电力工程第26次课电力线路继电保护课件.ppt

1、第九章第九章 电力系统电力系统继电保护继电保护第二节第二节 电力线路继电保护电力线路继电保护 1、电磁型电流继电器、电磁型电流继电器 线圈通过电线圈通过电流时，产生电磁流时，产生电磁力，当转矩大于力，当转矩大于反作用力矩和摩反作用力矩和摩擦力矩时，常闭擦力矩时，常闭触点闭合。触点闭合。2、电磁型电压继电器、电磁型电压继电器特点：结构与电流继电器相同，线圈匝特点：结构与电流继电器相同，线圈匝数多，输入量为电压。数多，输入量为电压。电压继电器分类：电压继电器分类：过电压继电器、低电压继电器。过电压继电器、低电压继电器。3、时间继电器、时间继电器作用：保护装置获得所要求时延。作用：保护装置获得所要求

2、时延。4、信号继电器、信号继电器作用：保护装置作用：保护装置动作的信号指示，动作的信号指示，接通声光信号会接通声光信号会路。路。特点：动作后特点：动作后触点自保持，触点自保持，应手动复归。应手动复归。5、中间继电器、中间继电器特点：触点容量大，触点数量多，可直特点：触点容量大，触点数量多，可直接接通跳闸回路。可实现小延时。接接通跳闸回路。可实现小延时。电力线路发生短路时，电流突然增大，电力线路发生短路时，电流突然增大，电压降低。利用电流突然增大使保护动作而电压降低。利用电流突然增大使保护动作而构成保护装置，称为电流保护。根据动作时构成保护装置，称为电流保护。根据动作时间，保护范围，电流保护可分

3、为无时限电流间，保护范围，电流保护可分为无时限电流速断保护，带时限电流速断保护，定时限过速断保护，带时限电流速断保护，定时限过电流保护，常称为电流保护，常称为段、段、段、段、段电流保段电流保护。护。一、无时限电流速断保护一、无时限电流速断保护 根据对继电保护速动性的要求，保护装根据对继电保护速动性的要求，保护装置动作的时间，必须满足稳定性和保证重要置动作的时间，必须满足稳定性和保证重要用户供电的可靠性，在保证简单可靠和具有用户供电的可靠性，在保证简单可靠和具有选择性的前提下，尽量采取快速动作的继电选择性的前提下，尽量采取快速动作的继电保护。反映电流增大且瞬时动作的保护，称保护。反映电流增大且瞬

4、时动作的保护，称为无时限电流速断保护（电流为无时限电流速断保护（电流I段）。段）。1.工作原理工作原理 无时限电流速断保护的工作原理，如无时限电流速断保护的工作原理，如图。在单侧电源辐射形电网各线路的始端图。在单侧电源辐射形电网各线路的始端装有无时限电流速断保护装有无时限电流速断保护1、2、3。由短路电流计算分析知，流过保护安由短路电流计算分析知，流过保护安装处的短路电流是短路点至保护安装处电装处的短路电流是短路点至保护安装处电抗（抗（X1L）即距离）即距离L的函数。的函数。为使保护在正常运行时不动作，各保护为使保护在正常运行时不动作，各保护的动作电流应大于被保护线路的最大负荷电的动作电流应大

5、于被保护线路的最大负荷电流。短路点距离电源越近，短路电流值越大。流。短路点距离电源越近，短路电流值越大。通常按最大运行方式和最小运行方式两种情通常按最大运行方式和最小运行方式两种情况考虑：流过保护安装处的短路电流最大时况考虑：流过保护安装处的短路电流最大时的运行方式称为最大运行方式，其短路类型的运行方式称为最大运行方式，其短路类型一般为三相短路电流；流过保护安装处的短一般为三相短路电流；流过保护安装处的短路电流最小时的运行方式称为最小运行方式，路电流最小时的运行方式称为最小运行方式，其短路类型一般为两相短路电流。其短路类型一般为两相短路电流。按选择性要求，无时限电流速断保护的按选择性要求，无时

6、限电流速断保护的动作范围不能超出被保护线路。如对保护动作范围不能超出被保护线路。如对保护1来来说，在相邻线路说，在相邻线路2WL首端首端K2点发生短路时，点发生短路时，不应动作，而应由保护不应动作，而应由保护2动作切除故障。为防动作切除故障。为防止保护止保护1误动，则要求保护误动，则要求保护1的动作电流大于的动作电流大于线路线路2WL首端首端K2点短路时的最大短路电流。点短路时的最大短路电流。即即IIOP1IK)3(max2 IIOP1IK)3(max 2式中 保护装置1动作电流最大运行方式下K2点三相短路电流值。一般取次暂态短路电流周期分量的有效值。按上式选择了保护按上式选择了保护1 1的动

