建筑供配电 继电保护

一、继电保护装置的基本任务•1.当被保护设备或线路发生故障时，保护装置动作，有选择地将故障元件从供电系统中切除，从而使供电系统的非故障区域恢复正常工作，并使故障元件免于继续受到损坏，防止故障蔓延。•2.对于不正常运行状态，保护装置发出信号，有一定时限、有选择地保护动作。第七章供配电系统的继电保护7-1概述二、继电保护的基本要求•1、选择性•2、快速性•3、灵敏性•4、可靠性三、继电保护的类型•不同原理的继电保护装置有：•1.利用电流改变的继电保护装置：•电流速断、定时限过电流、零序电流保护装置等•2.利用电压改变的继电保护装置：•低电压、过电压和零序电压保护装置等•3.利用电压与电流的相位关系改变的继电保护装置：•方向过电流保护装置•4.利用电压与电流的比值改变的继电保护装置：距离保护装置•5.利用电网输入电流与输出电流的之差继电保护装置：•差动保护•6.综合保护7-26~10KV电网过电流保护和电流速断保护一、电流互感器二、保护接线方式Kw=1（一）三相三继电器的完全星形接线Kw=1（二）两相两电器的不完全星形接线Kw=1,2或（三）两相一继电器的两相电流差式接线3三、电流继电器工作原理动作电流：使电流继电器动作的最小电流，用表示。opI返回电流：使电流继电器返回的最大电流，用表示。reI返回系数：返回电流与动作电流之比，用表示reKoprereIIK四、定时限过电流保护（一）相关概念1.过电流保护当被保护元件中电流超过预先整定值时，使断路器跳闸的保护。2.过电流保护类型过电流保护电流速断保护时限过流保护定时限过电流保护反时限过电流保护3.定时限过电流保护：保护装置动作时限固定，与电流大小无关。（二）定时限过电流保护工作原理分析（1）正常工作时：（2）过电流时：定时限过电流保护原理•（三）时限特性（四）整定计算动作电流：电流比返回系数接线系数）可靠系数（线路最大工作电流断路器动作电流irewrelLopLirewrelopKKKKIIIKKKKI5.21~5.11max.max.动灵敏系数：2.1.511.)2(min.1.)2(min.ppopKpopKpSSIISIIS，后备保护注：主保护要求电器动作电流折算到一次侧的电流继两相短路电流最小运行方式下，末端灵敏系数五、反时限过电流保护（一）定义保护装置的动作时间与电流的大小成反比，即电流越大，动作越快。（二）元件实现GL型感应式电流继电器，其既是起动元件，又是时间元件。（三）定、反时限过电流保护比较·定时限保护动作时间准确，整定简单；继电器多，接触线复杂，投资大，用于大型总变电站。·反时限保护所需继电器少，接线简单、投资少；动作时间整定繁琐，动作误差大，用于中小型总变电站。五、电流速断保护（一）定义和分析是一种瞬时动作的电流保护，无延时，保护范围小。（二）整定计算动作电流：线路末端三相短路电流断路器动作电流max.max.KopKiwrelopIIIKKKI5.1~25.11.)2(min.opKpIIS灵敏系数：（三）速断保护定时限保护的配合1.速断保护为什么要配合定时限保护使用？为了排除速度按保护上的“死区”。2.速断保护定时限保护的配合（如何配合？）分析：第三节6~10kv线路单相接地保护及绝缘监视明确两个概念：1.大电流接地系统：指中性点直接接地的系统。单相接地时，故障点流过很大的短路电流。（用于110KV及以上和380V系统。）2.小电流接地系统：指中性点不接地或经消弧线圈接地的系统。单相接地时，故障点流过电流不大。（用于6~10KV系统。）·补充知识对称分量法（用于不对称三相电路分析）设对称三相电路的电压为：设不对称三相电路的电压为：不对称量可写成:CBAUUU,,''',,CUUUBA0'0'0'UUUUUUUUUCCBBAA为零序电压0U零序电压：零序电流：注：零序电压和零序电流反应三相电路的不对称度，利用零序电压和零序电流可以监测和保护单相接地故障。)