高壓繼電保護(hù)知識PPT課件.ppt

繼電保護(hù)知識學(xué)習(xí) 修試管理二處 1 基礎(chǔ)知識交流電的表示方法 瞬時(shí)表達(dá)式 和向量表達(dá)式對稱分量法 有功功率 無功功率 視在功率 傅里葉級數(shù) U 2Ucos wt 磁場 只要有電場就有磁場 電磁感應(yīng)原理 放在變化磁通中的導(dǎo)體會產(chǎn)生電動勢 發(fā)電機(jī) 變壓器利用電磁感應(yīng)傳遞能量或信號 鐵磁飽和 當(dāng)電流超過一定值時(shí) 磁場飽和 進(jìn)入非線性區(qū) 電磁式電流互感器缺陷 2 1 瞬時(shí)表達(dá)式正弦交流電是指隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流和電壓 例如正弦交流電壓u t 在直角坐標(biāo)圖上是一條隨時(shí)間變化的正弦曲線 如圖所示 它的瞬時(shí)表達(dá)式就是使用三角函數(shù)的形式表示正弦交流電變化的規(guī)律 即其中Um為幅值 w為角頻率 q為初相角 三者構(gòu)成了正弦量的三要素 3 2 相量表達(dá)式由于利用瞬時(shí)表達(dá)式表示交流電量比較煩瑣 尤其在分析計(jì)算交流電路時(shí) 一般要解微積分方程 十分不便 為使表示方法和求解電路簡便 引入相量表示方法 相量表示是從復(fù)數(shù)表示和計(jì)算中引申出來的 正弦電壓或電流 兩種表示方法的對應(yīng)關(guān)系 4 超前滯后 正序負(fù)序 5 一次設(shè)備的基礎(chǔ)知識麻雀雖小 五臟俱全 主接線圖 主接線方式 中性點(diǎn)接地方式 電壓等級 一次設(shè)備定義 電流互感器 零序互感器 自產(chǎn)零序 電壓互感器 變壓器 斷路器 隔離開關(guān) 電容器 熔斷器 電抗器 電力電纜 母線 接地裝置 絕緣子等 6 二次設(shè)備簡單介紹什么叫二次設(shè)備 二次設(shè)備有哪些 作用 找一個(gè)保護(hù)裝置 測控裝置 保護(hù)裝置 錄波裝置 備自投裝置 小電流選線裝置 直流監(jiān)測裝置 通訊裝置等等 7 什么叫繼電保護(hù) 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性 繼電保護(hù)是以是通過電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)構(gòu)成的 發(fā)生故障后的電氣量變化 電流 電壓 相位角 測量阻抗 工頻變化量 構(gòu)成各種保護(hù) 繼電保護(hù)裝置的四個(gè)基本要求 8 繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識采樣定理模數(shù)轉(zhuǎn)換 模擬量和數(shù)字量 微機(jī)原理 對輸入信號的運(yùn)算原理 算法 如何通過微機(jī)來實(shí)現(xiàn)保護(hù) 包括縱差保護(hù) 距離 突變量等等都需要復(fù)雜的算法來實(shí)現(xiàn) 給你一堆數(shù)字來加減乘除 傅里葉 乘方等等 微機(jī)相當(dāng)于大腦 得有個(gè)公式 這就是算法 9 微機(jī)型繼電保護(hù)的 邏輯 組成 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 硬件 數(shù)據(jù)采集單元 數(shù)據(jù)處理單元 開關(guān)量輸入 輸出單元 通信接口 電源 作用 保護(hù)裝置的抗干擾 保護(hù)裝置的接地 光電隔離 隔離變壓器 裝置端子排圖 10 11 一 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1 電壓形成回路在微機(jī)保護(hù)中通常要求輸入信號為 5V或 10V的電壓信號 取決于所用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號 電壓變換常采用小型中間變換器來實(shí)現(xiàn) 電流變換器 電壓變換器和電抗變換器的原理圖分別如圖9 2 a 9 2 b 和9 2 a 所示 9 2 d 是電抗變換器的原理結(jié)構(gòu)圖 12 2 采樣保持電路采樣就是將連續(xù)變化的模擬量通過采樣器加以離散化 其過程如圖9 3 a b c 所示 模擬量連續(xù)加于采樣器的輸入端 由采樣控制脈沖控制采樣器 使之周期性的短時(shí)開放輸出離散脈沖 采樣脈沖寬度為TC 采樣脈沖周期為TS 采樣器的輸出是離散化了的模擬量 繼電保護(hù)算法是多輸入而且要求同時(shí)采樣 再依次順序送到公用的A D轉(zhuǎn)換器中去的 微機(jī)保護(hù)中通常需要采樣保持電路 13 圖9 3采樣保持過程示意圖 14 目前 采樣保持電路大多集成在單一芯片中 但芯片內(nèi)不設(shè)保持電容 需用戶外設(shè) 常選0 01 F左右 常用的采樣保持芯片有LF198 LF298 LF398等 15 3 模擬低通濾波器 ALF 濾波器是一種能使有用頻率信號通過 同時(shí)抑制無用頻率信號的電路 