实联化工热电厂继电保护及自动装置培训.ppt

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1、2013年12月02日,主讲：李松,实联化工（江苏）有限公司热电厂,继电保护及自动装置,电气部,第一章 概 述,一、电力系统的不正常运行状态 系统中设备的运行参数偏离了允许值，但还未发展成故障。二、故障 电力系统中设备的正常工作已遭到破坏，但未 发展成事故。三、事故 电力系统的正常工作遭到破坏，且已造成严重后果。四、继电保护和自动装置的任务、电力系统故障时，保护能自动、准确地切除故障。、电力系统出现不正常工作状态时，根据运行维护条件确 定保护是动作与信号还是跳闸。,五、对继电保护的基本要求,、可靠性：保护的动作应安全可靠。、选择性：保护的动作应有选择的。、快速性：保护的动作应快速的。、灵敏性：

2、保护对故障的反应能力。,六、继电保护的分类,按保护原理分 1.过电流保护 2.低电压保护 3.过电压保护 4.距离保护 5.差动保护 6.高频（载波）保护 7.功率方向保护 8.瓦斯保护,按被保护对象分 1.线路保护 2.主设备保护 2-1.发电机保护 2-2.变压器保护 2-3.母线保护 2-4.电抗器保护 2-5.电容器保护 2-6.电动机保护,七.继电保护的基本原理,1.继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。,2.电力系统发生故障后，工

3、频电气量变化的主要特 征是,电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上 的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为6085，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180+(6085)。测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻

4、抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。：利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护,第 二 章 电网相间短路的电流保护,第一节 三段式电流保护,1-无时限电流速断保护（段）瞬跳/速断 2-时限电流速断保护（段）过电流 3-定时限过电流保护(段)过负荷（详见第二、三、四 节）,第二节无时限电流速断保护（段）、段的作用：本线路的主保护。、保护的范围：本线路的一部分。、整定原则：（）电流的整定 dz1=kk IDmax 躲过本线路末端短路故障时最大短路电流（最大运行 方式下三相短路）。（）时间整定：保护的固有动作时间。

5、（）006秒的作用躲过避雷器的放电时间。,整定原则：躲过本线路末端最大短路电流。,保护范围：,本线首端的一部分.大运行方式下可达线路全长的50%。,通常最小保护范围不小于线路全长的1520%,I(k(3),Xs(小),I(k(2),Xs(大)）,优点：不反映下一线路故障，动作迅速。缺点：保护范围受系统运行方式、故障形式变 化的影响较大，不能保护线路全长。,灵敏度,灵敏度用保护范围占线路全长的百分数表示。,第三节时限电流速断保护（段）,、段的作用：本线路的主保护。、保护的范围：本线路全长下一线路的一部分。、整定原则：（）电流的整定：躲过下一线路段的动作电流。dz1=kk IDZ 2（dz1=kk

6、 IDZ 2）（）时间的整定：躲过下一线路段的动作时间 1.S（1=1 S)（）灵敏度校验：dl.ZX（本线路末）/dz1 1.31.5,4、作用：快速切除本线瞬时速断保护保护范围外 的故障。5、要求：能保护本线全长。动作时间尽量短。,6、整定计算：,l,7、灵敏度校验,灵敏度系数不小于1.3,如果保护的灵敏度不满足要求，可采用降低动作电流的方法提高灵敏度。通常动作电流和下线路的二段定值相配合，此时时间定值也应和下线路二段时间定值相配合。,第四节定时限过电流保护(段),、段的作用：作为本线路的近后备，下一线路的 远后备、保护的范围：本线路的全长和下一线路全长、整定原则（）电流的整定：躲过最大负

7、荷电流整定。IDZ=KK.KZq.Ifh.max/Kh（）时间的整定：阶梯形时限特性 1（）KL近.ZX（本线路末）IDZ1.5 KL远.ZX（下一线路末）IDZ1.2,4、作用,作为本线路主保护拒动的后备保护；作为下线路保护或开关拒动的后备保护。,5、电流定值整定原则,5-1 保护在线路流过最大负荷电流时不应动作。Iact.Ilmax最大负荷电流要考虑电动机自起动电流,I,I,t,5-2 对已经启动的装置，在线路故障切除后，线路流过最大负荷电流时应能可靠返回。,6、时间整定,按阶梯性原则确定。即上级保护的动作时限，比下级保护(定时过流）的动作时限长t。,7、灵敏度校验,近后备：本线末端最小短

