继电保护课件 第九章同步发电机保护
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详细描述
继电保护是指在电力系统发生异常或故障时，通过特定的装置和设备，快速、 准确地切除故障元件，以防止事故扩大，保障电力系统的安全稳定运行。
继电保护的基本原理
总结词
继电保护基于电流、电压、阻抗等电气量的变化进行工作， 通过比较正常与异常时的电气量差异来判断是否发生故障。
详细描述
继电保护装置通过检测电力系统中的电流、电压、阻抗等电 气量，根据正常运行时的电气量与异常运行时的电气量进行 比较，判断是否发生故障。一旦检测到故障，保护装置会迅 速动作，切除故障元件，防止事故扩大。
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contents
目录
• 继电保护概述 • 继电保护装置 • 继电保护技术 • 继电保护系统的运行和维护 • 继电保护的发展趋势和展望
01 继电保护概述
继电保护的定义和作用
总结词
继电保护是电力系统中的重要组成部分，用于快速、准确地切除故障元件，保 障电力系统的安全稳定运行。
坏。
距离保护装置
根据电压、电流的相位差测量 阻抗，判断是否发生短路故障
。
零序保护装置
利用零序电流分量检测单相接 地故障。
差动保护装置
通过比较线路两端电流的大小 和相位，检测线路是否发生故
障。
继电保护装置的选择与配置
01
02
03
04
根据设备的重要性和故 障后果选择相应的保护 装置。
根据系统的运行方式和 负荷状况配置保护装置。
继电保护系统的故障处理和预防措施
01
继电保护系统故障的分类和处理
根据故障的性质和影响范围，将继电保护系统故障分为不同类型，并分
别介绍相应的处理方法。
02
继电保护系统故障的预防措施
继电保护是指在电力系统发生异常或故障时，通过特定的装置和设备，快速、 准确地切除故障元件，以防止事故扩大，保障电力系统的安全稳定运行。
继电保护的基本原理
总结词
继电保护基于电流、电压、阻抗等电气量的变化进行工作， 通过比较正常与异常时的电气量差异来判断是否发生故障。
详细描述
继电保护装置通过检测电力系统中的电流、电压、阻抗等电 气量，根据正常运行时的电气量与异常运行时的电气量进行 比较，判断是否发生故障。一旦检测到故障，保护装置会迅 速动作，切除故障元件，防止事故扩大。
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目录
• 继电保护概述 • 继电保护装置 • 继电保护技术 • 继电保护系统的运行和维护 • 继电保护的发展趋势和展望
01 继电保护概述
继电保护的定义和作用
总结词
继电保护是电力系统中的重要组成部分，用于快速、准确地切除故障元件，保 障电力系统的安全稳定运行。
坏。
距离保护装置
根据电压、电流的相位差测量 阻抗，判断是否发生短路故障
。
零序保护装置
利用零序电流分量检测单相接 地故障。
差动保护装置
通过比较线路两端电流的大小 和相位，检测线路是否发生故
障。
继电保护装置的选择与配置
01
02
03
04
根据设备的重要性和故 障后果选择相应的保护 装置。
根据系统的运行方式和 负荷状况配置保护装置。
继电保护系统的故障处理和预防措施
01
继电保护系统故障的分类和处理
根据故障的性质和影响范围，将继电保护系统故障分为不同类型，并分
别介绍相应的处理方法。
02
继电保护系统故障的预防措施
发电机继电保护PPT课件
7.1.3 发电机保护装设的原则
总的原则
针对发电机的故障类型和不正常状态，根 据发电机的容量和重要程度和规程规定配 置相应的保护
保护配置
1. 纵差动保护：对1MW以上发电机的定子绕 组及其引出线的相间短路
2. 接地保护：对直接连于母线的发电机定子 绕组单相接地故障，当单相接地故障电流
7.1 发电机的故障类型、不正常 运行状态及其保护方式
图7.7 发电机电压系统的对地电容分布图
7.4 发电机定子绕组单相接地保护
7.4.2 利用零序电压构成的定子接地保护
为提高可靠性，两部分的保护区应相互重叠。
构成第二部分保护的方案主要有：
1. 发电机中性点加固定的工频偏移电压，其值为额定相电压的10 ％～15％。当发电机定子绕组接地时，利用此偏移电压来加大 故障点的电流（其值限制在10～25A左右），接地保护即反应 于这个电流而动作，使发电机跳闸。
7.1 发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护 方式
7.1.2大型发电机组的特点及对继电保护的要求
对继保提出的新要求： ➢ 装设具有反时限特性的过负荷保护及过电
流保护。
➢ 大型机组更需要性能完善的失磁保护
➢ 用灵敏的匝间短路保护和漏水保护
➢ 装气隙不均保护和设计新的反应匝间短路
7.1 发电机的故障类型、不正常运行状态及其 保护方式
保护装置的整定电流，通常取发电机定子 绕组额定电流20～30％，即：
7.3 发电机定子绕组匝间短路保护
7.3.3 定子绕组零序电压原理的匝间短路保护
➢当发电机正常运行和外部相间短路 时，TVN1辅助二次绕组没有输出电压， 即3U0=0。
➢当发电机内部或外部发生单相接地 故障时，中性点电位升高为U0 ，由于 TVN1一次侧中性点不接地，开口三角 绕组输出电压为0V。
总的原则
针对发电机的故障类型和不正常状态，根 据发电机的容量和重要程度和规程规定配 置相应的保护
