继电保护

电力系统继电保护继电保护讲解电力系统定义由生产和输送电能的设备所组成的系统叫电力系统，例如发电机、变压器、母线、输电线路、配电线路等，或者简单说由发、变、输、配、用所组成的系统叫电力系统。有的情况下把一次设备和二次设备统一叫做电力系统。一次设备：直接生产电能和输送电能的设备，例如发电机、变压器、母线、输电线路、断路器、电抗器、电流互感器、电压互感器等。二次设备：对一次设备的运行进行监视、测量、控制、信息处理及保护的设备，例如仪表、继电器、自动装置、控制设备、通信及控制电缆等。电力系统的三种工况正常运行状态；故障状态；不正常运行状态。而继电保护主要是在故障状态和不正常运行状态起作用继电保护的基本任务一．当电力系统出现故障时，能自动、快速、有选择的将故障设备从系统中切除，使故障设备免受损坏，保证系统其他部分继续运行。二．当发生不正常工作情况时，能自动、及时、有选择地发出信号，由值班人员进行处理，或切除运行会引起故障的设备。继电保护的基本要求选择性、速动性、灵敏性、可靠性选择性：是指首先由故障设备（或线路）的保护切除故障，当其保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备（或线路）的保护或断路器失灵保护切除故障。速动性：是指保护装置应能尽快切除故障。切除故障的时间包括继电保护的动作时间和断路器的跳闸时间。灵敏性：指在设备（或线路）的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有的反应能力。灵敏性通常用灵敏系数来衡量。可靠性：指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。继电保护分类按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；按继电保护装置的实现技术分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等a)主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。b)后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护，可细分为远后备保护和近后备保护两种。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。c)辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护继电保护基本原理区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态,故障特征如下：I增加—过电流保护U降低—低电压保护Z=U/I,模值减少，相位增大—阻抗保护（距离保护）两侧电流相位或功率方向变化:相差高频，方向高频保护，纵联差动保护等。其它：I2、I0序分量保护等；非电气量：瓦斯保护，过热保护原则上：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（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好继电保护构成一般由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。测量元件测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。逻辑元件根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。执行元件根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时→跳闸；不正常运行时→发信号；正常运行时→不动作测量部分逻辑部分执行部分输入信息输出信息整定值继电器继电保护的基本元件为继电器。继电器可分为电磁型、感应型、电动型、整流型和静态型（包括晶体管、集成电路和微机型）设备、器件文字符号AAT电源自动投入装置KAZ零序电流继电器KV电压继电器C电容器KM中间继电器KW功率方向继电器FU熔断器KOF出口中间继电器QF断路器G发电机KD差动继电器QS隔离开关HL指示灯KP极化继电器TA电流互感器K继电器KH信号继电器TV电压互感器KAN负序电流继电器KT时间继电器UV电压变换器我站继电保护装置的配置发电机（组）保护序号名称序号名称序号名称序号名称1发电机差动保护（纵差）11过电压保护21主变冷却器全停311#主变重瓦斯2轴电流I12发电机负序过负荷22主变油温13励磁变温度I13转子一点接地保护23主变油温24励磁变温度Ⅱ14励磁变速断241#主变通风5发电机3W定子接地15励磁变过流251#发变组零序电流6发电机3U0定子接地16发电机低压过流（记忆）261#发变组零序联跳7发电机逆功率17轴电流Ⅱ271#主变绕组温度18发电机高频181#发变组差动281#主变绕组温度29发电机对称过负荷保护191#发变组间隙零序电流电压291#主变方向过电流10失磁保护201#主变油位低301#主变轻瓦斯发变组保护柜发电机纵联差动保护纵联差动保护：按比率制动式原理构成，为防止穿越性短路电流，自同期或非同期合闸中产生冲击电流引起不平衡电流的影响，差动保护应带有速饱和变流器或自动特性。该保护为发电机主保护，仅有保护装置的固有动作时间，装置的灵敏度随故障点向中性点偏移而降低。保护动作跳本机出口开关、停机、灭磁。保护范围：发电机中性点至本机PT室的穿墙套管CT即：1LH（包括：发电机定子绕组、电压互感器支路，机端变支路）的相间短路故障。发电机低压过流（记忆）发电机低压过流为发电机的后备过流保护，一般设有电流记忆功能。这是因为短路点靠近机端时，发电机电压下降，导致励磁电流减小，短路电流衰减变小，故障电流在保护动作出口前已小于过流定值，过流保护提前返回导致保护拒动。