對微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)來說 在故障初瞬間 電壓 電流中可能含有相當(dāng)高的頻率分量 例如2kHz以上 為防止頻率混疊 采樣頻率不得不取值很高 從而對硬件速度提出過高的要求 但實(shí)際上 在這種情況下可以在采樣前用一個(gè)低通模擬濾波器 ALF 將高頻分量濾掉 這樣就可以降低采樣頻率 降低對硬件速度的要求 模擬低通濾波器通常分為兩大類 一類是無源濾波器 由RLC元件構(gòu)成 另一類是有源濾波器 主要有RC元件與運(yùn)算放大器構(gòu)成 目前 微機(jī)保護(hù)中 采樣頻率常采用600Hz 即每工頻周波采樣12個(gè)點(diǎn) 800Hz等 16 4 模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān) MUX 在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中 被模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬量可能是幾路或十幾路 利用多路開關(guān)MUX輪流切換各被測量與A D轉(zhuǎn)換電路的通路 達(dá)到分時(shí)轉(zhuǎn)換的目的 在微機(jī)保護(hù)中 各個(gè)通道的模擬電壓是在同一瞬間采樣并保持記憶的 在保持期間各路被采樣的模擬電壓依次取出并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 但微機(jī)所得到的仍可認(rèn)為是同一時(shí)刻的信息 忽略保持期間的極小衰減 這樣按保護(hù)算法由微機(jī)計(jì)算得出正確結(jié)果 17 5 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器A D是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心 它的任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 以便計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理 存儲 控制和顯示 A D轉(zhuǎn)換器主要有以下各種類型 逐位比較 逐位逼近 型 積分型以及計(jì)數(shù)型 并行比較型 電壓頻率 即V F 型等 18 圖9 5開關(guān)量輸入回路接線圖 19 開關(guān)量輸出主要包括保護(hù)的跳閘出口以及本地和中央信號輸出等 圖9 6開關(guān)量輸出回路接線圖 20 通信原理 通信裝置 CDT規(guī)約 IEC101規(guī)約 IEC103規(guī)約 問答式 IEC104規(guī)約 幀格式 同步字 控制字 信息字 信息以幀為單位通過通道對于不同重要的幀循環(huán)傳送 報(bào)文是由幀組成的構(gòu)成一定信息量 21 繼電保護(hù)原理不正常運(yùn)行狀態(tài) 過負(fù)荷 系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額而引起的額定頻率減低 發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)頻率升高 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和非有效接地系統(tǒng)中的單相接地引起的非接地相對地電壓升高 系統(tǒng)振蕩 故障 各種形式的短路 斷線故障或者幾種故障同時(shí)發(fā)生的復(fù)合故障 22 三段式電流保護(hù)光纖縱差保護(hù)距離保護(hù)零序保護(hù) 帶方向 自動重合閘 前加速 后加速 為什么設(shè)置重合閘 斷路器失靈保護(hù) 工頻變化量距離保護(hù) 零序反時(shí)限保護(hù) 不靈敏保護(hù) 充電保護(hù) 過負(fù)荷 有了這些原理 我們就要對上面的元件配置保護(hù)打印保護(hù)定值單 主變 線路 23 電流速斷保護(hù)限時(shí)速斷保護(hù)定時(shí)限速斷保護(hù) 作為本線路的近后備 相鄰線路的遠(yuǎn)后備 復(fù)壓過流復(fù)壓方向過流零序四段 24 一 縱聯(lián)保護(hù)及其構(gòu)成輸電線路的縱聯(lián)保護(hù) 就是用某種通信通道 簡稱通道 將輸電線兩端或各端 對于多端線路 的保護(hù)裝置縱向連接起來 將各端的電氣量 電流 功率的方向等 傳送到對端 將各端的電氣量進(jìn)行比較 以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍之外 從而決定是否切斷被保護(hù)線路 二 縱聯(lián)保護(hù)的基本原理保護(hù)原理的本質(zhì)是甄別系統(tǒng)正常和故障狀態(tài)下電氣量或非電氣量之間的差別 縱聯(lián)保護(hù)也不例外 輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)就是利用線路兩端的電氣量在故障與非故障時(shí)的特征差異構(gòu)成的 