繼電保護的概念繼電保護是由繼電保護技術和繼電保護裝置
組成的一個系統
繼電保護裝置能夠反應系統故障或不正常運行并且作用于
斷路器跳閘或發出信號的自動裝置
繼電保護的任務和作用: 1當電力系統發生故障時自動迅
速有選擇性地將故障元件從電力系統中切除使故障元件免
于繼續遭到破壞保證其他無故障元件迅速恢復正常運行。2
反應電氣元件的不正常運行狀態并根據不正常運行的類型和
電氣元件的維護條件發出信號由運行人員進行處理或自動
進行調整。3繼電保護裝置還可以和電力系統中其他自動裝置
配合在條件允許時采取預定措施縮短事故停電時間盡
快恢復供電從而提高電力系統運行的可靠性。
繼電保護在技術滿足的四個基本要求 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裝置動作時應
在可能最小的區間內將故障從電力系統中斷開最大限度的保
證系統中無故障部分仍能繼續安全運行速動性靈敏性。
主保護反應被保護元件上的故障并能在較短時間內將故障
切除的保護。
后備保護 在主保護不能動作時該保護動作將故障切除。
根據保護范圍和裝置的不同有近后備和遠后備兩種方式。
近后備 一般和主保護一起裝在所要保護的電氣元件上只
有當本元件主保護拒絕動作時它才動作將所保護元件上的
故障切除。
遠后備 當相鄰元件上發生故障相鄰電氣元件主保護或近
后備保護拒絕動作時遠后備動作將故障切除。
選擇性的保證一是上級元件后備保護的靈敏度要低于下級元
件后備保護的靈敏度二是上級元件后備保護的動作時間要大
于下級元件后備保護的動作時間。
繼電保護的基本原理 利用被保護線路或者設備故障前后某
些突變的物理量為信息量當突變量達到一定值時啟動邏輯
控制環節發出相應的跳閘脈沖或信號。
繼電保護裝置的組成測量比較元件邏輯判斷元件執行輸
出元件
動作電流 過電流繼電器線圈中使繼電器動作的最小電流Iop。
返回電流 繼電器線圈中的使繼電器由動作狀態返回到起始
位置的最大電流Ire。
繼電返回系數Kre=Ire/Iop 繼電特性 無論啟動和返回繼電器的動作都是明確干脆的
不可能停留在某一個中間位置
電磁型電壓繼電器過電壓Kre<1 欠電壓Kre>1
中間繼電器 通常用來增加接點數量和觸電容量以滿足操
作控制的需求電流保護的中間繼電器動作延時一般不小于
0.06s或返回時限不小于0.4s 有小延時。
電流整定值選取的原則不同電流保護可分為無時限電流速斷
保護I段帶時限電流速斷保護II段定時限過電流保護III
段。
電流速斷保護反應電流增加且不帶時限瞬時動作的電流
保護即無時限電流速斷保護。
動作電流的取值原則按躲過本線路末端發生短路時最大短路
電流整定。
保護范圍一般要求最大保護范圍≥50%線路全長最小保護
范圍≤15%線路全長
I段保護反應電流增加且不帶時限瞬時動作的電流保護
整定原則按躲過下一條線路出口處短路條件整定
II段保護由于無時限電流速斷保護I段不能保護線路全
長為快速切除本線路其余部分的短路故障應增設II段保護即
限時電流速斷保護
整定原則按照躲開下一級各相鄰元件電流速斷保護的最大動
作范圍整定
保護范圍不超過下一條線路電流速斷保護的保護范圍II段
III段保護整定原則過電流保護通常是指其動作電流按躲過最
大負荷電流來整定保護動作時限 按階梯原則來選擇的。
電流速斷保護的構成電流繼電器KA、中間繼電器KM、信
號繼電器KS、斷路器輔助觸點QF、跳匝閘圈YR。
接入中間繼電器KM的作用如下1增大觸點容量防止由
KA觸點直接接通跳閘回路時因容量過小而被破壞。2當線路上
裝有管型避雷器時利用KM延時閉合觸點增加保護的固有動
作時間以避免管型避雷器動作時引起電流速斷保護誤動作。
當校驗靈敏系數不能滿足要求時通常都是考慮進一步延伸限
時電流速度的保護范圍使之與下一條線路的顯示電流速斷相
配合這樣其動作時限就應該選的比下條線路限時速斷的時限
再高一個△t。
對于不同的短路接線系數Kcon數值不同三相短路為√3A、
C兩相短路時Kcon=2AB或BC兩相短路時Kcon=1 在保護中增設一個判斷短路功率方向的元件該元件只當短路
功率方向由母線流向線路時動作而當短路功率方向由線路流
向母線時不動作從而使繼電保護的動作具有一定的方向性。
具有方向性的過電流保護主要由方向元件KW、電流元件KA
和時間元件KT組成。
