基本概念及继电保护基本原理培训.ppt

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1、电力系统基本概念及继电保护基本原理 2006年6月2021/9/271电力系统的基本概念一、电力系统的组成一、电力系统的组成电力系统：生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。电网：电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。元件、输电线、终端馈线的概念2021/9/2722021/9/273二、电力系统运行的基本要求二、电力系统运行的基本要求运行基本特点：1）电能不能大量存储：生产、输送和使用同时进行；电容器是否用来储存电能的？抽水蓄能电站?2）电力系统的暂态（故障）过程非常短暂；3）与国民经济的各部门及人民日常生活有着极为密切的关系，供电的突然中断会带来严重

2、的后果。4）故障的发生具有偶然性的，如果处理不当，会迅速扩大。2021/9/274运行基本要求1）安全可靠供电 A实时监控设备的运行状态；B 及时认真维修设备以减少故障的发生；C不断提高运行人员的技术水平，减少误操作；（电力系统大部分事故是因为误操作）D系统具备有足够的电源容量；（美加大停电据说就是因为系统备用容量不足）E完善电力系统的结构；（双（多）电源、双回（多回）F划分负荷等级。（变压器过负荷分轮次自动减载）2021/9/2752）电能质量（电压、频率、谐波）；（钢铁行业产生大量的谐波，严重污染电网）3）经济运行：降低耗煤率，降低线损等。（潮流分析、负荷预测）2021/9/276三、电力

3、系统的接线方式三、电力系统的接线方式 1、无备用接线方式：2、有备用接线方式：2021/9/2773、常见的一次系统接线方式2021/9/278四、一次设备与二次设备的概念1、一次设备：、一次设备：指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的电气设备，它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等（强电）；2、二次设备：、二次设备：指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的电气设备，如熔断器、控制开关、保护装置、控制电缆等。（弱电）2021/9/279继电保护的基本原理一、系统发生

4、短路时可能产生的严重后果一、系统发生短路时可能产生的严重后果1、数值较大的短路电流通过故障点时，引燃电弧，使故障设备损坏或烧毁；2、短路电流通过非故障设备时，产生发热和电动力，使其绝缘遭受到破坏或缩短使用寿命；3、电力系统中部分地区的电压大幅度下降，破坏电能用户正常工作或影响产品的质量；4、破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，使系统发生振荡，甚至使整个电力系统瓦解。（频率稳定和电压稳定）2021/9/2710二、继电保护装置二、继电保护装置 继电保护装置是指安装在被保护设备上，反应被保护设备故障或不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置最初是以机电式继电器

5、为主构成的，故称为继电保护装置，而目前继电器已被电子元件及计算机替代，但仍沿用此名称。在电力部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。2021/9/2711三、继电保护装置的基本任务三、继电保护装置的基本任务1、自动、迅速、有选择性地将故障设备从电力系统中切除，使故障设备免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；(在最短的时间内，切除故障，把事故限制在最小的范围内)2、反应电气设备的不正常运行情况，并根据运行维护的条件，动作于发信号，由运行人员进行处理或自动进行调整或将继续运行会引起事故的电气设备切除，此类装置允许带有一定的延时。3、继电保护装置还

6、可以和电力系统中其它自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间。（养兵千日，用兵一时，国境线不可一日无兵，电力系统不可一刻无保护）2021/9/2712四、继电保护的基本特性4个基本要求：个基本要求：1、选择性：即保护装动作时，仅将故障设备从电力系统中切除，尽量缩小停电范围，保证无故障部分仍能继续安全运行。保护装置或断路器可能拒动，需考虑后备保护问题2021/9/27132、速动性：快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障设备的损坏程度。常识：快速保护动作时间一般30ms，最快10ms 断路器动作时间一般60150ms，