保护配置
1. 纵差动保护：对1MW以上发电机的定子绕 组及其引出线的相间短路
2. 接地保护：对直接连于母线的发电机定子 绕组单相接地故障，当单相接地故障电流
7.1 发电机的故障类型、不正常 运行状态及其保护方式
图7.7 发电机电压系统的对地电容分布图
7.4 发电机定子绕组单相接地保护
7.4.2 利用零序电压构成的定子接地保护
为提高可靠性，两部分的保护区应相互重叠。
构成第二部分保护的方案主要有：
1. 发电机中性点加固定的工频偏移电压，其值为额定相电压的10 ％～15％。当发电机定子绕组接地时，利用此偏移电压来加大 故障点的电流（其值限制在10～25A左右），接地保护即反应 于这个电流而动作，使发电机跳闸。
7.1 发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护 方式
7.1.2大型发电机组的特点及对继电保护的要求
对继保提出的新要求： ➢ 装设具有反时限特性的过负荷保护及过电
流保护。
➢ 大型机组更需要性能完善的失磁保护
➢ 用灵敏的匝间短路保护和漏水保护
➢ 装气隙不均保护和设计新的反应匝间短路
7.1 发电机的故障类型、不正常运行状态及其 保护方式
保护装置的整定电流，通常取发电机定子 绕组额定电流20～30％，即：
7.3 发电机定子绕组匝间短路保护
7.3.3 定子绕组零序电压原理的匝间短路保护
➢当发电机正常运行和外部相间短路 时，TVN1辅助二次绕组没有输出电压， 即3U0=0。
➢当发电机内部或外部发生单相接地 故障时，中性点电位升高为U0 ，由于 TVN1一次侧中性点不接地，开口三角 绕组输出电压为0V。
《继电保护》课件
功能强大、灵活性高，适用于各种复杂的 保护场合。但对外界干扰较为敏感，需要 采取相应的抗干扰措施。
03
输电线路的继电保护
输电线路的故障类型与保护配置
总结词
了解输电线路的常见故障类型和对应的保护配置是保障电 力系统稳定运行的关键。
总结词
输电线路的故障类型主要包括短路、断线、接地等，每种 故障类型都需要相应的保护配置来快速切除故障，防止事 故扩大。
02
继电保护装置的组成与 分类
继电保护装置的组成
测量部分
用于测量被保护设备的输入信号，并与给定的整 定值进行比较，判断是否发生故障或异常。
逻辑部分
根据测量部分的输出结果，按照一定的逻辑关系 判断是否需要动作，并发出相应的动作指令。
执行部分
根据逻辑部分的指令，执行相应的操作，如跳闸 、报警等。
继电保护装置的分类
输电线路的自动重合闸
总结词
自动重合闸是一种在断路器跳闸后自动重新合闸的装置，用于提高输 电线路的供电可靠性和稳定性。
总结词
自动重合闸装置能够在短时间内自动检测线路状态并重新合闸，对于 瞬时性故障可以快速恢复供电，减少停电时间。
总结词
自动重合闸装置通常由控制器、断路器、隔离开关等组成，其工作原 理是利用控制器检测线路状态并控制断路器的分合闸操作。
01
02
03
04
按被保护对象分类
可分为发电机保护、变压器保 护、输电线路保护等。
按保护原理分类
可分为电流保护、电压保护、 距离保护、方向保护等。
按装置结构分类
可分为电磁型保护装置、晶体 管型保护装置、集成电路型保 护装置和微机型保护装置。
按输入信号分类
可分为模拟量输入的保护装置 和数字量输入的保护装置。
发电机的继电保护
22
6. 反应100%定子绕组的接地保护 一是零序电压保护，能保护定子绕组的85%以上 二是用来消除零序电压保护不能保护的死区
发电机中性点加固定的工频偏移电压 附加直流或低频电源，将其电流注入定子绕组 利用发电机固有的三次谐波电势
23
发电机三次谐波电势的分布特点
US3
C0 f
1
U N 3 C0 f 2C0S
42
系统振荡时机端测量阻抗
X s 0 Z f gmin jX d / 2
43
4. 失磁保护的构成方式
44
转子低电压判据失磁保护方案
45
1.6 发电机-变压器组继电保护 的特点
1. 发电机-变压器组纵差保护的特点
47
2. 发变组中定子单相接地保护的特点
发变组中，发电机的中性点以不安不接地或经消 弧线圈接地
1. 发电机的故障类型及保护方式
定子绕组
• 定子绕组及引出线相间短路：采用纵差保护 • 定子绕组匝间短路：采用横差保护 • 定子绕组单相接地：采用零序电流和零序电压保护
转子绕组
• 转子绕组一点或两点接地：采用定期检测装置，或采 用一点和两点接地保护
• 转子绕组励磁电流消失：自动灭磁开关断开时连锁断 开发电机的断路器，或采用发电机失磁保护
i22dt
I
2 2*
t
A
发电机 凸级式发电
机或调相机
A
40
空气或氢气表面 冷却的隐极式发 电机
30
导线直接冷却的 100~300MW汽 轮发电机
6~15
发电机组容量越大，承受负序过负荷的能力越小，即A值越小
29
定子负序过电流保护的作用
主保护：对定子绕组电流不平衡而引起转子过热 的一种保护，是发电机的主保护之一
6. 反应100%定子绕组的接地保护 一是零序电压保护，能保护定子绕组的85%以上 二是用来消除零序电压保护不能保护的死区
发电机中性点加固定的工频偏移电压 附加直流或低频电源，将其电流注入定子绕组 利用发电机固有的三次谐波电势
23
发电机三次谐波电势的分布特点
US3
C0 f
1
U N 3 C0 f 2C0S
42
系统振荡时机端测量阻抗
X s 0 Z f gmin jX d / 2
43
4. 失磁保护的构成方式
