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1、风电场继 电 保 护 知 讲 座（反事故措施与运行技术）,西北电力调控分中心继电保护科2012-09,内容提要,前言继电保护专业管理继电保护定义及任务对继电保护的要求继电保护分类继电保护配置原则继电保护反措继电保护投退原则继电保护操作注意事项继电保护运行及检修注意事项,、前言,本课件内容主要包括风电场继电保护反事故措施和继电保护调度运行注意事项两部分内容。本课件内容编制依据主要是国家电网公司风电并网运行反事故措施要点、十八项电网重大反事故措施（修订版）、继电保护及安全自动装置技术规程、西北电力系统并网电厂继电保护反事故措施要点以及西北电力系统调度规程。,一、国家电网西北电力调控分中心保护专业管
2、理,1.机构设置继电保护科2.主要职能保护配置、整定计算和运行管理技术管理贯彻执行有关规程、标准和规定及修编等工作统计、分析与评价，事故调查等程序版本管理对所辖电网相关人员的培训负责组织有关组柜（屏）典型设计工作慎重推广新技术提出提高保护运行管理水平的建议,一、国家电网西北电力调控分中心保护专业管理,3. 直接管辖范围涉及单位：直调设备所属省电力检修公司、省超高压公司、供电局（公司）、火力发电厂、水电站、风电场和光伏电站。厂站：130座保护装置：5008台，其中220KV及以上保护装置占4834台。以上数据统计截止日期是2011年12月31日,二、继电保护定义及任务,1. 继电保护装置定义当电
3、力系统中的电力元件或电力系统本身发生了故障或危机其安全运行的事件时，需要有向运行值班人员及时发出告警信号，或者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。实现这种自动化措施、用于保护电力元件的成套硬件设备，一般通称为继电保护装置。,二、继电保护定义及任务,2. 继电保护的任务当被保护的电力系统元件故障时，准确迅速切除故障；当被保护的电力系统元件出现不正常工作情况时，发信号，以便处理；或由装置自动调整，或将哪些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。,三、电力系统对继电保护的基本要求,1. 可靠性2. 选择性3. 快速性4. 灵敏性“四性”之间,有的相辅相成,有的
4、相互制约,需要针对不同的使用条件,分别进行协调。,四、继电保护分类,按照继电保护装置所保护的对象所属系统，分交、直流系统保护。交流系统保护直流系统保护,四、继电保护分类,按照继电保护功能在系统异常、故障时所发挥的作用重要程度，保护可分为如下四种类型保护:主保护：是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护：后备保护是当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。分为远后备和近后备。辅助保护：是为了补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。异常运行保护：是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。,五、继电保护配置,西北
5、电网保护配置详见以下两个规范（规定）：西北220kV750kV电网继电保护配置及整定技术规范（试行）西北并网风电场继电保护配置及整定技术规定（试行）,五、继电保护配置,继电保护配置基本原则：强化主保护，简化后备保护220kV及以上“双重化”配置110kV及以下单套配置,五、继电保护配置,升压站主要一次设备保护功能配置：线路保护（高压输电线路、场内集电线路）母线保护（高压母线、低压母线）升压变保护无功补偿设备保护站用变保护箱式变压器保护,五、继电保护配置,风电场一次设备保护功能配置：风机辅助设备保护(电气量、非电气量),六、反事故措施（一次）,1. 风电机组:电压适应性：风电场并网点电压在 0.
