风电场继电保护基础知识培训(0824)

大唐新能源甘肃公司安生部薛文丽二0一五年八月二十四日风电场继电保护基础知识培训目录一、电力系统的组成二、电力系统运行状态三、继电保护的基本任务四、继电保护的基本要求五、继电保护系统的构成六、微机保护硬件系统的组成七、风电场常用保护的种类八、风电场常用保护的基本原理九、保护压板投退原则及注意事项十、继电保护及自动装置运行注意事项十一、简单事故录波分析及事故报告编写电力系统是一次设备和二次设备共同组成的一个实时动态平衡系统。其中一次设备包括：发电机、变压器、断路器、隔离开关、接触器、母线、电力电缆线路、电抗器、高压熔断器、电流互感器、电压互感器等。一次设备是电力系统的躯干，电能的生产、传输和消费是靠一次系统来完成的；一、电力系统的组成二次设备包括：继电保护装置、安全自动控制装置、测量仪表、通信系统及控制、信号元件、控制电缆等。是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。二次设备是电力系统的大脑和中枢神经系统，没有二次设备电力系统无法工作。正常运行，指电压、电流、频率（转速）在规定的范围内，各个一次电气设备能够正常工作而不损坏的运行状态不正常运行，指电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏但未出现故障的状态，比如像过负荷。故障，通常指各种类型的短路和断线，包括各相导体之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开断。归结为：单相接地、两相接地短路、两相短路（不接地）、三相短路。二、电力系统运行状态三、继电保护的基本任务当电力系统出现故障时，给控制主设备（如输电线路、发电机、变压器等）的断路器发出跳闸信号，将发生故障的主设备从系统中切除，保证无故障部分继续运行。当电力系统出现不正常工作状态时继电保护发出信号，由运行人员根据信号对状态进行处理或由装置自动的进行调整，防止不正常工作状态发展成故障而造成事故。四、继电保护的基本要求选择性：是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展快速性：是指继电保护应以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸，以断开故障或中止异常状态发展灵敏性：是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠动作的能力。可靠性：是继电保护的可信赖性和安全性。要求保护装置在应该动作时可靠动作；在不应该动作时不应误动，即不应该拒动也不应该误动。五、继电保护系统的构成继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通过断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护系统包括：1、传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传感器（比如瓦斯气体传感器）等。2、继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两端（比如输电线路保护）安装，还需要专用的继电保护通信通道。3、断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。六、微机保护硬件系统的组成微机保护硬件系统包含四个部分1、数据采集单元：即模拟量输入系统。（将采集的电流、电压量变换为计算机识别的数字量）2、数据处理单元：即微机的主系统。（通过对数字量的计算对比以逻辑条件给出动作行为）3、输入/输出接口：即开关量的输入/输出。（包括外部信号的输入和执行内部逻辑动作行为的输出）4、通讯接口：与其他设备的通讯。七、风电场常用保护的种类按照被保护设备的不同可以分为：变压器保护母线保护输电线路保护电动机保护电容器保护1、变压器的继电保护变压器的故障可分为油箱内和油箱外两种。油箱内的故障主要有：绕组的相间短路、匝间短路、接地短路；油箱外的故障主要有：绝缘套管和引出线上发生的相间短路与接地短路。