电气运行与维护.ppt

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Logo,*,电气运行与维护,2,目录,1）,电气二次回路,2）,控制回路和信号回路常用低压电器,3）,高压断路器的控制回路,4）,信号及测量回路,5）,发电厂变电所的操作电源,6）,继电保护基础,输电线路的电流保护,相间短路的方向性电流保护,电力系统的主设备保护,常用自动装置,7）,工厂供电系统概述,8）,发电机运行与事故处理,3,1）,电气二次回路,一次设备,:,直接用于生产、输送和分配电能,二次设备,:,对一次设备进行监视、控制、测量和保护,二次电气设备一般包括,:,控制和信号设备、测量表计、继电保护装置及各种自动装置,等，它们构成了发电厂和变电所的,二次系统,.,4,二次回路（接线）,:,将二次设备按照工作要求，互相连接组合在一起所形成的电路,二次回路,(,按用途,),分类,操作控制回路,测量回路,信号回路,保护回路,操作电源回路,自动装置回路,按电源性质可分为交流回路和直流回路,5,将二次设备按照工作要求连接在一起的图称为,二次接线图,按用途分,原理接线图,展开接线图,安装接线图,二次接线图应采用国家规定的图形符号和文字符号绘制,8,注,:,规定元件不带电（或断路器未合闸）时的状态为,“,常,”,态,常闭触点,元件不带电时触点处于闭合状态,常开触点,元件不带电时触点处于断开状态,9,二次接线图的种类,原理接线图,:,用来表示二次接线各元件,(,仪表、继电器、信号装置、自动装置及控制开关等的辅助接点,),的电气联系及工作原理的电气回路图。,优点：,图中元件设备以整体形式表示，一次设备和二次设备、交流和直流回路均绘在一起。便于了解设备的整体工作概况，给人以形象、明显、直观的感觉。,缺点,：没有标明元件内部接线、端子标号及回路编号，在较复杂的接线中，不适合用于施工和运行维护，不易查找错误。当元器件较多时电路的交叉多，交、直流回路、控制与信号回路均混合在一起，清晰度差。,10,-,10kV,线路的过流保护和测量回路原理接线图,图中的一次、二次设备有：电流互感器,TA(A,、,C,相,),，断路器,QF,，跳闸线圈,YT,，电流继电器,KA(A,、,C,相,),，时间继电器,KT,，信号继电器,KS,。“,+”,、“,-”,是操作电源正负极，“信号”是指连接到事故信号回路。,11,10kV,线路的过流保护和测量回路原理接线图,当线路中,A,或,C,相发生短路故障时，电流互感器,TA,二次侧流过很大的电流，若达到电流继电器,KA,的动作电流值,I,OP,时电流继电器,KA,动作，其动合触点闭合起动时间继电器,KT,，经预先整定的延时后，,KT,的延时动合触点闭合起动跳闸线圈,YT,跳开断路器,QF,，切除故障，并起动,KS,发出信号。,QF,跳开后，短路电流消失。,-,12,展开接线图：,将二次回路有关设备解体，按供电电源不同分为交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等几部分。各元件的线圈和触点则按动作顺序分别绘在不同回路中。,特点：,展开接线图接线简单、结构清晰、层次分明、阅图和查找错误方便,.,为了避免混淆，属于,同一个元件的,线圈和触点采用,相同的文字符号,，但各,支路,需标上,不同的数字回路标号,。,10kV,线路过流保护和测量展开接线图,13,安装接线图：是根据展开接线图绘制的表示出二次设备具体位置和布线方式的图形。安装接线图包括平面布置图、屏背面接线图、端子排图和电缆配置图等。是控制屏制作厂生产、加工和现场安装施工所用图，也是用户设备检修、试验等的主要参考图，。,高压线路测量及保护回路安装接线图,14,15,16,2）,控制回路和信号回路常用低压电器,低压电器,配电电器,控制电器,低压断路器,QA,低压熔断器,FU,刀开关,接触器,控制按钮,控制开关,指示灯,行程开关,17,一、低压电器,又称,自动空气开关,，主要装在变电所变压器的低压侧和各种低压配电屏中，也常用来对控制回路供电。,它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，其功能类似于高压断路器。,特点,:1),其操动部分可与开关本体结合为一体，不需设置专门的操动机构,2),断路器本身具有一些保护功能（如过电流、过载、欠电压等），不需通过互感器和继电器来实现,QA,图形符号,1,、低压断路器,18,结构,触头系统（主触头及辅助触点）,灭弧装置,脱扣器,自由脱扣机构及操作机构（手柄操作、电磁铁操作、电动机操作）,用途：配电用、电动机保护用、照明用、漏电保护用。