葛洲坝电厂保护及安全自动装置介绍

葛洲坝电厂保护及安全自动装置介绍葛洲坝电厂保护分部目录•1基本概念•2主接线图简介•3大江厂房保护装置•4500KV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1继电保护装置的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将故障的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：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：快速切除故障设备或线路，保证系统的稳定。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：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、主接线图简介1大江电厂主接线图简介葛洲坝电厂共装机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。23/2接线方式的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1701.03付丽华01.0301.0301.03姚静邹功胜三、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：•主要故障类型：定子绕组相间短路，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。子1系统负序方向定子接地U0PT断线匝间、相间失磁定子接地3¦Ψ子2系统过电压负序过流负序过负荷低压过流定子过负荷子1系统发电机纵差DKHFMK转子过流转子接地串并变过流2ZH1ZHXQDL13.8KVLBL2L121LH22LHLB2LH1LH5LH3LH4LH8LH7LH6LH大江机组保护配置图表18F~21F机组保护配置保护配置动作后果子一系统纵差保护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DL、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动作后果子二系统不对称故障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II4BCJ：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口层水机事故2BCJ：跳本DL、灭磁、发信号励磁事故2BCJ：跳本DL、灭磁、发信号•保护的作用及原理(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①静稳阻抗判据；②无功方向判据；③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（故障分量比率制动式）idWdWr1Wr2i1i2I1I2图FC-1比率制动式纵差保护原理接线Id不平衡电流Ird.minId.kIr.minKr图FC-2比率制动特性Kr△Id.min△Ir.min△Id.k△id不平衡电流△ir图FC-3故障分量比率制动特性图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。A相差动B相差动△Id形成差动速断比例制动&++Ic1,Ic2,Ic3△Ir形成CT断线出口图FC-4发电机单相差动逻辑B相差动A相差动&1+出口C相差动&2&3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Ⅱ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Ⅱ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-6W&1发信号或跳闸PT断线&2t/0Zj发信号图SC-6失磁保护动作逻辑（1）2.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发信号PT断线Zj&1W&3发信号或跳闸t2/0Ufd&2t1/0++0.3s/0t/0励磁回路电压降低信号图SC-7失磁保护动作逻辑（2）3.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-8UfdPT断线+0.3s/0发信号t/0ZjWUs&1&2&4t2/0t3/0&3t1/0发信号或跳闸+励磁回路电压降低信号图SC-8失磁保护动作逻辑（3）2主变保护：•主要故障类型内部故障：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。•机组保护配置情况第一、四单元保护装置为能达公司生产的WYB-3C型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。300MVA零序过压零序过压+A2CPU2差动保护ACIBNBANICACINBABNIC过流保护CT断线（闭锁）启动通风过负荷过负荷CT断线（闭锁）过流保护差动保护过负荷CT断线（闭锁）过流保护差动保护差动保护过流保护CT断线（闭锁）零差保护ULBNCAI0过激磁保护PT断线闭锁零差保护零序过流保护过负荷8LH6LH7LH4LH3LH5LH8000/18000/1600/1LH1LH23LH4LH8000/18000/15LH3LH4LH8LH7LH6LH2500/19LH132零差保护零序过流保护零差保护I0PT断线闭锁过激磁保护ACNULB过负荷CT断线（闭锁）过流保护差动保护差动保护过流保护CT断线（闭锁）过负荷差动保护过流保护CT断线（闭锁）过负荷过负荷启动通风CT断线（闭锁）过流保护差动保护CPU1A+A1CBANICNABIIBNCBAINC至厂用变27B3YH16BDL16FDL17FDL8G7GL2L1L2L1L1L2L1L2P1P21#母线P2P1P1P1P1P2P2P2300MVA300MVACPU2+C2BCNIBNCIAA差动速断比率制动差动BNCIBNCIAAACNIBACNIBACNIB1232500/19LH2500/19LH321111LH2435612LH456321差动速断CT断线（闭锁）比率制动差动CPU1A+C1CBNI16B18B6G7G3G1G1DL2G1G2DL500kV表3WBZ-500H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2WYB-3C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，发信号短线差动保护跳八侧，启动1DL、2DL失灵，发信号•保护的作用及原理(1）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、瓦斯保护等四、500KV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1500KV继电保护配置原则―双重化双重化必须满足：①工作电源独立②出口回路独立③测量回路独立④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