浅谈电力系统继电保护毕业论文(编辑修改稿)

浅谈电力系统继电保护毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

重合闸后加速保护一般又称为“后加速”。 当线路发生故障后 ,保护有选择性的动作切除故 障 ,重合闸进行一次重合以恢复供电。 若重合于永久性故障时 ,保护装置即不带时限无选择性的动作断开断路器 ,这种方式称为重合闸后加速。 后加速保护的优点是： （ 1）第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中，一般不允许保护无选择性的动作而后以重合闸来纠正。 （ 2）保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的。 （ 3）和前加速相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般说来是有利而无害的。 后加速的缺点： （ 1） 每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂； （ 2） 第一次切除故障可能带有延迟。 “后加速”的配合方式广泛应用于 35KV 以上的网络及对重要负荷供电线路上。 在这些线路上一般都装有性能比较完善的保护装置。 18 第 3章 电力变压器的继电保护 、电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。 同时大容量的电力变压器也是十分重要的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要成都考虑装设 性能良好，工作可靠的继电保护装置。 变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故障两种。 油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路，匝间短路以及贴心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。 油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。 变压器的不正常运行状态主要有：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和中性点过电压：由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油引起的油 面降低。 此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等差异常运行状态下，还会发生变压器的过励磁故障。 根据上述故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护。 瓦斯保护 对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。 其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各电源侧的断路器。 应装设瓦斯保护的变压器容量界限是： 800KVA 及以上的油浸式变压器和400KVA 及以上的车间内油浸式变压器。 同 样对带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，也应装设瓦斯保护。 19 纵差动保护或电流速断保护 对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设纵差动保护或电流速断保护。 纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为 6300KVA 以上时；单独运行的变压器，容量为 10000KVA 以上时；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为 6300KVA 以上时。 电流速断保护用于 10000KVA 以下的变压器，且其过电流保护的时限大于 0。 5s 时。 对 2020KVA 以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足 要求时，也应装设纵差动保护。 对高压侧电压为 330KV 及以上的变压器，可装设双差动保护。 上述各保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。 外部相同短路时，应采用的保护 对于外部相间相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护作为后备保护。 （ 1）过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流； （ 2）复合电压起动的过电流保护，一般用于容量为 63MVA 及以上的升压变压器； （ 3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，一般用于容量为 63KVA及以上的升压变压器； （ 4）阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用第（ 2）、（ 3）的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。 对 500KV 系统联络变压器高、中压侧均应装设阻抗保护。 保护可带两段时限，以较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。 外部接地短路时，应采用的保护 20 对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。 零序电流保护可由两段组成，每段可各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，或动作与本侧断路器，以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。 对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。 当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。 过负荷保护 对 400KVA 以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。 过负 荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。 对无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。 过励磁保护 高压侧电压为 500KV 及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。 在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。 过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比（称为励磁倍数）而动作。 其他保护 对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。 、变压器的瓦斯保护 21 当在变压器油箱内部发生故障时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱向油枕的上部。 