當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障 區(qū)外故障時(shí) 電力線兩端電流波形 功率 電流相位以及兩端的測量阻抗都有明顯的差異 利用這些差異就可以構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護(hù) 25 1 兩側(cè)電流量特征 雙端電源線路區(qū)內(nèi) 外故障示意圖 a 內(nèi)部故障 b 外部故障 如圖所示 有 在故障點(diǎn)有較大短路電流流出 如圖所示 線路兩端電流相量關(guān)系為 當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時(shí) 當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外短路故障或正常運(yùn)行時(shí) 26 通信通道的構(gòu)成1 導(dǎo)引線通道導(dǎo)引線通道是縱聯(lián)保護(hù)最早使用的通信通道 是由和被保護(hù)線路平行敷設(shè)的金屬導(dǎo)線構(gòu)成 用來傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通信通道 2 電力線載波 高頻 通道3 微波通道4 光纖通道 27 電力線載波通道構(gòu)成示意圖1 阻波器 2 結(jié)合電容器 3 連接濾波器 4 電纜 5 高頻收發(fā)信 6 刀閘 28 二 高頻信號的分類 按照信號的性質(zhì)或作用 可以將其分為閉鎖信號 允許信號和跳閘信號 這三種信號可用以上任一中種通信通道產(chǎn)生和傳送 1 閉鎖信號 即無閉鎖信號是保護(hù)作用于跳閘的必要條件 或者說閉鎖信號是阻止保護(hù)動作于跳閘的信號 2 允許信號 允許信號是允許保護(hù)作用于跳閘的信號 或者說有允許信號是保護(hù)動作于跳閘的必要條件 3 跳閘信號 跳閘信號是直接引起跳閘的信號 或者說收到跳閘信號是跳閘的充要條件 29 30 第一節(jié)距離保護(hù)概述 一 距離保護(hù)的基本概念電流保護(hù)對于容量大 電壓高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò) 難于滿足電網(wǎng)對保護(hù)的要求 一般只適用于35kv及以下電壓等級的配電網(wǎng) 對于110kv及以上電壓等級的復(fù)雜電網(wǎng) 必須采用性能更加完善的保護(hù)裝置 距離保護(hù)就是適應(yīng)這種要求的一種保護(hù)原理 距離保護(hù) 反應(yīng)保護(hù)安裝地點(diǎn)至故障點(diǎn)之間的距離 并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動作時(shí)限的一種保護(hù)裝置 主要元件為距離繼電器 可根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測知保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)間的阻抗值 距離保護(hù)保護(hù)范圍通常用整定阻抗的大小來實(shí)現(xiàn) 31 正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)安裝處測量到的阻抗為負(fù)荷阻抗 即 3 1 式中 被保護(hù)線路母線的相電壓 測量電壓 被保護(hù)線路的電流 測量電流 測量電壓與測量電流之比 測量阻抗 在被保護(hù)線路任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí) 保護(hù)安裝處的測量電壓為 測量電流為故障電流 這時(shí)的測量阻抗為保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的短路阻抗 3 2 當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí) 即 時(shí)繼電器不動 當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍內(nèi) 即繼電器動作 32 二 時(shí)限特性距離保護(hù)的動作時(shí)間t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l的關(guān)系稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性 目前獲得廣泛應(yīng)用的是階梯型時(shí)限特性 稱為距離保護(hù)的 段 33 三 距離保護(hù)的組成三段式距離保護(hù)裝置一般由以下四種元件組成 其邏輯關(guān)系如圖3 2所示 34 第二節(jié)阻抗繼電器 阻抗繼電器是距離保護(hù)裝置的核心元件 其主要作用是測量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離 并與整定阻抗值進(jìn)行比較 以確定保護(hù)是否應(yīng)該動作 