電力系統(tǒng)中的故障與保護

電力系統(tǒng)中的故障與保護匯報人：2024-01-29CATALOGUE目錄電力系統(tǒng)故障概述電力系統(tǒng)保護原理輸電線路保護技術(shù)變壓器保護技術(shù)發(fā)電機組保護技術(shù)母線及其他設(shè)備保護技術(shù)電力系統(tǒng)自動化技術(shù)在保護中應(yīng)用總結(jié)與展望電力系統(tǒng)故障概述01故障類型與原因通常由絕緣損壞、設(shè)備缺陷或外力破壞等原因引起?？赡苡捎趯?dǎo)線斷裂、接頭松動或設(shè)備故障等原因造成。多因設(shè)備絕緣不良、雷電過電壓或操作過電壓等因素導(dǎo)致。包括多種類型故障同時發(fā)生的情況，如短路與斷線并存等。短路故障斷線故障接地故障復(fù)雜故障電壓波動與下降電流增大與過熱系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞經(jīng)濟損失與社會影響故障對系統(tǒng)影響故障發(fā)生后，系統(tǒng)電壓可能出現(xiàn)大幅波動或下降，影響用戶正常供電。嚴(yán)重故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)，進而引發(fā)連鎖反應(yīng)和更大范圍的停電。故障導(dǎo)致電流異常增大，可能引發(fā)設(shè)備過熱甚至燒毀。故障處理不當(dāng)可能給電力企業(yè)和用戶帶來巨大經(jīng)濟損失，同時造成不良社會影響。通過分析電壓、電流等電氣量的變化特征來判斷故障類型和位置?；陔姎饬康脑\斷方法利用聲音、振動、溫度等非電氣量信息進行故障診斷?；诜请姎饬康脑\斷方法行波法通過分析故障行波在系統(tǒng)中的傳播特性來定位故障點；阻抗法通過測量故障回路的阻抗來判斷故障位置。行波法與阻抗法應(yīng)用人工智能和機器學(xué)習(xí)算法對大量歷史故障數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，實現(xiàn)故障的智能診斷和定位。人工智能與機器學(xué)習(xí)算法故障診斷與定位方法電力系統(tǒng)保護原理02選擇性速動性靈敏性可靠性繼電保護基本要求01020304保護裝置應(yīng)只切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運行。保護裝置應(yīng)快速切除故障，減少故障對系統(tǒng)的影響。保護裝置應(yīng)在故障發(fā)生時靈敏動作，避免拒動或誤動。保護裝置應(yīng)保證在需要動作時可靠動作，不應(yīng)誤動或拒動。是指發(fā)生故障時，能夠以最快的速度切除故障的保護裝置，通常用于保護線路或設(shè)備的主要部分。是指當(dāng)主保護拒動或斷路器失靈時，能夠切除故障的保護裝置，通常用于保護線路或設(shè)備的后備部分。后備保護分為近后備和遠(yuǎn)后備兩種。主保護與后備保護概念后備保護主保護動作原理保護裝置通過采集電力系統(tǒng)中的電氣量（如電流、電壓、功率等），與設(shè)定的整定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷是否發(fā)生故障，并輸出相應(yīng)的動作信號。要點一要點二整定方法整定是指根據(jù)電力系統(tǒng)的運行方式和故障類型，計算保護裝置的動作參數(shù)（如動作電流、動作時間等）的過程。整定方法包括離線整定和在線整定兩種。離線整定是根據(jù)系統(tǒng)最大運行方式和最小運行方式下的短路電流來計算保護裝置的動作參數(shù)；在線整定是根據(jù)系統(tǒng)實時運行狀態(tài)和故障信息來調(diào)整保護裝置的動作參數(shù)。保護裝置動作原理及整定方法輸電線路保護技術(shù)03基于基爾霍夫電流定律，通過比較線路兩端電流的差值來檢測并定位故障。原理特點應(yīng)用具有絕對選擇性，不受系統(tǒng)振蕩、非全相運行等因素影響，但需要可靠的通信通道。適用于長距離、重負(fù)荷的輸電線路，以及具有多個分支的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。030201電流差動保護技術(shù)