,配电用断路器,类型：塑壳式断路器和框架式（万能式）断路器,19,低压断路器工作原理图,20,万能式断路器与塑壳式断路器的区别,区别：万能式断路器比塑壳断路器的额定电流等级大，就是说他允许通过的电流大。比如：万能断路器一般为（,630-6300A,）,塑壳的（一般在,6-800A,目前有很多厂家做到,1600A,）,使用场合：万能式断路器一般做总开关用，广泛应用于工矿企业变配电站，作为接通和断开正常工作电流以及不频繁的电路转换。塑料外壳式断路器广泛用于配电线路，作小容量发电机的保护和配电用，也被用于不频繁地启动和分断电动机，以及用于各种大型建筑（如宾馆、大楼、机场、车站、码头等）的照明电路。,21,塑壳式断路器,塑料外壳式低压断路器（原称装置式断路器）的主要特征是有一个采用聚酯绝缘材料模压而成的外壳，所有部件都装在这个封闭外壳中，仅在壳盖中央露出操作手柄。,塑壳式断路器,实物图片,手动操作手柄,上接线端子,分励脱扣按钮,下接线端子,塑壳式断路器通常装设在,低压配电装置,之中，作为配电线路或电动机回路的控制与保护开关,模数化微型断路器,22,万能式断路器,实物图片,万能式断路器,万能式断路器（又称框架式断路器）一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件均安装在这个框架底座内。,智能控制器,手动储能手柄,分闸按钮,合闸按钮,抽屉框架,二次接线端子,分合闸指示,储能指示,万能式断路器主要安装在低压配电柜中作为,进线开关、母联开关和大电流出线开关,，用于控制和保护低压配电网络。,23,原理、结构、保护特性,类似于高压熔断器,2.,低压熔断器,类型,刀形触头熔断器，如,NT,、,RT16,、,RT17,系列,螺栓连接式熔断器，如,RT12,、,RT15,系列,螺旋式熔断器，如,RL6,、,RL7,系列,圆筒帽式熔断器，如,RT14,、,RT30,系列等,FU,图形符号,功能：,主要对低压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保护功能。,24,低压熔断器实物图片,刀型触头熔断体,瓷熔管,内有金属熔体与石英沙,熔断器底座,接线端子,安装卡座,圆筒帽式熔断体,螺旋式熔断器,功能,：主要用来隔离低压电源。,QS,低压隔离开关实物图片,3.,低压隔离开关,结构,：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。,低压隔离开关一般采用手力操动机构。,26,低压,熔断器组合电器,实物图片,QFS,4.,低压熔断器组合电器,熔断器组合电器包括：,开关熔断器组（俗称负荷开关）,隔离器熔断器组,熔断器式开关（俗称刀熔开关）,熔断器式隔离器,27,28,29,30,31,功能,：用于供电系统的主电源与备用电源的自动转换或两台负载设备的自动转换。,断路器转换型,ATS,图片,电动操作机构,低压断路器,控制单元,负荷开关转换型,ATS,图片,全密封转换型负荷开关,电动,控制单元,手动操作手柄,类型,负荷开关转换型,ATS,断路器转换型,ATS,5.,自动转换开关电器,ATS,32,由一个或多个低压开关设备和相应的控制、测量、信号、保护、调节等电气元件或设备，以及所有内部的电气、机械的相互连接和结构部件组装成的一种组合体，称为低压成套开关设备,。,结构类型,（按开关安装方式分,）,固定式,结构简单、价格便宜,抽屉式,操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易,插拔式,仅主要元件（断路器）采用抽出式或插入式安装,组合式 小开关用抽屉式、大开关用插拔式,1,、抽出式低压开关柜 主要有,GCL(K),、,GCS,、,MNS,型等,可用作动力中心,(PC),和电动机控制中心,(MCC),。,2,、固定分隔式开关柜 有,GLL(K),型等。,3,、固定式开关柜 有,GGD,、,JK,型等。,用户变配电所采用低压开关柜组合成低压配电系统。,6.,低压开关柜,33,GGD,型固定式开关柜,实物图片,进线柜,出线柜,固定柜 柜体,出线柜,MCC,GCS,型抽出式开关柜,实物图片,进线柜,出线柜,PC,抽屉柜 柜体,34,二、控制电器,主令电器,:,用于发送和转换指令，控制容量不大的电路。,主令电器,控制按钮,指示灯,控制开关,接触器,一种能频繁操作交直流电路及大容量控制电路的自动控制开关电器，可作远距离控制用。其中用得最多的是电磁接触器，原理与电磁继电器相同，只是接触器控制的负载功率较大，故体积也较大。