7、最快2060ms3、灵敏性：指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。在保护范围内，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐的正确反映。灵敏系数：4、可靠性：保护范围内发生了应该动作的故障时，必须可靠动作；不该动作时，必须可靠不动。2021/9/2714四性的相互关系：四性的相互关系：1、选择性与速动性存在矛盾，二者兼顾，结构复杂，成本过高有些情况必须保证快速动作：1）维持系统稳定，快速切除高压输电线路故障；2）使发电厂或重要用户母线电压低于允许值（一般0.7以下）3）大容量发电机、变压器、及电动机内部故障 4）危及人身安全或公共安全的故障等 （差动保护可

8、解决矛盾）2、灵敏性与可靠性存在矛盾，太灵敏，易“误动”；过分的考虑“稳妥性”，增加了“拒动”的可能性。1）系统中有充足的备用容量、输电线路很多、各系统之间和电源与负荷之间联系很紧密时，提高继电保护“不拒动”的可靠性比提高“不误动”的可靠性更为重要；2）系统中备用容量很少，各系统之间和电源与负荷之间联系比较薄弱的情况下，提高继电保护“不误动”的可靠性比提高“不拒动”的可靠性更为重要。3、快速性与可靠性2021/9/2715五、继电保护装置发展史五、继电保护装置发展史1、机电式继电器：以电磁型、感应型、电动型继电器为主，都具有机械转动部分。2、晶体管继电保护装置（第一代电子式静态保护装置）3、集

9、成电路继电保护装置（第二代电子式静态保护装置）。4、微机保护装置（采用单片机、DSP、嵌入式微机等）2021/9/2716线路保护的基本原理一、三段式电流保护一、三段式电流保护1、电流速断保护（第I段电流保护、瞬动I段电流保护)：1）简单可靠、广泛应用；缺点是不可能保护线路的全长，且保护范围受系统运行方式的和短路类型变化的影响；对于短线路很可能保护范围为零（首末端短路电流相差不大）。2）图片：3）分析：a）整定原则：按照躲过最大运行方式下本线路尾端三相短路时电流整定。b）为何不能保护线路的全长：保证选择性；c）保护范围怎样受系统运行方式的影响：最大运行方式时，保护范围最大；最小运行方式时，保护

10、范围最小，甚至失灵。2021/9/27172021/9/27182、时限电流速断保护（第II段电流保护）1）切除本线路上速断保护范围以外的故障，对于该保护的要求是：a）在任何情况下，能保护线路的全长，并具有足够的灵敏性；b）在较小的时限快速切除全线路范围以内的故障。3）分析：a）整定原则：按照保护范围不超出相邻线路I段或II段电流保护的范围，动作时限比相邻线路速断保护高出一个时间阶段t，通常取0.5秒。b）限时速断保护灵敏性的要求：为了保证在线路末端短路时，保护装置一定能够动作，对限时电流速断保护要求Klm 1.31.5，以防止当线路末端短路时，出现一些不利于保护动作启动的因素（如非金属性短路

11、、计算误差、互感器误差、保护装置误差等），使保护拒动。c）速断与限时速断保护配合的评价：两个保护的联合工作保证了全线路范围内的故障都能在0.5秒的时间范围内切除，在一般的情况下都能够满足速动性的要求，能够构成一条线路的主保护。2021/9/27193、定时限过电流保护（第III段电流保护）能保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长，作为本级线路的近后备保护，还作为相邻线路的远后备保护，以时限保证选择性。按照躲开最大负荷电流来整定，在正常运行情况下不应启动，而在电网发生短路故障时，则能反映于电流的增大而动作。2021/9/27204、三段式电流保护的评价：其主要优点就是简单、可靠，并且在一般情况