Ir和Ur的相位角φr=90°φset稱為靈敏角φsen。與φsen =α時的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
盡可能的大一些并盡可能使φsen接近于最大靈敏角符號
以便消除和減少方向繼電器的死區提高功率方向繼電器動作
靈敏性和可靠性。
零序電流保護的評價 1零序過電流保護的靈敏度高。2零序
電流保護受系統運行方式變化的影響要小得多。3當系統中發
生某些不正常運行狀態時零序保護則不受影響。4零序方向元
件沒有電壓死區。5在110KV及以上的高壓和超高壓系統中
單相接地故障占全部故障70%~90%而其他故障也往往是由單
相接地發展起來的因此采用專門的零序保護就具有顯著的
優越性。
單相接地的特點 1在發生單相接地時全系統都將出現零序
電壓。2在非故障的元件上有零序電流其數值等于本身的對
地電容電流電容性無功功率的實際方向為由母線流向線路。
3在故障線路上零序電流為全系統非故障元件對地電容電流
之綜合數值一般較大電容性無功功率的實際方向為由線路
流向母線。
對電容電流補償程度的不同補償方式分為消弧線圈可以有完
全補償欠補償和過補償。
中性點不接地系統中單相接地保護的方式 1絕緣監視裝置2
零序電流保護3零序功率方向保護。
距離保護 就是指反應保護安裝處至故障點的距離并根據
這一距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。
Lset對應的測量阻抗為Zm=Z1Lset稱為整定阻抗記為ZsetZm
保護安裝處到保護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
距離保護的構成 啟動回路測量回路邏輯回路。
影響距離保護正確工作的因素主要有 1故障點與保護安裝處
之間的分支電流1助增電流的影響2外汲電流的影響。2
故障點的過渡電阻1短路點過渡電阻的性質2單側電源線路
上過渡電阻的影響3雙側電源線路上過渡電阻的影響。3電壓
回路斷線。4電力系統震蕩。5串聯電容補償的影響。
輸電線路的縱聯差動保護需要將線路一側電氣量信息傳到另
一側去兩側的電氣量同時比較聯合工作也就是說在線路
兩側之間發生縱向的聯系。原理比較被保護線路始端和末端
電流的大小和相位原理構成
高頻保護又稱電力線載波縱聯保護
電力線高頻通道的構成 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信機接地開關。
阻波器的作用在電力系統繼電保護中廣泛采用高頻保護專用
的高頻阻波器。串聯在線路兩段為了使高頻載波信號只在本
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
電容組成的并聯諧振回路。
閉鎖式方向高頻保護 采用正常無高頻電流而在外部故障
時發閉鎖信號的方式構成。并規定線路兩段功率從母線流向線
路時為正方向由線路流向母線為負方向。此閉鎖信號由功率
方向為負的一側發出被兩端的收信機接受閉鎖兩端的保護。
閉鎖式方向高頻保護的構成KW+為功率正方向元件KA2為
高定值電流啟動停信元件KA1為低定值電流啟動發信元件。
相差高頻保護原理 是根據直接比較線路兩段電流相位而確
定保護是否動作的原理構成僅利用輸電線路兩段電流相位在
區外短路時相差180度區內短路時相差為0度也可以區分
區內外短路。
變壓器故障的分類 油箱內的故障和油箱外的故障。
電路故障主保護 縱聯差動保護重瓦斯保護壓力釋放保
護。
配置保護a短路故障主保護b短路故障的后備保護c異常運
行保護
輕瓦斯作用于信號重瓦斯作用于跳閘
瓦斯保護 氣體繼電器安裝在油箱與油枕之間的連接管道中
油箱內的氣體通過氣體繼電器流向油枕變壓器安裝時應使頂
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氣
體繼電器。
瓦斯保護的接線方式 氣體繼電器KG的上觸點為輕瓦斯觸
點動作于信號。下觸點為重瓦斯點動作于跳閘。
產生不平衡電流的原因 1由變壓器兩側接線不同產生的不平
衡電流2由變壓器調節分接頭產生的不平衡電流3變壓器兩側
電流互感器型號不同產生的不平衡電流4變壓器的勵磁涌流。
變壓器的勵磁涌動變壓器空載合閘或斷開外部故障后系統電
壓恢復時短時出現的勵磁電流數值可達到額定電流的4~8倍
的現象
勵磁涌流特點I勵磁涌流含有很大的非周期分量偏于時間
