文档介绍：继电保护基本原理及保护装置的组成
电力系统继电保护的任务
电力系统是由发电机、变压器、母线、输配电线路及用电设备组成。电力系统各元件之间是通过电或磁的联系,任一元件发生异常运行状态或故障时,都可能立即在不同程度上影响到系统的正常运行。因此,切除故障元件的时间常常要求短到十分之几秒甚至百分之几秒。显然,在这样短的时间内,由运行人员来发现故障元件并将它切除是不可能的。要完成这样的任务,必须在每一电气元件上装设具有保护作用的自动装置。这就是继电保护,其实,继电保护就是一种重要的反事故措施,它的任务是:
(1) 当电力系统的被保护元件发生故障时,继电保护装置应能自动、迅速、由选择地将故障元件从电力系统中切除,以保证故障部分迅速恢复正常运行,并使故障元件免于继续遭到损害。
(2) 当电力系统的被保护元件出现异常运行状态时,继电保护装置应能及时反应,并根据运行维护条件,而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求部分迅速动作,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,以免不必要动作和由于干扰而引起的误动作。
为了完成继电保护所担负的任务,显然应该要求它能够正确地区分系统正常运行与发生故障或异常运行状态之间的差别,以实现保护。
继电保护的基本原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量,当突变量达到一定值时,启动逻辑控制环节,发出相应的跳闸脉冲或信号。
利用基本电气参数的变化
发生短路后,利用电流、电压,线路测量阻抗等的变化,可以构成如下保护:
(1)过电流保护。过电流保护时反应电流的增大而动作,如图1-1所示,若在单侧电源线路BC段上发生短路,则从电源到短路点K之间将流过短路电流Ik,使保护2反应短路电流而动作于跳闸。
(2)低电压保护。反应电压降低而动作,如图1-1所示,若在短路点K发生三相金属性短路,则短路点电压Uk降到零,各变电所母线上的电压均有所降低,可使保护2反应电压降低而动作。
(3)距离保护(或阻抗保护)。反应短路点到保护安装处之间的距离(或测量阻抗的降低)而动作。以图1-1为例,设在短路点发生三相金属性短路,以Zk表示短路点到保护2安装处之间的阻抗,=IkZk。此时保护安装处测量到的电流Im=Ik、电压Um=Uk。若电流、电压互感器变比为1,则测量阻抗Zm=Um/Im,即Zm=Zk就是保护安装处到短路点的阻抗,它的大小正比于短路点到保护2之间的距离。
利用内部故障与外部故障时被保护线路两侧电流相位(或功率方向)的差别
如图1-2所示双电源线路,按****惯规定电流正方时从母线流向线路,分析线路AB正常运行、外部故障及内部故障的情况。
正常运行时,A、B两侧电流的大小相等,相位差180º;当线路AB外部短路时,A、B两侧电流大小仍相等,相位差180º,当AB线路内部短路时,A、B两侧电流一般大小不相等,在理想条件下,两侧电流相位差为0º,即同相位。从而可利用电气元件在内部短路、外部短路及正常运行的情况下,两侧电流的相位或功率方向的差别可以构成各种差动原理保护。
利用对称分量变化
电气元件在正常对称运行时,负序分量和零序分量为零或分小,但在发生不对称短路时,一般负序分量较大,接地短路时负序和零负序分量较大。因此,根据序分量地变化可以构成负序保护和零序保护。也可以利用正序分量地突变量反应各种短路故障。
反应非电气量保护
反应变压器油箱内部故障时所产生的气味而构成***保护;反应于温度变化而构成过负荷保护等。
3 继电保护装置的组成
继电保护装置一般情况下,都是由三个部分组成,即测量部分、逻辑部分和执行部分,其原理结构图如图1-3所示。
测量部分
测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量,并与给定的整定值进行比较,根据比较的结果,给出“是”、“非”;“大于”、“不大于”;等于“0”或“1”性质的一组逻辑信号,从而判断保护是否应该启动。
逻辑部分
逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合,使保护装置按一定的逻辑关系工作,然后确定是否应该使短路跳闸或发出信号,并将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路由
“或”、“与”、“否”、“延时启动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。
执行部分
执行部分是根据逻辑部分传送的信号,最后完成保护装置所担负的任务。如故障时,动作于跳闸,异常运行时,发出信号;正常运行时,不动作等。
1 一次接线图
变电站一次接线及保护配置
1 系统概念对继电保护的重要性
前面已提到,继电保护的任务是保证电力系统的安全和稳定运行,那么,要学好继电保护,必