电气工程及其自动化毕业论文

毕 业 论 文

题 目: 电气工程及其自动化专业毕业论文

课 程:

姓 名:

专 业: 电 气 工 程 及 其 自 动 化

班 级:

学 号:

电 力 系 统 继 电 保 护 的 作 用

第１节 电力系统继电保护的作用

第１．1继电保护的基本特性

1. 1 选择性

1.2 速动性

1.3 灵敏性

1.4 可靠性

第2节

发电机变压器保护

第2.1 节发电机保护

2．2电机保护整定原则：

2．3电机——变压器组

3.1流保护的特点

3.2流保护整定计算的运行方式分析

3.3短路电流、电压的特点

3.4路计算的运行方式选择

3.5保护最大零序电流的运行方式选择

第4节

4.1 距离保护

4.2零序保护

动性、灵敏性和可靠性。

1

选择性：所谓继电保护装置动作的选择性就是指当电力系统中的设备或线路

发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备

或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护秒年个鼓掌切

除。

总之，要求继电保护装置有选择地动作，是提高电力系统供电可靠性的基本条件，

保护装置无选择性的动作，又没有采取措施（如线路的自动重合闸）予以纠正，

是不允许的

2 速动性

所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。对于反应短路故障

的继电保护，要求快速动作的主要理由和必要性在于：

（1） 快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性。因此，快速切除

故障是提高系统并列运行稳定性，防止系统事故的一项重要措施。

（2） 快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间，加速恢

复正常运行的过程，保证厂用电及用户工作的稳定性。因此，快速切除短路故障，

所有电动机在故障切除后都可以继续正常运行，因而保证发电厂和用户工作的稳

定性。通常要求在发电厂母线上的引出线上发生短路故障，机端母线电压下降到

额定电压60%以下时，必须无时限地切除故障。

（3） 快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度。

（4） 快速切除故障可以防止故障的扩大，提高自动重合闸和备用电源或设

备自动投入成功率。从上述理由可知，快速切除鼓掌，对提高电力系统运行的可

靠性具有重大的意义。切除故障的时间是指从发生短路故障的时刻起到断路器跳

闸电弧熄灭为止的时间，它等于继电保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之

和。所以，为了保证快速切除故障，除了加快保护装置的动作时间之外，还必须

采用快速跳闸 断路器

3 灵敏性

所谓继电保护装置的灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路

故障或不正常运行情况时，保护装置的反映能力。

4 可靠性

所谓保护装置的可靠性是指在拨户范围内发生的故障该保护应该动作时，不

应该由于它本身的缺陷而拒绝动作；而在不属于它动作的任何情况下，则应该可

靠不动作。

要求继电保护装置有很高的可靠性是非常重要的。因为，博爱户装置的拒绝

动作或误动作，都将给电力系统和用户带来严重的损失。所以，在设计、安装和

维护继电保护装置时，必须满足可靠性的要求。

以上四个基本要求是设计、培植和维护继电保护的依据，又是分析评价继电

保护的基础。这四个基本要求之间，是相互联系的，但往往由存在着矛盾。因此，

在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。

二，发电机的保护

（1）纵差保护

①比率制动系数：使差动保护在发电机外部短路时可靠制动。

K=I/=KKf（不宜过小，所以一般取0.3~0.5）

Z

dzIzdk t i

②启动电流 I= KfI /n

dz20tfe

il

③TA断线解闭锁电流整定值： I=1.2I/（n ｘI）

ctfmaxlcte

④差动速断倍数：I=n ｘ I /（n ｘI）

sdfelcte

⑤负序电压定值：U=0.06U/n

zdzfey

⑥TA断线延时定值：T=0.5s

ct

（2）定子匝间保护：

①次灵敏段“零序”电压基波分量定值：U=K U K：取2~2.5

hobpmax

②灵敏段“零序”电压基波分量定值：U=K U K：取1.5~2

lobn

③U：E额定负荷下固有的“零序电压基波不平衡量整定值，由实测

3wn

得。

开始可以整定4V，开机后由实测得到准确值，然后再整定。

④灵敏段三次谐波增量制动系数，由经验决定，一般取0.3~0.5。

⑤灵敏段延时，一般取0.1~0.2s。

（4）3ω发电机定子接地保护： 动作时间：一般t=5~20s

（5）失磁保护：

①高压侧低电压:U.：按系统长期允许运行的低电压整定

dldz

②阻抗元件：按异步边界整定：

X=-0.5XUN/SN

Adfecfe

’