軸一側。II勵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勵磁涌流相鄰波形之間存在間斷角。
一個周期中間斷角為α
防止勵磁涌流影響的方法有一下幾種 1采用具有速飽和中間
變流器的差動繼電器2利用二次諧波制動3鑒別短路電流和勵
磁涌流波形的差別
變壓器相間短路的后備保護方案有 過電流保護低電壓啟
動的過電流保護復合電壓啟動過電流保護負序電流保護或
阻抗保護。
復合電壓啟動的過電流保護 反應不對稱短路的負序電壓繼
電器KVN和反應對稱短路接于相間電壓的低電壓繼電器KV
組成的電壓元件
發電機的故障類型主要有 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勵磁回路一點接地或兩點
接地短路。
縱差動保護的分類 發電機的縱差動保護反應發電機定子繞
組及其引出線的相間短路是發電機的主保護。根據差動元件
兩側輸入電流的不同可以分成完全縱差動保護和不完全縱差
動保護。
完全差動反應發電機內部及引出線上相間短路不反應發電
機內部匝間短路及分支開焊。中性點輸入差動元件的電流為
每相的全電流
不完全差動用于每相定子繞組為多分支的大型發電機他除
了能反應發電機相間短路還能反應釘子線棒開焊及分支匝間短
路。中性點側輸入到差動元件的電流為每相定子繞組每一分支
的電流
同步發電機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 當發電機定子繞組為雙星形接線且中性
點側有6個引出端子時匝間短路保護一般采用單元件式橫差
保護。
當同一繞組匝間短路的匝數較少或同相的兩個分支繞組電位
相近的兩個點發生匝間短路時由于環流較小保護可能不動
作這種情況下該保護具有動作死區
基波零序電壓和三次諧波電壓構成--------發電機定子100%接
地保護
單元件式橫差保護反應 定子繞組的匝間短路故障和分支繞
組的開焊故障且反應定子繞組的相間短路故障。該保護具有動
作死區。
裂相橫差保護的構成原理 是將發電機各相定子繞組并聯分
支數一分為分別配以電流互感器降兩個互感器二次電流之
差引入過電流元件而構成正常運行時各繞組中的電動勢相
等流過相等的負荷電流。
縱相零序電壓匝間短路保護 若發電機中性點側無6個引出
端子就無法實現上述方案這時可采用反應零序電壓的匝間短
路保護。 當發電機發生匝間短路造成縱向不對稱時個
相對發電機中性點產生零序電壓。
對于大型發電機要求裝設反應100%定子繞組的單相接地保護。
零序電壓將隨著故障點位置的不同而不同越靠近中性點零
序電壓就越小在中性點短路時零序電壓等于零越靠近機端
零序電壓越大在機端短路時零序電壓等于額定電壓。
利用三次諧波構成的接地保護就可以保護由中性點起定子繞
組50%范圍以內的故障并且當故障點越靠近中性點保護的
靈敏性就越高。
負序電流產生的原因當電力系統發生不對稱故障或在正常運
行情況下三相負荷不平衡在發電機定子繞組中將流過負序電
流。
發電機負序過電流保護實際上是對定子繞組電流不平衡而引
起轉子過熱的一種保護。
發電機勵磁回路接地保護 勵磁回路一點接地檢查裝置直
流電橋式發電機勵磁回路一點接地保護。
母線電流差動保護 1母線完全電流差動保護2不完全電
流母線差動保護3電流比相式母線保護。
電流比相式母線保護原理 電流比相式母線保護的基本原理
是根據母線在內部故障和外部故障時各連接元件電流相位的
變化來實現的。母線上發生故障時所有和電源連接的元件都
向故障點供應短路電流在理想條件下所有供電元件的相位
相同。而在正常運行或母線外部故障時至少有一個元件的電
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。
母聯電流相位比較式母線差動保護工作原理 是基于比較母
聯斷路器回路中電流相位和母線完全電流總差動回路中電流
相位來選擇故障母線的。
220KV及以上電壓等級的電力網中以及110KV電力網的個
別重要部分應按下列原則裝設一套失靈保護1線路或電
力設備的后備保護采用近后備方式時主保護拒動由另一套保
護實現后備保護斷路器拒動由斷路器失靈保護實現后備。2
如斷路器和電流互感器之間發生故障不能有該回路主保護切
除形成保護死區而其他線路或變壓器后備保護切除又擴大停
電范圍并引起嚴重后果需裝設失靈保護3對220KV以上
分相操作的斷路器�？蓛H考慮單相拒動的情況按單相接地故
障來校驗其靈敏度。 轉載