继电保护基础知识[宣讲].ppt

四、继电保护的工作原理：　电气设备从正常工作状态到故障或不正常工作状态，其电气量（如电流、电压的大小及电流、电压之间的相位角等）往往会发生显著变化，继电保护装置就是利用这种变化来鉴别有无故障或不正常工作情况，以电气量的测量值或它们之间的相位关系来检测故障地点，有选择性地切除故障或显示电气设备的不正常工作状态。 电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征如下： 1、电流增大。短路时故障点与电源之间的电气元件上的电流，将由负荷电流值增大到大大超过额定负荷电流。 2、电压降低。系统发生相间短路或接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值均下降，且越靠近短路点，电压下降越多，短路点电压最低可降至零。 3、电压与电流之间的相位角发生改变。正常运行时，同相电压和电流之间的相位角即负荷的功率因数角，一般约为20度；三相金属短路时，同相电压与电流之间相位角即阻抗角，对于架空线路 * 精品PPT | 借鉴参考 一般为60―80度；而在反方向三相短路时，电压与电流的相位角，对于架空线路为180+（60―80）度。 4、测量阻抗发生变化。测量阻抗即为测量点（保护安装处）电压与电流相量之比值，即Z=U/I。以线路故障为例，正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗为线路阻抗；故障后测量阻抗模值显著减小，而阻抗角增大。 5、出现负序和零序分量。正常运行时，系统只有正序分量；当发生不对称短路时，将出现负序分量和零序分量。 6、电气元件流入和流出电流的关系发生变化。对任一相正常运行的电气元件，根据基尔霍夫定律，其流入电流等于流出电流，但元件内部发生故障时，其流入电流不等于流出电流。 此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护，如瓦斯保护（在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路电流产生的电弧使变压器和绝缘材料分解，产生大量含瓦斯气体，从油箱流向油枕，反应这种气流和油流动作的保护。瓦斯保护主要元件为瓦斯继电器） * 精品PPT | 借鉴参考 以6-10kV线路过流保护动作过程为例： * 精品PPT | 借鉴参考 视线路原在运行状态，断路器辅助触点QF1闭合。当线路发生过电流时，通过电流互感器立刻反映到二次侧，引起二次设备动作。例如线路用户端发生AC相间短路故障时，动作过程如下： 1TAa、1TAc一次侧流过短路电流——1TAa、1TAc二次侧电流增大——电流继电器1KA、2KA动作，其动合触点闭合——启动时间继电器KT，经整定时限后其延时触点闭合——信号继电器KS和断路器操作机构的跳闸线圈YT同时动作，使断路器QF跳闸，并由KS的触点发出信号。断路器QF跳闸后，由其辅助触点QF1切断跳闸线圈YT中的电流。 * 精品PPT | 借鉴参考 五、对继电保护装置的要求： 为完成继电保护的基本任务，动作于断路器跳闸的继电保护装置必须满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性4项基本要求。 1、选择性：指电力系统发生故障时，继电保护仅将故障部分切除，保障其他无故障部分继续运行，以尽量减小停电范围。 * 精品PPT | 借鉴参考 图中线路WL4上K1点短路时，应跳开断路器QF4，而其他非故障线路仍继续运行。仅将故障线路WL4切除，不能因为变压器T也有短路电流通过而将断路器QF2跳开。此时，如果QF2跳闸，称为“误动作”，将造成母线W3失电压，扩大停电范围。但是，由于某种原因导致QF4拒动时，再跳开断路器QF2切除故障是正确的，仍属于有选择性。继电保护的这种功能称为后备保护，即变压器T的保护装置起到对相邻元件（WL3、WL4、WL5线路）后备保护的作用。当后备保护动作时，停电范围虽有所扩大，但仍是必要的，否则当保护装置或断路器拒动时，故障无法切除，后果极其严重。如果在K2点发生短路，应当只跳开断路器QF2，切出故障。让线路WL1及母线W2继续运行。 继电保护装置的选择性，是恢复采用适当类型的继电保护装置和正确选择其整定值，使各级保护配合而实现的。 * 精品PPT | 借鉴参考 2、快速性： 为了保证电力系统运行的稳定性和对用户可靠供电，以及避免和减轻电气设备在事故时说遭受的损害，要求继电保护装置尽快地动作，尽快地切除故障部分。但是，并不是对所有的故障情况都要求快速切除故障。因为提高快速性会使继电保护装置较复杂，增加投资，有时也可能影响选择性，因此，应根据被保护对象在电力系统中的地位和作用，来确定其保护的动作速度。例如，对大容量的发电机和变压器，要求保护装置的动作时间在工频几个周期之内，对高压和超高压输电线路，要求保护装置的动作时间在工频1-2个周期以内；对于某些电压等级较低的线路，则允许1-2s，