培训电力系统基本概念及继电保护基本原理.pptx
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1、培训电力系统基本概念及继电保护基本原培训电力系统基本概念及继电保护基本原理理培训内容:培训内容:培训内容:培训内容:电力系统的基本概念电力系统的基本概念 ;电压,电流,有功功率,无功功率,功率因数,频率的基本概电压,电流,有功功率,无功功率,功率因数,频率的基本概念及相互关系;念及相互关系;发电机,变压器,线路,电容器,断路器,刀闸,电流互感器发电机,变压器,线路,电容器,断路器,刀闸,电流互感器(CTCT),电压互感器(),电压互感器(PTPT)等在电力系统中的作用;)等在电力系统中的作用;一次设备与二次设备的概念;一次设备与二次设备的概念;继电保护的作用;继电保护的作用;继电保护的四性及相
2、互关系;继电保护的四性及相互关系;继电保护的发展历程;继电保护的发展历程;线路保护的基本原理;线路保护的基本原理;变压器保护的基本原理;变压器保护的基本原理;电动机保护的基本原理;电动机保护的基本原理;电容器保护的基本原理;电容器保护的基本原理;备自投的基本原理;备自投的基本原理;第1页/共80页电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统的基本概念一、电力系统的组成一、电力系统的组成一、电力系统的组成一、电力系统的组成1 1、电能在现代社会中的地位及优点:、电能在现代社会中的地位及优点:1 1)电能在现代社会中是最重要、也是最方便的能源;)电能在现代社会中是最重要、也是最方
3、便的能源;2 2)它可以方便地转化为别的形式的能,如机械能、热能、光能、化)它可以方便地转化为别的形式的能,如机械能、热能、光能、化学能等;学能等;3 3)易于实现输送和分配;)易于实现输送和分配;4 4)应用规模也很灵活。)应用规模也很灵活。2 2、几个基本概念:、几个基本概念:电力系统生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连电力系统生产、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。接在一起而组成的整体称为电力系统。动力系统如果把火电厂的汽轮机、锅炉、供热管道和热用户动力系统如果把火电厂的汽轮机、锅炉、供热管道和热用户,水电厂的水轮机和水库等动力部分与电力系统包括
4、在一起,水电厂的水轮机和水库等动力部分与电力系统包括在一起,称为动力系统。称为动力系统。电力网电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。电力网电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。第2页/共80页第3页/共80页二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求1 1、电力系统运行的基本特点:、电力系统运行的基本特点:1 1)电能不能大量存储:生产、输送、分配和消费同时进行;)电能不能大量存储:生产、输送、分配和消费同时进行;2 2)电力系统的暂态过程非常短促;)电力系统的暂态过程非常短促;3 3)与国民经济的各部门及人民日常生
5、活有着极为密切的关系,供电)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的后果。的突然中断会带来严重的后果。2 2、根据以上电力系统的特点,对其的基本要求是:、根据以上电力系统的特点,对其的基本要求是:1 1)保证安全可靠供电;具体做法为:)保证安全可靠供电;具体做法为:A A严密监视设备的运行状态和认真维修设备以减少其事故的发生;严密监视设备的运行状态和认真维修设备以减少其事故的发生;B B不断提高运行员的技术水平,减少误操作的次数;不断提高运行员的技术水平,减少误操作的次数;C C系统具备有足够的有功及无功电源;系统具备有足够的有功及无功电源;D D完善电力
6、系统的结构,提高抗干扰能力;完善电力系统的结构,提高抗干扰能力;E E利用现代的高科技实现对系统的控制和监视;利用现代的高科技实现对系统的控制和监视;F F根据对用电可靠性的要求,降负荷按等级划分。根据对用电可靠性的要求,降负荷按等级划分。2 2)要有符合要求的电能质量(电压和频率);)要有符合要求的电能质量(电压和频率);3 3)要有良好的经济性:降低耗媒率,降低线损等。)要有良好的经济性:降低耗媒率,降低线损等。第4页/共80页三、电力系统的接线方式三、电力系统的接线方式三、电力系统的接线方式三、电力系统的接线方式1 1、无备用接线方式:、无备用接线方式:2 2、有备用接线方式:、有备用接
