供配电工程 教学课件 ppt 作者 莫岳平 等_ 第五章

第五章,第一节 概 述,一、继电保护的基本原理与要求 二、保护继电器及其特性 三、保护装置的接线形式与接线系数 四、保护装置的操作方式,一、继电保护的基本原理与要求,(一)继电保护的基本原理 (二)保护的分类 (三)对保护性能的要求,图5-1 保护装置的原理框图,1.速动性 2.选择性 3.灵敏性 4.可靠性,图5-2 继电保护选择性动作示意图,二、保护继电器及其特性,(一)保护继电器及其发展 (二)电流继电器的继电特性 (三)过电流保护的时限特性,(一)保护继电器及其发展,(二)电流继电器的继电特性,图5-3 电流继电器的继电特性 Y常开触点状态(1表示闭合，0表示断开) I通入继电器线圈的电流,(三)过电流保护的时限特性,图5- 4 过电流保护的定时限特性,图5-5 过电流保护的反时限特性,三、保护装置的接线形式与接线系数,图5-6 保护装置的接线形式a)三相三继电器式 b)两相两继电器式,四、保护装置的操作方式,图5-7 去分流跳闸操作方式的过电流保护原理电路图 QA断路器 TA电流互感器 BE反时限电流继电器 MB断路器电流脱扣器,第二节 电力线路的保护,一、电力线路的故障形式与保护设置 二、带时限过电流保护 三、电流速断保护 四、单相接地保护,一、电力线路的故障形式与保护设置,二、带时限过电流保护,(一)带时限过电流保护装置的构成与动作原理 (二)动作电流的整定 (三)动作时间的整定 (四)过电流保护的灵敏性校验,(一)带时限过电流保护装置的构成与动作原理,1.定时限过电流保护 2.反时限过电流保护,1.定时限过电流保护,图5-8 定时限过电流保护的展开式原理电路图,2.反时限过电流保护,图5-9 反时限过电流保护的展开式原理电路图,(二)动作电流的整定,1)动作电流Iop应躲过线路的最大负荷电流(包括正常过负荷电流和某些尖峰电流)ILmax，以免保护装置在线路正常运行时误动作。 2)保护装置的返回电流Ire也应躲过ILmax，否则保护装置还可能发生误动作。,图5-10 电力线路过电流保护的原理与特性示意图 a)原理电路图 b)定时限过电流保护的动作特性 c)反时限过电流保护的动作特性,(三)动作时间的整定,(四)过电流保护的灵敏性校验,三、电流速断保护,(一)电流速断保护的构成 (二)速断电流的整定 (三)电流速断保护的“死区”问题 (四)电流速断保护的灵敏性校验,(一)电流速断保护的构成,图5-11 定时限过电流保护和电流速断保护电路,(二)速断电流的整定,图5-12 电流速断保护的整定说明,(三)电流速断保护的“死区”问题,(四)电流速断保护的灵敏性校验,例5-1 某10kV配变电所的进出线如图5-13所示，进线WP1和馈线WP2均配有定时限过电流保护和电流速断保护(其中WP1所配为延时电流速断保护)，均采用三相三继电器式接线，其电流继电器均为JL-80型，直流操作。已知 TA1的电流比为 2005A，TA2的电流比为1005A。BB1已经整定，其动作电流为10A，动作时间为1.0s。WP2的计算电流为50A，WP2首端k-1点在系统最大运行方式下和最小运行方式下的三相短路电流初始值分别为4kA和3.5kA，其末端k-2点在系统最大运行方式下和最小运行方式下的三相短路电流初始值分别为1.2kA和1kA。试整定馈线WP2的定时限过电流保护和电流速断保护，并校验其灵敏性。,解：1.整定BB2的定时限过电流保护的动作电流 2.整定BB2的动作时间 3. BB2定时限过电流保护的灵敏性校验 4.整定BB2的速断电流Iqb 5. BB2电流速断保护的灵敏性校验,图5-13 例5-1的配电线路,解：1.整定BB2的定时限过电流保护的动作电流,2.整定BB2的动作时间,3. BB2定时限过电流保护的灵敏性校验,4.整定BB2的速断电流Iqb,5. BB2电流速断保护的灵敏性校验,四、单相接地保护,(一)接地监视装置 (二)零序电流保护,1.零序电流保护的基本原理 2.零序电流保护的整定,1.