变压器的不正常工作状态主要有：由于外部短路引起的过电流、过负荷，油箱漏油造成的油面降低，变压器中性点电压升高，由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。变压器的保护方式有：（1）纵联差动保护或电流速断：反映变压器绕组、引出线及套管的故障。（2）瓦斯保护：反映变压器油箱内部故障。（3）后备保护：包括复合电压启动的过电流保护。低电压启动的过电流保护、负序电流保护、阻抗保护、零序保护。（4）过负荷保护。（5）过激磁保护。2、输电线路的继电保护输电线路故障主要有：短路、接地、断线。输电线路不正常工作状态主要有：线路的过负荷。输电线路的保护方式有：（1）电流保护：包括三段式电流保护，方向电流保护，接地保护。（2）距离保护：反映故障点到保护安装处距离远近来判断保护范围而动作。（3）全线速动保护：包括纵联差动保护。光纤纵联差动保护、高频纵联差动保护。3、母线保护母线是电能集中和分配的重要设备。虽然母线结构简单，发生故障的几率相对小，但母线故障会造成大面积停电。母线故障的原因有：母线绝缘子和断路器套管的闪络，连接于母线上的电压、电流互感器故障，母线隔离开关和断路器的支持绝缘子损坏，运行人员误操作等。母线保护的方式有两种：（1）利用供电元件的保护兼作母线故障的保护。（2）采用专用的母线保护。专用的母线保护多采用差动保护八、风电场常用保护的基本原理风电场常用保护有：过电流保护距离保护差动保护接地保护过负荷保护非电量保护1、过电流保护的基本原理正常运行时，设备中流过的是负荷电流，当短路故障发生后，设备中流过的电流会增大，保护安装点（一般在变电站母线处）所测量的电流会增大，根据此特点构成的继电保护称为电流保护。电流保护是一种过量保护，越靠近母线，短路电流越大。线路相间短路故障的特点：电流增大，电压降低。2、距离保护的基本原理输电线路发生短路故障后，电流会增大，电压会降低，根据测量到的电压和电流可以计算出故障点到测量点之间的线路阻抗，这个阻抗值比线路正常运行时小，据此，可以构成阻抗继电器。因为线路阻抗和线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。3、差动保护的基本原理正常运行的设备，同一时刻流进电流和流出电流相等，如果都以流进电流为参考方向，则电流之和为零；当设备发生短路故障后，流进电流和流出电流不再相等，其和为短路电流。据此，可以构成电流差动保护。4、非电量保护的基本原理非电量保护，顾名思义就是指由非电气量反映的故障动作或发信的保护，一般是指保护的判据不是电量（电流、电压、频率、阻抗等），而是非电量，包括瓦斯保护（通过油速整定）、温度保护（通过温度高低）、防爆保护（压力）、防火保护（通过火灾探头等）、超速保护（速度整定）等。变压器的非电量保护主要有如下几种：保护名称反映的物理量对应的变压器故障重瓦斯保护流速变压器内部严重的相间短路，匝间短路及接地短路轻瓦斯保护气体体积、油面高度内部放电，铁芯多点接地，过热。进入空气，油面下降等油温控制器保护温度冷却器故障，铁芯短路，过负荷等压力释放阀保护压力油箱压力升高，严重的短路压力瞬变保护压力变化率油箱压力急剧升高1）重瓦斯保护（1）保护原理变压器油箱内部发生故障时，油箱内的油被分解、气化，产生大量气体，油箱内压力急剧升高，气体及油流迅速向油枕流动，超过重瓦斯的动作值时，瞬时动作切除变压器。重瓦斯保护是变压器内部故障的主保护，可瞬时切除故障变压器，其动作灵敏性取决于整定值，即流速。（2）动作出口情况由于重瓦斯保护反映的是油箱内部严重的短路故障，要求重瓦斯保护应瞬时动作于跳闸(跳开变压器各侧开关）。在某些异常情况下可退出跳闸而动作于信号。2）轻瓦斯保护（1）保护原理内部轻微故障或故障初期，油箱内部油被分解气化，产生少量的气体积聚在瓦斯继电器的顶部，当气体体积达到整定的动作值时，保护动作发出信号，另外变压器加入新油后少量溶解于油中的气体受热逸出，或变压器由于漏油造成油面下降，也会引起轻瓦斯动作。（2)设置原则气体容积动作整定值一般为250～300mL，其动作接点接入报警信号。