水電站電站繼電保護講義PPT課件

1、 1、微機繼電保護概述 2、繼電保護的分類 3、發(fā)電機保護 4、變壓器保護 5、輸電線路保護 6、400V備用電源自動投入裝置 7、繼電保護裝置的運行與維護第1頁/共112頁微機繼電保護與常規(guī)保護的區(qū)別微機繼電保護的作用微機繼電保護的基本要求微機繼電保護的結構組成微機繼電保護的原理1、微機繼電保護概述、微機繼電保護概述第2頁/共112頁微機繼電保護與常規(guī)保護的區(qū)別微機繼電保護與常規(guī)保護的區(qū)別常規(guī)機電式、晶體管式、集成電路式保護裝置動作速度慢、觸點易磨損和粘連，調試維護比較復雜，難于滿足超高壓、大容量電力系統(tǒng)的需要。微機繼電保護的特點： (1)具有強大的存儲、記憶和運算功能，邏輯判斷清楚、正確且

2、易于實現;(2)可實現常規(guī)繼電保護裝置無法實現的優(yōu)良保護性能;(3)在線運行可靠性高;(4)調試維護方便;另外它可以不斷地對本身的硬件和軟件自檢，發(fā)現裝置的異常情況并通知運行維護中心；(5)可提供更多的系統(tǒng)運行信息，可兼有故障錄波、故障測距、事件順序記錄等功能，有利于實現變電站綜合自動化。第3頁/共112頁微機繼電保護的作用微機繼電保護的作用 1、當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障設備迅速恢復正常運行； 2、反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護的條件（例如有、無經常值班人員）而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。

3、 3、實現電力系統(tǒng)的自動化和遠程操作，以及工業(yè)生產的自動控制。如：自動重合閘、備用電源自動投入、遙控、遙測等。第4頁/共112頁對微機繼電保護裝置的基本要求：對微機繼電保護裝置的基本要求： 選擇性選擇性就是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡可能的小。當故障設備或線路的保護或斷路器拒絕動作時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。 速動性速動性是指繼電保護裝置應盡可能快地切除故障?？焖偾谐收?，對電力系統(tǒng)的運行及電氣設備是有利的。 靈敏性靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發(fā)生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力。 在系統(tǒng)

4、的任意運行方式下，保護范圍內發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置都應該能夠正確的反應故障。靈敏性通常用靈敏系數來衡量。不同的保護具有不同的靈敏系數的要求，一般靈敏系數要求在1.22.0之間。 可靠性可靠性是指在保護范圍內發(fā)生了該保護應動作的故障時，它不應該拒絕動作（不拒動）；而在保護范圍外發(fā)生了故障，它不應該誤動作（不誤動）。第5頁/共112頁微機繼電保護裝置的組成微機繼電保護裝置的組成 微機繼電保護裝置的組成主要包括硬件硬件結構和軟件軟件結構兩大部分。第6頁/共112頁微機繼電保護裝置的硬件結構微機繼電保護裝置的硬件結構第7頁/共112頁微機繼電保護裝置的軟件結構微機繼電保護裝置的軟件結構第8頁/共

5、112頁微機繼電保護裝置的軟件結構微機繼電保護裝置的軟件結構 微機保護軟件部分微機保護軟件部分是根據保護的工作原理和動作要求編制的計算程序，不同原理的保護計算程序不同。 微機保護的軟件也分為接口軟件接口軟件和保護軟件保護軟件兩大部分。 1. 接口軟件 接口軟件是指人機接口部分的軟件，其程序分為監(jiān)控程序和運行程序。 2. 保護軟件 保護軟件為主程序和兩個中斷服務程序。主程序包括初始化和自檢循環(huán)模塊、保護邏輯判斷模塊及跳閘處理模塊。中斷服務程序有定時采樣中斷服務程序和串行口通信中斷服務程序。第9頁/共112頁微機繼電保護的基本原理微機繼電保護的基本原理第10頁/共112頁 電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻

6、電氣量變化的主要特征：電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征： 1）電流增大。（短路電流） 2）電壓降低。（低電壓、過電壓） 3）電流與電壓之間的相位角改變。 4）不對稱短路時，出現相序分量， 如單相接地短路及兩相接地短路時，出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現的。 利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。第11頁/共112頁微機繼電保護的基本原理微機繼電保護的基本原理 電力系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)，電氣量的參數是會發(fā)生變化的，繼電保護裝置通過測量元件測量系統(tǒng)在不同運行狀態(tài)時電氣量的參數，并將這些參數輸送給保護裝置的邏輯部分，邏輯部分根據電

7、氣量的大小、性質、組合方式或出現次序，與整定值相比較，判斷被保護對象的工作狀態(tài)，以決定保護裝置是否應該動作，執(zhí)行部分則根據邏輯部分所作出的判斷，執(zhí)行保護裝置任務（給出信號、跳閘或不動作）。第12頁/共112頁根據繼電保護裝置對采集信號類別不同分為：電流保護電壓保護阻抗保護非電量保護2、繼電保護的分類、繼電保護的分類第13頁/共112頁 繼電保護裝置電量采集主要是由電流互感器和電壓互感器完成。其中電流互感器采集電流信號，電壓互感器采集的是電壓信號。 電流互感器是一種專門用于將大電流變換成標準小電流（5A或者1A）的變換設備，它被廣泛應用于供電系統(tǒng)中向測量儀表和繼電器的電流線圈供電。 微機保護中電

