繼電保護(hù)的概念繼電保護(hù)是由繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置
組成的一個(gè)系統(tǒng)
繼電保護(hù)裝置能夠反應(yīng)系統(tǒng)故障或不正常運(yùn)行并且作用于
斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置
繼電保護(hù)的任務(wù)和作用: 1當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)迅
速有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除使故障元件免
于繼續(xù)遭到破壞保證其他無(wú)故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。2
反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)并根據(jù)不正常運(yùn)行的類型和
電氣元件的維護(hù)條件發(fā)出信號(hào)由運(yùn)行人員進(jìn)行處理或自動(dòng)
進(jìn)行調(diào)整。3繼電保護(hù)裝置還可以和電力系統(tǒng)中其他自動(dòng)裝置
配合在條件允許時(shí)采取預(yù)定措施縮短事故停電時(shí)間盡
快恢復(fù)供電從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
繼電保護(hù)在技術(shù)滿足的四個(gè)基本要求 可靠性可靠性包括
安全性和信賴性選擇性選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)應(yīng)
在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開最大限度的保
證系統(tǒng)中無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行速動(dòng)性靈敏性。
主保護(hù)反應(yīng)被保護(hù)元件上的故障并能在較短時(shí)間內(nèi)將故障
切除的保護(hù)。
后備保護(hù) 在主保護(hù)不能動(dòng)作時(shí)該保護(hù)動(dòng)作將故障切除。
根據(jù)保護(hù)范圍和裝置的不同有近后備和遠(yuǎn)后備兩種方式。
近后備 一般和主保護(hù)一起裝在所要保護(hù)的電氣元件上只
有當(dāng)本元件主保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)它才動(dòng)作將所保護(hù)元件上的
故障切除。
遠(yuǎn)后備 當(dāng)相鄰元件上發(fā)生故障相鄰電氣元件主保護(hù)或近
后備保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)遠(yuǎn)后備動(dòng)作將故障切除。
選擇性的保證一是上級(jí)元件后備保護(hù)的靈敏度要低于下級(jí)元
件后備保護(hù)的靈敏度二是上級(jí)元件后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間要大
于下級(jí)元件后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。
繼電保護(hù)的基本原理 利用被保護(hù)線路或者設(shè)備故障前后某
些突變的物理量為信息量當(dāng)突變量達(dá)到一定值時(shí)啟動(dòng)邏輯
控制環(huán)節(jié)發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)。
繼電保護(hù)裝置的組成測(cè)量比較元件邏輯判斷元件執(zhí)行輸
出元件
動(dòng)作電流 過(guò)電流繼電器線圈中使繼電器動(dòng)作的最小電流Iop。
返回電流 繼電器線圈中的使繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回到起始
位置的最大電流Ire。
繼電返回系數(shù)Kre=Ire/Iop 繼電特性 無(wú)論啟動(dòng)和返回繼電器的動(dòng)作都是明確干脆的
不可能停留在某一個(gè)中間位置
電磁型電壓繼電器過(guò)電壓Kre<1 欠電壓Kre>1
中間繼電器 通常用來(lái)增加接點(diǎn)數(shù)量和觸電容量以滿足操
作控制的需求電流保護(hù)的中間繼電器動(dòng)作延時(shí)一般不小于
0.06s或返回時(shí)限不小于0.4s 有小延時(shí)。
電流整定值選取的原則不同電流保護(hù)可分為無(wú)時(shí)限電流速斷
保護(hù)I段帶時(shí)限電流速斷保護(hù)II段定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)III
段。
電流速斷保護(hù)反應(yīng)電流增加且不帶時(shí)限瞬時(shí)動(dòng)作的電流
保護(hù)即無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)。
動(dòng)作電流的取值原則按躲過(guò)本線路末端發(fā)生短路時(shí)最大短路
電流整定。
保護(hù)范圍一般要求最大保護(hù)范圍≥50%線路全長(zhǎng)最小保護(hù)
范圍≤15%線路全長(zhǎng)
I段保護(hù)反應(yīng)電流增加且不帶時(shí)限瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)
整定原則按躲過(guò)下一條線路出口處短路條件整定
II段保護(hù)由于無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)I段不能保護(hù)線路全
