第6单元-发电机继电保护

第6章导体和电气设备的原理与选择6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。

6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。

电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。

电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。

开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。

6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些？答：有以下几种灭弧方式：1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。

6-4什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。

弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。

弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。

电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。

课题: 发电机继电保护设计专业: 电气工程及其自动化班级：姓名：指导教师：设计日期：2016.6。

14～2016.6。

25成绩：目录1。

绪论 (1)1.1继电保护概述 (1)1.2继电保护基本要求 (1)2.发电机变压器参数 (2)2.1 原始资料 (2)2.2发电厂规模 (5)2.3主接线（一机组一出线） (5)2。

4课程设计的主要内容 (5)3。

短路电流计算 (6)3.1相关短路点及短路方式的选择 (6)3.2 短路计算点的选择 (7)3.3 整定电流选择 (9)4.发电机保护配置的选取及整定原则 (9)4.1发电机的保护配置 (9)4。

2发电机纵差保护整定 (10)4.3发电机的定子单相接地保护 (11)4.4发电机的负序过电流和转子接地保护 (11)4。

5发电机的失磁保护 (12)4.6发电机的其他保护 (12)5。

继电保护整定计算 (13)5.1发电机纵差保护整定 (13)5.2过电流保护整定 (14)5。

3过负荷保护整定 (15)6.仿真图 (16)7.总结 (17)8。

参考文献 (17)9.附录 (18)1.绪论1。

1继电保护概述电力系统在运行中，由于电气设备的绝缘老化、损坏、雷击、鸟害、设备缺陷或误操作等原因，可能发生各种故障和不正常运行状态。

最常见的而且也是最危险的故障是各种类型的短路，最常见的不正常运行状态是过负荷,最常见的短路故障是单相接地.这些故障和不正常运行状态严重危及电力系统的安全和可靠运行,这就需要继电保护装置来反应设备的这些不正常运行状态。

所谓继电保护装置,就是指能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

它的基本作用是：①当电力系统发生故障时，能自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从电力系统中切除,以保证系统其余部分迅速恢复正常运行，并使故障设备不再继续遭受损坏.②当系统发生不正常状态时，能自动地、及时地、有选择性地发出信号通知运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。

1. 电力系统的三种状态：正常运行，不正常运行和故障运行。

2. 继电保护的任务和作用：①当电力系统发生故障时，自动，迅速、有选择的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障元件迅速恢复正常运行。

②反应电气元件的不正常运行状态，并根据不正常运行情况的类型和电气元件的维护条件，发出信号，由运行人员进行处理或自动进行调整。

反应不正常运行状态的继电保护装置允许带有一定个延时动作。

③继电保护装置还可以和电力系统中其他自动装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。

3. 动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。

4. 继电保护装置一般由测量比较元件，逻辑判断元件和输出元件三部分组成。

测量比较元件测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出是非或0或1性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。

逻辑判断元件根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，是保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该是断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。

执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲即相应的动作信息，发出警报或不动作。

5. 电流保护的接线方式有三种：①两相一继电器的两相电流差接线②三相三继电器的完全星形接线③；两相两继电器的不完全星形接线。

6. 90°接线方式是指在三相对称的情况下，当cos ψ=1时，加入继电器的电流如ÌA 和电压ÚA 相位相差90°。

7. 90°接线方式的主要优点是：第一，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相见电压，其值很高；第二，适当地选择继电器的内角α后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。

第一章继电保护概述1-1 答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件，使其免受破坏，保证其他无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其他自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。

1-2 答：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

1-3 答：继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。

例如，根据短路故障时电流增大．可构成过流保护和电流速断保护；根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。

除反映各种工频电气量保护原理外，还有反映非工频电气量的保护，如超高压输电线的行波保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。

1-4 答：主保护是指能满足系统稳定和安全要求，以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

后备保护是指当主保护或断路器拒动时，起后备作用的保护。

后备保护又分为近后备和远后备两种：（1）近后备保护是当主保护拒动时，由本线路或设备的另一套保护来切除故障以实现的后备保护;（2）远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由前一级线路或设备的保护来切除故障以实现的后备保护.辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足，或当主保护及后备保护退出运行时而增设的简单保护。