8、流互感器將二次側電流送到裝置的交流變換插件，經過電流變換器轉換為弱電信號，供保護（cpu）插件用。第14頁/共112頁電流互感器的接線方式電流互感器的接線方式 電流互感器的接線方式指的是電流互感器與測量儀表或保護繼電器之間的連接形式。主要有以下幾種： 1、單相接線 2、三相完全星形接線： 3、兩相兩繼電器不完全星形接線 4、兩相接差動式接線 5、兩相三完全星形接線第15頁/共112頁1、單相接線單相接線：單相接線在三相負荷平衡時，可以用單相電流反映三相電流值，主要用于測量電路。2、三相完全星形接線三相完全星形接線：可以準確反映三相中每一相的真實電流。該接線方式應用在110KV及以上大電流接地系

9、統(tǒng)中，保護線路的三相、兩相短路和單相接地短路。單相接線三相完全星型接線第16頁/共112頁3 3、兩相兩不完全星形接線：、兩相兩不完全星形接線：可以準確反映兩相的真實電流。該接線方式應用在610kV中性點不接地的小電流接地系統(tǒng)中，保護線路的三相短路、兩相短路。4 4、兩相接差動式接線、兩相接差動式接線：反映兩相差電流。該接線特點是U、W相電流互感器接成電流差式，通過繼電器的電流是U、W相電流互感器二次側電流差。 該接線方式應用在610kV中性點不接地的小電流接地系統(tǒng)中，保護線路的三相短路、兩相短路、小容量電動機保護、小容量變壓器保護。兩相兩不完全星形接線兩相接差動式接線第17頁/共112頁5

10、5、兩相三完全星形接線、兩相三完全星形接線：流入第三個繼電器的電流是兩電流互感器二次電流之和，該接線方式應用在大電流接地系統(tǒng)中，保護線路的三相短路、兩相短路。 零序電流的獲得零序電流的獲得：在三相完全星形接線的基礎上在串聯一個電流繼電器，以獲得3O。兩相三完全星形接線第18頁/共112頁 電壓互感器電壓互感器：將一次側的高電壓按比例變?yōu)檫m合儀表或繼電器使用的額定電壓為100V或者100/3的變換設備。 電壓互感器的作用電壓互感器的作用：1）將一次側的高電壓按比例變?yōu)榈碗妷阂垣@取一次電壓信息，供繼電保護，測量儀表和自動裝置使用；2）隔離高電壓，保證人身和設備安全。第19頁/共112頁電壓互感器類

11、型電壓互感器類型： 1）電磁式電壓互感器：其工作原理和變壓器相同。2）電容式電壓互感器 原理： 電容式電壓互感器實質上是一個電容分壓器，在被測裝置的相和地之間接電容C1和C2，按反比分壓，C2上的電壓為：121112KUCCCUUC第20頁/共112頁 電壓互感器的接線方式：1）單相接線2）VV接線3）YY接線4）Y0/Y0/接線第21頁/共112頁1）單相接線：該接法僅適用于測量相間電壓。如果互感器一次繞組的一端接在線路上，另一端接地，互感器可測量某一相對地電壓。第22頁/共112頁2）VV接線：由兩個單相互感器接線成不完全星形（VV形），用來測量各相間電壓，但不能測量相對地電壓，它廣泛應用

12、在20kV以下中性點不接地或經消弧線圖接地的電網中。第23頁/共112頁3）YY接線：由三個單相互感器一、二次側均接成Y形，可供給要求線電壓的儀表和繼電器以及要求相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表。第24頁/共112頁4）Y0/Y0/接線：用三臺單相三繞組電壓互感器構成Y0/Y0/接線，該接線方式其二次繞組用來測量相間電壓和相對地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形檢測零序電壓。用于3220kV系統(tǒng)（110kV及以上無高壓熔斷器），供接入交流電網絡緣監(jiān)視儀表和繼電器用。 三相五柱式電壓互感器只用于3 15kV系統(tǒng)，其接線與三臺單相三繞組電壓互感器構成Y0/Y0/接線基本相同。第25頁/共112頁非電量保護非電

13、量保護 非電量保護就是指由非電氣量反映的故障動作或發(fā)信的保護，一般是指保護的判據不是電量 （電流、電壓），而是非電量， 如： 瓦斯保護、溫度保護（通過溫度高低），油位高低，壓力釋放等。第26頁/共112頁3、發(fā)電機保護、發(fā)電機保護3.1發(fā)電機保護的作用3.2發(fā)電機保護的類型1.發(fā)電機縱差保護2.發(fā)電機復合電壓閉鎖過電流保護3.發(fā)電機失磁保護3.發(fā)電機過電壓保護4.發(fā)電機過負荷保護5.發(fā)電機接地保護3.3斷路器的控制第27頁/共112頁 發(fā)電機保護的重要性發(fā)電機保護的重要性 發(fā)電機是電力系統(tǒng)中十分重要合珍貴的設備，保證發(fā)電機的安全和防止其本身遭受損害對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、對負荷的不間斷供電起著決

14、定性作用。發(fā)電機在運行過程中要承受短路電流和過電壓的沖擊，同時發(fā)電機本身又是一個旋轉的機械設備，它在運行過程中還要承受原動機械力矩的作用和軸承摩擦力的作用，發(fā)電機在運行過程中出現故障及不正常運行情況就不可避免。因此針對發(fā)電機在運行過程中出現故障及不正常運行情況，應裝設性能完善的繼電保護裝置，以保護我們的發(fā)電機。第28頁/共112頁 配置說明：發(fā)電機保護（1、2號機相同）發(fā)電機型號：SF2030/5500，發(fā)電機主保護裝置：許繼WFB821，后備保護裝置：許繼WFB822。 (1) 縱聯差動保護 (2) 復合電壓啟動的過電流保護 (3) 過電壓保護 (4) 失磁保護 (5) 過負荷保護 (6)