,35,控制按钮,(S):,自动控制回路中靠手动发出控制信号的电器。为标明各按钮的作用、避免误操作，通常按钮帽要做成,红,、,绿,、,蓝,、,白,等颜色以便区别。,按钮按下时，常闭触点先断开，然后常开触点闭合；松开后，依靠复位弹簧使触点恢复到原来的位置。,主要用于远距离操作继电器、接触器的接通或断开控制电路,36,2.,指示灯,:,在,控制回路和信号回路中用作电源工作状态、事故信号、预告信号、电器设备位置信号、指挥信号、联络信号和其它信号的指示。,3.,控制开关,(SA):,控制开关是对断路器、自动开关等进行控制的操作元件。常用的,LW2,系列的控制开关是用手柄操作的。操作手柄在不同的转换角度时，有不同的触头通断状态，能对多个回路进行控制。,1-,触头盒；,2-,面板；,3-,操动手柄,37,LW2,系列的控制开关控制开关有六个位置：两个预备操作位置,(“,预备合闸”和“预备跳闸”,),、两个操作位置,(“,合闸”和“跳闸”,),、两个固定位置,(“,合闸后”和“跳闸后”,),。,合闸操作的程序为：“预备合闸”“合闸”“合闸后”；跳闸操作的程序为：“预备跳闸”“跳闸”“跳闸后”。,操作时，操作人员先把控制开关转到“预备合闸”,(,或“预备跳闸”,),位置，再把控制开关手柄转至“合闸”,(,或“跳闸”,),位置，并保持在此位置，在确定断路器已完成合闸,(,或跳闸,),动作时，操作人员放开手柄。这时，控制开关在弹簧作用下会自动回转到“合闸后”,(,或“跳闸后”,),位置，整个操作过程完成。,38,4,、接触器,接触器由电磁系统（铁芯，,衔铁（上,铁心,）,，电磁线圈）、触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。,原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使铁芯产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。,线圈,铁芯,衔铁,主触点,弹簧,辅助,触点,M,3,电机,380,39,接触器应用,-,三相异步电动机的起停控制,（,1,）起动过程。合上开关,Q,按下起动按钮,SB,2,接触器,KM,线圈通电，与,SB,2,并联的,KM,的辅助常开触点闭合，以保证松开按钮,SB,2,后,KM,线圈持续通电，串联在电动机回路中的,KM,的主触点持续闭合，电动机连续运转，从而实现,连续运转控制。,（,2,）停止过程。按下停止按钮,SB,1,接触器,KM,线圈断电，与,SB,2,并联的,KM,的辅助常开触点断开，以保证松开按钮,SB,1,后,KM,线圈持续失电，串联在电动机回路中的,KM,的主触点持续断开，电动机停转。,40,3）,高压断路器的控制回路,一、概述,1,、控制方式,远方,控制,(,集中,/,距离控制,),：,通过相应的仪表及信号监视其执行，可靠性高，用途广。,就地控制：,由操作人员在开关柜上操作，,一般用于不太重要的回路中的断路器或,610kV,配电装置。,在发电厂和变电站中，电气设备的投入和退出是由断路器完成的。,远方手动,远方自动,41,(4),应能监视控制回路电源和断路器跳闸、合闸回路的完好性。,(5),应能实现闭锁要求，对于气动和液压操动机构，当压力不正常时，除有信号反应外，还应进行操作闭锁。,(6),控制回路接线应简单、可靠、使用电缆少。,2,、断路器控制回路应满足下述基本要求：,(1),断路器跳、合闸后，应能迅速自动切换对应的操作电路，以避免因跳、合闸线圈长时间通电而烧毁。,(2),应能指示断路器跳、合闸状态。,(3),应有防止断路器多次跳闸、合闸的防“跳跃”闭锁功 能。,42,1,、断路器辅助触点的作用,当断路器合闸,(,或跳闸,),后，断路器辅助触点,QF1,和,QF2,切换。,合闸前,，,QF1,断开,，,QF2,闭合,。,合闸后,，,QF1,闭合,，,QF2,断开,。,跳闸前,，,QF1,闭合,，,QF2,断开。,跳闸后，,QF1,断开,，,QF2,闭合。,很多情况下断路器的,主触头电流很大,，或电压很高，不能直接用于监测，必须通过,辅助触头来代替,。,断路器辅助触点,QF1,和,QF2,：,QF1,-,动合触点：与主触头,状态一致,，即主触头合则其合，反之亦然；,QF2,-,动断触点：与主触头,状态相反,，即主触头合则其分，反之亦然；,二、断路器的典型控制回路,43,步骤,:,控制开关,S,旋至,“,就地,”,位置、遥控压板,XB2,打开,。