阻抗繼電器按其構(gòu)成方式可分為單相式和多相補(bǔ)償式 單相式阻抗繼電器是指加入繼電器的只有一個(gè)電壓 可以是相電壓或線電壓 和一個(gè)電流 可以是相電流或兩相電流之差 的阻抗繼電器 和的比值稱為繼電器的測量阻抗 由于可以寫成的復(fù)數(shù)形式 所以可以利用復(fù)數(shù)平面來分析這種繼電器的動作特性 并用一定的幾何圖形把它表示出來 35 36 一 具有圓及直線動作特性的阻抗繼電器單相式圓特性和直線特性阻抗繼電器的構(gòu)成方法有兩種 比幅式阻抗繼電器 比相式阻抗繼電器 一 特性分析及電壓形成回路1 全阻抗繼電器 1 幅值比較全阻抗繼電器的動作與邊界條件為 或 37 比較兩電壓量幅值的全阻抗繼電器的電壓形成回路 38 2 相位比較相位比較的動作特性如圖3 6所示 繼電器的動作與邊界條件為與的夾角小于等于 即 3 6 兩邊同乘以電流量得 3 7 上式中 量超前于量時(shí)角為正 反之為負(fù) 構(gòu)成相位比較的電壓形成回路如圖3 7所示 39 40 2 方向阻抗繼電器 1 幅值比較 41 方向阻抗繼電器的動作特性為一個(gè)圓 動作具有方向性 幅值比較的動作與邊界條件為 3 8 兩邊同乘以電流得 3 9 42 2 相位比較相位比較的方向阻抗繼電器動作特性如圖3 8 b 所示 其動作與邊界條件為 3 10 分式上下同乘以電流 3 11 方向阻抗繼電器相位比較的電壓形成回路 如圖3 10所示 43 3 偏移特性阻抗繼電器 1 幅值比較偏移特性阻抗繼電器的動作特性 圓的直徑為與之差 動作條件 兩邊同乘以電流 44 2 相位比較偏移特性阻抗繼電器相位比較分析 如圖3 12所示 其相位比較的動作與邊界條件為兩邊同乘以電流得 3 15 偏移特性阻抗繼電器幅值比較和相位比較的電壓形成回路與方向阻抗繼電器的類似 這里從略 45 4 直線特性阻抗繼電器 幅值比較動作條件 相位比較動作條件 46 二 具有多邊形動作特性的阻抗繼電器如圖3 16所示 阻抗繼電器準(zhǔn)四邊形動作特性 準(zhǔn)四邊形以內(nèi)為動作區(qū) 以外為不動區(qū) 即測量阻抗末端位于準(zhǔn)四條邊上為動作邊界 47 三 方向阻抗繼電器的死區(qū)及死區(qū)的消除方法對于方向阻抗繼電器 當(dāng)保護(hù)出口短路時(shí) 故障線路母線上的殘余電壓將降低到零 即 對幅值比較的方向阻抗繼電器 其動作條件為當(dāng)時(shí) 該式變?yōu)?此時(shí)被比較的兩個(gè)電壓變?yōu)橄嗟?理論上處于動作邊界 實(shí)際上 由于繼電器的執(zhí)行元件動作需要消耗一定的功率 因此 在這樣情況下繼電器不動作 對于相位比較的方向阻抗繼電器 其動作條件為 當(dāng)時(shí) 無法進(jìn)行比相 繼電器也不動作 這種不動作的范圍 稱為保護(hù)裝置的 死區(qū) 利用記憶回路和引入第三相電壓減小和消除死區(qū) 48 第四節(jié)影響距離保護(hù)正確工作的因素及采取的防止措施 影響距離保護(hù)正確動作的因素很多 如電網(wǎng)的接線中可能具有分支電路 在Y 接線變壓器后面發(fā)生短路 輸電線路可能具有串聯(lián)電容補(bǔ)償 電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩 短路點(diǎn)具有過渡電阻 電流互感器和電壓互感器的誤差 過渡過程及二次回路斷線等等 一 短路點(diǎn)過渡電阻對距離保護(hù)的影響當(dāng)短路點(diǎn)存在過渡電阻時(shí) 必然直接影響阻抗繼電器的測量阻抗 例如 對圖3 29 a 所示的單電源網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)線路的出線端經(jīng)過短路時(shí) 保護(hù)1的測量阻抗為 保護(hù)2的測量阻抗為 49 二 電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí) 所有接入系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)都處于同步運(yùn)行狀態(tài) 當(dāng)系統(tǒng)因短路切除太慢或因遭受較大沖擊時(shí) 并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失去同步 系統(tǒng)發(fā)生振蕩 振蕩時(shí) 系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)電勢間的相角差發(fā)生變化 因此 可能導(dǎo)致保護(hù)誤動作 但通常系統(tǒng)振蕩若干周期后可以被拉入同步 恢復(fù)正常運(yùn)行 因此 距離保護(hù)必須考慮系統(tǒng)振蕩對其工作的影響 一 電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流 電壓的分布圖3 32為簡化系統(tǒng)等值電路圖 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí) 設(shè)超前于的相位角為 50 四 