张家口供电公司继电保护专业培训

张家口供电公司继电保护专业培训 张家口供电公司继电保护专业培训 2010年 培训单位 张家口供电公司培训内容 线路保护 变压器保护授课 李国武联系电话子邮箱 liguowu1021 日期 2010 05 26 张家口供电公司继电保护专业培训 一 培训需要达到的要求1 实现张家口电网继电保护人员对系统继电保护设备配置情况的深入了解 重点掌握继电保护与一次系统的配合 2 实现继电保护人员对电网继电保护设备基本原理的了解 重点明确各中继电保护功能的应用范围 3 重点要根据继电保护的基本原理明确系统运行方式发生变化时 相关的继电保护系统需要进行的操作及相关注意事项 4 提升继电保护人员对电网及设备事故的分析能力 全面实现调度人员的电网管控能力 5 对各继电保护专题的学习与培训中 必须达到 既知其然 也要知其所以然 的目标 张家口供电公司继电保护专业培训 二 培训的主要方式1 授课方式 这是继电保护培训模块中主要采用的方法 目的是为了充分利用培训时间 实现培训内容的最大优化配置 2 互动方式 为了达到继电保护运行知识培训效果的优化 在课程中加强互动 希望参加培训人员能够根据自己的工作实践及本地区电网调度工作的要求和对继电保护系统的关注情况 广泛探讨 综合提升 3 考核方式 作为模块化培训工作的一个部分 希望大家正确对待关于继电保护模块的培训考核工作 张家口供电公司继电保护专业培训 三 主要培训内容今天下午讲解的主要内容是线路保护和变压器保护的基本原理及运行注意事项的培训 重点是讲解继电保护的基本原理与保护的动作行为 根据系统运行方式调整及一次设备操作要求 继电保护系统需要注意的问题和相关的原因 对小接地电流系统运行进行详细的分析 结合一次系统中发生的故障 讲解继电保护的行为反应 在关于220kV及以上系统的线路保护讲解中 纵联电流差动保护应用日益广泛 其简单灵活的运行特性和纵联通道工作可靠的特点优势突出 是课程的重点之一 主网220kV变电站运维人员认真学习 针对变压器保护的基本工作原理 讲解变压器保护的相关运行注意事项 并结合具体的事故案例进行详细的分析 张家口供电公司继电保护专业培训 三 主要培训内容讲解要点1 继电保护关键词分析与讲解 这是大家了解本教材相关内容的关键点之一 2 电力系统分析的基础知识 包括小接地电流系统和大接地电流系统 这是对继电保护动作行为了解的关键 3 小接地电流系统线路及变压器保护的配置与运行 重点进行系统中常见的几种故障案例 分析继电保护在一次系统发生故障时的反应和作用 4 220kV及以上电网线路保护的基本原理与运行注意事项分析 5 纵联电流差动保护及闭锁式高频保护通道原理简介 6 220kV及以上系统变压器保护的基本原理与运行注意事项分析 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解1 继电保护装置的选择性 继电保护装置对电力系统发生故障时 能灵敏反应并正确产生动作行为的区域 任意一种保护功能都有确定的动作区域 这是继电保护 选择性 的要求 继电保护的 四性 包括选择性 快速性 灵敏性 可靠性 继电保护的动作原则是 继电保护装置动作区内发生故障或异常状况时 可靠灵敏动作切除故障或终止异常运行状态 即不发生拒动 而在继电保护区外发生故障时 应可靠不动作 即不发生误动 张家口供电公司继电保护专业培训 2 电力系统向量分析基础 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解3 电力系统故障状况下的特征3 1小接地电流系统 指变压器的中性点不接地或经消弧线圈接地的系统 在有的系统中还有经过电阻接地的系统 发生单相接地故障时 由于不构成短路回路 所以短路电流很小 故障点的电流为整个系统中非故障相的对地电容电流 所以称为小接地电流系统 3 1 1相关电压的特点 电压特点分析与PT二次反应的电压状况相同 因为PT反应的同样是各点对地的电压 故障相电压为零 非故障相对地电压升高为1 732倍 分析绝缘问题 中性点电压升高为相电压 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解3 1 1相关电压的特点 三个相间电压大小和相位均未发生变化 所以不影响相间负荷的供电 3 1 2相关电流的特点 接地点流过整个系统非故障相对地电容电流之和 非故障元件流过本元件的对地电容电流 电容电流方向为母线流向线路 故障元件流过整个系统中所有非故障元件的电容电流之和 电容电流方向为线路流向母线 分析通过功率方向元件进行小接地系统故障元件选相的原理 并且说明系统越大对选线灵敏度的提升 张家口供电公司继电保护专业培训 3 1 3小接地电流系统相关问题分析 1 电容电流的分布 张家口供电公司继电保护专业培训 3 1 3小接地电流系统相关问题分析 2 双回线异名相故障分析 电流互感器均在AC相 张家口供电公司继电保护专业培训 3 1 3小接地电流系统相关问题分析 2 双回线异名相故障分析 电流互感器不在同名相 张家口供电公司继电保护专业培训 3 1 3小接地电流系统相关问题分析 3 中性点经消弧线圈接地的补偿问题 张家口供电公司继电保护专业培训 