当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气味夹杂着油流向油枕的上部。 利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置，成为瓦斯保护。 气体继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它安装在油箱与热枕之间的连接管道上，油箱内产生的气体必须通过气体继电器才能流向热枕。 为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使 顶盖沿气体继电器的方向与水平具有 1%～ 1。 5%的升高坡度，通往继电器的连接管具有 2%～ 4%的升高坡度。 瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。 其缺点则是不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。 因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内外及引出线上发生的各种故障。 22 第 4章 发电机的继电保护 、发电机的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式 发电机的 安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电气元件。 因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。 发电机的故障类型主要有：定子绕组相间短路；定子绕组一相匝间短路；定子绕组单相接地；转子绕组一点接地或两点接地；转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失。 发电机的不正常运行状态有：由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由于外部短路不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流或过负荷；由于 突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。 针对上述故障类型及不正常运行状态，按规程规定，发电机应装设以下继电保护装置： （ 1）对 1MW 以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。 （ 2）对直接连于母线的发电机定子单相接地故障，当发电机电压网络的接地电容大于或等于 5A 时，应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电容电流大于 5A 时，则装设作用于信号的接地保护。 对于发电机变压器组，一般在发电机电压侧装 设作用于信号的接地保护；当发电机电压侧接地电容电流大于 5A 时，应装设消弧线圈。 容量在 100MW 及以上的发电机，应装设保护区为 100%的定子接地保护。 （ 3）对于发电机定子绕组的匝间短路，当绕组接成星形且每相中有引出的并联支路时，应装设单继电器式的横联差动保护。 （ 4）对于发电机外部短路引起的过电流，可采用下列保护方式： 1）负序过电流及单相式低起动过电流保护，一般用于 50MW 及以上的发电机上装设负序电流保护。 23 2）负荷电压起动的过电流保护； 3）过电流保护，用于 1MW 以下的小发电机。 （ 5）对于由不对称 负荷或外部短路而引起的负序过电流，一般在 50MW 及以上的发电机上装设负序电流保护。 （ 6）对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。 （ 7）对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护。 （ 8）对于发电机励磁回路的接线故障： 1）水轮发电机一般装设一点接地保护，小容量机组可采用定期检测装置； 2）对汽轮发电机励磁回路的一点接地，一般采用定期检测装置，对大容量机组则可以装设一点接地保护。 对两点接地故障，应装设两点接地保护，在励磁回路发生一点接地后投入。 （ 9）对于 发电机励磁消失的故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁反应断开发电机的断路器；对采用半导体励磁以及 100MW 及以上采用电机励磁的发电机，应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。 （ 10）对于转子回路的过负荷，在 100MW 及以上并采用半导体励磁系统的发电机上，应装设转子过负荷保护。 （ 11）其他：如当电力系统震荡影响机组安全运行时，在 300MW 机组上，宜装设失步保护。 为了快速消除发电机内部的故障，在保护动作于发电机断路器跳闸的同时，还必须动作于自动灭磁开关，断开发电机励磁回 路，以使转子回路电流不会在定子绕组中再感应电动势，继续供给短路电流。 、发电机的纵差动保护和横差动保护 、发电机的纵差动保护 对发电机相间短路的主保护，不但要求能正确区别发电机内、外故障，而且还要求无延时地切除内部故障由变压器差动保护的讨论可知，差动保护可以满足作为发电机主保护的基本要求。 发电机纵差动保护的特点： 24 由于被保护的对象是定子绕组，因此，当定子一相绕组发生匝间短路时，绕组两端的电流仍同方向，流人差动继电器的只有不平衡电流，差动继电器不会动作，故它不能反应匝间短路。 在定子绕 组不同地点相简短路时，由于定子绕组各点感应电动势不同，以及短路回路阻抗不同，所以短路电流的大小不一样经分析得出如下结论： 1)当过渡电阻不为零时，在中性点附近短路时，差动保护可能不动作，即在中性点附近经电弧电阻短路时，可能出现死区因此，要求发电机纵差动保护灵敏度尽可能高，尽可能减少它的死区。 2)由于发电机电压系统的中性点一般不接地的或经大阻抗接地，单相接地时的短路电流较小，差动保护不能动作故必须设置独立的接地保护。 、发电机的横差动保护 利用反应两个支路电流之差的原理，实现对发电机定子 绕组匝间短路的保护即为横差动保护。 它有两种接线方式： 每相装设两个电流互感器和一个继电器做成单独的保护。 这样三相总共需要六个互感器和三个继电器。 由于接线复杂，保护中的不平衡电流也大，因此实际上已经很少采用。 目前广泛应用的接线方式实质上是把一半绕组的三相电之和去与另一半绕组三相电流之和进行比较，当发生前述各种匝间短路时，此中性点联线上照样有环流通过，因此，继电器 3 可以动作。 由于只使用了一个互感器，也就不存在由于互感器的误差所产生的不平衡电流，因此，起动电流较小，灵敏度较高。 此外，这种接线方式 也比第一种接线方式简单。 运行经验表明，当励磁回路发生永久性的两点接地时，由于发电机励磁磁势的畸变而引起空气隙磁通发生较大的畸变，发电机将产生异常的振动，此时励磁回路两点接地保护应动作于跳闸。 在这种情况下，虽然按照横差动保护的工作原理来看它不应该动作，但由于发电机已有切除的必要，因此横差动保护动作于 25 跳闸也是允许的。 基于上述考虑，目前已不采用励磁回路两点接地保护动作时闭锁横差动保护的措施。 为了防止在励磁回路中发生偶然性的瞬间两点接地时引起的误动作，因此，当励磁回路发生一点接地后，在投入两点接地保护的同时，也应将横差动保护切换至 0。 51s的延时动作于跳闸。 发电机纵连差动保护的范围是发电机定子线圈相间短路的主保护，所有发电机都必须安装此保护。 发电机横差保护是用来保护。