因此过流保护动作后，过流元件需带记忆功能，使保护可靠动作。保护动作跳本机出口开关，停机，灭磁。发电机3U0定子接地3U0定子接地：又叫基波零序电压型定子绕组单相接地保护，能保护95%的定子绕组，保护死区仅5%，位于中性点附近。如果经过渡电阻RF发生单相接地故障，RF越大，保护死区越大。同时为防止TV断线，造成保护误动作，还应增设TV断线闭锁环节。该保护为发电机主保护，3U0取自发电机机端TV开口三角绕组两端。保护动作跳本机出口开关、停机、灭磁。与发电机3W定子接地保护联合构成100％的定子接地保护。发电机负序过负荷发电机负序过负荷为发电机转子保护，同时可以兼做系统不对称故障的后备保护。保护动作跳本机出口开关、停机、灭磁。保护范围为转子本体、槽楔和阻尼条、转子大轴和定子机座发电机负序过负荷由定时限负序过负荷和反时限负序过负荷两部分组成。当发电机负序电流大于反时限启动整定值时，启动元件动作。注意与负序过电流保护区别失磁保护失磁的原因有励磁回路断开、短路、半导体励磁系统时半导体元件、回路的故障或转子绕组故障。失磁保护作为发电机的后备保护，其动作结果是发电机停机、灭磁、跳断路器。保护动作后，应尽快查明事故原因，如系误操作引起，可立即启动发电机升压并网；如系保护误动作，应将保护出口连片断开，升压并网，并通知检修人员检查处理。1#发变组差动1#发变组差动为发电组主保护，瞬时动作，仅有保护装置的固有动作时间。装置的灵敏度随故障点向中性点偏移而降低。保护范围为1#机中性点至1#主变高压侧500开关（包括：发电机定子绕组、电压互感器支路、机端变支路、主变及10.5kvⅠ段封母）的相间短路故障。保护动作跳1#主变高压侧500开关和1#机出口开关、停机、灭磁；主变气体保护主变气体保护分为重瓦斯和轻瓦斯两种。轻瓦斯：保护动作于发信。重瓦斯：变压器主保护，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障。因为当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作重瓦斯保护动作跳1#主变高压侧500开关和1#机出口开关、停机、灭磁。1#发变组零序电流1#发变组零序电流用于反应1#机中性点至1#主变高压侧500开关（包括：发电机定子绕组、电压互感器支路、机端变支路、主变及10.5kvⅠ段封母）的接地故障。保护动作跳1#主变高压侧500开关和1#机出口开关、停机、灭磁。1#发变组零序电流1#发变组零序电流用于反应1#机中性点至1#主变高压侧500开关（包括：发电机定子绕组、电压互感器支路、机端变支路、主变及10.5kvⅠ段封母）的接地故障。保护动作跳1#主变高压侧500开关和1#机出口开关、停机、灭磁。1#发变组间隙零序电流电压1#发变组间隙零序电流电压用于监视主变中性点绝缘，保护动作跳1#主变高压侧500开关和1#机出口开关、停机、灭磁区别发变组零序电流、发变组零序联跳和间隙零序电路电压。发变组保护的运行与维护运行人员应定期对发电机、变压器保护装置进行巡检，检查内容有保护装置的各出口连片位置与当时的运行方式是否相符，接触是否良好。如发现保护主电源故障，而备用电源未自动投入，则应手动投入备用电源。人机对话板（MMI）工作应正常装置面板LCD显示的信息应与实际电压、电流、定值一致。运行指示灯亮，其余指示灯灭。主变压器保护序号名称序号名称序号名称序号名称1零序联跳311110KV侧带方向复压过流21主变冷却器全停2零序联跳112220KV方向过流22主变油温13主变差动13TV断线保护23主变油温24断路器失灵14110KV方向过流24主变通风5断路器非全相15零序联跳225110KV零序电流6220KV过负荷16主变压力释放26220KV零序电流7110KV过负荷1710KV过流27主变绕组温度1810KV过负荷18主变绕组温度128主变绕组温度29220KV侧带方向复压过流19主变高压侧间隙零序电流电压29主变重瓦斯1010KV侧复压过流20主变油位低30主变轻瓦斯主变差动主变差动是反应相间短路、高压侧单相接地短路以及匝间短路的主保护，其工作原理同发电机的纵差动保护基本相同，是将变压器各侧反映到装置上的二次电流之差启动装置达到保护目的。保护范围为主变内部线圈相间匝间短路故障；主变各侧至装置所用LH处之间母线及与之相连接的电气设备相间短路故障。110KV、220KV零序电流保护反应变压器零序电流的大小；零序电流取自中性点TA电流。保护范围为主变压器高压绕组、母线及其相连接的电气设备发生单相接地故障。断路器非全相断路器非全相专对于对于220kV以上的分相操作断路器发生的三相不能同时合闸或跳闸的情况而采取的措施。采用负序过流或零序过流和断路器三相不一致位置触点来判别非全相。保护为跳开主变非全相合闸断路器。用以保护断路器相关联的设备。断路器失灵断路器失灵指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别。保护在故障段发生事故未跳本故障段断路器，在较短的时限切除同一厂站内其他有关的断路器，使停电范围限制在最小110KV线路保护、110KV母线保护序号名称保护范围动作结果备注1距离保护Ⅰ段：线路全长的80%Ⅱ段：线路全长并延伸到下一线路20%Ⅲ段：线路全长并作为后一线路的后备保护跳相应线路侧开关根据接地时阻抗的变化整定，反映线路的对称短路故障。2零序保护零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段分别由零序电流的大小定值确定。跳相应线路侧开关根据另序电流的大小实现保护目的，反映线路的不对称短路接地故障3重合闸因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是“瞬时性”的，永久性的故障一般不到10%4差动保护1