3 1 3小接地电流系统相关问题分析 3 中性点经消弧线圈接地的补偿问题根据补偿情况的不同 有三种补偿方式 全补偿 IL IB IC 这时虽然接地点电流为零 但整个系统处于谐振状态 在很小的电压偏移情况下 会产生很高的谐振过电压 故全补偿方式应该绝对避免 欠补偿 IL IB IC 欠补偿方式同样有产生谐振状态的可能 即当大系统中部分线路切除后 电容电流减小 可能进入全补偿状态 所以在实际系统中该补偿方式是不可用的 张家口供电公司继电保护专业培训 3 1 3小接地电流系统相关问题分析 3 中性点经消弧线圈接地的补偿问题过补偿 IL IB IC 过补偿方式是系统中应用的容性电流补偿方式 优点是即使部分线路切除 仍然为过补偿方式不会产生谐振状态 需要注意的问题是 当系统逐渐增大时 需要及时增加消弧线圈的容量 防止出现全补偿方式 在发电机系统的电压母线中采用欠补偿方式 主要原因是发电机一般采用单元接线方式 系统中的电容电流不会有很大的变化 一般是停机的时候必然将变压器停运 补充 在并联电容器回路中为什么要串联5 12 的串联电抗器 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 3 电力系统故障状况下的特征4 3 1大接地电流系统故障特征在大接地电流系统中 故障状况下的三大特征是 故障相 相间 电流增大 故障相 相间 电压降低 故障相 相间 电压与电流之间的相位角发生变化 继电保护装置的构成就是要引入电流互感器的二次电流 要求二次电流正确反应一次电流的变化 波形不畸变 一 二次无响应的时滞 同时要引入电压互感器的二次电压 要求同 电流互感器 然后由继电保护装置进行分析计算 判断故障特征 并与事先设定的定值 决定了保护的动作范围和时间 进行比较 实现保护装置的动作或不动作 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 四 继电保护关键词分析与讲解4 3 电力系统故障状况下的特征4 3 1大接地电流系统故障特征现在系统中广泛应用的保护功能 如差动保护 纵联方向 距离 保护 阶段式距离保护 方向过流保护 零序方向过流保护 归根结底是反应电流大小的变化或者电流电压相对参考量的相位角发生变化 所以保护区的大小或者是方向元件的正反均以保护装置所用电流互感器的安装位置为界线的 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 3 电力系统故障状况下的特征4 3 2大接地电流故障情况下序分量 正序 负序 零序 的分析 1 系统中发生三相短路时 仅有正序电压和电流 2 系统中产生负序电流的原因是发生了不对称故障 包括单相接地 两相接地 相间短路 负荷电流情况下的一相断线和两相断线 3 系统中产生零序电流的原因是发生了接地故障或负荷电流的不对称 包括单相接地 两相接地 负荷电流情况下的一相断线和两相断线 4 负序 零序电压源在故障点 所以故障点零 负序电压最高 远离故障点会减小 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 4 继电保护功能的保护区 举例说明 线路纵联 差动 保护220kV电网纵联电流差动保护多采用南瑞公司的RCS 931AM 四方公司的CSC 103B 深圳南瑞公司的PRS 753A 许继公司的WXH 803A等 主要特点 接在线路两侧的两个 半套 装置构成一整套纵联保护 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 4继电保护功能的保护区 举例说明 母线差动保护母线差动保护区 由母线所连接的各个元件 包括母联开关 接入母差保护的电流互感器绕组位置所确定的区域 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 4继电保护功能的保护区 举例说明 母线差动保护在双母线完全电流母线差动保护中 包括母线大差元件和小差元件 大差元件是母线内部故障判别元件 而小差元件是故障母线的选择元件 大差元件 其接入的电流为母线上所有支路的电流互感器 但不包括母联 所以母线保护中大差元件的保护范围就明确了 小差元件 其接入的电流为一段母线上所有支路的电流互感器 包括母联 所以母线保护中小差元件的保护范围就明确了 正是由于母联电流参与小差电流计算 使得小差元件具有母线选择功能 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 4继电保护功能的保护区 举例说明 变压器保护变压器差动保护的保护区为各侧电流互感器包围的区域 对于不同的差动保护功能 根据其使用的电流互感器不同保护区也不同 如自耦变压器保护的分侧差动保护 使用的电流互感器为高中压侧及中性点侧 所以其保护范围为有电气联系的高中压侧绕组 变压器后备保护的保护区由各侧后备保护所用的电流互感器为界 并根据保护方向的不同和定值能够包含的区域决定 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 5 继电保护功能保护区域的交叉根据继电保护运行规定 