2017年继电保护培训课件

变电站常用保护配置及整定方法电力调度中心宋鑫磊第一章继电保护概述一、电力系统继电保护的定义及任务二、继电保护的基本原理三、对电力系统继电保护的基本要求四、晋煤电网保护配置概述一、电力系统继电保护的定义及任务继电保护的定义：对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。继电保护的基本任务：系统事故故障时：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。例如：差动保护、电流速断保护等。不正常运行时：反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。例如：定时限过电流保护（过流Ⅲ段）、主变后备保护等。二、继电保护的基本原理1、利用正常运行与故障时一些电气量的变化，构成各种不原理的继电保护。例如：以反应运行参数I、U、Z∠φ的变化为原理的保护，如图1-1。图1-1反应I↑→过电流保护反应U↓→低电压保护反应Z↓→低阻抗保护（距离保护）Z2、利用每个电气元件在内部故障与外部故障（包括正常运行情况）时，两侧电流相位或功率方向的差别，就可以构成各种差动原理的保护，如图1-2。图1-2差动原理的保护只能在被保护元件的内部故障时动作，而不反应外部故障。因而被认为具有绝对的选择性。3、除反应于各种电气量的保护以外，还有根据电气设备的特点实现反应非电量的保护。例如，变压器的瓦斯保护、电动机的过负荷或过热保护等。三、对电力系统继电保护的基本要求1、选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。图1-3如图1-3所示，d3点短路：6动作：有选择性；5动作：无选择性。如果6拒动，5再动作：有选择性（5作为6的远后备保护）。d1点短路：1、2动作：有选择性；3、4动作：无选择性。2、速动性：故障后，为防止并列运行的系统失步，减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽量地快速切除故障。3、灵敏性：保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力。4、可靠性：不拒动、不误动。四、晋煤电网保护配置概述1、110kV电压等级110kV线路保护配置为：三段相间和接地距离保护、两段TV断线过流保护和两段零序方向过流保护。具备光纤差动保护功能者，均投入光差保护。110kV主变保护配置为：差动、非电量及后备保护。中性点直接接地者，投入零序方向过流保护。经间隙接地者，投入零序过电压及间隙零序电流保护。2、35kV电压等级35kV线路保护配置为：三段式过流保护。具备光纤差动保护功能者，均投入光差保护。35kV主变保护配置为：差动、非电量及后备保护。3、保护装置情况如下：（1）南瑞：寺河110KV站、赵庄110KV站、成庄110KV站、芦家峪110KV站、寺河工广35KV站、寺河西井区35KV站、寺河东风井35KV站、寺河东山35KV站、岳城35KV站、三水沟35KV站、潘庄风井35KV站、刘庄场地、庄上35KV站、矸井35KV站、白沙35KV站、段河35KV站、川底35KV站、凤凰山35KV站、凤北35KV站、机关35KV站、机关东35KV站、鉴园35KV站、赵庄二号井35KV站、王台热电厂；（2）金智：常店35kV站；（3）南自机电：机关35KV站、王台35KV站、凤北35KV站、古书院35KV站、成庄热电厂；（4）四方：寺河110KV站、芦家峪110KV站。第二章短路电流的计算一、电路各元件阻抗的计算二、网络的变换方法及短路电流的计算三、短路电流计算实例一、电路各元件阻抗的计算对高压供电系统通常采用标幺值的方法来计算短路电流，因此，应先求出系统中各元件的电抗标幺值。（1）基准值在标幺值的计算中，基准值是作为一个比较标准。