電壓回路斷線對距離保護(hù)的影響當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時(shí) 距離保護(hù)將失去電壓 這時(shí)阻抗元件失去電壓而電流回路仍有負(fù)荷電流通過 可能造成誤動作 對此 在距離保護(hù)中應(yīng)裝設(shè)斷線閉鎖裝置 51 五 對距離保護(hù)的評價(jià)1 主要優(yōu)點(diǎn) 1 能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對保護(hù)動作選擇性的要求 2 阻抗繼電器是同時(shí)反應(yīng)電壓的降低與電流的增大而動作的 因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度 其中 段距離保護(hù)基本不受運(yùn)行方式的影響 而 段仍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響 但比電流保護(hù)要小些 保護(hù)區(qū)域和靈敏度比較穩(wěn)定 52 2 主要缺點(diǎn) 1 不能實(shí)現(xiàn)全線瞬動 對雙側(cè)電源線路 將有全線的30 40 范圍以第 段時(shí)限跳閘 這對穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來說是不能接受的 2 阻抗繼電器本身較復(fù)雜 還增設(shè)了振蕩閉鎖裝置 電壓斷線閉鎖裝置 因此 距離保護(hù)裝置調(diào)試比較麻煩 可靠性也相對低些 53 在電力系統(tǒng)輸電線路上 采用自動重合閘的作用可歸納如下 1 可大大提高供電的可靠性 在線路上發(fā)生暫時(shí)性故障時(shí) 迅速恢復(fù)供電 減少線路停電的次數(shù) 這對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著 2 在有雙側(cè)電源的高壓輸電線路上采用重合閘 可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性 3 在電網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中 有些情況下由于考慮重合閘的作用 即可以暫緩架設(shè)雙回線路 以節(jié)約投資 4 自動重合閘可以糾正因斷路器本身機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動作而引起的誤跳閘 第一節(jié)自動重合閘的作用及要求 54 根據(jù)生產(chǎn)的需要和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 對線路的自動重合閘裝置 提出了如下基本要求 1 手動跳閘時(shí)不應(yīng)重合2 手動合閘于故障線路時(shí)自動重合閘不重合3 用不對應(yīng)原則啟動4 動作迅速5 不允許任意多次重合6 動作后應(yīng)能自動復(fù)歸7 能與繼電保護(hù)動作配合 55 第二節(jié)三相自動重合閘 三相重合閘 不論在輸 配線上發(fā)生單相短路還是相間短路時(shí) 繼電保護(hù)裝置均將線路三相斷路器同時(shí)斷開 然后啟動自動重合閘同時(shí)合三相斷路器的方式 若故障為暫時(shí)性故障 則重合閘成功 否則保護(hù)再次動作 跳三相斷路器 這時(shí) 重合閘是否再重合要視情況而定 目前 一般只允許重合閘動作一次 稱為三相一次自動重合閘裝置 三相重合閘結(jié)構(gòu)相對比較簡單 保護(hù)出口可直接動作控制斷路器 保護(hù)之間互為后備的性能較好 56 第三節(jié)單相自動重合閘 所謂單相重合閘 就是指線路上發(fā)生單相接地故障時(shí) 保護(hù)動作只斷開故障相的斷路器 而未發(fā)生故障的其余兩項(xiàng)仍可繼續(xù)運(yùn)行 然后進(jìn)行單相重合 若故障為暫時(shí)性的 則重合閘后 便可恢復(fù)三相供電 如果故障是永久性的 而系統(tǒng)又不允許長期非全相運(yùn)行 則重合后 保護(hù)動作 使三相斷路器跳閘 不再進(jìn)行重合 57 常用的選相元件有以下幾種 相電流選相元件相電壓選相元件阻抗選相元件反映二相電流差的突變量選相元件 58 2020 1 9 59 第四節(jié)綜合自動重合閘 在線路上設(shè)計(jì)自動重合閘裝置時(shí) 將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí) 采用單相重合閘方式工作 當(dāng)發(fā)生相間短路時(shí) 采用三相重合閘方式工作 綜合考慮這兩種重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘裝置 綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換 一般都具有單相重合閘 三相重合閘 綜合重合閘和直跳等四種運(yùn)行方式 在110kV及以上的高壓電力系統(tǒng)中 綜合重合閘已得到了廣泛應(yīng)用 60 第五節(jié)自動重合閘與繼電保護(hù)的配合 