長(zhǎng)為快速切除本線路其余部分的短路故障應(yīng)增設(shè)II段保護(hù)即
限時(shí)電流速斷保護(hù)
整定原則按照躲開下一級(jí)各相鄰元件電流速斷保護(hù)的最大動(dòng)
作范圍整定
保護(hù)范圍不超過(guò)下一條線路電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍II段
III段保護(hù)整定原則過(guò)電流保護(hù)通常是指其動(dòng)作電流按躲過(guò)最
大負(fù)荷電流來(lái)整定保護(hù)動(dòng)作時(shí)限 按階梯原則來(lái)選擇的。
電流速斷保護(hù)的構(gòu)成電流繼電器KA、中間繼電器KM、信
號(hào)繼電器KS、斷路器輔助觸點(diǎn)QF、跳匝閘圈YR。
接入中間繼電器KM的作用如下1增大觸點(diǎn)容量防止由
KA觸點(diǎn)直接接通跳閘回路時(shí)因容量過(guò)小而被破壞。2當(dāng)線路上
裝有管型避雷器時(shí)利用KM延時(shí)閉合觸點(diǎn)增加保護(hù)的固有動(dòng)
作時(shí)間以避免管型避雷器動(dòng)作時(shí)引起電流速斷保護(hù)誤動(dòng)作。
當(dāng)校驗(yàn)靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)通常都是考慮進(jìn)一步延伸限
時(shí)電流速度的保護(hù)范圍使之與下一條線路的顯示電流速斷相
配合這樣其動(dòng)作時(shí)限就應(yīng)該選的比下條線路限時(shí)速斷的時(shí)限
再高一個(gè)△t。
對(duì)于不同的短路接線系數(shù)Kcon數(shù)值不同三相短路為√3A、
C兩相短路時(shí)Kcon=2AB或BC兩相短路時(shí)Kcon=1 在保護(hù)中增設(shè)一個(gè)判斷短路功率方向的元件該元件只當(dāng)短路
功率方向由母線流向線路時(shí)動(dòng)作而當(dāng)短路功率方向由線路流
向母線時(shí)不動(dòng)作從而使繼電保護(hù)的動(dòng)作具有一定的方向性。
具有方向性的過(guò)電流保護(hù)主要由方向元件KW、電流元件KA
和時(shí)間元件KT組成。
Ir和Ur的相位角φr=90°φset稱為靈敏角φsen。與φsen =α?xí)r的I重合的線稱為最大靈敏角。
繼電器的接線方式 1在各種短路故障形式下能正確判斷短
路功率的方向。2故障以后加入繼電器的電流I和電壓U應(yīng)
盡可能的大一些并盡可能使φsen接近于最大靈敏角符號(hào)
以便消除和減少方向繼電器的死區(qū)提高功率方向繼電器動(dòng)作
靈敏性和可靠性。
零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià) 1零序過(guò)電流保護(hù)的靈敏度高。2零序
電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要小得多。3當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)
生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)零序保護(hù)則不受影響。4零序方向元
件沒(méi)有電壓死區(qū)。5在110KV及以上的高壓和超高壓系統(tǒng)中
單相接地故障占全部故障70%~90%而其他故障也往往是由單
相接地發(fā)展起來(lái)的因此采用專門的零序保護(hù)就具有顯著的
優(yōu)越性。
單相接地的特點(diǎn) 1在發(fā)生單相接地時(shí)全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序
電壓。2在非故障的元件上有零序電流其數(shù)值等于本身的對(duì)
地電容電流電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向線路。
3在故障線路上零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流
之綜合數(shù)值一般較大電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路
流向母線。
對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同補(bǔ)償方式分為消弧線圈可以有完
全補(bǔ)償欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償。
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)的方式 1絕緣監(jiān)視裝置2
零序電流保護(hù)3零序功率方向保護(hù)。
距離保護(hù) 就是指反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離并根據(jù)
這一距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。
Lset對(duì)應(yīng)的測(cè)量阻抗為Zm=Z1Lset稱為整定阻抗記為ZsetZm
保護(hù)安裝處到保護(hù)范圍末端的線路阻抗。
偏移圓特性的阻抗繼電器圓心位于1?2Zset1+Zset2,半徑為
1?2Zset1- Zset2幅值比較Zm-1?2Zset1+ Zset2≦1?2Zset1- Zset2相位比較—90°≦arg(Zset1- ZmZm- Zset2) ≦
90°
Zm是繼電器的測(cè)量阻抗由加入繼電器的電壓Um、電流Im的
比值確定Zm的阻抗角就是Um、Im之間的相位差φm
距離保護(hù)的構(gòu)成 啟動(dòng)回路測(cè)量回路邏輯回路。
影響距離保護(hù)正確工作的因素主要有 1故障點(diǎn)與保護(hù)安裝處
之間的分支電流1助增電流的影響?yīng)?外汲電流的影響?yīng)ァ?
