继电保护装置的工作原理
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继电保护的基本原理利用电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态时,各种物理量的差别来判断故障或异常,并通过断路器将故障切除或者发出告警信号电力系统继电保护的基本任务是:(1)自动、迅速、有选择性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损坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行;(2)反应电气设备的不正常运行状态,并根据维护条件,而动作于发出信号或跳闸。
此时一般不要求迅速动作,而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免短暂的运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。
保护的四性选择性:保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量减少速动性:继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。
灵敏性:继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。
故障的切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和可靠性:在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反映的故障时,保护装置应可靠地动作(即不拒动,称信赖性)而在不属于该保护装置动作的其他情况下,则不应该动作(即不误动,称安全性)。
主保护、后备保护继电器的相关概念:继电器是测量和起动元件动作电流:使继电器动作的最小电流值返回电流:使继电器返回原位的最大电流值返回系数:返回值/动作值过量继电器:返回系数Kre<1欠量继电器:返回系数Kre>1继电特性:启动和返回都是明确的,不可能停留在某个中间位置继电器概念:是一种能自动执行断续控制的部件,当其输入量达到一定值时,能使其输出的被控量发生预计的状态变化,具有对被控制电路实现“通”“断”控制作用。
分类:1.按动作原理:电磁型、感应型、整流型、电子型和数字型2.按反应物理量:电流-、电压-、功率方向-、阻抗-、频率-、瓦斯-3.按功能:启动-、量度-、时间-、中间-、信号-系统运行方式:在相同地点发生相同类型的短路电流时流过保护安装处的电流最大(小),对继电保护而言称为系统的最大运行方式,对应的系统等值阻抗最小(大),Zs=Zs.min(Zs.max)。
探讨继电保护装置运行的特点和原理随着人们生活水平的不断提高,加大了对电能的需求,对电力供应质量提出了更高的要求。
在电力系统中使用继电保护装置,对于保障电力系统的安全稳定运行、降低用电故障出现的频率以及提高电力系统的经济效益具有十分重要的作用。
因此,通过对继电保护装置运行的特点、原理以及问题进行分析,提出了相应的解决策略,进而推动电力系统的安全稳定运行。
1 继电保护装置运行的特点1.1 继电保护装置能够及时、快速地处理电力系统故障当电力系统出现故障时,继电保护装置能够及时、快速地对信号进行传递,并准确地将动作反映出来,有效地将电力系统的故障控制在一定范围中,并切断故障。
在电力系统的正常运行过程中,继电保护装置自身的作用不够明显,但是电力系统一旦发生故障,那么就能够保护电力系统,防止由于电力故障造成不必要的损失。
1.2 继电保护装置自身出现故障在电力系统的运行过程中,继电保护装置自身也会出现故障,其故障主要分为两类,分别是拒动故障和误动故障。
其中,误动故障指的是在电力系统的正常运行状态下,继电保护装置发出的信号与动作出现错误,进而对电力系统运行的安全稳定性产生影响。
拒动故障指的是电力系统在运行中出现故障,继电保护装置自身拒绝发出动作,没有及时地保护电力系统,进而导致继电保护装置不具有保护电力系统安全、稳定运行的功能。
此类故障主要出现在传统的继电保护装置中,随着继电保护技术水平的不断提高,继电保护装置朝自动化的方向发展,在电力系统中应用得更加广泛,不仅具备保护电力系统正常运行的功能,而且还能够对电力系统运行设备的参数进行实时监测和控制,具备远程控制的功能,有力地保障电力系统的安全稳定运行。
1.3 提高装置性能和以往的继电保护装置相比,继电保护装置能够有效地提高装置的性能,准确、快速地将故障反映并切除,保证电力系统的安全稳定运行。
自动化的继电保护装置通过使用计算机技术,完成复杂的工作,及时对故障进行检测,并将故障信息传递给工作人员,发出警报信息,有效地将故障解决。
主要的继电保护及原理一、线路主保护(纵联保护)纵联保护:利用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来,将各端的电气量传送到对端,将各端的电气量进行比较,一判断故障在本线路范围内还是范围之外,从而决定是否切断被保护线路。
任何纵联保护总是依靠通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保护线路内,信号按期性质可分为三类:闭锁信号、允许信号、跳闸信号。
闭锁信号:收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
允许信号:收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
跳闸信号:收到这种信号是保护动作与跳闸的充要条件。
按输电线路两端所用的保护原理分,可分为:(纵联)差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护。
通道类型:一、导引线通道;二、载波(高频)通道;三、微波通道;四、光纤通道。
1)(纵联)差动保护(纵联)差动保护:原理是根据基尔霍夫定律,即流向一个节点的电流之和等于零。
差动保护存在的问题:一、对于输电线路1、电容电流:电容电流从线路内部流出,因此对于长线路的空载或轻载线路容易误动。
解决办法:提高启动电流值(牺牲灵敏度);加短延时(牺牲快速性);必要是进行电容电流补偿。
*注:穿越性电流就是在保护区外发生短路时,流入保护区内的故障电流。
穿越电流不会引起保护误动。
2、 TA断线,造成保护误动解决办法:使差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件:本侧起动原件起动;本侧差动继电器动作;收到对侧“差动动作”的允许信号。
保护向对侧发允许信号条件:保护起动;差流元件动作3、弱电侧电流纵差保护存在问题(变压器不接地系统的弱电侧在轻载或空载时电流几乎没有变化)解决办法:除两侧电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外,加装一个低压差流起动元件。
