電力系統(tǒng)繼電保護緒論39頁

1、電力系統(tǒng)繼電保護有關本課程的若干問題教材 電力系統(tǒng)繼電保護.張保會，尹項根編著.中國電力出版社，2005年5月參考書 1 電力系統(tǒng)繼電保護原理（增訂版）.賀家李，宋從矩主編. 中國電力出版社，2004年9月 2 電力系統(tǒng)繼電保護.許建安主編.中國水利電力出版社， 2004年1月主要內(nèi)容 緒論 電網(wǎng)電流保護 電網(wǎng)距離保護 輸電線路縱聯(lián)保護 電力變壓器保護 發(fā)電機保護有關本課程的若干問題有關本課程的若干問題 作業(yè)及實驗 平均一章一次作業(yè)，認真完成； 共4個實驗 考核方式 平時作業(yè)、實驗報告和課程結(jié)束時的筆試相結(jié)合 紀律 不得缺席，有事請假繼電保護的概念繼電保護包括繼電保護技術和繼電保護裝置繼電保護

2、技術是一個完整的體系，它主要包括電力系統(tǒng)故障分析，各種繼電保護原理及實現(xiàn)方法，繼電保護的設計，繼電保護運行及維護技術。繼電保護裝置是完成繼電保護功能的核心。繼電保護裝置是能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。 1.1電力系統(tǒng)的正常、不正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)Power System Normal, Abnormal and Fault Condition1.1.1 正常工作狀態(tài)State of Normal Operating Condition處于正常工作狀態(tài)的電力系統(tǒng)滿足兩組方程式：1)等式約束條件：電力系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、

3、變壓器、輸電線路、配電線路、負荷等一次設備和繼電保護、安全自動控制裝置、測量儀表、通信系統(tǒng)等二次設備共同組成的一個實時動態(tài)平衡系統(tǒng)；其中 一次設備是電力系統(tǒng)的軀干，電能的生產(chǎn)、傳輸和消費是靠一次系統(tǒng)來完成的； 二次設備是電力系統(tǒng)的大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，沒有二次設備電力系統(tǒng)無法工作。2)不等式約束條件:1.1.2常見的不正常工作狀態(tài)及其危害Frequently Occurred Abnormal Operating Conditions and Their Threats to the Power System一、不正常狀態(tài)：指電力系統(tǒng)中電氣設備的正常工作遭到破壞但未出現(xiàn)故障的狀態(tài)，如：過負荷過電

4、壓、低電壓頻率過高或過低振蕩二、危害 影響電力設備及用電設備的壽命；不利于系統(tǒng)的經(jīng)濟運行；危及到系統(tǒng)的安全運行；影響用電設備的正常工作及產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。1.1.3 故障狀態(tài)及其危害State of Fault and Its Threats一、故障：通常指各種類型的短路和斷線，包括各相導體之間或者導體對地的不正常連接、三相或者某相開斷。 短路類型：單相接地短路、兩相接地短路、兩相 短路、三相短路二、 故障原因 1 自然原因 2 人為原因三 短路的危害 1) 故障元件損壞。 2) 非故障元件損壞或使用壽命縮短。 3) 使電力用戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品。 4) 破壞電力系統(tǒng)的各發(fā)電廠之間并

5、列運行的穩(wěn)定性， 引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解。一臺起重機碰到架空線后引發(fā)的短路事故圖（1）一臺起重機碰到架空線后引發(fā)的短路事故圖（2）一臺起重機碰到架空線后引發(fā)的短路事故圖（3）1.1.4 繼電保護作用Functions of Relay Protection繼電保護裝置(Relay Protection)電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務:1.針對故障狀態(tài),保護裝置應能快速動作于斷路器跳閘。2.針對不正常狀態(tài),保護裝置應能動作于發(fā)出信號或延時跳閘。（保護柜實物圖）NAS9210系列綜合保護裝置圖南瑞RCS-900線路保護圖JMB1型母線保護裝置圖1.2 繼電保護的基本原理及其組成 Basic Pr

6、inciples and Elements of Relay Protection1.2.1繼電保護的基本原理Basic Principles of Relay Protection利用電力元件在不同運行狀態(tài)下其電氣量或非電氣量的某些差異，來實現(xiàn)對元件所處狀態(tài)的識別。1 電流保護 短路故障發(fā)生后，設備中流過的電流會增大，保護安裝點（一般在變電站母線處）所測量的電流會增大，根據(jù)電流增大構(gòu)成的繼電保護稱為電流保護，電流保護是一種過量保護，越靠近母線，短路電流越大。電流保護說明見圖。2 距離保護 輸電線路發(fā)生短路故障后，電流會增大，電壓會降低，根據(jù)測量到的電壓和電流可以計算出故障點到測量點之間的線路