(31'''0CUUUUBA)(31'''0CIIIIBA一、中性点不接地系统单相接地故障分析正常运行时：正常运行时：对称，每相对地电压为相电压；各相对地电容电流平衡，相量和为0.CBAUUU,,单相接地故障时（如C相）：单相接地时：接地相对地电压为0V,非接地相对低电压变为线电压，即为原来的倍；非接地相对地有电容电流，接地相无电容电流，接地点电流和不为0.3结论：1.单相接地时，故障点的零序电压（以C相接地为例）:CCCCBCACBCACUUUUUUUUUUUUUUUBA)(31)0(31)(31'''02.单相接地时，故障点的电流：0'''3IIIIICBA3.有多条支路的电路单相接地时（1）电网各处接地相的对低电压都为0V,非故障相对地电压升高为线电压，即为原来的倍。（2）非故障相线路的零序电流为该线路自己的零序电流，方向由母线指向电路；故障相线路的零序电流为非故障相零序电流之和，方向由电路指向母线。注：支路越多，零序电流越大。3二、中性点不接地系统单相保护和绝缘监视1.零序电压保护利用零序电压的大小来反应三相电网对地电抗的不平衡度，监视电网对地的绝缘情况。（1）零序电压保护（绝缘监视）接线图（2）分析①正常运行时各电压表的读数为相电压，零序电压为0，电压继电器KV不动作。②单相接地时，故障相电表读数为0，其他两相电压表读数为原来的倍；电压继电器KV电压为,KV动作，发出接地报警信号。303U2.零序电流保护利用零序电流的大小来反应三相电网对地电抗的不平衡度，监视电网对地的绝缘情况。注：零序电流保护整电流应躲过其他线路发生单相接地故障时在该支路引起的零序电流。整定电流：2~.51.001.可靠系数，取流；本线路正常时的零序电relrelopKIIKI7-5电力变压器的继电保护一、变压器故障类型及保护设置1.故障类型内部故障：相间、匝间短路、单相接壳和铁芯烧坏。外部故障：绝缘套管及引出线的相间短路和单相接地故障2.保护类型（1）瓦斯保护（2）差动保护（3）过电流保护（4）零序电流保护变压器的主保护（5）过负荷保护（6）温度保护3.继电保护设置（1）35~110KV/6~10KV变压器继电保护①1000KVA以下设定时限过电流保护和电流速断保护；②1000KVA~6300KVA设瓦斯、设定时限过电流保护和电流速断保护；③10000KVA及以上设瓦斯、差动和过电流保护；（2）6~10KV/0.4KV变压器继电保护只设设定时限过电流保护和电流速断保护。（有的直接设熔断器）二、瓦斯保护1.保护范围：内部故障2.主要器件：瓦斯继电器（也称气体继电器）3.安装位置：油箱与油枕连通管上4.结构及原理：5.优点：动作快、灵敏度高、能反应变压器内部所有故障6.缺点：不能保护外部故障。三、差动保护（一）工作原理电流继电器输入电流为变压器两侧电流互感器二次侧电流之差。正常时，电流差为零，继电器不动；故障时，电流差较大，继电器动作。注：差动保护的保护范围是两互感器安装点之间的故障。22IIIjIII（二）差动保护装置中不平衡电流产生的原因及消除措施1.变压器一、二次侧接线方式不同消除措施：变压器Y接侧的电流互感器Δ接变压器Δ接侧的电流互感器Y接2.两侧电流互感器变比计算值与标准值不同消除措施：利用差动继电器的平衡线圈消除3.两侧电流互感器的型号和特性不同消除措施：提高动作电流躲过（4）变压器励磁涌流消除措施：①延时动作躲过；②提高提高动作电流躲过；③利用差动继电器中的速饱和变流器抑制。（5）运行中改变变压器调压分接头消除措施：提高提高动作电流躲过（三）差动保护继电器由速饱和变流器和电流继电器组成。