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1、电气运行基础知识交流 继电保护概述 1 什么叫继电保护装置当电力系统中的电力元件或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时 能及时发出警告信号 或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 一般通称为继电保护装置 2 继电保护的任务 1 当被保护的电力系统元件发生故障时 应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令 使故障元件及时从电力系统中断开 以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏 降低对电力系统安全供电的影响 并满足电力系统的某些特定要求 如保持电力系统的暂态稳定性等 2 反应电气设备的不正常工作情况 并根据不正常工作情况
2、发出信号 以便值班人员进行处理 或由装置自动地进行调整 或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除 反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作 3 继电保护的基本原理和构成方式继电保护主要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 也有其他的物理量 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 继电保护概述 4 电力系统对继电保护的基本要求继电保护装置应满足可靠性 选择性 灵敏性和速动性的要求 这四
3、性 之间紧密联系 既矛盾又统一 1 可靠性是指保护该动体时应可靠动作 不该动作时应可靠不动作 可靠性是对继电保护装置性能的最根本要求 2 选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障 当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时 才允许由相邻设备保护 线路保护或断路器失灵保护切除故障 3 灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时 保护装置应具有必要的灵敏系数 选择性和灵敏性的要求 通过继电保护的整定实现 4 速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障 其目的是提高系统稳定性 减轻故障设备和线路的损坏程度 缩小故障波及范围 提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等 发电机保护概
4、述 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器元件 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 故障类型及不正常运行状态1 故障类型 1 定子绕组相间短路 危害最大 2 定子绕组一相的匝间短路 可能发展为单相接地短路和相间短路 3 定子绕组单相接地 较常见 可造成铁芯烧伤或局部融化 4 转子绕组一点接地或两点接地 一点接地时危害不严重 两点接地时 因破坏了转子磁通的平衡 可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损 5 转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失 从系统吸收无功功率 造成失步 从而引起系统电压下
5、降 甚至可使系统崩溃 2 不正常运行状态 1 由于外部短路引起的定子绕组过电流 温度升高 绝缘老化 2 由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷 温度升高 绝缘老化 发电机保护概述 3 由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷 在转子中感应出100Hz的倍频电流 可使转子局部灼伤或使护环受热松脱 而导致发电机重大事故 此外 引起发电机的100Hz的振动 4 由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压 调速系统惯性较大发电机 在突然甩负荷时 可能出现过电压 造成发电机绕组绝缘击穿 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负荷 6 由于汽轮机主气门突然关闭而引起
6、的发电机逆功率 当汽机保护动作或调速控制回路故障以及某些人为因素造成发电机转为电动机运行时 发电机将从系统吸收有功功率 即逆功率 二 保护类型1 发电机纵差保护 定子绕组及其引出线的相间短路保护 2 匝间保护 定子绕组一相匝间短路的保护 3 单相接地保护 对发电机定子绕组单相接地短路的保护 4 发电机的失磁保护 反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失 5 过电流保护 反应外部短路引起的过电流 同时兼作纵差保护的后备保护 发电机保护概述 6 负序电流保护 反应不对称短路或三相负荷不对称时 发电机定子绕组中出现的负序电流 7 过负荷保护 发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护 8 过电压保
7、护 反应突然甩负荷而出现的过电压 9 转子一点接地保护和两点接地保护 励磁回路的接地故障保护 10 转子过负荷保护 11 逆功率保护 当汽轮机主汽门误关闭而发电机出口断路器未跳闸 发电机失去原动力而变为电动机运行 从电力系统中吸收有功功率 危害 汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故 变压器保护概述 一 变压器的故障1 油箱内部故障 1 各项绕组之间的相间短路 2 单项绕组部分线匝之间的匝间短路 2 油箱外部故障 1 单项绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障 2 引出线的相间短路 3 绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路 二 变压器不正常工作状态1 外部短路或过负荷 过电流 2 油
