继电保护基本原理及应用.pptx

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1、一、继电保护的基本原理及应用1、基本任务：被保护一次设备故障时，迅速将故障元件从系统中断开；一次设备不正常工作时，发出信号。2、基本要求：可靠性选择性快速性灵敏性第1页/共68页3、继电保护基本原理电压 u=UmSin(wt+)电流 i=ImSin(wt+)故障状态的识别：电流增大、电压降低、频率变化、功角故障状态的识别：电流增大、电压降低、频率变化、功角变化变化电气量组合判别：复压闭锁过流、复压闭锁方向过流、有电气量组合判别：复压闭锁过流、复压闭锁方向过流、有流闭锁低电压、阻抗、功率、相序分量、工频变化量、电流闭锁低电压、阻抗、功率、相序分量、工频变化量、电流差动流差动第2页/共68页10k

2、V馈线保护1、10kV馈线常见故障及异常状态过负荷相间短路故障单相接地系统频率下降第3页/共68页2、10kV馈线典型保护配置三段式过电流保护（复压）/（方向）三相一次重合闸（重合闸启动方式：保护启动、不对应启动合闸加速保护）过负荷（投信号/跳闸）低周减载(滑差闭锁、无流闭锁)低压解列或低压减载小电流接地告警及选线第4页/共68页低周减载的原理 电源负荷功率失衡的危害功率失衡的危害!第5页/共68页压板对应定值清单压板配置第6页/共68页电容器保护1、电容器常见故障及异常状态相间短路故障系统过电压电容器内部熔丝熔断或品质因数改变集合电容油箱内部各种故障第7页/共68页2、10kV电容器保护配置

3、过电流保护（作用：电容器至断路器之间发生短路故障时动作，切除故障）过压保护（作用：防止系统电压过高造成电容器击穿或损坏）欠压保护（作用：）不平衡电流/不平衡电压保护（作用：）非电量保护（作用：）第8页/共68页3、关于电容器保护应注意的问题欠压保护时间整定原则电容器为什么没有过负荷保护和重合闸？不平衡电流/电压保护应用场合？不平衡电流/电压保护动作后为什么不能再对电容器送电？为什么10kV单相接地时电容器不平衡电压保护不动作？l l定值清单定值清单l l压板配置压板配置第9页/共68页变压器保护1、变压器故障及不正常状态(1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路

4、；(2)绕组的匝间短路；(3)外部相间短路引起的过电流；(4)中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；(5)过负荷；(6)过励磁；(7)中性点非直接接地侧的单相接地故障；(8)油面降低或油位过高；(9)变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。第10页/共68页主变保护配置1、主保护差动保护：比率差动、差动速断(躲励磁涌流方法：二次谐波制动、间断角闭锁、波形对称识别技术)非电量保护：本体轻重瓦斯、有载重瓦斯、压力释放、冷控失电、油温高、油位高低等2、后备保护高后备：中后备低后备第11页/共68页变压器保护的配置示意图G0低后备高后备差动非电量第12页/共68

5、页变压器纵差动保护基本原理正常及区外故障时：i=0 区内故障：i=Ik 第13页/共68页微机差动保护二次接线第14页/共68页差动逻辑第15页/共68页励磁涌流的产生在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中，会出现励磁涌流。合闸时，变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯瞬间饱和，这时出现数值很大的冲击励磁电流(可达510倍的额定电流)，通常称为励磁涌流。第16页/共68页三相变压器励磁涌流影响三相变压器励磁涌流波形特征的因素电源电压大小和合闸初相角：系统等值阻杭大小和相角；变压器三相绕组的接线方式相中性点接地方式；三相铁心结构型式(三相三柱或五柱、单相变压器组)；铁心硅钢片组装工艺水平