15、定子單相接地保護 (7) 轉子一點接地保護 上述（1）（2）項動作皆動作于停機并同時跳發(fā)電機斷路器和滅磁開關并發(fā)出相應保護動作事故信號；（3）（4）項保護裝置動作皆跳開發(fā)電機斷路器和滅磁開關并發(fā)出相應保護動作事故信號；（5）（7）項保護裝置動作皆發(fā)出相應故障信號。第29頁/共112頁發(fā)電機差動保護發(fā)電機差動保護演示演示差動保護原理接線圖第30頁/共112頁發(fā)電機差動保護發(fā)電機差動保護 作用作用：反映發(fā)電機定子繞組相間短路，作為發(fā)電機定子繞組及其引出線相間短路的主保護。 原理原理：比較被保護元件始端和末端的電流相位和幅值。 在發(fā)電機中性點側和靠近出口端斷路器處裝設同一型號和變比的電流互感器，兩電

16、流互感器之間及為差動保護的保護區(qū)。兩電流互感器其二次側按環(huán)流法連接，異極性相連，并在兩連接之間并聯接入電流繼電器，稱之為差動繼電器。由此便形成了差動回路。當發(fā)電機正常和外部短路時，差動繼電器中沒有電流流過，差動繼電器不會動作，當發(fā)電機內部或引出線發(fā)生相間短路故障時，差動繼電器中流過的電流為兩電流繼電器電流之和，當電流值達到整定電流值時，差動繼電器動作，去接通跳閘回路，斷開出口斷路器。 整定原則整定原則：保護裝置的啟動電流按躲過外部故障時的最大不平衡電流。 即： Iact KrelIunbmax第31頁/共112頁復合電壓過流保護復合電壓過流保護作用作用：作為發(fā)電機相間短路的后備保護，同時作變壓

17、器或相鄰元件短路故障的后備保護，電流記憶功能主要用于自并勵發(fā)電機的后備保護。原理原理：由復合電壓原件及三相過流元件“與”構成，其中，電流的記憶功能可由軟件控制字選擇“投入”或“退出”，選擇退出時，為復合電壓啟動過流保護，負序電壓元件也可由軟件控制字選擇“投入”或“退出”，選擇退出時，為低壓記憶過流或低壓過流保護。主要元件主要元件：低電壓元件，過電流元件，負序電壓元件 復合電壓原件由低電壓和負序過電壓組成，負序電壓反應系統(tǒng)的不對稱故障，低電壓反應系統(tǒng)對稱故障和不對稱相間故障。第32頁/共112頁保護邏輯框圖第33頁/共112頁發(fā)電機過電壓保護發(fā)電機過電壓保護 作用作用：反應發(fā)電機定子繞組的過電壓

18、。 過電壓產生原因過電壓產生原因：水輪發(fā)電機組在突然甩負荷的時候，調速系統(tǒng)慣性大，機組轉速突然上升，必然導致定子繞組過電壓，所以水輪發(fā)電機組必須裝設過電壓保護。 過電壓保護可作為過壓啟動，閉鎖及延時元件，當任一線電壓大于整定值保護及動作。其動作電壓應根據定子繞組的絕緣狀況決定，一般整定值為1.5倍UN，t為0.5s。 發(fā)電機空載運行時產生過電壓應檢查發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)。第34頁/共112頁發(fā)電機失磁保護發(fā)電機失磁保護 發(fā)電機失磁發(fā)電機失磁一般是指發(fā)電機的勵磁電流異常下降超過了靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的程度或勵磁電流完全消失的故障。前者稱部分失磁或低勵故障，后者稱完全失磁。 失磁保護的作用失磁保護的作用

19、：反應發(fā)電機的勵磁降低，部分或完全失磁、低勵故障的保護，從而保護機組本身和電力系統(tǒng)的安全。 對機端有斷路器，較小容量的機組，失磁保護采用靜穩(wěn)阻抗發(fā)信號，異步阻抗跳出口斷路器的保護方案，直接針對發(fā)電機運行情況減少異常運行時對外部系統(tǒng)的影響，保護帶TV斷線閉鎖。 失磁保護的判據失磁保護的判據：無功功率改變方向、機端測量阻抗超越靜穩(wěn)邊界圓的邊界、機端測量阻抗進入異步靜穩(wěn)邊界阻抗圓。另外還需要用非正常狀態(tài)下的某些特征作為輔據，如：勵磁電壓下降，系統(tǒng)電壓降低等。第35頁/共112頁 原理：利用失磁發(fā)電機的機端測量阻抗變化軌跡的特點構成發(fā)電機失磁保護。 發(fā)電機正常運行時或其他情況（外部故障、系統(tǒng)振蕩等）下

20、，測量阻抗將位于第一象限，而發(fā)生失磁故障后，機端測量阻抗將位于第四象限。失磁過程阻抗圓變化特點第36頁/共112頁第37頁/共112頁第38頁/共112頁發(fā)電機對稱過負荷保護發(fā)電機對稱過負荷保護發(fā)電機對稱過負荷保護用于發(fā)電機作為對稱過流和對稱過負荷保護，接成三相式，取其中的最大相電流判別。主要保護發(fā)電機定子繞組的過負荷或外部故障引起的定子繞組過電流。組成：由定時限過負荷和反時限過流兩部分組成。保護原理：定時限過負荷按發(fā)電機長期允許的負荷電流能可靠返回的條件整定。反時限過流按定子繞組允許的過流能力整定。發(fā)電機定子繞組承受的短時過電流倍數與允許持續(xù)時間的關系為：第39頁/共112頁 特性曲線第40