12、下也能够满足快速切除故障的要求，因此在电网中特别是在35kV及以下的较低电压网络中获得了广泛应用。但其缺点是受电网的接线以及电力系统运行方式变化的影响。5、电流保护的接线方式：三相星形接线、两相星形接线1）两相星形接线在中性点直接接地电网和非直接接地电网中，都广泛采用作为相间保护。当两条并行线路发生异地两相接地时只有2/3机会切除一条线路，而采用三相星形接线时100同时切除两条线路（直接接地），不利于小电流接地系统运行。串联线路发生此情况时则有1/3机会误动，切除近电源故障点，扩大停电范围。2）三相星形接线广泛用于发电机、变压器等大型贵重电气设备的保护中，能提高保护的可靠性及灵敏性（分析当过电

13、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时，如果保护采用三相星形接线，则有一相由于流有较其他两相大一倍的电流，故灵敏系数增加了一倍。所以一般采用高后备作为线路的后备保护为好）。2021/9/27212021/9/2722 如上图所示，降压变压器低压侧发生AB两相短路时，在故障点有，IA2=-IB2，IC2=0，设低压侧每相绕组中的电流为别为Ia2，Ib2，Ic2，则：Ia2 Ib2 IA2，Ib2 Ic2 IB2，Ic2 Ia2 IC2。由此可得：Ia2 Ic2 IA2/3，Ib2 2IA2/3。根据变压器的工作原理，即可求得高压侧电流的关系为：IA1 IC1，IB12 IA1

14、。由此可以看出，如果变压器高后备采用三相保护，其B相较其他两相大一倍的电流，因此，灵敏系数增加一倍。2021/9/2723二、电网相间短路的方向电流保护二、电网相间短路的方向电流保护1、工作原理：1）对于单侧电源网络，断路器及保护都安装在被保护线路靠近电源的一侧；而对于双侧电源网络，每条线路的两侧均装有断路器和保护装置。（为什么）2）方向元件应保证正方向可靠动作，反方向可靠不动作，才能保证保护有选择性动作。定义：电流从母线流向线路为正方向。3）图例说明：2021/9/27242、关于方向保护几个问题的说明：1）90度接线：主要防止在正方向出口附近发生三相短路、相间接地短路以及单相接地短路时，由

15、于单相电压数值很小，甚至为0，使保护不能判别方向，通常指保护存在“电压死区”，可能引起保护拒动，故为了减少或消除“死区”，采用90度接线，即进行方向判断时，A相电流对BC相间电压进行判断，B相电流对CA相间电压进行判断，C相电流对AB相间电压进行判断。2）采用记忆功能：采用90度接线仍然不能减小和消除三相短路时的死区，因此采用记忆回路，即保护装置记录故障前的几个电压波形，当故障发生时，将故障电流与记录的电压相角进行比较。3）调整功率方向元件内角，可以使功率方向元件测量功率最大，具有最好的灵敏性，取决于线路的短路阻抗，一般为30或45度2021/9/27252021/9/2726三、中性点直接接

16、地电网的零序保护三、中性点直接接地电网的零序保护1、中性点直接接地电网发生接地时零序分量的特点：1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低。2）零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与电源数目和位置无关。3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，由线路流向母线。4）任一保护安装处的零序电压与零序电流之间的关系，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关，保护安装处的零序电压实际上是该点到零序网络中性点之间零序阻抗上的电压降。5）在电力系统运行方式变化时，如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络

17、也不变。运行方式发生变化时，正序阻抗和负序阻抗改变引起零序电压分量改变间接影响零序电流。2021/9/2727接地短路时的零序等效网络2021/9/27282、三段式零序电流保护与三段式电流保护类似，但只反应接地短路，以I段零序为例1）零序I段（零序电流速断）整定原则：A 躲过被保护线路末端单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流。B 躲过断路器三相触头不同时接通时所出现的最大零序电流。C 当线路采用单相自动重合闸时，应躲开在非全相运行状态下又发生系统 振荡时，所出现的最大零序电流。2021/9/27292)分析：A 在有些情况下，如果按照原则2）整定使启动电流过大，而使保护范围缩小，可以考