,（预备合闸）,（,1,）就地手动合闸,2,、合闸,2.,按下控制开关“,SA,合”，,(+W)S SA,合,KCFV2 K3 QF2,合闸线圈,YC,（,-W,）接通,断路器,合闸,。,3.,此时,QF1,闭合,、触点,QF2,断开,：,（,+W,）,K7 HR QF1 YT,（,-W,）接通，于是,红灯,HR,发光,，表明断路器处于,合闸状态,；,4.,同时合闸位置继电器,K7,也励磁动作，,发出合闸信息,。,放开,SA,手柄，让,SA,自动返回“,合闸后,”位置。,44,（,2,）远方遥控合闸,步骤,:,控制开关,S,旋至“,远方,”位置、遥控压板,XB2,接通,（,+W,）,S XB2,K2 R,（,-W,）接通,.,则K2,励磁并动作，发出可进行操作信息，通过远方合闸继电器,K5,动作，使其常开触点,K5,闭合,2.(+W)S XB2,K5 KCFV2 K3 QF2,YC,（,-W,）接通，断路器,合闸,.,3,以下与就地手动合闸相同,.,2,、合闸,45,步骤,:,控制开关,S,旋至“,就地,”位置、遥控压板,XB2,打开（,预备跳闸,）,。按下控制开关“,SA,跳,”，（,W,）,S,SA,跳,K1 (-W),接通。,（,1,）就地手动跳闸,3,、跳闸,2.K1,励磁并动作，其常开触点闭合，（,+W,）,K1 KCF1 QF1,分闸线圈,YT,（,-W,）接通，断路器,跳闸。,3.,QF1,断开,，切断跳闸线圈,YT,的电源；,QF2,闭合,，,绿灯,HG,发光,，表明断路器处于跳闸状态，跳闸位置继电器,K6,动作发出,跳闸信息,。,4.,断路器QF确实跳闸后，放开SA手柄，SA自动回到“,跳闸后,”位置,46,（,2,）远方自动跳闸,3,、跳闸,步骤,:,1.,控制开关,S,旋至“远方”位置、遥控压板,XB2,接通,（,预备跳闸,）,（,+W,）,S XB2 K2 R,（,-W,）接通。,4.,QF1,断开,，切断跳闸线圈,YT,的电源；,QF2,闭合,，,绿灯,HG,发光,，表明断路器处于跳闸状态，跳闸位置继电器,K6,动作发出,跳闸信息。,3.K1,励磁并动作，其常开触点闭合，（,+W,）,K1 KCFI QF1,YT,（,-W,）接通，断路器,跳闸。,2.K2,动作，发出可进行操作 信息，通过远方跳闸继电器,K4,动作，使其常开触点,K4,闭合。,47,4.,防“跳跃”闭锁,按下控制开关“,SA,合”后，断路器就合闸。,如果是合闸于,有予伏性故障的,线路上，则在继电保护作用下，断路器会,自动事故跳闸,。,假若控制开关“,SA,合”接触时间过长，或触点被焊住或机械被卡住不能复归，即,“,SA,合”一直在发合闸信号,，则断路器在事故跳闸后会,再次合闸,。由于是,永久性故障,，在继电保护作用下，,断路器又会跳闸,，造成断路器多次合闸、跳闸，即出现断路器“跳跃”现象，这极易造成断路器损坏，必须加以防止。,方法,:,控制回路中设有防跳闭锁继电器,KCF,电流线圈,KCFI,串联在跳闸回路中（,起动用,）,，电压线圈,KCFV,串联在合闸回路中（,自保持用,）。,48,机理,:,自动事故跳闸,时，电流线圈,KCFI,励磁，其常开触点,KCFI1,和,KCFI2,闭合。,当控制开关,SA,合,合闸于有,予伏性故障,的线路并出现,“,SA,合”被卡住,时,电压线圈,KCFV,启动，其常闭触点,KCFV2,断开,，切断了合闸回路，避免断路器的再次合闸。,防跳继电器,KCF,自保持直至合闸命令解除，,SA,合,断开，,KCF,的电压线圈断电后电路才恢复原来状态。,防,“,跳跃,闭锁,49,4）,信号及测量回路,一,.,信号回路,由信号电源、信号装置及连接线组成的回路称,信号回路,。,1,、位置信号,反映出电气设备工作状态，例如可利用,红灯,、,绿灯,(,或者位置继电器,),来反映断路器合闸、跳闸位置；隔离开关多用本身带有的位置指示器来指示其工作状态；发电机运行中的调相状态和发电状态可用灯光表示；有载调压变压器设有与调压开关相配套的位置指示器来反映其分接头位置等。,50,2,、,事故信号,当发生事故断路器跳闸时,的,事故,信号，包括,音响信号,(,高音电笛声,全厂公用,),和,灯光信号,(,各断路器专用,),。,3,、,预告信号,预告信号是在某些电气设备出现了,不正常运行状态,时发出的信号，通知运行人员尽快采取措施加以消除。例如变压器过负荷、变压器油温过高、轻瓦斯保护动作、变压器风扇故障、电压互感器二次回路断线、直流回路绝缘损坏、中性点不接地系统单相接地和控制回路断线等都应发出预告信号。为了与事故信号相区别，预告信号的音响采用,电铃声响,，传统的预告灯光信号都设计成,光字牌,。,事故信号和预告信号统称为,中央信号,。