44
转子低电压判据失磁保护方案
45
1.6 发电机-变压器组继电保护 的特点
1. 发电机-变压器组纵差保护的特点
47
2. 发变组中定子单相接地保护的特点
发变组中，发电机的中性点以不安不接地或经消 弧线圈接地
1. 发电机的故障类型及保护方式
定子绕组
• 定子绕组及引出线相间短路：采用纵差保护 • 定子绕组匝间短路：采用横差保护 • 定子绕组单相接地：采用零序电流和零序电压保护
转子绕组
• 转子绕组一点或两点接地：采用定期检测装置，或采 用一点和两点接地保护
• 转子绕组励磁电流消失：自动灭磁开关断开时连锁断 开发电机的断路器，或采用发电机失磁保护
i22dt
I
2 2*
t
A
发电机 凸级式发电
机或调相机
A
40
空气或氢气表面 冷却的隐极式发 电机
30
导线直接冷却的 100~300MW汽 轮发电机
6~15
发电机组容量越大，承受负序过负荷的能力越小，即A值越小
29
定子负序过电流保护的作用
主保护：对定子绕组电流不平衡而引起转子过热 的一种保护，是发电机的主保护之一
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C
D
I K.B.min
K sen
II
I set .2
要求：Ksen 1.3 ~ 1.5
I II set.2
L
按系统最小运行方式下，线路末端 发生两相短路时的短路电流进行校验
79
80
限时电流速断动作时限的配合关系
81
4 限时电流速断保护的构成（图 1）
82
限时电流速断保护的构成（图 2）
83
z //(z 3z ) 3 1 x(0)x(2)
(x(2) x(0)) (2) (0)
f
61
最大运行方式下三相短路 最小运行方式下两相短路
I (3) k
Zs
E Z1lk
I (2) k
3 E前 提：Z1Z2
2 Zs Z1lk
62
63
2.1.3 电流速断保护
• 对于仅反应于电流幅值增大而瞬时动作电 流保护，称为电流速断保护。它是三段式 电流保护的第一段
小结
1. 限时电流速断保护的保护范围大于本线 路全长；
2. 依靠动作电流值和动作时间共同保证其 选择性；
• 能无延时地（相对而言）保护本线路的一 部分（不是一个完整的电流保护）。
74
2.1.4限时电流速断保护
定义： 是带时限动作的保护，用来切除本线路上速断保 护范围之外的故障，且作为速断保护的后备保 护。
要求： ① 任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵
敏性； ② 在满足要求①的前提下，可以带一定时间延时，
4
5
6
不正常工作状态的危害
• 1、过负荷：因负荷超过电气设备的额定值造成的 电流增大 危害：造成载流导体的熔断或加速绝缘材料的老 化和损坏从而导致故障
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13 二、继电保护的基本原理
14 二、继电保护的基本原理
• 一般情况下，发生短路故障后，总是伴随有电流的增大， 电压的降低/线路始端测量阻抗的减小，以及电压和电 流之间相位角的变化。
• 因此，利用正常运行与故障时这些基本参数的区别，便 可以构成各种不同原理的继电保护。
15 二、继电保护的基本原理
元件电流流入与流 出的关系发生变化
电流差动保护
正常运行时：电流流入=电流流出 发生故障时：电流流入≠电流流出
正常：∑I = 0 短路：∑I = Id
19 二、继电保护的基本原理
出现零、负序分量
正常运行时：只有正序分量 两相短路时：有负序分量出现 接地短路时：有零序分量出现
序分量保护
20 二、继电保护的基本原理
• 1、当发生故障时，自动、迅速、有选择性地动作，将 故障设备从电力系统中切除，使故障设备免于继续遭到 破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。
• 2、当发生不正常工作状态时，自动地发出信号报警， 通知值班人员及时处理，或根据运行条件自行处理（减 负荷或跳闸等）。
12 二、继电保护的基本原理
• 利用正常运行与区内外短路故障电气参数变化的特征构 成保护的判据，根据不同的判据就构成不同原理的继电 保护。
继电保护测量值与整定值的关系分类： 过量保护：（测量值﹥整定值） 欠量保护：（测量值﹤整定值）
25 三、继电保护的分类
按保护所起的作用分类：
主保护：反映被保护元件本身的故障，并以尽可能短的 时限切除故障的保护； 后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。 又分为近后备保护和远后备保护； 辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护 和后备保护退出运行而增设的简单保护。
发电机继电保护
Pe
⑦差动保护灵敏度校验 必须满足机端两相金属性短路时，差动保护的 灵敏系数: Ksen ≥ 2
3、 保护动作逻辑框图
发电机纵差保护的出口方式，有两种设置： 单相出口方式及循环闭锁出口方式。 当采用循环闭锁出口方式时，为提高发电 机内部及外部不同相同时接地故障（即两相接地 短路）时保护动作的可靠性，采用负序电压解除 循环闭锁（即改成单相出口方式）。
过电流保护 负序电流保护
过负荷保护 过电压保护 转子回路保护 水轮发电机设一点接地保护 汽轮发电机定期检测一点接地；大容量 机组装设—点接地保护和两点接地保护