零序电流保护的基本原理,图5-14 零序电流保护装置 a)架空线路用 b)电缆线路用 1电缆 2接地线 3零序电流互感器 4电缆头 5固定支架,图5-15 单相接地时线路电容电流的分布,2.零序电流保护的整定,第三节 电力变压器的保护,一、电力变压器的故障分析与保护设置原则 二、过电流保护与电流速断保护 三、变压器低压侧的单相接地保护 四、变压器的过负荷保护 五、瓦斯保护与温度保护 六、差动保护,一、电力变压器的故障分析与保护设置原则,(一)电力变压器的常见故障与保护设置 (二)电力变压器二次侧故障在一次侧引起的故障电流分布,(一)电力变压器的常见故障与保护设置,1)电流速断保护或纵联差动保护：作为变压器主保护，它能反应变压器内部故障和引出线的相间短路，瞬时动作于跳闸。 2)过电流保护：能反应变压器外部短路而引起的过电流，带时限动作于跳闸，可作为上述保护的后备保护。 3)中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地保护：能反应变压器中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地短路，带时限动作于跳闸。 4)过负荷保护：能反应过负荷而引起的过电流，一般延时动作于信号。 5)瓦斯保护：能反应油浸式变压器油箱内部故障和油面降低，瞬时动作于信号或跳闸。 6)温度信号：能反应变压器油温过高、绕组温度过高和冷却系统故障。 7)压力保护：能反应密闭油浸式变压器的油箱压力过高。,(二)电力变压器二次侧故障在一次侧引起的故障电流分布,Yyn0结的变压器低压侧单相短路时在高压侧引起的穿越电流 2. Dyn11联结的变压器低压侧单相短路时在高压侧引起的穿越电流,图5-16 Yyn0联结的变压器低压侧b相短路时的电流相量分析,表5-1 变压器低压侧短路时在高压侧引起的穿越电流值,二、过电流保护与电流速断保护,1.过电流保护 2.低电压闭锁的过电流保护或复合电压起动的过电流保护 3.电流速断保护,图5-17 变压器的零序过电流保护 QA高压断路器 TA4零序电流互感器 BE电流继电器 MB跳闸线圈,三、变压器低压侧的单相接地保护,例5-2 一台Dyn11联结的SCB 10-1600/10型配电变压器配置了由静态电流继电器组成的定时限过电流保护和电流速断保护，采用三相三继电器式接线，直流操作。保护所连接电流互感器的电流比为1505A。变压器高压侧在系统最小运行方式下的两相短路电流I1k2min=5.1kA；低压母线在系统最大运行方式下的三相短路电流Ik3max=34.1kA，在系统最小运行方式下的两相短路电流和单相接地短路电流分别为Ik2min=22.6kA，21.8kA。试整定该定时限过电流保护和电流速断保护的动作电流，并较验其灵敏性，并问能否兼作低压侧的单相接地保护。 解：1.过电流保护 (1)整定动作电流,(2)整定保护动作时间 (3)较验灵敏性 (4)校验能否兼作低压侧的单相接地保护 2.电流速断保护,解：1.过电流保护,(1)整定动作电流,(2)整定保护动作时间,(3)较验灵敏性,(4)校验能否兼作低压侧的单相接地保护,2.电流速断保护,(1)整定速断电流 (2)灵敏性的检验,四、变压器的过负荷保护,五、瓦斯保护与温度保护,(一)油浸式变压器的瓦斯保护与温度保护 (二)干式变压器的温度保护,(一)油浸式变压器的瓦斯保护与温度保护,图5-18 油浸式变压器瓦斯保护与温度保护的接线图,(二)干式变压器的温度保护,1)风机自动控制：通过预埋在低压绕组最热处的Pt100热敏测温电阻测取温度信号。 2)超温报警、跳闸：通过预埋在低压绕组中的PTC非线性热敏测温电阻采集绕组或铁心温度信号。 3)温度显示系统：通过预埋在低压绕组中的Pt100热敏电阻测取温度变化值，直接显示各相绕组温度(三相巡检及最大值显示，并可记录历史最高温度)，可将温度以420mA模拟量输出。