变电站保护配置及基本原理(张红艳)ppt课件下载

目录 一、什么是继电保护装置？ 继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 二、继电保护的基本原理 能够区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态，找出存在差别的特征量。 二、继电保护的基本原理 电流增大：在故障点与电源间直接连接的电气设备上的电流会增大。→过电流保护 电压降低：系统故障相的相电压或相间电压会下降，而且离故障点越近，电压降低越多，甚至降为零。→低电压保护 电压与电流的比值Z会发生变化：系统正常运行时，Z基本上是负荷阻抗，其值较大，系统短路时，Z是保护安装处到短路点的阻抗，其值较小 。→距离保护或阻抗保护 二、继电保护的基本原理 电压电流间的相位角会发生变化：正常20°左右，短路时60°~80°。 →方向保护 出现序分量：接地故障时产生零序分量，非对称故障时产生负序分量。 →零序保护、负序保护 有无差流：利用正常时流入电流和流出电流相等，I入=I出，差流近似为零，而短路时流入和流出不相等， I入≠I出，产生很大差流。 →线路差动、母线差动、主变差动 二、继电保护的基本原理 非电量信号：利用非电气量的变化接通继电器相应的接点动作，发信号或跳闸。 →瓦斯保护、压力释放、过热保护 总之，只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征，即可找出一种原理构成保护，且差别越明显，保护性能越好。 三、继电保护的配置要求 继电保护系统的配置应满足两点基本要求 ： 任何电力设备和线路，在任何时候不得处于无继电保护的状态下运行。 任何电力设备和线路在运行中，必须在任何时候均由两套完全独立的继电保护装置分别控制两台完全独立的断路器实现保护。 三、继电保护的配置要求 继电保护配置两点基本要求的实现： 对于110kV及以下的电力系统中，靠“远后备”原则实现。 对于220kV及以上的电力系统中，保护配置采用“近后备”的原则。即保护双重化＋断路器失灵保护。 三、继电保护的配置要求 继电保护的双重化配置：220kV及以上线路、220kV及以上母线、110kV及以上主变保护采用双重化配置。 每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时，不应影响另一套保护的运行。 三、继电保护的配置要求 继电保护的双重化配置： 交流量采集：两套保护装置的交流电压宜分别取自电压互感器互相独立的绕组；交流电流应分别取自电流互感器互相独立的绕组。其保护范围应交叉重叠，避免死区。 直流电源：两套保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段。 跳闸回路：两套保护装置的跳闸回路应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应。 四、继电保护保护范围的划分 大多数保护装置都是通过对接入的电压、电流量进行分析，判断设备是否正常运行，而电流量取自各间隔的电流互感器二次，所以保护范围的划分，通常是以电流互感器为分界点的。 五、保护死区分析 保护死区的概念 ： 保护范围的划分，通常是以电流互感器为分界点的，而保护动作之后是通过跳开断路器切除故障，这样判断故障和切除故障的设备不同，在这两种设备之间就存在一个特殊的位置，也就是我们通常所说的死区。 五、保护死区分析 母联死区 ： 五、保护死区分析 线路死区 ： 五、保护死区分析 主变死区 ： 五、保护死区分析 死区故障的切除方式： 在断路器两侧分别安装电流互感器 设置专门的母联死区保护 使用远跳功能 利用后备保护切除死区故障 五、保护死区分析 死区故障与对应开关拒动时的现象类似，但死区故障没有开关拒动情况，应根据事故现象综合分析，做出正确判断，若能及时发现死区故障，可大大提高事故处理速度，尽快恢复无故障设备送电。 六、微机保护学习的要点 微机保护装置有哪些功能？ 哪些保护功能在使用？何时投退？ 