,51,52,二、测量回路,由测量仪表和连接线组成的回路就是测量回路,发电厂变电所中用得较多的电气测量仪表是：电流表、电压表、频率表、同步表、有功功率表、有功电能表、无功电能表；,非电量仪表有温度表、水位表、压力表、流量表、真空表等。,535）,发电厂变电所的操作电源,要求,:,(1),在任何情况下都能不间断供电,;,(2),电源能量和电压质量均应能在最严重事故情况下保证用电设备可靠工作。,一、操作电源分类,交流操作电源,直流操作电源,:,主要的操作电源；,54,（一）蓄电池组操作电源,蓄电池是一种独立的可靠电源。在发电厂内发生任何事故时，甚至在全厂电源全部停电的情况下，蓄电池都应能保证直流系统中的用电设备可靠而连续地工作，同时还可以作为全厂事故照明电源。,蓄电池分类,密封型,(,免维护,):,具有使用方便、寿命长的特点,敞开式,直流操作电源可用来供电给直流控制负荷和直流动力负荷。,55,1,、酸性蓄电池：,容量大，多用于大、中型发电厂和变电所。,但由于它充电时要排出氢和氧的混合气体，有爆炸危险，而且随着气体带出硫酸蒸气，有强腐蚀性，限制了应用。,放电过程,:,正常工作,充电过程,:,当端电压由,2.4V(,最大电压,),降至,1.8,1.75V,后，需充电后才能放电,.,2,、,碱性蓄电池,：,常用镉镍蓄电池，多用于中、小型发电厂和变电所。,大电流放电性能好，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，,体积小，,无需专用房间来装设，应用比较普遍,。,56,（二）硅整流电容储能直流操作电源,硅整流电容储能直流操作电源由硅整流设备和储能电容器两部分并联构成。,正常运行时电容器充电储能，在故障情况下，直流母线电压过度降低或消失时，电容器迅速对继电器和跳闸回路放电，保证其正常动作。,优点：投资省、设备少、维护简单、占地面积小。,主要缺点：储能容量有限而且电容放电电压按指数曲线衰减，不能保证对负荷长期连续供电，因此只能用作小型变电所的直流操作电源。,57,（三）复式整流直流操作电源,提供直流操作电压的整流装置有两个,：一是由变电所自用变压器或电压互感器供电的整流设备，属于,交流电压供电,；二是由电流互感器供电的整流设备，属于,交流电流供电,。因为仅有交流电压供电的直流操作电源，则当变电所内部或外部发生故障时，直流母线,电压会降得很低,，无法保证正常工作；而发生短路故障时，流过相关电流互感器的一次电流就是短路电流，由它供电的整流设备的,输出电压反而增大,。上述两种电源配合使用，,能保证供电系统在正常和短路故障情况下直流系统均能可靠地供电。,特点,:,与上述电容储能式相比，复式整流装置的输出功率更大，电压稳定性更好。,设备少、投资省、维护简单和占地小；但是整流系统设置和调试困难，其可靠性受系统运行方式影响较大，应用范围不广，仅适用于中小变电站或小型水电站。,58,二、直流系统的运行,以蓄电池为例来介绍直流系统的运行。,1.,电压等级,:,基本单元为,2V,。,蓄电池直流系统是由多个蓄电池串联而成的，其个数和组数应根据使用场所和直流系统的电压等级确定。直流系统的电压等级有,220V,、,110V,、,48V,和,24V,等。,大型火电厂采用,220V,和,110V,两种电压等级，将动力负荷和控制、信号、保护电源用蓄电池组分开，前者采用,220V,、后者采用,110V,。,59,2.,浮充电运行方式,将充满电的蓄电池组与浮充电装置并联运行，浮充电装置正常工作时，除供给直流母线上的经常性负荷外，还用不大的浮充电电流向蓄电池浮充电以补偿蓄电池的自放电损耗，使蓄电池经常处于满充电状态。,在需要很大冲击电流（如断路器合闸）时，绝大部分电流可由蓄电池组供给；在浮充电设备中断时，则全部直流负荷可由蓄电池组供电。,3.,直流系统接线图,60,图,6.48,蓄电池（,EA,和,EB,）、一套浮充电装置（,DA,和,DB两组蓄电池设一套共用充电装置（,DC,）,主母线：,1A,和,1B,；充电母线：,1CA,和,1CB,联络开关：,Q1,和,Q2,；蓄电池电源开关：,QA,和,QB,整流充电设备输出开关：,QCA,和,QCB,采用单母分段方式。每段接一组蓄电池（,EA,和,EB,）、一套浮充电装置（,DA,和,DB,），正常时两段母线解列运行。,两组蓄电池设一套共用充电装置（,DC,）,61,三、交流不停电电源,采用交流操作电源，可使二次回路简化，投资减少，维护方便，但是它不适于比较复杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。