微機保護工廠應(yīng)用介紹

微機保護工廠應(yīng)用介紹第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四微機保護基本概念介紹一、概述

微機保護是用微型計算機構(gòu)成的繼電保護，是電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展方向，它具有高可靠性、高選擇性、高靈敏度。微機保護裝置硬件以微處理器（單片機）為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等輔助電路，實現(xiàn)對電氣設(shè)備運行狀況的實時監(jiān)控及保護。目前微機保護已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金、鋼鐵、建材、市政、鐵路以及民用建筑等各個行業(yè)。

第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四微機保護基本概念介紹二、產(chǎn)品構(gòu)成微機保護裝置一般由CPU、采集通道、模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）、存儲器、定時器/計數(shù)器等組成。目前數(shù)字核心的主流為嵌入式微控制器（MCU），即通常所說的單片機。輸入輸出通道包括模擬量輸入通道（模擬量輸入變換回路（將CT、PT所測量的量轉(zhuǎn)換）、低通濾波器及采樣、A/D轉(zhuǎn)換）和數(shù)字量輸入輸出通道（人機接口和各種告警信號、跳閘信號及電度脈沖等）。

第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四微機保護基本概念介紹三、基本功能

微機保護內(nèi)部控制程序?qū)⒂布娐凡杉母鞣N量進(jìn)行分析判斷，從而得到設(shè)備的運行狀況以及是否存在故障做出判斷。目前微機保護除了最基本的保護功能外，一般還將測量、計量、控制、通訊等功能集于一身，故又稱“綜合保護”或“三合一”、“四合一”等等叫法。由于采用了計算機技術(shù)，使得保護具備了可以和計算機通訊的功能，故又稱“智能化繼電保護”，以區(qū)別于傳統(tǒng)的電磁繼電器式保護。一般微機保護的輸出部分有硬件出口接點、４~20mA模擬量輸出以及通訊口。出口接點用來連接斷路器的控制回路，起到控制斷路器跳合閘的作用；４~20mA模擬量輸出一般用來給DCS系統(tǒng)送出需要的模擬量信號；通訊口用來與計算機系統(tǒng)連接，用于實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控。第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四工廠微機保護設(shè)置原則隨著電力系統(tǒng)的增大，大容量的發(fā)電機組不斷增多，在電力設(shè)備上裝設(shè)完善的繼電保護裝置，不僅對電力系統(tǒng)的可靠運行有重大意義，而且對重要而昂貴的設(shè)備減少在各種短路和異常運行時造成的損壞，在經(jīng)濟效益上也有顯著的效果。因此，在主設(shè)備的保護設(shè)計中，應(yīng)要求保護在配置、原理接線和設(shè)備選型等方面，根據(jù)主設(shè)備的運行工況及結(jié)構(gòu)特點，達(dá)到可靠、靈敏、快速且有選擇性的要求。以下分別介紹發(fā)電機保護、變壓器保護、線路保護、電動機保護、電容器保護的設(shè)置原則。這些所謂的“設(shè)置原則”其實就是國家有關(guān)行業(yè)的規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定。

第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四一、定子繞組相間短路保護對發(fā)電機定子繞組及其引出線的短路故障，應(yīng)裝設(shè)下列相應(yīng)的保護裝置作為發(fā)電機的主保護。

1、1MW及以下單獨運行的發(fā)電機，如中性點有引出線，則在中性點測裝設(shè)過電流保護；如中性點無引出線，則在發(fā)電機機端裝設(shè)低電壓保護。

2、1MW及以下與其他發(fā)電機或電力系統(tǒng)并列運行的發(fā)電機，應(yīng)在發(fā)電機機端裝設(shè)電流速斷保護，如電流速斷保護靈敏度不符合要求，可裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。

3、1MW以上的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。發(fā)電機保護設(shè)置原則第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機額定電壓（kV）發(fā)電機額定容量（MW）接地電流允許值（A）6.3≤50410.550~100313.8~15.75125~200218~203001二、發(fā)電機定子繞組接地保護當(dāng)發(fā)電機單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補償作用）大于允許值時，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護裝置。發(fā)電機保護設(shè)置原則第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機保護設(shè)置原則三、定子繞組匝間短路保護

發(fā)電機的匝間故障包括同相同分支的匝間短路和同相異分支的匝間短路，對于這種故障，縱差保護不能反應(yīng)，應(yīng)按下述原則裝設(shè)匝間短路保護。

1、對定子繞組為星形接線，每相有并聯(lián)分支、且中性點有分支引出端子的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)橫差保護。

