继电保护专业课材.ppt

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1、继电保护运行维护技术讨论,讨论内容,第一部分 电力系统继电保护的基本知识第二部分 继电保护的配置及范围 第三部分 变电站的二次设备及回路 第四部分 变电站现场事故处理,第一部分 电力系统继电保护的基本知识,电力系统在运行中，可能由于以下原因，发生故障 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。电力系统故障的类型：1、单相接地故障 D（1）2、两相接地故障 D（1.1）3、两相短路故障 D（2）4、三相短路故障 D（3）5、线路断线故障以上故障单独发生为简单故障。不同地点，两个或以上简单故障

2、同时发生称为复故障。,不正常工作状态：电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。不正常工作状态有：1）电力设备过负荷，如：发电机、变压器、线路过负荷。2）电力系统过电压。3）电力系统振荡。4）电力系统低频，低压。电力系统事故：电力系统中，故障和不正常工作状态均可能引起系统事故，即系统全部或部分设备正常运行遭到破坏，造成非计划停电，少送电，电能质量达不到标准（频率，电压，波形），设备损坏等。,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。继电保护的基本任务：1）将故障设备从系统中切除，保证非故障设备正常运行。2）发生告警信号通知运行值班人员，系统

3、不正常工作状态已发生或自行调整使其系统恢复正常工作状态。,常用名词,主保护：满足系统稳定和设备安全的要求，能以最快的速度有选择性的切除被保护设备和线路故障的保护。对于220KV及以上线路,变压器，母线，要求主保护全线速动，则其主保护为纵联方向，纵联距离,纵联差动，距离、零序保护不是主保护.,常用名词,后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护.后备保护可分为远后备保护和近后备保护。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备 近后备保护：当主保护或断路器拒动时，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。,远后备保

4、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.辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能，或当主保护，后备保护退运行时而增设的保护。如：一个半开关接线的短线保护，运方跳闸保护，过电压保护异常运行保护：反应被保护线路和设备异常运行状态的保护。如：过负荷、过励磁 振荡鲜列，低周减负荷等。振荡解列装置：当系统正常运行时，两个系统发生振荡，将两系统分开的装置,常用名词,电力系统对继电保护的基本要求（四性）,1）选择性：电力系统故障时，使停电范围最小的切除故障的方式。2）快速性：电力系统故障时，以尽可能短的时间把故障设备从电网中切除，缩短故障的存在时间。电力系统故障对设备、人身，系统稳定的影响与

5、故障的持续时间密切相关，故障持续时间越长，设备损坏越严重；对系统影响也越大。因此，要求继电保护快速的切除故障。,电力系统对继电保护的基本要求（四性）,系统对继电保护快速性的要求与电网电压等级有关。220KV系统要求：近区故障 100ms 远区故障 120ms500KV系统要求：近区故障 80ms、远区故障 90ms切除故障,含开关动作时间，现用的开关全断开时间：220KV 40ms 500KV 35ms快速切除故障，可提高重合闸成功率，提高线路的输送容量。,电力系统对继电保护的基本要求（四性）,3）灵敏性：继电保护装置在它的保护范围内（一般指末端）发生故障和不正常工作状态的反应能力，用灵敏系数

6、K表示 K=末端故障进入保护装置的电气量/保护装置的整定值（过量动作的保护）K=保护装置的整定值/末端故障进入保护装置的电气量（欠量动作的保护）,电力系统对继电保护的基本要求（四性）,4）可靠性：保护范围内发生故障时，保护装置可靠动作切除故障,不拒动。保护范围外发生故障和正常运行时，保护可靠闭锁,不误动。,继电保护基本原理及构成,基本原理 利用被保护设备（元件）在正常运行与发生故障或出现不正常工作状态时参数变化的特点构成；将设备（元件）的参数与整定值进行比较，当满足条件时保护启动，瞬时或延时动作，跳闸或发出信号。例如：,继电保护基本原理及构成,构成,第二部分 继电保护配置及保护范围,一、保护配

7、置,1、接线方式500kV多数采用3/2接线方式，约定如下两条母线为母线和母线，三个开关分别是1DL、2DL、3DL，两台断路器之间的引出线，或是线路或是变压器，统称为元件；有两个元件用三台断路器连接在两条母线之间的，称为不完整串；如果一个元件用两台断路器连接在两条母线之间的，称为不完整串，两个元件都是线路的，称为线路串；如果有一个变压器的称为线变串。220kV变电站多采用双母线接线、电厂多采用双母线带旁路接线。接线方式不同，保护配置不同,一、保护配置,2、保护一般配置 主保护两套保护原理不同，保护电源不同，分别跳两个跳闸线圈。后备两套电源和跳闸随所配置的主保护，远方就地判别装置（含过电压保护

