继电保护及自动装置精选文档.ppt
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1、继电保护及自动装置课件本讲稿第一页,共一百零一页概述:继电保护与自动装置购任务 电力系统远行中,由于风、雨、雷电的影响、设备的缺陷和绝缘老化、运行维护不当和操作错误等原因,致使组成电力系统的电气元件(发电机、变压器、母线输电线路、电动机等)可能发生各种故障和不正常工作状态。电力系统发生的故障主要是各种类型的短路,包括三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。以及发电机、变压器同一相绕组的匝间短路。此外,还有输电线路的断线以及短路与断线组合的复故障等。常见的不正常工作状态主要是过负荷、系统振荡和频率降低等。故障的危害是:(1)故障点的电弧可能烧坏故障设备。(2)故障回路中的设备。由于短路电
2、流产生的热效应和电动力的作用会遭受破坏或损伤。(3)电力系统部分地区的电压大幅度下降,影响用户的正常生产。(4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡。甚至使整个系统瓦解造成大面积停电。因此、任何电力系统在设计和运行时必须考虑到系统中可能发生的故障和不正常工作状态,并利用继电保护装置予以消除、以保证电力系统正常运行。本讲稿第二页,共一百零一页继电保护装置的任务是:(1)当被保护的电气元件发生故障时,保护装置迅速动作,使断路器跳闸、将故障的电气元件从电力系统中切除,使其损坏程度减至最小,并保证无故障部分继续正常运行;(2)当被保护的电气元件出现不正常工作状态时,保护装置发出信号、告诉运行人员
3、予以处理。在无人值班的变电所,保护可作用于减负荷或延时跳闸。电力系统的安全自动装置一方面配合继电保护装置提高供电的可靠性(如自动重合闸、备用电源自动投入装置);另一方面不断调整系统电压与频率,以保证供电质量及并列运行机组间功率的合理分配。为了使继电保护装置能及时、正确地完成它所担负的任务,对反应短路故障的保护装置有以下四个基本要求;选择性、快速性、灵敏性和可靠性。本讲稿第三页,共一百零一页目录第一章发电机保护第二章变压器保护第三章线路保护第四章电动机保护本讲稿第四页,共一百零一页发电机保护第一节 发电机可能发生的故障和异常运行方式第二节 发电机定子绕组的纵联差动保护第三节 发电机定子绕组的匝间
4、短路保护第四节 发电机定子绕组接地保护第五节 发电机励磁回路的接地保护第六节 发电机的失磁保护本讲稿第五页,共一百零一页第一节第一节 发电机可能发生的故障和异常运行方式发电机可能发生的故障和异常运行方式 发电机的内部故障主要是由定子绕组和转子励磁绕组绝缘损坏所引起的,其具体发电机的内部故障主要是由定子绕组和转子励磁绕组绝缘损坏所引起的,其具体故障形式有以下几种。故障形式有以下几种。1 1定子绕组的相问短路定子绕组的相问短路 定子绕组的相问短路是危害发电机安全运行最严重的一种故障,短路点产生的定子绕组的相问短路是危害发电机安全运行最严重的一种故障,短路点产生的电弧不但会损坏绝缘,而且可能烧坏定干
5、铁芯和绕组,甚至引起火灾,给发电机的电弧不但会损坏绝缘,而且可能烧坏定干铁芯和绕组,甚至引起火灾,给发电机的修复工作带来巨大的困难。修复工作带来巨大的困难。2 2定子绕组一相匝间短路定子绕组一相匝间短路 大型发电机组的定子绕组多为双分支或多分支并联,同槽同相的线数占相当大大型发电机组的定子绕组多为双分支或多分支并联,同槽同相的线数占相当大比例。在运行中这种故障发生的机会较少,但由于电磁力引起的振动使绝缘损坏,比例。在运行中这种故障发生的机会较少,但由于电磁力引起的振动使绝缘损坏,发生一相匝间短路的可能性仍存在。一旦发生一相匝间短路,则由于故障点的电流发生一相匝间短路的可能性仍存在。一旦发生一相
6、匝间短路,则由于故障点的电流较大,将导致绝缘近一步损坏,因而伴随产生单相接地故障,并可能发展成相间短较大,将导致绝缘近一步损坏,因而伴随产生单相接地故障,并可能发展成相间短路故障,使发电机遭受严重损伤。路故障,使发电机遭受严重损伤。本讲稿第六页,共一百零一页 3定子绕组的单相接地故障 接地点的故障电流是发电机及发电机电压网络连接元件的对地电容电流,当其大到一定程度并持续一定时间时,将损坏铁芯和绕组绝缘甚至进一步引起匝问短路或相问短路。故应采取措施限制接地点的电流,并及时检测出定子绕组的接地障。4励成回路一点接地或两点接地故障 大型发电机组的励磁电压较高,水内冷励磁绕组对地绝缘水平较低,则当励磁