18、虑在手动合闸以及三相重合闸时，将该保护带有一定的延时（0.1秒），以躲过断路器三相不同期合闸。B 对于线路采用单相自动重合闸时，如果按照原则1）、2）进行整定，一般躲不过非全相运行状态下又发生系统震荡时的最大零序电流，在这种情况下，一般设置两个零序速断保护：灵敏一段：按照原则a、b整定，故定值较小，保护范围较大，主要任务是全相运行情况下的保护，而当单相重合闸启动时闭锁，恢复时投入。不灵敏一段：按照原则3）整定，故定值较大，保护范围较小，目的是在单相重合闸过程中起到保护作用。2021/9/27303、为何110kV及以上系统一般采用零序电流保护，而不采用三相电流保护作为单相接地故障的保护。两者比

19、较，零序保护具有如下优点：A 灵敏度高：零序过流保护按照躲开不平衡电流的原则整定，其值一般为23安，而过流保护至少按照躲过最大负荷电流整定。发生单相接地短路时，故障相的电流与3I0相等。B 受系统运行方式变化的影响小，而电流速断与限时电流速断直接受系统运行方式的变化大。C 不受某些不正常运行状态的影响：如发生系统振荡、短时过负荷时，三相是对称的，不会产生零序电流而动作，而电流保护则有可能误动。D 在超高压系统中，单相接地故障约占7090%，其他的故障也往往是由其引起，因此，采用专门的零序保护具有显著的优越性。（零序电压闭锁零序电流保护，小电阻接地系统）2021/9/2731四、中性点非直接接地

20、电网的零序保护四、中性点非直接接地电网的零序保护1、中心点不接地电网单相接地故障的特点：1）三相之间的线电压仍然对称，对负荷的供电没有影响，可以继续运行12个小时；2）单相接地后，其他两相对地电压升高1.732倍，对系统的绝缘造成影响，故应该及时发信号，以便运行人员采取措施排除故障；3)在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压，并且整个系统零序电压相等；4）在非故障相的元件上流有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为母线流向线路；5）在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，方向由线路流向母线。2021/9/27322021/9/27332021/9

21、/27342、中性点经消弧线圈接地电网相关问题：1）消弧线圈的作用：中性点不接地系统发生单相接地故障时，在接地点流过全系统的对地电容电流，如果该电流够大，就会在接地点燃起电弧，导致两点或多点的接地短路，造成停电事故。为了解决这个问题，在系统的中性点接入一个电感线圈，当系统发生接地时，给系统补偿一个电感电流，该电感电流也流过接地点，对电容电流进行补偿，消除接地弧光，故这个电感线圈叫消弧线圈。（北京供电局南泥沟110kV变电站，没有消弧线圈就出问题了，正在加装）2）加入消弧线圈接地电网的零序等效网络如下：2021/9/27352021/9/27363、消弧线圈的补偿方式：1）完全补偿：IL=IC，

22、接地点的电流近似为0，仅从避免弧光电压角度看补偿效果最好，但其存在很大的缺点，因为完全补偿时，满足串联谐振的条件，在正常情况下，如果架空线路对地电容的不平衡或负荷不平衡，并且在断路器非全相合闸时，都将会在中性点产生不平衡电压，该电压在串联谐振回路中产生更大电流，使中性点对地电压升高，这是不允许的，实际上不采用。2）欠补偿：ILZCH重合，若成功，恢复正常供电；若不成功，按选择性动作。优点：快速切出故障，设备少。缺点：永久性故障，再次切除故障的时间可能很长；装ZCH的DL动作次数多，若DL拒动，将扩大停电范围。主要用于35kV以下的电网。2021/9/27462、重合闸后加速保护（简称“后加速”

23、）每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后则加速保护动作，切除故障。例：第一次短路时，保护1 II段动，ZCH重合，之后保护1瞬时动。优点：第一次跳闸时有选择性的，再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。缺点：第一次动作时间可能带时限。应用于35KV以上的高压网络中。2021/9/2747变压器保护的基本原理概述概述 一、变压器的故障：一、变压器的故障：1、油箱内部故障：1）各项绕组之间的相间短路2）单项绕组部分线匝之间的匝间短路3）单项绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障。2、油箱外部故障 1）引出线的相间短路2）