在電力系統(tǒng)中 自動重合閘與繼電保護(hù)配合的方式有兩種 即自動重合閘前加速保護(hù)動作和自動重合閘后加速保護(hù)動作 重合閘前加速保護(hù)動作的原理圖 61 前加速的優(yōu)點(diǎn)是 能快速切除瞬時(shí)性故障 使瞬時(shí)性故障來不及發(fā)展成為永久性故障 而且使用的設(shè)備少 只需一套ARD自動重合閘裝置 其缺點(diǎn)是 重合于永久性故障時(shí) 再次切除故障的時(shí)間會延長 裝有重合閘線路的斷路器的動作次數(shù)較多 而且若此斷路器的重合閘拒動 就會擴(kuò)大停電范圍 甚至在最后一級線路上發(fā)生故障 也可能造成全網(wǎng)絡(luò)停電 前加速保護(hù)主要用于35kv以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的直配線路上 以便快速切除故障 保護(hù)母線電壓 62 自動重合閘后加速保護(hù)動作方式簡稱 后加速 所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí) 保護(hù)有選擇性地動作 然后進(jìn)行重合 如果重合于永久性故障上 則在斷路器合閘后 再加速保護(hù)動作 瞬間切除故障 而且與第一次動作是否帶有時(shí)限無關(guān) 重合閘后加速保護(hù)動作的原理圖 63 后加速保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是 第一次是有選擇性地切除故障 不會擴(kuò)大停電范圍 特別是在重要的高壓電網(wǎng)中 一般不允許保護(hù)無選擇性的動作而后以重合閘來糾正 即前加速的方式 保證了永久性故障能瞬時(shí)切除 并仍然是有選擇性的 和前加速保護(hù)相比 使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的限制 一般說來是有利無害的 后加速的缺點(diǎn)是 每個(gè)斷路器上都需要裝設(shè)一套重合閘 與前加速相比較為復(fù)雜 第一次切除故障可能帶有延時(shí) 64 第6章電力變壓器的繼電保護(hù) 6 1電力變壓器的故障類型及其保護(hù) 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類 內(nèi)部 繞組的相間短路 匝間短路 接地短路 以及鐵芯燒毀等 外部故障 套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路 65 不正常的運(yùn)行狀態(tài) 外部相間短路 接地短路引起的相間過電流和零序過電流 負(fù)荷超過其額定容量引起的過負(fù)荷 油箱漏油引起的油面降低 以及過電壓 過勵(lì)磁等 1 瓦斯保護(hù) 800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器 應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù) 瓦斯保護(hù)可反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低 重瓦斯保護(hù)動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器 輕瓦斯保護(hù)動作于發(fā)出信號 66 縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù) 反應(yīng)電力變壓器繞組 套管及引出線發(fā)生的短路故障 3 相間短路的后備保護(hù) 作用 反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流 同時(shí)作為瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)的后備保護(hù) 其動作時(shí)限按階梯形原則來整定 67 4 接地短路的零序保護(hù) 作用 零序保護(hù)用于反應(yīng)變壓器高壓側(cè) 或中壓側(cè) 以及外部元件的接地短路 變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行 應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù) 變壓器中性點(diǎn)可能接地或不接地運(yùn)行時(shí) 應(yīng)裝設(shè)零序電流 電壓保護(hù) 68 5 過負(fù)荷保護(hù) 400KVA以上的變壓器 當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí) 應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù)通常只裝在一相 延時(shí)動作于發(fā)信號 6 其他保護(hù) 高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器 因頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵(lì)磁電流升高 應(yīng)裝設(shè)變壓器過勵(lì)磁保護(hù) 對變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高 以及冷卻系統(tǒng)故障 應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置 69 6 2電力變壓器的瓦斯保護(hù) 一 瓦斯保護(hù) 反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部氣體量的多少和油流速度而動作的保護(hù) 保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障 特別是對繞組的相間短路和匝間短路 并且是變壓器鐵芯燒損的唯一保護(hù)方式 由于短路點(diǎn)電弧的作用 將使變壓器油和其他絕緣材料分解 產(chǎn)生氣體 氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕 利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護(hù) 70 2 氣體繼電器的工作原理 a 變壓器正常運(yùn)行時(shí) 上下兩對觸點(diǎn)都斷開 不發(fā)出信號 71 b 變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障 上觸點(diǎn)接通信號回路 發(fā)出音響和燈光信號 這稱之為 輕瓦斯動作 72 c 變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障 下觸點(diǎn)接通跳閘回路 使斷路器跳閘 同時(shí)發(fā)出音響和燈光信號 這稱之為 重瓦斯動作 73 d 變壓器油箱漏油 上觸點(diǎn)接通 發(fā)出報(bào)警信號 下觸點(diǎn)接通 使斷路器跳閘 同時(shí)發(fā)出跳閘信號 74 3 氣體繼電器的安裝 安裝在油箱與油枕之間的連接管道上 為什么變壓器是斜著的 為了不妨礙氣體的流通 變壓器安裝時(shí)應(yīng)使頂蓋沿瓦斯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 的升高坡度 75 76 主要優(yōu)點(diǎn) 因此瓦斯保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一 與縱差動保護(hù)相互配合 相互補(bǔ)充 實(shí)現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi) 外及引出線上發(fā)生的各種故障 動作迅速 靈敏度高 安裝接線簡單 能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障 四 對瓦斯保護(hù)的評價(jià) 不能反應(yīng)油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障 主要缺點(diǎn) 77 1 構(gòu)成變壓器縱差保護(hù)的基本原則 Ir 0兩側(cè)電流互感器的變比關(guān)系 6 4電力變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù) 2 變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn) 不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法 78 79 第四節(jié)微機(jī)變壓器差動保護(hù) 一 概述通過介紹一個(gè)利用二次諧波電流鑒別勵(lì)磁涌流 采用比率制動特性的微機(jī)變壓器差動保護(hù)典型方案 使讀者對如何使用軟件實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的功能有一個(gè)較具體和完整的概念 選擇變壓差動保護(hù)為例 一方面是因?yàn)閲鴥?nèi)外以微機(jī)差動保護(hù)應(yīng)用與研究較多 另一方面它比較復(fù)雜 是比較好的典型 80 對Y d11變壓器 為補(bǔ)償變壓器兩側(cè)電流的相位差 在微機(jī)保護(hù)的軟件中采用的方法是 對變壓器繞組為星形連接的一側(cè)按下式處理 補(bǔ)償后的A B C三相電流的采樣值 A B C三相電流的采樣值 81 二 微機(jī)差動保護(hù)的動作判據(jù)和算法1 比率制動特性元件變壓器三折線比率制動特性曲線 82 2 二次諧波制動元件變壓器空載合閘或外部短路被切除變壓器端電壓突然恢復(fù)時(shí) 勵(lì)磁涌流的大小可與短路電流相比擬 且含較大的二次諧波成分 采用二次諧波制動判據(jù)能可靠避免此時(shí)差動保護(hù)誤動 二次諧波制動判據(jù)為 9 87 3 差動速斷元件變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí) 