电气工程基础.pdf

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1、第八章电力系统继电保护基础为保证一次系统的安全、可靠、经济运行，在发电厂和变电所中设置了专门为一次系统服务的二次系统，其中，继电保护是二次系统中非常重要的组成部分。本章主要介绍保护的作用，阐述线路的电流电压保护、距离保护以及变压器保护和电动机保护的基本原理及整定计算，并在最后简要介绍微机保护的基础知识。8.1继电保护的基本知识8.1.1继电保护的作用由于自然环境、制造质量、运行维护水平等诸方面的原因，电力系统中各电气元件(发电机、变压器、母线、输电线、电抗器、电容器、电动机等)可能会出现各种故障和不正常运行状态。因此

2、，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是装设继电保护装置。所谓继电保护装置，是指能反应电力系统中电气设备所发生各种故障或不正常运行状态，并及时动作于断路器跳闸或发出信号的一种反事故自动装置。它的基本任务是：1)自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件损坏程度尽可能减小，并最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行。2)能对电气元件的不正常运行状态做出反应，并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出报警信号、减负荷或延时跳闸。总之，继电保护是一种电力系统安全保障

3、技术，是电力系统的重要组成部分，它对保障系统安全运行，保证电能质量，防止故障扩大和事故发生，都有极其重要的作用。应当指出，要确保电力系统的安全运行，除了继电保护装置外，还应该设置电力系统安全自动装置和以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全稳定控制系统。8.1.2继电保护的基本原理电力系统运行过程中可能出现各种故障和不正常运行状态，这会使系统的正常工作遭到破坏，造成对用户少送电或电能质量难以满足要求，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏(事故)。除应采取各项积极措施消除或减少发生故障(或事故)的可能性以外，还应在故障发

4、生时，迅速而有选择性地切除故障元件。完成这一功能的电力系统保护装置称为继电保护装置。一般情况下，发生短路之后总是伴随有电流增大、电压降低、线路始端测量阻抗减小、以及电压与电流之间相位角变化等情况。利用这些基本参数的变化可构成各种不同原理的继电保护，如过电流保护、低电压保护、距离保护（阻抗保护）等，还可以利用流过某一元件电流方向的不同判定保护区内或是区外故障，或是判定为正向故障还是反向故障（方向电流保护），也可以利用不对称故障时出现的负序和零序分量作为判据构图8.1继电保护装置的原理结构图成各种保护。除了这些反应电气量

5、变化的保护以外，还有一些根据电气设备特点实现的反应非电气量的保护，如油浸式变压器的瓦斯保护，反应电动机绕组温度升高而构成的过负荷保护等。继电保护装置是由一个或若干个继电器以一定的方式连接与组合，以实现上述各种保护原理。其原理结构如图8.1所示，主要由测量环节、逻辑判断环节及执行环节组成。8.1.3对继电保护的基本要求无论构成原理如何，动作于断路器跳闸的继电保护装置，在技术上一般应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性这四个基本要求。1.选择性继电保护装置的选择性是指当电力系统中出现故障时，继电保护装置发出跳闸命令，仅将故

6、障设备切除，使得故障停电范围尽可能小，保护无故障部分继续运行。对于图8.2所示单侧电源供电网络，当k1点故障时，按照选择性要求，断路器QFl和QF2的保护装置动作，断路器QFl和QF2跳闸，切除发生在线路L1上的故障，保证无故障部分继续运行。图8.2继电保护的选择性在要求继电保护装置动作具有选择性的同时，还必须考虑继电保护装置或断路器有拒绝动作的可能性，因而需要考虑后备保护的问题。当图8.2所示系统中k2点短路时，根据选择性的要求，QF6的保护装置应该动作，跳开QF6，切除故障线路L3。当由于某种原因，该处的继电保护

7、装置或断路器拒绝动作，故障便不能消除。此时可由其前面一条线路（靠近电源侧）L2的保护装置动作，切除故障。QF5保护装置的这种作用称为相邻元件的后备保护。同理，QF1和QF3的保护可以作为QF5和QF7的后备保护。后备保护又可以分为远后备、近后备。当后备保护是在远处（不是本线路上的保护）实现的，称为远后备保护；当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护，称为近后备保护。2.速动性快速地切除故障可以提高电力系统运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时

8、应力求保护装置能迅速动作切除故障。理论上继电保护装置的动作速度越快越好，但是实际应用中，为防止干扰信号造成保护装置误动作及保证保护间的相互配合（选择性），经常人为地设置一些动作时限，故障切除的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。3.灵敏性继电保护装置的灵敏性是指其对于保护范围内发生故障或非正常运行状态的反应能力。要求保护装置在事先规定的保护