距離保護技術(shù)原理利用故障時測量到的電壓和電流來計算故障點到保護安裝處的距離，并與設(shè)定的保護區(qū)段進行比較，以確定是否動作。特點受系統(tǒng)運行方式影響較小，但可能受到過渡電阻、系統(tǒng)振蕩等因素的干擾。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種電壓等級的輸電線路，可與其他保護技術(shù)配合使用以提高保護性能。通過比較線路兩端功率方向或電流相位來判斷故障方向，并結(jié)合通信通道實現(xiàn)全線速動保護。原理具有較高的靈敏度和可靠性，但需要可靠的通信通道和精確的同步對時。特點適用于對保護性能要求較高的場合，如重要聯(lián)絡(luò)線、大容量發(fā)電廠送出線路等。應(yīng)用方向比較式縱聯(lián)保護技術(shù)變壓器保護技術(shù)04包括匝間短路、繞組接地等，可能導(dǎo)致局部過熱、絕緣損壞，嚴(yán)重時造成變壓器損壞。繞組故障如鐵芯多點接地、鐵芯過熱等，會影響變壓器正常運行，降低效率，甚至引發(fā)事故。鐵芯故障如油箱漏油、油位異常、冷卻系統(tǒng)故障等，可能影響變壓器散熱，導(dǎo)致溫度升高，加速絕緣老化。油箱及附件故障變壓器故障類型及危害瓦斯繼電器和油流繼電器原理及應(yīng)用瓦斯繼電器利用變壓器內(nèi)部故障時產(chǎn)生的氣體使油流推動瓦斯繼電器動作，實現(xiàn)輕瓦斯報警和重瓦斯跳閘保護。油流繼電器通過檢測變壓器油箱內(nèi)油流的速度和方向來判斷故障，通常用于大型變壓器，作為差動保護和過流保護的后備保護。差動保護利用變壓器兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流的差值構(gòu)成保護，對變壓器內(nèi)部故障及引出線短路故障進行快速切除。過流保護根據(jù)變壓器額定電流和過流系數(shù)設(shè)定保護定值，作為變壓器相間短路和接地短路故障的后備保護。根據(jù)實際需要，可配置多段過流保護以適應(yīng)不同故障類型和運行方式。差動保護和過流保護配置方案發(fā)電機組保護技術(shù)05可能導(dǎo)致發(fā)電機嚴(yán)重?fù)p壞，甚至引發(fā)火災(zāi)。定子繞組相間短路短路電流產(chǎn)生熱量，可能燒毀繞組絕緣。定子繞組匝間短路若不及時處理，可能發(fā)展為相間短路或匝間短路。定子繞組單相接地轉(zhuǎn)子接地故障可能導(dǎo)致勵磁回路被破壞，影響發(fā)電機正常運行。轉(zhuǎn)子一點接地或兩點接地發(fā)電機組故障類型及危害定子繞組接地保護采用基波零序電壓保護、三次諧波電壓保護等方案，實時監(jiān)測定子繞組絕緣狀況，發(fā)現(xiàn)接地故障及時動作。定子繞組匝間短路保護采用橫差保護、負(fù)序功率方向保護等方案，通過比較發(fā)電機中性點和機端的電流、電壓等參數(shù)，判斷是否存在匝間短路故障。定子繞組接地和匝間短路保護方案采用疊加直流電壓式保護、乒乓式保護等方案，實時監(jiān)測轉(zhuǎn)子絕緣狀況，發(fā)現(xiàn)一點接地故障及時預(yù)警。轉(zhuǎn)子一點接地保護在一點接地保護的基礎(chǔ)上，采用轉(zhuǎn)子電流差動保護等方案，當(dāng)發(fā)生兩點接地故障時，保護裝置迅速動作，切斷故障電流，避免事故擴大。轉(zhuǎn)子兩點接地保護轉(zhuǎn)子一點接地和兩點接地保護方案母線及其他設(shè)備保護技術(shù)06相間短路故障母線不同相之間發(fā)生短路，產(chǎn)生大電流和電弧，可能導(dǎo)致母線燒毀、設(shè)備損壞，嚴(yán)重時可能引發(fā)系統(tǒng)崩潰。單相接地故障母線某相與地之間發(fā)生短路，導(dǎo)致該相電流增大，可能損壞設(shè)備絕緣，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。三相短路故障母線三相之間同時發(fā)生短路，是最為嚴(yán)重的故障類型，短路電流巨大，對系統(tǒng)和設(shè)備造成極大沖擊。母線故障類型及危害基于基爾霍夫電流定律，通過比較母線進線和出線的電流差值來判斷是否發(fā)生故障。當(dāng)差值超過設(shè)定閾值時，保護動作切斷故障電流。差動保護原理采用專門的差動保護裝置，接入母線各進出線的電流互感器二次側(cè)，實時計算電流差值。同時，配合其他保護如過流保護、速斷保護等，提高保護動作的準(zhǔn)確性和可靠性。實現(xiàn)方式母線差動保護原理及實現(xiàn)方式VS當(dāng)母線發(fā)生故障而斷路器拒動時，失靈保護動作切除與拒動斷路器相連的所有電源，避免故障擴大。