21、頁/共112頁負序電流保護（負序電流保護（了解）作用作用：反應發(fā)電機在外部或內部發(fā)生不對稱短路及發(fā)電機負荷不對稱的保護，作為發(fā)電機的后備保護。第41頁/共112頁發(fā)電機定子單相接地保護發(fā)電機定子單相接地保護 作用作用：當發(fā)電機定子繞組任一點發(fā)生單相接地故障時，該保護按要求的時限動作于跳閘或發(fā)信號，以保護發(fā)電機的鐵芯和繞組不受損傷。 類型： 1）利用零序電流構成的定子接地保護 2）利用基波零序電壓構成的定子接地保護(火谷) 3）利用基波零序電壓和3次諧波電壓構成的100%定子接地保護。第42頁/共112頁基波零序電壓構成的定子接地保護基波零序電壓構成的定子接地保護原理原理：零序電壓取自發(fā)電機出口

22、電壓互感器開口三角形?；阈螂妷罕Ｗo發(fā)電機從機端算起的85-95的定子繞組單相接地?；阈螂妷簞幼髋袚椋?UOUOP 其中： 3UO取機端零序電壓，UOP 為基波零序電壓整定值。動作電壓按躲過正常運行時中性點單相電壓互感器或機端三相電壓互感器開口三角繞組的最大不平衡電壓整定。第43頁/共112頁 保護邏輯框圖第44頁/共112頁轉子一點接地保護轉子一點接地保護 作用作用：反應轉子回路一點接地故障 原理：主要通過采用測量有功功率消耗測量回路中電感、電容對測量的影響，從而達到測出回路對地的實際電阻。第45頁/共112頁R0外加電阻實際值確定；C0外加隔離電容實際值確定；Cy轉子回路對地感應的

23、電容實際值不確定；Rf為轉子回路發(fā)生接地故障時刻引發(fā)故障的電阻；Ry為轉子回路未發(fā)生接地故障時對地電阻（幾千歐到兆歐級）。轉子一點接地等效電路大軸碳刷接地第46頁/共112頁4、變壓器保護、變壓器保護4.1變壓器保護的作用4.2變壓器保護的類型1.變壓器縱差保護2.變壓器復合電壓閉鎖過電流保護3.變壓器零序保護3.變壓器過電壓保護4.變壓器過負荷保護5.變壓器非電量保護瓦斯保護；壓力釋放保護；溫度保護；油位保護第47頁/共112頁變壓器保護的重要性變壓器保護的重要性 在電力系統(tǒng)中廣泛使用變壓器來升壓或降壓。變壓器是電力系統(tǒng)不可缺少的重要電器設備。它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)安全運行帶來嚴重的影

24、響，同時大容量的變壓器也是非常貴重的設備。因此，應根據變壓器容量等級和重要程度，裝設性能良好、動作可靠的繼電保護裝置，以保護我們的變壓器。第48頁/共112頁變壓器縱差保護變壓器縱差保護變壓器縱差保護原理接線圖第49頁/共112頁變壓器縱差保護變壓器縱差保護 作用作用：變壓器縱差保護主要是用來反應變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護。 工作原理：工作原理： 變壓器縱差保護是按照循環(huán)電流原理構成的，正常運行或外部故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差，理想情況下流過繼電器的電流基本為零 即：I K = I I = 0 當變壓器內部故障時，流入差動繼電器的

25、電流為： I K = I + I 差動繼電器的動作電流Iset應按躲開外部短路時出現的最大不平衡電流來整定，即：lset krel* lunb max第50頁/共112頁比率差動保護邏輯框圖第51頁/共112頁差流速斷保護差流速斷保護 由于比率差動保護需要識別變壓器的勵磁涌流和過勵磁運行狀態(tài)，當變壓器內部發(fā)生嚴重故障時，不能夠快速切除故障，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來嚴重危害，所以配置差流速斷保護，用來快速切除變壓器嚴重的內部故障。 作用作用:差流速斷保護作為比率差動保護的輔助保護，用以加快變壓器內部嚴重故障時的動作速度。 工作原理工作原理：是一種瞬時速動保護，整定值按躲過最大不平衡電流和勵磁涌流來整

26、定。當任一相差流電流大于差動速斷整定值時差流速斷保護瞬時動作，跳開各側斷路器。第52頁/共112頁 變壓器相間短路的后備保護及過負荷保護變壓器相間短路的后備保護及過負荷保護 為了防止外部短路引起的過電流和作為變壓器縱差保護、瓦斯保護的后備，變壓器還應裝設后備保護。變壓器相間短路的后備保護既是變壓器主保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。根據變壓器容量的大小、地位及性能和系統(tǒng)短路電流的大小，變壓器相間短路的后備保護可采用過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護或負序電流保護等。第53頁/共112頁變壓器過電流保護變壓器過電流保護 我KM過電流保護原理接線圖第54頁/共

27、112頁變壓器過電流保護變壓器過電流保護 作用作用：變壓器相間短路故障的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。 工作原理工作原理與線路定時限過電流保護相同。保護動作后，跳開變壓器兩側的斷路器。保護的啟動電流按躲過變壓器可能出現的最大負荷電流來整定。第55頁/共112頁變壓器復壓過流保護變壓器復壓過流保護 我復壓過流保護原理接線圖第56頁/共112頁變壓器復壓過流保護變壓器復壓過流保護作用作用：變壓器短路故障最重要的后備保護，同時也 作為相鄰元件和線路的后備保護。原理：原理：跟發(fā)電機復壓過流保護原理基本相同。保護由三部分組成：保護由三部分組成：(1) 電流元件。由接于相電流的繼電器KAlKA3