转子过负荷保护。 失磁保护 逆功率保护 失步保护 低频保护 断水或漏水保护
发 电 机 保 护
为了快速消除发电机 内部的故障，在保护动作 于发电机断路器跳闸的同 时，还必须动作于自动灭 磁开关，断开发电机励磁 问路，以使转子回路电流 不会在定于绕组中再感应 电势，继续供给短路电流。
对于单相出口方式，设置专门的TA断线判 别，并当差电流大于解除TA断线闭锁电流倍数Ict 时可解除TA断线判别功能。
I (K I ) AN AN IAT I BN ( KIBN) IBT ICN (KICN ) ICT
A相差动
信号
B相差动
+
TA断线
&
出口
C相差动
I hz ＞Ig
&
信号
+
出口 转子一点 接地保护动作
&
t1
定值清单:
其动作方程为: Ikz＞Ig…
Ikz——发电机两中性点之间的基波电流（TA二次值）；
Ig——横差保护的动作电流整定值
名称 动作电流 动作时间
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继电保护课件
• 继电保护概述 • 继电保护装置 • 继电保护的配置与整定 • 继电保护技术的发展趋势 • 继电保护的故障处理与维护
01
继电保护概述
定义与作用
定义
继电保护是电力系统中的一种重 要保护装置，用于检测和切除电 力系统中的故障，保障电力系统 的安全稳定运行。
作用
继电保护能够快速、准确地检测 和切除故障，防止事故扩大，减 小停电范围，提高电力系统的稳 定性和可靠性。
决策支持
基于大数据技术的决策支持系统可以为电网的运行和管理 提供科学、准确的决策依据，提高电网的管理水平和运营 效率。
05
继电保护的故障处理与维护
继电保护故障的分类与处理方法
故障分类
根据故障的性质和发生部位，继电保 护故障可分为电源故障、线路故障和 元件故障等。
处理方法
针对不同类型的故障，应采取相应的 处理方法，如更换故障元件、修复损 坏线路或调整电源等。
执行元件
根据逻辑元件的指令，执 行相应的动作，如跳闸或 重合闸。
继电保护装置的原理
电流保护
基于电流的变化，当电流 超过设定值时，继电保护 装置动作，切除故障。
电压保护
基于电压的变化，当电压 低于或高于设定值时，继 电保护装置动作，切除故 障。
距离保护
基于阻抗的变化，当阻抗 超过设定值时，继电保护 装置动作，切除故障。
继电保护的原理
基于电流、电压、阻抗等电气量的变化，通过比较、逻辑运算等手段判断是否发生 故障。
利用故障时电气量的特征，如电流增大、电压降低等，通过比较和判别来检测故障 。
通过设置不同的保护区域和保护类型，实现选择性、速动性、灵敏性和可靠性等要 求。
继电保护的分类
• 继电保护概述 • 继电保护装置 • 继电保护的配置与整定 • 继电保护技术的发展趋势 • 继电保护的故障处理与维护
01
继电保护概述
定义与作用
定义
继电保护是电力系统中的一种重 要保护装置，用于检测和切除电 力系统中的故障，保障电力系统 的安全稳定运行。
作用
继电保护能够快速、准确地检测 和切除故障，防止事故扩大，减 小停电范围，提高电力系统的稳 定性和可靠性。
决策支持
基于大数据技术的决策支持系统可以为电网的运行和管理 提供科学、准确的决策依据，提高电网的管理水平和运营 效率。
05
继电保护的故障处理与维护
继电保护故障的分类与处理方法
故障分类
根据故障的性质和发生部位，继电保 护故障可分为电源故障、线路故障和 元件故障等。
处理方法
针对不同类型的故障，应采取相应的 处理方法，如更换故障元件、修复损 坏线路或调整电源等。
执行元件
根据逻辑元件的指令，执 行相应的动作，如跳闸或 重合闸。
继电保护装置的原理
电流保护
基于电流的变化，当电流 超过设定值时，继电保护 装置动作，切除故障。
电压保护
基于电压的变化，当电压 低于或高于设定值时，继 电保护装置动作，切除故 障。
距离保护
基于阻抗的变化，当阻抗 超过设定值时，继电保护 装置动作，切除故障。
继电保护的原理
基于电流、电压、阻抗等电气量的变化，通过比较、逻辑运算等手段判断是否发生 故障。
利用故障时电气量的特征，如电流增大、电压降低等，通过比较和判别来检测故障 。
通过设置不同的保护区域和保护类型，实现选择性、速动性、灵敏性和可靠性等要 求。
继电保护的分类
同步发电机的继电保护
同步发电机的继电保护在电力供电系统中，各种继电保护装置就是为了实现第一个基本要求而装置的。
本节就通信部门自备电站是力系统在供电过程中出现过载、欠压、过压、逆功率及短路等运行不正常和故障时，通过继电保护装置进行保护的基本原理和继电保护装置电路进行分析。
（一）继电保护装置的作用和要求1。
继电保护装置的作用在自备电站供电系统中装设的继电保护是不可缺少的保安装置。
它的作用是：当电气设备发生故障或由故障造成危害时，继电保护装置将自动地、迅速地切除发生故障的电气设备，以保护设备的安全；如果电气设备出现不正常情况时，继电保护装置自动切除不正常运行的电气设备，并立即发出报警信号，告知值机人员及时进行处理地，以防事故的发生和扩大。
2。
对继电保护装置的要求继电保护装置是确保安全供电，保护电气设备而装设的，因此，对它的要求如下。
（1）运作要迅速当供电系统或电气设备发生故障时，继电保护装置运作时限应短电速切除故障，以减轻被保护设备的损坏程度，阻止故障的蔓延。
对于电气元件，如果短路电流通过时，产生的热量与短路电流的平方和电流通过的时间成正比，因此，保护装置切除得越快，产生的热量就越小，设备就不易损坏。
