电力系统继电保护PPT课件(张保会)

• 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。
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变压器 保护区
发电机保护区
低压母线 保护区
线路 高压母线 保护区 保护区
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二、选择性 选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将 故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行， 以尽量缩小停电范围
t
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3 灵敏性的校验
• （1）作为近后备时
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3 灵敏性的校验
• （1）作为远后备时
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在各个灵敏度系数之间，要求灵敏系数互相配合
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过电流保护的构成
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流入保护继电器的电流与电流互感器的二次电流 的比值，称为接线系数
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两种接线方式在各种故障时的性能 分析
1、对各种相间短路，两种接线方式均能正确反 映；只是动作继电器的个数不同。 2、中性点直接接地系统的单相接地短路，三相 星形可反应各种接地故障，两相（AC）星形 不能反映B相接地故障 3、在小接地电流系统中，发生异地两点接地 时，一般只要求切除一个接地点，而允 许带一 个接地点继续运行一段时间。
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两相三继电器接线方式
提高灵敏性系数
( I A I C ) / nl I B / nl
.Y
.Y
.Y
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5 两种接线方式的应用
（1）三相星形接线：主要用于发电机、变压 器的后备保护，采用电流保护作为大电流 接地系统的保护（要求较高的可靠性和灵 敏性）；也用于中性点直接接地系统中，作为相间短
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2.1.2单侧电源网络相间短路时电流量值特征
• 目前，我国电力系统主要的电压等级： 500kV, 330kV, 220kV, 110kV, 66kV, 35kV, 10kV, 6kV, 380/220V。
承担输电任务 多电源环网 U 110kV电网：中性点直接接地运行方式 N 主保护由纵联保护承担 能够快速切除线路上任一点故障 电网 主要承担供、配电任务 采用双电源互为备用 U N 110kV电网 正常时单侧电源供电方式 中性点非直接接地（为什么？） 主保护采用阶段式特性的电流保护承担
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1 启动电流的整定
II I set.2
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2 动作时限的选择
应比下一条线路速断保护的动作时限高出 一个时间阶梯△t
t t t
II 2
1
△t通常取0.5S
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3 灵敏性校验
A B
C
D
2
QF2
I
1
Ksen
I K.B.min II I set.2
有选择性
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有选择性
有选择性
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停电
拒动
有选择性
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正确动作
停电
动作
非选择性
有选择性
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第二章 电网的电流保护
2.1．单侧电源
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停电通知
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结论（换一种说法）：
• 当在Y/△变压器的△侧发生两相短路时：滞后相 电流是其它两相电流的两倍并与它们反相位。 • 当在Y/ △变压器的Y侧发生两相短路时：超前相 电流是其它两相电流的两倍，并与它们反相位。 （作业：推导此结果） • 当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压 侧线路故障的后备保护，采用两相星形接线时的 灵敏度比三相星形接线时降低一半
路和单相接地短路的保护（但不常见）。
（2）两相星形接线：中性点不接地电网或经 高阻接地电网中，用于相间短路保护； （注：所有线路上的保护装置应安装在相 同的两相上：A、C相）。
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三段式电流保护的接线图举例
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2.1.8 对电流保护的评价
1、选择性： 在单测电源辐射网中，有较好的选择性， 但在多电源或单电源环网等复杂网络中可能无法保证选择性。 2、灵敏性： 受运行方式的影响大，往往满足不了要求。——电流保护的 缺点
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2.1.1 继电器——测量元件