6、91.1 倍额定电压范围（含边界值）内时，风电机组应能正常运行。 风电场并网 点 电 压 跌 至 0.2 倍 额 定 电 压 时 ， 风 电 机 组 应 能 不 脱 网 运 行625ms；并网点电压跌落后 2s 内恢复到 0.9 倍额定电压过程中，风电机组应能不脱网连续运行。 风电机组应具有必要的高电压穿越能力。频率适应性：电力系统频率在 49.5Hz50.2Hz 范围（含边界值）内时，风电机组应能正常运行。电力系统频率在 48Hz49.5Hz 范围（含 48Hz）内时，风电机组应能不脱网运行 30min。,六、反事故措施（一次）,2. 风电场:风电场应综合考虑各种发电出力水平和接入系统各种运
7、行工况下的稳态、暂态、动态过程，配置足够的动态无功补偿容量，且动态调节的响应时间不大于 30ms。风电场应确保场内无功补偿装置的动态部分自动调节，确保电容器、电抗器支路在紧急情况下能被快速正确投切。风电场汇集线系统单相故障应快速切除。汇集线系统应采用经电阻或消弧线圈接地方式，不应采用不接地或经消弧柜接地方式。经电阻接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能通过相应保护快速切除，同时应兼顾机组运行电压适应性要求。经消弧线圈接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能可靠选线，快速切除。,六、反事故措施(二次),1. 管理方面:风电场内涉网保护定值应与电网保护定值相配合，并报电网调度部门审查备案。风电场
8、应定期检查保护装置的整定值和压板状态，装置整定值应与有效定值单内容一，压板投退应符合相关运行要求。风电场二次系统及设备，均应满足 电力二次系统安全防护规定要求，禁止通过外部公共信息网直接对场内设备进行远程控制和维护。发生故障后，风电场应及时向调度员报告故障及相关保护动作情况，及时收集、整理、保存相关资料，积极配合调查。,六、反事故措施(二次),2. 保护配置: “十八项”电网重点反事故措施对双重化配置的继电保护的基本要求：两套保护装置的交流电流应分别取自电流互感器互相独立的绕组；交流电压宜分别取自电压互感器互相独立的绕组。其保护范围应交叉重叠，避免死区。两套保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组
9、供电的直流母线段。两套保护装置的跳闸回路应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应。两套保护装置与其他保护、设备配合的回路应遵循相互独立的原则。每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行。,六、反事故措施(二次),2. 保护配置:“十八项”电网重点反事故措施对双重化配置的继电保护的基本要求：线路纵联保护的通道（ 含光纤、微波、载波等通道及加工设备和供电电源等）、远方跳闸及就地判别装置应遵循相互独立的原则按双重化配置。330kV及以上电压等级输变电设备的保护应按双重化配置。除终端负荷变电站外，220kV 及以上电压
10、等级变电站的母线保护应按双重化配置。220kV 电压等级线路、变压器、高抗、串补、滤波器等设备微机保护应按双重化配置。每套保护均应含有完整的主、后备保护，能反应被保护设备的各种故障及异常状态，并能作用于跳闸或给出信号。,六、反事故措施(二次),2. 保护配置(与以前不同之处):汇集系统中的母线应配置母差保护。风电场应在升压站内配置故障录波装置，记录升压站内设备规定时间内的电气量数据，波形记录应满足相关技术标准。风电场应配备全站统一的卫星时钟设备和网络授时设备，对场内各种系统和设备的时钟进行统一校正。,六、反事故措施(二次),2. 保护配置(高压送出线路): 考虑到风电场应具有低电压穿越能力，宜
11、配置 全线速动保护，有利于快速切出故障，帮助风 机减少低电压穿越时间。,六、反事故措施（二次）,3. 线路光纤保护：2005年底，西北110kV系统相继发生了两起因光纤通道自环和交叉造成的保护误动事故，类似问题近期在全国其它电网也时有发生。由于光纤通道经过的环节较多，易出现通道自环或交叉等问题。该通道隐患因隐蔽性较强，其危害性极大。因此，必须采取有效的解决措施，确保光纤保护的运行安全。反措文件:西电调字(2006)17号,六、反事故措施（二次）,3. 线路光纤保护：在通道的各个环节如光缆纤芯、接口板、PCM板卡、配线架的配线端子等处设立明显的标志 。在光纤保护或接口装置定值项中增加“地址编码”