6、(拼接残余气隙大小)；铁心材质(磁化特性、磁滞特性、局部滋滞回环）；合闸前铁心磁通大小(剩磁4r)和方向：涌流经电流互感器的非线性传变，即互感器的饱和特性第17页/共68页励磁涌流特点1.励磁涌流幅值大且衰减，含有非周期分量；中小型变压器励磁涌流大（可达10倍以上），衰减快；大型变压器一般不超过4.5倍，衰减慢。如不采取相应措施，将导致差动保护误动作！2.励磁涌流波形出现间断特性。（间断角闭锁原理）3.励磁涌流中含有明显的二次谐波和偶次谐波。（二次谐波制动原理）4.涌流偏于时间轴的一方，非对称性涌流。（波形识别技术）涌流涌流第18页/共68页比率差动制动曲线折线型比率制动由启动电流、拐点电流、

7、制动比率斜率等构成三折线用于提高大电流式抗饱和能力第19页/共68页差动/瓦斯保护范围差动保护：主变各侧差动CT范围内各种短路故障；（比率差动保护主要防止区外短路时误动作；差动速断保护主要防止大短路电流作用下带谐波制动的差动保护拒动。）瓦斯保护：主变油箱内部各种短路或其他故障；两者各有所长，相互补充。第20页/共68页主保护压板投退跳闸矩阵定值清单压板配置9 98 87 76 65 54 43 32 21 10 0出口出口 Iojx2Iojx2 Iojx1Iojx1U02U02U01U01L03L03L02L02L01L01GL3GL3GL2GL2GL1GL1CK1CK10 00 00 01

8、10 01 10 00 00 01 1CK2CK2CK3CK3CK4CK4第21页/共68页主变高后备3（4）段式复压(方向)闭锁过流保护直接接地(方向)零序过流不接地保护：间隙零序过流、零序过压保护过负荷保护：过负荷启动风冷、过负荷闭锁调压、过负荷发信号第22页/共68页复压闭锁的作用复合电压起动（闭锁）的过电流保护 （负序电压升高）或（线电压降低）=复合电压开放 作为变压器短路故障的后备保护应主要作为相邻元件及变压器内部故障的后备保护。常常因灵敏度不足而增加复合电压闭锁回路。在不对称性故障时，出现负序电压以及在对称性故障保护安装处三相电压低于某一值时，才可开放过电流保护，这样使复合电压闭锁

9、过流的电流定值大大下降，也就提高了灵敏度。第23页/共68页复压过流逻辑框图第24页/共68页跳闸矩阵高后备：CK1 跳高压侧进线，低后备：CK1跳高压侧进线，并闭锁内桥BZT/进线重合闸；并闭锁内桥BZT/进线重合闸；CK2 跳中压侧；CK2 跳中压侧；CK3 跳低压侧；CK3 跳低压侧并闭锁10kV分段BZT；CK4 跳内桥开关；CK4 跳10kV分段开关。9 98 87 76 65 54 43 32 21 10 0出口出口 Iojx2Iojx2 Iojx1Iojx1U02U02U01U01L03L03L02L02L01L01GL3GL3GL2GL2GL1GL1CK1CK10 00 00

10、01 10 01 10 00 00 01 1CK2CK2CK3CK3CK4CK4第25页/共68页主变后备保护应注意的问题零序过压保护在何种情况下动作？110kV以上系统退化为不接地系统，发生单相接地故障时。110kV以上系统发生接地故障，且故障点距系统中直接接地的主变中性点距离很远时。定值清单运行中压板的投退问题第26页/共68页主变后备保护配合：10kV I段10kV II段18118213090190293010kV出线保护高后备低后备变电站10kV及6kV馈线最长延时电流段按0.6s整定，10kV及6kV馈线以下保护电流段按0.2s时间级差调整；第27页/共68页备自投1、备自投的常见

11、种类：进线备自投进线备自投内桥备自投内桥备自投分段备自投分段备自投分段负荷均分备自投分段负荷均分备自投特殊备自投特殊备自投第28页/共68页2、备自投的配置10kV I段10kV II段181182130901902930进线备自投跳进线合另一进线内桥备自投跳进线合内桥分段备自投跳进线合分段第29页/共68页3、负荷均分备自投I段II段181182130143分段负荷均分备自投方式1：跳1合3/跳4/合6方式2：跳2合3562183III段IV段第30页/共68页主变保护与其他自动装置的接口内桥接线变电站的主变保护典型跳闸原则：低后备动作闭锁10kV分段备自投差动/非电量保护动作闭锁高压侧内桥