故障點(diǎn)的過(guò)渡電阻1短路點(diǎn)過(guò)渡電阻的性質(zhì)2單側(cè)電源線路
上過(guò)渡電阻的影響3雙側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響?yīng)ァ?電壓
回路斷線。4電力系統(tǒng)震蕩。5串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)挠绊憽?
輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)需要將線路一側(cè)電氣量信息傳到另
一側(cè)去兩側(cè)的電氣量同時(shí)比較聯(lián)合工作也就是說(shuō)在線路
兩側(cè)之間發(fā)生縱向的聯(lián)系。原理比較被保護(hù)線路始端和末端
電流的大小和相位原理構(gòu)成
高頻保護(hù)又稱電力線載波縱聯(lián)保護(hù)
電力線高頻通道的構(gòu)成 輸電線路阻波器耦合電容器
連接濾波器高頻電纜高頻收和發(fā)信機(jī)接地開關(guān)。
阻波器的作用在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中廣泛采用高頻保護(hù)專用
的高頻阻波器。串聯(lián)在線路兩段為了使高頻載波信號(hào)只在本
線路中傳輸而不穿越到相鄰線路上去才用了電感線圈與可調(diào)
電容組成的并聯(lián)諧振回路。
閉鎖式方向高頻保護(hù) 采用正常無(wú)高頻電流而在外部故障
時(shí)發(fā)閉鎖信號(hào)的方式構(gòu)成。并規(guī)定線路兩段功率從母線流向線
路時(shí)為正方向由線路流向母線為負(fù)方向。此閉鎖信號(hào)由功率
方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)出被兩端的收信機(jī)接受閉鎖兩端的保護(hù)。
閉鎖式方向高頻保護(hù)的構(gòu)成KW+為功率正方向元件KA2為
高定值電流啟動(dòng)停信元件KA1為低定值電流啟動(dòng)發(fā)信元件。
相差高頻保護(hù)原理 是根據(jù)直接比較線路兩段電流相位而確
定保護(hù)是否動(dòng)作的原理構(gòu)成僅利用輸電線路兩段電流相位在
區(qū)外短路時(shí)相差180度區(qū)內(nèi)短路時(shí)相差為0度也可以區(qū)分
區(qū)內(nèi)外短路。
變壓器故障的分類 油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。
電路故障主保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)重瓦斯保護(hù)壓力釋放保
護(hù)。
配置保護(hù)a短路故障主保護(hù)b短路故障的后備保護(hù)c異常運(yùn)
行保護(hù)
輕瓦斯作用于信號(hào)重瓦斯作用于跳閘
瓦斯保護(hù) 氣體繼電器安裝在油箱與油枕之間的連接管道中
油箱內(nèi)的氣體通過(guò)氣體繼電器流向油枕變壓器安裝時(shí)應(yīng)使頂
蓋沿氣體繼電器的方向與水平面具有1%~1.5%的升高坡度通
往繼電器的連接管具有2%~4%的升高這樣有利于氣體通過(guò)氣
體繼電器。
瓦斯保護(hù)的接線方式 氣體繼電器KG的上觸點(diǎn)為輕瓦斯觸
點(diǎn)動(dòng)作于信號(hào)。下觸點(diǎn)為重瓦斯點(diǎn)動(dòng)作于跳閘。
產(chǎn)生不平衡電流的原因 1由變壓器兩側(cè)接線不同產(chǎn)生的不平
衡電流2由變壓器調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流3變壓器兩側(cè)
電流互感器型號(hào)不同產(chǎn)生的不平衡電流4變壓器的勵(lì)磁涌流。
變壓器的勵(lì)磁涌動(dòng)變壓器空載合閘或斷開外部故障后系統(tǒng)電
壓恢復(fù)時(shí)短時(shí)出現(xiàn)的勵(lì)磁電流數(shù)值可達(dá)到額定電流的4~8倍
的現(xiàn)象