,图5-19 干式变压器的温显、温控系统原理框图,图5-20 干式变压器温度保护的接线图,六、差动保护,(一)变压器差动保护的基本原理 (二)变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施,(一)变压器差动保护的基本原理,图5-21 变压器纵联差动保护的单相原理电路图,(二)变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施,1.由变压器接线而引起的不平衡电流及其消除措施 2.由两侧电流互感器电流比选择而引起的不平衡电流及其消除措施 3.由变压器励磁涌流引起的不平衡电流及其减小措施,1.由变压器接线而引起的不平衡电流及其消除措施,图5-22 Yd11联结变压器的纵联差动保护接线 a)两侧电流互感器的接线 b)电流相量分析(设变压器和互感器的匝数比均为1),2.由两侧电流互感器电流比选择而引起的不平衡电流及其消除措施,3.由变压器励磁涌流引起的不平衡电流及其减小措施,1)含有的非周期分量幅值很大，常使励磁涌流偏于时间轴的一侧。 2)含有大量的高次谐波，尤其是二次谐波可达到15以上。 3)波形间有明显的间断。 1)采用速饱和的中间变流器，以阻止励磁涌流流入差动继电器。 2)鉴别短路电流和励磁涌流的波形间断角，以分辨出励磁涌流。 3)用二次谐波构成制动量，在出现励磁涌流时制动差动保护。,图5-23 变压器励磁涌流的变化曲线,第四节 电力电容器与高压电动机的继电保护,一、电力电容器的保护 二、高压电动机的保护,一、电力电容器的保护,1.短时限的电流速断和过电流保护 2.专用熔断器保护 3.不平衡保护 4.单相接地保护 5.过电压保护 6.失电压保护,1.短时限的电流速断和过电流保护,2.专用熔断器保护,3.不平衡保护,1)单星形联结电容器组，可采用开口三角电压保护(见图5-24a)。 2)单星形联结电容器组，串联段数为两段及以上时，可采用相电压差动保护(见图5-24b)。 3)单星形联结电容器组，每相能接成四个桥臂时，可采用桥式差动保护(见图5-24c)。 4)双星形联结电容器组，可采用中性点不平衡电流保护(见图5-24d)。,图5-24 并联电容器组的不平衡保护原理接线 a)单星形电容器组开口三角电压保护 b)单星形电容器组相电压差动保护 c)单星形电容器组桥式差动保护 d)双星形电容器组中性点不平衡电流保护,4.单相接地保护,5.过电压保护,6.失电压保护,二、高压电动机的保护,1.电流速断保护或差动保护 2.单相接地保护 3.过负荷保护 4.欠电压保护,第五节 微机保护及其应用,一、概述 二、微机保护的硬件 三、微机保护的软件 四、微机电流保护的应用 五、微机变压器差动保护的应用,一、概述,二、微机保护的硬件,图5-25 微机保护的硬件基本构成,图5-26 配电变压器采用微机保护的一个实例接线图,三、微机保护的软件,四、微机电流保护的应用,(一)微机电流保护的功能原理 (二)微机电流保护的整定,(一)微机电流保护的功能原理,1. 段、段电流保护的逻辑原理 2. 段电流保护的逻辑原理,1. 段、段电流保护的逻辑原理,图5-27 段、段电流保护的逻辑框图,2. 段电流保护的逻辑原理,图5-28 定时限过电流保护的逻辑框图,图5-29 反时限过电流保护的逻辑框图,(二)微机电流保护的整定,五、微机变压器差动保护的应用,(一)微机变压器差动保护的特点 (二)微机变压器差动保护的原理,(一)微机变压器差动保护的特点,1)Yd联结变压器的Y联结电流互感器的二次侧仍采用Y联结，其相位补偿由数值计算(软件)来实现，消除了由于电流互感器的Y-变换在二次回路中带来的不平衡 2)通过引入平衡调整系数进行二次电流差的数值计算，进一步减小因互感器变比和特性不同引起的不平衡电流，比采用平衡线圈更为合理有效。 3)利用比率制动原理准确区分内部故障和外部故障，利用二次谐波制动原理鉴别励磁涌流，大大提高差动保护的可靠性和灵敏性。 4)具有变压器内部严重故障加速保护功能(差动速断保护)。 5)采用运算和逻辑处理实现CT和PT断线的报警和闭锁。,(