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1、继电保护和水机保护 2020 4 7 1 一 基本概念 1继电保护装置的定义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或危及其安全运行的事件时 发出告警信号或跳闸命令 以终止这些事件发展的成套硬件设备 保护电力元件的称继电保护装置 保护电力系统的称安全自动装置 为了保护电力运行设备及电力系统的正常运行 任何时候任何设备都不允许无保护状态运行 2继电保护装置的任务将故障的电力设备从电力系统中切除 使其损坏程度减少到最小 保证无故障电力设备继续正常运行 反应不正常运行状态 发信号 在无人值班的变电所 保护可作用于减负荷或延时跳闸 2020 4 7 2 3对继电保护装置的基本
2、要求 选择性 保护装置选择故障元件的能力 即只切除故障设备或线路 以保证无故障部分正常运行 快速性 快速切除故障设备或线路 保证系统的稳定 灵敏性 对其保护范围内发生故障和不正常状态的反应能力 可靠性 包括安全性 即不拒动 和可信赖性 即不误动 安全性是指应该动作的故障不应拒动 可信赖性是指不应该动作的故障不应误动 2020 4 7 3 23 2接线方式的特点运行方式灵活多变 操作简便 投资大 维护工作量大 占地面积大 3横差 纵差纵差保护反应的是相间故障 接地或不接地的相间短路 纵差保护的CT要串联 横差保护反应的是匝间故障 绕组的匝间短路或分支开焊 横差保护的CT要并联 区别 以发电机为例
3、 在定子引出线或中性点附近相间短路时 两中性点连线中的电流较小 横差保护不能动作 出现死区 而纵差保护就能取代 2020 4 7 4 基本原理一 反映电气量的保护 电力系统发生故障时 通常伴有电流的增大 电压降低以及电流与电压的比值 阻抗 和它们之间的相位角改变等现象 因此 在被保护元件的一端装设的装置可以检测 比较并鉴别出发生故障时的这些基本参数与正常运行时的差别 就可以构成各种不同原理的继电保护 二 反映非电气量的保护 反映温度 压力 流量 转速等非电气量的变化构成的保护 2020 4 7 5 三 保护装置的组成 对于常规的继电保护装置 一般包括测量部分 逻辑部分和执行部分 测量部分从被保
4、护对象输入有关信号 再与给定的整定值比较 以判断是否发生故障或不正常运行状态 逻辑部分依据测量部分输出量的性质 出现的顺序或其组合 进行逻辑判断 以确定保护是否应该动作 执行部分依据前面环节判断得出的结果予以执行 跳闸或发信号 2020 4 7 6 整定值 测量部分 逻辑部分 执行部分 被测物理量 跳闸或发信号 2020 4 7 7 过电流保护 过电流保护是反映电流增加而动作的保护 为保证动作的选择性 都带有一定的时限动作于断路器跳闸 时限特性 表示动作时间与流过保护装置的电流关系曲线称为过电流保护的时限特性 定时限特性 当通过保护装置的电流大于其动作电流 保护装置就启动 保护装置的动作时限是
5、一定的 与通过保护装置的电流大小无关 反时限特性 具有这种特性的过电流保护的动作时间与通过保护装置的电流大小成反比 故称为反时限特性 2020 4 7 8 方向性电流保护的基本原理 方向性电流保护就是判别短路电流或短路功率的方向 只有当它们的方向由母线指向线路时 电力系统规定此方向为正方向 才允许动作 在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作 2020 4 7 9 方向性电流保护的基本原理 2020 4 7 10 当中性点直接接地的电网中发生短路时 将出现很大的零序电流 而在正常运行情况下它们是不存在的 因此 利用零序电流来构成接地短路的保护 就有显著的优点 零序电流可以看成是在故障点出现一个零
