继电保护基本原理及应用

.,继电保护培训课件,继电保护培训课件,杨先义,.,继电保护培训大纲,1、继电保护的基本原理及应用10kV馈线保护10kV电容器保护主变保护备自投及与主变保护的配合接口110kV/220kV线路保护母差及失灵保护2、电压异常的判断处理3、软硬压板的对应关系4、旁代主变的保护调整,.,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,.,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、功角变化电气量组合判别：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、电流差动,.,10kV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,.,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,.,低周减载的原理,电源负荷,功率失衡的危害!,.,压板对应,定值清单压板配置,.,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,.,2、10kV电容器保护配置,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：）,.,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？,定值清单压板配置,.,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；(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。,.,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,.,变压器保护的配置示意图,G0,低后备,高后备,差动,非电量,.,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,.,微机差动保护二次接线,.,差动逻辑,.,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。,.,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(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,.,励磁涌流特点,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！励磁涌流波形出现间断特性。（间断角闭锁原理）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）涌流偏于时间轴的一方，非对称性涌流。（波形识别技术）,.,比率差动制动曲线,折线型比率制动由启动电流、拐点电流、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,.,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。,.,主保护压板投退,跳闸矩阵定值清单压板配置,.,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,.,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过流的电流定值大大下降，也就提高了灵敏度。,.,复压过流逻辑框图,.,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。,.,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,.,主变后备保护配合：,10kVI段,10kVII段,181,182,130,901,902,930,10kV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；,.,备自投,1、备自投的常见种类：,进线备自投内桥备自投分段备自投分段负荷均分备自投特殊备自投,.,2、备自投的配置,10kVI段,10kVII段,181,182,130,901,902,930,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,.,3、负荷均分备自投,I段,II段,181,182,130,1,4,3,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3,5,6,2,183,III段,IV段,.,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。,.,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。,.,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投和进线重合闸不可同时投入,.,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,.,老师，学员强烈建议，课间休息10分钟！,1、开冰箱门2、把大象放进去3、关冰箱门,.,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,.,距离保护的时限特性,三段式距离保护,.,双回线相继速动原理,Z2动作，邻线Z3动作后返回，Z2经小延时不返回，立即跳闸。,.,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。,.,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。,.,高频通道的组成,.,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。,.,光纤保护通道接口,.,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,.,母线保护,母线区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,.,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,.,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,.,典型失灵保护启动回路,失灵保护开入,TA,TB,TC,SA,SB,SC,SABC,TJR,TA,TB,TC,1#保护启动失灵,2#保护启动失灵,三跳启动失灵,01,03,.,母差保护应注意问题,单母投入压板强制分列压板TV切换压板充电保护压板刀闸置位,1、开冰箱门2、把大象放进去3、关冰箱门,.,微机线路保护结构,结构,.,LFP901A硬件整体结构图,输入系统,CPU系统,人机系统,输出系统,.,RCS900微机保护硬件原理,.,实际的硬件保护装置（LFP901),.,变压器保护硬件装置（PST1200),.,BP-2母线保护硬件,.,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,.,三元件TV接线,10kVTV变比：10/3kV/100/3V/100/3V110kVTV变比：110/3kV/100/3V/100V,.,小电流系统单相接地,UA,UB,UC,0,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),.,.,.,57V,57V,300/100V,57V,.,小电流系统单相接地或绝缘降低,A,B,C,3U0,0,0,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或57V),绝缘降低的电气特征：线电压保持对称，绝缘降低相电压下降，健全相电压升高，零序电压由无变有,绝缘降低,.,TV二次断线,电气特征：有线电压降低，有相电压下降，有相电压不变；零序电压无。,.,TV一次断线,电气特征：有线电压降低，有相电压下降为0，有相电压不变；零序电压有。,.,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。,.,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TA,旁