勵(lì)磁涌流特點(diǎn)I勵(lì)磁涌流含有很大的非周期分量偏于時(shí)間
軸一側(cè)。II勵(lì)磁涌流中含有大量的高次諧波分量其中以2次
諧波分量所占比例最大III勵(lì)磁涌流相鄰波形之間存在間斷角。
一個(gè)周期中間斷角為α
防止勵(lì)磁涌流影響的方法有一下幾種 1采用具有速飽和中間
變流器的差動(dòng)繼電器2利用二次諧波制動(dòng)3鑒別短路電流和勵(lì)
磁涌流波形的差別
變壓器相間短路的后備保護(hù)方案有 過(guò)電流保護(hù)低電壓?jiǎn)?/p>
動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)負(fù)序電流保護(hù)或
阻抗保護(hù)。
復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù) 反應(yīng)不對(duì)稱短路的負(fù)序電壓繼
電器KVN和反應(yīng)對(duì)稱短路接于相間電壓的低電壓繼電器KV
組成的電壓元件
發(fā)電機(jī)的故障類型主要有 1定子繞組的相間短路2定子繞組
的匝間短路3定子繞組的單相接地4勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)
接地短路。
縱差動(dòng)保護(hù)的分類 發(fā)電機(jī)的縱差動(dòng)保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞
組及其引出線的相間短路是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)。根據(jù)差動(dòng)元件
兩側(cè)輸入電流的不同可以分成完全縱差動(dòng)保護(hù)和不完全縱差
動(dòng)保護(hù)。
完全差動(dòng)反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部及引出線上相間短路不反應(yīng)發(fā)電
機(jī)內(nèi)部匝間短路及分支開焊。中性點(diǎn)輸入差動(dòng)元件的電流為
每相的全電流
不完全差動(dòng)用于每相定子繞組為多分支的大型發(fā)電機(jī)他除
了能反應(yīng)發(fā)電機(jī)相間短路還能反應(yīng)釘子線棒開焊及分支匝間短
路。中性點(diǎn)側(cè)輸入到差動(dòng)元件的電流為每相定子繞組每一分支
的電流
同步發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的形式有同一分支繞組中的匝
間短路和一相中不同分支繞組間的匝間短路。
單元件式橫差保護(hù) 當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組為雙星形接線且中性
點(diǎn)側(cè)有6個(gè)引出端子時(shí)匝間短路保護(hù)一般采用單元件式橫差
保護(hù)。
當(dāng)同一繞組匝間短路的匝數(shù)較少或同相的兩個(gè)分支繞組電位
相近的兩個(gè)點(diǎn)發(fā)生匝間短路時(shí)由于環(huán)流較小保護(hù)可能不動(dòng)
作這種情況下該保護(hù)具有動(dòng)作死區(qū)
基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成--------發(fā)電機(jī)定子100%接
地保護(hù)
單元件式橫差保護(hù)反應(yīng) 定子繞組的匝間短路故障和分支繞
組的開焊故障且反應(yīng)定子繞組的相間短路故障。該保護(hù)具有動(dòng)
作死區(qū)。
裂相橫差保護(hù)的構(gòu)成原理 是將發(fā)電機(jī)各相定子繞組并聯(lián)分
支數(shù)一分為分別配以電流互感器降兩個(gè)互感器二次電流之
差引入過(guò)電流元件而構(gòu)成正常運(yùn)行時(shí)各繞組中的電動(dòng)勢(shì)相
等流過(guò)相等的負(fù)荷電流。
縱相零序電壓匝間短路保護(hù) 若發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)無(wú)6個(gè)引出