7、作电流之后，的动作电流之后，保证了在线路保证了在线路2WL2WL上任意一点短路时，流过保上任意一点短路时，流过保护护1 1的短路电流均小于其动作电流，保护的短路电流均小于其动作电流，保护1 1不不会误动作。但当线路会误动作。但当线路1WL1WL的末端的末端K1K1点短路时，点短路时，此时流过保护此时流过保护1 1的短路电流与的短路电流与K2K2点短路时几乎点短路时几乎相等，保护相等，保护1 1也不会动作，即保护也不会动作，即保护1 1不能保护不能保护线路线路1WL1WL的全长。同样，保护的全长。同样，保护2 2也无法区别也无法区别K3K3点和点和K4K4点的短路电流，因此保护点的短路电流，因此

8、保护2 2不能保护线不能保护线路路2WL2WL的全长。的全长。根据系统要求，无时限电流速断保护的根据系统要求，无时限电流速断保护的最大保护范围不应小于线路全长的最大保护范围不应小于线路全长的50%，其，其最小保护范围不应小于线路全长的最小保护范围不应小于线路全长的15%20%。二、带时限电流速断保护二、带时限电流速断保护 由于无时限电流速断保护不能保护线路由于无时限电流速断保护不能保护线路全长，其保护范围以外的故障必须由其他的全长，其保护范围以外的故障必须由其他的保护装置来切除。为满足速动性的要求，必保护装置来切除。为满足速动性的要求，必须较快地切除余下部分线路的故障，可增设须较快地切除余下部

9、分线路的故障，可增设第二套电流速断保护，它的保护范围应包括第二套电流速断保护，它的保护范围应包括本线路全长。此保护称为带时限的电流速断本线路全长。此保护称为带时限的电流速断保护，又称为电流保护，又称为电流段保护。段保护。1.工作原理工作原理 若要带时限电流速断保护能够保护线路若要带时限电流速断保护能够保护线路全长，其保护范围必然要延伸到相邻线路，全长，其保护范围必然要延伸到相邻线路，为保证选择性，必须使带时限电流速断保护为保证选择性，必须使带时限电流速断保护增加一定的时限，其动作时限比相邻线路无增加一定的时限，其动作时限比相邻线路无时限电流速断保护的动作时限多一个时限级时限电流速断保护的动作时

10、限多一个时限级差差t，其保护范围不超出相邻线路无时限电，其保护范围不超出相邻线路无时限电流速断保护的保护范围。流速断保护的保护范围。三、定时限过电流保护三、定时限过电流保护 无时限电流速断和带时限电流速断保护无时限电流速断和带时限电流速断保护的动作电流都是根据某点短路的电流值整定的动作电流都是根据某点短路的电流值整定的的,而定时限过电流保护与上述两种保护不同而定时限过电流保护与上述两种保护不同,它动作电流是按躲过最大负荷电流整定的它动作电流是按躲过最大负荷电流整定的,并并以时限保证其选择性的一种保护。正常运行以时限保证其选择性的一种保护。正常运行时它不起动，发生短路且短路时电流大于其时它不起动

11、，发生短路且短路时电流大于其动作电流时，保护起动。过电流保护不仅能动作电流时，保护起动。过电流保护不仅能保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长，起后备保护的作用。此保护也称为电流长，起后备保护的作用。此保护也称为电流段保护。段保护。1.工作原理工作原理一单侧电源辐射形电网，如图。图中线路上均一单侧电源辐射形电网，如图。图中线路上均装有定时限过电流保护。装有定时限过电流保护。四、方向过电流保护四、方向过电流保护 在单电源网络中，各种电流保护是安装在单电源网络中，各种电流保护是安装在被保护线路靠近电源一侧，在发生短路故在被保护线路靠近电源一侧，在发生短路故障

12、时，它们的功率方向都是从母线流向线路，障时，它们的功率方向都是从母线流向线路，保护的动作具有选择性。随着电力系统规模保护的动作具有选择性。随着电力系统规模的扩大，两端供电网络和环形供电网络越来的扩大，两端供电网络和环形供电网络越来越多，为了保证可靠切除故障，应在线路两越多，为了保证可靠切除故障，应在线路两侧都装设断路器和保护装置。侧都装设断路器和保护装置。两端电源供电功率方向原理图两端电源供电功率方向原理图 两端供电网络如图所示，在每条线路两端供电网络如图所示，在每条线路1WL和和2WL的两侧，都装有过电流保护，则当的两侧，都装有过电流保护，则当K1点点发生短路时应由保护发生短路时应由保护1、

