继电保护基础知识.ppt

继电保护及二次回路继电保护及二次回路 电力系统由于受到自然环境的影响，以及设备在制造、电力系统由于受到自然环境的影响，以及设备在制造、安装、检修、运行过程中各种主、客观因素的影响，难免会安装、检修、运行过程中各种主、客观因素的影响，难免会发生故障和不正常运行状态。发生故障和不正常运行状态。常见的故障：常见的故障：相间短路、接地短路和断线。相间短路、接地短路和断线。故障的危害性极大，过大的短路电流流过电器设备，将故障的危害性极大，过大的短路电流流过电器设备，将损坏甚至烧坏设备，造成大面积停电。损坏甚至烧坏设备，造成大面积停电。常见的不正常运行状态：常见的不正常运行状态：过负荷。过负荷。设备长期运行，可能使载流部分过热，损坏绝缘，缩短设备长期运行，可能使载流部分过热，损坏绝缘，缩短设备使用寿命，甚至发展成为故障。设备使用寿命，甚至发展成为故障。中性点非直接接地系统当发生单相接地时，使未接地相中性点非直接接地系统当发生单相接地时，使未接地相对地电压提高至原对地电压的根号对地电压提高至原对地电压的根号3 3倍，它往往是导致短路倍，它往往是导致短路故障的一个原因。故障的一个原因。为防止事故扩大，尽可能缩小停电范围，保证非故障设备的继续运为防止事故扩大，尽可能缩小停电范围，保证非故障设备的继续运 行，必须迅速切除故障，这一任务就是由继电保护装置来完成的。行，必须迅速切除故障，这一任务就是由继电保护装置来完成的。变配电所的电气设备连接回路分为一次回路和二次回路。变配电所的电气设备连接回路分为一次回路和二次回路。一次回路：由一次设备组成的生产、输送和分配电能的电气回路。也一次回路：由一次设备组成的生产、输送和分配电能的电气回路。也 称一次接线或主接线。称一次接线或主接线。一次设备：墙壁进出线套管、母线、所用变压器、电容器、高压柜、一次设备：墙壁进出线套管、母线、所用变压器、电容器、高压柜、电压互感器、电流互感器、断路器、隔离开关、熔断器。电压互感器、电流互感器、断路器、隔离开关、熔断器。二次回路：由二次设备所连接所组成的电气连接回路。二次回路：由二次设备所连接所组成的电气连接回路。二次设备：控制台、交流柜、直流柜、计量柜、保护柜。二次设备：控制台、交流柜、直流柜、计量柜、保护柜。二次设备的任务：通过对一次回路的监察、测量来反应一次回路的工二次设备的任务：通过对一次回路的监察、测量来反应一次回路的工 作状态，并控制一次系统。作状态，并控制一次系统。当一次回路发生故障时，继电保护能将故障部分迅速切除，并发出当一次回路发生故障时，继电保护能将故障部分迅速切除，并发出 信号，以保证一次设备安全、可靠、经济、合理地运行。二次回路设备通信号，以保证一次设备安全、可靠、经济、合理地运行。二次回路设备通 常为低压设备。常为低压设备。1.11.1继电保护的基本知识继电保护的基本知识 一、继电保护的定义一、继电保护的定义 能正确判断故障点并迅速、自动跳闸切除故障点的装置，称为继电能正确判断故障点并迅速、自动跳闸切除故障点的装置，称为继电 保护装置。即能够反应电力系统元件故障及不正常运行状态，并能使断保护装置。即能够反应电力系统元件故障及不正常运行状态，并能使断 路器跳闸或发出信号的一种自动装置。路器跳闸或发出信号的一种自动装置。二、继电保护装置的主要作用二、继电保护装置的主要作用 1 1、当线路或电器元件发生短路故障时，能有选择地、迅速地、自动、当线路或电器元件发生短路故障时，能有选择地、迅速地、自动 地地切除故障元件切除故障元件防止事故范围扩大，并保护非故障元件的继续运行。防止事故范围扩大，并保护非故障元件的继续运行。2 2、对于电气元件的过负荷和小接地电流系统的单相接地等不正常工、对于电气元件的过负荷和小接地电流系统的单相接地等不正常工 作状态及时作状态及时发出预告信号发出预告信号，引起值班人员的注意，并及时采取措施，消，引起值班人员的注意，并及时采取措施，消 除不正常工作状态。