任何电力设备不得在无继电保护的状态下运行 对于220kV及以上多电源电网 为保证系统运行的稳定性 任何一点故障必须保证 0S 切除 根据系统运行实际情况 分析现在系统中广泛采用的110kV及以下电网线路保护带电改定值的问题 线路保护是否在无继电保护的状态下运行 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 5 1由于相关保护的保护区未交叉造成的保护死区 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 5 2保护范围交叉消除继电保护动作死区 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 5 3后备保护范围交叉消除继电保护动作死区 张家口供电公司继电保护专业培训 四 继电保护关键词分析与讲解4 5 4后备保护中正 反方向问题正反向的区别主要是针对于由保护方向的原件而言的 如功率方向 全电流功率方向 负序功率方向 零序功率方向等 阻抗元件 提示 方向的正反仍以该保护功能所用电流互感器的安装位置为接线 张家口供电公司继电保护专业培训 五 电网继电保护设备配置要求与配置情况5 1220kV及以上系统继电保护配置要求 双重化在华北电网中 继电保护的双重化进程相对较快 对电网的安全稳定运行起到了积极的作用 保护配置的双重化实现了当一套保护拒绝动作时 可由另一套保护切除故障 有效的防止了保护装置拒动造成的事故扩大问题 当双重化配置的两套保护均正确动作 但断路器拒绝动作时 同一元件双重化不能解决该问题 这时设置断路器失灵保护 动作切除与拒动元件在同一母线的各个元件 包括母联断路器 这实际实现了对同一故障切除时的 断路器的双重化 配置 张家口供电公司继电保护专业培训 五 电网继电保护设备配置要求与配置情况5 2220kV线路保护功能配置配置两套独立的保护装置 每套保护装置均具备完备的主保护及后备保护功能 主保护为能保证全线路任意一点故障时速动的纵联保护 RCS 931AM CSC 103B PRS 753A WXH 803A为纵联电流差动保护 RCS 901A LFP 901A为纵联方向保护 CSL 101B PSL 602G为纵联距离保护 后备保护为阶段式相间距离保护 接地距离保护以及零序 方向 过流保护 为了防止在TV断线时装置自动退出距离保护及部分零序方向保护段而失去后备保护功能 设置TV断线情况下自动投入的 TV断线下的相过流保护及零序过流保护 张家口供电公司继电保护专业培训 五 电网继电保护设备配置要求与配置情况5 2220kV线路保护功能配置仅使用其中一套线路保护中的重合闸功能 单相重合闸 三相重合闸 停用方式 综合重合闸在华北电网中应用较少 需要注意的是 当重合闸功能投入的一套保护装置故障或其他原因造成全部退出运行 系统同时失去重合闸功能 根据电网运行的要求 可以将另外一套保护投入 三跳 方式 若另一套保护仍然选相跳闸 则在重合闸退出过程中 在 三相不一致 保护动作前 系统处于不对称运行状态 张家口供电公司继电保护专业培训 五 电网继电保护设备配置要求与配置情况5 3220kV变压器保护功能配置变压器的非电量保护主要是瓦斯保护 本体重瓦斯保护 调压重瓦斯保护 作用于跳闸 是变压器内部故障 特别是短路匝数较少的匝间短路的主保护 这时差动保护的灵敏度不够 对瓦斯保护的掌握应该与一次设备工作结合起来 比如滤油过程应退出瓦斯保护 防止变压器油在滤油循环过程中造成瓦斯保护误动 滤油结束后仍应该将瓦斯保护投信号 防止变压器油在运行受热后气体的排出造成瓦斯保护误动 现在主要采取的方法是空载运行 另外 由于变压器非电量保护测量继电器不能提供双重化的接点 所以电网中非电量保护仍然为单重配置 张家口供电公司继电保护专业培训 五 电网继电保护设备配置要求与配置情况5 3220kV变压器保护功能配置变压器电量保护一般为主后一体化设计 各主流厂家的功能配置基本相同 主保护为差动保护 保护范围为接入保护装置的各侧电流互感器确定的区域 细化为稳态比率差动保护 工频变化量比率差动保护 差动速断保护 后备保护为复合电压闭锁方向过流保护 复合电压和方向元件可以投退 零序方向过电流保护 是否经方向判别可以投退 对于中性点不接地变压器还配置间隙电流及间隙电压保护功能 分析对于110kV变压器保护配置方案 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1以纵联电流差动保护为主保护的线路保护简介以纵联电流差动保护功能为线路主保护的线路保护装置在电网中应用越来越广泛 特别是配合光纤纵联通道的应用 其安全可靠及维护方便的优势越来越突出 本讲座中 以系统中广泛应用的纵联电流差动保护及成套后备保护为主要介绍内容 对于系统中仍有运行的纵联方向和纵联距离保护及其通道的工作原理进行简单的说明 运行注意事项和相关操作与纵联电流差动保护基本相同 另外配置的后备保护功能完全一致 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 1纵联电流差动保护工作原理通过比较被保护线路两端电流的大小及相位构成的保护装置 