M dc K2
2
I r2
Mdc
Mth Mth1 Kt (1 )
Mm C
Mth
Mm
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动作电流：能使继电器动作的最小电流值，记作Iop
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返回电流：能使继电器返回（原位）的最大电流值Ire
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Company Logo
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• 后备保护——主保护或断路器拒动时用来切除故 障的保护。 又分为远后备保护和近后备保护两种； ①近后备保护：当主保护拒动时，由本设备或线 路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒 动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。 ②远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相 邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。
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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
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1电流速断保护动作电流的整的整定
I I set.2
I k .B.max
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1电流速断保护动作电流的整的整定
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保护范围
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1 启动电流计算
动作电流: ①躲最大负荷电流 ②在外部故障切除后，电动机自启动时，应可靠返回。
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2 动作时限的选择
• 按阶梯原则选择
III III III t4 max t3 , t6 t
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t max t , t
III 4 III 3
III 6
I I set.1
lmin
lmax
注意：保护范围可能为0
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动作时间
• 保护本身没有延时， • 电流继电器延时一般小于10ms；保护出口 中间继电器延时60-80ms， • 一方面延时动作可以躲过线路中避雷器的 放电时间40-60ms，另一方面扩大触电容量 和数量。可见，并不是瞬间完成的，有一 定的延时。
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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， 但力求动作时限最小； ③ 在下级线路发生短路时，保证下级保护优先切 除故障，满足选择性要求。
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故障类型
f (1)
正序分量
Uf 0 z (1) z
m
3
( n)
z
(n)
比例系数
附加电抗
z(2) z(0) 3z f
f f f
(1)
单相短路
(2)
Uf 0 z (1) z
3
x (0) x ( 2) ( x ( 2) x (0) )
z(2) z f
动作时间： 对于LG-11型，在灵敏角下，电压由额定突然降4 倍最小动作电压，电流同时由0升至额定电流时， 动作时间不大于30mS；对于LG-12型，在灵敏角 下，同时突然加入额定电流和4倍最小动作电压时， 动作时间不大于40ms。 记忆时间： 对于LG-11型，当模拟保护出口处短路在灵敏角 下，突然增加额定电流至10倍额定电流，电压自 100V同时突然降到0的情况下，继电器应可靠动 作，其极化继电器动作保持时间不小于50ms
两相短路
(1.1)
两相短路接 地
Uf 0 z (1) z
Uf 0 z (1) z
3 1
z(2) //(z(0) 3z f )
0
f
(3)
1
三相短路
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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

E Z s Z1lk
I
(2) k
Z1 Z2 3 E前提： 2 Z s Z1lk
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(二)功率方向继电器的动作区
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LG-11整流型功率方向继电器
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ia
.
ib
.
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l
死区
记忆作用 记忆时间不小于50ms
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LG-11、LG-12小常识
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LG-11、LG-12小常识
要求：Ksen 1.3 ~ 1.5
II I 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
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限时电流速断动作时限的配合关系
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4 限时电流速断保护的构成（图 1）
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限时电流速断保护的构成（图 2）
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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； 3. 与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护， 兼作第Ⅰ段的后备保护。
例：第Ⅰ段：运行方式变化较大且线路较短，可能使保护范围为零； 第Ⅲ段：长线路重负荷（IL增大，Id减小），灵敏性不满足要求。
3、速动性： 一般情况下可以满足快速切除故障的要求（第Ⅰ、Ⅱ段满 足）； 第Ⅲ段越靠近电源，t越长——缺点 4、可靠性： 线路越简单，可靠性越高——优点
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2.2 双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护
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不正常工作状态的危害
• 3、过电压：发电机突然甩负荷而产生 危害：造成绝缘击穿导致短路
• 4、系统振荡：因系统受到扰动而失去 功率平衡。 危害：系统振荡时，电流和电压周期性 摆动，严重影响系统的正常运行
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主要内容
• • • • • 1、问题的提出及解决办法 2、功率方向继电器 3、相间短路功率方向继电器接线方式 4、方向性电流保护整定计算特点 5、对方向性电流保护的评价
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1、问题的提出及解决办法
I K1A
I K 1B
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IK2A
I K 2B
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电力系统继电保护
前言
• 电力系统组成：发、输、配、用 • 电能的特点： • 一次设备： 发出、传送、分配和使用电能的设备。 发电机、变压器、母线、输电线路、电容 器、电动机等属于一次设备 • 二次设备：对一次设备的运行状态进行监 视、测量、控制和保护的设备。 （+管理）
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• 1.1.1 正常工作状态
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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 • 2、频率降低：由于系统中出现有功功率缺额而引 起的危害 1）影响产品质量 2）降到47~48Hz以下会引起频率崩溃 3）使电压下降可能引发电压崩溃
（2）原因分析
S+ S+
S误动
S+
S-
S+
S+
误动
S-
S+
S+
S-
S+
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（3）解决方法
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2、功率方向继电器
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（1）基本原理
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（2）功率方向继电器的动作方程
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（2）功率方向继电器的动作方程
一句话：限时电流速断保护作为本线路首段的近后备、 本线路末端的主保护、相邻下一线路首端的远后备。
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2.1.5 （定时限 ）过电流保护
过电流保护是指启动电流按躲最大负 荷电流来整定的保护。它是三段式电流保 护的第Ⅲ段。 该保护不仅能保护本线路全长，且能 保护相邻线路的全长。可作为本线路主保 护的近后备保护以及相邻下一路保护的远 后备保护
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构成
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结论
• 仅靠动作电流值来保证其选择性，保护范 围直接受到运行方式变化的影响，一般不 能保护线路全长（当线路末端为线路-变 压器单元时可以保护全长）；需要根据具 体场合选择，一般适用于长线路。 • 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）。