7、绕组和外部回路一点接地时,由于一侧轴承对地绝缘,没有电流通过故障点,故可以继续运行。从安全方面虑,带接地点运行的时间应尽量缩短,并尽快转移负荷,积极安排停机。如果冉出现另一点接地时,将造成励磁回路短路,可能挠坏绕组和转子。两点接地时,由于转于的磁通对称性遭到破坏,发电机组将剧烈地振动,其故障性质是严重的,不宜继续运行,故要求励磁回路一点接地时发信号,两点接地时停机。本讲稿第七页,共一百零一页第二节 发电机定子绕组的纵联差动保护本讲稿第八页,共一百零一页本讲稿第九页,共一百零一页本讲稿第十页,共一百零一页本讲稿第十一页,共一百零一页本讲稿第十二页,共一百零一页第三节 发电机定子绕组的匝间短路保护
8、本讲稿第十三页,共一百零一页二 发电机零序电压原理的定子匝间短路保护 1工作原理本讲稿第十四页,共一百零一页本讲稿第十五页,共一百零一页第四节 发电机定子绕组接地保护 一一 发电机定子绕组接地故障的分祈发电机定子绕组接地故障的分祈 下面讲述:100保护区的发电机定子接地保护本讲稿第十六页,共一百零一页本讲稿第十七页,共一百零一页本讲稿第十八页,共一百零一页本讲稿第十九页,共一百零一页本讲稿第二十页,共一百零一页第五节 发电机励磁回路的接地保护本讲稿第二十一页,共一百零一页本讲稿第二十二页,共一百零一页1电桥式励磁回路一点接地保护装置本讲稿第二十三页,共一百零一页本讲稿第二十四页,共一百零一页2
9、、按电桥原理构成的发电机励磁回路两点接地保护本讲稿第二十五页,共一百零一页本讲稿第二十六页,共一百零一页第六节 发电机的失磁保护 一一 发电机失去励磁的原因和影响发电机失去励磁的原因和影响本讲稿第二十七页,共一百零一页 发电机失去励磁后,将出现下述的情况和影响。本讲稿第二十八页,共一百零一页本讲稿第二十九页,共一百零一页本讲稿第三十页,共一百零一页失磁保护可以根据多种原理来构成,在这里仅介绍一种根据失磁保护可以根据多种原理来构成,在这里仅介绍一种根据机端测量阻抗的变化,用阻抗继电器构成的失磁保护。上图给出机端测量阻抗的变化,用阻抗继电器构成的失磁保护。上图给出了一种失磁保护的原理接线图。了一种
10、失磁保护的原理接线图。图中,图中,KZKZ为失磁保护的阻抗继电器。为失磁保护的阻抗继电器。KBBKBB为电压回路断线闭锁继电为电压回路断线闭锁继电器,其作用是防止电压回路断线时阻抗继电器误动作。器,其作用是防止电压回路断线时阻抗继电器误动作。KBBKBB的动断触点的动断触点和阻抗继电器的动合触点相串联,当电压回路断线时,动断触点打开,和阻抗继电器的动合触点相串联,当电压回路断线时,动断触点打开,断开保护的正电源,从而起断线闭锁作用。断开保护的正电源,从而起断线闭锁作用。K1K1为时间继电器,时限为为时间继电器,时限为12s12s是为了防止保护在系统振荡或自同步并列时误动作。是为了防止保护在系统
11、振荡或自同步并列时误动作。本讲稿第三十一页,共一百零一页本讲稿第三十二页,共一百零一页第二章变压器保护第一节差动保护第二节瓦斯保护第三节零序保护本讲稿第三十三页,共一百零一页第一节差动保护 大型变压器必需装设单独的变压器差动保护。变压器差动保护通常为三侧电流大型变压器必需装设单独的变压器差动保护。变压器差动保护通常为三侧电流差动,即高压侧电流引自高压断路器处的电流互感器,而中低压侧电流分别引自变差动,即高压侧电流引自高压断路器处的电流互感器,而中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器。差动保护范围为三组电流互感器所限压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器。差动保护范围为三组