由于任一侧保护动作条件中需要同时计算对侧电流的大小及相位 所以必须将对侧信息传送至本侧 如电流的采样数值 对侧纵联保护压板的投退 对侧断路器的位置及远跳命令 传输这些信息对保护功能实现的作用在后续的讲座中一一阐述 并且与系统方式调整情况下继电保护系统相应操作要求密切相关 在对纵联电流差动保护原理了解的基础上 对系统继电保护操作要求实现 知其然 还要知其所以然 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 1纵联电流差动保护工作原理 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 1纵联电流差动保护工作原理对于故障线路 ICD I1 I2 向量相加 Id Id为故障点的故障总电流 I1 I2的方向均为母线流向线路 所以流入保护装置的差动电流很大 电流差动保护可靠动作 对于非故障线路 ICD I1 I2 向量相加 0 I1 为线路流向母线 I2 为母线流向线路 I1 I2 大小相等 方向相反 KCL定律流入等于流出 差动电流理想状态应该为0 保护不动作 正常运行的负荷电流分析与区外故障的分析方法及分析结果相同 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 2纵联电流差动保护的动作条件 内部故障时 AB两侧保护动作行为相同 以A侧保护为例进行说明 1 A B保护之间通信通道正常 2 A B两侧纵联保护压板均正确投入 对侧压板是否投入在通道信息中传输 3 A侧保护启动 B侧保护启动 对侧是否启动由通道传输标志字 4 A侧比率差动元件动作 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 3纵联电流差动保护操作注意事项 1 第一个条件要求 当纵联保护通道故障时 闭锁差动保护 调度值班人员应该接受变电站值班人员申请退出纵联电流差动保护 2 第二个条件要求 纵联电流差动保护是由被保护线路两侧保护装置共同组成的一整套保护功能 所以要求两侧保护 同步 投退 主要是当纵联保护装置及其通道有相关可能影响保护功能的工作时 需要退出纵联电流差动保护 当学习 纵联电流差动保护通道构成 一节之后 应该比较明确的进行判定 哪些情况需要退出差动保护 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 3纵联电流差动保护操作注意事项 3 保护屏压板的投退问题 在保护屏上有两种类型的压板 一种为保护功能投入压板 另一种为保护出口压板 若仅需要单独退出纵联电流差动保护 则线路两侧保护仅退出 纵联电流差动保护投入 压板即可 这时后备可以继续运行 主后保护的跳闸出口压板公用 4 第三个条件要求 在双侧电源电网中比较容易满足 但如果线路一侧为负荷侧或线路空载充电运行时 如何实现纵联电流差动保护功能的0S全线速动呢 请认真学习下面给大家介绍的两个专题 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 4纵联电流差动保护的弱电源反馈问题弱电源即线路一侧为小电源或纯负荷线路 某些地区也称为 转负荷线路方式 负荷单带方式 或 保留纵联功能退出总出口方式 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 4纵联电流差动保护的弱电源反馈问题这一功能主要杜绝的是线路无电源 或小电源 侧保护不能启动的问题 这时前述的动作条件 3 不能满足 这时需要对B侧的启动元件进行丰富 加入弱馈电压启动条件 即当无电源的B侧收到强电源A侧差动元件动作信息后 且本侧 B侧 有一相或相间电压低于规定值 立即向A侧发本侧启动信号 实际为差动允许信号 保证强电源A侧可以正确快速跳闸 按照纵联电流差动保护原理 原理本身具备明确的选相功能 强电源侧及负荷侧仍然可以正确的进行选相跳闸 即单相故障情况下 跳开两侧开关的故障相并进行重合 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 4纵联电流差动保护的弱电源反馈问题根据系统运行方式要求 华北电网大部分地区对于负荷线路的处理方法是 强电源侧投入主保护功能及后备保护功能 出口跳闸压板正确投入 弱电源侧 负荷侧 仅投入 纵联电流差动保护投入 功能压板 出口均退出 对于重合闸功能 在双侧电源运行中一般投入单重方式 当系统转为 负荷单带 方式运行时 强电源侧重合闸由 单重 方式改为 三重 方式 弱电源侧 负荷侧 重合闸功能退出 相关知识点分析 1 弱电源侧 负荷侧 要 保留纵联电流差动保护投入 功能压板 分析原因 2 强电源侧应将 单重 方式改为 三重 方式 分析原因 3 弱电源侧 负荷侧 重合闸是否需要退出 分析原因 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 4纵联电流差动保护的弱电源反馈问题需要特别注意的事项 在一次系统由双电源线路转为单电源线路运行方式改变时 继电保护运行方式在哪个步骤进行调整呢 应该在一次系统运行方式调整完毕之后 