3）压力释放阀保护（1）保护原理在内部严重故障时，压力如不及时释放，将造成变压器油箱变形甚至爆裂，安装压力释放阀后，当油箱内部发生故障、压力升高到压力释放阀的开启压力时，压力释放阀在2ms内迅速开启，使变压器油箱内的压力很快降低，同时带动微动开关启动保护动作于跳闸；当压力降到关闭压力值时，压力释放阀又可靠关闭，使变压器油箱内保持正常压力，有效地防止外部空气、水分及其它杂质进入油箱，具有动作后无元件损坏、无须更换等优点，被广泛使用。（2）设置原则及运行要求压力释放阀的开启压力设置应结合变压器的结构考虑，盲目地降低开启压力，容易造成压力释放阀保护误动。压力释放阀的微动开关因受潮或振动短路，会引起跳闸，必须尽量避免非电量保护误动作引起的跳闸事故。由于大多数变压器厂家规定压力释放阀接点作用于跳闸，曾多次因压力释放阀的二次回路绝缘降低引起跳闸停电事故。为此，《电力变压器运行规程》(DL/T572-95)规定“压力释放阀接点宜作用于信号”。但当压力释放阀动作而变压器不跳闸时，可能会引发变压器的缺油运行而导致故障扩大，为此，可采用双浮子的瓦斯继电器与之相配合来保护变压器，当压力释放阀动作导致油位过低时，瓦斯继电器的下部浮子下沉导通，发出跳闸信号4）压力瞬变保护（1）保护原理感应特定故障下油箱内部压力的瞬时升高。该保护以比压力释放阀更快的速度动作于主变的切除，但不释放内部压力。（2）设置原则其动作接点应接入主变的跳闸信号，动作值应根据变压器厂家提供的值进行整定和校验。5）温度控制器保护由于变压器在运行状态下存在损耗，这些损耗转化为大量的热能，为保护变压器的安全运行，其冷却介质及绕组的温度要控制在规定的范围内，这就需要温度控制器来提供温度的测量、冷却控制等功能。当温度超过允许范围时，提供报警或跳闸信号，确保设备的寿命。温度控制器包括油面温度控制器和绕组温度控制器。（1）设置原则及运行要求大型的电力变压器应配备油面温度控制器及绕组温度控制器，并有温度远传的功能，为能全面反映变压器的温度变化情况，一般还将油面温度控制器配置双重化，即在主变的两侧均设置油面温度控制器。变压器温度高跳闸信号必须采用温度控制器的硬接点，不能使用远传到控制室的温度来启动跳闸。6）冷却器全停保护冷却器全停后，变压器的油温及绕组温度都将大幅度升高，给变压器安全稳定运行带来很大隐患，也严重损害其使用寿命，因此，大型变压器一般都装设冷却器全停保护，其动作可以发信号，也可以延时动作于跳闸，或与其它保护配合，动作于跳闸。非电量保护的特殊性及注意事项1）非电量保护的测量元件一般装设于室外，工作环境差，可能会由于测量元件的故障或环境异常（如震动、温度骤变）引起保护误动作2）非电量保护的二次电缆较长，工作环境差，容易因受潮而降低绝缘电阻引起保护误动作3）非电量测量元件的特性不如电量测量元件稳定，可能出现动作值偏差较大的情况九、保护压板投退原则及注意事项1、保护压板的分类按照压板接入保护装置二次回路位置的不同,可分为保护功能压板和出口压板两大类。保护功能压板实现了保护装置某些功能(如主保护、距离保护、零序保护等的投、退)。出口压板决定了保护动作的结果,根据保护动作出口作用的对象不同,可分为跳闸出口压板和启动压板。跳闸出口压板直接作用于本开关或联跳其他开关,一般为强电压板。启动压板作为其他保护开入之用,如失灵启动压板、闭锁备自投压板等.2、保护压板投、退一般原则a)、当开关在合闸位置时,投入保护压板前需用高内阻电压表测量两端电位,特别是跳闸出口压板及与其他运行设备相关的压板,当出口压板两端都有电位,且压板下端为正电位、上端为负电位,此时若将压板投入,将造成开关跳闸。应检查保护装置上动作跳闸灯是否点亮,且不能复归,否则有可能保护跳闸出口接点已粘死。如出口压板两端均无电位,则应检查相关开关是否已跳开或控制电源消失。只有出口压板两端无异极性电压后,方可投入压板。b)、除了与二次回路直接连接的保护硬压板之外,某些厂家还设置了保护软压板,便于监控后台机远方投、退保护。软压板与硬压板组成“与”的关系来决定保护功能的投、退,只有两种压板都投入且控制值整定为投入时,保护功能才起作用,任一项退出,保护功能将退出。保护软压板一般设置在投入状态,运行人员只能操作硬压板。c)、正常运行方式下所有保护功能压板按定值整定要求投、退,所有出口压板均投入。当