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1、电力系统继电保护培训,2015.12.10,继电保护的作用 继电保护的基本原理 继电保护的四项基本要求 漫水湾电厂保护的组成及日常维护,电力系统的构成 一次设备Primary equipment 传输能量，连接于互感器一次侧 主变压器、电流互感器、电压互感器、开关、 刀闸、母线、阻波器、结合电容器、避雷器等， 发送分配电能。 二次设备Secondary device 传输信息，连接于互感器二次侧 对电力系统中的一次设备的运行工况进行控制测量、 保护和监视的设备叫二次设备。包括：继电保护、测量仪表、控制开关、按钮、端子箱、控制电丝、故障录波器、事件信号报警装置、变压器冷控设备等，防误闭锁装置，包
2、括给二次设备供电的蓄电池、充电的整流器等。,电力系统运行状态及继电保护的作用,电力系统运行状态 正常运行状态 不正常运行状态 故障状态 电力系统控制目标 通过自动的和人工的控制，使电力系统尽快的摆脱不正常状态和故障状态，能够长时间在正常状态下运行,电力系统运行状态及继电保护的作用,电力系统运行状态及继电保护的作用,电力系统不正常运行状态的危害 概 念： 通常指运行参数超出额定范围，或电能质量不能满足要求但又没有故障的运行状态 常见现象：过负荷，过电压，频率过低或过高，系统振荡。 主要危害：绝缘老化，降低设备使用寿命电能质量下降，影响用户生产影响系统运行 处理措施：通过人工或自动方式消除，但前提
3、是要能够检测出系统处于不正常状态。可发信号，提醒运行人员处理；也可以延时跳闸。,电力系统运行状态及继电保护的作用,电力系统故障状态的危害 概 念：在运行设备正常的支路外增加了非绝缘支路（短路）或正常支路开断 常见现象：短路，断线 故障原因： 1、外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆，绝缘子覆冰造成冰闪，绝缘子污秽造成污闪。 2、内部原因：设备绝缘损坏，老化。 3、系统中运行、检修人员误操作。,电力系统运行状态及继电保护的作用,主要危害： 对故障设备：故障电流使故障元件损毁 对非故障设备：短路电流减少其使用寿命 对电力用户：影响用户正常用电、电能质量下降 对电力系统：危害系统稳定运行，造成大面积
4、停 电,电力系统运行状态及继电保护的作用,故障不可避免：自然因素，设备制造因素，人为因素 故障必须快速自动切除：电磁暂态过程短，对设备修复有利，对系统稳定有利 继电保护的作用：检测电力系统中各电气设备的故障和不正常工作状态的信息并作相应处理。 基本任务： 1. 自动、快速、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，使无故障部分迅速恢复正常运行。 2. 反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件动作于信号或跳闸,继电保护的基本原理及其构成,继电保护装置的构成,继电保护的基本原理及其构成,继电保护装置的构成 测量比较元件：测量被保护元件相关的物理参量（如电流、电压等）
5、，与给定的量（定值）进行比较，给出比较结果的逻辑值 逻辑判断元件：根据测量比较元件的输出信号性质，先后顺序，持续时间等，使保护按一定的逻辑关系判断故障的类型和范围，最后确定保护的控制措施（跳闸、报警，或保持不动作） 执行输出元件：根据逻辑判断元件的控制指令，发出跳闸指令，发出告警或不动作,继电保护的基本原理及其构成,继电保护的工作回路 交流回路：互感器，连接电缆 控制回路：断路器跳闸线圈，信号回路 直流电源回路：保护及控制回路的工作电源 继电保护的正确工作依赖于所有保护回路及其连接电缆的正确工作,继电保护的基本原理及其构成,继电保护的配合及保护范围的划分 保护分区的目的：为了尽可能的减小因故障