经常使用的有：基准容量Sb；基准电压Ub；基准电流Ib；基准电抗Xb。通常选取基准容量Sb=100MVA、基准电压Ub=1.05UN。基准电流和基准电抗可由下式决定：（2-1）（2-2）bbbU3SIb2bbbbSUI3UX常用基准值如表2-1所示。表2-1常用基准值（Sb=100MVA）（2）标幺值标么值是电力系统分析和工程计算中常用的数值标记方法，表示各物理量及参数的相对值，无量纲。标幺值=有名制/基准值常用元件电抗标幺值计算公式如表2-2所示。电网额定电压（kV）0.1270.220.380.663.06.010.035.060.0110基准电压Ub（kV）0.1330.230.400.693.156.310.537.063.0115基准电流Ib（kA）434.0251.0144.383.718.39.165.501.560.920.502元件名称计算公式符号意义备注发电机发电机次暂态电抗百分值；发电机的额定功率和额定功率因数。双卷变压器UK%—变压器短路电压百分比；SN·Tr—变压器额定容量。三卷变压器分别为三卷变压器高—中、中—低、高—低压绕组的短路电压百分比。GNb''G'*'GPcosS%XXGNTrNbk*TrSS%UXTrNb3-K23-K12-K1*1TrSS%)U-%U%U(21XTrNb3-K13-K22-K1*2TrSS%)U-%U%U(21XTrNb2-K13-K23-K1*3TrSS%)U-%U%U(21X—%X''G—、GNcosPGN—、、%U%U%U3-K13-K22-K1限流电抗器XCR%—限流电抗器的百分电抗；UN·CR、IN·CR—限流电抗器的额定电压和额定电流。分裂电抗器KM—互感系数；X—分裂电抗器的一支自感电抗。取；KM≈0.4～0.6架空线路X—架空线单位长度电抗值，Ω/km；L—架空线路长度，km。当UN=3～10kV时，X=0.35Ω/km；当UN=35～220kV时，X=0.4Ω/km。电缆线路X′—电缆线路单位长度电抗值，Ω/km；L—电缆线路长度，km。当UN=3～6kV时，X′=0.08Ω/km；当UN=35kV时，X′=0.12Ω/km。2bbCRNCRNCR*CRUSI3U%XX2bbM*MUXSKX2bbM*2*1UXS)K(1XX2bb*LUSLxX2bb'*cLUSLxX*MX*MX-表2-2二、网络的变换方法及短路电流的计算由各系统元件电抗标幺值所组成的等值电路，通常都比较复杂。对于多电源的系统，更是如此。因此，与求出短路点的总电抗标幺值，就必须将复杂的等值网络逐步地进行简化。表2-3为常用的网络变换公式。表2-3变换名称变换前的网络变换后的网络变换后网络元件的电抗串联X1X2XeqXeq=X1+X2+······+Xn并联X1X2Xeqn21eqX1X1X11X在计算系统中某一处（如a处）的三相短路电流时，先算出该处的归算阻抗Xa*，再由公式2-3求得。（2-3）该处两相短路为（2-4）在计算系统阻抗及短路电流时，要考虑系统运行方式。*ab(3)aXIIab(3)a(2)a2XI3I23I三、短路电流计算实例现计算王台热电厂35kVⅡ段母线最大运行方式下三相及两相短路电流。计算过程如下：第一步：确定计算所需的一次接线图及相关参数；第二步：计算各元件阻抗标幺值；第三步：化简等值网络图及计算短路电流第三章保护配置介绍一、距离保护二、不对称相继速动原理三、输电线纵联差动保护四、三段式过流保护五、35kV系统零序保护六、变压器保护七、保护定值单一、距离保护1、三段式距离保护基本配置原则I段：ZIdz.1=KIk·ZAB；ZIdz.2=KIk·ZBC其中，KIk取0.7（接地距离I段）、0.8（相间距离I段）tI=0sII段：ZIIdz.1=KIIk·(ZAB+ZIdz.2)其中，KIIk取0.8tII1=0.3s灵敏度校验：，Klm≥1.25III段：ZIIIdz.1=，其中，灵敏度校验：一次阻抗与二次阻抗的折算：一次值/二次值=nTV/nTAmin1fhzqkZKKKmaxmaxminmin39.0fefffIUIUZABdz.1IIZZlmK5.1ZZABdz.1III近lmK2.1ZKZZBCfzABdz.1III远lmK2.1XZX1sB.minABsA.maxfzK2、对距离保护的评价：优点：（1）选择性；（2）反应于U下降和I升高而动作，灵敏度高；（3）Ⅰ段不受运行方式变化的影响，Ⅱ、Ⅲ段受影响小。