通常通過啟動失靈保護裝置的電流判據(jù)和電壓判據(jù)來實現(xiàn)。死區(qū)保護策略針對母線與斷路器之間的死區(qū)故障，采取增設(shè)電流互感器或利用母線差動保護中的特殊邏輯來處理。例如，采用雙位置繼電器或帶記憶功能的電壓閉鎖元件來確保死區(qū)故障時保護正確動作。斷路器失靈保護斷路器失靈和死區(qū)保護策略電力系統(tǒng)自動化技術(shù)在保護中應(yīng)用07自動化技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率因數(shù)等，為故障診斷提供準(zhǔn)確依據(jù)。實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集利用自動化技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，可以快速準(zhǔn)確地識別出故障類型并定位故障位置，提高故障診斷的效率和準(zhǔn)確性。故障識別與定位自動化技術(shù)還能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)預(yù)測電力系統(tǒng)可能發(fā)生的故障，并及時發(fā)出預(yù)警信號，以便采取預(yù)防措施避免故障發(fā)生。故障預(yù)警與預(yù)防自動化技術(shù)在故障診斷中應(yīng)用自動化技術(shù)可以對電力設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測，實時了解設(shè)備的運行狀況和健康狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取措施進行維護。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測通過對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析處理，自動化技術(shù)可以制定合理的預(yù)防性試驗和檢修計劃，避免設(shè)備因長時間運行而導(dǎo)致的故障。預(yù)防性試驗與檢修自動化技術(shù)還能夠?qū)S護過程進行管理和優(yōu)化，提高維護效率和質(zhì)量，降低維護成本。維護管理與優(yōu)化自動化技術(shù)在預(yù)防性維護中應(yīng)用123當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，自動化技術(shù)可以快速切斷故障部分，防止事故擴大化，保證非故障部分的正常運行?？焖偾袛喙收喜糠衷谑鹿侍幚磉^程中，自動化技術(shù)可以協(xié)助工作人員快速恢復(fù)供電系統(tǒng)，并實現(xiàn)并網(wǎng)操作，確保電力系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。恢復(fù)供電與并網(wǎng)自動化技術(shù)還能夠?qū)κ鹿蔬^程進行詳細(xì)記錄和分析處理，為事故原因的調(diào)查和預(yù)防措施的制定提供有力支持。事故分析與記錄自動化技術(shù)在事故處理中應(yīng)用總結(jié)與展望08保護裝置性能不足部分保護裝置存在靈敏度不高、動作速度慢、誤動作等問題，難以滿足電力系統(tǒng)對快速、準(zhǔn)確切除故障的要求。智能化水平有待提高隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)對保護裝置的智能化水平提出了更高要求，但當(dāng)前部分保護裝置在智能化方面仍存在不足。電力系統(tǒng)故障頻發(fā)由于設(shè)備老化、自然災(zāi)害、人為操作失誤等原因，電力系統(tǒng)故障時有發(fā)生，給社會生產(chǎn)和人民生活帶來不便。當(dāng)前存在問題和挑戰(zhàn)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)與協(xié)同保護未來電力系統(tǒng)將更加注重區(qū)域聯(lián)網(wǎng)和協(xié)同保護的發(fā)展，通過跨區(qū)域的信息共享和協(xié)同動作，提高整個電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。故障自愈技術(shù)未來電力系統(tǒng)將更加注重自愈能力的建設(shè)，