13、2动作于断路器动作于断路器1、2跳跳闸。因此要求保护闸。因此要求保护2比保护比保护3先动作，即保护先动作，即保护2的动作时限应比保护的动作时限应比保护3的短（的短（t2t3）；但当）；但当K2点发生短路时，则应由保护点发生短路时，则应由保护3、4动作，断开断动作，断开断路器路器3、4，这时要求，这时要求t3t2。呈然，这两个要。呈然，这两个要求互相矛盾。求互相矛盾。五、距离保护五、距离保护 电流保护的主要优点是简单、经济及工电流保护的主要优点是简单、经济及工作可靠。但由于这种保护整定值的选择、保作可靠。但由于这种保护整定值的选择、保护范围以及灵敏系数等方面都直接受电网接护范围以及灵敏系数等方面

14、都直接受电网接线方式及系统运行方式的影响，所以，在线方式及系统运行方式的影响，所以，在35千伏及以上电压的复杂网络中，其很难满足千伏及以上电压的复杂网络中，其很难满足选择性、灵敏性和速动性的要求。因而必须选择性、灵敏性和速动性的要求。因而必须采用性能更加完善的保护装置。距离保护就采用性能更加完善的保护装置。距离保护就是适应这种要求的一种保护。是适应这种要求的一种保护。1.距离保护的作用原理距离保护的作用原理 （1）距离保护的概念）距离保护的概念 距离保护是反应故障点至保护安装地点距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定

15、动作时间的一种保护装置。该装置是而确定动作时间的一种保护装置。该装置是反映应被保护线路阻抗大小的，所以又称为反映应被保护线路阻抗大小的，所以又称为阻抗保护。阻抗保护。下面介绍距离保护中的三种阻抗：下面介绍距离保护中的三种阻抗：测量阻抗测量阻抗Zm 根据加在保护根据加在保护装置上的电压和流过的电流测知得装置上的电压和流过的电流测知得保护安装处至短路点间的阻抗。保护安装处至短路点间的阻抗。整定阻抗整定阻抗Zset保护安装处到保护保护安装处到保护 范围末端的线路阻抗。范围末端的线路阻抗。动作阻抗（起动阻抗）动作阻抗（起动阻抗）Zop保护保护刚好动作时的最大测量阻抗。刚好动作时的最大测量阻抗。（2）距

16、离保护作用原理）距离保护作用原理 距离保护反应的参数是阻抗即当短路点距离保护反应的参数是阻抗即当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。护有选择性地切除故障线路。第三节第三节 电力变压器保护电力变压器保护 一、电力变压器故障及不正常运行状态一、电力变压器故障及不正常运行状态 电力变压器是电力系统中非常重要的电电力变压器是电力系统中非常重要的电气设备之一。变压器发生故障或处于不正

17、常气设备之一。变压器发生故障或处于不正常运行状态，将会给系统运行和安全供电带来运行状态，将会给系统运行和安全供电带来严重危害，因此有必要根据变压器的电压等严重危害，因此有必要根据变压器的电压等级，容量和重要程度装设性能良好、工作可级，容量和重要程度装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。靠的继电保护装置。1.电力变压器故障电力变压器故障 电力变压器的故障分为油箱内部和油箱电力变压器的故障分为油箱内部和油箱外部两种故障。外部两种故障。（1）油箱内部故障主要包括绕组的相间）油箱内部故障主要包括绕组的相间短路、单相匝间短路、单相接地（指变压器短路、单相匝间短路、单相接地（指变压器中性点直接接地侧）故障

18、等。对于变压器而中性点直接接地侧）故障等。对于变压器而言，内部故障是非常危险的，不仅会烧毁变言，内部故障是非常危险的，不仅会烧毁变压器，而且由于绝缘物和油在电弧作用下急压器，而且由于绝缘物和油在电弧作用下急剧变化，容易导致变压器油箱爆炸。剧变化，容易导致变压器油箱爆炸。（2）变压器油箱外部故障主要是绝缘套）变压器油箱外部故障主要是绝缘套管和引出线上发生的各种短路。这类故障有管和引出线上发生的各种短路。这类故障有可能引起变压器绝缘套管爆炸，从而影响电可能引起变压器绝缘套管爆炸，从而影响电力系统的正常运行。力系统的正常运行。2.电力变压器的不正常运行状态电力变压器的不正常运行状态 变压器的不正常运