6、跳闸引起的停电区域，电力系统中每个继电保护都有严格的保护范围，称为保护区。保护范围内的故障（区内故障），保护才动作；保护范围外的故障，保护不动作 保护分区原则和方法：保护以断路器位置作为分区的基准（因为断路器是切除和隔离故障的主要设备）。遵循全覆盖原则和重叠区原则，保护区的边界取决于电流互感器的位置。,继电保护的基本原理及其构成,继电保护的配合及保护范围的划分 保护配置原则：取决于被保护元件的重要程度、经济性以及规程的规定 主保护：通常指能实现全线快速切除故障的保护设备 后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。,后备保护：远后备保护、近后备保护。 1）近后备保护：当主保护或断路器
7、拒动时，由本线路其它保护或本电力设备其它保护切除故障，当开关失灵时，由开关失灵保护切除故障。 2）远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻线路或元件保护切除故障。,继电保护的基本原理及其构成,继电保护的基本原理及其构成,继电保护的配合及保护范围的划分,消除CT内部故障的保护死区,正确接线图,错误接线图,继电保护的基本要求,选择性selectivity,继电保护的基本要求,1.选择性selectivity 选择性原则要求：保护动作跳开除了隔离故障元件，应最大限度的保证系统中其他无故障元件仍能继续安全运行。即因故障跳闸引起的停电范围最小。 如何满足选择性：继电保护通常通过合理的选择定值，合理的配
8、置保护实现选择性。选择性的提高还有赖于一次设备的配置（如负荷开关更换为断路器）。某些保护原理本身具有选择性,继电保护的基本要求,2.速动性speed 速动性原则：保护应以尽可能快的速度切除故障元件。 快速动作的优点：降低设备损坏程度；提高系统稳定水平和输电线传输能力；电能质量。 如何确定动作速度：技术经济比较 保护动作时间的概念： 快速保护：5-10ms 常规保护的快速段：20-40ms 断路器：常规60ms-150ms,继电保护的基本要求,3.灵敏性sensitivity 灵敏性定义：保护对故障和不正常运行状态的反应能力称为灵敏性。 灵敏性原则：满足灵敏性的保护在保护区内发生故障时，在任意的
9、系统运行条件下，无论故障位置、故障类型、故障点是否有过渡电阻均能灵敏反应，正确动作。 影响灵敏性的因素：保护的定值，保护的原理，故障类型和故障位置 灵敏性的衡量标准：灵敏系数概念（过量继电器和欠量继电器），规程。 灵敏性校验：选择所有可能运行方式及故障类型中最不灵敏的运行方式和故障类型进行校验。,继电保护的基本要求,4. 可靠性reliability and security 可依赖性reliability：不拒动。该动则动 安全性security：不误动。不该动则不乱动 可靠性是一个综合的指标，与保护原理、定值整定、运行维护等所有与保护正确动作有关的因素有关。 继电保护工作可靠性第一,继电保
10、护的基本要求,5. 四个基本原则之间的关系 保护的四个基本要求，既有联系，又有矛盾。 选择性提高，速度、灵敏性可能会降低 速动性提高，可靠性可能会降低 灵敏度提高，安全性可能会降低 可靠性提高，速动性可能会降低 实际应用中，应根据工程实际、系统情况及运行规程进行博弈和取舍。而这种博弈正是保护思想的精华所在。,漫水湾电厂继电保护组成,发电机保护 变压器保护 母线保护 线路保护,漫水湾电厂继电保护组成,发电机保护,主保护：,后备保护：,变压器保护,110kV母线保护:,厂变保护：,主变保护,主保护：,后备保护：,非电量保护：,线路保护,110kV线路保护：,10kV线路保护：,WMH-800A/R
11、 母差保护,WFB-822A/R1,WFB-821A/R1,WCB-822A,WBH-817A/R1,WXH-822A,WXH-811A/R,WBH-822A/R1,WBH-818A/R1,发电机保护配置及动作后果,1号主变保护装置其配置及动作后果,1号主变保护装置其配置及动作后果,母线保护及配置,110kV线路保护,10kV线路保护,厂用变保护配置,一、发电机保护,1）主保护：WFB-821A/R1 发电机比率差动保护 发电机比率差动保护是发电机内部相间短路故障主保护，保护考虑TA 饱和、TA 回路断线等TA 异常情况。,发电机差动保护,式中： 差动电流， 为差动最小动作电流整定值， 为制动