2、對50MW及以上的發(fā)電機，當(dāng)定子繞組為星形接線，且中性點只有三個引出端子時，也應(yīng)裝設(shè)專用的匝間短路保護。

當(dāng)制造廠認(rèn)為發(fā)電機定子繞組的結(jié)構(gòu)保證不會發(fā)生匝間短路，運行單位也同意，可不裝設(shè)匝間短路保護。第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四四、發(fā)電機外部相間短路保護

當(dāng)外部故障引起過電流，為了可靠地切除故障，在發(fā)電機上應(yīng)裝設(shè)防御外部短路的相間短路保護。該保護同時也為發(fā)電機主保護的后備保護。相間短路后備保護配置的原則如下。

1、對于1MW及以下與其他發(fā)電機或電力系統(tǒng)并聯(lián)運行的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)過電流保護。保護裝置配置在發(fā)電機的中性點測，動作電力按躲過最大負(fù)荷電流整定。

2、1MW以上的發(fā)電機，宜裝設(shè)復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）起動的過電流保護。

3、50MW及以上的發(fā)電機，可裝設(shè)負(fù)序電流保護和低電壓起動的過電流保護。當(dāng)上述保護不能滿足靈敏性要求時，可采用低阻抗保護。

發(fā)電機保護設(shè)置原則第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四五、定子繞組過負(fù)荷保護

對定子繞組非直接冷卻或50MW以上的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)定時限過負(fù)荷保護，保護裝置接于一相電流。

六、勵磁回路接地保護

對發(fā)電機勵磁回路的接地故障應(yīng)裝設(shè)下述勵磁回路接地保護或接地檢查裝置。

1、100MW一下的汽輪發(fā)電機，對一點接地故障，可采用定期檢查裝置。對兩點接地故障，應(yīng)裝設(shè)兩點接地保護裝置。

2、轉(zhuǎn)子水冷發(fā)電機和100MW及以上的汽輪發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)勵磁回路一點接地保護和兩點接地保護裝置。

發(fā)電機保護設(shè)置原則第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四變壓器保護設(shè)置原則一、反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和容量400kVA及以上的車間內(nèi)變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。二、相間短路保護反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護，對其中性點直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起到保護作用。1、容量為6300kVA以下并列運行的變壓器以及10000kVA以下單獨運行的變壓器，當(dāng)后備保護時限大于0.5s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。

第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四變壓器保護設(shè)置原則2、容量為6300kVA及以上，廠用工作變壓器和并列運行的變壓器、10000kVA及以上備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2000kVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)動保護。3、對于發(fā)電機變壓器組，當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，變壓器應(yīng)裝設(shè)單獨的縱聯(lián)差動保護；當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，100MW及以下的發(fā)電機，可只裝設(shè)發(fā)電機變壓器組共用的縱聯(lián)差動保護。100MW以上的發(fā)電機，除發(fā)電機變壓器組共用縱聯(lián)差動保護外，發(fā)電機還應(yīng)裝設(shè)單獨的縱聯(lián)差動保護。第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四變壓器保護設(shè)置原則三、后備保護對于有外部相間短路引起的變壓器過電流，可采用下列保護。1、過電流保護，宜用于降壓變壓器，白虎裝置的整定值應(yīng)考慮事故時出現(xiàn)的過負(fù)荷。2、復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）起動的過電流保護，宜用于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。3、負(fù)序電流保護和單相式低電壓起動的過電流保護，可用于63000kVA及以上的升壓變壓器。第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四變壓器保護設(shè)置原則四、中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器零序電流保護110kV及以上中性點直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點可能接地運行，變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。五、過負(fù)荷保護對于400kVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護。

