[精选]葛洲坝电厂保护及安全自动装置介绍(大江)11277.pptx
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1、葛洲坝电厂保护及安全葛洲坝电厂保护及安全自动装置介绍自动装置介绍2006年7月2日葛洲坝电厂保护分部目录目录1 基本概念2 主接线图简介3 大江厂房保护装置4 500KV开关站保护装置5 安全自动装置6保护相关二次回路一、基本概念一、基本概念 1 继电保护装置的定义定义 当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时,发出告警信号或跳闸命令,以终止这些事件发展的成套硬件设备。保护电力元件的称继电保护装置;保护电力系统的称安全自动装置。为了保护电力运行设备及电力系统的正常运行,任何时候任何设备都不允许无保护状态运行。2 继电保护装置的任务任务 将故障的
2、电力设备从电力系统中切除,使其损坏程度减少到最小,保证无故障电力设备继续正常运行。反应不正常运行状态,发信号,在无人值班的变电所,保护可作用于减负荷或延时跳闸。3 对继电保护装置的基本要求基本要求:选择性选择性:保护装置选择故障元件的能力。即只切除故障设备或线路,以保证无故障部分正常运行。快速性快速性:快速切除故障设备或线路,保证系统的稳定。灵敏性灵敏性:对其保护范围内发生故障和不正常状态的反应能力。可靠性可靠性:包括安全性(即不拒动)和可信赖性(即不误动)。安全性是指应该动作的故障不应拒动;可信赖性是指不应该动作的故障不应误动。二二、主接线图简介主接线图简介 1 大江电厂主接线图简介 葛洲坝
3、电厂共装机21台,大江电厂安装 14台机组,二江电厂安装7台机组,总容量271.5万千瓦,年均发电量157亿千瓦时。大江电厂为扩大单元接线方式,共4个扩大单元14台机组。500KV开关站采用3/2接线方式,六条进线六条出线,其中4条进线由大江厂房引入,2条进线通过联变从二江厂房引入,1条出线(葛凤线)送到武汉凤凰山,2条出线(葛双I、葛双II)送到荆门的双河变电站,再由姚双线与河南的姚孟电厂连接,1条出线(葛岗线)送到湖南的岗市变电站,2条出线(葛换I、葛换II)与换流站相连,再经超高压直流输电送到上海的兰桥换流站,与华东网相连。20022002年初华中电网年初华中电网地理接线图地理接线图葛洲
4、坝葛洲坝隔河岩隔河岩换流站换流站华东华东岗市岗市复兴复兴沙坪沙坪云田云田民丰民丰五强溪五强溪南昌南昌凤凰山凤凰山孝感孝感玉贤玉贤双河双河白河白河姚孟姚孟郑州郑州牡丹牡丹嵩山嵩山获嘉获嘉斗笠斗笠龙泉龙泉万县万县仓颉仓颉2 3/2接线方式的特点特点 运行方式灵活多变,操作简便;投资大,维护工作量大,占地面积大。3 断路器、隔刀、地刀的编号规律 厂房为8字头,以发电机为核心 开关站为50字头,以线路为核心 与线路有关的隔刀带6字 地刀带7,靠母线侧为7,另为17三、大江厂房保护三、大江厂房保护厂房保护装置主要有机组保护装置主变单元保护装置厂用变保护装置1 机组保护:主要主要故障类型故障类型:定子绕组
5、相间短路,定子绕组同一相匝间短路,定子绕组接地故障,转子一点、两点接地故障,转子回路低励或失去励磁电流。不正常不正常工作状态工作状态:过负荷,定子绕组过电流,定子绕组过电压,三相电流不对称,失步,过励磁等机组保护机组保护配置情况配置情况 大江电厂机组保护装置为能达公司生产的WYB-021型微机继电保护装置,包括子一系统、子二系统、管理机及出口层。表表1 8F21F机组保护配置机组保护配置保护配置保护配置动作后果动作后果子子一一系系统统纵差保护1BCJ:跳本DL、停机、灭磁、发信号 过电压 2BCJ:跳本DL、灭磁、发信号 转子过流 2BCJ:跳本DL、灭磁、发信号 串并变过流 2BCJ:跳本D
6、L、灭磁、发信号 低压过流 I3BCJ:跳开关站1DL、2DL、发信号 低压过流 II4BCJ:跳本DL、灭磁,并启动主变保护跳整个单元、发信号 CT断线 发信号转子过负荷发信号 定子过负荷发信号 定子接地发信号 保护配置保护配置动作后果动作后果子子二二系系统统不对称故障 1BCJ:跳本DL、停机、灭磁、发信号失磁 2BCJ:跳本DL、灭磁、发信号串并变过流(2BCJ:跳本DL、灭磁)发信号负序过流 I3BCJ:跳开关站1DL、2DL、发信号负序过流II 4BCJ:跳本DL、灭磁,并启动主变保护跳整个单元、发信号PT断线 发信号负序过负荷 发信号定子接地发信号出出口口层层水机事故 2BCJ:跳
7、本DL、灭磁、发信号励磁事故 2BCJ:跳本DL、灭磁、发信号保护的保护的作用及原理作用及原理 (1)纵差保护:反应发电机线圈及其引出线的相间短路。(2)不对称保护:用于反应定子绕组同一相或分支短路。(3)失磁保护:反应发电机端测量阻抗,作为发电机全失磁或部分失磁保护,三个判据 静稳阻抗判据;无功方向判据;变励磁电压判据。(4)过电压保护:用于反应发电机突然甩掉负荷时引起定子绕组过电压。(5)低压过流保护:用于反应发电机外部短路引起的过电流及负荷超过发电机额定容量引起的三相对称过负荷。(6)负序过流保护:用于反应外部不对称短路或不对称故障引起的过电流及过负荷。(7)转子过流保护:用于反应励磁回