各个保护功能的输入量及动作条件有哪些？ 各个保护功能动作后作用于哪些设备？ 常用压板的操作分析 一、线路保护配置 各电压等级的输配电线路，根据所在变电站的性质、电压等级、供电负荷的重要性等因素，所配置的保护也不相同。 一、线路保护配置 反应一端电气量的保护，如过流保护、零序保护、距离保护。 一、线路保护配置 220kV线路保护采用双重化配置，每套保护装置包括纵联保护、相间距离、接地距离、零序电流、综合重合闸等功能。 110kV线路保护装置包括三段式距离保护（相间距离和接地距离）、四段式零序方向过流保护、三相一次重合闸等功能 。 10kV、35kV线路配置两段或三段式（方向）过电流保护、三相一次重合闸。 二、过流保护 当线路发生短路故障时，会产生很大的短路电流，并且当故障点离保护安装处越近，短路电流也相对越大。 二、过流保护 二、过流保护 二、过流保护 过流保护主要用于10~35kV线路。 若线路对端有电源，需要在过流保护中加入方向元件，反方向故障不会动作。 三、距离保护 将输电线路一端的电压、电流引入保护装置中，求得电压和电流的比值，即测量阻抗。 三、距离保护 正常运行状态，为工作电压和负荷电流之比，为负荷阻抗，其值较大。 三段式距离保护 三段式距离保护动作逻辑 四、零序过流保护 零序保护只反映接地故障→零序电流、零序电压。 四、零序过流保护 跳闸逻辑：3I0> 整定值，跳开线路开关 电气量获得：线路CT自产3I0 3I0=Ia+Ib+Ic 四段式零序过流保护 四、零序过流保护 零序过流保护可用于： 110kV线路主保护 220kV、500kV线路后备保护 五、纵联保护 五、纵联保护 纵联保护的概念：就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断被保护线路。 纵联保护能瞬时切除本线路全长范围内的短路，但不能作为相邻线路的后备保护。 纵联差动保护分类 基本原理 纵联电流差动：两侧保护将CT输入的各相电流换算为数字数据，通过光纤数字通信系统的数据通道传送至对侧保护。 两侧保护利用本侧和对侧电流数据按相进行差动电流计算，并进行相应判断，若为内部故障时保护动作跳闸，判断为外部故障时保护不动作。 线路正常运行及外部故障时： 线路内部故障时： 差动保护的压板 电流差动保护只有在两侧差动压板均处于投入状态时才能动作，两侧压板互为闭锁。若两侧压板投入状态不一致，装置会报告“差动压板不一致” 。 远方跳闸压板 为了使断路器与电流互感器之间（死区）发生故障或者故障情况下线路开关拒动时对侧保护能快速动作跳闸，保护装置设有远方跳闸功能，当母差、失灵等保护动作后，通过纵联通道向对侧传送远跳信号，对侧保护收到此信号后跳开该侧开关。 四、三相一次重合闸 线路中90%以上的故障属于瞬时故障，如雷击、鸟害等引起的故障。 保护动作后，切断故障电流，则故障点电弧熄灭，故障消失。 此时，只需要将开关重新合上即可恢复正常送电运行。 四、三相一次重合闸 自动重合闸分为三相一次重合闸和综合重合闸。 对于110kV及以下单电源线路采用普通的三相一次重合闸，而对于220kV双电源线路采用综合重合闸。 四、三相一次重合闸 三相一次重合闸： 不论线路上发生单相接地短路还是相间短路，继电保护装置动作均将线路断路器三相跳开，然后重合闸装置起动，将断路器三相一起合上。若故障为瞬时性，则重合成功；若故障为永久性，则保护再次将断路器三相断开，不再重合。 六、综合重合闸 综合重合闸：分为单重、三重、综重、停用几种方式 单重方式 对于单相故障，跳单相，合单相， 1）若瞬时故障，重合成功。 2）若永久故障，跳三相。 对于相间故障，跳三相，不重合。 六、综合重合闸 三重方式 发生任何故障，线路保护动作跳三相，三相重合，重合成功继续运行，重合于永久性故障上保护动作再次将断路器三相跳开。 综重方式 单相故障按单相重合闸方式处理；相间故障按三相重合闸方式处理。 停用 重合闸退出，重合闸长期不用时，应设置于该方式。 母线保护配置 微机母线保护装置功能 差动回路 差动回路 差动回路 复合电压闭锁元件 复合电压闭锁元件作用：防止差动元件误动或其他原因误跳闸。 