8、路电流。Ksen1.31.5远后备：下及线路末端最小短路电流。Ksen1.2,采用阶梯性原则的目的：保证保护动作的选择性，尽量缩小停电范围。,小结：三段式电流保护各段保护范围及时限的配合,L1首端故障，L1的三段保护均启动，速断保护动作。,L1末端故障，L1的时限速断、定时过流保护均启动，时限速断保护动作。,L2首端故障，L1定时过流保护启动，L2的三段保护均 启动，L2速断保护动作。,第五节电流保护的接线方式,、何谓电流保护的接线方式：电流元件与二次侧的连接方式、接线方式的种类（）三相完全星形接线：特点：能反映各种类型的短路故障（）两相不完全星形接线：特点：能反映各种类型的相间故障（）两相三

9、继式：适用场合：适用于接的变压器保护 目的：提高保护的灵敏度,A,B,C,三相完全星形接线：,*,*,*,*,*,*,A,B,C,两相不完全星形接线：,*,*,*,*,A,B,C,两相三继式：,*,*,*,*,第三章 输电线路的接地保护,第一节 中性点的接地方式,1.中性点直接接地2.中性点经消弧线圈（或接地变压器）接地3.中性点经电阻器接地（高阻接地/小电阻接地）4.中性点不接地,第二节 中性点直接接地电网中线路的接地保护,、三段式零序电流保护（1）零序段（无时限零序电流速断）保护范围：本线路的一部分整定方式：躲过本线路末端接地故障时最大另序电流时间的整定：保护的固有动作时间（2）零序 段（

10、时限零序电流速断）保护范围：本线路全长下一线路的一部分整定方式：电流的整定：躲过下一线路另序段的动作电流时间的整定：躲过下一线路另序段的动作时间（）KL：/Id.b1.5,（）零序段（定时限零序过电流）,a 保护范围：本线路的全长和下一线路全长 b 整定方式：电流的整定：躲过最大不平衡电流 时间的整定：阶梯形时限特性 c K近。d K远。2、零序方向电流保护零序功率方向继电器的接线 Ij=3Io Uj=-3Uo,第三节 中性点不接地电网中线路的单相接地保护,、单相接地时的电流、电压（）接地相电压降低（等于零），其他两相升高（3倍），系统中出现另序电压且处处相等。（）非故障线路首端的另序电流为本

11、线路对地电容电流之和。（）故障线路首端的另序电流为所有非故障线路对地电容电流之和。,UA,UB,UC,UB,UC,第 四 章,变 压 器 保 护,第一节 变压器的故障及不正常工作状态,（一）变压器的故障 1、油箱内故障 2、油箱外故障（二）变压器不正常工作状态 1、油面降低 2、过负荷 3、外部故障引起的过电流,（一）变压器的瓦斯保护1、瓦斯保护 反映变压器油箱内故障时气体变化的保护装置 轻瓦斯 信号 重瓦斯 跳闸2、瓦斯保护装（1）容量为800kVA及以上的变压器；（2）容量为400kVA及以上的车间变压器。3、瓦斯保护的优缺点 优点：能反映变压器油箱内各种类型的故障。缺点：不能反映变压器套

12、管及引出线的故障。,第二节 变压器保护的配置,（二）变压器的差动保护,1、需装设差动保护的变压器：（1）单独运行的容量为10000kVA及以上的变压器；（2）并列运行的容量为6300kVA及以上的变压器；（3）容量为6300kVA及以上的厂用工作变压器(为简化接线，对于备用厂用变压器，允许装设电流速断保护)；（4）电流速断保护灵敏度不符合要求(Ksen2)，且过电流保护时限大于0.5s的容量为2000 10000kVA的单独运行的变压器,2、变压器的差动保护的构成原理根据比较变压器各侧的电流大小及相位构成。3、变压器正常运行及外部故障4、变压器内部故障5、变压器一侧CT断线后（正常运行及外部故

13、障）,6、变压器差动保护的特殊问题,（）变压器的励磁涌流的影响：产生Ibp消除方法：a 采用速饱和变流器b 延长动作时间或提高动作电流c 用二次谐波制动的差动保护、间断角闭锁原理、用偶次谐波判别原理的差动保护。（LFP-971、972A、B、C),（）变压器的接线组别的影响：产生Ibp,消除方法：相位补偿法:即变压器Y侧的电流互感器接成，变压器侧 的电流互感器接成Y。补偿后的CT变比:nl Y=3I Y/5 nl=I/5,(3)计算变比与实际变比不同的影响：产生Ibp消除方法：a 接入平衡绕组 b VFC板平衡调整系 数In/Ie(4)各侧互感器型号不同的影响：产生Ibp消除方法：提高保护的动