19、行状态主要有：变压器的不正常运行状态主要有：（1）油面降低，变压器油箱漏油引起；）油面降低，变压器油箱漏油引起；（2）过电流，由于变压器外部相间短路引起的）过电流，由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流；过电流和外部接地短路引起的过电流；（3）过电压，变压器外部接地短路，引起变压）过电压，变压器外部接地短路，引起变压器中性点过电压；器中性点过电压；（4）过励磁，变压器电压过高或频率过低引起；）过励磁，变压器电压过高或频率过低引起；（5）过负荷，由于负荷超过额定容量引起，过）过负荷，由于负荷超过额定容量引起，过负荷使变压器绕组过热，加速绕组绝缘老化，甚至负荷使变压器绕组过热

20、，加速绕组绝缘老化，甚至引起内部故障。因此，通常对这类不正常运行状态引起内部故障。因此，通常对这类不正常运行状态也要装设相应的继电保护装置。也要装设相应的继电保护装置。二、电力变压器保护配置二、电力变压器保护配置 1.瓦斯保护瓦斯保护 容量在容量在800kVA及以上的油浸式变压器和及以上的油浸式变压器和容量在容量在400KVA及以上的车间内油浸式变压及以上的车间内油浸式变压器一般都应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反器一般都应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反映变压器油箱内部的故障和油面降低，当变映变压器油箱内部的故障和油面降低，当变压器油箱内部发生故障伴随油分解产生气体，压器油箱内部发生故障伴随油分解产

21、生气体，或当变压器油面降低时，瓦斯保护动作。或当变压器油面降低时，瓦斯保护动作。2.电流速断保护电流速断保护 电流速断保护用来反映变压器油箱内部电流速断保护用来反映变压器油箱内部的绕组、引出线及套管处的相间短路。容量的绕组、引出线及套管处的相间短路。容量在在10000kVA以下单台运行的和容量在以下单台运行的和容量在6300kVA以下并列运行的小容量变压器，一以下并列运行的小容量变压器，一般装设电流速断保护，灵敏度稍低。般装设电流速断保护，灵敏度稍低。3.纵联差动保护纵联差动保护 纵联差动保护用来反映变压器油箱内部纵联差动保护用来反映变压器油箱内部的绕组、引出线及套管处的相间短路。保护的绕组、

22、引出线及套管处的相间短路。保护动作跳开变压器各侧的断路器。容量在动作跳开变压器各侧的断路器。容量在1000kVA及以上单台运行的变压器和容量在及以上单台运行的变压器和容量在6300kVA及以上并列运行的变压器，都要装及以上并列运行的变压器，都要装设纵联差动保护。当电流速断保护灵敏系数设纵联差动保护。当电流速断保护灵敏系数不满足要求时，也要装设纵联差动保护，瞬不满足要求时，也要装设纵联差动保护，瞬时动作。时动作。4.过电流保护过电流保护 过电流保护用来反映变压器内部和外部故过电流保护用来反映变压器内部和外部故障，作为瓦斯保护、纵联差动保护或电流速断保障，作为瓦斯保护、纵联差动保护或电流速断保护的

23、后备保护。作为主保护的后备和反应外部相护的后备保护。作为主保护的后备和反应外部相间短路引起的过电流，延时动作。间短路引起的过电流，延时动作。5.过负荷保护过负荷保护 过负荷保护用来反映变压器的过负荷。对过负荷保护用来反映变压器的过负荷。对于容量在于容量在400kVA以上的变压器，当数台并列运以上的变压器，当数台并列运行的变压器或单台运行的变压器并作为其他负荷行的变压器或单台运行的变压器并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。保护装置只接于某一相电流中并作用负荷保护。保护装置只接于某一相电流中并作用于信号。在无人值守的变电所内也

24、于信号。在无人值守的变电所内也 可将其作用可将其作用于跳闸或自动减负荷。于跳闸或自动减负荷。6.过励磁保护过励磁保护 大容量变压器，应装设过励磁保护，动大容量变压器，应装设过励磁保护，动作于延时发信号或跳闸。作于延时发信号或跳闸。7.其它保护其它保护 用来反应油温、油箱压力升高、冷却系用来反应油温、油箱压力升高、冷却系统故障。如监视变压器的上层油温不超过规统故障。如监视变压器的上层油温不超过规定值（一般为定值（一般为85），一般装设温度保护。），一般装设温度保护。当变压器的上层油温超过规定油温时，温度当变压器的上层油温超过规定油温时，温度保护动作发出信号或自动开启变压器冷却风保护动作发出信号或