28、組成。(2) 電壓元件。由反應不對稱短路的負序電壓繼電器KVN(內附有負序電壓過濾器)和反應對稱短路接于相間電壓的低電壓繼電器KV 組成。(3) 時間元件。由時間繼電器KT 構成。第57頁/共112頁變壓器過負荷保護變壓器過負荷保護 作用：變作用：變壓器的過負荷保護反應變壓器對稱過負荷引起的過電流。 工作原理：工作原理：變壓器的過負荷電流在大多數情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相過負荷保護。變保護只用一個電流繼電器，接于任一相電流中，經延時動作于信號。 過負荷保護的安裝側，應根據保護能反映變壓器各側繞組可能過負荷情況來選擇，對雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側。整定整定：過負荷保護的動作電

29、流，應按躲開變壓器的額定電流整定，為了防止過負荷保護在外部短路時誤動作，其時限應比變壓器的后備保護動作時限大一個t。第58頁/共112頁 變壓器接地短路的后備保護變壓器接地短路的后備保護 電力系統(tǒng)中，接地故障是最常見的故障形式。接于中性點直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設接地保護作為變壓器主保護和相鄰元件接地保護的后備保護。發(fā)生接地故障時，變壓器中性點將出現零序電流，母線將出現零序電壓，變壓器的接地后備保護通常都是由反應這些電氣量構成的。第59頁/共112頁零序電流保護零序電流保護1）中性點直接接地變壓器的零序電流保護）中性點直接接地變壓器的零序電流保護 作用作用：反應電力系統(tǒng)的接地

30、故障，作為變壓器主保護和相鄰元件接地保護的后備保護。 通常，對只有一臺變壓器的升壓變電所，變壓器都采用中性點直接接地的運行方式。這種變壓器接地短路的后備保護毫無例外地采用零序電流保護。為了縮小接地故障的影響范圍及提高后備保護動作的快速性和可靠性，一般配置兩段式零序電流保護，每段還各帶兩級延時。第60頁/共112頁 2）、中性點可能接地或不接地運行時變壓器的零序電流電壓保護）、中性點可能接地或不接地運行時變壓器的零序電流電壓保護 對有若干臺變壓器并聯運行的變電所，則采用一部分變壓器中性點接地運行的方式，是為了把電力系統(tǒng)中接地故障的短路容量和零序電流水平限制在合理的范圍內，也是接地保護本身的需要，

31、保證零序保護有穩(wěn)定的保護范圍和足夠的靈敏度。 全絕緣變壓器零序保護不僅要裝設零序電流保護，還應裝設零序電壓保護作為變壓器不接地運行時的保護。 零序電壓元件的動作電壓應按躲過在部分接地的電網中發(fā)生接地短路時保護安裝處可能出現的最大零序電壓整定。第61頁/共112頁 我放電間隙保護示意圖第62頁/共112頁 放電間隙保護放電間隙保護 作用作用：中性點絕緣水平較低時，在單相接地故障時且失去中性點接地時，其絕緣將受到破壞。為此，可在變壓器中性點裝設放電間隙，讓變壓器絕緣免受破壞。 工作原理工作原理：當變壓器中性點保護間隙上的電壓超過動作電壓時迅速放電，使中性點對地短路，從而保護變壓器中性點的絕緣。因放

32、電間隙不能長時間通過電流，故在放電間隙上裝設零序電流元件，在檢測到間隙放電后迅速切除變壓器。另外，放電間隙是一種比較粗糙的設施，氣象條件、調整的精細程度以及連續(xù)放電的次數都可能會出現該動作而不動作的情況，因此，對于這種接地方式，仍應裝設專門的零序電流電壓保護，其任務是及時切除變壓器，防止間隙長時間放電，并作為放電間隙拒動的后備。第63頁/共112頁非電量保護非電量保護我非電量保護邏輯框圖非電量保護邏輯框圖第64頁/共112頁 非電量保護非電量保護 非電量保護就是指由非電氣量反映的故障動作或發(fā)信的保護，一般是指保護的判據不是電量 （電流、電壓），而是非電量， 如：瓦斯保護、溫度保護（通過溫度高低

33、），油位高低等。變壓器非電量保護變壓器非電量保護設有：重瓦斯、調壓重瓦斯、溫度保護、油位高 、油位低、壓力釋放、輕瓦斯告警、調壓輕瓦斯、風冷消失；溫度保護：溫度保護：監(jiān)視變壓器運行溫度，并發(fā)出信號報警。第65頁/共112頁變壓器壓力釋放閥變壓器壓力釋放閥作用：壓力釋放閥相當于早期變壓器的防爆筒起安全閥的作用。當變壓器發(fā)生故障或穿越性的短路未及時切除，電弧或過流產生的熱量使變壓器油發(fā)生分解，產生大量高壓氣體，使油箱承受巨大的壓力，嚴重是可能使油箱變形甚至破裂，并將可燃性油噴灑滿地。壓力釋放閥在這種情況下動作排除故障產生的高壓氣體和油，以減輕和解除油箱所承受的壓力，保證油箱的安全。第66頁/共11

34、2頁變壓器瓦斯保護變壓器瓦斯保護 我第67頁/共112頁變壓器瓦斯保護變壓器瓦斯保護 作用作用：反映變壓器內部發(fā)生嚴重故障，漏油或匝數很少的匝間短路、鐵芯局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障，作為變壓器內部故障最有效的主保護。 工作原理工作原理：當變壓器內部故障(包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經電弧電阻的接地短路)時，由于故障點電流和電弧的作用，使得變壓器油及其他絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體，因氣體比較輕，因而從油箱流向油枕的上部。當故障嚴重時，油會迅速膨脹并產生大量氣體，此時將有大量的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。利用變壓器內部故障時的這一特點構成的保護裝置稱為瓦斯保護。第6

