供配电系统的继电保护ppt课件.ppt
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1、供配电技术供配电技术第第7 7章章 供配电系统的继电保护供配电系统的继电保护第一节第一节 概概 述述莆田学院现代教育技术中心 2004年2月第一节第一节 概述概述继电保护的概念继电保护的概念继电保护的任务继电保护的任务 继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备发生故障发生故障或或不正常工作状态不正常工作状态,并能动作于,并能动作于断路器跳闸断路器跳闸或或启动信号装置启动信号装置发出预报信号发出预报信号的一种自动装置。的一种自动装置。u自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切除,使其他非故障部分迅速恢
2、复正常供电;除,使其他非故障部分迅速恢复正常供电;u能正确反应电气设备的不正常运行状态,并根据要求,能正确反应电气设备的不正常运行状态,并根据要求,发出预报信号发出预报信号;u继电保护装置与供电系统的自动装置继电保护装置与供电系统的自动装置(如自动重合闸装如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等置、备用电源自动投入装置等)配合,可以大大缩短事故停配合,可以大大缩短事故停电时间,从而提高供电系统的运行可靠性。电时间,从而提高供电系统的运行可靠性。继电保护的基本原理继电保护的基本原理 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求 选择性选择性 速动性速动性 灵敏性灵敏性可靠性可靠性1选择性 当供电系统
3、发生短路故障时,继电保护装置动作,只切除故障元件,并使停电范围最小,以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。主保护后备保护(近后备,远后备)辅助保护2速动性 为了减小由于故障引起的损失,减少用户在故障时低电压下的工作时间,以及提高电力系统运行的稳定性,要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。注意注意:必须在满足选择性的基础上 Why?!3灵敏性 指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时,保护装置的反应能力。继电保护装置的灵敏性以灵敏系数KS来衡量。(1)对于反应故障时参数量增加的保护装置 例如:过电流保护的灵敏系数为 KSIKminIop IKmin 保
4、护区内故障的最小短路电流值保护区内故障的最小短路电流值(2)对于反应故障时参数量降低的保护装置 例如:低电压保护的灵敏系数为 KSUopUKmax UKmax保护区内故障的最大残压值保护区内故障的最大残压值 思思 考考故障点位于何处故障点位于何处?4可靠性 继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时,一定要准确动作,即不能拒动;不属其保护范围的故障或不正常工作时,一定不要动作,即不能误动。另外:还要考虑经济性 目标:目标:技术上安全可靠,经济上合理电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式 保保护护装装置置的的接接线线方方式式是是指指作作为为相相间间短短路路的的过过电电流流保保护护
5、用用的的电电流流继继电电器器与与电电流流互互感感器器二二次次线线圈之间圈之间的连接方式。分为三种:的连接方式。分为三种:三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式两相不完全星形接线两相不完全星形接线 两相电流差接线两相电流差接线 接接线线系系数数KW:指指通通过过继继电电器器的的电电流流 IK与与电电流流互感器二次电流互感器二次电流 I2的比值,的比值,即:即:KWIKI2。三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式 三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式是用三台电流互感器与三是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。可见:
6、可见:KW 1 两相不完全星形接线两相不完全星形接线 两相不完全星形接线方式两相不完全星形接线方式是在是在 A、C两相装有电流互感器,两相装有电流互感器,分别与两只电流继电器相连接。可以反映除分别与两只电流继电器相连接。可以反映除B相单相接地短路相单相接地短路以外的所有故障。以外的所有故障。可见:可见:KW 1 两相不完全星形接线方式两相不完全星形接线方式还可以接成两相三继电器形式,还可以接成两相三继电器形式,以提高可靠性。以提高可靠性。可见:可见:KW 1有何有何作用作用?两相电流差接线两相电流差接线 两两相相电电流流差差接接线线方方式式由由两两台台电电流流互互感感器器和和一一只只电电流流继
7、继电电器组成。正常工作时,通过继电器的电流器组成。正常工作时,通过继电器的电流 为:为:两相电流差接线的接线系数两相电流差接线的接线系数 不同的相间短路时,接线系数是不一样的。不同的相间短路时,接线系数是不一样的。正常和三相短路时接线系数为正常和三相短路时接线系数为 ;AC相短路时接线系数为相短路时接线系数为2;AB相或相或BC相短路时接线系数为相短路时接线系数为1。因而灵敏系数也不一样。一般情况下:因而灵敏系数也不一样。一般情况下:保护整定时取保护整定时取KW 灵敏度校验时取灵敏度校验时取KW 1 Why?!三种接线方式性能比较三种接线方式性能比较三相三三相三继电器继电器两相两两相两继电器继
8、电器两相一两相一继电器继电器可靠性可靠性灵敏性灵敏性最好最好较好较好差差经济性经济性差差较好较好最好最好适用适用场合场合中性点接地中性点接地电网电网中性点不接中性点不接地电网地电网10kV以下以下和高压电动和高压电动机保护机保护电流互感器的误差曲线电流互感器的误差曲线电流互感器的误差主要与电流互感器的误差主要与一次电流一次电流和和二次负载二次负载值值Z2有关系。有关系。电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图 电流互感器的电流互感器的10%误差曲线误差曲线指电流互感器指电流互感器一次电流倍数一次电流倍数m(又称(又称10%倍倍数)与电流误数)与电流误差等
9、于差等于10%所所允许的二次负允许的二次负载值载值Z2al的关系的关系曲线。曲线。利用利用10%误差曲线校验电流互感器误差曲线校验电流互感器1。计算一次电流倍数。计算一次电流倍数m2。计算允许负载值。计算允许负载值查查10%误差曲线误差曲线3。计算实际负载值。计算实际负载值4。比比较较负负荷荷大大小小如如果果Z2Z2al,则则说说明明电电流流互互感器的误差不超过感器的误差不超过10%。如果如果Z2Z2al,不满足要求,则采取以下措施:,不满足要求,则采取以下措施:(1)增增大大连连接接导导线线截截面面,或或缩缩短短导导线线长长度度,以以减减小二次负载。小二次负载。(2)改改变变变变比比较较大大
10、的的电电流流互互感感器器,降降低低一一次次电电流流倍数,增大二次负载值。倍数,增大二次负载值。(3)将将两两个个电电流流互互感感器器二二次次线线圈圈串串联联,使使二二次次允允许负载增大一倍。许负载增大一倍。电磁型电流继电器(电磁型电流继电器(DLDL型)型)一、结构一、结构1铁心铁心 2线圈线圈 3可动舌片可动舌片 4反作用弹簧反作用弹簧 5可动触点可动触点6静触点静触点 7调整杆调整杆8刻度盘刻度盘二、工作原理二、工作原理 继继电电器器的的起起动动电电流流是是指指使使继继电电器器常常开开接接点点闭闭合合的的最小电流,用最小电流,用IopK表示。表示。继继电电器器的的返返回回电电流流是是使使继
11、继电电器器闭闭合合了了的的常常开开接接点点断开的最大电流断开的最大电流,用,用IreK表示。表示。返返回回系系数数Kre是是指指继继电电器器的的返返回回电电流流Ih.j与与其其起起动动电电流流Idz.j的比值,一般小于的比值,一般小于1,即:,即:Kre IreK IopK继电器起动电流继电器起动电流IopK的的调整方法调整方法:粗粗调调:改改变变继继电电器器两两个个电电流流线线圈圈的的联联结结方方式式 (串串、并联并联)细调细调:改变反作用弹簧的反作用力矩:改变反作用弹簧的反作用力矩电磁型电压、中间、时间、信号继电器电磁型电压、中间、时间、信号继电器 电电磁磁式式电电压压继继电电器器有有过过
12、电电压压和和欠欠电电压压继继电电器器两两大大类,其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。类,其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。欠电压继电器的欠电压继电器的起动电压起动电压UopK是使其动作的最高是使其动作的最高电压电压;返回电压返回电压UreK是使其返回的最低电压是使其返回的最低电压;返回系返回系数数Kre UreK UopK。由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压,所由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压,所以其返回系数以其返回系数Kre大于大于1,一般在,一般在 11.2之间。之间。时间继电器时间继电器在保护装置中起延时作用,以保证保护在保护装置中起延时作用,以保证保护装置动作的选择