8、）两套同上。断路器失灵重合闸保护按断路器配置，跳两个跳闸线圈，边开关起母差，中开关发远方跳闸。按断路器配置操作箱，控制两个电源，分别跳两个跳闸线圈。非全相保护在断路器本身，跳两个跳闸线圈。,3、PT回路设计,一般设计为4线圈接线 保护一为一线圈，保护二为二线圈，计量和测量，开口三角 PT一般接线路电压互感器，母线电压用于同期回路或检无压回路。同期采用近区电压优先的原则。即中间断路器取两条线路或线路变压器的电压，边断路器取线路和母线电压或变压器母线电压。,4、断路器失灵保护和远方就地判别,每台断路器有自身的失灵电流判别，和保护的跳闸接点共同组成失灵的判别。500kV边开关失灵启动母差和跳开相邻开

9、关，中开关则是失灵后发远跳和跳开相邻开关，跳开对侧线路开关。220kV开关失灵启动母差和跳开该母线相关开关。远跳通道可以单独也可以和保护共用一个通道。,5、重合闸配置,1个半断路器接线是在线路故障时断开两台断路器。在重合时，为了减少断路器的动作次数，缩短永久性故障的切除时间，在故障断开后，一般采用先后合闸方式进行重合。重合闸时，先合断路器合闸后，如故障已经消除，经一定延时后再合后合断路器。如果是永久性故障，先合断路器重合不成功，则后合的断路器不再重合。220kV 单重、三重 重合闸出口问题：单出口、把手位置 启动重合闸问题：保护启动、位置不一致启动,第7页,220kV双母线带旁路接线时CT、P

10、T的配置情况,保护的范围由PT和CT的安装位置（PT确定纵向故障；CT确定横向故障）及原理和通道信号决定。一般横向故障由TA的安装位置决定保护范围，这是因为TA两边故障的电流方向不同，而TV两边故障的电压相同；纵向故障由TV的安装位置决定保护范围，这是因为TV两边故障的电压方向不同，而TA两边故障的电流相同。,TV、TA的安装位置与保护范围的关系,第三部分 变电站的二次设备及回路,1、电力系统中一次设备和二次设备的分类：1）一次设备：主变压器、电流互感器、电压互感器、静止补偿电容器、开关、刀闸、电抗器、母线、阻波器、结合电容器、避雷器等，发送分配电能。2）二次设备：对电力系统中的一次设备的运行

11、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、事件记录器、综合自动化、信号报警装置、变压器冷控设备、调压开关的控制元件等，防误闭锁装置，包括给二次设备供电的蓄电池、充电的整流器等。3）二次回路、联结二次设备的回路，即二次回路。,交流电流回路按电源的性质分交流电压回路直流回路,保护回路测量回路控制回路按回路的作用分信号回路电源回路防误闭锁回路,2、二次回路的划分,一、500kV变电站安装单位的划分划分安装单位，是为了便于在回路上分组，方便设计和运行。,1）500kV 一个半断路器接线安装单位划分,一个半断路器接线安装单位划分

12、示意图,变电站的二次回路介绍,2）220kV双母带旁路安装单位的划分,安装单位划定后，把同一单位的保护、控制、测量、信号回路及二次设备放在同一个安装单位之内，保护和控制可共直流电源。,1）500kV 1按线PT配置。2）220kV双母线PT配置。,二、交流电压回路,500kV每条线路配三相CVT，母线配单相CVT（作测量和同期用）200kV按母线配三相CVT，每年出线配单相CVT，作同期。220kV保护、测量要进行自动或手动切换。典型的二次回路介绍：1、交流电压回路：a）电容式电压互感器原理接线图：,分压比,三个二次绕组准确级不一样，测量0.5，0.2;保护 P级,b）用于500kV母线时,c

13、）用于220kV双母线时,d）电压二次回路应注意的问题二次侧中性点按地的问题电压回路及充电的问题 3U0的电线与主二次绕组地分开的问题,三、交流电流的回路1）500kV 一个半开关接线CT的二次接线。GIS或罐式开关，每串6CT配置，边开关 CT配4个二次绕组。中间开关CT配5个二次绕组,2）二次绕组的分配：消除CT内部故障的保护死区,正确接线图,错误接线图,正确接线图,缩小CT内部故障的停电范围,a）正常两开关CT均运行时，CT铁芯不饱，励磁阻抗大（几千欧）吸取电流较小可忽略。b）某一开关停电时，该CT二次绕组，成为另一个的负载，此时流过停用CT二次绕组的激磁电流为吸取电流，使测量误差增大。

14、c）对于TPY绕组，铁芯未饱和时，每台CT归算到二次的励磁电抗大约为12002000，而电流互感器所带负载阻抗约为15，两CT关联后也有6001000。所以在短路故障时，对保护的影响不大,3）和电流对测量和保护的影响,d）当一个开关停运行时，其二次压力磁阻抗大，接点电压高，对保护装置的影响也不是很大。所以一般不退出运行。e）和电流有两种接法：在端子箱 在保护装置,四、同期回路500kV 1接线方式的同期回路接线较复杂，一个完整串，有可能连接四个能相互分开的电源系统，两个母线和两条线路。,上图接线，虽然设计和施工复杂，但是运行方式灵活，任何一台开关均可同期有一种简化同期的接线，只考虑两台边开关作