35、8頁/共112頁 廠用變保護1.電流速斷保護2.過電流保護3.溫度保護第69頁/共112頁電流速斷保護電流速斷保護作用作用：反應廠用變壓器的各種短路故障，迅速切除廠用變壓器，作廠用變壓器的主保護及相鄰元件的后備保護?；鸸入娬緩S用變過流保護：三段二時限復合電壓閉鎖電流保護，可分別由軟壓板進行投退，復合電壓閉鎖可由控制字進行投退，保護啟動閉鎖TV斷線檢測。各段電流及每段兩時限時間定值可獨立整定。第70頁/共112頁高壓側反時限過流保護高壓側反時限過流保護作用作用：廠用變壓器高壓側過電流保護，保護按反時限特性動作，及過電流越大，動作時限越短，過電流越小，動作時限越長。低壓側三段零序過流保護低壓側三段

36、零序過流保護作用作用：作為低壓側接地故障保護。 各段零序電流及時間定值可獨立整定，可分別由軟壓板進行投退，其中第段可以通過控制字整定為跳閘或告警。第71頁/共112頁 溫度保護 作用：反應廠用干式變壓器溫度過高的保護，屬于非電量保護。 原理：當變壓器溫度升高到一定值時，動作于發(fā)廠用變溫度高信號。第72頁/共112頁線路光纖差動保護線路距離保護線路零序保護自動重合閘及斷路器控制5、輸電線路保護、輸電線路保護第73頁/共112頁 輸電線路縱聯保護輸電線路縱聯保護 為了區(qū)分本線路末端和對側母線(或相鄰線路始端)故障，只有反應線路兩側的電氣量才可能實現，從而達到有選擇性地快速切除全線故障的目的。為此需

37、要將線路一側電氣量的信息傳輸到另一側去，即在線路兩側之間發(fā)生縱向的聯系，這種保護裝置稱為輸電線的縱聯保護。 作用：作用：無延時切除線路上任意處故障。第74頁/共112頁 基本原理：基本原理： 當線路內部任何地點發(fā)生故障時，線路兩側電流方向(或功率)為正，兩側的保護裝置就無延時地動作于跳開兩側的斷路器；當線路外部發(fā)生短路時，兩側電流(或功率)方向相反，保護不動作。這種保護可以實現線路全長范圍內故障的無時限切除，從理論上這種保護具有絕對的選擇性。第75頁/共112頁 輸電線路縱聯保護的基本類型輸電線路縱聯保護的基本類型 輸電線路縱聯保護為了交換兩側的電氣量信息，需要利用通道。采用的通道不同，在裝置

38、原理、結構、性能和適用范圍等方面就具有很大的差別。輸電線路縱聯保護按照所利用通道的不同可以分為以下四種類型： 1) 導引線縱聯保護(簡稱導引線保護)。 2) 電力線載波縱聯保護(簡稱高頻保護)。 3) 微波縱聯保護(簡稱微波保護)。 4) 光纖縱聯保護(簡稱光纖保護)。光纖通道是指以光纖作為繼電保護信號傳輸的媒介。 火谷電站輸電線路繼電保護裝置采用的是光纖縱聯保護。第76頁/共112頁1、導引線縱聯保護、導引線縱聯保護第77頁/共112頁工作原理工作原理：導引線縱差保護是用輔助導引線將被保護線路兩側的電量連接起來，比較被保護的線路始端與末端電流的大小及相位。在線路兩側裝設有性能和變比完全相同的

39、電流互感器，兩側電流互感器一次回路的正極性均置于靠近母線的一側，二次回路用電纜同極性相連，差動繼電器則并聯接在電流互感器二次側的環(huán)路上。在保護范圍內部故障，即兩電流互感器之間的線路上故障（如F點短路）時，兩側電源分別向短路點供給短路電流 Ik1和Ik2 ，流入繼電器電流為短路點電流歸算到二次側的數值，當 Im大于繼電器動作電流時，繼電器動作，瞬時跳開線路兩側的斷路器。第78頁/共112頁光纖縱差保護光纖縱差保護光纖通道光纖通道光纖通道的原理光纖通道的原理：將電氣量編碼后送入光發(fā)送機控制發(fā)光的強弱，光在光纖中傳送，光接收機則將收到的光信號的強弱變化轉為電信號。光纖通道的特點光纖通道的特點：通信容

40、量大，不受電磁干擾。第79頁/共112頁光纖分段差動保護光纖分段差動保護 基本原理基本原理：光纖差動保護采用光纖通道，電流差動原理，輸電線路兩側電流取樣信號通過編碼變成碼流形式后轉換成光信號經光纖送至對側保護，保護裝置收到對側傳來的光信號先解調為電信號再與本側保護的電流信號構成差動保護。光纖通道通信容量大，光纖差動保護一般采用分相差動方式，及三相電流各自構成差動保護。保護原理：具有制動特性的差動保護，第80頁/共112頁線路距離保護線路距離保護 工作原理：工作原理：距離保護是主要用于輸電線的保護 距離保護是反應保護安裝處至故障點的距離，并根據距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。測量保護安裝

41、處至故障點的距離，實際上是測量保護安裝處至故障點之間的阻抗大小，故有時又稱阻抗保護。距離保護是以距離測量元件為基礎構成的保護裝置，其動作和選擇性取決于本地測量參數(阻抗、方向)與設定的被保護區(qū)段參數的比較結果，而阻抗、電抗又與輸電線的長度成正比，故名距離保護。 測量阻抗通常用Z m 表示，它定義為保護安裝處測量電壓Um 與測量電流 Im之比。距離保護的實質是用整定阻抗 Zset 與被保護線路的測量阻抗Zm 比較。當短路點在保護范圍以內時，即 Z m Zset 時，保護動作；當Z m Zset 時，保護不動作。第81頁/共112頁 三段式距離保護三段式距離保護 為了保證選擇性，距離保護一般也配置

