水电厂继电保护培训

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1、2013年9月,水电厂继电保护培训,继电保护基本原理,第一章 概述,一什么是电力系统？,所谓电力系统就是由生产和输送电能的设备所组成的系统叫电力系统，例如发电机、变压器、母线、输电线路、配电线路等，或者简单说由发、变、输、配、用所组成的系统。,二一次设备,直接生产电能和输送电能的设备，例如发电机、变压器、母线、输电线路、断路器、电抗器、电流互感器、电压互感器等。,三二次设备,对一次设备的运行进行监视、测量、控制、信息处理及保护的设备，例如仪表、继电器、自动装置、控制设备、通信及控制电缆等。,第一章 概述,四电力系统最关注的问题是什么？,由于电力系统故障的后果是十分严重的，它可能直接造成设备损坏

2、、人身伤亡和破坏电力系统安全稳定运行，从而直接或间接地给国民经济带来难以估计的巨大损失，因此电力系统最为关注的是：安全可靠、稳定运行。,五电力系统的三种工况,1、 正常运行状态； 2、故障状态； 3、不正常运行状态。 而继电保护主要是在故障状态和不正常运行状态起作用。,第一章 概述,六继电保护装置,继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务简单说是：设备故障时跳闸，不正常运行时发信号。,七继电保护的基本原理和保护装置的组成,为完成继电保护所担负的任务，显然应该要求它正确地区分系统正常运行与发生故障或不正常运行状态

3、之间的差别，以实现保护。,第一章 概述,七继电保护的基本原理和保护装置的组成,如图（a）、（b）所示的单侧电源网络接线图，（这是一种最简单的系统），图 (a)为正常运行情况，每条线路上都流过由它供电的负荷电流İf（一般比较小）， 各变电所母线上的电压，一般都在额定电压（二次线电压100V）附近变化，由电压和电流之比所代表的“测量阻抗”称之为负荷阻抗，其值一般很大。,İ=0,第一章 概述,七继电保护的基本原理和保护装置的组成,图(b)表示当系统发生故障时的情况，例如在线路B-C上发生了三相短路，则短路点的电压Ud降低到零，从电源到短路点之间将流过很大的短路电流İd, 各变电所母线上的电压也将在不

4、同程度上有很大的降低（称之为残压）。设以Zd表示短路点到变电所B母线之间的阻抗，根据欧姆定律很显然Zd要大大小于。即短路阻抗要大大小于负荷阻抗。,İ=0,第一章 概述,八继电保护分类,在一般情况下，发生短路之后，总是伴随有电流的增大、电压的降低、线路始端测量阻抗的减少，以及电压与电流之间相位角的变化。因此，利用正常运行与故障时这些基本参数的区别，就可以构成各种不同原理的保护。,一般继电保护可以分为两类：,第一类利用比较正常运行与故障时电气参量（U、I、Z、f）的区别，便可以构成各种不同原理的继电保护，例如反应于电流增大而动作的过电流保护；反应于电压降低而动作的低电压保护；反应于阻抗降低而动作的

5、距离保护，反应于频率降低而动作的低（或欠）频保护等。,第一章 概述,八继电保护分类,第二类首先规定两个前提：一个规定电流的正方向是从母线指向线路；第二个一定是双端电源。如图（a）、（b）所示的双端电源网络接线。,第一章 概述,八继电保护分类,分析（a）、（b）图中BC线路靠近B母线侧电流的情况，我们发现在正常运行的负荷电流和故障时的短路电流的相位发生了180的变化。因此利用比较正常运行（包括外部故障）与内部故障时，两侧电流相位或功率方向的差别，就可以构成各种差动原理的保护。例如纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。差动原理的保护只反应内部故障、不反应外部故障，因而被认为具有绝对的选择性。

6、,I,(b),第一章 概述,八继电保护分类,保护名词概念,1、发电机差动 （主） （全停）,一电气量保护：,2、发变组差动 （主） （全停）,3、定子接地 （信号）,4、主变间隙过流、过压 （解列 灭磁）,5、主变零序电流 （解列 灭磁）,6、主变通风 70% 额定电流 （启动通风）,7、失磁保护 （解列）,8、发电机复合低压过流 （解列）,9、发电机反时限对称过流 对称过负荷（定） （信号） 对称过负荷（反） （解列）,10、发电机反时限负序过流 不对称过负荷（定 ）（信号） 不对称过负荷（反 ） （解列）,第一章 概述,八继电保护分类,保护名词概念,11、发电机定子匝间保护 （全停）,一、