24、绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路。2021/9/2748二、变压器不正常工作状态：二、变压器不正常工作状态：1、油箱漏油造成油面降低2、外部接地引起的中性点过压3、外部短路或过负荷 4、外加电压过高或频率降低 三、应装设的继电保护装置三、应装设的继电保护装置 1）瓦斯保护 防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低 重瓦斯 跳闸 轻瓦斯 信号2）差动保护和差动速断保护 防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路 2021/9/27493）相间短路的后备保护,作为（1）(2)的后备a 过电流保护b复合电压起动的过电流保护c负序过电流4

25、)零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路5)过负荷保护：防御变压器对称过负荷6)过励磁保护：防御变压器过励磁2021/9/2750变压器纵差动保护变压器纵差动保护 一、构成变压器纵差动保护的基本原则一、构成变压器纵差动保护的基本原则 2021/9/2751二不平衡电流产生的原因和消除方法：二不平衡电流产生的原因和消除方法：理论上，正常运行和区外故障时，Ij=I1-I2=0。实际上，很多因素使Ij=Ibp0。（Ibp为不平衡电流）下面讨论不平衡电流产生的原因和消除方法：1、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流：（/-11）Y.d11 接线方式两侧电流的相位差30。消除方法：相

26、位校正。变压器Y侧CT（二次侧）：形。Y.d11 变压器侧CT（二次侧）：Y形。Y.Y12 从下图可以看出差动臂中的 幅值相差1.732倍，对常规保护来说，通过CT变比进行调整，微机保护通过平衡系数进行调整。2021/9/27522021/9/27532、由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流:CT的变比是标准化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5,所以,很难完全满足计算的要求，即Ij0,0,产生Ibp.消除方法:常规保护利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿，微机保护不存在此问题，对CT变比没有要求，通过平衡系数设置即可。2021/9/27543、由两侧电流互感器型号不

27、同而产生的不平衡电流:(CT变换误差)Ibp.CT=KtxKerId.max/nl1 其中Ktx=1 此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.4、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流:改变分接头改变nB破坏nl2/nl1=nB或 的关系.产生新的不平衡电流.(CT二次侧不允许开路,即nl2,nl1不能改变),Ibp.U=U Id.max/nl1 无法消除.此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.5、暂态情况下的不平衡电流:非周期分量的影响:比稳态Ibp大,且含有很大的非周期分量,持续时间比较长(几十周波).2021/9/2755 由ILy产生的不平衡电流:当变压器电压突然增加的情况下(如:空载投

28、入,区外短路切除后).IL 励磁涌流，可达(6-8)Ie.（石碑山发生过区外短路切除后主变差动动作）特点:a 有很大的直流分量.(80%基波)b 有很大的谐波分量,尤以二次谐波为主.(20%基波)c 波形间出现间断.(削去负波后)措施:a 采用具有速饱和铁芯的差动继电器;b间断角原理的差动保护;c利用二次谐波制动;d利用波形对称原理的差动保护。2021/9/2756二、微机型差动保护原理（以DCAP-3040装置为例）1、差动速断保护 差动速断保护实质上是反应差动电流的过电流保护，该保护不经任何闭锁回路，直接快速动作于出口。2、差动保护 装置采用比率差动、二次谐波制动的原理。1）为何差动保护需