7、线方式:第5页/共80页电压,电流,有功功率,无功功率,功率因数,频率的基本概念及相互关系电压,电流,有功功率,无功功率,功率因数,频率的基本概念及相互关系电压,电流,有功功率,无功功率,功率因数,频率的基本概念及相互关系电压,电流,有功功率,无功功率,功率因数,频率的基本概念及相互关系U U:电压有效值电压有效值I I:电流有效值电流有效值F F:频率频率CosCos:功率因数:功率因数P P:有功功率有功功率QQ:无功功率无功功率S:S:视在功率视在功率关系:S P j QP U I CosQ U I Sin第6页/共80页发电机,变压器,线路,电容器,断路器,刀闸,电流发电机,变压器,线
8、路,电容器,断路器,刀闸,电流发电机,变压器,线路,电容器,断路器,刀闸,电流发电机,变压器,线路,电容器,断路器,刀闸,电流互感器(互感器(互感器(互感器(CTCTCTCT),电压互感器(),电压互感器(),电压互感器(),电压互感器(PTPTPTPT)等在电力系统中的作)等在电力系统中的作)等在电力系统中的作)等在电力系统中的作用用用用1 1、发电机:把各种形式的能量转化为电能的设备。、发电机:把各种形式的能量转化为电能的设备。2 2、变压器:电能需要传送,变压器将电压升高进行长距离传输,这、变压器:电能需要传送,变压器将电压升高进行长距离传输,这样可以降低损耗;当使用电能时,为了满足电气
9、设备的要求,样可以降低损耗;当使用电能时,为了满足电气设备的要求,变压器将电压降低。变压器将电压降低。3 3、线路:传输电能。、线路:传输电能。4 4、电容器:给系统补偿无功。、电容器:给系统补偿无功。5 5、断路器:切断大电流的设备,具有灭弧的功能。、断路器:切断大电流的设备,具有灭弧的功能。6 6、刀闸:为了检修设备时,有可靠的断点。、刀闸:为了检修设备时,有可靠的断点。7 7、电流互感器:(一次)大电流、电流互感器:(一次)大电流(二次)小电流(额定值为(二次)小电流(额定值为5A5A或或1A1A);隔离作用。);隔离作用。8 8、电压互感器:一次高电压、电压互感器:一次高电压 二次低电
10、压(额定值二次低电压(额定值100V100V)。)。第7页/共80页一次设备与二次设备的概念一次设备与二次设备的概念一次设备与二次设备的概念一次设备与二次设备的概念1 1、一次设备:、一次设备:、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高压指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备,它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动电气设备,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、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;电动机等;2 2、二次设备:、二次设备:、二次设备:、二次设
11、备:指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以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低压及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备,如熔断器、控制开关、保护装置、控制电缆等。电气设备,如熔断器、控制开关、保护装置、控制电缆等。第8页/共80页继电保护的作用继电保护的作用继电保护的作用继电保护的作用一、系统发生短路时可能产生的后果一、系统发生短路时可能产生的后果一、系统发生短路时可能产生的后果一、系统发生短路时可能产生的后果1 1、通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损、通过故障点的很大的短路电流和
12、所燃起的电弧,使故障元件损坏;坏;2 2、短路电流通过非故障元件,由于发热和电动力的作用,引起它、短路电流通过非故障元件,由于发热和电动力的作用,引起它们的损坏或缩短使用寿命;们的损坏或缩短使用寿命;3 3、电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性、电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量;或影响工厂产品的质量;4 4、破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统震荡,甚至瓦解整、破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统震荡,甚至瓦解整个系统。个系统。二、继电保护的概念:二、继电保护的概念:二、继电保护的概念:二、继电保护的概念:当系统一旦发生故障时,保
13、证系统能有选择当系统一旦发生故障时,保证系统能有选择性的、快速的切除故障的装置,称为继电保护装置;原来实现性的、快速的切除故障的装置,称为继电保护装置;原来实现此功能的装置是由继电器组合来实现的,故称为继电保护装置,此功能的装置是由继电器组合来实现的,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。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机电保护技术或由各种继电在电力部门常用继电保护一词泛指机电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。保护装置组成的继电保护系统。第9页/共80页三、继电保护的基本任务:三、继电保护的基