差動保護(hù)動作電流大于最大可能的勵(lì)磁涌流 差動保護(hù)無須進(jìn)行二次諧波閉鎖判別 故設(shè)有差動速斷保護(hù) 以提高變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)保護(hù)動作速度 動作判據(jù)為 9 88 83 84 變壓器相間短路的后備保護(hù) 既是變壓器主保護(hù)的后備保護(hù) 又可作為相鄰母線或線路的后備保護(hù) 一 相間短路的過電流保護(hù) 1 使用條件過電流保護(hù)宜用于降壓變壓器 2 安裝地點(diǎn) 電源側(cè) 6 5變壓器的電流和電壓保護(hù) 85 二 復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù) 1 保護(hù)原理接線圖 86 五 變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對稱過負(fù)荷引起的過電流 保護(hù)用一個(gè)電流繼電器接于一相電流 經(jīng)延時(shí)動作于信號 過負(fù)荷保護(hù)的安裝側(cè) 應(yīng)根據(jù)保護(hù)能反應(yīng)變壓器各側(cè)繞組可能過負(fù)荷情況來選擇 1 對雙繞組升壓變壓器 裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè) 2 對一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器 裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無電源側(cè) 87 3 對三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器 三側(cè)均應(yīng)裝設(shè) 4 對于雙繞組降壓變壓器 裝于高壓側(cè) 5 僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器 若三側(cè)的容量相等 只裝于電源側(cè) 若三側(cè)的容量不等 則裝于電源側(cè)及容量較小側(cè) 6 對兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器 三側(cè)均應(yīng)裝設(shè) 88 6 6電力變壓器接地保護(hù) 電力系統(tǒng)中 接地故障常常是故障的主要形式 因此 大電流接地系統(tǒng)中的變壓器 一般要求在變壓器上裝設(shè)接地 零序 保護(hù) 作為變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù) 89 1 中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序保護(hù) 90 中性點(diǎn)有兩種運(yùn)行方式的變壓器 需要裝設(shè) 零序過電流保護(hù) 用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式 零序過電壓保護(hù) 間隙零序電流保護(hù) 用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式 91 保護(hù)范圍以PST 1200和RCS 931為例 92 8 1母線故障和裝設(shè)母線保護(hù)的基本原則 一 母線故障 母線是集中和分配電能的重要電氣設(shè)備 母線發(fā)生故障 將造成大面積用戶停電 電氣設(shè)備遭到嚴(yán)重破壞 甚至使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行破壞 導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解 后果是十分嚴(yán)重的 第8章母線保護(hù) 93 母線電壓互感器和電流互感器的故障 母線隔離開關(guān)和斷路器的支持絕緣子損壞 運(yùn)行人員的誤操作等 1 母線故障的原因 94 各種類型的接地和相間短路 3 母線故障的保護(hù)方式 2 母線主要故障類型 95 1 利用其它供電元件的保護(hù)裝置來切除母線故障 利用變壓器的過電流保護(hù)切除低壓母線故障 96 利用線路保護(hù)切除故障 利用供電元件的保護(hù)來切除母線故障 不需另外裝設(shè)保護(hù) 簡單 經(jīng)濟(jì) 但故障切除的時(shí)間一般較長 97 2 裝設(shè)專用母線保護(hù)規(guī)定 110kV單母線 重要發(fā)電廠或110kV以上重要變電所的35 66kV母線 需要快速切除母線上的故障時(shí) 35 66kV電力網(wǎng)中主要變電所的35 66kV雙母線或分段單母線 在母聯(lián)或分段斷路器上裝設(shè)解列裝置和其它自動裝置后 仍不滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求時(shí) 發(fā)電廠和主要變電所的3 10kV分段母線或并列運(yùn)行的雙母線 須快速地切除一段或一組母線上故障時(shí) 或者