频周期,微机保护:30ms以下) 三、灵敏性:保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力。(保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量相差越大灵敏度) 一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度 四、可靠性:不拒动、不误动。 (主保护对动作快速性要求相对较高; 后备保护对灵敏性要求相对较高),§2 电网的电流保护和方向性电流保护,§2-1 单侧电源网络反映相间短路的电流保护 一、过电流继电器 1、基本符号及特性参数 动作过程: IJMdcMdcMth+Mm 舌片开始动作 Mdc 动作过程中: 舌片加速动作 ( Mdc =K·(IJ /) 2 ) Mth 动作终止时出现剩余力矩: M = Mdc-Mth (有利于接点可靠闭合),(主要用于35KV及以下线路),动作电流Idz.J:能使继电器刚好动作的最小电流值。 返回过程: IJ Idz.J时,由于剩余力矩M 的存在,暂时还不能返回; IJMdc Mdc Mth-Mm 舌片开始返回 Mdc 返回过程中: 舌片加速返回 Mth 返回终止时出现剩余力矩:M = Mth- Mdc (有利于接点可靠断开) 返回电流Ih.J:能使继电器刚好返回的最大电流值。,过电流继电器 表示符号: 继电器的返回系数: 继电特性:无论起动或返回,继电器J的动作都是明确干脆的, 不会停留在某个中间位置,这种特性称为“继电特性”。 过量继电器(保护):反映电气量上升而使保护动作 的继电器(保护),Kh1 2、集成电路型过电流继电器(晶体管型:略),3ms延时:防止干扰信号引起的误动(干扰持续时间一般1ms) 12ms展宽:使输出动作信号展成连续高电平。,二、电流速断保护(电流I段) 电流速断保护:瞬时动作的电流保护。 1、整定计算原则 (1) 短路特性分析: 三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流:,Zd () Id,曲线max:系统最大运行方式下发生三相短路情况。 曲线min:系统最小运行方式下发生两相短路情况。 (线路上某点两相短路电流 为该点三相短路电流的 倍),(2) 动作电流整定 原则:按躲开下条线路出口(始端)短路时流过本保护的 最大短路电流整定(以保证选择性): IIdz.1 I(3)d.B.max IIdz.2 I(3)d.c.max 取:IIdz.1= KkI·I(3)d.B.max IIdz.2= KkI·I(3)d.C.max (可靠系数:KkI = 1.21.3),(3) 灵敏性校验 该保护不能保护本线路全长, 故用保护范围来衡量: max:最大保护范围. min:最小保护范围. 校验保护范围:(min/ L)·100% 15% 20%,2、电流速断保护的评价 优点:动作迅速(主要优点),简单可靠。 缺点:不能保护本线路全长(主要缺点), 直接受系统运行方式的影响, 受线路长度的影响。,三、限时电流速断保护(电流II段) 限时电流速断保护:以较小的动作时限切除本线路全线范围内的故障 1、动作电流的整定:与下条线路的电流I段配合。 即:保护范围延伸到下条线路,但不超出下条线路电流I段保护范围的末端。 即:躲开下条线路电流I段保护范围末端短路时(即流过下条线路的短路电流刚好为其电流I段整定值时),流过本保护的最大短路电流。 IIIdz.1= KkII·IIdz.2 = KkII·KkI·I(3)d.C.max 可靠系数: KkII = 1.11.2 (Id中非周期分量已 衰减,故比KkI稍小),2、动作时限的配合 为保证本线路电流II段与 下条线路电流I段的保护范围 重叠区内短路时的动作选择 性,动作时限按下式配合: tII1=tI2+tt (t: 0.35s0.6s,一般取0.5s) 3、保护装置灵敏性的校验 对于过量保护,灵敏系数: (电流保护的故障参数计算值:系统最小运行方式下被保护线 路末端发生两相短路时,流过本保护的最小短路电流),对保护1的电流II段:Klm= 要求:Klm 1.31.5 若Klm不满足要求,可继续延伸保护范围使得: IIIdz.1= KkII·IIIdz.2 (与下条线路的电流II段保护配合) 同时进一步提高时限: tII1=tII2+t2t (保证重叠区内故障的动作选择性) 四、定时限过流保护 (电流III段,主要作为后备保护,对灵敏性要求高) 1、动作电流的整定原则 按躲开流过保护的最大负荷电流来整定:IIIIdz Ifh.max,实际整定原则:考虑到外部故障切除后,电压恢复时电动 机的自启动过程中,保护要能可靠地返回,则要求: IIIIh Izq.max= Kzq·Ifh.max (电动机负荷自启动系数Kzq 1) 又:IIIIh = Kh·IIIIdz (继电器返回系数Kh 1),(可靠系数KkIII取:1.151.25) 2、按选择性要求确定过流保护动作时限 为保证动作选择性,动作 时限按“阶梯原则”整定: tIII1=MaxtIII2,tIII3,tIII4+t,对定时限过流保护,当故障越靠近电源端时,此时短路电 流Id越大,但过流保护的动作时限反而越长 缺点 定时限过流保护一般作为后备保护,但在电网的终端可以 作为主保护。 