42、具階梯形時限特性的三段式距離保護，距離 I 段為無延時的速動段，其動作時限 t1I 僅為保護裝置的固有動作時間。為了與下一條線路保護的I 段有選擇性的配合，則兩者保護范圍不能重疊，因此，I 段的保護范圍不能延伸到下一線路中去，而為本線路全長的80%85%，即I 段的動作阻抗整定為80%85%線路全長的阻抗。 距離 II 段為帶延時的速動段，其時限為 t2。為了有選擇性地動作，距離II 段的動作時限和啟動值要與相鄰下一條線路保護的I 段和II 段相配合。根據相鄰線路之間選擇性配合的原則：兩者的保護范圍重疊，則兩者保護的動作時限整定不同；若動作時限相同，則保護范圍不能重疊；因此，與下一線路距離保護

43、I 段的配合，采取整定時限 t2大于下一線路保護I段時間 t1I 一個t 的措施，通常第II段的整定時限取0.5s；與下一線路保護的第II段之間的配合，因兩者時限相同，則保護范圍不能重疊，故距離保護II段的保護范圍不應超過下一線路距離I 段的保護范圍，即第II 段的動作阻抗整定為小于下一條線路第I 段保護范圍末端短路時的測量阻抗。 距離 III 段為本線路和相鄰線路(元件)的后備保護，其動作時限 t3 的整定原則與過電流保護相同，即大于下一條變電站母線出線保護的最大動作時限一個t ，其動作阻抗應按躲過正常運行時的最小負荷阻抗來整定。第82頁/共112頁 距離保護的組成距離保護的組成 1. 啟動

44、部分 2. 測量部分 3. 延時部分 4. 振蕩閉鎖部分 5. 電壓回路斷線失壓閉鎖部分第83頁/共112頁 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器及其動作特性 阻抗繼電器是距離保護裝置的核心元件，它主要用來作測量元件，也可以作啟動元件兼作功率方向元件。 阻抗繼電器動作區(qū)域的形狀稱為動作特性。例如動作區(qū)域為圓時稱為圓特性；動作區(qū)域為四邊形時稱為四邊形特性。第84頁/共112頁我方向圓特性第85頁/共112頁零序電流保護零序電流保護 大電流接地系統(tǒng)的零序電流保護大電流接地系統(tǒng)的零序電流保護 在電力系統(tǒng)中，中性點的工作方式有中性點直接接地、中性點經消弧線圈接地和中性點不接地三種，后兩種也稱非直接接地。在

45、我國，110 kV及以上電壓等級的電網都采用中性點直接接地方式，而3 kV35 kV的電網采用中性點非直接接地方式。在中性點直接接地的系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地短路時，將出現很大的故障相電流和零序電流，故又稱為大電流接地系統(tǒng)。在中性點非直接接地的系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時，因構不成短路回路，在故障點上流過比負荷電流小得多的電流，故又稱為小電流接地系統(tǒng)。第86頁/共112頁 零序電流保護的作用：零序電流保護的作用：用于反映大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。 零序分量的特點：零序分量的特點： 在大電流接地系統(tǒng)中，當正常運行和發(fā)生相間短路時，三相對地電壓之相量和為零，三相電流之相量和也為零，無零序電壓和零序電流

46、。第87頁/共112頁 三段式零序電流保護三段式零序電流保護 零序電流保護與三段式相間短路保護基本相似，也分為三段式：零序電流I 段為瞬時零序電流速斷，只保護線路的一部分；零序電流II段為限時零序電流速斷，可保護本線路全長，并與相鄰線路零序電流速斷保護相配合，帶有0.5s延時，它與零序電流I 段共同構成本線路接地故障的主保護；零序電流III 段為零序過電流保護，動作時限按階梯原則整定，它作為本線路和相鄰線路的單相接地故障的后備保護。第88頁/共112頁 三段式零序方向電流保護三段式零序方向電流保護 基本原理基本原理：在三段式零序電流保護中加裝功率方向元件，保證位于母線兩側的零序電流保護有選擇性

47、地切除故障，構成三段式零序電流方向保護。三段式零序方向電流保護由零序方向電流速斷保護、限時零序方向電流速斷保護和零序方向過電流保護組成，在同一保護方向上零序方向電流保護的動作電流和動作時限的整定計算原則以及靈敏系數的校驗與三段式零序電流保護相同。第89頁/共112頁 三段式零序方向電流保護三段式零序方向電流保護第90頁/共112頁自動重合閘自動重合閘作用：(1) 在輸電線路發(fā)生暫時性故障時，能迅速恢復供電，從而能提高供電的可靠性。(2) 對于雙側電源的輸電線路，可以提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。(3) 在電網的設計與建設過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，可以暫緩架設雙回線路，以節(jié)約投資，還可

48、以彌補輸電線路耐雷水平降低的影響。(4) 可以糾正由于斷路器本身機構的問題或繼電保護誤動作引起的誤跳閘。第91頁/共112頁 采用自動重合閘的不利影響采用自動重合閘的不利影響：1) 電力系統(tǒng)將再次受到短路電流的沖擊，可能引起系統(tǒng)振蕩。2) 使斷路器的工作條件更加惡劣，因在短時間內連續(xù)兩次切斷短路電流。第92頁/共112頁 自動重合閘裝置的分類自動重合閘裝置的分類 按照自動重合閘裝置作用于斷路器的方式可分為以下三種類型： 1、三相重合閘(火谷電站) 2、單相重合閘 3、綜合重合閘 自動重合閘的起動方式：自動重合閘的起動方式： 1、不對應起動方式 2、保護起動方式第93頁/共112頁 對自動重合閘