除不正常工作状态。三、对继电保护装置的基本要求三、对继电保护装置的基本要求 选择性、速动性、灵敏性、可靠性。选择性、速动性、灵敏性、可靠性。1 1、选择性：、选择性：当电力系统发生故障时，保护装置应只切除故障元件，当电力系统发生故障时，保护装置应只切除故障元件，而保持其他非故障元件的继续运行，称为保护装置的选择性。而保持其他非故障元件的继续运行，称为保护装置的选择性。主保护：按照电力系统的安全性要求，以最短的时限和主保护：按照电力系统的安全性要求，以最短的时限和 最小的停电范围动作切除故障，保证电力系统和设备的安最小的停电范围动作切除故障，保证电力系统和设备的安全。全。后备保护：一般动作延时较长，是当主保护拒动或断路器后备保护：一般动作延时较长，是当主保护拒动或断路器 拒动时，以大于主保护的动作时限动作切除故障。拒动时，以大于主保护的动作时限动作切除故障。近后备保护：主保护拒动时，由本设备的另一保护实现近后备保护：主保护拒动时，由本设备的另一保护实现 远后备保护：保护拒动或断路器拒动时，由上一级设备远后备保护：保护拒动或断路器拒动时，由上一级设备 或线路保护实现。或线路保护实现。2 2、速动性速动性 为了限制短路电流的破坏范围和对电气设备的损坏为了限制短路电流的破坏范围和对电气设备的损坏 程度，减小用户处电压下降的时间，提高自动重合闸的成功程度，减小用户处电压下降的时间，提高自动重合闸的成功 率，要求保护装置应尽可能快地切除短路故障。率，要求保护装置应尽可能快地切除短路故障。控制故障影响程度，减少设备损伤，避免造成设备无法修控制故障影响程度，减少设备损伤，避免造成设备无法修 复的损坏；复的损坏；减小故障影响时间，减少用户在低电压情况下的工作时减小故障影响时间，减少用户在低电压情况下的工作时 间，避免用户电动机转速严重下降、甚至自启动失败；间，避免用户电动机转速严重下降、甚至自启动失败；防止系统稳定性破坏，提高电力系统运行的稳定性。防止系统稳定性破坏，提高电力系统运行的稳定性。故障切除时间等于保护装臵动作时间和断路器动作时间之和。故障切除时间等于保护装臵动作时间和断路器动作时间之和。3 3、灵敏性、灵敏性 继电保护装置的灵敏度是指对保护范围内发生故障和不继电保护装置的灵敏度是指对保护范围内发生故障和不 正常工作状态的反应能力，在保护装置保护范围内，不管故正常工作状态的反应能力，在保护装置保护范围内，不管故 障点的位置和性质如何，保护装置都应该迅速、正确地运作。障点的位置和性质如何，保护装置都应该迅速、正确地运作。灵敏系数必须大于灵敏系数必须大于1 1。4 4、可靠性、可靠性 是指当电力系统发生故障时，保护装置准确、可靠地动作是指当电力系统发生故障时，保护装置准确、可靠地动作 的程度，它有两个含义，即该动作时不拒动；不该动作时不的程度，它有两个含义，即该动作时不拒动；不该动作时不 误动。误动。四个基本要求是分析研究四个基本要求是分析研究继电保护的基础、设计评继电保护的基础、设计评价继电保护的依据。价继电保护的依据。对反映异常运行状态、作对反映异常运行状态、作用于信号的继电保护，快用于信号的继电保护，快速性要求可以降低速性要求可以降低。四、继电保护的基本原理四、继电保护的基本原理 1、继电保护可以按原理、使用的继电器元件、用途分类。继电保护可以按原理、使用的继电器元件、用途分类。反映电气量的保护：反映电气量的保护：（1 1）电流保护：反应电流增大动作）电流保护：反应电流增大动作 （2 2）低电压保护：反应电压降低动作）低电压保护：反应电压降低动作 （3 3）距离保护：反应保护安装处至短路点的距离）距离保护：反应保护安装处至短路点的距离 （4 4）方向保护：电流保护增加功率方向判别条件）方向保护：电流保护增加功率方向判别条件 （5 5）差动保护：反应被保护对象两端电流相量差）差动保护：反应被保护对象两端电流相量差 （6 6）序分量保护：反应零序分量或负序分量动作）序分量保护：反应零序分量或负序分量动作 反映非电气量的保护：反映非电气量的保护：（1 1）瓦斯保护）瓦斯保护 （2 2）温度保护等）温度保护等 电磁型、感应型、整流型、晶体管型。