(3)求K-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 总电抗标么值
x∑(k-1)*=x1*+x2*=0.18+0.32=0.50 三相短路电流有效值:
I(3)k-1= Id1/X∑(k1)* =5.5KA/0.50=11ka 3)其它三相短路电流
I(3)∞=I(3)k-1=11 KA
i(3)sh=2.55×11KA=28.05KA I(3)sh=1.51×11KA=16.61KA 4)三相短路容量
S(3)k-1= Sd/X∑(k1)*=100MV.A/0.50=200MV.A
(4) 计算k-2的短路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 1)总电抗标么值
X∑(k-2)*=x1*+x2*+X3*//X4*=0.18+0.32+5.63/2=3.32 2)三相短路电流有效值
I(3)k-2= Id2/X∑(k-2)* =144KA/3.32=43.37 3)其它三相短路电流 I(3)∞=I(3)k-2=43.37KA
i(3)sh=1.84×43.37KA=79.80KA I(3)sh=1.09×43.37KA=47.27KA 4)三相短路容量
S(3)k-2= Sd/X∑(k-2)*=100MV.A/3.32=30.12MV.A
(5)求变压器分列运行时K-2点的短路电路总电抗标么值及其三相短路电流和短路容量
1)总电抗标么值
X∑(k-2)*=x1*+x2*+X3*=0.18+0.32+5.63=6.13 2)三相短路电流有效值
I(3)k-2= Id2/X∑(k-2)* =144/6.13=23.50KA 3)其它三相短路电流 I(3)∞=I(3)k-2=23.50KA
i(3)sh=1.84×23.50KA=43.24KA I(3)sh=1.09×23.50KA=25.62KA 4)三相短路容量
S(3)k-2= Sd/X∑(k-2)*=100MV.A/6.13=16.31
11
第4章 继电保护
4.1继电保护的作用及要求 (一)继电保护的基本要求 ①.选择性
基本含义是保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量减小,以保证系统中非故障部分继续安全运行。 ②.速动性
速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样就能减轻故障设备的损坏程度,减小用户在低电压情况下工作的时间,提高电力系统运行的稳定性。 ③.灵敏性
保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性(灵敏度)。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的测量元件确定了动作值后,按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指定点校验,并满足有关规定的标准。 ④.可靠性
可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生它应该反应的故障时,保护装置应可靠地动作(即不拒动)。而在不属于该保护动作的其他任何情况下,则不应该动作(即不误动)。 4.2供电系统中常用的保护 (1)电网的电流电压保护:
包括:单侧电源网络的相间短路的电流电压保护、电网相间短路的方向性电流保护、大接地电流系统的零序电流保护、中性点不接地单相接地的保护; 电网的距离保护 输电线路的纵联保护
包括:纵联差动保护、高频保护、高频闭锁方向保护、高频闭锁负序方向保护、高频闭锁距离保护和零序保护、高频相差动保护、光纤差动保护;输电线路的自动重合闸
12
包括:三相自动重合闸、综合自动重合闸 电力变压器的保护
包括:主变压器内部故障的差动保护、主变压器零序保护、主变压 器瓦斯保护、高压厂用变压器保护; 发电机保护
包括:相间短路的纵联差动保护、发电机定子绕组匝间短路保护、发电机定子绕组的单相接地保护、发电机低励失磁保护、励磁回路一点接地保护、励磁回路两点接地保护、转子表层过热(负序电流)保护、发电机的逆功率保护、发电机失步异常运行保护、定子绕组对称过负荷保护、发电机变压器组公用继电保护; 母线的继电保护
包括:母线差动保护、电流相位比较式母线保护; 异步电动机和电容器的保护 (2)供电系统的单端电网的保护:
供电线路常见的故障对架空线来说,有断线、碰线、绝缘子被击穿、相间飞弧、短路以及杆塔倒塌等;对电缆来说,应其直接埋地或敷设在混凝土管、隧道等,受外界因素影响较少,除本身绝缘老化的原因外,只有某些特殊情况下,如的基下沉、土壤含有杂质、建筑施工破坏、热力网影响等,才会使相间或相地之间绝缘击穿或断裂,但是电缆接头连接不良或由于污垢而产生的故障,占其全部故障的70%以上。
工业企业供电线路基本上是开式单端供电网络,厂区内距离较短,所以线路保护并不复杂,常用的保护装置有:定时限或反时限的过电流保护;低电压保护;电流速断保护;中性点不接地系统的单相接地保护等。 一、过电流保护
当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时就使断路器跳闸或给出报警信号的装置称为过电流保护装置,它有定时限和反时限两种。 ⒈ 时限过电流保护装置
定时限过电流是电流继电器本身的动作时限是固定的,与通过它的电流大小无关。
⒉ 时限过电流保护装置
13
上图是一个交流操作的反时限过电流保护装置图,1KA、2KA为GL型感应式带有瞬时动作元件的反时限过电流继电器,继电器本身动作带有时限,并有动作指示掉牌信号,所以回路不需接时间继电器和信号继电器。 二、电流速断保护
定时限过电流保护装置的时限一经整定便不能变动,当k3处发生三相短路故障时,断路器QF3的继电保护动作时间必须经过t0+2△t才能动作,达不到速断的目的。为了减小本段线路故障下的事故影响范围,当过电流保护的动作时限大于0.7s时,便需设置电流速断保护,以保证本段线路的短路故障能迅速地被切除。
三、低电压保护
低电压保护主要用于以下几个方面。 低电压闭锁的过电流保护
定时限过电流保护的动作电流是按躲过最大的负荷电流来整定的,在某些情况下可能满足不了灵敏度的要求。为此可采用低电压继电器的过电流保护装置来提高其灵敏度。 用于电动机的低电压保护
电动机采用低电压保护的目的是当电网电压降低到某一数值时,低电压保护装置动作,将不重要的或不允许自起动的电动机从电网切除,以保证重要电动机在电网电压恢复时,顺利自起动。
四、中性点不接地系统的单相接地保护
中性点不接地系统发生单相接地故障时,线电压值不变,故障相对地电压为零,非故障相对地电压升高了√3倍,流经故障点的电容电流Ic是正常时每相对地电容电流Ic0的3倍。因此在供电系统中采用中性点不接地系统的目的是,当系统发生几率最多的单相接地故障时,一般并不要求立即将电源切断,这是因为这种故障并不影响接于线电压上电气设备的正常工作,仍可继续运行。但如果流过故障点的接地电流数值较大时,就会在接地点间产生间歇性电弧以致引起过电压、损坏绝缘,发展成为相间或两相对地短路,扩大故障。因此,对中性点不接地系统应当装设绝缘监测装置,必要时还可装设零序电流保护。
14
五、变压器的保护
电力变压器是供电系统中的重要设备,它的故障对供电的可靠性和用户的生产、生活将产生严重的影响。因此,必须根据变压器的容量和重要程度装设适当的保护装置。
变压器的故障一般分为内部故障和外部故障两种。
变压器的内部故障主要有绕组的相间短路、绕组匝间短路和单相接地短路,内部故障是很危险的,因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组绝缘,烧坏铁心,还可能使绝缘材料和变压器油受热而产生大量气体,引起变压器油箱爆炸。 变压器常见的外部故障是引出线上绝缘套管的故障从而可能导致引出线的相 间短路或接地短路。
4.3、继电保护的发展趋势
电力系统20世纪60年代以前主要采用电磁型保护,70年代是电磁型、晶体管保护并用时期, 20世纪60年代末期,国外提出用计算机构成继电保护的倡议,当时的计算机硬件非常昂贵。还不具备商业性生产这类保护装置的条件,早期的研究工作是以小型机为基础的。出于经济上的考虑,采用一台小型计算机来实现多个电气设备或整个变电站的保护功能,但这种方案的可靠性显然受到限制。
70年代中期,随着大规模集成电路技术的发展,微型计算机进入实用阶段,性价比和可靠性大为提高,为微机保护的使用化打下了硬件基础。
伴随着计算机硬件水平的不断提高,各种微机保护软件的算法不断被提出,为继电保护的推广和应用提供理论基础。
经过30多年的发展和变化,目前微机保护已经在电力系统的各个变电站、发电厂和供电线路上广泛使用。 4.4变压器型号的选择
变压器是变电所中关键的一次设备,其主要功能是升高或降低电压,以利于电能的合理输送、分配和使用。 1. 变压器的分类
(1)按绝缘介质分:油浸式;干式
15