才可以进行继电保护运行方式的调整 理由如下 若在一次系统仍处于双电源运行方式下 先将二次继电保护系统准备转为负荷侧的保护跳闸出口退出 并且将强电源侧的重合闸方式改为 三重 方式 存在的第一个问题是将一侧的跳闸出口退出 此时仍为电源侧 若这时系统发生故障 退出跳闸出口的一侧保护将拒动 事故扩大 存在的第二个问题是 预备负荷侧 退出重合闸而电源侧投入 三重 方式 当线路两侧的电源不是同一系统而有失去同步的可能性时会造成 非同期合闸 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 4纵联电流差动保护的弱电源反馈问题举例说明系统运行方式调整为单电源线路时继电保护系统相关的操作 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 4纵联电流差动保护的弱电源反馈问题以甲乙线路为例 一次设备已经进行描述 甲侧 电源侧 只需将投入重合闸功能的一套保护的 单重 方式改为 三重 方式 乙侧 负荷侧 退出跳闸出口 即仅保留 纵联电流差动投入 功能压板 其他保护压板均退出 之所以要保护纵联电流差动保护投入压板是因为纵联保护是两侧 半套 保护构成的一套保护 在保护运行时要检测两侧保护压板均投入 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 5一侧电源空载充电线路 另一侧开关在断开位置由下图可以看出 当空载充电线路上任一点发生故障时 由于N侧断路器断开 N侧电流互感器无电流 N侧保护不启动 M侧保护由于不能得到N侧的 差动允许 命令而拒动 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 5一侧电源空载充电线路 另一侧开关在断开位置为解决上述问题 在N侧增加DLN跳闸位置转发允许M侧跳闸的信号 即当N侧收到M侧传送的差动元件动作信号 且本侧开关在分闸位置 TWJN 1 然后由N侧向M侧发允许信号 使M侧差动保护瞬时跳闸 操作注意事项 TWJ的正确开入N侧装置是M侧差动保护动作的条件之一 所以即使N侧开关断开 但N侧的控制电源也应正常保持 以保证TWJ继电器正确动作 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 5跳闸位置转发允许信号实例分析因为N变电站全站设备要停电检修 为保障安全 调度命令将N变电站进线开关DLN断开 M侧线路保护继续运行 具备纵联电流差动保护及后备保护功能 但N侧变电站运行人员将DLN断路器断开之后 随后将保护装置 RCS 943A 压板全部退出 关闭保护装置电源 取下DLN断路器控制电源 在此过程中 运行人员的操作存在多个方面的问题 其中包括纵联通道的问题 纵联保护压板的操作问题 TWJ转发允许信号的能力 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 6纵联电流差动保护中的远跳功能主要作用是防止断路器与电流互感器之间发生故障时的死区问题 分析断路器DLM与电流互感器之间的K点发生故障时保护动作情况 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 6纵联电流差动保护中的远跳功能由上页图可以看出 K点在母差保护区内 母线差动保护正确动作 M侧母线差动保护跳开DLM 这时对MN线路的纵联电流差动保护为穿越性区外故障 所以K点故障仍然不能切除 只能由N侧后备保护延时跳闸 远跳功能 当M侧母线差动保护跳闸时 将M侧母差保护动作接点接入MN线路的M侧纵联保护经通道向N侧发送远跳信号 使得DLN瞬时跳闸 切除死区故障 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 7纵联电流差动保护在旁路代路通道切换应注意的事项如下图所示 线路两侧的纵联电流差动保护在什么情况下退出 在什么情况下可以投入运行 M侧开关带路操作 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 7纵联电流差动保护在旁路代路通道切换应注意的事项旁路代路线路开关运行时 在差动保护中可能产生差动电流之前退出线路两侧的纵联电流差动保护装置 当通道切换完成以后 并且M侧旁路保护装置与N侧保护装置构成的一套纵联电流差动保护中无差流后 投入M侧旁路中的纵联电流差动保护及N侧电流差动保护 结合上页图例分析电流差动保护的投退与保护中差流的产生 在实际的旁路代路中 多采用的步骤是旁路开关先对旁母线充电 退出MN线路纵联电流差动保护 然后进行纵联通道的切换 一次系统合闸旁路开关 断开M侧DLM开关 检查本侧旁路断路器保护无差流 对侧DLN断路器保护无差流 调度值班员下令投入两侧纵联电流差动保护功能 张家口供电公司继电保护专业培训 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 8纵联方向与纵联距离保护简介纵联方向保护实质是比较被保护两侧设置的方向元件的正反实现的保护 由于距离元件本身具备明确的方向性 