端子就無(wú)法實(shí)現(xiàn)上述方案這時(shí)可采用反應(yīng)零序電壓的匝間短
路保護(hù)。 當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路造成縱向不對(duì)稱時(shí)個(gè)
相對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)產(chǎn)生零序電壓。
對(duì)于大型發(fā)電機(jī)要求裝設(shè)反應(yīng)100%定子繞組的單相接地保護(hù)。
零序電壓將隨著故障點(diǎn)位置的不同而不同越靠近中性點(diǎn)零
序電壓就越小在中性點(diǎn)短路時(shí)零序電壓等于零越靠近機(jī)端
零序電壓越大在機(jī)端短路時(shí)零序電壓等于額定電壓。
利用三次諧波構(gòu)成的接地保護(hù)就可以保護(hù)由中性點(diǎn)起定子繞
組50%范圍以內(nèi)的故障并且當(dāng)故障點(diǎn)越靠近中性點(diǎn)保護(hù)的
靈敏性就越高。
負(fù)序電流產(chǎn)生的原因當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障或在正常運(yùn)
行情況下三相負(fù)荷不平衡在發(fā)電機(jī)定子繞組中將流過(guò)負(fù)序電
流。
發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)實(shí)際上是對(duì)定子繞組電流不平衡而引
起轉(zhuǎn)子過(guò)熱的一種保護(hù)。
發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù) 勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地檢查裝置直
流電橋式發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)。
母線電流差動(dòng)保護(hù) 1母線完全電流差動(dòng)保護(hù)2不完全電
流母線差動(dòng)保護(hù)3電流比相式母線保護(hù)。
電流比相式母線保護(hù)原理 電流比相式母線保護(hù)的基本原理
是根據(jù)母線在內(nèi)部故障和外部故障時(shí)各連接元件電流相位的
變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。母線上發(fā)生故障時(shí)所有和電源連接的元件都
向故障點(diǎn)供應(yīng)短路電流在理想條件下所有供電元件的相位
相同。而在正常運(yùn)行或母線外部故障時(shí)至少有一個(gè)元件的電
流相位和其余元件的電流相位相反流入母線的和流出母線的
電流相位相反。
母聯(lián)電流相位比較式母線差動(dòng)保護(hù)工作原理 是基于比較母
聯(lián)斷路器回路中電流相位和母線完全電流總差動(dòng)回路中電流
相位來(lái)選擇故障母線的。
220KV及以上電壓等級(jí)的電力網(wǎng)中以及110KV電力網(wǎng)的個(gè)
別重要部分應(yīng)按下列原則裝設(shè)一套失靈保護(hù)1線路或電
力設(shè)備的后備保護(hù)采用近后備方式時(shí)主保護(hù)拒動(dòng)由另一套保
護(hù)實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)斷路器拒動(dòng)由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。2
如斷路器和電流互感器之間發(fā)生故障不能有該回路主保護(hù)切
除形成保護(hù)死區(qū)而其他線路或變壓器后備保護(hù)切除又?jǐn)U大停
電范圍并引起嚴(yán)重后果需裝設(shè)失靈保護(hù)3對(duì)220KV以上
分相操作的斷路器可僅考慮單相拒動(dòng)的情況按單相接地故
障來(lái)校驗(yàn)其靈敏度。 轉(zhuǎn)載
