电力系统继电保护的基本构成作用原理及基本要求考点集锦.docVIP

电力系统继电保护的基本构成、作用、原理及基本要求考点集锦 第一节电力系统继电保护的作用 电力系统是电能生产、变换、输送、分配和使用的各种电力设备按照一定的技术与经济要求有机组成的一个联合系统。 一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备，如发电机，变压器，断路器，输电线路，母线，补偿电容器，电动机及其他用电设备等。 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，称为电力系统的二次设备。 当前电能一般还不能大容量的存储，生产、输送和消费是在同一时间完成的。因此，电能的生产量应每时每刻与电能的消费量保持平衡，并满足质量要求。由于一年内夏，冬季的负荷较春、秋季的大，一星期内工作日的负荷较休息日的大，一天内的负荷也有高峰和低谷之分，电力系统中的某些设备，随时都有因绝缘材料的老化、制造中的缺陷、自然灾害等原因出现故障而退出运行。为满足时刻变化的负荷用电需求和电力设备安全运行的要求，致使电力系统的运行状态随时都在变化。 电力系统的运行状态是指电力系统在不同运行条件下的系统与设备的工作状况。电力系统的运行条件一般可用三组方程式描述，一组微分方程式用来描述系统元件及其控制的动态规律，两组代数方程 式则分别构成电力系统正常运行的等式和不等式约束条件。 电力系统运行控制的目的就是通过自动的和人工的控制，是电力系统尽快摆脱不正常状态和故障状态，能够长时间地在正常状态下运行。 电力系统的正常工作状态： 等式约束条件是由电能性质本质决定的，即系统发出的有功功率和无功功率应在任一时刻与系统中随机变化的负荷功率相等。 ? PGi ???PLj ???PS ? 0有功平衡 ? QGi ???QLj ???QS ? 0无功平衡 其中， PGi和 Q Gi分别为 i个发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率 PLj和 Q Lj分别为 j个负荷使用的有功功率和无功功率 △PS和△Q S分别为电力系统中各种有功功率和无功功率损耗 不等式约束条件涉及供电质量和电气设备安全运行的某些参数，他们应处于安全运行的范围内，例如： ? S ? S kk.max ? ?Ui.min ? Ui ? Ui.max ? I ? I ? ij ij .max ?fmin ??? f ? fmax ? 其中， Sk和 S k.max分别为发电机、变压器或用电设备的功率及其上限 Ui、U i.max、U i.min分别为母线电压及其上下限 Iij和 I ij.max分别为输配电线路中的电流及其上限 f、f 、f min分别为系统频率及其上下限 max 在正常状态下运行的电力系统，所有的等式和不等式约束条件均满足，表明电力系统以足够的电功率满足负荷对电能的需求；电力系统中各发电、输电和用电设备均在规定的长期安全工作限额内运行；电力系统中各母线电压和频率均在允许的偏差范围内，提供合格的电能。 常见的不正常工作状态及其危害： 正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。 常见例子如下： （1）负荷潮流越限致使电流升高（过负荷）。 （2）发电机突然甩负荷引起发电机频率升高；系统出现有功功率缺额引起的频率降低。 中性点不接地系统发生单相接地引起的非接地相电压升高。 电力系统发生振荡。不正常工作状态的危害： （1）电流超过额定值引起的过负荷，使电气设备的载流部分和绝缘材料的温度超过散热条件的允许值而不断升高，造成载流导体的熔断或加速绝缘材料的老化和损坏，可能发展成故障。 （2）电压的升高有可能超过绝缘介质的耐压水平，造成绝缘击穿，酿成短路。 （3）电压过低时，对于占负荷比重最大的异步发动机转差增大， 转速降低，绕组中电流增大，温升增加，寿命缩短。 （4）电压的过大偏移会引起电力系统无功潮流的改变，增加有功损耗等。 对于发电厂和电力系统的主要影响有：频率下降时，汽轮机叶片的振动变大，当频率由额定的 50Hz降低至 45Hz附近时，某些汽轮机叶片还可能发生共振而断裂；由异步电动机驱动的火力发电厂厂用机械的出力降低，导致发电机出力下降，使系统频率进一步下降，从而引发频率崩溃；系统频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，所消耗的无功功率增加，引起电压下降，如果原来系统的电压就较低，还可能引发电压崩溃。 如何处理不正常工作状态： 通过自动和人工的方式消除这种不正常现象，使系统尽快恢复到正常运行状态。由于不正常工作状态对电力系统和电力设备造成的经济损失与运行时间的长短有关，加之引起不正常工作状态的原因复杂，一般由继电保护装置检测到不正常状态后发出信号，或延时切除不正常工作的元件。 故障状态及其危害： 电力系统的一次电气设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因而发生短路、断线等故障。最常见同时也是最危险的故障是发