13、性。装置动作的选择性。中间继电器中间继电器的作用是为了扩充保护装置出口继电器的作用是为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量,也可以使触点闭合或断开时带的接点数量和容量,也可以使触点闭合或断开时带有不大的延时有不大的延时(0.40.8S),或者通过继电器的自保或者通过继电器的自保持,以适应保护装置的需要。持,以适应保护装置的需要。信号继电器信号继电器用于各保护装置回路中,作为保护动作用于各保护装置回路中,作为保护动作的指示器的指示器 感应型电流继电器(感应型电流继电器(GLGL型)型)一、结构一、结构二、工作原理二、工作原理由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。由带延时动作的感应部
14、分与瞬时动作的电磁部分组成。1感应系统部分:感应系统部分:动动作作电电流流是是指指继继电电器器铝铝盘盘轴轴上上蜗蜗杆杆与与扇扇形形齿齿片片相相咬咬合合时时,线线圈圈所需要通入的最小电流。所需要通入的最小电流。动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整(整(2,2.5,34.5,5,69,10A)。)。返返回回电电流流是是指指便便扇扇形形齿齿片片脱脱离离蜗蜗杆杆返返回回到到原原来来位位置置时时的的最最大大电电流。流。动动作作时时间间是是指指从从轴轴上上蜗蜗杆杆与与扇扇形形齿齿片片相相咬咬合合起起到到接接点点闭闭合合这这一一段时间
15、。段时间。通入继电器的电流越大,铝盘转速越快,动作时间就越短,这通入继电器的电流越大,铝盘转速越快,动作时间就越短,这种特性称为种特性称为反时限特性反时限特性。时时限限螺螺钉钉指指示示盘盘上上的的刻刻度度,是是指指通通入入10倍倍动动作作电电流流整整定定值值时时的的动作时间。动作时间。2电磁速断部分电磁速断部分 电电磁磁系系统统的的速速断断特特性性即即当当通通入入继继电电器器线线圈圈的的电电流流大大到到整整定定值值的的某某个个倍倍数数时时,未未等等感感应应系系统统动动作作,衔衔铁铁右右端瞬时被吸下,接点立即闭合。端瞬时被吸下,接点立即闭合。动动作作电电流流值值通通过过改改变变衔衔铁铁与与电电磁
16、磁铁铁心心之之间间气气隙隙来来调调整整,其其速速断断动动作作电电流流调调整整范范围围是是感感应应系系统统整整定定电电流流值值的的28倍。倍。GL-10型型继继电电器器本本身身带带有有信信号号掉掉牌牌,而而且且接接点点容容量量又又较较大大,所所以以组组成成反反时时限限过过电电流流保保护护时时,无无需需再再接接入入其他继电器。其他继电器。GL-10(20)系列继电器的时限特性曲线)系列继电器的时限特性曲线 第七章第一节 作业习题7.1,7.2,7.3,7.4供配电技术供配电技术第七章 供配电系统的继电保护第二节第二节 单电源电网相间短路的电流保护单电源电网相间短路的电流保护 莆田学院现代教育技术中
17、心 2004年2月本节主要内容瞬时电流速断保护瞬时电流速断保护限时电流速断保护限时电流速断保护定时限过电流保护定时限过电流保护反时限过电流保护反时限过电流保护阶段式(三段式)保护的应用及评价阶段式(三段式)保护的应用及评价一、接线一、接线 瞬时电流速断保护(瞬时电流速断保护(段)段)二、动作电流整定二、动作电流整定 保护装置动作电流:躲过本线路末端最大三保护装置动作电流:躲过本线路末端最大三相相 短路电流短路电流 继电器的动作电流为:继电器的动作电流为:可靠系数可靠系数,一般取,一般取1213。保护范围:保护范围:线路的线路的 前一段,末端有前一段,末端有死区死区。保护范围保护范围三、灵敏度校
18、验三、灵敏度校验 在校验灵敏度时,应按最小运行方式下发生两在校验灵敏度时,应按最小运行方式下发生两相短路来进行。相短路来进行。要求:要求:它的最小保护范围一般不小于线路全长它的最小保护范围一般不小于线路全长的的1520。灵敏系数校验的简化方法为:灵敏系数校验的简化方法为:KS 1.5 式中:式中:保护安装处最小两相短路电流的次保护安装处最小两相短路电流的次暂态值。暂态值。四、评价四、评价 优点优点:简单、可靠、动作迅速;:简单、可靠、动作迅速;缺点缺点:1.不能保护线路全长;不能保护线路全长;2.当运行方式变化大时,灵敏度不当运行方式变化大时,灵敏度不能满足要求。能满足要求。限时电流速断保护装