交流操作电源广泛用于中小工厂变配电所中断路器采用手动操作或弹簧操作及继电保护采用交流操作的场合。,1.UPS,供电电源来源,交流整流,直流系统,旁路备用电源,2.UPS,组成,整流充电装置,逆变装置,旁路装置,:,变压器、调压变、稳压器及控制器,逆变,62,3.UPS,工作原理,:,(1),正常：由工作电源经整流、逆变后经,K,2,K,3,K,5,提供交流,220V,恒频、恒压电源馈送到交流配电盘母线上供负载用。,(2),工作电源或整流器故障,:,可由蓄电池直流系统供给。,63,(3),逆变器故障：由静态切换开关自动切换至旁路备用电源，经变压器，调压变压器及,K,1,K,3,K,4,馈送到交流配电母线。逆变器的输出频率、相位应与备用电源保持同步。,64,6）,继电保护基础,一、继电保护的基本知识,二、,输电线路的电流保护,三、相间短路的方向性电流保护,四、接地故障的电流保护,五、电力系统的主设备保护,六、常用自动装置,65,一、继电保护的基本知识,在电力系统运行中，,外界因素,(,如雷击、鸟害等,),、,内部因素,(,如绝缘老化、损坏等,),及,操作,等，都可能引起各种,故障及不正常运行状态,的出现。,常见的故障,有：单相接地；两相接地短路；两相短路；三相短路；断线等。,1,、电力系统故障及非正常运行状态,常见的电力系统,非正常运行状态,有：过负荷；过电压；非全相运行；振荡等。,故障和非正常运行状态都能引起系统,事故,。所谓事故，是指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏；造成对用户停止送电、少送电或电能质量变坏；甚至造成人身伤亡、设备损坏等。,66,在电力系统中，除应采取积极措施尽可能,消除发生故障的诱因,外，当故障发生时，必须迅速可靠地,将故障设备从系统中切除,，以保证非故障设备的正常运行，并尽量缩小故障影响范围。切除故障的时间必须保证设备的安全和系统的稳定，有时甚至要求在几十毫秒以内。这就需要在每个电气元件上装设灵敏可靠的,继电保护装置,。,系统故障可能造成的后果,：,(1),短路故障点强大的短路电流及燃起的电弧，可能损毁设备；,(2),短路电流所通过设备因热效应和电动力而损坏或缩短了寿命；,(3),电力系统部分区域电能质量下降，如电压大幅度降低，影响用户的正常生产工作；,(4),电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引起系统瓦解。,67,2,、继电保护的任务及作用,继电保护装置就是能迅速反应电力系统中电气元件发生的各种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。,继电保护的任务：,(1),自动、迅速、有选择地跳开特定的断路器，从电力系统中切除故障元件，保证无故障部分迅速恢复正常运行；,(2),反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件,(,如有无经常值班人员,),，动作于信号、减负荷和跳闸。,预防事故、缩小事故范围，提高运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全连续供电，它是电力系统安全稳定运行不可缺少的组成部分。,继电保护的主要作用：,68,3,、继电保护的基本原理和组成,继电保护的基本原理,母线电压,U,：下降,线路电流,I,：增大,测量阻抗,Z,：减小,正常运行与故障的区别,69,由特征量的变化可构成以下原理的保护：,过电流保护,(Over Current Protection),低电压保护,(Under Voltage Protection),距离保护（阻抗保护）,(Distance Protection),纵联保护（,纵差动保护、高频保护、微波保护、,分相电流差动保护等,）,行波保护,(Travelling-Wave Protection),、能量方向保护等,特征量,：电流、电压、测量阻抗、零序或负序分量、电流或电压的突变量等,.,70,过电流保护基本原理,当,f,点发生短路故障时，线路中流过短路电流,I,k,，电流互感器,TA,二次侧流过很大的电流,I,k,n,TA,，当此电流达到电流继电器,KA,的动作电流值,I,OP,时，电流继电器动作，其输出脉冲起动时间继电器,KT,，经预定延时后，,KT,的输出脉冲起动跳闸线圈,YT,，跳开断路器,QF,，切除故障，并起动,KS,发出信号。,短路电流消失，电流继电器立即返回。使继电器返回的电流临界值，称为返回电流,I,re,。返回电流与动作电流之比称为返回系数,:k,re,=I,re,/I,OP,。