1-6答：(1)当线路CD中k3点发生短路故障时，保护P6应动作，6QF跳闸，如保护P6和P5不动作或6QF, 5QF拒动，按选择性要求，保护P2和P4应动作，2QF和4QF应跳闸。

(2）如线路AB中k1点发生短路故障，保护P1和P2应动作，1QF和2QF应跳闸，如保护P2不动作或2QF拒动，则保护P4应动作，4QF跳闸。

第二章继电保护的基础知识2-1答：（1）严禁将电流互感器二次侧开路；（2）短路电流互感器二次绕组，必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠，严禁用导线缠绕；（3）严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作；（4）工作必须认真、谨慎，不得将回路永久接地点断开；（5）工作时，必须有专人监护，使用绝缘工具，并站在绝缘垫上。

第一章绪论习题1-1在图1-1所示的网络中,设在d点发生短路，试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况:（1）保护1按整定时间先动作跳开1DL,保护2起动并在故障切除后返回；（2）保护1和保护2同时按保护1整定时间动作并跳开1DL和2DL；（3）保护1和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1DL和2DL；（4）保护1起动但未跳闸,保护2动作跳开2DL；（5）保护1未动，保护2动作并跳开2DL;（6）保护1和保护2均未动作图1-1 习题1-1图第二章电网的电流保护和方向性电流保护一、三段式相间电流保护例题例题2.1欲在图2—1所示的35KV中性点不接地电网中变电所A母线引出的线路AB上，装设三段式电流保护，保护拟采用两相星形接线。

试选择电流互感器的变比并进行I段、II 段、III段电流保护的整定计算，即求I、II、III段的一次和二次动作电流（I'dz、I’dz·J、I’’dz、I’'dz·J、I dz、I dz·J）、动作时间（t’、t'’、t)和I段的最小保护范围l min％，以及II段和III段的灵敏系数K’’lm、K lm(1)、K lm(2)。

对非快速切除的故障要计算变电所母线A的残余电压.已知在变压器上装有瞬动保护，被保护线路的电抗为0.4Ω/km,可靠系数取K’k=1.3,K’’k=1。

1，K k=1.2，电动机自启动系数K zq=1。

5,返回系数K h＝0。

85，时限阶段△t=0.5s，计算短路电流时可以忽略有效电阻。

其他有关数据按3种方案列于表1中。

图2-1 例题2。

1图表1 三种方案解参见图2—1。

已知X s=0。

3Ω,l =10km，S B=2×10 MV A，U d％=7.5，S fh=15MV A，t10＝2.5s。

1 求电流I段定值（1) 动作电流I'dzI’dz＝K'k×Ｉd·B·max＝1.3×4.97＝6.46（kA）其中Ｉd·B·max＝E S/（X s＋X AB)＝（37/）/（0.3＋10×0。

继电保护什么是继电保护？继电保护是电气系统中的一种重要的保护措施，通过使用继电器（relay）来监测电气系统中各个元件的状态，及时对故障进行检测和切除故障区域，以保护电气系统的稳定运行和设备的安全。

继电保护系统通常由以下几个方面组成：•电流继电器：用于监测电气系统中的电流变化，当电流超过设定值时触发保护动作；•电压继电器：用于监测电气系统中的电压变化，当电压超过或低于设定值时触发保护动作；•频率继电器：用于监测电气系统中的频率变化，当频率超过或低于设定值时触发保护动作；•差动继电器：用于监测电气系统中的电流差值，当差值超过设定值时触发保护动作；•温度继电器：用于监测电气设备的温度变化，当温度超过设定值时触发保护动作。

继电保护的主要目的是确保电气设备的安全运行，防止设备过载、短路、接地故障等情况导致设备的损坏或电气系统的停电。

继电保护的工作原理继电保护系统通过与电气系统中的元件连接，实时监测电气系统中的各种参数，并根据预设的保护条件进行判断和动作。

继电保护系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.监测：继电保护系统通过连接到电气系统中的各个元件，监测电流、电压、频率、温度等参数的变化；2.采集：继电保护系统通过传感器或测量装置，将监测到的参数值传输到继电器中；3.判断：继电器接收到参数值后，根据预设的保护条件和逻辑，判断是否触发保护动作；4.动作：若判断条件满足，继电器将触发保护动作，如切断电路、开启报警、向上位机发送信号等。