（2）灵敏度要高灵敏度是指保护装置对其保护范围内的故障或工作状态不正常的反应能国。
灵敏度越高，故障发觉和切除就越早，从而对系统和设备的破坏就越小。
（3）可靠性要高可靠性是指装置本身应能可靠地工作。
在正常运行或不属于它保护范围的故障，不应误动作，而属于它保护范围内的故障，不应拒绝动作。
因此，保护装置的可靠性很重要，否则，它本身就可能是产生和扩大事故的根源。
（二）继电保护的基本原理1。
继电器继电器是反应与传递信号自动动作的电器元件。
它是继电保护的主要器件之一，通过它的动作控制电路接通与切断，在电压、电流的监测及事故报警等场合得到广泛的应用。
继电器的种类很多，可按不同的方法分类。
（1）按继电器作用A、测量继电器它是直接反映电气量变化的继电器，主要有电压继电器、电流继电器、功率继电器、阻抗继电器、频率继电器及差动继电器等6类。
核电厂电气系统-同步发电机、主变压器继电保护
• 4.发电机励磁回路一点或两点接地故障
•
电气运行
• 5.失磁
• 由于励磁系统故障，会引发失磁（全失磁或部分失 磁），使发电机进入异步运行，对系统和发电机的安全 运行都有很大影响。
电气运行
• 二、发电机不正常运行状态 • （1）定子负序过流 • 发电机承受负序电流的能力非常弱，很小的负序电流 流经定子绕组就可能会引起转子部件的严重过热，甚至会 烧损转子铁芯、槽楔和护环。大机组上，一般都配臵两套 反应负序电流的保护。 • • （2）定子对称过流 • 当外部发生三相短路时，会引起发电机定子过热，因此 应有反应对称过流的保护。
• (8)启停机故障
• 发电机在给励磁前，有可能已发生了绝缘被破坏的 故障，若能在加励磁升压前及时检测，就可以避免更大的 事故发生。对于大型发电机机组，具有启停故障检查功能， 对于发电机的安全将十分有利。
• (9)逆功率
• 发电机在运行中从系统吸收有功时，会引起汽轮机的 鼓风损失而引起汽轮机发热损坏。
• 1．定子绕组相间短路
• 定子绕组发生三相或两相短路时，引起很大的短路电 流，造成绕组过热，故障点产生的电弧使绕组绝缘损坏， 甚至会导致发电机着火。这是发电机内部最严重的故障。 通常见到的发电机定子绕组单相接地故障是由于绝缘损 坏而引起的绕组一相碰壳。在中性点非直接接地系统中运 行的发电机单相接地后，发电机机端电压系统对地电容电 流的总和，流经定子铁芯。当此电流较大时，如超过 5A ， 可能使绕组接地处铁芯局部熔化，还有可能扩大成为相间 短路。接地时非故障相电压升高，影响绝缘。
• 2.定子绕组单相接地
•
电气运行
• 3.定子绕组一相匝间短路
• 定子绕组某一相发生匝间短路时，被短路的各匝将有短 路电流流过，产生局部过热，破坏绕组绝缘，并可能发展 为单相接地故障或相间短路故障。 当发电机励磁回路发生一点接地时，由于没有构成接 地电流的通路，故对发电机没有直接的危害。但是如果在 一点接地故障未消除时，另一点又接地，则形成两点接地 故障。此时，除可能使励磁绕组和铁芯损坏外，还会因转 子磁通的对称性被破坏，使机组产生剧烈的机械振动，尤 其对凸极的水轮发电机情况更为严重。所以，水轮发电机 不允许励磁回路带一点接地运行。
继电保护课件PPT
确定线路两侧电流参考正方向：母线→线路（如绿色箭头）
基本原理的总结 电流 I ： 故障时增大 - 过电流保护 正常状态时 两侧电流相位相同 内部故障时 两侧电流相位相反 －差动保护 电压U ：故障时降低 －低电压保护 阻抗Z ：Z模值减小 －阻抗（距离）保护 非电气量：温度升高 － 瓦斯保护
各种硬件继电保护的特点：
电磁型继电保护（现在已很少应用）
微机型继电保护（现在被大量应用）
过电流保护原理，1901年电流差动保护原理，1908年方向性电流保护，1910年距离保护，1920年高频保护，1927年行波保护，1950年工频变化量保护，1980年，由我国专家提出。
继电保护硬件装置不断变化，但保护原理不变。
需要根据电力系统和负荷的具体情况，对这4个方面的要求适当地予以协调。
四、继电保护的发展简史
1、继电保护硬件发展
第一代静态保护
第二代静态保护
电磁型机电型
晶体管型保护
集成电路型保护
第三代静态保护
1901年发明
70年代
80年代后
微机保护
1960年发明
1970年发明
1972年发明90后大量应用
“四性”之间的关系：矛盾、统一
经济性考虑： 选择并配置继电保护装置时，应考虑经济条件，按被保护元件在电力系统中的地位和作用来确定保护方式。 对于重要的系统元件，如果选用简单价廉的保护装置，由于技术性能不佳，出现拒动或误动所带来的损失是惊人的。而对较为次要的数量很多的电气元件，则不应装设过于复杂昂贵的保护装置。
短路点
短路电流
主保护
远后备
近后备
K2
1 ～ 5
跳 5
跳 1、3
跳 2、4
K3
基本原理的总结 电流 I ： 故障时增大 - 过电流保护 正常状态时 两侧电流相位相同 内部故障时 两侧电流相位相反 －差动保护 电压U ：故障时降低 －低电压保护 阻抗Z ：Z模值减小 －阻抗（距离）保护 非电气量：温度升高 － 瓦斯保护
各种硬件继电保护的特点：
电磁型继电保护（现在已很少应用）
微机型继电保护（现在被大量应用）
过电流保护原理，1901年电流差动保护原理，1908年方向性电流保护，1910年距离保护，1920年高频保护，1927年行波保护，1950年工频变化量保护，1980年，由我国专家提出。