所以利用通道比较被保护线路两侧设置的距离元件的正反实现的保护就称为纵联距离保护 系统应用中 一般通过专用载波通道构成闭锁式纵联保护 通过复用载波通道或微波通道 构成允许式纵联保护 由于载波通道的容量较小 只能传输有 无 正 反等单个的 位 信号 以闭锁式纵联方向保护为例 两侧纵联保护之间传输的是功率方向元件的 正 反 信号 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 8纵联方向与纵联距离保护简介MN线路区内故障 M N侧正方向元件动作 无闭锁信号发生 M N侧保护各自跳闸 切除故障 NP线路区外故障 P侧正方向元件动作 停止发出闭锁信号 而N反方向元件动作 向P侧发出连续的闭锁信号 使得P保护不动作 同时N侧对闭锁信号 自发自收 同样不跳闸 NP线路纵联保护不动作 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 8纵联方向与纵联距离保护简介纵联方向及纵联距离保护同样存在弱电源反馈功能 空充线路的TWJ停信 转发允许信号 功能 母差保护动作停信 在允许式保护中 有母差动作发允许信号 功能 相关的运行操作注意事项与纵联电流差动保护相同 在此不再详述 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 9纵联电流差动保护通道 1 专用光纤通道直接用两根光纤将被保护线路两侧的保护装置的收发端口相连 组成信息交换的通道 值班调度员需要注意的问题 因为继电保护用的专用光纤是两个变电站之间业务光缆的部分光纤芯 所以当通信专业维护光缆时并可能影响保护功能 应该向调度部门申请退出相关的纵联电流差动保护 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 9纵联电流差动保护通道 2 复用光纤通道 64K 与专用光纤通道相比 通道中的环节相对比较多 更多的依靠通信设备 不利于通道工作的安全与可靠 值班调度员需要注意的问题 通信专业在继电保护通道的任何一个环节工作可能影响保护工作的应申请退出相关保护 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 9纵联电流差动保护通道 3 复用光纤通道 2M 与专用光纤通道相比 通道中的环节相对比较多 更多的依靠通信设备 但比复用64K通道环节相对较少 值班调度员需要注意的问题 通信专业在继电保护通道的任何一个环节工作可能影响保护工作的应申请退出相关保护 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 10专用闭锁式高频通道该通道的构成主要是考虑高频信号可靠的传输与阻塞 对收发信机装置采用的高频信号形成串联谐振或并联谐振是该通道回路的主要特点 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 11线路阻抗保护阻抗保护是在分析电流保护的缺点基础上提出的一种保护原理 通过保护安装处的电压和电流计算保护安装处至故障点的距离 并且与定值进行比较 当计算阻抗小于定值时保护动作 阻抗保护从理想的原理分析上来讲 通过电流电压计算阻抗的大小 表征保护安装处到故障点的距离 理论上是不受系统运行方式的影响 但故障点的过渡电阻 母线电压互感器的断线 系统振荡对阻抗保护的影响都很大 可能造成阻抗保护的误动或拒绝动作 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 11线路阻抗保护 1 阻抗保护是在分析电流保护的缺点基础上提出的一种保护原理 通过保护安装处的电压和电流计算保护安装处至故障点的距离 并且与定值进行比较 当计算阻抗小于定值时保护动作 阻抗保护从理想的原理分析上来讲 通过电流电压计算阻抗的大小 表征保护安装处到故障点的距离 理论上是不受系统运行方式的影响 但故障点的过渡电阻 母线电压互感器的断线 分析电压断线时阻抗保护的测量值 系统振荡对阻抗保护的影响都很大 可能造成阻抗保护的误动或拒绝动作 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 11线路阻抗保护 2 现在的保护装置中 后备阻抗保护均为阶段式保护 采用方向阻抗 有明确的方向性 阶段式相间距离保护有三个测量元件 ZAB ZBC ZCA 反应系统中发生的相间短路故障 阶段式接地距离保护有三个测量元件 ZAN ZBN ZCN 反应系统中发生的接地短路故障 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 11线路阻抗保护 3 阻抗保护中值班调度员应该注意的问题 原来的阻抗保护当发生电压断线时 一般由变电站值班员向调度部门申请退出距离保护 但现在运行的微机保护一般在上述情况下 不可以退出距离保护投入压板 主要原因在TV断线下保护功能的自动投入的功能段受距离压板控制 根据现有阻抗保护元件的配置 调度值班人员应该明确当系统发生区内三相短路时 前述的6个阻抗元件均动作 相阻抗和相间阻抗元件 系统发生区内故障 若相间阻抗ZAB动作 