通过以上工作原理，继电保护系统能够快速检测和响应电气系统中的异常情况，以保护设备和系统的安全运行。

继电保护的应用场景继电保护广泛应用于各种电气设备和电力系统中，常见的应用场景包括：1.电力系统：继电保护系统在电力系统中起到了至关重要的作用，能够对发电机、变压器、电缆、开关设备等进行监测和保护；2.工业控制：工业领域中电气设备较多，继电保护系统能够对各种电机、传动装置、控制阀门等进行保护；3.铁路交通：继电保护系统在铁路交通系统中的应用较多，可对信号灯、安全门、列车制动装置等进行监测和保护；4.建筑电气：继电保护系统在建筑电气中也有广泛应用，可以对楼宇配电、电梯、空调设备等进行保护。

产能经济361浅析火电厂发电机的继电保护配置王　璐 大唐灞桥热电厂摘要：本文从继电保护装置的工作原理出发，对发电机保护进行了介绍，以火电厂发电机为例深入研究了发电机继电保护配置及原理。

关键词：发电机；继电保护中图分类号：TM774 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2019)025-0361-01继电保护配置的合理设置在火电厂的安全运行过程中发挥着十分重要的作用，发电机是火电厂的关键元器件，合理的对其及相关设备做好继电保护配置才能有效的保障生产的安全和稳定。

一、继电保护装置的作用在电网长期运行过程中，设备产生故障情况下，继电保护装置可准确检测到故障情况，并发出警告信号，也可以进下相应的跳闸命令控制，而满足相关电网的保护和控制要求。

继电保护装置在运行过程中对其要求主要包括可靠性、选择性、灵敏性和速动性。

其可以为电力系统的良好运行提供支持，在设备出现故障情况下，电网安全也受到明显的影响后，可发挥保护作用，避免电力系统元件受损，提高了电力系统的运行安全性；通过这种装置还可以反映出设备的异常运行情况，且对值班员进行提示和警报，为实现远程控制功能提供支持。