7、阻抗，這個阻抗值比線路正常運行時小，據(jù)此，可以構(gòu)成阻抗繼電器。因為線路阻抗和線路距離成正比，所以阻抗保護又稱為距離保護。3 差動保護 正常運行的設備，流進電流和流出電流相等，如果都以流進電流為參考方向，則電流之和為零； 該設備發(fā)生短路故障后，流進電流和流出電流不再相等，其和為短路電流。據(jù)此，可以構(gòu)成電流差動保護。 M N Lim in if1if2F1F2正常運行或外部故障時 im+in=0內(nèi)部故障時 im+in=ifS1S2一、利用元件單側(cè)電氣量的差異二、利用對稱分量是否出現(xiàn)的差異三、利用元件兩側(cè)電流相量（相位、功率方向） 的差異 利用流過被保護元件中電流幅值的增大，可以構(gòu)成過電流保護。 利

8、用短路時電壓幅值的降低，可以構(gòu)成低電壓保護。 利用測量阻抗幅值的降低和阻抗角的變大，可以構(gòu)成距離（低阻抗）保護。四、反應非電量特征構(gòu)成瓦斯保護、過熱保護 繼電保護系統(tǒng)構(gòu)成 繼電保護的根本任務是檢測并發(fā)現(xiàn)故障，然后通過斷路器切除故障設備。因此，一個完整的繼電保護系統(tǒng)至少應該包括： 傳感器：包括電壓互感器、電流互感器、其它傳感器（比如瓦斯氣體傳感器）等 繼電保護裝置：有通道的繼電保護甚至需要在兩端（比如線路保護）安裝，還需要專用的繼電保護通道 斷路器：用于切除故障設備，達到保護目的。1.2.2 保護裝置的構(gòu)成Elements of relay protection1.2.3 繼電保護的工作回路Wo

9、rking Circuit of Relay Protection1.2.4 電力系統(tǒng)繼電保護的工作配合Co-ordination of Relay Protection1.3 對繼電保護的基本要求Basic Requirements for Relay Protection 繼電保護四個基本要求：可靠性，選擇性，速動性和靈敏性。一、可靠性（Reliability）該動作的必須可靠動作（不拒動，mis-operation），不該動作的可靠不動（不誤動，mal-operation） 安全性信賴性可靠性對于聯(lián)系緊密的電網(wǎng)，更強調(diào)信賴性對于母線保護，更強調(diào)安全性ABCD 二、選擇性（Selectiv

10、ity of Protection）選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障設備切除，而使非故障設備能夠繼續(xù)可靠運行，以盡量減少停運設備、縮小停電范圍的能力。 三、速動性（Speed)盡可能快地切除故障一些必須快速切除的故障:1.使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于允許值（0.7倍額定電 壓）；2.大容量的發(fā)電機、變壓器和電動機內(nèi)部發(fā)生的故障；3.中、低壓線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障；4.可能危及人身安全、對通信系統(tǒng)或鐵路信號系統(tǒng)有強烈干擾的 故障； 故障切除時間等于保護動作時間和斷路器切除時間之和。 一般的斷路器動作時間0.06-0.15秒， 一般保護動作時間小于40毫

11、秒。四、靈敏性（Sensitivity）靈敏性:是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的 反應能力。靈敏性常常用靈敏系數(shù)來衡量。靈敏系數(shù)按照以下原則來計算：在可能的方式下，選擇最不利于保護動作的方式；選擇最不利于保護動作的故障類型；選擇最不利于保護動作的故障點。1.4 繼電保護發(fā)展簡史Brief History of the Development of Relay Protection保護原理發(fā)展過程： 過電流保護（1901）電流差動保護 （1908）方向性電流保護（1910）距離保護（1920）高頻保護（1927）微波保護（1950）行波保護、光纖保護 （20世紀70年代）工頻突變量原理保護（20世紀90年代）繼電保護的發(fā)展簡史繼電保護的發(fā)展簡史1950年前后出現(xiàn)了微波保護20世紀50年代出現(xiàn)行波保護的思想，70年代末期出現(xiàn)了裝置之后原理上的創(chuàng)新甚少！從20世紀50年代出現(xiàn)晶體管，開始出現(xiàn)晶體管保護從20世紀70年代末期到80年代初期，出現(xiàn)集成電路保護從20世紀60年代提出微機保護，80年代前后出現(xiàn)裝置從上世紀末期，出現(xiàn)基于