14、作电流(5)带负荷调分接开关的影响：产生Ibp消除方法：提高保护的动作电流,（三）变压器的过流保护和过负荷保护,（1）过流保护的作用 作为变压器内部故障及外部故障的后备。（2）过流保护的种类 a 过流保护：躲过最大负荷电流整定。b 低电压启动的过流保护：躲过变压器的额定电流整 定。特点：提高保护的灵敏度 c 复合电压启动的过流保护：躲过变压器的额定电流整定。特点：提高不对称故障的的灵敏度。,一、中性点直接接地运行变压器的零序保护,（四）变压器的接地保护,二、中性点可接地也可不接地运行的变压器零序电流保护,（一）、全绝缘变压器零序电流保护,（二）、分级绝缘变压器,第五章 母线保护,母线故障大部分

15、是由于绝缘子对地放电引起，母线故障开始阶段很多表现为单相接地故障，而随着短路电弧的移动，故障往往发展为两相或三相接地短路。绝缘子污秽老化、电流互感器损坏或爆炸、运行人员误操作是造成母线故障主要原因。拖长切除母线故障时间将给电力系统和设备安全运行带来严重后果。（要求20ms）,概述：母线保护的重要性,母线保护的配置原则：,1、对220500kV母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。对3/2接线，每组母线宜装设两套相同原理的母线保护。对220KV母线，一般还是一套母差，重要母线可考虑两套。2、对变电所的35110kV电压的母线，在下列情况下应装设专用的母线保护。110kV双母线110kV单

16、母线，重要发电厂或110kV以上重要变电所的35母线，需快速切除母线上的故障时。35kV电网中，主要变电所的35kV双母线或分段母线需快速切除一段或一组母线上的故障时。,对母线保护的要求:,1.母线保护的可靠性 可靠度，即在母线故障情况下能可靠地动作；安全度，即区外短路故障时不会误动作。2.母线保护的选择性 区分母线内部故障和外部短路故障的选择性；在各种运行方式下区分出故障母线组的选择性；倒母后，母线保护仍应保持选择故障母线组的能力。,3.母线保护的快速性 快速切除母线故障是保护电力系统安全运行的重要手段之一。（暂态稳定）4.母线保护的灵敏性 外部故障时的不平衡电流很大，而内部故障的短路电流可

17、能很小，选择性和灵敏性都满足有难度。,母差保护基本原理 区内故障：I=Id 区外故障：I=0母线完全电流差动保护：将母线上所有的连接元件的流互按同名相、同极性连接到差动回路，流互的特性与变比均应相同，若变比不同，可采用补偿变流器进行补偿。整定：1）躲外故的最大不平衡电流 2）躲支路的最大负荷电流,典型母线保护方式,一、固定连接式的双母线完全电流差动保护 双母线同时运行方式，按照一定的要求，将引出线和有电源的支路固定连接于两条母线上，这种母线称为固定连接母线。以此连接方式构成的母差保护称为固定连接式。二、母联电流相位比较式母线差动保护 比较母联电流与差动电流的相位来作为方向元件，差动元件作为启动

18、元件而构成的母差保护。,固定连接式的母差保护,1、在固定连接方式下：,发生外部短路时，保护有选择的正确动作。,发生内部故障时，保护正确动作,2、在破坏固定连接方式下,外部故障时仍能保证选择性正确动作。,内部故障时，将不能保证足够的选择性（主要缺点）,利用隔离开关辅接点将KA1、KA2触点短接，使之变成无选择性动作，相当于是单母线完全差动保护。,母联相位比较式母差保护,差动继电器作为起动元件，判别区内和区外故障，当发生内故时，其电流的方向是不变的。当母故障时，母联电流方向由 到当母故障时，母联电流方向由 到所以用母联电流与差电流相位比较就可以选择出故障母线。要求：1）母联开关必须合上，且电流够大

19、；2）每一母线都有电源元件。,第 六 章,发 电 机 保 护,第一节 发电机主要保护,1.发电机纵联差动保护2.发变组差动3.发电机定子接地保护4.电流保护（亦可低电压复合闭锁）5.转子两点接地保护6.接地保护7.过负荷保护8.过电压保护9.其他后备保护,第二节 发电机相间短路的纵联差动保护,1.作用:反映发电机定子绕组及其引出线相间短路 故障的主保护2.发电机纵差保护的接线方式：2-1.完全纵差动保护 2-2.不完全纵差动保护3.原理：发电机完全纵差保护和不完全纵差保护均 是比较发电机两侧同相电流的大小和相位 而构成,2-1发电机完全纵差动保护,2-2.发电机不完全纵差动保护,（a）中性点侧