二、发电机的保护发电机在确保电力系统运行正常方面有重要的意义，和电能质量的关系很紧密，因而很有必要进行合理控制。

为有效的应对发电机的异常，应该基于容量参数进行分析，而确定出合适的保护措施：１．纵联差动保护：这种保护的对象为定子绕组和对应的引出线路。

２．横联差动保护：属于一种常见的单相匝间短路保护，其适用性低，一般在单相定子绕组中性点引出端的数量不低于两个情况下应用。

３．单相接地保护：属于一种应用比例高的单相接地保护，且保护简单。

４．励磁回路接地保护：主要是进行相应的励磁回路保护。

５．低励、失磁保护：在运行过程中一些发电机失去励磁情况下，可高效的吸收无功功率，而降低了系统的运行状态，容量较大高于一百兆瓦情况下，都进行此类保护。

６．过负荷保护：在长时间超过额定负荷运行情况下进行这种保护，对一些容量大的发电机而言，还应该在这种保护基础上针对励磁绕组而保护。

电力系统继电保护原理课目录绪论0.1 继电保护的作用0.2 对电力系统继电保护的基本要求0.3 继电保护的基本原理及保护装置的组成第1章电网的电流电压保护1.2 电网相间短路的方向性电流保护1.3 大接地电流系统的零序电流保护2.1 距离保护的基本原理2.2 阻抗继电器2.3 影响距离保护 确工作的因素及防 方法第3章输电线路的纵联保护3.1 概述3.2 输电线的纵联差 保护3.3输电线路的高频保护3.4 高频闭锁方向保护3.5 高频闭锁负序方向保护3.6 高频闭锁距离保护和零序保护3.7 高频相差 保护3.8 光纤差 保护第4章输电线路的自 重合闸4.1 自 重合闸概述4.2 相自 重合闸4.3 综合自 重合闸第5章电力 压器的保护5.1 电力 压器的故障异常 行状态及 保护方式5.2 压器内部故障的差 保护5.3 压器零序保护5.5 高压厂用 压器保护第6章发电机保护6.2 相间短路的纵联差 保护6.3 发电机定子绕组匝间短路保护6.5 发电机 励失磁保护6.6 励磁回路一点接地保护6.8 转子表层过热(负序电流)保护6.9 发电机的逆功率保护6.10 发电机失步异常 行保护6.11 定子绕组对称过负荷保护6.12 发电机 压器组公用继电保护7.2 带制 特性的母线差 保护7.3 JMH—1型母线差 保护装置的基本原理7.4 电流相 比较式母线保护第8章异步电 机和电容器的保护8.1 异步电 机的保护8.2 电力电容器的保护第9章继电保护装置的整定计算9.1 概述9.3 110～220 kV中性点直接接地电网线路保护的配置 整定计算9.4 330～550 kV中性点直接接地电网线路保护的配置 整定计算9.5 发电机保护的配置 整定计算9.6 压器保护的配置 整定计算9.7 母线保护及断路器失灵保护的配置 整定第10章继电保护装置的基本元 电路10.2 换器10.3 对称分量滤过器10.4 综合器第11章模拟型继电保护装置11.1 模拟型继电保护装置总论第12章微机保护装置原理12.2 微机保护的硬 构成原理12.3 数字滤波器12.4 微机保护的算法12.5 微机保护的抗干扰措施第13章 电站综合自 化技术13.3 电站综合自 化系统的结构参考文献0.1 继电保护的作用电力系统的 行要求安全可靠 电能质量高 经济性好 自然条 设备及人 因素的影响，可能出现各种故障和 常 行状态 故障中最常见 危害最大的是各种形式的短路•0.2 对电力系统继电保护的基本要求0.2.1 选择性图0-1 电网保护选择性 作(1) 保护(2)后备保护1)远后备图0-2 后备保护的构成方式(a)远后备保护(b) 后备保护2) 后备(3)辅 保护0.2.2 速 性0.2.3 灵敏性0.3 继电保护的基本原理及保护装置的组成图0-3 应一端电气量的保护及 行工况(a) 常 行状态(b)故障状态0.3.2 应两端电气量的保护0.3.3 应非电气量的保护图0-4 应两端电气量的保护的 行工况图0-5 继电保护装置组成方框图第1章电网的电流电压保护1.1 单侧电源网 的相间短路的电流电压保护1.1.1 电流继电器返回系数：即继电器的返回电流 作电流的比值1.1.2 无时限电流速断保护(电流 段)图1-1 电流速断保护 作特性的分析相短路电流可表示图1-2 无时限电流速断保护的单相原理接线图图1-3 系统 行方式的 化对电流续断保护的影响图1-4 被保护线路长短 同对电流速断保护的影响图1-5 线路- 压器组的电流速断保护图1-6 电流电压联锁速断保护的单相原理接线图图1-7 电流电压联锁速断保护的 作特性分析电流继电器的 作电流• 电压继电器的 作电压应• 1.1.3 限时电流速断保护(电流 段)•(1)工作原理和整定计算的基本原则图1-8 单侧电源线路限时电流速断保护的配合整定图(3)保护装置灵敏性的校验•(4)限时电流速断保护的单相原理接线图图1-9 限时电流速断保护的单相原理接线图1.1.4 定时限过电流保护(电流 段) (1)工作原理和整定计算的基本原则图1-10 定时限过电流保护起 电流和 作时限的配合图1-11 最大负荷说明图(2)按选择性的要求整定定时限过电流保护的 作时限图1-12 单侧电源串联线路中各过电流保护 作时限的确定•(3)过电流保护灵敏系数的校验• 1.1.5 段式电流保护的应用图1-13 阶段式电流保护的配合和实际 作时间的示意图图1-14 有电流速断 限时电流速断和过电流保护的单相原理接线图•1.2 电网相间短路的方向性电流保护1.2.1 方向性电流保护的基本原理图1-15 侧电源供电网 (a) f 1点短路时的电流分布(b) f 2点短路时的电流分布(c)各保护 作方向的规定(d)方向过电流保护的阶梯形时限特性1-15.tif图1-16 方向过电流保护的单相原理接线图1.2.2 功率方向继电器的工作原理图1-17 方向继电器工作原理的分析(a)系统网 接线图(b) f 1点短路(c) f 2点短路图1-18 功率方向继电器的工作原理图1-19 相短路的相量图• 1.2.3 对方向性电流保护的评图1-20 侧电源线路 电流速断保护的整定(1) 增电流的影响图1-21 有 增电流时，限时电流速断保护的整定•(2)外汲电流的影响图1-22 有外汲电流时，限时电流速断保护的整定。