继电保护课件—继电保护要点.ppt

电力系统继电保护原理The Principles of Protective Relaying 主讲 蔡泽祥 教授 epzxcai@scut.edu.cn 第一章 绪论 一、电力系统继电保护的作用 电力系统的运行状态 正常状态（所有参量均不越限） 非正常状态（发生参量越限，但尚未危及设备和系统整体性） 故障状态（危及设备必须尽快切除），其中最常见同时也是最危险的故障是各种型式的短路故障。 继电保护作用：切除故障设备、隔离故障点、防止事故扩大波及电网健全部分。 电力系统运行状态示意图 电力系统安全运行的三道防线 第一道防线：继电保护、安全稳定预防性措施（串补、PSS、直流调制、联切负荷）。 第二道防线：区域性稳控系统，紧急控制措施：切机、快关汽门、电气制动、强励、切负荷、直流调制等。 第三道防线：电网失步解列、频率/电压紧急控制，保证解列后局部电网有功/无功平衡，防止事故扩大引发大面积停电。进一步地，在大面积停电后，应用黑启动等恢复控制策略逐步恢复电网整体性。 2003.8.14大停电后的影响 短路故障：电路中非等电位点（幅值或相位不等）接触。 短路类型：三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。 短路原因：绝缘的污染或自然老化；自然原因（风、雨、雪、雷、电、鸟、兽、虫害）；人为原因——运行人员误操作（未拆地线合闸、带负荷拉隔离刀闸等）。短路状况：金属性短路、非金属性短路（过渡电阻问题） 缺相运行：因为物理破坏或线路单相跳闸造成的某一相（或二相）退出运行。 电力系统的故障 2008年粤北冰灾对电网的损害 线路杆塔受损情况 导线断股 绝缘子掉串 防振锤变形· 水泥杆断裂 其它设备受损 2008年粤北冰灾对电网的损害 韶关电网 变电设备受损 2008年粤北冰灾对电网的损害 电力系统故障性质 简单故障：系统在同一时刻只有一个故障。 复杂故障：系统同时存在二个以上的故障。 瞬时性故障和永久性故障：输电线故障在电力系统故障占很大比例，其中绝大多数都是瞬时性的，由于短路电弧等作用使得在线路跳闸后绝缘得以恢复，通过自动重合闸等措施，恢复线路运行，提高供电可靠性。 短路的后果 产生大电流发热（I2R）：高温损坏设备，电弧将短时融化（电焊——短路的应用）。 电磁力（F=BLI）：损坏设备。 造成低电压：电器设备无法正常工作，医院、矿山引起危险。 干扰以至于破坏系统的稳定运行：如大电厂母线故障导致发电机退出运行；负荷中心故障导致严重失去负荷；总出力与总负荷不平衡导致发电机电动机加速或减速，造成系统振荡、频率变化、发电机失步、电压崩溃而造成局部以至于电力系统大面积停电，损失将极为严重。 二、继电保护（Protective Relaying） 继电保护的任务：反应故障特征（电气量，热、油气等非电气量），动作于跳闸（故障）或发告警信号（不正常状态）。 （短路）故障电气特征：电流（增大）、电压（降低）、序分量（负序、零序）、（功率）方向、阻抗（故障距离）、谐波等； 非电量：温度（上升）、气体等。 电力系统继电保护的组成形态 整定值 输出信号 执行部分 逻辑部分 测量环节 输入信号 继电保护装置 电流、电压互感器TA、TV 电力系统一次部分（强电） 断路器 电力系统二次部分（弱电） = 继电保护+监控+计量+远动 二次回路 电力系统继电保护的组成形态 二次电缆 变电站的庞大二次接线与端子排 与继电保护相关的一二次设备 电流、电压互感器：将一次大电流、高电压变换成二次小电流（5A、1A）、低电压（100V），实际是一种特殊的变压器（instrument transformer） 关注的是变换的精度（幅值、相位、线性度）。 互感器变比： 断路器（circuti braker）：开断短路电流，目前最大开断电流为63kA。 直流电源：为变电站内所有设备提供工作电源和操作电源，采用电力电子整流、蓄电池组供电，目前主流为直流220V。 三、对电力系统继电保护的基本要求 选择性：只切除故障元件，由离故障点最近的保护装置动作（主保护），停电范围最小； 速动性：尽快切除故障，保证电网稳定（ 超高压电网的故障极限切除时间CCT经常只有在数个周波 ）以及避免危及设备； 灵敏性：故障的保护范围和反应能力； 可靠性：不拒动、不误动 主保护：第一时间切除被保护元件区域内故障的保护。 近后备：元件故障后，其主保护拒动，由该元件独立安装的后备保护（延时）动作，切除故障。近后备与主保护安装在同一处。 远后备：元件故障后，其主保护拒动，由相邻元件的保护动作切除故障，则为远后备。 电力系统继电保护的配置 一次和二次的概念（四两拨千斤） 继电保护是一门综合性的科学 理论与实践并重 继电保护的重要性（电力系统行业将继电保护独立为一个专业） 四、电力系统继电保护工作的特点