15、为指定的同期开关可以简化回路。,220kV断路器失灵保护回路：,全站按母线配置断路失灵保护出口回路，经复合电压闭锁,五、直流回路,除交流回路以外的其它回路控制回路信号回路防误闭锁回路,第四部分 变电站现场事故处理,名词解释,电力系统事故：由于电力系统设备故障或人员工作失误而影响电能供应数量或质量超过规定范围的事件 分类：依据事故大小 局部事故 系统事故,讨论问题,电力系统到底发生了什么样的故障？保护装置的动作行为是否正确？二次回路接线是否正确？CT、PT极性是否正确等等问题。,变电站事故处理的一般程序,及时记录迅速检查简明汇报认真分析准确判断,变电站事故处理的一般程序,隔离故障限制发展排除故障

16、恢复供电整理资料,信号分类,事故信号：保护及自动装置动作，断路器跳 闸第一类告警信号：设备故障告警、异常运行或过负荷第二类告警信号：系统扰动干扰，参数越限第三类告警信号：正常运行信号,故障跳闸的分类及原因,变电站设备故障 一次设备：变压器、电抗器、四小器、母线 二次设备：直流系统；二次接线；保护异常输电线路故障 单项接地（瞬时、永久）、两相（接地）短路、三相短路、线路断线断路器跳闸原因 本线路/设备故障；相邻线路故障但本线路的保护由于某种原因误动；线路无故障，断路器由于某种原因误跳,线路单相瞬时性接地故障分析,知识点：大电流接地系统和小电流接地系统的概念单相瞬时性接地故障的判断与分析保护动作信

17、号分析单相重合闸分析单相重合闸动作时限选择分析录波图信息分析微机打印报告信息分析,大电流接地系统和小电流接地系统的概念,电力系统中性点接地方式 中性点直接接地方式 中性点经消弧线圈接地方式 中性点不接地方式大电流接地系统：形成回路小电流接地系统：不能构成短路回路 划分依据：X0/X1 45 大电流接地 X0/X1 45 小电流接地,单相瞬时性接地故障短路特点,单相接地短路故障点故障相电流的正序、负序和零序分量大小相等方向相同非故障相短路电流为零单相接地短路故障相电压为零短路点两非故障相电压幅值相等，相位角为，它的大小取决于Z0/Z2之比,单相故障分析,单相瞬时性故障与永久性故障的判别瞬时性故障

18、，重合闸会合闸成功永久性故障，重合闸重合于故障而发生第二次 跳闸且不会再次重合单相永久性故障与单相重复性故障的判别1、故障录波：永久性故障，故障录波为一次报告（故障单相故障单相重合重合于永久性故障三相跳闸）；重复性故障，若2次故障相隔5000S左右，故障录波为2次,单相故障分析,2、微机保护报告：永久性故障，故障录波为一次报告（故障单相故障单相重合重合于永久性故障三相跳闸）；重复性故障，（故障单相故障单相重合重合成功再次故障三相跳闸）；3、故障及跳闸时间：永久性故障，保护动作时间+断路器单相跳闸时间+重合闸整定时间+断路器单相合闸时间+断路器三相跳闸时间；重复性故障，保护动作时间+断路器单相跳

19、闸时间+重合闸整定时间+正常运行时间+保护动作时间+断路器三相跳闸时间,故障录波图的分析：,1、当我们拿到一张录波图后，首先要通过所学的知识大致判断系统发生了什么故障，故障持续了多长时间。2、以某一相电压或电流的过零点为相位基准，查看故障前电流电压相位关系是否正确，是否为正相序？负荷角为多少度？3、以故障相电压或电流的过零点为相位基准，确定故障态各相电流电压的相位关系。（注意选取相位基准时应躲开故障初始及故障结束部分，因为这两个区间一是非周期分量较大，二是电压电流夹角由负荷角转换为线路阻抗角跳跃较大，容易造成错误分析）4、绘制向量图，进行分析。,单相接地短路故障录波图分析,分析单相接地故障录波

20、图要点：,一相电流增大，一相电压降低；出现零序电流、零序电压。电流增大、电压降低为同一相别。零序电流相位与故障相电流同向，零序电压与故障相电压反向。故障相电压超前故障相电流约80度左右；零序电流超前零序电压约110度左右。,两相短路故障录波图分析,分析两相短路故障录波图要点：,两相电流增大，两相电压降低；没有零序电流、零序电压。电流增大、电压降低为相同两个相别。两个故障相电流基本反向。故障相间电压超前故障相间电流约80度左右。,对于分析录波图，第4条是非常重要的，对于单相故障，故障相电压超前故障相电流约80度左右；对于多相故障，则是故障相间电压超前故障相间电流约80度左右；“80度左右”的概念实际上就是短路阻抗角，也即线路阻抗角。,两相接地短路故障录波图分析,分析两相接地故障录波图要点：,两相电流增大，两相电压降低；出现零序电流、零序电压。电流增大、电压降低为相同两个相别。零序电流向量为位于故障两相电流间。故障相间电压超前故障相间电流约80度左右；零序电流超前零序电压约110度左右。,三相短路故障录波图分析,分析三相短路故障录波图要点,三相电流增大，三相电压降低；没有零序电流、零序电压。故障相电压超前故障相电流约80度左右；故障相间电压超前故障相间电流同样约80度左右,