速饱和变流器组成：（1）差动线圈Wd:接入差动电路，把不平衡电流通过磁路传给二次线圈W2→电流继电器KA；（2）平衡线圈Weqו,Weqװ:分别接入两臂中，适当选择平衡线圈和差动线圈，能使正常运行情况下满足（3）二次线圈W2：与电流继电器相连（4）短路电流线圈：消除励磁电流)()(22deqIINIIdeqINIWWIWWIeqIWeqIIWdW2WeqIWeqIIWdW2W（四）差动保护整定计算步骤：（1）计算变压器两侧额定电流，选出电流互感器，求出两个电流互感器的二次侧电流。取电流大的一侧作为基准侧。（2）计算基准侧保护装置的动作电流。①躲过励磁涌流NTNTrelopIIKI3.1.1.②躲过外部短路时引起的最大不平衡电流5.005.00%1.501.31)%%10...(.)3(.1.max.的误差，取变比与计算值不同引起调整分接头误差，取；，不同时取同型时取电流互感器同型系数，；，一般取非周期分量引起的误差；可靠系数，取fuKKKIfuKKKIKIeqnprelceqnprelmdqrelopK③躲过电流互感器二次断线引起的不平衡电流注：取上述最大电流作为动作电流。（3）差动线圈匝数和基准侧平衡线圈匝数确定基准侧继电器动作电流NTopwrelopIIIKI3.1.1.max.1.或iopwopKIKI1..基准侧线圈匝数计算：一般（4）确定另一侧的平衡线圈取整）(60.0.opopopdIIWAWeqIdopd.11.opddeqI，则取eqIIdIININopdceqIIWWIIWW取整作为22..（5）求实际平衡线圈匝数与计算匝数不等引起的相对误差（6）灵敏系数校验注：用另一侧校验满足要求05.0..f23.0)2(minopjPIIeqdopjdjIISWWAWIKII四、电流速断保护注：小容量变压器可以在电源侧装设电流速断保护，代替差动保护（保护一部分）1.整定计算的值短路电流折算到电源侧的最大二次侧母线三相短路时可靠系数，取max..max.3.1~2.1.KrelKKKKopIKIIiwrel灵敏系数：电器动作电流折算到一次侧的电流继两相短路电流（首端）保护装置安装处的最小灵敏系数1.)2(min.1.)2(min.2opKpopKpIISIIS五、过电流保护注：可作为变压器外部故障的的主保护，同时作为内部故障的后被保护。装设在电源侧。1.整定计算作电流折算到电源侧的最大工可靠系数，取是起动系数）带电动机，或max..1...max...3.1~2.1(LrelstNTstirewrelopLirewrelopIKKIKKKKKIIKKKKI灵敏系数：电器动作电流折算到一次侧的电流继路电流（末端）保护末端的最小两相短灵敏系数1.)2(min.1.)2(min.2.1opKpopKpIISIIS六、单相接地保护注：设在变压器二次侧的中性线上，采用零序电流保护。1.整定计算注：要躲过正常运行时中性线上的最大不平衡电流。变压器二次侧额定电流可靠系数，取2..2..1.3.1~2.125.0NTrelNTrelopIKIKI七、变压器过负荷保护注：一般在一相装电流继电器来实现（电源侧）。1.整定计算变压器一次侧额定电流可靠系数，取1..1.1.15.1~05.1NTrelNTrerelopIKIKKI习题1.（线路过电流保护）试整定10KV线路定时限过电流和电流速断保护装置，并校验灵敏系数。已知最大运行方式时三相短路电流线路首端IK1.max=3.82KA,线路末端IK2.max=1.61KA，最小运行方式时线路首端IK1.min=3.1KA,线路末端IK2.min=1.46KA，线路最大负荷电流120A，保护装置采用两相两继电器接线，电流互感器变比200/5A。•习题•2、一台容量为3200KVA，变比为35/6KV，Y，d11(Y/△11)接法的降压变压器，变压器高压侧引线最小三相短路电流I（3）