同时接地阻抗元件ZAN ZBN同时动作 则说明系统发生的是AB接地故障 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 12零序方向过电流保护 1 零序电流方向保护及其作用在中性点直接接地的高压电网中发生接地短路时 将出现零序电流和零序电压 利用这些特征电气量可构成保护接地短路故障的零序电流方向保护 在中性点直接接地电网中 接地故障占总故障次数的90 左右 作为接地保护的零序电流方向保护是高压线路保护中正确动作率最高的一种 即使在装有接地距离保护作为接地故障主要保护的线路上 为了保护经高电阻接地的故障和对相邻线路保护有更好的后备作用 也为了保证选择性 仍然需要装设完整的成套零序电流方向保护作为基本保护 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 12零序方向过电流保护 2 零序电流方向保护的优点第一是灵敏度高 受过渡电阻的影响较小 经高电阻接地故障时 零序电流保护仍可以动作 第二是系统振荡不会误动 第三是在电网零序网络基本保持稳定的条件下 保护范围比较稳定 第四是系统正常运行和发生相间故障时 不会出现零序电流和零序电压 因此零序保护的延时段动作电流可以整定的很小 有利于提高其灵敏度 第五是结构与工作原理简单 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 六 220kV线路保护基本原理与运行操作注意事项6 1 13TV断线下相过流及零序过流保护TV断线情况下 阻抗保护 接地 相间 及经方向元件控制的零序过流保护自动退出运行 装置自动投入 TV断线相过流保护 及 TV断线零序过流保护 分别作为在TV断线下距离和零序方向保护退出后的应急保护功能 这两种保护功能受 距离保护投入压板 及 零序保护投入压板 控制 调度值班员需要注意的问题 当线路保护发生电压断线时 并不能要求运行人员退出距离保护压板和零序保护压板 否则TV断线后的应急保护功能去全部退出 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项本节以高压侧为220kV的变压器保护进行分析 110kV及以下变压器保护的运行与分析与此相同 并且相对简单 7 1变压器的故障和不正常运行工况7 1 1变压器的故障变压器故障可分为内部故障和外部故障 变压器内部故障故障指箱体内部发生的故障 有绕组的相间短路 绕组的匝间短路 绕组与铁芯间的短路 变压器绕组引线与外壳发生的单相接地 绕组断线故障 变压器外部故障指箱体外部引出线间的各种相间短路和引出线因绝缘套管闪络或破碎通过箱壳发生的单相接地短路 7 1 2变压器的异常运行方式过负荷 油箱漏油造成油面降低 外部短路引起的过电流 大容量变压器的过励磁 运行中变压器的油温过高 油面异常等 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项7 2变压器保护的配置 1 瓦斯保护 属于非电量保护 属于变压器的主保护 2 纵差动保护和电流速断保护 属于变压器的主保护 3 反应相间短路故障的后备保护 复合电压闭锁 方向 过流保护 4 反应接地故障的后备保护 零序 方向 过流保护 对于中性点不接地系统 配置间隙电压和间隙电流保护作为接地故障的后备保护 5 过负荷保护 6 过励磁保护 7 其他非电量保护 油温保护 压力释放 压力突变 绕组温高等 均发信号 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项7 3变压器保护原理及运行操作注意事项专题分析7 3 1正确认识非电量瓦斯保护的主保护地位 1 基本原理及说明在线路保护及母线保护中 电流差动保护对保护范围内的各类故障均有很好的反应能力 但变压器保护中配置的电流差动保护由于变压器的工作原理及结构特性等原因 在变压器内部的某些故障情况下 不能灵敏的反应 比如星形接线绕组尾部的相间短路故障及绕组很少匝间的短路故障 而瓦斯保护可以比较灵敏的反应 另外变压器电流差动保护不能反应绕组的开焊故障 开焊故障下的电流闪弧却能产生大量气体 造成瓦斯保护的动作 所以瓦斯保护是变压器的主保护之一 另外 根据系统中变压器的故障表明 当变压器内部故障引起了电流差动保护动作 该故障对变压器的损坏是无法修复的 而快速并灵敏动作的瓦斯保护却可以提前动作 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项7 3变压器保护原理及运行操作注意事项专题分析7 3 1正确认识非电量瓦斯保护的主保护地位 2 运行操作注意事项根据运行规程的相关规定执行 比如瓦斯保护的继电器及二次回路故障或有工作时 变压器油路有工作或更换变压器油之后需要退出将瓦斯保护改信号运行 对于新投入的变压器在充电合闸时投入瓦斯保护 空载运行24小时期间瓦斯保护仍然正常投入 调度值班员应认真合理掌握变压器瓦斯保护的投退 因为系统中的变压器保护均为单重化配置 退出检修期间会造成部分故障情况下失去主保护 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项7 