8、路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷。(8)串并变过流保护:用于反应励磁用串并变发生故障引起的过电流。发电机纵差保护发电机纵差保护(故障分量比率制动式)图图FC-1 比率制动式纵差保护原理接线比率制动式纵差保护原理接线 图FC-2 比率制动特性图FC-3 故障分量比率制动特性图二二动作逻辑发电机纵差保护采用故障分量方式,分单相式差动和互锁式差动(相间),逻辑框图分别如图FC-4,图FC-5。图FC-4 发电机单相差动逻辑图FC-5 发电机相间纵差保护逻辑说明:1、图FC-4 中示出C相差动内部逻辑,A、B相内部逻辑同虚框中C相。2、图FC-5 中A相差动、B相差动、C相差动内部逻辑图,同
9、图FC-4虚框中C相。3、具体选择单相式或相间式差动由保护控制字的D6位决定。当D6=0时为单相式差动;当D6=1时为相间差动,推荐投相间。4、CT断线闭锁差动由保护控制字的D0位决定,当D0=0时,CT断线不闭锁差动;当D0=1时CT断线闭锁差动。且只适用于单相式差动。失磁保护动作逻辑失磁保护动作逻辑1.失磁保护动作判据(1)由无功方向、静稳阻抗和PT断线构成,保护动作逻辑如图 SC-6图SC-6 失磁保护动作逻辑(1)2.失磁保护动作判据(失磁保护动作判据(2)由无功方向、静稳阻抗、转子低压和PT断线构成,保护动作逻辑如图 SC-7 图SC-7 失磁保护动作逻辑(2)3.失磁保护动作判据(
10、失磁保护动作判据(3)由无功方向、静稳阻抗、转子低压、系统低压和PT断线构成,保护动作逻辑如图 SC-8图SC-8 失磁保护动作逻辑(3)2 主变保护:主要主要故障类型故障类型 内部故障:各相绕组之间发生的相间短路,单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路,单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障。外部故障:绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地短路,引出线之间发生的相间故障。不正常不正常工作状态工作状态:外部短路或过负荷引起的过电流,油箱漏油造成的油面降低,变压器中性点电压升高,外加电压过高或频率降低引起的过激磁等。机组保护机组保护配置情况配置情况 第一、四单元保护装置为能达公司生产的WYB-3C型
11、微机变压器保护装置,第二、三单元保护装置为南自厂生产的WBZ-500H型微机变压器保护装置,具体保护配置情况如下表2、表3。表表3 WBZ-500H3 WBZ-500H型变压器保护配置表型变压器保护配置表 保护配置 动作后果 12B保护盘14B保护盘16B保护盘18B保护盘 变压器差动保护 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 零差差动保护(退出)跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 过流保护 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 过激磁 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 零序过电压 发信号重瓦斯 跳八侧,不启动1DL、2DL失灵,发信号 轻瓦斯、小电抗瓦斯、油温升高、冷却器故障
12、发信号进线保护盘 短线差动保护 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 表表2 WYB-3C2 WYB-3C型变压器保护配置表型变压器保护配置表 保护配置 动作后果 8B(20B)保护盘10B保护盘 变压器差动保护 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 复合过流 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 过激磁 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 零序过流 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号 过负荷、绝缘监视 发信号 重瓦斯 跳八侧,不启动1DL、2DL失灵,发信号 轻瓦斯、小电抗瓦斯、油温升高、冷却器故障发信号 8B、10B保护盘 八侧差动保护(大差)跳八侧,启动1DL、2DL失灵,