继电保护硬件装置不断变化，但保护原理不变。
需要根据电力系统和负荷的具体情况，对这4个方面的要求适当地予以协调。
四、继电保护的发展简史
1、继电保护硬件发展
第一代静态保护
第二代静态保护
电磁型机电型
晶体管型保护
集成电路型保护
第三代静态保护
1901年发明
70年代
80年代后
微机保护
1960年发明
1970年发明
1972年发明90后大量应用
“四性”之间的关系：矛盾、统一
经济性考虑： 选择并配置继电保护装置时，应考虑经济条件，按被保护元件在电力系统中的地位和作用来确定保护方式。 对于重要的系统元件，如果选用简单价廉的保护装置，由于技术性能不佳，出现拒动或误动所带来的损失是惊人的。而对较为次要的数量很多的电气元件，则不应装设过于复杂昂贵的保护装置。
短路点
短路电流
主保护
远后备
近后备
K2
1 ～ 5
跳 5
跳 1、3
跳 2、4
K3
继电保护ppt课件
✓ 反时限过电流保护--继电保护的动作时间与短路电流的大小 成反比，即短路电流越大，继电保护的动作时间越短，短路 电流越小，继电保护的动作时间越长。
✓ 无时限电流速断--不能保护线路全长，它只能保护线路的一 部分 。
2.电压保护（按照系统电压发生异常或故障时的变化 而动作的继电保护）
➢ 过电压保护--防止电压升高可能导致电气设备损坏而装设的。
我国继电保护技术在四十年的时间里四个发展的 历史阶段，即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护 装置、到集成电路式继电保护装置、再到微机继电保 护装置。
2.继电保护的发展趋势
继电保护技术未来的趋势是向计算机化，网络化， 智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化方向发 展。
•计算机化 计算机化是不可逆转的发展趋势。但对 如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电 保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益， 尚须进行具体深入的研究。
➢ 欠电压保护--防止电压突然降低致使电气设备的正常运行受 损而设的。
➢ 零序电压保护--为防止变压器一相绝缘破坏造成单相接地故 障的继电保护。主要用于三相三线制中性点绝缘（不接地） 的电力系统中。
3.瓦斯保护
4.差动保护
这是一种按照电力系统中，被保护设备发生短路故障， 在保护中产生的差动电流而动作的一种保护装置。常用做主 变压器、发电机和并联电容器的保护装置，按其装置方式的 不同可分为：
•采样过程 通过采样保持去器S/H把连续信号变为离 散信号；
•模数变换 通过A/D对采样信号的幅值进行离散化。
2.数字滤波
目前，大多数数字式继电保护是以故障信号的基 频分量或某种整次谐波分量为基础构成，而在实际 故 障情况下，输入信号中除了有用成分外，还包括许多 无效的“噪声”分量，为了消除噪声分量的影响，有 两种基本途径： 1. 先用数字滤波器多采样信号进行滤波，再使用算 法对滤波后的信号进行处理； 2. 算法本身就具有良好的滤波性能，直接对输入的 采样信号进行处理。 3. 一般情况下这两种基本途径或多或少都需要用到 数字滤波器。
继电保护概述ppt课件
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母 线 保 护
失
磁
相接匝
保
电 电 距 差 方 零 间 地 间 断失 护
流 压 离 动 向 序 短 故 短 线步 及
保 保 保 保 保 保 路 障 路 保保 过
护 护 护 护 护 护 保 保 保 护护 激
护护护
磁
保
护
机 电 型 保 护
整 流 型 保 护
晶 体 管 型 保 护
集 成 电 路 型 保 护
微 机 保 护
2. 当电力系统中电气元件出现不正常运行状态时，能 及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。
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电力系统继电保护装置
xx 2024/1/17
能反应电力系统故障和不正常运 行状态并作用于断路器跳闸或发出信 号的一种自动装置
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
被测物 理量
第二节 保护装置构成、基 本原理和组成
测量
逻辑
根据逻辑元件传送的 信号，最后完成保护 装置所担负的任务。 如：故障时跳闸；不 正常运行时发信号； 正常运行时不动作。
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继电保护装置的分类
继电保护装置
按保护 对象分
按保护 原理分
按故障 类型分
按保护 技术分
按保护 作用分
输 电 线 路 保 护
发 电 机 保 护
变电 压动 器机 保保 护护
1
电力系统运行状态
1.正常运行。
2.故障
短路 断线
三相短路、 两相短路、 单相接地短路、两相接地 短路、发电机和电动机以 及变压器绕组间的匝间短
路等
3.不正常运行
单相断线 两相断线
过负荷、 过电压 频率降低 、系统振荡等
第九章-同步发电机的运行
Eq为变数；
第九章 同步发电机的运行
3、发电机的电压、频率允许变化范围