6、序电压而产生的 它必须经过变压器接地中性点构成回路 大接地电流系统的零序保护 2020 4 7 11 零序分量的参数具有如下特点 1 故障点的零序电压最高系统中距离故障点越远处的零序电压越低 零序电压的分布如下图 2 零序电流的分布主要取决于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗 而与电源的数目和位置无关 3 对于发生故障的线路 两端零序功率的方向与正序功率的方向相反 零序功率方向实际上都是由线路流向母线的 4 在电力系统运行方式变化时 如果送电线路和中性点接地变压器数目不变 则零序阻抗和零序等效网络就是不变的 但此时系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方式而变化 间接影响零序分量的大小
7、 用零序电压和零序电流过滤器可实现接地短路的零序电流和方向保护 2020 4 7 12 图2 2020 4 7 13 零序电流速断保护整定原则如下 1 躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流 2 躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流 如果保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸的时间 则可以不考虑这一条件 2020 4 7 14 距离保护的基本原理 距离保护是反映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 或阻抗 继电器 如下图所示 由于保护1距离短路点较近 而保护2距短路点较远 所以 保
8、护1的动作时间就比保护2的短 这样故障就由保护1动作切除 不会引起保护2的误动作 2020 4 7 15 2020 4 7 16 具有比率制动特性的差动保护 保护的动作电流IOP随着外部故障的短路电流而产生的Iunb的增大而按比例的线性增大 且比Iunb增大得更快 使在任何情况下的外部故障时 保护都不会误动作 这是把外部故障的短路电流作为制动电流Ibrk 而把流入差动回路的电流作为动作电流IOP 比较这两个量的大小 只要IOP Ibrk 保护动作 反之 保护不动作 2020 4 7 17 如下图 2020 4 7 18 发电机失磁保护 是指发电机励磁异常下降或全部消失的一种故障状态 发电机失磁
9、运行的影响 一 对发电机本身的影响1 由于转子出现转差 在转子表面将出现频差电流 它将在转子回路中产生附加损耗 使转子发热 2 发电机失磁转入异步运行后 从系统吸收的无功功率增大 定子绕组将过流 使定子过热 3 由于转子回路差频电流脉动磁场的作用 将引起发电机振动 危及发电机的安全 二 对系统的影响1 将引起系统电压下降 如果系统无功功率储量不足 将使失磁发电机邻近的部分系统电压低于允许值 甚至导致系统因电压崩溃而瓦解 2 使邻近的发电机 变压器 线路将发生过流 造成后备保护过动作 导致系统大面积停电 3 由于该发电机有功功率摆动 以及系统电压下降 可能使系统振荡 2020 4 7 19 变压
10、器差动保护 保护范围为三组电流互感器所限定的区域 即变压器本体 高压侧的引线以及中低压侧的引线 可以反映在这些区域内相间短路 高压侧接地短路以及主变绕组匝间短路故障 在正常运行工况下 一方面变压器三角形的线电流比星形侧对应的线电流超前30度 另一方面因变压器变比的影响 高低压侧额定电流也不相同 为了保证正常运行时在变压器差动保护的二次回路中原 副方的幅值与相位基本一致 在选取电流互感器的二次接线方式与变比时需考虑进行相位与幅值校正 采用二次谐波制动或波形制动两种不同原理 用以躲过变压器励磁涌流造成的保护误动 2020 4 7 20 线路保护 构皮滩电厂500kV线路保护采用两套主保护原则配置
11、A B两套主保护采用南瑞继保有限公司生产的线路电流差动保护装置RCS 931DMM 光纤差动保护 并配置过电压保护及远方跳闸装置RCS 925AMM 线路保护柜切换开关和压板投切规定1 断路器方式切换开关1QK有三个位置 中断路器检修 正常 边断路器检修 正常运行时置于 正常 位置 中断路器检修或边断路器检修时切换至相应开关检修位置 2 中断路器检修或边断路器检修时退出该屏上的相应A B C三相 失灵及重合闸压板 3 通道切换开关9QK有四个位置 正常时投 通道A B投入 位置 A通道故障时投 通道A退出 B投入 位置 B通道故障时投 通道A投入 B退出 位置 A B通道都故障 本套线路保护停