12、定值，只有当线路两侧的保护地址编码相对应时，光纤保护才能正常工作 。,六、反事故措施（二次）,4. 变压器瓦斯继电器:变压器瓦斯继电器的安装，要求导管沿油枕方向与水平面具有24%升高坡度。主变压器重瓦斯保护和轻瓦斯保护的正电源应分开,重瓦斯保护接保护电源，轻瓦斯保护接信号电源 。将瓦斯继电器的下浮筒改为档板式，触点改为立式，以提高重瓦斯动作的可靠性 。为防止瓦斯继电器因漏水短路，应在其端子和电缆引线端子箱上采取防雨措施 。瓦斯继电器引出线应采用防油线。,六、反事故措施（二次）,5. 变压器本体保护:变压器本体保护宜采用就地跳闸方式。主变压器未采用就地跳闸时，非电量保护由就地端子箱引至保护 室的
13、二次回路不宜存在过渡或中转环节。非电量保护重动中间继电器启动功率不小于5W，动作电压为直 流额定电压的55-70%范围内，额定直流电源电压下动作时间为 10-35ms。主变非电气量保护不启动断路器失灵。,六、反事故措施（二次）,6. 母线保护:一个半接线母差保护宜不经电压闭锁。双母线接线母差保护应经电压闭锁。母差失灵出口带50毫秒延时。,六、反事故措施（二次）,7. 断路器保护:220KV及以上断路器使用其本体三相不一致保护。断路器防跳继电器使用断路器机构内防跳继电器。,六、反事故措施（二次）,8. CT二次回路CT二次回路有并且只能有一点接地 。独立的、与其他互感器二次回路没有联系的电流互感
14、器二次回路，可以在主控室内也可以在开关场实现一点接地。由几组电流互感器二次组合的电流回路，例如差动保护，其电流互感器二次回路接地点宜选在控制室内。,六、反事故措施（二次）,9. PT二次回路PT二次回路有并且只能有一点接地 。独立的、与其他互感器二次回路没有联系的电压互感器二次回路，可以在主控室内也可以在开关场实现一点接地。经控制室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600一点接地。各电压互感器二次中性点在开关场的的接地点应断开。为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的断路器或接触器等。电压互感器二次主绕组和副绕组（开口三角）引如线必须分开，不得公
15、用。,六、反事故措施（二次）,10. 二次电缆及导线强电控制回路电缆芯线最小截面不小于1.5mm2,屏柜内导线不小于1.0mm2;弱电控制回路不小于0.5mm2。电流回路不小于2.5mm2,还应根据电流互感器10%误差曲线校核;电压回路,应根据允许的压降选择:至计费电能表压降不超过额定电压的0.5%,至测量仪表,正常负荷下不超过3%,至保护和自动装置,当全部保护装置动作和接入全部测量仪表时,不超过3%.保护和控制设备的直流电源、交流电流、电压及信号引入回路应采用屏蔽电缆 。屏蔽电缆的屏蔽层应在开关场和控制室内两端接地。交流和直流回路不应合用同一根电缆。强电和弱电回路不应合用同一根电缆。交流电流
16、和交流电压不应应合用同一根电缆。与保护连接的同一回路应在同一根电缆中走线。,六、反事故措施（二次）,11.二次等电位接地网应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于 100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内，按柜屏布置的方向敷设 100 mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接，形成保护室内的等电位接地网。保护室内的等电位接地网必须用至少 4 根以上、截面不小于 50mm2的铜排（缆）与厂、站的主接地网在电缆竖井处可靠连接。,六、反事故措施（二次）,12.屏柜及装置接地