12、备自投/进线重合闸；高后备联跳进线/低后备全切时，闭锁内桥BZT/进线重合闸。第31页/共68页主变保护与其他自动装置的接口以JBK保护为例：差动/非电量保护，动作于全切主变各侧开关，并闭锁高压侧内桥备自投/进线重合闸；高后备：CK1 跳高压侧进线，闭锁内桥BZT/进线重合闸；CK2 跳中压侧；CK3 跳低压侧；CK4 跳内桥开关；低后备：CK1跳高压侧进线，闭锁内桥BZT/进线重合闸；CK2 跳中压侧；CK3 跳低压侧并闭锁10kV分段BZT；CK4 跳10kV分段开关。第32页/共68页主变保护与其他自动装置的接口单母分段接线变电站的典型跳闸原则：母差动作闭锁线路重合闸和分段备自投进线备自

13、投和进线重合闸不可同时投入第33页/共68页高压线路保护1、110kV线路故障及异常状态相间故障接地故障断相/非全相过负荷第34页/共68页老师，学员强烈建议，课间休息10分钟！1 1、开冰箱门、开冰箱门2 2、把大象放进去、把大象放进去3 3、关冰箱门、关冰箱门怎样把大象放进冰箱？第35页/共68页2、110kV线路典型保护配置三段式相间距离保护(或相间过流保护)三段式接地距离保护四段式方向零序过流保护双回线相继速动保护不对称故障相继速动保护三相一次重合闸（检无压、检同期、重合不检，合闸加速）光纤纵差保护第36页/共68页距离保护的时限特性三段式距离保护第37页/共68页双回线相继速动原理Z

14、2动作，邻线Z3动作后返回，Z2经小延时不返回，立即跳闸。第38页/共68页不对称故障相继速动原理不对称故障，M侧Z2动作，任一相负荷电流突然消失，Z2连续动作不返回，立即跳闸。第39页/共68页闭锁式纵联方向保护原理正常时保护启动元件不启动，保护不动作；区外故障时，两侧保护首先同时发信（约8ms左右）防止误动，然后M侧保护方向元件判为正方向停止发信，N侧保护2判为反方向继续发信使M侧保护闭锁；区内故障时，NP两侧保护首先同时发信防止误动，然后两侧方向元件均判为正方向而停信，两侧均判为正反向都收不到闭锁信号，快速跳闸切除故障。第40页/共68页高频通道的组成输电线路阻波器耦合电容器结合滤波器耦

15、合电容器接地刀闸接地刀闸结合滤波器保护间隙保护间隙高频电缆高频电缆高频收发信机高频收发信机阻波器保护保护第41页/共68页光纤纵差保护原理光纤电流纵差保护的核心元件是电流差动元件，一般有分相电流差动元件、零序电流差动元件、突变量电流差动保护元件等。这几种差动元件的基本工作原理相同，差动电流在正常及区外故障时均很小，只有在区内（本线路）发生故障时差流才很大，达到动作条件。第42页/共68页光纤保护通道接口第43页/共68页110kV线路保护定值清单110kV线路保护压板220kV线路保护定值1220kV线路保护压板1220kV线路保护定值2220kV线路保护压板2第44页/共68页母线保护母线区

16、内故障断路器失灵母联兼旁路时过电流母联对母线充电故障故障发生于母联死区 装设原因：1、母线故障短路电流大 2、系统稳定性问题 3、切除故障的快速性要求第45页/共68页母线保护示意图I母II母I母小差范围II母小差范围大差范围第46页/共68页母差保护母线差动保护：大差启动、小差选择（大差元件、I母小差、II母小差）失灵保护母联充电保护母联过流保护母联死区保护复合电压闭锁第47页/共68页典型失灵保护启动回路失灵保护开入TATBTCSASBSCSABCTJRTATBTC1#保护启动失灵2#保护启动失灵三跳启动失灵0103第48页/共68页母差保护应注意问题单母投入压板强制分列压板TV切换压板充