3变压器保护原理及运行操作注意事项专题分析7 3 2电流差动保护仍然为变压器的电气量主保护 1 基本原理及相关说明变压器的运行原理实际上是能量守恒的基尔霍夫定律 变压器的电流差动保护之所以比较复杂是因为需要将能量守恒通过变压器各侧电流互感器变比及各侧电压折算成满足基尔霍夫电流定律的电流守恒 经过折算以后的满足基尔霍夫电流定律的各侧电流进行差动原理的计算 区内故障 各侧用于差动保护的电流互感器包括的范围 差动电流很大 保护可靠动作 区外故障或正常负荷状态下 差动电流理想状况为0 保护可靠不动作 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项7 3变压器保护原理及运行操作注意事项专题分析7 3 2电流差动保护仍然为变压器的电气量主保护 2 差动保护运行操作注意事项变压器在空载充电合闸之前应该将差动保护投入运行 变压器带负荷前 若电流回路不能保证正确性时要在带负荷前将差动保护退出运行 防止造成负荷损失 比如差动保护回路改造或元件更换 更换电流互感器 二次回路上的端子箱或保护屏进行更换等 在差动保护规定的应退出的异常情况发生时退出差动保护 如 差流越限告警 电流互感器断线 等 调度值班员应该有敏感的关注能力 需要正确判断是一次设备问题还是二次保护问题造成 故障判断中应该通过双重化配置的另外一套保护装置的运行状况 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项7 3变压器保护原理及运行操作注意事项专题分析7 3 3变压器电流差动保护的励磁涌流问题 1 基本原理与相关问题说明为保证电流差动保护的动作灵敏度 微机保护中的差动电流定值大大小于空载合闸时可能产生的励磁涌流 差动动作电流启动值一般为高压侧额定电流的一半0 5 而励磁涌流可以达到充电侧额定电流的6 8倍 通过对励磁涌流的特征进行识别 进而对空载合闸时的电流差动保护进行闭锁 现在运行的微机保护中 如南瑞公司的RCS 978系列 四方公司的CSC 326系列 南自公司的PST 1200系列 多采用二次谐波闭锁 波形对称原理闭锁 其实就是对励磁涌流波形的特点进行分析 励磁涌流含有很大的非周期分量是涌流偏向时间轴一侧 包含大量的二次谐波 并以二次谐波为主 励磁涌流波形出现间断角 波形不对称 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项 2 运行操作注意事项新投运的变压器为什么要冲击合闸5次 大修后变压器为什么要冲击合闸3次 一是为了测试变压器的绝缘强度 二是为了测试差动保护躲过励磁涌流的能力 绝缘强度的测试主要是用系统的冲击电压进行考验 对于保护躲励磁涌流的能力测试 仅管规定了5次和3次 但其中的原因与具体的次数无关 主要是因为在不同的电源电压 不同的合闸角及不同的剩磁情况下 变压器产生的励磁涌流是不同的 采用多次合闸就是为了得到不同的励磁涌流状况 变压器差动保护应该在空冲合闸时投入运行 值班调度员应该积累相关经验 励磁涌流中波形对称判据采用分相开放 但某些情况下 波形对称原理会闭锁失效 分析原因 这时如果判断系统电压无降低时 可以再次合闸进行尝试 励磁涌流在空载投入变压器时和外部故障切除后电压恢复过程均产生 所以在后一种情况下调度人员应该能够迅速的判断 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项 2 运行操作注意事项变压器差动保护中为什么要设置差动速断保护 为躲过励磁涌流的影响 变压器比率差动保护均设置二次谐波闭锁 或相关特征判断闭锁条件 但是当变压器差动保护范围内高压侧引线发生故障时 由于短路电流很差 可能造成电流互感器饱和而产生的二次谐波量增加 将比率差动保护闭锁 引起保护的拒动作或延缓动作 为防止上述情况的发生 增加不经过涌流闭锁条件的 差动电流速断保护 保证差动保护在变压器高压侧出口故障时快速的动作 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项7 3变压器保护原理及运行操作注意事项专题分析7 3 4变压器复合电压闭锁方向过流保护 1 基本原理与相关问题说明方向元件 过流保护经过方向元件闭锁是在多侧电源变压器或者并列运行变压器中保证动作选择性的措施 复合电压闭锁元件 复合电压包括相间低电压元件和负序电压元件 两个条件任一满足该元件开放保护过流保护 经过复合电压闭锁的过流保护可以按照躲过变压器额定电流整定 灵敏度提高 调度人员素质提升培训 继电保护模块 1 七 220kV变压器保护基本原理与运行操作注意事项7 3变压器保护原理及运行操作注意事项专题分析7 3 4变压器复合电压闭锁方向过流保护 2 TV断线对复合电压闭锁方向过流保护的影响方向元件 方向元件采用本侧的电流和电压 当TV断线时方向元件退出 闭锁过流保护 复合电压闭锁元件 当本侧电压断线后 本侧复合电压元件退出 不开放本侧及其他侧的过流保护 但是可以根据定值的设定选择其他侧复合电压闭锁 保证过流保护的正确动作 TV断线后 是否将复合电压闭锁过流保护变为纯过流保护的考虑 在系统中多