19、置限时电流速断保护装置,以切除瞬时电流速,以切除瞬时电流速断保护范围以外的故障,既保护全长,又可作断保护范围以外的故障,既保护全长,又可作无时限电流速断保护的后备保护。无时限电流速断保护的后备保护。继电器的动作电流为:继电器的动作电流为:可靠系数可靠系数,一般取,一般取1.11.2。保护范围:保护范围:线路的线路的 全长及下级线路一部分全长及下级线路一部分。限时电流速断保护(限时电流速断保护(段)段)一、动作电流整定:躲过下级一、动作电流整定:躲过下级段保护动作电流段保护动作电流保保护护范范围围二、动作时间整定二、动作时间整定 动作时间比下级动作时间比下级段多一个时间阶梯,即:段多一个时间阶梯
20、,即:三、灵敏度校验三、灵敏度校验 要求:本线路任何短路都能反应。要求:本线路任何短路都能反应。式中:式中:线路末端线路末端最小两相短路电流的次最小两相短路电流的次暂态值。暂态值。注意:注意:如如灵敏度不合格灵敏度不合格,可采用与下级,可采用与下级段配合,段配合,同时时限也要与下级同时时限也要与下级段配合。段配合。四、评价四、评价 优点优点:与瞬时速断保护配合可保护线路:与瞬时速断保护配合可保护线路全长,作为线路的主保护。全长,作为线路的主保护。缺点缺点:两套装置,设备多,投资大。:两套装置,设备多,投资大。定时限过电流保护(定时限过电流保护(段)段)一、接线一、接线 二、动作电流整定二、动作
21、电流整定动作电流整定原则:动作电流整定原则:躲过本线路最大负荷电流。躲过本线路最大负荷电流。要求要求:动作电流和返回电流均大于:动作电流和返回电流均大于最大负荷电流。最大负荷电流。继电器的动作电流为:继电器的动作电流为:可靠系数可靠系数,一般取,一般取1213。保护范围:保护范围:本本线路和下级线路的全长线路和下级线路的全长。三、动作时间整定三、动作时间整定 动作时间比下级动作时间比下级段最大值多一个时间阶段最大值多一个时间阶梯,即:梯,即:四、灵敏度校验四、灵敏度校验灵敏系数校验方法为:灵敏系数校验方法为:要要求求:(1)作作为为本本段段线线路路的的近近后后备备保保护护时时,灵灵敏敏度度校校
22、验验点点设设在被保护线路末端。在被保护线路末端。KS 1.5 (2)作作为为相相邻邻元元件件的的远远后后备备保保护护时时,其其校校验验点点设设在在相邻线路末端相邻线路末端。KS 1.2式式中中:保保护护范范围围末末端端最最小小两两相相短短路路电电流的次暂态值。流的次暂态值。五、评价五、评价 优点优点:接线简单:接线简单,既可作本级近后备,又可既可作本级近后备,又可 作下级远后备。作下级远后备。缺点缺点:越靠近电源端,动作时限反而越长。:越靠近电源端,动作时限反而越长。因此不能作为主保护。当处于负荷终因此不能作为主保护。当处于负荷终端时时限短,可作为主保护。如电动端时时限短,可作为主保护。如电动
23、机的保护。机的保护。反时限过电流保护反时限过电流保护一、接线一、接线(GL型感应式电流继电器)型感应式电流继电器)二、动作电流整定二、动作电流整定动作电流整定原则:动作电流整定原则:躲过本线路最大负荷电流。躲过本线路最大负荷电流。可靠系数可靠系数,一般取,一般取1.151.25,取,取1.2。返回系数,返回系数,GL型取型取0.8取整:取稍大的整数(或半整数)取整:取稍大的整数(或半整数)2,2.5,3,3.5,4,4.5,5,6,7,8,9,10A。反算:反算:保护范围:保护范围:本本线路和下级线路的全长线路和下级线路的全长。:本节难点:本节难点三、动作时间整定三、动作时间整定(点配合)(点
24、配合)要求:当要求:当下级首端下级首端出现最大短路电流出现最大短路电流时,本级保护动作时间比下级保护动作时时,本级保护动作时间比下级保护动作时间最大值多一个时间阶梯,即:间最大值多一个时间阶梯,即:取取0.60.7S四、灵敏度校验四、灵敏度校验 灵敏系数校验方法同定时限过电流保护灵敏系数校验方法同定时限过电流保护五、评价五、评价 优点优点:接线简单,设备少。:接线简单,设备少。缺点缺点:动作时限整定复杂,需经实验调试。:动作时限整定复杂,需经实验调试。阶段式(三段式)保护的应用及评价阶段式(三段式)保护的应用及评价一、接线一、接线二、配合关系二、配合关系三、评价三、评价优点优点:接线简单、可靠
25、,在一般情况下能很快:接线简单、可靠,在一般情况下能很快地切除故障(地切除故障(0.6s内),广泛适用于内),广泛适用于35kV及以下线路的保护。及以下线路的保护。缺点缺点:1.保护受电网的接线及运行方式的影响保护受电网的接线及运行方式的影响很大,许多情况下达不到灵敏度要求。很大,许多情况下达不到灵敏度要求。2.仅适用于单电源辐射型网络。仅适用于单电源辐射型网络。第二节第二节 作业作业 7.18 7.19 7.20供配电技术供配电技术第七章 供配电系统的继电保护第三节 高压供电线路的方向过电流保护 莆田学院现代教育技术中心 2004年2月线路的方向过电流保护 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的
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