17、静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面不小于 100mm2的接地铜排。屏柜上的接地端子应用截面不小于 4mm2的多股铜线和接地铜排相连。接地铜排应用截面不小于 50mm2的铜缆与保护室内的等电位接地网相连。,六、反事故措施（二次）,13. 户外端子箱开关场就地端子箱内应设置截面不少于 100 mm2的裸铜排，并使用截面不少于 100 mm2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。 户外端子箱应有防尘、防潮等措施。户外端子箱箱体与站内主接地网采用焊接方式连接。,六、反事故措施（二次）,14. 直流电源直流系统应采用两组蓄电池,三台充电装置的方案,每组蓄电池和充电装置应分别接于不同的母线,作为备用的
18、第三台充电装置可在两段母线之间切换.直流母线应采用分段运行方式,每段母线应分别采用独立的蓄电池组供电,并在两端直流母线之间设置联络断路器,正常运行时联络断路器处于断开位置.保护装置的直流电源采用辐射供电方式.,六、反事故措施（二次）,15. 电源空开保护（屏）柜装置电源开关应使用直流开关。直流开关的容量应满足装置运行要求，并满足 逐级配合原则。,六、反事故措施（二次）,16. 二次标识保护装置及其附属器件、二次回路等均应安规定 要求标识。保护压板宜按类别进行着色，功能压板采用黄 色，出口压板及失灵回路相关压板采用红色， 压板底座及其他压板采用浅驼色。,七、继电保护投退原则,继电保护装置的状态分
19、为投入、退出和信号三种。投入状态指装置功能压板和出口压板均按要求正常投入，把手置于对应位置。退出状态指装置功能压板、出口压板全部断开，把手置于对应位置。信号状态指装置功能压板投入，出口压板全部断开，把手置于对应位置。运行中的继电保护投退操作，应依照当值调度员的指令进行，未经许可不得改变继电保护装置的状态。退出继电保护装置部分保护功能时，除断开该功能压板外，有专用出口压板的还应断开出口压板。,七、继电保护投退原则,继电保护整屏退出时，应断开保护屏上所有保护压板,包括功能压板(把手)和跳闸压板。正常情况下，一次设备在运行状态或热备用状态时，其保护装置为投入状态；一次设备在冷备用或检修状态时，其保护
20、装置为退出状态；继电保护装置无需投入，但需对其运行工况进行观察监视，应投信号状态。,八、继电保护操作注意事项,线路光纤差动保护线路远方跳闸保护主变压器差动保护主变压器瓦斯保护断路器充电保护双母线母差保护,八、继电保护操作注意事项,1. 线路光纤差动:线路光纤差动保护投入跳闸前,必须确认光纤通道正常后,方可投入。线路光纤差动保护执行两端同时投退原则。线路充电时,要求线路两侧光纤差动保护投入,开关控制电源投入。要特别注意做好线路停运,线路一侧有工作,另一侧无工作并且开关合环运行情况下线路光纤差动保护误动措施。,八、继电保护操作注意事项,2. 线路远跳保护：远跳保护的执行两侧同时投/退原则。不允许在
21、运行的远跳保护通道上进行远跳信号试验;若需进行,必须在线路两端远跳保护退出的情况下方可进行。,八、继电保护操作注意事项,3. 主变差动保护：变压器空充电时必须投入。新投变压器带负荷时，差动保护根据调度要求投退（与规程可能冲突）。,八、继电保护操作注意事项,4. 主变瓦斯保护：变压器瓦斯保护正常运行时必须投入。变压器运行中滤油、补油、换潜油泵或更换净油器的吸附剂时，应将其重瓦斯改接信号。用一台开关控制多台变压器时，如其中一台变压器转备用，则应将备用变压器重瓦斯改接信号。,八、继电保护操作注意事项,5. 断路器保护:充电保护投退严格按照调度命令、现场操作规 程执行。断路器充电保护仅在充电时临时投入
22、。正常运行中，断路器充电保护应退出。,八、继电保护操作注意事项,6. 短引线保护(风电场无):仅在线路等设备停运而开关合环运行时投入(敦煌变可控高抗例外)。正常运行中，短引线保护应退出。,八、继电保护操作注意事项,6. 双母线母差保护:双母线母差保护运行方式必须与一次系统运行方式保持一致。特别注意双母线母差保护用电压二次方式必须正确。,九、运行、检修注意事项,主变压器中性点接地方式风机严格按照调度计划控制开机保护压板投入情况巡视主保护异常退出时间设备重载时运行监视继电保护跳闸后信息收集及汇报直流接地异常处理工作申请、许可制度检修工作存在设备变更或保护方式变更重视无功补偿设备的运行维护保护时钟的校对调整(尤其风场无GPS对时),谢 谢!,
