发电厂继电保护培训265.

2020/1/41继电保护陈延枫联系电话：[phone]E-mail：[e-mail]2020/1/42总纲第一章绪论第二章发电机保护第三章变压器及厂用系统保护第四章线路及母线保护第五章微机保护及装置2020/1/43第一章绪论一、电力系统继电保护的基本任务及基本要求二、故障的特征及分类三、主要继电保护装置的基本原理四、保护的分类2020/1/44关于继电保护及安全自动装置的定义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发生了危及其安全稳定的事件时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力元件的，一般通称为继电保护装置；用于保护电力系统的则通称为电力系统安全自动装置。2020/1/45继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行；电力系统安全自动装置则用以快速恢复电力系统的完整性，防止发生和终止已开始发生的足以引起电力系统长期大面积停电的重大系统事故，如失去电力系统稳定、频率崩溃和电压崩溃等。2020/1/46一、电力系统继电保护的基本任务及基本要求电力系统的运行状态正常运行状态不正常运行状态：系统的正常工作受到干扰，是运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷，系统频率异常，电压异常，系统振荡等。故障状态：常见的故障有断线故障，短路故障。其中最常见，危害最大的是各种类型的短路故障。2020/1/47电力系统继电保护的基本任务（1）有选择性地将故障元件从电力系统中快速、自动地切除，使其损坏程度减至最轻，并保证系统其他无故障部分继续运行。（2）反应系统的不正常工作状态；一般通过发出警报信号，提醒值班人员处理。在无人值班情况下，继电保护装置可视设备承受能力作用于减负荷或延时跳闸。2020/1/48电力系统继电保护的基本要求对于反映电力系统故障而作用于断路器跳闸的继电保护，电力系统对其的基本要求为具有选择性、速动性、灵敏性和可靠性。(四性)2020/1/49选择性继电保护的选择性是指继电保护动作时，仅将故障元件或线路从电力系统中切除，使系统无故障部分继续运行。如果最靠近故障点的继电保护装置或断路器因故拒绝动作而不能断开故障元件时，应能有紧邻的电源侧继电保护动作将故障切除。2020/1/410速动性继电保护的速动性是指继电保护以允许而又可能的最快速度动作于断路器的跳闸，断开故障元件或线路。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，特别有利于故障后的电力系统同步运行的稳定性。2020/1/411灵敏性继电保护的灵敏性是指继电保护对设计规定的保护范围内发生故障及异常运行状态的反应能力。继电保护的灵敏性，是可以用定量分析来衡量的，通常以通入继电保护装置的故障量和给定的继电保护装置起动值进行比较，其比值作为考核继电保护灵敏性的指标。2020/1/412可靠性继电保护的可靠性是对电力系统继电保护的最基本性能要求，它包括两个方面的性能，即可信赖性与安全性。可信赖性要求继电保护在设计要求它动作的状态下，能够准确地完成动作。即要求保护在应动作时，不拒动。安全性是要求继电保护在非设计要求它动作的其他所有情况下，能够可靠地不动作。即要求保护在不应动作时，不误动。2020/1/413继电保护整定配合的三个要点：保护的范围要有配合，上一级的保护范围比下一级的范围小，末端发生短路时，本级保护的灵敏度要比上一级保护的灵敏度高。时间定值上要有配合，上下级保护的时限要有级差。保护整定时要考虑方向性。2020/1/414继电保护直流电源系统反映系统运行状态的电气量和非电气量告警信号断路器通信设备及通道调度自动化信息远传综合自动化系统故障录波安全自动装置系统运行方式继电保护是一个系统2020/1/415二、电力系统故障状态的基本特征对正常情况与故障情况比较可得出，电力系统故障时的基本特性是：（1）电流增大，即连接短路点与电源的电气设备中的电流增大。（2）电压下降，即故障点附近电气设备上的电压降低，而且距故障点的电气距离越近，电压下降越严重，甚至降为零。2020/1/416电力系统故障状态的基本特征（3）线路始端电压、电流间的相位差及比值将发生变化，即测量阻抗发生变化。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗，数值较大；而故障时，测量阻抗数值较小。（4）对于不对称故障，将出现负序分量，而对于接地故障则可能出现零序分量。（5）电流方向发生变化。2020/1/417故障的分类内部故障、外部故障正方向故障、反方向故障对称故障、不对称故障相间故障、接地故障永久性故障、瞬时性故障简单故障、复杂故障短路故障、断线故障2020/1/418故障特征(故障量）用于继电保护状态判别的故障量，随被保护对象而异，也随所处电力系统的周围条件而异。使用得最为普遍的是工频电气量。最基本的是通过电力元件的电流和所在母线的电压，以及由这些量演绎出来的其他量，如功率、相序量、阻抗、频率等，从而构成电流保护、电压保护、阻抗保护、频率保护等。