49、的基本要求對自動重合閘的基本要求:1. 動作迅速，時間應盡可能短。2. 在下列情況下，自動重合閘裝置不應動作:1) 由運行人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時，自動重合閘裝置不應動作。(2) 斷路器手動合閘，由于線路上有故障，而隨即被繼電保護跳開時，自動重合閘裝置不應動作。(3) 當斷路器處于不正常狀態(tài)時。3. 動作的次數應符合預先的規(guī)定，4. 動作后應能自動復歸，方便調試和監(jiān)視。5. 重合閘時間應能整定6. 用不對應原則啟動:一般自動重合閘可采用控制開關位置與斷路器位置不對應原則啟動重合閘裝置，即當控制開關在合閘位置而斷路器實際上在斷開位置的情況下，使重合閘啟動，這樣就可以保證不論是什么

50、原因使斷路器跳閘后，都可以進行一次重合.7.應與繼電保護配合。第94頁/共112頁單側電源輸電線路的三相一次自動重合閘三相一次重合閘工作原理框圖第95頁/共112頁單側電源輸電線路的三相一次自動重合閘單側電源輸電線路的三相一次自動重合閘基本原理基本原理：當輸電線路上不論發(fā)生單相接地短路還是相間短路時，繼電保護裝置均將線路三相斷路器斷開，然后自動重合閘裝置啟動，經預定延時(一般為0.5s1.5s)發(fā)出重合脈沖，將三相斷路器同時合上。若故障為暫時性的，則重合成功，線路繼續(xù)運行；若故障為永久性的，則繼電保護再次將三相斷路器斷開，不再重合。第96頁/共112頁重合閘動作時限的選擇原則重合閘動作時限的選

51、擇原則單側電源線路的三相重合閘為了盡可能縮短電源中斷的時間，重合閘的動作時限原則上應越短越好。因為電源中斷后，電動機的轉速急劇下降，電動機被其負荷轉矩所制動，當重合閘成功恢復供電后，很多電動機要自起動，由于自起動的電流很大，往往又會引起電網內部電壓的降低，因而造成自啟動的困難或延長了恢復正常工作的時間。電源中斷時間越長，則影響就越嚴重。一般重合閘的最小時間按下述原則確定：(1) 在斷路器跳閘后負荷電動機向故障點反饋電流的時間；故障點的電弧熄滅并使周圍介質恢復絕緣強度所需要的時間。(2) 在斷路器跳閘熄弧后，其觸頭周圍絕緣強度的恢復以及滅弧室重新充滿油、氣需要的時間，同時其操動機構恢復原狀準備好

52、再次動作需要的時間。(3) 如果重合閘是利用繼電保護跳閘出口啟動，其動作時限還應加上斷路器的跳閘時間。第97頁/共112頁 具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘當線路發(fā)生故障，兩側斷路器跳閘后，檢定線路無電壓一側的重合閘首先動作，使斷路器投入。如果重合不成功，則斷路器再次跳閘。此時，由于線路另一側無電壓，同步檢定繼電器不動作，因此，該側重合閘不啟動。如果重合成功，則另一側在檢定同步之后，再投入斷路器，線路即恢復正常工作。第98頁/共112頁自動重合閘裝置與繼電保護的配合自動重合閘裝置與繼電保護的配合 為了盡可能利用自動重合閘所提供的條件以加速切除故障，繼電保護與之配合時，一般采用如下兩種方式：1、

53、自動重合閘前加速保護：當線路發(fā)生故障時，靠近電源側的保護首先無選擇性的瞬時動作跳閘，重合閘重合后，如果此時的故障是瞬時性的，則在重合閘以后就恢復了供電；如果故障是永久性的，保護第二次動作有選擇性地切除故障。2、自動重合閘后加速保護：所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬時切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關。第99頁/共112頁火谷電站自動重合閘簡紹火谷電站自動重合閘簡紹重合方式重合方式：實現三相一次重合閘，重合閘不用，退出壓板。重合閘的啟動重合閘的啟動：裝置設有兩個啟動重合閘的回路：1）保護跳閘啟動重合

54、閘2）斷路器偷跳啟動重合閘重合出口重合出口重合閘啟動后，在未發(fā)重合令前，程序完成以下功能：1）不斷檢測有無閉鎖重合閘開入。若有，則充電計數器清2） 根據重合閘控制字設置的檢同期和檢無壓等方式，進行電壓檢查，不滿足條件時，重合計數器清零。3） 若重合閘一直未能重合，等待一定延時后整組復歸。第100頁/共112頁高壓斷路器的控制高壓斷路器的控制斷路器的控制操作，有下列幾種方式：1、 主控制室遠方操作：通過控制屏操作把手將操作命令傳遞到保護屏操作插件，再由保護屏操作插件傳遞到開關機構箱，驅動跳、合閘線圈。2 、就地操作：通過機構箱上的操作按鈕進行就地操作。3 、遙控操作：調度端發(fā)遙控命令，通過通信設備、遠動設備將操作信號傳遞至變電站遠動屏，遠動屏將空接點信號傳遞到保護屏，實現斷路器的操作。4 、開關本身保護設備、重合閘設備動作，發(fā)跳、合閘命令至操作插件，引起開關進行跳、合閘操作。第101頁/共112頁斷路器控制回路斷路器控制回路：指控制(操作)高壓斷路器分閘、合閘的回路。KK控制開關控制開關 HC合閘線圈或合閘接觸器線圈（電磁機構）合閘線圈或合閘接觸器線圈（電磁機構）TQ跳閘線圈跳閘線圈 DL斷路器輔助接點斷路器輔助接點 1ZJ保護及自動裝置保護及自動裝置接點