8、箱漏油造成油面降低 3 变压器中性点接地 4 外加电压过高或频率降低 过励磁 等 变压器保护概述 三 应装设的继电保护装置1 瓦斯保护 防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低 1 重瓦斯 跳闸 2 轻瓦斯 信号 2 纵差动保护和电流速断保护 防御变压器绕组和引出线的多相短路 大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路 3 相间短路的后备保护 作为1 2的后备 1 过电流保护 2 复合电压起动的过电流保护 3 负序过电流 4 零序电流保护 防御大接地电流系统中变压器外部接地短路 5 过负荷保护 防御变压器对称过负荷 6 过励磁保护 防御变压器过励磁 二厂500kV主接线CT PT配
9、置图 发变组保护的配置 1 双主双后配置 即双套主保护 双套后备保护 双套异常运行保护 2 对于一个发变组单元 配置两套完整的电气量保护 每套保护装置采用不同组TA 均有独立的出口跳闸回路 3 非电量保护出口跳闸回路完全独立 4 A B柜为电气量保护柜 C柜为非电气量保护柜 发变组差动保护范围 1 差动保护是利用比较被保护设备两端的电流矢量差原理构成的 内部故障有 差 就动 外部故障无 差 不动 2 由于差动保护对保护区外故障不会动作 因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合 所以在区内故障时 可以瞬时动作 3 差动保护的范围是构成元件差动保护的电流互感器之间的电气
10、设备 以及连接这些设备的导线 3 发变组差动保护范围如右图所示 未装设横差保护 发变组后备保护范围 1 主保护是指发生短路故障时 能满足系统稳定及设备安全的基本要求 首先动作于跳闸 有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护 2 后备保护是指主保护或断路器拒动时 用以切除故障的保护 3 辅助保护是指为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护 4 发电机功率保护的几点说明 1 逆功率保护 逆功率保护设两段时限 通过控制字投退 段发信 段经延时动作于停机出口 2 功率保护 通过控制字可选择低功率保护或过功率保护 动作于跳闸 3 程序逆功率保护 发电机在其他保护动作后 需要程序跳闸时 保护先关闭主汽
11、门 程序逆功率保护经延时动作于跳闸 5 发电机误上电保护 包括反应发电机盘车和启停过程中断路器的误合闸保护 发电机并列过程中断路器的闪络保护 500kVCT配置方式 1 3 2接线CT配置有敞开式断路器方式和罐式断路器方式 我厂采用敞开式断路器方式 2 敞开式断路器每串只需配置三组CT 3 根据保护的双重化配置 母线侧CT有6各二次绕组 中开关CT有8个二次绕组 4 采用敞开式断路器配置较经济 5 采用敞开式断路器 在开关和CT间的故障不能瞬时切除 500kVCT配置分析 3 2接线敞开式断路器CT配置中 在开关和CT间存在死区 1 K1或K3点发生故障 1 母差保护动作跳开1DL或3DL 但
12、故障仍未消除 2 由于故障点在L1或L2的保护区外 只有靠1DL失灵保护动作带时限跳2DL及对侧 或机组 切除故障 3 由于延长了故障的切除时间 对系统的稳定不利 2 K2点发生故障 1 L2保护瞬时跳开2DL 3DL 但故障仍未消除 2 2DL失灵保护动作带时限跳1DL及对侧 切除故障 3 由于延长了故障的切除时间 对系统的稳定不利 K1 K2 K3点故障分析 K1 K2 K3点发生故障 其后果是很严重的 但仔细分析 发生这种故障的几率是很少的 现以K1点故障为例加以说明 1 K1点故障的三种可能 1 断路器的外绝缘闪络 2 引线对地闪络 3 电流互感器的外绝缘闪络 2 断路器的外绝缘闪络故
13、障将造成断路器故障 一定要靠断路器失灵保护动作切除 与电流互感器的位置无关 3 引线对地闪络 相当于空气间隙击穿 几率极少 4 最有可能产生的故障是电流互感器的外绝缘闪络 在实际运行中也曾发生过这种故障 500kV断路器保护 1 保护功能 1 失灵保护 2 三相不一致保护 3 死区保护 4 充电保护 5 自动重合闸功能 6 TV断线告警 7 TWJ异常告警 8 同期电压断线告警 500kV断路器保护 2 失灵保护 1 作用由于断路器存在操作失灵的可能性 当线路发生故障而断路器又拒动时 将给电网带来很大威胁 故应装设断路器失灵保护装置 有选择地将失灵拒动的断路器所连接的断路器断开 以减少设备损坏
14、 缩小停电范围 提高系统的安全稳定性 2 形式故障相失灵 非故障相失灵和发 变三跳起动失灵 另外 充电保护动作时也起动失灵保护 3 输出的动作逻辑失灵动作时以第一时限跳开本侧开关 以第二时限跳开相邻开关 4 保护逻辑图 500kV断路器失灵保护逻辑 500kV断路器保护 3 死区保护 1 死区的存在断路器在TA与线路之间的接线方式下 TA与断路器之间发生故障时 虽然故障线路保护能快速动作 但在本断路器跳开后 故障并不能切除 2 作用考虑到这种站内故障 故障电流大 对系统影响较大 而失灵保护动作一般要经较长的延时 所以装设动作时间比失灵保护快的死区保护 3 输出的动作逻辑出口回路与失灵保护一致
15、动作后跳相邻断路器 4 保护逻辑图 500kV断路器死区保护逻辑 3 2接线倒闸操作顺序 根据3 2接线特点 很容易理解到线路或变压器比母线更为重要 所以 我们有必要探讨如果开关两侧刀闸发生带负荷拉闸事故对系统影响程度的不同 来确定拉闸顺序 1 母线侧开关倒闸操作顺序 1 线路或主变停电过程的操作按照开关 线路或主变侧刀闸 母线侧刀闸的顺序依次操作 送电操作应与上述顺序相反 2 线路或主变运行 母线停电的操作按照开关 母线侧刀闸 线路或主变侧刀闸的顺序依次操作 送电操作应与上述顺序相反 3 线路或主变运行 母线侧开关转检修的操作按照开关 母线侧刀闸 线路或主变侧刀闸的顺序依次操作 送电操作应与
16、上述顺序相反 3 2接线倒闸操作顺序 2 中开关倒闸操作顺序 1 中间断路器一侧线路或主变运行 另一侧线路或主变需要停电的操作按照开关 停电侧刀闸 运行侧刀闸的顺序依次操作 停电操作应与上述相反的顺序进行 2 中间断路器两侧线路或主变都运行 中间断路器转入检修停电的操作按照开关 对电网的影响较小一侧的刀闸 对电网的影响较大一侧的刀闸的顺序依次操作 送电操作应与上述相反的顺序进行 倒闸操作特别注意 1 设备送电操作前 需先投入该设备的控制保险 投入保护装置 设备停电操作 应在一次设备停电后 方可取下该设备的控制保险 2 若在操作过程中 发生事故或异常情况 应立即停止操作 并报告值班负责人 3 电器设备停电后 即使是事故停电 在未拉开刀闸和做好安全措施前 不得触及设备 以防突然来电 4 设备检修后送电 包括热机工作 必须对一 二次设备进行全面检查 符合送电条件后 方可进行操作 5 厂用变压器倒换操作时 应待开关指示灯亮及电流有明显变化并稳定后 方可继续进行操作 开机电气主要工作 1 明确机组并网时间 确定各节点时间 2 检查检修工作终结情况 是否有影响机组启动的检修工作或未处理完成的缺陷