电磁型、感应型、整流型、晶体管型。线路保护、母线保护、变压器保护。线路保护、母线保护、变压器保护。2、继电保护的基本原理、继电保护的基本原理 如图，正常情况时，线路上只流过如图，正常情况时，线路上只流过 负荷电流负荷电流I IL L，因而电流互感器，因而电流互感器TATA二次侧二次侧 的电流亦即继电器的电流亦即继电器KAKA的线圈中电流的线圈中电流I Ik k小小 于电流继电器于电流继电器KAKA的起动电流的起动电流Iop.k Iop.k，KAKA不动作。当线路发生短路故障，线路不动作。当线路发生短路故障，线路 上流过很大的短路电流上流过很大的短路电流I IK K,则则TATA二次侧二次侧 电流电流I IK K增大，当增大，当I IK K等于或大于等于或大于Iop.kIop.k时，时，KAKA起动，其常开接点闭合，使得跳闸线起动，其常开接点闭合，使得跳闸线 圈圈YTYT受电，铁芯向上吸动，使断路器受电，铁芯向上吸动，使断路器QFQF 在弹簧在弹簧FTFT作用下跳闸。作用下跳闸。QFQF跳闸后，它的跳闸后，它的 辅助接点辅助接点QFFQFF断开，断开，YTYT断电。断电。在以上的过程中，继电器在以上的过程中，继电器KAKA是关键，它由是关键，它由TATA二次侧供二次侧供 电，经过测量电，经过测量I IK K电流的数值，并与整定值比较，一旦超过整电流的数值，并与整定值比较，一旦超过整 定值就动作，向断路器发出跳闸命令。定值就动作，向断路器发出跳闸命令。有的继电器（例如采用晶体管继电保护时）不能直接与有的继电器（例如采用晶体管继电保护时）不能直接与 电流互感器连接，需要经过变换电路，电流互感器连接，需要经过变换电路，因而继电保护装置可因而继电保护装置可 概括成如下方框图。概括成如下方框图。变换电路将电流互感器及电压互感器二次侧的电流、电变换电路将电流互感器及电压互感器二次侧的电流、电 压变换为测量比较元件所需要的形式。压变换为测量比较元件所需要的形式。测量比较元件就是电测量比较元件就是电 流、电压等继电器流、电压等继电器，当被测值符合事先规定的整定值要求，当被测值符合事先规定的整定值要求 时，测量比较元件动作。操作电路是实现一定控制要求的直时，测量比较元件动作。操作电路是实现一定控制要求的直 流操作电路，经过它去接通所需的跳闸电路及信号电路。流操作电路，经过它去接通所需的跳闸电路及信号电路。若测量比较元件反应的是电流若测量比较元件反应的是电流I，当短路时电流超过整定值，当短路时电流超过整定值保护动作，这就是过电流保护。保护动作，这就是过电流保护。若测量比较元件反应的是电压若测量比较元件反应的是电压U，当短路时，当短路时U低于整定值保低于整定值保护动作，这就是低电压保护。护动作，这就是低电压保护。若测量比较元件反应的是变压器或线路两端的电流之差，若测量比较元件反应的是变压器或线路两端的电流之差，当电流增大保护动作，这就是差动保护。当电流增大保护动作，这就是差动保护。1.21.2电磁型继电器电磁型继电器 一、电磁型继电器的工作原理一、电磁型继电器的工作原理 电磁型继电器是电磁型继电器是 利用电磁力使其可动利用电磁力使其可动 的机械部分动作，并的机械部分动作，并 通过它的接点接通或通过它的接点接通或 者断开来实现输出信者断开来实现输出信 号的改变（即接通或号的改变（即接通或 断开外电路）。断开外电路）。电磁型继电器是目前广泛应用的一种电磁型继电器是目前广泛应用的一种 当在继电器线圈中有电流当在继电器线圈中有电流IK时，铁芯中产生磁通时，铁芯中产生磁通，磁通，磁通 经空气隙经空气隙及衔铁而成回路，因而在铁芯与衔铁间产生电磁及衔铁而成回路，因而在铁芯与衔铁间产生电磁 吸力吸力FemFem，FemFem的大小与的大小与的平方成正比，而的平方成正比，而又与磁动