14、本任务:三、继电保护的基本任务:三、继电保护的基本任务:1 1、自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除,使故、自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行;运行;2 2、反映电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件,动、反映电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件,动作于发信号、减负荷或跳闸。作于发信号、减负荷或跳闸。第10页/共80页继电保护的四性及相互关系继电保护的四性及相互关系继电保护的四性及相互关系继电保护的四性及相互关系一、继电保护的一、继电
15、保护的一、继电保护的一、继电保护的4 4个基本要求:个基本要求:个基本要求:个基本要求:1 1、选择性:、选择性:即保护装动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,即保护装动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量减少,让无故障部分仍能继续安全运行。使停电范围尽量减少,让无故障部分仍能继续安全运行。1 1)图片图片2 2)d1 d1、d2 d2、d3d3短路的切除范围。短路的切除范围。3 3)考虑拒动的可能:远后备、近后备。)考虑拒动的可能:远后备、近后备。第11页/共80页2 2、速动性:、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,快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定
16、性,减少用户在电压降低的情况下工作的时间,以及缩小故障元件减少用户在电压降低的情况下工作的时间,以及缩小故障元件的损坏程度。的损坏程度。3 3、灵敏性:、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映指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反映能力。在保护范围内,不论短路点的位置、短路的类型如何,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。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:灵敏系数:检验保护装置所保护的范围发生故障时,继电保护检验保护装置所保护的范围发生故障时,继电保护装置的反映能力。对于过量保护装置,灵敏
17、系数的含义:装置的反映能力。对于过量保护装置,灵敏系数的含义:Klm=Klm=保护范围内发生金属性短路时故障参数的计算值保护范围内发生金属性短路时故障参数的计算值 /保护装保护装置的动作参数置的动作参数故障参数的计算值根据实际情况合理地采用最不利于保护动作故障参数的计算值根据实际情况合理地采用最不利于保护动作的系统运行方式和故障类型来选定。的系统运行方式和故障类型来选定。4 4、可靠性:、可靠性:该动作时,不拒动;不该动作时,不误动。该动作时,不拒动;不该动作时,不误动。第12页/共80页二、四性的相互关系:二、四性的相互关系:二、四性的相互关系:二、四性的相互关系:1 1、选择性与速动性存在
18、矛盾、选择性与速动性存在矛盾,解决矛盾的方法是:,解决矛盾的方法是:1 1)切除故障允许有一定的延时;)切除故障允许有一定的延时;2 2)对于维持系统稳定的、重要的、可能危及人生安全的故障必须保)对于维持系统稳定的、重要的、可能危及人生安全的故障必须保证快速切除。证快速切除。2 2、灵敏性与可靠性存在矛盾、灵敏性与可靠性存在矛盾,保护设置太灵敏,容易引起,保护设置太灵敏,容易引起“误动误动”,不可靠;保护设置过分的考虑,不可靠;保护设置过分的考虑“稳妥性稳妥性”,增加了,增加了“拒动拒动”的可能性。为了解决这个矛盾,我们一般根据电力系统的结的可能性。为了解决这个矛盾,我们一般根据电力系统的结构
19、和负荷性质的不同,误动和拒动的危害程度有所不同来进行构和负荷性质的不同,误动和拒动的危害程度有所不同来进行考虑:考虑:1 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)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,提高继电保护负荷之间联系很紧密时,提高继电保护“不拒动不拒动”的可靠性比的可靠性比提高提高“不误动不误动”的可靠性更为重要;的可靠性更为重要;2 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)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,提高继电保护弱的情况下,提高继电保护“不误动不误动”的可靠性比