2

Y

X=-KXd.UN/SN

BKcfe

fe

2

Y

阻抗圆心：-X= （X –X）/2+ X

cBAA

阻抗半径： X=-（X –X）/2

rBA

③转子低电压：按发电机空载时励磁电压的0.2~0.5倍整定

④转子低电压判据系数：K=1/ K X

fKd

∑

⑤定子过流：I一般取I=1.05I

e

⑥动作时间：t，t，t

123

（6）发电机定时限负序过流保护：

①负序电流：I.dz=K/K II/N

2kf2∞feL

I为发电机长期允许负序电流标幺值。

2∞

②动作时间：躲后备保护的动作时间,延时动作信号。

（7）发电机反时限负序过流保护

①限负序过负荷电流定值I:按发电机长期允许的负序电流下能可靠返

回的条件整定。

②定时限负序过负荷动作时间：按躲过后备保护的动作延时整定。

③反时限负序过流启动定值I：按保护所能提供的最大跳闸时间确定，

据此发电机能承受的负序电流整定。

④反时限负序电流速断定值I:按躲过主变高压侧两相短路的条件整定

⑤散热系数K：K= I/ I

222220

∞

⑥热值系数K：按发电机A值整定

21

A——发电机承受负序电流能力的常数

⑦长延时动作时间：一般取1000S

⑧速断动作时间：t

.up

（8）发电机定时限过负荷保护

①电流定值：I.=K I /K N

gdzkfefL

②动作时间：躲过后备保护的最大动作延时整定。

（9）发电机反时限过流保护

①定时限过负荷电流定值I：按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返

.

回定值整定。

②定时限过负荷动作时间t 按躲过后备保护的最大动作延时整定。

.S

③反时限过流启动定值I ：按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回

定值整定。

④反时限过流速断定值I：按大于机端三相短路的条件整定。

.