12、电流互感器所限定的区域(即变压器本体,高压侧引线和中低压侧的引线),可以反应在这个区域定的区域(即变压器本体,高压侧引线和中低压侧的引线),可以反应在这个区域内相间短路,高压侧接地短路以及主变绕组匝间短路故障。因此,变压器差动保护内相间短路,高压侧接地短路以及主变绕组匝间短路故障。因此,变压器差动保护是最重要的保护之一。是最重要的保护之一。一变压器差动保护的基本原理一变压器差动保护的基本原理变压器差动保护的基本原理与发电机纵联差动保护相同。但由于变压变压器差动保护的基本原理与发电机纵联差动保护相同。但由于变压器内部结构,陨运行方式,电量特征均各有特点,产生了一系列特有的技器内部结构,陨运行方式
13、,电量特征均各有特点,产生了一系列特有的技术问题,因此,其差动保护在构成上与发电机纵差保护有较大的不同。例术问题,因此,其差动保护在构成上与发电机纵差保护有较大的不同。例如:需要根据变压器各侧绕组的连接组别的不同来确定多侧差动接线方式,如:需要根据变压器各侧绕组的连接组别的不同来确定多侧差动接线方式,又如必须妥善处理大励磁涌流引起差动保护误动的问题等。又如必须妥善处理大励磁涌流引起差动保护误动的问题等。本讲稿第三十四页,共一百零一页理论上,正常运行和区外故障时,Ir=I1+I2=0。实际上,很多因素使Ir=Ibp0。(Ibp为不平衡电流)本讲稿第三十五页,共一百零一页二变压器差动保护在构成上与
14、发电机纵差保护的不同之处:二变压器差动保护在构成上与发电机纵差保护的不同之处:本讲稿第三十六页,共一百零一页本讲稿第三十七页,共一百零一页本讲稿第三十八页,共一百零一页本讲稿第三十九页,共一百零一页第二节瓦斯保护 大型变压器内部发生严重漏由或匝数很少的匝间短路故障以及绕组断线大型变压器内部发生严重漏由或匝数很少的匝间短路故障以及绕组断线故障时,差动保护及其他反映电量的保护均不能动作,而瓦斯保护却能故障时,差动保护及其他反映电量的保护均不能动作,而瓦斯保护却能动作,因此,瓦斯保护式变压器内部故障的重要的保护装置。动作,因此,瓦斯保护式变压器内部故障的重要的保护装置。瓦斯保护有轻,重瓦斯保护之分,
15、装于油箱与油枕之间的连接导管上。瓦斯保护有轻,重瓦斯保护之分,装于油箱与油枕之间的连接导管上。当变压器严重漏油或轻微故障时,在所产生的气体压力作用下,引起轻当变压器严重漏油或轻微故障时,在所产生的气体压力作用下,引起轻瓦斯保护动作,延时作用与信号;当变压器内部发生严重故障时,变压瓦斯保护动作,延时作用与信号;当变压器内部发生严重故障时,变压器油和绝缘材料分解产生大量气体,油箱内气体经导管冲向油枕,冲动器油和绝缘材料分解产生大量气体,油箱内气体经导管冲向油枕,冲动重瓦斯保护动作,瞬时作用与跳闸。重瓦斯保护动作,瞬时作用与跳闸。轻瓦斯保护动作值采用气体容积大小表示。整定范围通常为:轻瓦斯保护动作值
16、采用气体容积大小表示。整定范围通常为:250250300300立方厘立方厘米。米。重瓦斯保护动作值采用油流速度大小表示。整定范围通常为:重瓦斯保护动作值采用油流速度大小表示。整定范围通常为:0.60.61.51.5立方立方厘米。厘米。需要说明的是:瓦斯保护虽然简单灵敏经济,但它动作速度较慢,且仅能反映变需要说明的是:瓦斯保护虽然简单灵敏经济,但它动作速度较慢,且仅能反映变压器油箱内部的故障,因此,瓦斯保护需要与差动保护共同使用。压器油箱内部的故障,因此,瓦斯保护需要与差动保护共同使用。本讲稿第四十页,共一百零一页本讲稿第四十一页,共一百零一页第三节零序保护 一、中性点直接接地变压器的零序电流保
17、护一、中性点直接接地变压器的零序电流保护当变压器的中性点采用直接接地的运行方式时,其接地保护一般采用零序电流保护。保护用电流互感器接于中性点引出线上。保护的原理接线图如图418所示。零序电流保护的动作电流应大于被保护侧母线引出线零序过电流保护的动作电流,即按灵敏性相配合的条件整定。保护的动作时限应比引出线零序过电流保护的最大动作时限大一个时限级差t。本讲稿第四十二页,共一百零一页 二、并列运行变压器部分中性点接地时的零序保护二、并列运行变压器部分中性点接地时的零序保护 在中性点直接接地电网发生接地短路时,零序电流的大小和分布与变压器中性点在中性点直接接地电网发生接地短路时,零序电流的大小和分布
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