20、提高的可靠性比提高“不拒不拒动动”的可靠性更为重要。的可靠性更为重要。第13页/共80页继电保护的发展历程继电保护的发展历程继电保护的发展历程继电保护的发展历程一、继电保护原理发展史:一、继电保护原理发展史:一、继电保护原理发展史:一、继电保护原理发展史:1 1、1919世纪世纪9090年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式的电磁型过电流继电器;式的电磁型过电流继电器;2 2、19011901年出现了感应型过电流继电器;年出现了感应型过电流继电器;3 3、19081908年提出比较被保护元件两端电流的差动保护原理;年提出比较被保护元件两端
21、电流的差动保护原理;4 4、19101910年方向保护得到运用;年方向保护得到运用;5 5、19201920年前后距离保护出现;年前后距离保护出现;6 6、19271927年前后出现了利用高压输电线路上高频载波电流传送和比年前后出现了利用高压输电线路上高频载波电流传送和比较输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置;较输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置;7 7、19501950年前后出现了利用微波传送电量的微波保护;年前后出现了利用微波传送电量的微波保护;8 8、19701970年前后诞生了行波保护装置。年前后诞生了行波保护装置。第14页/共80页二、继电保护装置发展史:二、继电保
22、护装置发展史:二、继电保护装置发展史:二、继电保护装置发展史:1 1、机电式继电器:、机电式继电器:上世纪上世纪5050年代以前,以电磁型、感应型、电动年代以前,以电磁型、感应型、电动型继电器为主,都具有机械转动部分。型继电器为主,都具有机械转动部分。优点:运用广,积累了丰富的运行经验,技术比较成熟。优点:运用广,积累了丰富的运行经验,技术比较成熟。缺点缺点:体积大,功耗大,动作速度慢,机械转动部分和触点易磨体积大,功耗大,动作速度慢,机械转动部分和触点易磨损或粘连,调试维护复杂。损或粘连,调试维护复杂。2 2、晶体管式机电保护装置、晶体管式机电保护装置(第一代电子式静态保护装置):(第一代电
23、子式静态保护装置):5050年年代开始发展,代开始发展,7070年代得到广泛应用。年代得到广泛应用。优点:解决了机电式继电器存在的缺点优点:解决了机电式继电器存在的缺点缺点:易受外界电磁干扰,在初期经常出现缺点:易受外界电磁干扰,在初期经常出现“误动误动”的情况,的情况,可靠性稍差。可靠性稍差。3 3、集中电路继电保护装置、集中电路继电保护装置(第二代电子式静态保护装置):(第二代电子式静态保护装置):8080年年代后期出现,将数十个甚至更多的晶体管集中在一个半导体芯代后期出现,将数十个甚至更多的晶体管集中在一个半导体芯片上。片上。优点:体积更小,工作更可靠。优点:体积更小,工作更可靠。第15
24、页/共80页4 4、微机保护:、微机保护:9090年代后,已大量投入使用,成为机电保护装置的年代后,已大量投入使用,成为机电保护装置的主要形势。可以说微机保护代表着电力系统机电保护的未来,主要形势。可以说微机保护代表着电力系统机电保护的未来,目前已成为电力系统保护、控制、运行调度及事故处理的统一目前已成为电力系统保护、控制、运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。计算机系统的组成部分。优点:优点:1 1)具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力,有存储记忆)具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力,有存储记忆功能,因而可以实现任何性能完善且复杂的保护原理;功能,因而可以实现任何性能完善且复杂的保护原
25、理;2 2)微机)微机保护可以自检,可靠性高;保护可以自检,可靠性高;3 3)可用同一的硬件实现不同的保护)可用同一的硬件实现不同的保护功能,制造相对简化,易进行标准化;功能,制造相对简化,易进行标准化;4 4)功能强大:故障录波,)功能强大:故障录波,故障测距,事件顺序记录,调度通讯等功能。故障测距,事件顺序记录,调度通讯等功能。第16页/共80页电网线路保护的基本原理电网线路保护的基本原理电网线路保护的基本原理电网线路保护的基本原理一、阶段式电流保护一、阶段式电流保护一、阶段式电流保护一、阶段式电流保护1 1、电流速断保护:、电流速断保护:1 1)说明:该保护简单可靠、动作迅速,得到广泛应
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