,KT,71,组成,：测量部分逻辑部分、执行部分,测量部分,逻辑部分,执行部分,输入信号,输出信号,整定值,测量部分测量被保护元件电气量，经过转换和构成后，将其与整定值比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”、等于“,0”,或“,1”,等逻辑信号，以便判断保护是否起动；逻辑部分根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现次序或组合方式，确定保护装置是否动作；执行部分根据逻辑部分所做出的判断，执行保护装置的任务,(,跳闸或发信号,),。,72,4,、对电力系统继电保护的基本要求,选择性,快速性,灵敏性,可靠性,继电保护的,四性,73,(1),选择性：,仅将故障元件切除，使得故障停电范围尽可能的小，保证无故障部分继续运行。,f,1,短路，保护,1,、,2,跳闸，,B,不中断供电,f,3,短路，保护,6,跳闸，,C,不中断供电,如,6QF,拒动，由,5,动作，,5QF,跳闸,远后备,74,继电保护的几个概念,主保护,：,满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有,选择性地,切除被保护设备和线路故障的保护。,后备保护,：,当主保护或断路器,拒动,时，用来,切除故障,的保护。,远后备保护,：当主保护或断路器拒动时，由,相邻电力设备或线路,的保护来实现的后备保护。,近后备保护,：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的,另一套保护,来实现的后备保护,(,相间短路,),。当断路器拒动时，由,断路器失灵保护,来实现后备保护。,75,(2),速动性,：,也称快速性，快速地切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。,(3),灵敏性：,指反应故障的能力，用灵敏系数,K,s,来表示。在事先规定的保护范围内部发生故障时，不论短路点的位置，短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐感觉，正确反应。,灵敏系数的计算需考虑最不利的计算条件。,K,s,越大越灵敏,76,(4),可靠性,：,该动作时不拒动（可依赖性），不该动作时不误动（安全性）,5,、继电保护技术的发展,(1),机电式继电器,：,电磁型、感应型和电动型。,(2),电子式静态保护装置：,晶体管式、集成电路式。,(3),微机保护：,自,80,年代以来已得到广泛应用。,77,6,、常用的保护继电器,电流继电器,：电流保护的测量元件,电压继电器：,电压保护的测量元件,中间继电器：,在继电保护装置和自动装置中用以增加触点数量以及容量,时间继电器：,建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系,信号继电器,：作为继电保护装置和自动装置动作的信号指示,78,电磁型继电器,(Electromagnetic Relays),电磁型继电器基本结构型式有螺管线圈式，吸引衔铁式和转动舌片式三种，如下图所示。,79,80,电流继电器的继电特性,动作状态,不动作,电流增加方向,返回系数,一般为,0.85,微机保护为,0.95,继电器的常开触点,4,闭合，继电器动作,继电器返回,电磁型电流继电器,81,输电保护,电流保护,距离保护,纵联,原理的保护,纵联差动保护,高频保护,微波保护,二、输电线路的电流保护,82,忽略电阻,R,为系统等效电源的相电势,X,s,为等效电源阻抗，,X,k,为短路阻抗,注：,当系统中某一点发生三相短路时，稳态短路电流为,当系统中某一点发生两相短路时，稳态短路电流为,由上面的两式可见：,短路点距电源越远，即,X,k,越大，则故障电流越小；若系统运行方式愈小，即,Xs,愈大，则,I,k,也愈小。,83,最大和最小,运行方式,不同的系统运行方式下，,Xs,取值不同。当,X,s,分别取为最小系统阻抗,X,s,min,和最大系统阻抗,X,s,max,时，短路电流分别为,最大短路电流,I,k,max,和,最小短路电流,I,k,min,则分别对应于系统,最大运行方式和,最小运行方式,。常用的有最大三相短路电流,I,(3),k,max,、最小三相短路电流,I,(3),k,min,和最小两相短路电流,I,(2),k,min,。,电流保护的动作条件是流过保护的电流达到保护的动作值,I,OP,。过电流保护应保证流过正常运行时可能的最大负荷电流,I,L,max,，,而可靠不误动。