25、自动开启变压器冷却风扇。扇。三、电力变压器的瓦斯保护三、电力变压器的瓦斯保护 在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对或层间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对地绝缘破坏引起的单相接地。变压器油箱内地绝缘破坏引起的单相接地。变压器油箱内发生任何一种故障时，由于短路电流和短路发生任何一种故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材点电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材料因受热而分解产生气体，因气体比较轻，料因受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们就要从油箱流向油枕的上部，当故障严它们就要从油箱流向油枕的上部，当故障

26、严重时，油会迅速膨胀并有大量气体产生，此重时，油会迅速膨胀并有大量气体产生，此时，会有强烈的油流和气流冲向油枕的上部。时，会有强烈的油流和气流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障时的这一特点，就构成反利用油箱内部故障时的这一特点，就构成反映气体变化的保护装置，称为瓦斯保护。映气体变化的保护装置，称为瓦斯保护。瓦斯保护分为两种：瓦斯保护分为两种：（1）轻瓦斯保护）轻瓦斯保护 用于反应轻微故障和油面降低，轻瓦斯用于反应轻微故障和油面降低，轻瓦斯保护动作于信号；保护动作于信号；（2）重瓦斯保护）重瓦斯保护 用于反应严重故障，重瓦斯保护动作于用于反应严重故障，重瓦斯保护动作于跳开变压器各侧的断路器。跳开变

27、压器各侧的断路器。瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速，接线瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速，接线简单等优点。当变压器内发生严重漏油或匝数很简单等优点。当变压器内发生严重漏油或匝数很少的匝间短路和绕组短路故障时，故障回路的电少的匝间短路和绕组短路故障时，故障回路的电流虽然很大，但反映在外部电路的电流变化很小，流虽然很大，但反映在外部电路的电流变化很小，变压器其他反应电量的保护均不能动作，而瓦斯变压器其他反应电量的保护均不能动作，而瓦斯保护却能可靠地动作。因此，对于变压器油箱内保护却能可靠地动作。因此，对于变压器油箱内部的各类故障，瓦斯保护都能灵敏的反应。但应部的各类故障，瓦斯保护都能灵敏的反应。但应注

28、意的是瓦斯保护只能反应变压器油箱内部范围注意的是瓦斯保护只能反应变压器油箱内部范围出现的故障，对油箱外套管与断路器引出线上的出现的故障，对油箱外套管与断路器引出线上的故障它是不能反应的。因此瓦斯保护不能单独作故障它是不能反应的。因此瓦斯保护不能单独作为变压器的主保护，通常是将瓦斯保护和纵联差为变压器的主保护，通常是将瓦斯保护和纵联差动保护配合共同作为变压器的主保护。动保护配合共同作为变压器的主保护。四、电力变压器的温度保护四、电力变压器的温度保护 当变压器的冷却系统发生故障或发生外当变压器的冷却系统发生故障或发生外部短路和过负荷时，变压器的油温将升高。部短路和过负荷时，变压器的油温将升高。变压

29、器油的温度越高，油的劣化速度越快，油变压器油的温度越高，油的劣化速度越快，油的绝缘性能降低。当油温达的绝缘性能降低。当油温达115120时，时，油开始劣化，而到油开始劣化，而到140150时劣化更明显，时劣化更明显，以致不能使用。因此，以致不能使用。因此，变压器运行规程变压器运行规程规定：上层油温最高允许值为规定：上层油温最高允许值为95，正常情，正常情况下不应超过况下不应超过85，所以运行中对变压器的，所以运行中对变压器的上层油温要进行监视。变压器油温的监视采上层油温要进行监视。变压器油温的监视采用温度信号装置。用温度信号装置。凡是容量在凡是容量在1000kVA及以上的油浸式变及以上的油浸式变压器均要装设温度保护，监视上层油温的情压器均要装设温度保护，监视上层油温的情况；对于车间内变电所，凡是容量在况；对于车间内变电所，凡是容量在315kVA及以上的变压器，通常都要装设温度保护；及以上的变压器，通常都要装设温度保护；对于少数用户变电所，凡是容量在对于少数用户变电所，凡是容量在800kVA左左右的变压器，都应装设温度保护，当温度超右的变压器，都应装设温度保护，当温度超过限值时，发出信号或用来开启变压器冷却过限值时，发出信号或用来开启变压器冷却风扇。风扇。