29、采取比率差动的原理：防止在变压器区外故障（穿越性故障）时，高低压侧CT传变特性不一致，导致差流的产生，并且超过定值而动作，当采用了带比率制动的差动保护后，随着穿越电流的增大，差动启动的门槛将会抬高，保证穿越性故障不误动。2）差动保护动作特性差动保护动作特性曲线如下图所示：2021/9/2757 图中Icd为差动电流、Izd为制动电流、Idz0为最小动作电流，Izd0为最小制动电流，Isd为差流速断动作电流，Kl为比率制动系数。动作电流高低压侧电流相减；制动电流为高低压侧电流取平均值。比率差动动作方程如下：IcdIdz0 并且 IcdIdz0+k1(Izd-Izd0)2021/9/27583、二

30、次谐波制动 保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。二次谐波制动方程如下：Icd2K2*Icd 式中：Icd2为A,B,C三相差动电流中二次谐波电流，K2为二次谐波制动系数，Icd为对应的三相差动电流。闭锁方式为“或”门出口，即任一相涌流满足条件，同时闭锁三相保护。变压器后备保护：复合电压闭锁过流保护变压器后备保护：复合电压闭锁过流保护 1、过电流保护：保护装置的启动电流按照躲开变压器可能出现的最大负荷电流整定，具体考虑：1）并列运行的变压器，考虑突然切除一台时所出现的过负荷；2021/9/27592）对降压变压器，应考虑低压侧负荷电动机自启动时的最大电流。2、复合电压之低电

31、压闭锁1）作用：保证并列一台变压器突然切除或电动机自启动时，过流保护不误动，而系统发生故障时启动，特别时三相对称短路。2）电压值的整定：低电压启动值应该小于在正常运行情况下母线可能出现的最低工作电压，并且保证电动机在自启动过程中，能够返回。一般二次电压整定为0.7Ue。3、复合电压之负序电压闭锁1）作用：在发生各种不对称短路时，系统产生负序电压，用以启动保护。2）负序电压整定：其整定值很小，保护很灵敏，按照躲开正常运行情况下出现的最大不平衡电压，根据运行经验，一般可取（0.060.12）Ue，即612V。2021/9/2760电动机保护的基本原理一、电动机在系统中的地位：一、电动机在系统中的地

32、位：1、在电网总负荷中，约有60为异步电动机，以电力作为原动力的负荷中，有90左右是异步电动机；2、异步电动机结构简单、成本低廉、维护方便，它的机械特性能满足大多数生产机械的要求，在工农业生产中广泛应用；3、同步电动机、异步电动机保护的区别：同步电动机增加失磁保护、失步保护。二、电动机的各种故障及其保护：二、电动机的各种故障及其保护：1、绕组故障：1）长期过负荷导致损坏：电压太低不能顺利启动、启动过于频繁；设置热保护、低电压保护：其反映定子电流的过负荷，按照定子电流的大小来限定允许过负荷时间的长短。2021/9/27612）相间或对地短路：由于长期受电、热、机械或化学作用，使绝缘老化或损坏；差

33、动保护或电流速断保护。3）长期承受负序电流而烧损：电压的不平衡、波动过大、断相运行；负序保护。4）温度过高烧损、冷却系统故障；设置温度保护直接跳闸。5）轴承损害造成偏心、扫膛，以及因机械故障造成堵转；过流保护。2021/9/27622、轴承故障，都应该有相应的非电量保护：1）机械负荷过大或震动过大；2）使用润滑剂不合适、缺少润滑油甚至无油；3）环境恶劣，如多尘、腐蚀性气体等。4）绕组温度过高，热量传至轴承，致使轴承烧损。三、常规的电动机的温度保护与热保护（电流型保护）的比较三、常规的电动机的温度保护与热保护（电流型保护）的比较1、温度保护的优越性及缺点：1）优越性：直接反应电动机温度的保护，能