三、主要继电保护装置的基本原理2020/1/419四、继电保护的分类•按照保护原理分类•按照故障类型分类•按照保护的范围分类•按被保护设备分类•按照保护的硬件结构分类•保护的其他分类2020/1/4201)过电流保护2)低电压保护3)高（过）电压保护4)功率方向保护5)阻抗（距离）保护6)差动保护7)暂态分量保护8）非电气量保护按照保护原理分类2020/1/421按照故障类型分类相间故障保护接地故障保护匝间短路保护非全相运行保护2020/1/422按照保护的范围分类主保护、后备保护(近后备、远后备）、辅助保护2020/1/423按被保护设备分类线路保护发电机变压器组保护变压器保护母线保护断路器失灵保护电动机保护电抗器保护2020/1/424按照保护的硬件结构分类电磁型保护晶体管型保护集成电路型保护微机型保护2020/1/425保护的其他分类方式单端采样保护(阶段式保护)、多端采样保护序分量保护基波分量保护、谐波分量保护、高频保护过量保护、欠量保护工频稳态量、工频变化量电气量、非电气量2020/1/426第二章发电机保护第一节概述第二节发电机的纵差动保护第三节发电机定子绕组匝间短路保护第四节发电机定子绕组单相接地保护第五节低励失磁保护第六节励磁回路接地保护第七节反时限负序电流保护第八节发电机其他保护典型发电厂保护出口与接线思考题2020/1/427第一节概述一、发电机故障状态二、发电机的主要异常运行状态三、发电机的保护配置四、保护动作方式2020/1/428一、发电机故障状态一般说来，发电机的内部故障主要是由定于绕组及转子绕组绝缘损坏而引起的，常见的故障有：（1）定子绕组相间短路。定子绕组相间短路是对发电机危害最大的一种故障形式。由于相间短路电流大，故障点产生的电弧将会破坏绝缘，烧损铁心和绕组，甚至损坏机组。（2）定子绕组的匝间短路。定子绕组匝间短路使，在匝间电压的作用下，将产生很大的环流，引起故障除温度升高，破坏绝缘，并可能转变成单相接地短路或相间短路。2020/1/429发电机故障状态（3）定子绕组单相接地。定子绕组单相接地时，发电机电压网络的电流或经消弧线圈补偿后的电流将流过定子铁心，当电流较大或持续时间较长使，会使铁心局部融化，给维修工作带来很大困难。（4）励磁回路一点接地或两点接地。励磁回路一点接地短路时，由于没有电流通路，所以发电机并无危害。但若不及时处理，就有可能导致两点接地故障，可能使转子绕组和铁心烧坏，并因转子磁通的对称性遭到破坏，将引起发电机产生强烈的机械振动。2020/1/430二、发电机的主要异常运行状态（1）外部短路或系统振荡引起的发电机定子绕组过电流；（2）定子电流超过额定值的定子绕组过负荷；（3）励磁回路过负荷；（4）励磁电流异常下降或消失；（5）定子绕组过电压；（6）发电机逆功率运行；（7）220kV及以上高压电网非全相运行或非全相重合闸时网络中出现负序电流，从而引起发电机转子表层过热及振动等。2020/1/431三、发电机的保护配置根据部颁DL400－91《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，电压在3kV以上、容量在300MW及以下的发电机对下列故障及异常运行方式应装设相应的保护装置：（1）定于绕组相间短路保护；（2）定子绕组接地保护；（3）定子绕组匝间短路保护；（4）发电机外部相间短路保护；（5）定于绕组过电压保护；（6）定于绕组过负荷保护；2020/1/432发电机的保护配置（7）转子表层（负序）过负荷保护；（8）励磁绕组过负荷保护；（9）励磁回路一点及两点接地保护；（10）励磁电流异常下降或消失保护；（11）定子铁芯过励磁保护；（12）发电机逆功率保护；（13）低频率保护；（14）失步保护；（15）其它故障及异常运行保护。2020/1/433四、保护动作方式根据故障及异常运行方式的性质，上述各项保护可动作于：（1）全停，即断开发电机断路器，灭磁，关闭汽轮机主汽门；（2）解列并灭磁，即断开发电机断路器，灭磁，原动机甩负荷；（3）减出力，即将原动机负荷减到给定值；（4）发出声光信号；（5）程序跳闸，即首先关闭原动机主汽门或导水翼，待逆功率继电器动作后，再断开断路器并灭磁。2020/1/434第二节发电机的纵差动保护一、纵联差动保护的作用原理二、发电机的比率制动式纵联差动保护三、发电机的标积制动式纵联差动保护四、保护动作逻辑2020/1/435纵差保护基本原理纵(联)差(动)保护是比较被保护设备各引出端电气量(例如电流)大小和相位的一种保护。图1-1为纵联差动保护的原理图示意图。被保护设备图1-1纵联差动保护的原理图示意图2020/1/436纵差保护基本原理设被保护设备有n个引出端，各个端子的电流相量如图所示，定义流入为电流正向，则当被保护设备没有短路时恒有电流和为零；当被保护设备本身发生短路时，则电流和正比于短路电流。可见，在正常运行或被保护设备外部发生短路时，该继电器中理论上没有电流，保护可靠不误动；当被保护设备本身发生短路时，短路电流全部输入继电器，保护灵敏动作。2020/1/437二、发电机的比率制动式纵联差动保护如图1-2所示，发电机每相首末两端电流各为和1I2I图1-2发电机比率制动式纵差保护原理图2020/1/438二、发电机的比率制动式纵联差动保护如图1-2所示，发电机每相首末两端电流各为和，定义流入为电流正向差动电流(1-1)制动电流(1-2)其动作方程为(1-3)1I2IaactnIIIII)(2121abrknIIIII2)()(5.02121minmin)min(minminbrkIbrkIactIbrkIbrkIKactIbrkIbrkIactIactI2020/1/439比率制动特性如图1-3所示，随外部短路电流增大而增大的性能，通常称为“比率制动特性”(折线BC)。图1-3发电机纵差保护的比率制动特性2020/1/440三、发电机的标积制动式纵联差动保护假定发电机接线和参考方向如图1-2所示，“标积制动式”差动保护的动作判据为：（1-4）式中为与之间的相位角。当发电机外部短路时，若回路两侧电流的夹角，，式（1-4）中标积制动部分呈现很强的制动作用，继电器可靠制动。当发电机内部短路故障时，两侧电流的夹角，故，标积制动部分呈现为动作量，使继电器具有灵敏的动作特性。cos21221IIKIIres1I2I000cos01800cos2020/1/441四、保护动作逻辑---循环闭锁方