17、电保护压板刀闸置位1 1、开冰箱门、开冰箱门2 2、把大象放进去、把大象放进去3 3、关冰箱门、关冰箱门怎样把大象放进冰箱？第49页/共68页微机线路保护结构结构第50页/共68页LFP901A硬件整体结构图输入系统CPU系统人机系统输出系统第51页/共68页RCS900微机保护硬件原理第52页/共68页实际的硬件保护装置（LFP901)第53页/共68页变压器保护硬件装置（PST1200)第54页/共68页BP-2母线保护硬件第55页/共68页二、电压异常的判断处理典型的电压异常包括：PT二次断线PT一次断线小电流系统单相接地小电流系统绝缘过低第56页/共68页三元件TV接线10kV TV变

18、比：10/3kV/100/3V/100/3V110kV TV变比：110/3kV/100/3V/100V第57页/共68页小电流系统单相接地UAUBUC0单相接地的电气特征：线电压保持对称，接地相电压降为0，健全相电压升高3倍，零序电压由无变有(100V).3U0.57V57V300/100V57V第58页/共68页小电流系统单相接地或绝缘降低ABC3U000单相接地的电气特征：单相接地的电气特征：线电压保持对称，线电压保持对称，接地相电压降为接地相电压降为0 0，健全相电压升高健全相电压升高 3 3倍，倍，零序电压由无变有（零序电压由无变有（100V100V或或57V)57V)绝缘降低的电气

19、特征：绝缘降低的电气特征：线电压保持对称，线电压保持对称，绝缘降低相电压下降，绝缘降低相电压下降，健全相电压升高，健全相电压升高，零序电压由无变有零序电压由无变有绝缘降低第59页/共68页TV二次断线电气特征：电气特征：有线电压降低，有线电压降低，有相电压下降，有相电压不变；有相电压下降，有相电压不变；零序电压无。零序电压无。第60页/共68页TV一次断线电气特征：电气特征：有线电压降低，有线电压降低，有相电压下降为有相电压下降为0 0，有相电压不变；，有相电压不变；零序电压有。零序电压有。第61页/共68页电压异常的判断结论：电压异常时，线电压是否保持对称，是PT断线还是一次系统接地的重要区

20、别之处。接地或绝缘降低：线电压对称，有一相电压降低，两相电压升高，3U0产生；如果相电压接近0则为接地，否则为绝缘降低。二次断线：线电压不对称，至少有一相电压降低，无3U0；一次断线：线电压不对称，至少有一相电压降低，有3U0。第62页/共68页三、旁代主变过程中的保护调整旁代主变时，主变开关检修，旁路开关代替其运行。101内桥190开关TA套管TA旁路TAn n旁路开关线路保护调整定值，旁路开关线路保护调整定值，作为主变后备保护；作为主变后备保护；n n差动电流由开关差动电流由开关TATA切换为套切换为套管或旁路管或旁路TATA。第63页/共68页电流切换前，先退差动；电流切换中，先短后断，严防TA开路；切换完毕后，检查差动无异常后，方可投入差动，最后投联跳旁路开关压板。JBK保护采用软切换方式，直接修改系统参数。N411差动保护A411*B411C411N421A421*B421C421开关侧开关侧套管侧套管侧第64页/共68页动手环节实际操作演示。互动第65页/共68页结束语严勤细实、万无一失；n n确保人身、电网和设备安全！确保人身、电网和设备安全！n n凝心聚力，攻坚克难；凝心聚力，攻坚克难；n n风雨同舟，真抓实干；风雨同舟，真抓实干；第66页/共68页第67页/共68页感谢您的观看。第68页/共68页