34、够反应反复短时运行电动机的过负荷、机械损耗剧增、通风不良、电压或频率过高造成铁损增加、不对称电压下的过负荷、转子过热等。2）缺点：热惯性造成动作时间滞后，在电动机启动等大电流过负荷时失去保护作用。2、热保护的优越性及缺点：1）优越性：利用过负荷大电流的热损耗，使热元件受热翘曲或熔化，达到保护的目的，可弥补温度保护热惯性造成动作时间滞后。2）缺点：2021/9/27631）继电器（双金属片）的发热特性与电动机的发热特性不一样。2）继电器与电动机的安装位置不同，两者的环境温度不同。3）继电器与电动机的散热特性很不一致。4）热继电器的动作直接并唯一取决与定子的电流，而电动机的发热温升与定子电流、转子

35、电流、堵转、通风不良、转子扫膛等有关。3、总结：只反应电流大小的热保护与只反应电动机温度的温度保护都存在优缺点，只有两者结合，组成新的温度电流保护，是一种比较理想的电动机过负荷保护。四、电流保护四、电流保护1）相间短路保护之一电流速断保护保护装设条件：2000kW以下的电动机，可装设电流速断保护；电动机端部相间短路电流远大于正常工作电流、启动、或堵转电流；并且能装设此类保护的电动机容量应小于供电变压器容量的一半，保证电动机在发生堵转的情况下，电流速断保护不误动。2021/9/27642）相间短路保护之二差动保护A 适用范围：额定容量在2000kW以上，或小于2000kW但电流速断保护灵敏度不够

36、的电动机应装设差动保护。B 差动原理：略。C 电机启动差动误动情况分析及解决办法：电动机在启动时，两侧二次电流产生暂态不平衡电流，原因为：在此过程中，两侧互感器的暂态传变特性不一致，而大型异步电动机的自启动暂态过程可以延续数秒之久，在这期间要求两侧互感器在相同一次暂态电流下得到相同的二次电流，这对于普通的保护级电流互感器是没有保证的，故差动保护在电动机自启动过程中有可能误动作。解决办法：电动机在自启动过程中，传统的差动保护将有很大的不平衡差流，但这种不平衡差流中有十分显著的二次谐波成分，而且二次谐波电流与基波电流之比并不随暂态不平衡电流的衰减而减小。并且根据测试结果，其二次谐波含量大于3040

37、，故使用二次谐波制动原理的变压器差动保护有助于抑制电动机自启动差动保护误动作。2021/9/2765D 磁平衡式差动保护2021/9/27663）单相接地保护零序电压、零序电流4）电动机堵转保护反时限过流、定时限过流A 当电动机启动时间短于允许堵转的时间，我们可以应用反时限过流保护构成堵转保护。B 当电动机启动时间长于允许堵转的时间，可采用定时限过流保护启动时间过长保护。5）负序电流保护：A 负序电流的发热特性：在定子上的发热特性：幅值相同的定子正序电流I1和定子负序电流I2在定子绕组上产生的热量相同，三相定子电流I1、I2产生的气隙旋转磁场，对定子绕组而言，为正、反同步转速，故绕组正序电阻、

38、负序电阻相等，故在定子上产生的铜损相等。在转子上的发热特性：幅值相同的定子正序电流I1和定子负序电流I2在转子绕组产生的热量大不相同，因为对于正序电流I1来说，产生的正旋转磁场相对于转子静止，则对应的转子绕组电阻近似为直流电阻R1；而对于负序电流 I2来说，产生的方向旋转磁场相对于转子为两倍同步转速，对应的转子绕组电阻为交流电阻R2。对于一般的鼠笼式电动机有：R2 /R11.256，故对于相同幅值的负序电流来说，其在转子上产生的热量是负序电流产生热量的1.256倍。2021/9/2767B分析：在电源电压不对称、断相、反相等均引起负序电流，过热保护已能提供保护，但对严重的不对称故障，负序电流很