最高工作电压：不超过额定值的10% 增加发电机励磁，增加转子电流，转子绕组温度
升高。 定子铁芯温度升高。 定子的结构部件由于涡流可能产生局部高温。 对定子绕组绝缘有影响。
最低工作电压：不低于额定电压的90% 发电机的运行稳定性差。 厂用电系统稳定性差，电动机等设备出力降低。 定子绕组温度升高。
第九章 同步发电机的运行
六、发电机的特殊运行方式
1、汽轮发电机进相运行
进相运行：是指发电机向系统输送有功功率，吸 收无功功率，功率因数角超前端电压。
实际运行时，尽量避免进相运行。 进相运行时出力的限制条件：静态稳定和定子端 部的允许发热。（进相运行时，静态稳定储备下降， 端部发热严重）
第九章 同步发电机的运行
第九章 同步发电机的运行
氢冷：通风损耗小（密度是空气的6.96％）、 散热快（散热系数是空气的1.35倍；导热系数是 空气的6.69倍）、清洁、不助燃（含氧量﹤ 2 ％）、噪音小、不易氧化和产生电晕。增加制氢 和油密封设备、维护和操作量大、遇明火易爆炸。
水冷：冷却能力是空气的50倍、价廉、性能 稳定不会燃烧、粘度小能通过小而复杂的截面。 可能腐蚀铜线、漏水、转子结构复杂。
重点检查报警信号、整流柜风扇、整流柜快熔是 否熔断等。
第九章 同步发电机的运行
4、发电机及回路检查 重点检查发电机声音、振动；大轴接地电刷
接触良好；发电机无漏氢、漏油、漏水现象；重要 部位温度测量。
5、发电机滑环电刷维护 检查滑环上电刷的冒火情况，有无跳动、卡
涩，更换电刷时，一块一块换。
第九章 同步发电机的运行
短路特性曲线 I
If
第九章 同步发电机的运行
3、发电机的电压、频率允许变化范围
最高工作电压：不超过额定值的10% 增加发电机励磁，增加转子电流，转子绕组温度
升高。 定子铁芯温度升高。 定子的结构部件由于涡流可能产生局部高温。 对定子绕组绝缘有影响。
最低工作电压：不低于额定电压的90% 发电机的运行稳定性差。 厂用电系统稳定性差，电动机等设备出力降低。 定子绕组温度升高。
第九章 同步发电机的运行
六、发电机的特殊运行方式
1、汽轮发电机进相运行
进相运行：是指发电机向系统输送有功功率，吸 收无功功率，功率因数角超前端电压。
实际运行时，尽量避免进相运行。 进相运行时出力的限制条件：静态稳定和定子端 部的允许发热。（进相运行时，静态稳定储备下降， 端部发热严重）
第九章 同步发电机的运行
第九章 同步发电机的运行
氢冷：通风损耗小（密度是空气的6.96％）、 散热快（散热系数是空气的1.35倍；导热系数是 空气的6.69倍）、清洁、不助燃（含氧量﹤ 2 ％）、噪音小、不易氧化和产生电晕。增加制氢 和油密封设备、维护和操作量大、遇明火易爆炸。
水冷：冷却能力是空气的50倍、价廉、性能 稳定不会燃烧、粘度小能通过小而复杂的截面。 可能腐蚀铜线、漏水、转子结构复杂。
重点检查报警信号、整流柜风扇、整流柜快熔是 否熔断等。
第九章 同步发电机的运行
4、发电机及回路检查 重点检查发电机声音、振动；大轴接地电刷
接触良好；发电机无漏氢、漏油、漏水现象；重要 部位温度测量。
5、发电机滑环电刷维护 检查滑环上电刷的冒火情况，有无跳动、卡
涩，更换电刷时，一块一块换。
第九章 同步发电机的运行
短路特性曲线 I
If
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保护出口方式
• 停机：断开发电机断路器、灭磁，关闭 主汽门。
• 解列灭磁：断开发电机断路器，灭磁，汽 轮机甩负荷。
• 解列：断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。 • 减出力：将原动机出力减到给定值。 • 程序跳闸：首先关闭主汽门，待逆功率继
电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁。
第二节 发电机纵差动保护
信号
KS XB
解列
灭磁 KCO且中性点 侧有六个引出 端子。
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动作电流整定
• 按躲过机端三相短路故障时流过继电器 的最大不平衡电流整定。
• 一般按经验取： •
Ioper (0.2 0.3)I N
保护接线特点及存在的问题
• 1、为消除不平衡电流中的三次谐波的 影响，提高保护灵敏度，在继电器中设 有三次谐波滤波器Z。
２２、、整整定定计计算算：：
１）躲过外部短路时的最大不平衡电流。
I operk K I rel unbmax 10%K relK aperK st I Kmax / n TA
２）为避免电流互感器二次回路断线时误动作， 保护的动作电流应大于发电机的额定电流。
Ipoer KrelIN
34、、灵断敏线度监校视验部分的整定
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二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护 331、、）整最整定小定动计计作算算电流：按躲过最大负荷下差回路的不平衡
电流整定。
Ipoer0 (0.1 ~ 0.3)IN / nTA
2）制动特性斜率： 10%K K K rel aper st
3）最小制动电流：取额定电流的50% -100%。
UR2
C
Rb Rw
V
R1
R2 ~ R5 V1
V2
KP
R11 ~ R7