二、母线差动保护 二、母线差动保护 母线运行方式识别：母线保护装置引入隔离刀闸辅助触点判别母线运行方式，同时对刀闸辅助触点进行自检。 二、母线差动保护 母差“选择”方式：母差保护能够按照一次设备的运行方式选择故障母线，分别跳闸。也称“有选择”方式。 母差“非选择”方式：母线故障时，母差保护不选择故障母线直接跳开各母线上的断路器，投入“母线互联”、“母联互联”、“单母方式”压板时均会使母差“非选择”跳闸。也称“无选择”方式。 考虑到操作的方便性及运行的安全性，一般不使用母差保护装置中的母联充电、过流保护功能，而是设置独立的母联保护装置，采用其中的充电、过流功能。 启动失灵压板 启动失灵压板 启动失灵压板 启动失灵压板 七、母差、失灵保护与其他保护的配合 闭锁线路重合闸。 母差、失灵保护动作后，能启动线路光纤纵联电流差动保护中的“远跳” ，使线路对侧断路器跳闸。 （七）母差、失灵保护与其他保护的配合 七、母差、失灵保护与其他保护的配合 远跳的目的： 双母线接线母线保护中，母线差动保护、断路器失灵保护、母联死区保护、母联失灵保护都要经过复合电压闭锁。 母联充电保护、母联过流保护不经复合电压闭锁。 一、主变保护配置 一、主变保护配置 220kV主变压器电量保护 主保护为两套不同原理的纵差保护。 后备保护配置： 各侧装设复合电压闭锁的过流保护，复合电压闭锁元件取三侧电压的“或”逻辑 。 220kV和110kV侧装设零序方向过流保护。 220kV和110kV侧装设间隙过流和间隙过压保护，经0.3-0.5S 跳主变各侧。 装设过负荷保护，发信号。 装设过负荷闭锁有载调压；按负荷起动风扇回路。 装设失灵起动回路（电量保护出口 + 电流）。 110kV主变压器电量保护 主保护为两套不同原理的纵差保护。 后备保护配置 各侧装设复合电压闭锁的过流保护，110kV侧复合电压闭锁元件取三侧电压的“或”逻辑，中低压侧复合电压闭锁元件取本侧电压。 110kV侧装设零序过流保护。 110kV侧装设间隙过流和间隙过压保护。 中低压侧配置母线充电保护。 中低压侧配置零序电压保护，延时发信号。 装设过负荷保护，发信号。 装设过负荷闭锁有载调压；按负荷起动风扇回路。 二、瓦斯保护 瓦斯保护用来反应变压器油箱内部故障。 当变压器油箱内部发生故障产生电弧，会使变压器油以及绝缘物分解产生大量气体，根据产生气体的数量及油流速度而动作的保护即为瓦斯保护。 二、瓦斯保护 一般油箱内气体排出的多少与变压器故障的严重程度和性质有关 当变压器内部发生轻微故障时，有少量气体产生，气体继电器的上触点闭合，作用于预告信号 当发生严重故障时，产生大量气体，形成油气流沿连接管冲向油枕，冲击气体继电器挡板使其下触点闭合，发出报警信号，同时将断路器跳闸 气体继电器的下触点闭合，也可以利用切换片切换位置，只给出报警信号。 三、差动保护 保护范围：各侧开关CT以内 三、差动保护 变压器差动保护是按照循环电流原理构成，即将变压器各侧电流互感器的二次电流进行相量相加。 正常运行和区外故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流，此时差动保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，差动保护动作将变压器切除。 高中低压三侧均装设，作为主变和相邻元件短路故障的后备保护。 复合电压闭锁元件+方向元件+过流保护 复合电压元件由低电压元件、负序过电压元件组成。加装复合电压闭锁后，过流的整定值就可以降低，提高灵敏度。 间隙保护的构成 间隙保护包括间隙零序过流和零序过电压，作为变压器中性点经间隙接地运行时，接地故障的后备保护。 间隙保护的构成 中性点套管CT——合中性点地刀，可能造成间隙保护误动，所以必须先退出间隙，再合中性点地刀。 间隙专用CT——合中性点地刀，不会造成间隙保护误动，所以可以不退出间隙。 六、间隙保护 一、微机保护学习的要点 微机保护装置有哪些功能？ 哪些保护功能在使用？何时投退？ 各个保护功能的输入量及动作条件有哪些？ 各个保护功能动作后作用于哪些设备？ 常用压板的操作分析 谢 谢