12、用时投 通道A B退出 位置 2020 4 7 21 500kV断路器保护 构皮滩电厂500kV断路器保护配置国电南自PSL632C型数字式保护装置 每台500kVGIS串上中间断路器设置一块保护盘 盘内配置1套断路器保护和1套自动重合闸 第三串上的中间断路器没有配置自动重合闸 每台边断路器设置一块保护盘 盘内配置1套断路器保护 线路断路器还配置1套自动重合闸 共三套 一套备用 共配置11套断路器保护 5套自动重合闸 2020 4 7 22 说明 一 自动重合闸1 线路两侧的两台重合闸装置 重合闸动作 先合边断路器 后合中间断路器 当边断路器有故障 重合闸动作不成功 则闭锁中间断路器合闸 2
13、500kV线路重合闸装置 切换把手有四个位置 分别实现四种重合方式 1 投 综合重合闸 位置 对单相故障 切除故障相 继而进行一次单相自动重合闸 对相间故障 切除三相 继而进行一次三相自动重合闸 2 投 单相重合闸 位置 对单相故障 切除故障相 继而进行一次单相自动重合闸 对相间故障 切除三相 不进行重合 3 投 三相重合闸 位置 对任何故障 均切除三相 继而进行一次三相自动重合闸 4 投 重合闸停用 位置 对任何故障 均切除三相 不进行重合 二 当母线保护 开关间短引线保护动作以及断路器失灵保护动作跳闸 断路器操作压力降低至闭锁自动重合闸规定值时 闭锁自动重合闸装置 三 自动重合闸在未充好电
14、状态 装置故障或直流电源消失 在 停用 及 三重 方式时 输出沟通三跳接点 当线路任一相有流且装置收到一个或两个单相跳闸接点时 装置故障或直流电源消失除外 重合闸发沟通三跳跳三相断路器 2020 4 7 23 500kV开关间短引线保护 构皮滩电厂配置南自PSL608型开关间短引线保护 装设在断路器保护盘内 边断路器保护盘各装设2套 共装设有14套开关间短引线保护 500kV开关间短引线保护在设备正常运行时不投入 只有在 形接线段的线路或者主变高压侧隔离开关退出运行 才投入短引线保护 当 形接线段的线路或者主变高压侧隔离开关退出运行后 运行人员应到保护盘检查是否已自动切换正常 若不正常 通知检
15、修人员处理 2020 4 7 24 继电保护运行操作 一 继电保护装置的投运操作步骤 1全面检查盘柜 接线端子接触良好 无异常现象 2投上交 直流电源 3检查相应电源指示灯亮 保护装置无异常信号发出 4投入保护装置保护投入压板 检查相应保护投入指示灯亮 5根据需要测量保护出口压板两端无压后 投入保护出口压板 二 继电保护装置的退出运行操作步骤 1一般情况将其中某保护退出 只需退出其保护压板 检查对应保护投入指示灯熄 2整套保护装置退出时 则退出保护所有出口压板 3退出保护所有出口压板 检查对应保护投入指示灯熄 4根据需要拉开交 直流电源 2020 4 7 25 继电保护使用原则 1运行和备用中
16、的设备 其保护均应投入 禁止设备无保护或保护不完善运行 2继电保护的投入或退出必须符合系统运行方式 当系统运行方式或潮流发生改变时应及时改变继电保护的定值和投 退方式 3正常情况下 运行中的继电保护装置和录波装置不得退出运行 特殊情况必须征得生产技术部的同意报上级调度后方可将其退出运行 4发电机运行时A B两套发电机保护的差动保护与过流保护不得同时退出运行 5当发电机差动保护因故退出时 发电机的纵差保护与横差保护不准同时退出运行 6变压器运行时变压器保护的差动保护和重瓦斯保护不得同时退出运行 7变压器运行时重瓦斯保护不能长期退出运行 8500kV输电线路的A B两套保护的光差保护不得同时退出运行 2020 4 7 26 继电保护管辖范围 118kV及以上电压等级设备的继电保护及自动装置的投入 退出 检修与整定值变更均须按上级值班调度员指令执行 210kV及以下厂用电设备的继电保护及自动装置的投入 退出 检修报生产技术部批准执行 3二次人员负责全厂电气设备的继电保护和自动装置的维护 整定值整定 试验及二次回路上的一切工作 并按设备管辖范围所属部门的命令进行继电保护和自动装置的整定值变更