39、大，要求根据负序电流设置单独的快速保护，定值设置为1.0IN（1倍额定电流）。C三相电源电压不对称时的I2/I1计算公式：I2/I1K0*U2/U1（K0 启动电流倍数）。6）过负荷保护五、电压保护：五、电压保护：1、低电压保护装设低压保护的原则：1）电源电压短时降低或短时中断后恢复时，为保证重要电动机自启动而需要断开次要电动机。2）电源电压短时降低或短时中断，根据生产过程或生产工艺要求，不允许或不需要自启动的电动机。3）需要自启动，但为保证人身和设备安全，在电源电压长时间消失后，需从电网中自动断开的电动机。4）属一类负荷，但装有自动投入装置的备用电动机。2、负序电压保护2021/9/2768

40、电容器保护的基本原理一、电力电容器的故障起因及后果一、电力电容器的故障起因及后果1、电力电容器的作用：、电力电容器的作用：补偿系统无功电源容量的不足，提高功率因数、改善电压质量、降低线损；并且它比同步调相机制造简单、施工简易、维护方便、投资节省。2、电容器故障主要有：、电容器故障主要有：1）内部故障：高电场、高电压电容器局部击穿与之串联的其他电容器组电压抬高新的电容元件击穿恶性连锁反应整台电容器贯穿性短路发热内部分解气体“鼓肚”爆裂、起火。2）电容器外部相间和接地短路。3）电容器的过压：电容器只允许在1.1倍工频电压下长期运行。4）电容器的失压：即在系统失压的情况下，跳开电容器，因为：A 再次

41、给上电压时，电容器的残余电荷可能使电压超过1.1倍工频电压；B变压器带电容器合闸时，可能产生谐振过电压；C空载变压器（停电后供电初期）因电压较高，可能造成电容器过压。2021/9/2769二、电容器组内部故障保护二、电容器组内部故障保护1、电流速断、过电流保护：、电流速断、过电流保护：当电容器绕组本身内部元件全部击穿形成相间短路，产生很大的短路电流的情况下，该保护起作用，对于电容器的初期内部故障无法反映。2、反映初期内部故障的保护、反映初期内部故障的保护1）不平衡保护：A 中性点不接地单星形接线不平衡保护：检测电容器中性点和地之间的电位差进行保护。2021/9/2770B 中性点接地单星形接线

42、不平衡保护：检测电容器中性点和地之间接地线的不平衡电流进行保护。2021/9/2771C 中性点不接地双星形接线不平衡保护：采用两种方案，一是检测两组电容器中性点之间的不平衡电流进行保护；二是检测两组电容器中性点之间的不平衡电压进行保护。2021/9/2772D 中性点接地双星形接线不平衡保护：采用差流的方式进行保护。2021/9/27732）零序电流保护（单三角形接线电容器组）零序电流保护（单三角形接线电容器组）2021/9/27743）三元件横差保护（每相两分支、双三角形接线电容器组）三元件横差保护（每相两分支、双三角形接线电容器组）2021/9/2775三、电容器回路相间短路保护三、电容

43、器回路相间短路保护1、电流速断、电流速断2、过电流保护、过电流保护四、系统异常的电容器保护四、系统异常的电容器保护1、过电压保护：、过电压保护：规程规定：电力电容器应能在1.1倍工频稳态过电压下长期运行；1.15倍工频稳态过电压下，每24小时持续运行30分钟；1.2和1.3倍允许持续运行5分钟和1分钟。过电压保护定值一般取120伏（二次值）。2、低电压保护：、低电压保护：一般取50伏60伏（二次值），如果取50伏以下时，可以防止负感器二次一相熔断使保护误动。2021/9/2776备自投的基本原理一、系统的三种运行方式图一、系统的三种运行方式图进线1进线2母线1母线2（a）进线1进线2母线1母线

44、2（b）图1进线1进线2母线1母线2图22021/9/2777母线1母线2母线1母线2（a）（b）图3二、系统的三种运行方式备自投原理二、系统的三种运行方式备自投原理1、方式一：、方式一：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合另一进线断路器。2、方式二：、方式二：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压、母线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合母联断路器。3、方式三：、方式三：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合另一进线断路器和母联断路器。2021/9/2778感谢各位光临！2021/9/2779