3、定时限过流保护灵敏系数的校验 (1) 作为本线路主保护或近后备时,按本线路末端短路流过 本保护的最小短路电流来校验: 要求 Klm 1.31.5,(2) 作为远后备时(相邻线路的后备),按相邻线路末端 短路流过本保护的最小短路电流来校验: 要求Klm 1.2 (3) 要求各保护之间Klm互相配合 对同一故障点,越靠近故障点的保护,其Klm要求越大 Klm.1 IIIIdz.2 IIIIdz.3 (单侧电源辐射网,此条件自然满足),五、阶段式电流保护的应用及评价 (1) 电流I段:由动作电流的整定来保证动作选择性,按躲开某点的短路电流整定,动作迅速(无时限),但不能保护本线路全长,作为主保护的一部分。 (2) 电流II段:由动作电流整定与时限配合来保证动作选择性,动作电流按躲开某点的短路电流整定,能保护本线路全长,动作时限较小,作为主保护的另一部分(电流I段的补充) (3) 电流III段:由动作时限的配合来保证动作的选择性,动作电流按躲开负荷电流整定,其值较小,灵敏度较高,然而动作时限较长,且越靠近电源短路,动作时限反而越长,一般作为后备保护,但是在电网终端可作为主保护。,六、电流保护的接线方式 LJ (接线) TA 1、两种常用的接线方式 (1) 三相星形 (2) 两相星形 各相LJ出口采用“或”逻辑。 继电器动作电流 Idz.J=Idz/nTA 2、两种接线方式的性能分析比较 (1) 对中性点接地或不接地网中各种相间短路两种接线方式 均能正确反映这些故障.,(2) 对中性点非直接接地网中的异地两点接地短路 (不同线路上两点接地) 这种电网允许带一个接地点继续运行, 串联线路上两点接地时: 三相星形接线能保证只切除后一接地点 两相星形接线只能保证2/3的机会切除后一接地点, 并联线路上两点接地时: 三相星形接线:若保护1,2时限相同,则两接地点将同时被切除,扩大了停电范围。 两相星形接线:即使保护1,2时限相同(例如皆由I段动作,或皆由II段动作),也能保证有2/3的机会只切除任一条线路。,(3)作为Y/接线变压器后面短路的远后备保护的接线方式 Y/-11接线T:正序: 侧超前Y侧30° 负序: 侧落后Y侧30° 现以Y/-11接线的降压变压器为例:,假设低压侧(侧)发生AB两相短路:,两相星形的Klm比三相星形降低一半 提高两相星形接线Klm的方法:在两 相星形的中线上再接一个继电器3LJ. 两相短路时有:,3LJ中的电流: I3LJ反映了IB Klm,3、两种接线方式的应用 (1)三相星形:接线复杂,不经济,但可提高保护动作的可靠性与灵敏性,广泛用于发电机、变压器等大型贵重元件以及110kV以上高压线路的保护中。 (2)两相星形:接线简单、经济,广泛用于各种电网中反映相间短路的110kV以下中、低压线路的电流保护中。(电网中所有采用两相星形接线的保护都应装在相同的两相上,一般为A、C相),七、三段式电流 保护接线图 1、原理图 以二次元件为 整体绘制。 2、展开图 以二次回路为 整体绘制。 交流回路 直流回路,§2-2 电网相间短路的方向性电流保护 一、方向性问题的提出(以双侧电源电网为例),E1单独供电:由保护1、3、5起线路保护作用 E2单独供电:由保护6、4、2起线路保护作用 E1、E2同时供电:(以B母线两侧保护2,3为例) 假设: 电流I段保护: IIdz.3IIdz.2 电流III段保护:tIII3tIII2 d1点短路时(要求:2动作,3不动),虽然此时可能满足选择性(3不误动); 但若出现d2点短路,则:2误动 非选择性动作。,规定保护正方向:保护安装处母线 被保护线路 分析可知: 被保护线路正方向短路时:保护不会出现误动; 反方向短路时:由对侧电源供给的短路电流可能造成该保护 误动作,此时的功率方向:线路 母线 为防止保护误动,增设功率方向闭锁元件GJ(装于误动保护上) 正方向(母线 线路):GJ动作启动保护 短路点位于 反方向(线路 母线):GJ不动闭锁保护 增设GJ后,双侧电源网可以按单

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