7、电气量保护：,12、发电机转子保护 转子一点接地 （信号） 转子两点接地 （全停）,14、励磁变保护 励磁变速断 （励磁变主） （全停） 励磁变过流 （全停）,二、非电量保护,1、主变瓦斯 重瓦斯 （主） （全停） 轻瓦斯 （信号）,2、主变冷却器全停 t1 （全停） t2 （全停）,3、汽机联跳（水机事故） （全停）,第一章 概述,八继电保护分类,保护名词概念,二、非电量保护,4、线路联跳 （全停）,5、主变油温 （信号）,6、主变油位 （信号）,7、主变压力释放 （信号）,8、励磁变温度 （信号）,三、闭锁、逻辑类信号,1、PT 断线 （信号）,2、CT断线 （信号）,3、装置故障 （信号

8、）,4、保护直流消失 （信号）,第一章 概述,八继电保护分类,保护名词概念,四、名词、术语：,1、近后备用双重化配置方式加强元件本身的保护，使之在区内故障 时，保护拒绝动作的可能性减小，同时装设开关失灵保护，当开关拒绝跳闸时，启动它来切除与故障开关同一母线的其他开关，或遥切对侧开关。,2、远后备当元件故障而其保护装置或开关拒绝动作时，由各电源侧的相邻元件保护装置动作将故障切开。,3、低电压电压低于额定电压70%,4、负序电压负序电压大于4V以上,5、复合电压（又称复合低电压）于低电压、负序电压是或的关系,第一章 概述,八继电保护分类,保护名词概念,四、名词、术语：,1、全停主变高压侧开关、灭磁

9、开关、关导叶（主汽门）、厂高变高压侧开关、各厂变低压侧开关、启动快切。,2、解列灭磁主变高压侧开关、灭磁开关、厂高变高压侧开关、各厂变低压侧开关、启动快切。,3、解列主变高压侧开出口方式,4、信号 仅发报警信号,第一章 概述,九对电力系统继电保护的基本要求,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，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。,1、选择性,定义：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除。使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。如图所示单侧电源网络中，当d1点短路时，应由距短路点最近的保护1和2 动作跳闸，将故障线路切除，变电所

10、B则 仍可由另一条无故障的线路3-4继续供电。,原则：就近原则，即系统短路时，应由距离故障点最近的保护切除相应的断路器。,第一章 概述,九对电力系统继电保护的基本要求,2、速动性,所谓速动性，就是发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障。对不同的电压等级要求不一样，对110KV及以上的系统，保护装置和断路器总的切故障时间为0.1秒，因此保护动作时间只有几十个毫秒（一般30毫秒左右），而对于35KV及以下的系统，保护动作时间可以为0.5秒。,3、灵敏性,继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。其灵敏性有的保护是用保护范围来衡量，有的保护是用灵敏系数来衡量。,第一章

11、 概述,九对电力系统继电保护的基本要求,4、可靠性,保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。简单说就是：该动的时候动，不该动的时候不动。该动的时候不动是属于拒动，不该动的时候动了是属于误动。不管是拒动还是误动，都是不可靠。,以上四个基本要求不仅要牢牢记住，而且要理解它们的内涵，其中可靠性是最重要的 ，选择性是关键，灵敏性必须足够，速动性则应达到必要的程度。我们所有的继电保护装置都是围绕这四个要求做文章，当然不同的保护，对这些要求的侧重点是不一样的，有的侧重于选择性，有的侧重于速动性，有时候

12、为了保证主要的属性可能会牺牲一些其他的属性。,第一章 概述,十小结,本章尽管没有讲具体的保护，但是对本书的主要内容作了简要的概述，是非常重要的，读者应掌握以下几个主要的重点：,1、要能正确描述什么是电力系统、一次设备、二次设备。,2、电力系统故障有哪些严重后果？,3、电力系统有哪三种工况？继电保护在哪些工况下起作用？起什么样的作用？,4、继电保护可以分为几大类？它们是按什么原则划分的？,5、对电力系统继电保护有哪些基本要求？读者不仅要牢记四个基 本要求，更重要的是要理解其中的内涵以及它们之间的关系。,6、远后备、近后备保护的概念；电气量保护、非电量保护各有哪些，动作结果是什么？,第二章 发电机

13、的继电保护,第一节 发电机的故障类型、不正常运行状态 及其相应的保护方式,发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电气元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。,（一）、发电机的故障类型主要有： 1、定子绕组相间短路； 2、定子绕组一相的匝间短路； 3、定子绕组单相接地； 4、转子绕组一点接地或两点接地； 5、转子励磁回路励磁电流消失。,第二章 发电机的继电保护,第一节 发电机的故障类型、不正常运行状态 及其相应的保护方式,（二）、发电机的不正常发电机的不正常运行状态主要有： 1、由于外部短路引起的定子绕组过电流； 2、由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷； 3、由外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷，非全相运等） 而引起的发电机负序过电流和过负荷； 4、由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压； 5、由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过荷； 6、由于水轮机导叶突然关闭而引起的发电机逆功率等。根据上述故障情况和不正常运行状态，发电机应有下列保护。,第二