第十二章 电力系统继电保护.pptVIP

第十二章电力系统继电保护第一节继电保护的概述1．继电保护的基本任务电力系统运行中的各种电气设备可能会出现不正常工作和故障状态。不正常工作状态是指电气设备的超出其额定工况参数运行，在一段时间内，设备还可以继续运行的一种工作状态。例如：过负荷、过电压、系统振荡等。故障状态主要是指各种类型的短路，例如：三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路；其中，最常见故障是单相接地短路。电力系统发生短路时，不仅使电力系统电流增加、电压降低，而且会造成人身伤亡及设备损坏后果，使电能质量降低，影响电力系统运行的稳定性。为了及早发现不正常工作状态以及预防故障的发生，只有借助于继电保护装置。继电保护装置是反应电力系统中电气元件发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置，也是电力系统自动化的重要组成部分。继电保护的基本任务是：1)电气设备发生故障时，能自动、迅速、有选择的将故障设备从电力系统中切除，避免故障设备继续遭到破坏，使非故障元件继续运行。2)电气设备出现不正常工作状态时，根据运行维护的条件动作于信号或跳闸。2.继电保护的基本原理及组成电力系统发生短路故障时，许多参量比正常时有了变化，只要找出正常运行与故障时系统中电气量（非电气量）的变化特征或差异，组成某种判据，从而实现某种保护的原理。例如：根据短路电流较正常电流升高的特点，可构成过电流保护；利用短路时母线电压降低的特点可构成低电压保护；利用电压与电流之间的相位差的改变构成方向保护。除此之外，根据线路内部短路时，两侧电流相位差变化可以构成差动原理的保护；根据故障时变压器油内产生的气体而构成的瓦斯保护。继电保护装置一般由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。（1）测量元件。测量从被保护对象输入的有关参数量（如电流、电压、功率方向等），并与设定的整定值进行比较，将根据比较结果输出至逻辑元件。一般由电流、电压、功率、阻抗或差动继电器等组成。（2）逻辑元件。根据测量元件输出判别是否发生故障或不正常工作状态，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令输出至执行元件。一般由时间继电器、各种数字门电路和比较电路等组成。（3）执行元件。根据逻辑元件输出至的信号，最后完成保护装置所担负的任务。故障时跳闸；不正常工作时发信号；正常运行时不动作。一般由中间、信号继电器组成。3.电磁式继电器（1）电磁式继电器的结构及工作原理。电磁型继电器基本结构如图12-2（a）（b）（c）所示，分别为螺管线圈式、吸引衔铁式、转动舌片式。主要构成元件有电磁铁1、可动衔铁2、线圈3、触点4、反作用弹簧5和止挡6。其中，触点分为常开触点（动合触点）或常闭触点（动断触点）。常开触点是指继电器线圈没带电时打开的一对触点；常闭触点是指继电器线圈没带电时闭合的一对触点。以吸引衔铁式为例，说明其工作原理。当继电器线圈3通入交流电流时，产生磁通。经电磁铁1、可动衔铁2和气隙形成回路，衔铁被磁化产生电磁转矩Me。当MeMs+Mf（Ms是弹簧反作用力矩；Mf是摩擦力矩），可动衔铁被吸引，带动其上面的可动触点动作，则继电器动作；当电磁转矩MeMs-Mf，可动衔铁在弹簧的反作用力作用下，被拉回原位，则继电器返回。（2）电磁式过电流继电器。它是反应被保护元件电流升高而动作的一种继电器，基本结构如图12-2（c）所示。当其线圈通以交流电流时，产生电磁转矩其中，为磁路的磁阻，为线圈的匝数。当电磁转矩MeMs+Mf时，使电流继电器常开触点闭合的最小电流称为继电器的动作电流（）；当电磁转矩MeMs-Mf，使电流继电器常开触点打开的最大电流称为继电器的返回电流（）；电流继电器返回电流与动作电流的比值，称为继电器的返回系数（）。[提示]由于摩擦力矩和剩余力矩的作用，使电磁式电流继电器的返回系数小于1。（3）电磁式电压继电器。它分为低电压继电器和过电压继电器，过电压继电器的工作原理与过电流继电器类似，不作具体介绍，这里着重介绍低电压继电器。电磁式低电压继电器是反应被保护元件电压降低而动作的一种继电器。低电压继电器基本结构如图12-3（c）所示。当其线圈通以交流电压时，产生电磁转矩其中，为低电压继电器线圈阻抗。使低电压继电器常闭触点闭合的最大电压称为低电压继电器的动作电压（）。使低电压继电器常闭触点打开的最小电压称为低电压继电器的返回电压（）。低电压继电器返回电压与动作电压的比值，称为继电器的返回系数（）电磁式低电压继电器的返回系数大于1。（4）电磁式时间继电器。它是建立保护所需要的动作时间。