4、高阻接地是保护灵敏度不够在线路一侧发生高阻接地短路时,远离故障点的一侧各个起动元件可能都不启动,造成两侧差动保护都不能切除故障。
解决办法:由零序差动继电器,通过低比率制动系数的稳态相差元件选相,构成零序1 段差动继电器,经延时动作。
继电保护的作用及原理当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时,能够向运行值班人员及时发出警告信号,或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。
实现这种自动化措施的成套设备,一般通称为继电保护装置。
本期就为大家详细介绍继电保护的基本原理、基本要求、基本任务、分类和常见故障分析及其处理。
1、基本原理。
继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障,是保护区内故障还是区外故障的功能。
保护装置要实现这一功能,需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:a.电流增大短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
b.电压降低当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低。
c.电流与电压之间的相位角改变正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°,三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的,一般为60°~85°,而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的相位角则是180°+(60°~85°)。
d.测量阻抗发生变化测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。
正常运行时,测量阻抗为负荷阻抗;金属性短路时,测量阻抗转变为线路阻抗,故障后测量阻抗显著减小,而阻抗角增大。
不对称短路时,出现相序分量,如两相及单相接地短路时,出现负序电流和负序电压分量;单相接地时,出现负序和零序电流和电压分量。
这些分量在正常运行时是不出现的。
利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护。
此外,除了上述反应工频电气量的保护外,还有反应非工频电气量的保护,如瓦斯保护。
2、基本要求。
继电保护装置为了完成它的任务,必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
电力系统继电保护摘要:一种自动的测量和装置,它是指在电力系统中的发电机、线路等部件或电力系统自身出现故障而威胁到电力系统的安全操作时,可以对操作人员发出警报,或直接给受控制的断路器下达跳闸指令,以结束此类事故的发展。
完成此项自动控制的成套设备通常称为继电保护。
编者将对继电保护的基本原理、基本要求、基本任务、分类和设备的继电保护。
关键词:电力系统;继电保护;基本原理一、基本原理继电器应具备正确区分受保护部件是否在正常工作或出现故障、是否在保护区范围或区域以外。
为了达到这种目的,必须从电力系统故障前后的电物量的变化特点出发,建立起保护设备的安全防护功能。
在电力系统故障后,工频电气量的变化表现为:1)增加了电流。
当发生短路时,在断路处与供电端的电力装置及传输线的电流会从负载电流增加到远大于负载电流。
2)电压下降(voltage)。
在相间和接地之间出现短路时,系统中各个点的相位电压或相电压都会降低,并且随着距离短路点的增加而降低。
3)电流和电压的相位角度发生变化。
当三相短路时,电流和电压的相角是负载的功率因数角,通常为20度左右,当三相短路时,电流和电压的相角是60~85度,而当保护反向短路时,电流和电压的相位角度为180°+(60°~85°)。
4)测量阻抗发生变化。
测量电阻,也就是测量点的电压和电流的比率(在保护装置上)。
在正常工作状态下,测得的阻抗是负载阻抗;当金属短路时,测量的阻抗向线路的阻抗转换,当发生故障时,测量的阻抗明显降低,而阻抗角增加。
非对称短路时,会产生相序成分,例如,当两相或单相接地短路时,会产生负序电流和负序电压;在单相接地的情况下,会产生负、零序和电压分量。
这些分量在正常运行时是不出现的。
根据短路故障时的电量变化,可以根据不同的原理,组成继电保护。
另外,除上述的反应工频电气量保护外,还提供了气体保护、继电保护等反应非工频电容量保护。
二、基本要求要实现继电保护装置任务,必须满足四个基本的技术需求:选择性、速度性、灵敏度、可靠性。
继电保护主要是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化构成继电保护动作的原理,还有其他的物理量,如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。
大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护装置都包括测量部分(和定值调整部分)、逻辑部分、执行部分。
①、电力系统运行中的参数(如电流、电压、功率因数角)在正常运行和故障情况时是有明显区别的。
继电保护装置就是利用这些参数的变化,在反映、检测的基础上来判断电力系统故障的性质和范围,进而作出相应的反应和处理(如发出警告信号或令断路器跳闸等)。
②、继电保护装置的原理框图分析:
A、取样单元---它将被保护的电力系统运行中的物理量(参数)经过电气隔离并转换为继电保护装置中比较鉴别单元可以接受的信号,由一台或几台传感器如电流、电压互感器组成。
B、比较鉴别单元---包括给定单元,由取样单元来的信号与给定信号比较,以便下一级处理单元发出何种信号。
(正常状态、异常状态或故障状态)比较鉴别单元可由4只电流继电器组成,二只为速断保护,另二只为过电流保护。
电流继电器的整定值即为给定单元,电流继电器的电流线圈则接收取样单元(电流互感器)来的电流信号,当电流信号达到电流整定值时,电流继电器动作,通过其接点向下一级处理单元发出使断路器最终掉闸的信号;若电流信号小于整定值,则电流继电器不动作,传向下级单元的信号也不动作。
鉴别比较信号“速断”、“过电流”的信息传送到下一单元处理。
C、处理单元---接受比较鉴别单元来的信号,按比较鉴别单元的要求进行处理,根据比较环节输出量的大小、性质、组合方式出现的先后顺序,来确定保护装置是否应该动作;由时间继电器、中间继电器等构成。
电流保护:速断---中间继电器动作,过电流——时间继电器动作。
(延时过程)
D、执行单元---故障的处理通过执行单元来实施。
执行单元一般分两类:一类是声、光信号继电器;(如电笛、电铃、闪光信号灯等)另一类为断路器的操作机构的分闸线圈,使断路器分闸。
E、控制及操作电源---继电保护装置要求有自己独立的交流或直流电源,而且电源功率也因所控制设备的多少而增减;交流电压一般为220伏,功率1KVA 以上。
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