调节最制小动 动特作性电斜流率
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•
I1
UR1
C
Rb Rw
V
•
I2
UR2
LCD-
R1
R2 ~ R5 V1
KP
R11 ~ R7
12
原
V2
理
接
线
二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护
2、LCD—12型继电器制动特性曲线
TV断线 闭锁元件
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三、测量励磁绕组二次谐波电流的匝间短路保护
• 原理：测量励磁绕组二次谐波电流，并 且利用负序功率方向来区别区内短路还 是区外短路的保护。
• 出口逻辑关系：电流元件和方向元件都 动作，保护才动作。
为了保证电力系统安全稳相定间运短行路，—并纵将差故动障保或护不 正常定子运绕行组状态的影响限制到最小范围，按照GB14 258-故19障93《继电保护和匝安间全短自路动—装匝置间技短术路规保程护》 的规定，发电机应装设单以相下接保地护—装单置相。接地保护
转子绕组 故障
一点接地—一点接地保护 二点接地—二点接地保护
•作用：作为发电机匝间短路的主保护 •出口方式:全停或解列灭磁
一、单继电器式横差保护
• 原理：是反映双Y型接线的定子绕 组两中性点连线中的电流而动作的 保护.
• 适用范围：双Y型接线的定子绕组， 且中性点至少有6个引出端子。
第三节 定子绕组匝间短路保护
一、单元件式横差保护
Ik
Ik
KI
Z TA Ik
一、用BCH—2型继电器构成的发电机差动保护
１、原理接线：QF TC
由接于差 动回路的 TA1 三只 BCH-2 型差动继 电器和一 只接于中 TA2 线的电流 继电器构 成
QF
信号
KS
KCO
XB
R
至延时信号
II II II I
电BC流H继-2继电电器器
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一、用BCH—2型继电器构成的发电机差动保护
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第一节 常见故障和不正常 运行及保护
二、发电机不正常运行及保护
转子失磁 过电流 过负荷
失磁保护 过电流保护 过负荷保护
减负荷或动作于 解列灭磁
以短时限动作于解列， 以长时限动作于停机
动作于信号或减负 荷、降低励磁电流
过电压
过电压保护
动作于解列灭磁
逆功率
逆功率保护
动作于信号 或解列
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I operb.k
tg
A
I operb.0
B
I unb.N
I brk .0
I operk
I oper0
(2)
( I Kmin
2
I brk0 )
2
1
C
3 直线4表示
外部短路 M 4 故障时通
过变压器
的故障电 I unb.m a x
流和不平
制性动曲动流动流特线作增作减I电大电小brk
衡电流之 间的关系
• 2、为避免励磁回路瞬时性两点接地时， 横差保护误跳闸，故在转子发生一点接 地后，将横差保护装置的连接片XB接入 时 间 继 电 器 KT ， 使 横 差 保 护 带 有 0．5—1s延时。
• 3、该保护存在死区。
二、纵向零序电压匝间短路保护
• 原理：保护是按照反应发电机机端对中性 点零序电压原理构成的
按按单躲机过运正行常时运，行发时电的机不出平口衡两电相流短来路整来定校。验 差根动据保运护行的经灵验敏取度0.。2倍的额定电流。
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二、用LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护
１、原理接线
两只稳压 管V1、 V2并联的 目的是为 防止任一 稳压管损 坏，造成 失去制动 电压故障。
UR1
第九章 同步发电机保护
本章主要内容
一、常见故障和不正常运行及保护 二、发电机纵差动保护 三、定子绕组匝间短路保护 四、定子绕组的接地保护 五、定子绕组相间短路的后备保护 六、负序电流保护和过负荷保护 七、同步发电机的失磁保护 八、同步发电机转子回路接地保护
第一节 常见故障和不正常 运行及保护
一、发电机常见故障及保护：
4、灵敏系数校验：
按单机运行时，发电机出口两相短路校验。
(2)
2 Ksen
I km in
I oper
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4、灵敏度校验：
按单机运行时，发电机出口两相短路 校验。
(2)
2 Ksen
I km in
I oper
I operk
I oper0
(2)
( I Kmin
2
I brk0 )
第三节 同步发电机定子绕组匝间短 路保护
• 出口逻辑关系：零序电压元件动作、负序功 率方向元件不动作，TV断线判别元件不动作， 则保护动作。
第三节 定子绕组匝间短路保护
二、纵向零序电压匝间短路保护
TV
三次谐波 阻波器
KVZ
U 2
I2
KWN
1
&
只有当发电机 内部发生匝间 短路或发生对 中性点的各种 不对称相间短 路以及发生分 支绕组开焊等 故障时，定子 侧将出现纵向 零序电压，零 出口 序电压继电器 KVZ动作。