12、电流， 为最小制动电流整定值， S 为比率制系数。 各侧电流的方向都以指向发电机为正方向,发电机差动保护,发电机差动保护,发电机比率制动式差动保护的动作特性曲线,比率差动保护动作特性,发电机差动保护,发电机比率制动式差动保护的保护逻辑,发电机差动保护逻辑框图,差动方案选择控制字： 保护设有方案选择控制字：控制字设定为“1”时发电机差动保护为“三取一”出口方式，即任一相差流满足动作方程时保护动作； 控制字设定为“2”时发电机差动保护为“三取二”出口方式，即任两相差流同时满足动作方程时保护动作； 控制字设定为“0”时发电机差动保护为“循环闭锁”出口方式，即某一相差流满足动作方程，同时负序电压满足保
13、护动作条件时保护动作（负序电压值固定设为6V），或两相差流同时满足时动作。,发电机差动保护,差流越限保护： 当任一相差流电流满足差流越限动作值（差动最小动作电流定值的0.5 倍时差流越限保护延时5s 动作），发差流越限信号，保护可通过保护投退控制字，单独投退。,发电机差动保护,发电机差动保护处理,以1F为例： 现象：1）中控室有“1F机组比率差动保护动作”语音报警。 2）1F机组出口短路器DL971分闸。 3）1F机组停机，灭磁开关跳开。 处理：1）立刻派人到现场检查，监视停机过程，并使机 组安全停机。 2）看是否影响到全厂厂用电和照明，考虑是否倒厂用 电或投入事故照明，并打印保护动作报告。
14、3）检查1F发电机差动保护范围内的设备（差动保护范围 内有无明显的着火点或明显的烧焦点，是否有短路的 现象，比如励磁变高压侧是否有短路，发电机出口或 者中性点是否有明显的短路点）。,发电机差动保护处理,4）未检查出异常，通知检修检查保护回路，并对其进行绝缘测试。若仍未异常，可能是保护误动，向相关领导和调度汇报检查情况，对1F机组进行零起升压实验。并对发电机进行检查，正常后申请并网发电。 复压（记忆）过流保护： 发电机复压（记忆）过流保护作为发电机的后备保护，当用于自并励发电机的后备保护时，电流带记忆功能。复压（记忆）过流保护由复合电压元件、三相过流元件“与”构成，过流的记忆功能可投退。复压（记
15、忆）过流保护配有两段各一时限，若保护出口跳分段或母联时，应不投入记忆功能。,发电机复压（记忆）过流保护,1）复合电压元件 满足下列条件之一时，复合电压元件动作。 U 1U 2.op U 2.op为负序电压整定值， U 2 为负序 电压（取相电压值）。 2）过流元件 过流元件接于电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，保护动作。 I Iop Iop为动作电流整定值。,复压（记忆）过流保护逻辑框图,发电机复压（记忆）过流保护,复压过流保护逻辑框图,发电机复压过流保护,发电机复压（记忆）过流保护,延时整定： 保护延时：需要躲过振荡过程所需要的时间(一般为1.01.5s)，大于相邻元件主
16、变保护的后备保护延时，小于发电机安全的允许时间。保护投入电流记忆功能时，过流元件启动后最大记忆时间为10s，保护最大延时应小于10s。 记忆功能整定： 投入电流记忆功能时，过流元件启动后会记忆10s 时间，防止机端相间故障时随着电压、下降过快，电流下降过快，使保护返回。若保护单独动作跳母联、分段等外部设备时应退出记忆功能，否则保护会扩大跳闸范围。保护分两段记忆功能可单独投退。,定子接地保护: 基波零序电压定子接地保护： 基波零序电压原理一般保护发电机85%95%范围的定子单相接地故障，当发电机定子绕组发生单相接地时，基波零序电压大于定值时保护动作，保护可投退。 动作判据为： 保护延时动作； 其中： 3U0为基波零序电压， TV 则取机端开口零序电压，带TV 异常闭锁； Uop 为基波零序电压整定值。,发电机定子一点接地保护,发电机定子一点接地保护,基波零序定子接地逻辑框图,转子接地保护： 发电机转子接地保护主要反映转子回路一点或两点接地故障，由转子接地高定