13、发信号短线差动保护 跳八侧,启动1DL、2DL失灵,发信号保护的保护的作用及原理作用及原理 (1)差动保护差动保护:采用差电流原理。构成:比例制动差动保护二次谐波制动五次谐波制动差速断,反应变压器绕组和引出线的多相短路,大接地电流电网侧绕组和引出线接地短路以及绕组匝间短路。为了避免由于各个电流互感器的饱和特性和励磁电流不同及其他原因引起不平衡电流造成保护误动而设置比例制动。在变压器空载投入或外部短路故障切除后,电压恢复过程中,变压器一侧会产生激磁电流,此电流二次谐波分量含量多,此时设置二次谐波制动以防保护误动。由于发电机励磁系统的误操作或失调,或电力系统的不正常运行,激磁电流中五次谐波电流分量
14、很大,所以取五次谐波制动以防保护误动。对于大型变压器,为防止在较高的短路水平时,由于电流互感器饱和时高次谐波量增加,产生极大的制动力矩而使差动元件拒动,设置差速断快速动作。复合过流:由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件,两个继电器只有一个动作,同时过电流继电器也动作,装置即启动。过激磁:大型变压器的额定工作磁密和它的饱和工作磁密相差不大,据B=KU/f,当U/f增加时,工作磁密B增加,当铁心饱和后,励磁电流急剧增大,造成变压器过激磁,此时应装设过激磁保护。重瓦斯:变压器的主要保护,能有效反应变压器内部故障 3 厂用变保护:差动、速断、过流、过激磁、瓦斯保
15、护等四、四、500KV500KV开关站保护装置开关站保护装置 500KV开关站保护装置主要有线路保护母线保护断路器保护联变保护电抗器保护1 500KV继电保护配置原则双重化 双重化必须满足:工作电源独立 出口回路独立 测量回路独立 高频通道独立 断路器一体化保护由北京四方公司的 CSC-121A+CSC-123A组成.CSC-121A为数字综合重合闸及断路器辅助保护装置,主要适用与220KV及以上电压等级的一个半断路器接线方式.装置包括综合重合闸、失灵保护、死区保护、三相不一致保护等功能元件。CSC123A为数字式短引线保护装置。当一串断路器中一条线路停用,则该线路侧的隔离开关将断开,此时线路
16、主保护停用,没有快速保护切除故障,为此设置了短引线纵联差动保护。由隔离开关的辅助触点控制,在隔离开关合上时短引线保护停用。南京南瑞的RCS-922、美国SEL的SEL551也为短引线保护装置。RCS-925为过压远跳保护装置。500kV的长线路主要联接电厂到远方的系统,送出大量的电力。当系统一侧的断路器因故断开以后,电厂侧的母线电压将因为线路的电容效应而升高,有可能超过1.3倍的最高运行电压,严重考验设备的电压耐受水平和电力设备绝缘水平。此时如果电厂侧断路器跳闸,将使断路器在超过要求的条件下切断线路,后果难以预料。电厂侧电压升高随着水轮发电机的转速飞升,相对继电保护快速动作来说是一个缓慢过程。
17、所以当线路受端侧断路器断开的同时,发出遥切命令将电厂侧线路随即断开,此时机组尚处于额定转速,电压也在允许条件下。美国SEL的SEL351-7也能实现过压远跳功能。2 线路保护的配置 线路序号盘号型号名称葛凤线套29PLFP-901(包含SEL-551、SEL-351)高频方向微机保护(短引线、过压远跳)套30PSEL-321(包含SEL-551、SEL-351)高频距离微机保护(短引线、过压远跳)葛双回套39PLFP-901(包含SEL-551、SEL-351)高频方向微机保护(短引线、过压远跳)套40PSEL-321(包含SEL-551、SEL-351)高频距离微机保护(短引线、过压远跳)葛
18、双回套47P(36P)SEL-321(RCS-922、RCS-925)高频距离微机保护(短引线、过压远跳)套49PRCS-901(包含RCS-922、RCS-925)高频方向微机保护(短引线、过压远跳)线路序号盘号型号名称葛岗线套56P(37P)REL-521(RCS-922、RCS-925)高频距离微机保护(短引线、过压远跳)套57PRCS-901(包含RCS-922、RCS-925)高频方向微机保护(短引线、过压远跳)葛换 回套64PRCS-931(包含RCS-922、RCS-925)光纤差动微机保护(短引线、过压远跳)套74PRCS-931(包含RCS-922、RCS-925)光纤差动微
19、机保护(短引线、过压远跳)葛换回套66PRCS-931(包含RCS-922、RCS-925)光纤差动微机保护(短引线、过压远跳)套75PRCS-931(包含RCS-922、RCS-925)光纤差动微机保护(短引线、过压远跳)3 微机线路保护的介绍(RCS-901A型为例)RCS-901A包括以纵联变化量方向和零序方向元件为主体的快速主保护,由工频变化量距离元件构成的快速段保护,有三段式相间和接地距离及二个延时段零序方向过流作为后备的全套后备保护。软件软件 图4 保护程序结构框图 主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序,在采样程序中进行模拟量采集与滤波,开关量的采集、装置硬件自检、交流电
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