20、引出6个端子,（b）中性点侧引出4个端子,2-3.不同之处：,2-3-1.完全纵差保护是比较每相定子首末两端 的全相电流，2-3-2.不完全纵差动保护是比较机端每相定子 全相电流和中性点侧每相定子的部分相 电流而构成。,4.发电机纵差保护的原理,4-1比率制动式发电机纵差保护原理,(2)动作特性曲线,4-2.标积制动式发电机纵差动保护原理,1.转子回路一点接地保护-信号2.转子两点接地保护-跳闸,第三节 发电机转子绕组的接地保护,一、转子绕阻绝缘破坏的故障形式及其危害,1转子绕组一点接地 对发电机并未造成直接危害。11正常时 正极对地电压 负极对地电压 加在绝缘介质上的电压为励磁电压的一半。1

21、2一点接地时设：正极接地，则：另一端对地电压上升为，如某点绝缘比较薄弱，则有可 能被击穿，造成两点接地故障。,2 转子绕组两点接地,2-1.部分绕阻被短接，使励磁电流增大，转子绕阻因过 热而烧伤；2-2.故障点流过短路电流，烧伤转子本体；2-3.部分绕阻被短接，使气隙磁通失去平衡，引起机体振 动。2-4.对汽轮发电机，还可能使轴系和汽机磁化。,二、转子回路一点接地保护,主要有以下几种：（1）电桥式；（2）叠加直流电压式；（3）叠加交流电压式；（4）切换采样式等。大型发电机装设一点接地保护，动作于信号，应转移负荷，尽快安排停机。,三、转子两点接地保护,电桥式转子两点接地保护,第四节 发电机的过负

22、荷保护,（2）发电机允许过负荷的特性,在不考虑导体散热的情况下,是以额定电流为基准的电流的标幺值。,自动装置,第一章 备用电源自动投入装置（BZT）,一、概述 按照预先的设定，系统对各方面的要求，自动 完成预定功能的装置。二、BZT的作用：提高供电的可靠性三、备用电源的方式 1、明备用 2、暗备用,四、对备用电源自动投入装置的要求,1、工作母线失压时，BZT动作。2、工作电源断开后，BZT才能动作。3、BZT只动作一次。4、备用电源无电压时，BZT不动作。5、二次熔丝熔断时，BZT不动作。,五、备用电源自动投入装置的接线,（一）工作原理 1、工作母线失压，BZT动作情况 2、工作电源断开后，B

23、ZT才动作(2DL)3、BZT只动作一次（BSJ)4、备用电源无电压时，BZT不动作(YJ)5、二次熔丝熔断时，BZT不动作。(1YJ 2YJ 接点串联）（二）构成回路 1、启动回路 2、合闸回路,第二章,输电线路的三相自动重合闸装置,1、手动分闸不应重合 2、不对应启动 3、只重合一次 4、动作后自动复归 5、手合故障线路不应重合 6、断路器处于不正常状态时不允许重合 7、应有防跳装置 8、与保护配合应加速动作,第一节 对ZCH的要求,第二节 单电源线路三相一次自动重合闸,（一）、接线（二）、动作过程 1、手合 2、自动跳闸，重合闸动作 3、线路永久性故障 4、防跳 5、手合故障线路 6、手

24、跳,第三节 双电源输电线路三相一次自动重合闸,（一）分类 1、检查同步的重合闸 2、不检查同步的重合闸,（二）无压鉴定和同步检查的三相重合闸,1、适用场合 没有条件或不允许采用三相快速重合闸、非同步重合闸的双电源单回联络线上或弱 联系的环并线上。2、工作原理3、启动回路接线实现 无压侧 投无压压板 同期侧 无压压板不投,第四节 自动重合闸与继电保护的配合,（一）重合闸的前加速 线路故障，先是无选择性切除故障，重合闸动作，若是永久性故障，则有 选择性地切除故障。（二）重合闸的后加速 线路故障，先是有选择性切除故障，重合闸动作，若是永久性故障，则加 速切除故障。,第五节 综合重合闸装置,（一）重合

25、闸的方式 1、单相重合 2、三相重合闸 3、综合重合闸 4、停用方式,第六节 重合闸的实现方式,（一）综合重合闸1、单相故障-跳单相-单相重合-重合永久性故障-若不允许非全相运行跳三相并不再重合。2、相间故障跳三相后三相自动重合若重合与永久性故障跳三相并不再自动重合,（二）单相重合闸,1、单向故障跳单相单相自动重合若重合与永久性故障跳三相并不再重合2、相间故障跳三相并不在自动重合,（三）三相重合闸,1、线路任何故障均跳三相三相重合若重合与永久性故障跳三相并不再重合,（四）停用方式,线路发生任何故障-均跳三相不重合,（五）综合重合闸的启动方式,1、与开关位置不对应的启动方式2、保护的启动方式,第七节 分相跳闸和三相跳闸互为备用,如选相元件或分相跳闸元件拒动，则经一适当的延时启动后备三相跳闸出口回路。,谢谢大家！,