,84,（一）瞬时电流速断保护,电流,I,段保护,1.,瞬时电流速断保护的作用原理,如图，在相邻线路,B,出口短路时，保护,1,瞬时电流速断保护不应起动，,为此其动作电流应躲过线路末端,B,点的最大短路电流,(,即,B,出口短路时，即使出现最大短路电路，为了让保护,2,动作，保护,1,应不动作，,),。,不带时限,（只有继电器本身固有动作时间）的瞬动电流保护。,保护的动作电流,按躲过被保护线路,外部,短路的最大短路电流来整定,，,以满足选择性。,85,被保护线路末端短路时，流过保护的最大短路电流。,瞬时电流速断保护的动作电流；,可靠系数，取,1.2,1.3,；,整定,86,瞬时电流速断不能保护线路全长，只能保护线路首端的一部分，最大运行方式发生三相短路时，保护区长度为,L,max,；最小运行方式下发生两相短路时，保护区长度为,L,min,，保护范围因系统运行方式和故障形式而改变。,曲线,1,：最大运行方式下发生三相短路的电流,曲线,2,：最小运行方式下发生两相短路的电流,任何运行方式下发生相间短路的电流值都在这两条曲线之间,87,中间继电器作用：,容量大，可接通跳闸线圈,YR(KA,不行，接点容量比较小，不能直接接通跳闸线圈,YR),增大保护固有动作时间（,0.1s,）,防止误动作,（二）瞬时电流速断保护,电流,I,段保护,2.,单相原理接线图,88,灵敏度,电流速断保护的灵敏度用,保护范围百分比,来表示。一般要求最大保护范围达线路全长的,50%,，最小保护范围达线路全长的,15%,20%,。,动作时限,优点：简单、快速、可靠,缺点：不能保护线路全长，且保护范围受系统运行方式的影响,中间继电器的固有动作时间,89,（二）限时电流速断保护,电流,II,段保护,整定原则：动作电流应躲过相邻线路电流速断保护的动作电流,限时电流速断保护的可靠系数,1.1,1.2,相邻线路,瞬时电流速断,的动作电流,原理：保护本线路全长并,延伸至相邻线路,，但,不超过,相邻线路,瞬时电流速断保护,的保护范围。以时限保证选择性。,90,（二）限时电流速断保护,电流,II,段保护,时限,：,为保证选择性，应与相邻线路电流,I,段时限相配合,一个时限阶段,:,一般取,0.5s,灵敏性：,用灵敏系数,k,s,表示,灵敏度校验点两相金属性短路时流过继电器的最小短路电流,注意,91,限时电流速断的单相原理接线,与电流速断不同之处：用时间继电器,KT,代替了中间继电器,KM,KT,92,（三）定时限过电流保护,电流,III,段保护,1.,单相原理接线：与限时电流速断保护相同,2.,整定原则,3.,动作时限,4.,灵敏度,主保护,电流,I,段保护,电流,II,保护,后备保护,电流,III,保护,93,（三）定时限过电流保护,电流,III,段保护,2.,整定原则：按,躲开最大负荷电流,整定,能保护本线路的全长，,能保护相邻线路的全长，,起远后备的作用,94,（三）定时限过电流保护,电流,III,段保护,3.,动作时限：,按阶梯原则,点发生短路故障时，保护,1,、,3,、,5,都可能启动，最后由,5,切除（选择性）,时间级差，一般取,0.5s,95,（三）定时限过电流保护,电流,III,段保护,4.,灵敏度,可作本线路全长的,主保护,或,作近后备,外，还要作为相邻线路的,远后备保护,#1,作近后备,#1,作远后备,96,（四）电流保护的接线方式,1.,指电流保护中,电流继电器线圈,与,电流互感器二次绕组间的,连接方式,.,2.,两种接线方式,（,1,）,完全接线方式：三相星形接线,（,2,）,不完全接线方式：两相星形接线,用于,35kV,及以下线路保护,用于发动机、变压器母线及,110kV,以上线路保护,三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。,两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但,B,相发生单相短路时，保护装置不会动作。,97,（五）阶,(,三,),段式电流保护,由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择地切除故障，常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成,三段式,电流保护。具体应用时，可以只采用速断加过电流保护,+,，或限时电流速断加过电流保护,+,，也可以三者同时采用。,98,（五）阶,(,三,),段式电流保护,三段式,电流保护,主保护,后备保护：,瞬时电流速断保护（,I,段）