第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四線路保護設(shè)置原則一、相間短路保護1、對于不帶電抗器的單側(cè)電源線路，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。2、對于戴電抗器的單側(cè)電源線路，如其斷路器不能切斷電抗器前的短路，則不應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。此時應(yīng)由母線保護或裝設(shè)過電流保護切除電抗器前的故障。3、對于一般的雙側(cè)電源線路，可裝設(shè)帶方向或不帶方向的電流速斷保護和過電流保護。第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四線路保護設(shè)置原則二、單相接地保護有條件安裝零序電流互感器的線路，如電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路，當(dāng)單相接地電流能滿足保護的選擇性和靈敏性要求時，應(yīng)裝設(shè)單相接地保護。三、電纜線路的過負(fù)荷保護對于經(jīng)常可能出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護。第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四高壓電動機保護設(shè)置原則一、差動保護容量大于2000kW的高壓電動機電流速斷保護靈敏度不夠時，應(yīng)裝設(shè)差動保護裝置，做為相間短路主保護。二、綜合過流保護包括電流速斷保護、零序過流保護、熱積累保護、堵轉(zhuǎn)保護、起動時間過長保護。電流速斷保護作為電動機相間短路的主保護；零序過流保護反映電動機接地故障；熱積累保護反映電動機過負(fù)荷發(fā)熱故障。堵轉(zhuǎn)保護用來反映起動后出現(xiàn)機械卡阻或卡死的故障。起動時間過長是用電流和時間兩個判據(jù)來判斷電動機的起動過程是否正常。第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四高壓電動機保護設(shè)置原則三、低電壓保護當(dāng)母線電壓降低或中斷后的恢復(fù)過程中，接在母線上的電動機都要自啟動而吸收很大的啟動電流，從而延長了電壓恢復(fù)時間，使自啟動的條件變壞，甚至使自啟動成為不可能。裝設(shè)低電壓保護的目的就是當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時，將一部分不重要的電動機及根據(jù)生產(chǎn)要求不許或不需要自啟動的電動機從母線上切除，以保證重要電動機的自啟動并加速母線電壓的恢復(fù)過程。第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四電容器保護設(shè)置原則一、過電流及速斷保護速斷保護是電容器組引線、套管短路等外部故障時的主保護。過電流保護是高次諧波過電流（如大功率整流柜的投切所產(chǎn)生的諧波電流經(jīng)電抗器消弱后，過電流仍然太大時）等外部故障時的主保護，也可作為引線，套管短路故障的后備保護。二、過電壓保護由于雷電波侵入或者開關(guān)投切，系統(tǒng)諧振時，電容所在母線電壓升高，使電容器承受過電壓。電容器的電壓超過額定電壓較大時，會引起電容器過載發(fā)熱，造成電容器的熱擊穿。所以應(yīng)裝設(shè)過電壓保護。第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四電容器保護設(shè)置原則三、欠壓保護從電容器本身的特點看，電容器并不會因失壓而損壞。但運行中的電容器突然失壓會產(chǎn)生兩個后果；其一，如失壓后電容器組仍在母線上，當(dāng)電源恢復(fù)，母線電壓也迅速恢復(fù)時，電容器上的殘壓還未降到0.1倍額定電壓一下，就有可能使電容器承受高于1.1倍的額定電壓而損壞；其二，當(dāng)電壓恢復(fù)時，電容器不切除，可能造成變壓器帶電容器合閘，產(chǎn)生諧振過電壓，使變壓器或電容器損壞。返回第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四微機保護的安裝與調(diào)試一、通電前檢測1、外觀檢查a、機箱表面無碰傷b、油漆（噴塑）均勻，色澤無差異。c、按鍵接觸可靠。d、指示燈布置整齊，液晶窗口無劃傷。2、外部接線檢查a、檢查電源模塊，電源輸入電壓與銘牌一致。b、檢查PT、CT與端子之間的連線是否正確。c、檢查所有接線是否牢靠。3、裝置接地檢測測量裝置接地端子，機箱接地電阻應(yīng)接近于零。第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四微機保護的安裝與調(diào)試二、通電后的檢查1、檢查鍵盤所有按鍵，手感好。裝置響應(yīng)正確。

2、檢查裝置內(nèi)部所有基本參數(shù)（包括CT變比、接線方式；PT變比、接線方式；裝置額定電流等參數(shù)。）設(shè)置是否與現(xiàn)場實際情況吻合。三、保護功能檢測（舉例）1、電流速斷（定時限過電流）保護檢測測試方法：a、將電流速斷（定時限過電流）保護功能投入，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)；將其他保護功能退出。b、分別在Ａ、Ｂ、Ｃ相加入0.9倍整定電流，步長設(shè)置為0.1A，逐步增加電流值直至保護動作，記錄動作值，誤差不超過±5%。用數(shù)字萬用表監(jiān)視相應(yīng)的出口繼電器，繼電器接點應(yīng)閉合。c、分別在Ａ、Ｂ、Ｃ相加入1.1倍整定電流，記錄動作時間。第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四微機保護的安裝與調(diào)試2、過電壓保護檢測測試方法：a、將過電壓保護功能投入，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。將其他保護功能退出。b、在A、B、C三相加入57.5V電壓，同時升高三相電壓，在線電壓接近整定值時，將步長設(shè)置為0.5V，逐步升高電壓值直至保護動作，記錄動作值。第23頁，共25頁，202