电力系统继电保护与自动装置.ppt
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1、,电力系统继电保护与自动装置 电力工程系,本课程主要内容,一、继电保护基础知识二、 发电机保护三、 变压器保护四、输电线路保护五、母线、断路器保护六、微机保护概述七、备用电源自动投入装置八、自动并列装置九、自动调节励磁装置十、 输电线路自动重合闸装置十一、 综合自动化概述,第一讲 继电保护基础知识,本节应掌握的内容: 1、一次设备与二次设备的概念 2、电力系统的运行状态 3、短路、事故、不正常工作状态的概念(重点) 4、继电保护装置的概念及基本任务(重点) 5、自动装置的任务 6、对继电保护装置的四个基本要求(重点与难点) 7、继电保护装置的组成,第一讲,第一节 电力系统继电保护的作用,一、电
2、力系统继电保护及自动装置的作用与任务一)一次设备与二次设备的基本概念 一次设备:是指直接参与生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。 它包括发电机(发电)、变压器(变换)、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线(汇集、重新分配电能) 、输电线路(输送电) 、电力电缆、电抗器、电动机(用电)等。 一次设备的特点:所施加的电压等级很高、通过的电流很大,所以其体积一般较大。,电力生产过程,电力生产过程实质上是电能的生产、分配和销售过程。电力生产的主要特点是生产、流通和消费同时进行,并由此决定了电力生产过程是一个不可分割的有机整体。它可以概括为电能的产生(发电)、电能的传输(送电)、电
3、压的变换(变电)、电能的分配(配电)和电能的销售(营业)等五个环节,构成了完整的电力生产过程。,图1.1电力传输过程,从发电厂到用户的发、输、配电过程,电力系统示意图,电力系统接线图,发电厂类型,发电厂:将一次能源转换为电能,是电能生产的核心 火力发电厂(煤、石油、天然气等) 火力发电厂生产过程:它是一个能量转换的过程,这一转换过程主要是通过锅炉、汽轮机和发电机三大主要设备来完成的。,二次设备:是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备是为一次设备服务的 它包括熔断器、控制开关、继电器、控制电缆、各种仪表等。 二次设备的特点:
4、所施加的电压低、通过的电流小,因此体积也较小。,发电厂变电站二次系统的主要内容: 、控制系统 2、信号系统 3、测量与监测系统 4、继电保护与自动装置系统 5、调节系统 6、操作电源系统 7、综合自动化系统,主变保护屏,图6-6 端子排表示方法示意图,二)电力系统的运行状态 1、定义:电力系统在不同运行条件(如负荷水平、出力配置、系统接线、故障等)下的系统与设备的工作状况。 2、类型:有正常运行状态、不正常运行状态、故障状态三种。 正常运行状态在此状态下,电力系统的有功功率和无功功率处于平衡,各发电、输电和用电设备均在规定的长期安全工作限额内运行,电压、频率均在规定的范围内变化,电能质量合格。
5、,不正常运行状态在此状态下,电力系统中的电气元件的正常工作遭到了破坏,但还没有发生故障的情况,其电气参数偏离了额定值。 如负荷上升超过了规定值,形成了过负荷表现为电流上升。 中性点不直接接地系统发生单相接地时,非故障相对地电压上升形成了过电压大小为原来相电压的 倍; 系统发生振荡表现为电流、电压幅值作周期性变化,全盘波动等。,故障状态电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因而形成的。包括各种形式的短路和断线。 最常见同时也是最危险的故障是发生了各种类型的短路。 带负荷拉隔离开关引起电弧 单相接地 人工短路实验 人工短路实验(线路) 变压器短路(6),大量
6、的现场统计数据说明:在高压电网中,单相接地短路次数占所有短路次数的85%以上。 表格1 2002年我国220KV电网输电线路故障统计表,短路的后果:短路点流过很大的短路电流,可以达到额定电流的几十倍(几十甚至上百KA),产生热量,使故障设备发热损坏;, 在短路点处还会产生强烈的电弧(开关电器在断开的瞬间,触头处由于强电场导致空气被击穿,形成电子发射,在电子运动过程中和气体分子相碰撞,形成高温,温度可达上千到上万摄氏度),使故障元件发热损坏; 短路电流流过导体,产生很大的电动力,使非故障元件受到机械性损坏; 短路时电压还会下降,破坏用户工作的稳定性或导致产品质量下降;短路时还会破坏系统并列运行的
7、稳定性,使系统发生振荡,甚至使系统瓦解。,事故:指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏,并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步,甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。 引发事故的可能原因如下:,故障状态,不正常状态,切除迟缓或错误切除设备,自然因素(如雷击、架空线倒杆等)设备制造缺陷设计和安装错误检修质量不良运行维护不当,事故,二)继电保护的作用,电力系统继电保护,技术,装置,原理设计,整定,配置,调试,获取电量信息的电流电压互感器的二次回路,经过继电保护装置直到开关跳闸的一整套具体设备,通信设备,三)电力系统继电保护装置的基本任务是: 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使
8、故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。(故障时,跳闸) 反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件,而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求迅速动作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免短暂的运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。(异状时,发信号),四)电力系统自动装置的基本任务是: 配合继电保护提高供电的可靠性(如备用电源自动投入装置、自动重合闸等)。 保证电能质量、提高系统经济运行水平、减轻运行人员的劳动强度(如自动励磁调节装置、按频率自动减负荷装置、自动并列等)。 自动记录故障过程,以便于分析处理事故(如故障录波装置等),第二
9、节 继电保护的基本原理和保护 装置的组成,一、 继电保护的基本原理 利用正常运行与区内外短路故障电气参数变化的特征构成保护的判据,根据不同的判据就构成不同原理的继电保护。 如图0-1(a)所示的网络接线,电力系统正常运行时的特点: 每条线路上的电流负荷电流 各母线上电压在额定电压的5%10%范围内变化线路始端电压与电流之间的相位角决定于由它供电的负荷的功率因数角和线路的参数。,当系统发生故障时,如图0-1(b)所示。假定在线路L(BC)上发生了三相短路,其特点: 电流短路电流(从电源出发,流向短路点) 各母线上电压降低,短路点处降低到零 短路点到变电站B母线之间的阻抗ZK下降。,构成各种不同原
10、理的继电保护,例如: 反应于电流增大而动作的过电流保护; 反应于电压降低而动作的低电压保护; 反应于短路点到保护安装地点之间的距离(或测量阻抗的减小)而动作的距离保护(或低阻抗保护)等。 在按照上述原理构成各种继电保护装置时,可以使它们的参数反应于每相中的电流和电压,也可以仅反应其中的某一个对称分量的电流和电压。 还有根据电气设备的特点实现反应非电量的保护。如瓦斯保护、过热保护等。,二、继电保护装置的组成,二、继电保护的基本原理及组成1、基本原理 利用故障时电气量的变化与正常时不同来构成保护,以区分正常或故障状态。2、基本组成 主要由三大部分组成。(1) 测量元件:测量输入信号,并与已给定的整
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