缺点：（1）Ⅰ段不能保护线路的全长；0.5s切除，不满足电力系统稳定运行的要求；（2）接线复杂，可靠性低。二、不对称相继速动原理在不对称相继速动功能投入的前提下，不对称相继速动需满足两个条件：①距离II段元件动作；②负荷电流先是三相均有流，随后任一相无流。动作示意图如图，当线路末端即靠近N侧不对称故障时，N侧Ⅰ段距离保护动作，快速切除故障。由于三相跳闸，非故障相电流同时被切除，M侧保护测量到任一相负荷电流突然消失，而其Ⅱ段距离元件连续动作不返回时，将M侧开关不经Ⅱ段延时立即跳闸，将故障切除。三、输电线纵联差动保护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（I、P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，从而决定是否切除被保护线路。理论上具有绝对的选择性，能实现线路全长范围内故障的无时限切除。保护范围内部故障时：纵差保护反应于故障点的总电流而动作；正常运行及保护范围外部故障时：纵差保护不动作。四、三段式过流保护1、电流速断保护（过流I段）：瞬时动作的电流保护。短路特性分析：三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流dsdZZEZEIZd()↑→Id↓曲线max：系统最大运行方式下发生三相短路情况。曲线min：系统最小运行方式下发生两相短路情况。动作电流整定：（1）出线保护整定原则：按躲开下条线路出口（始端）短路时流过本保护的最大短路电流整定（以保证选择性）IIdz.1I(3)d.B.maxIIdz.2I(3)d.c.max取：IIdz.1=KkI·I(3)d.B.maxIIdz.2=KkI·I(3)d.C.max（可靠系数：KkI=1.2～1.3）灵敏性校验该保护不能保护本线路全长，故用保护范围来衡量：max：最大保护范围.min：最小保护范围.（其中，为系统在最小运行方式下接口阻抗，为系统在最大运行方式下接口阻抗。）校验保护范围：（min/L）·100%15%～20%IdzsIksIxLZEKxlZEmin.minmax.23由：xZKxLZlsIks/)23(max.min.min可求得：max.sZmin.sZ根据灵敏度校验的结果对可靠系数进行调整。如果线路较短，灵敏度校验不符合要求时，取：IIdz.1=I(3)d.B.max/KkI（可靠系数：KkI=1.15）加时限tIdz.1=tI2+Δt，Δt=0.15s。（2）进线保护II=Kk·I(3)d.C.max（可靠系数：Kk=1.2）如果为末端，时限为0。否则，时限为tIdz.1=tI2+Δt，Δt=0.15s。2、限时电流速断保护（过流II段）（1）出线保护限时电流速断保护：以较小的动作时限切除本线路全线范围内的故障动作电流的整定：与下条线路的过流I段配合。即：保护范围延伸到下条线路，但不超出下条线路过流I段保护范围的末端。IIIdz.1=KkII·IIdz.2=KkII·KkI·I(3)d.C.max可靠系数：KkII=1.1～1.2保护装置灵敏性的校验：灵敏系数为校验时电流保护的故障参数计算值：系统最小运行方式下被保护线路末端发生两相短路时，流过本保护的最小短路电流。对保护1的过流II段：Klm=要求：Klm1.3～1.5保护装置的动作参数值短路时的故障参数计算保护范围内发生金属性lmK1..min..)2(dzIIBdII如果灵敏度校验不符合要求时，取：IⅡdz.1=I(2)d.B.min/KkⅡ（可靠系数：