⑤散热系数K：一般取K=1

22

热值⑥系数K按发电机定子热值整定。

1

⑦长延时动作时间：按 I电流能够承受的时间整定

⑧速断动作时间：t

.up

（10）发电机转子一点接地保护

①接地故障发信定值R整定范围1~100（KΩ）

g

②保护动作延时：t整定范围1~10S

.up

（11）发电机转子两点接地保护

① 二次谐波电压动作值U

Id

U= KｘU其中K取2.5~3,U为额定负荷下二次谐波电压实测

Idkph.nkph.n

值

② 保护动作延时T整定范围0.1~2S

Id

，

9.1.2发电机——变压器组

（1）差动保护

①比率制动系数K：一般取0.4~0.7

②二次谐波制动比：一般取0.12~0.24

③启动电流：I= K KfI /n

qktifeL

④TA断线解闭锁电流定值： I=1.2I/（n ｘI）

ctfmaxlcte

⑤ 速断电流I=nｘI /（nｘ5）

sdel

三 变压器的保护

.1变压器保护整定

（1）纵差保护

①比率制动系数： K=I/I=KKf不宜过小，一般取K=0.3~0.5

Zdzzdkt

Z

②二次谐波制动比：一般取0.12~0.24

③启动电流：I= K KfI /n

qktifeL

④TA断线解闭锁电流定值：I=1.2I/（nｘI）

ctfmaxLcte

⑤速断电流I=nｘI /（nｘ5）

sdel

（2）变压器瓦斯保护

（3）变压器复合电压过流保护

①电流定值：按躲过变压器的额定电流来整定 I=K I/K

keh

②低电压定值：U=（0.5~0.6）U 取U=0.5U=0.5ｘ110/=31.75KV

dzedze

3

③负序电压定值：U=0.06U

2dze

④动作时间t t ：t较短时限动作于缩小故障的影响范围或动作于本侧断路器

121

t较长时限动作于断开变压器各侧断路器 t= t +Δt

221

（4）零序电流保护：

①零序I段电流定值：按照与相邻线路零序电流保护I段相配合整定

3I=K K I

0Idzpnfz0dz40

。。

I

②动作时间t =0.5~1.0s t= t +Δt

121

③零序II段电流定值：按照与相邻线路零序电流保护后备段相配合整定

3I=K K I

0Idzpnfz0dz40

。。

III

④动作时间t = t+Δt t= t +Δt

3xlmax43

（5）变压器过负荷保护

①动作电流I： I=K/K I

dzdzkne

②动作时间t：比变压器后备保护的动作时限大一个Δt

（6）零序功率方向保护

①方向控制定值：该定值主要用于现场电流端子接反时，改变功率继电器方向

当P=1时，为理论正方向

OF

当P=0时，为理论反方向

OF

9.2.2发电机——变压器保护整定

变压器：在低压侧不应另装设保护，利用发电机反应外部短路的后备保护

（1）变压器瓦斯保护

四 零序保护的原理

1零序保护原理

（1） 起动元件

本装置零序保护由相电流差突变量启动，为防止CT断线，零序保护误动设

置了3U突变量元件把关闭锁，此功能由控制字整定投入或退出。

0

（2） 3U的切换

0

零序保护方向元件的3U，正常情况下均取用自产3U即软件根据U+U+U=3U

00abc0

获得，若故障前发现上述等式不成立（可能PTDX），而此时U+U+U=0仍成立，

abc

则故障时仍取用自产3U，U+U+U≠0则取实际接入的3U，不考虑U、U、U

0abc0abc

与3U同时断线的情况。PT断线时零序保护不退出工作，也不报警。

0

2零序电流保护的特点

中性点直接接地系统中发生接地短路，将产生很大的零序电流分量，利用零

序电流分量构成保护，可做为一种主要的接地短路保护。因为它不反映三相和两

相短路，在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以它有较好的灵

敏度。另一方面，零序电流保护仍有电流保护的某些弱点，即它受电力系统运行

方式变化的影响较大，灵敏度将因此降低。

当零序电流保护的保护效果不能满足电力系统要求时，则应装设接地距离保

护。接地距离保护因其保护范围比较固定，对本线路和相邻线路的博爱户效果都

会有所改善。

零序电流保护接于电流互感器的零序滤过器，接线简单可靠，零序电流保护

通常由多段组成，一般是三段式，并可根据运行需要而增减段数。

零序电流保护整定计算的运行方式分析

1 接地短路电流、电压的特点

根据接地短路故障的计算方法可知，接地短路是相当于在正序网络的短路点

增加额外附加电抗的短路。这个额外附加电抗就是负序和零序综合电抗。各序的

电流分配，只决定该序网中各只路电抗的反比关系；而各序电流的绝对值要受其

他序电抗的影响。

计算分支零序电流的分布时，例如：计算电流分支系数，只须研究零序序网

的情况；当要计算零序电流绝对值大小时，必须同时分析正、负、零三个序网的

变化。零序电压的特点，类似零序电流的情况。零序电压分布在短路点最高，随

着距短路点的距离而逐渐降低，在变压器中性点接地处为零。

2 接地短路计算的运行方式选择

计算零序电流大小和分布的运行方式选择，是零序电流保护整定计算的第一

步。选择运行方式就是考虑零序电流保护所能适应的发电机、变压器以及线路变

化大小的问题。一般来说，运行方式变化主要取决于电力系统调度管理部门，但

继电保护可在此基础上，加以分析选择。其中变压器中性点接地数目的多少和分

配地点，对零序电流保护影响极大，通常由继电保护整定计算部门决定。变压器

中性点接地方式的选择，一般可按下述条件考虑。

(1) 总的原则是，不论发电厂或是变电所，首先是按变压器设备的绝缘要

求来确定中性点是否接地；其次是以保持对该母线的零序电抗在运行中变化最小

为出发点来考虑。当变压器台数较多时，也可采取几台变压器组合的方法，使零

序电抗变化最小。

(2) 发电厂的母线上至少应有一台变压器中性点接地运行，这是电力系统

过电压保护和继电保护功能所需要的。为改善设备过电压的条件，对双母线上接

有多台（一般是四台以上）变压器时，可选择两台变压器同时接地运行，并各分

占一条母线，这样在双母线母联短路器断开后，也各自保持着接地系统。

变电所的变压器中性点分为两种情况，单侧电源受电的变压器，如果不采用单相重

合闸，其中性点因班应不接地运行，以简化零序电流保护的整定计算；双侧电源受

电的变压器，则视该母线上连接的线路条数和变压器台数的多少以及变压器容量的

大小，按变压器零序电抗变化最小的原则进行组合

.3 流过保护最大零序电流的运行方式选择

(1) 单侧电源辐射形电网，一般取最大运行方式，线路末端的变压器中性

点不接地运行。

(2) 多电源的辐射形电网及环状电网，应考虑到相临线路的停运或保护的

相继动作，并考虑在最大开机方式下对侧接地方式最小，而本侧（保护的背后）

接地方式最大。

(3) 计算各类短路电流值。

第四节

距离保护

距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。并根据距离的远近而确定

动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所

加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短

路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量

阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。

零序保护