发电厂继电保护原理及整定-广东

1、继电保护四性解析一、继电保护概念定义：能反映电力系统故障，并作用于断路器或发出生信号的一种自动装置。在每一个需要保护的设备上配置。二、继电保护四性解析及其相互关系1选择性：有选择地切除故障。1）只切除故障设备。 2）尽可能缩小停电范围。思考：如何保证？通过保护原理、整定计算。反映单侧电气量 通过整定计算 反映两侧电气量 通过原理 2 速动性：尽可能快。因为故障持续时间越长，后果越严重。1） 与选择性间的矛盾：为什么很多保护（反映单侧电气量保护）人为加延时。解决：如果系统、保护对象能承受，优先保证选择性。否则牺牲选择性，保证速动性。2）与可靠性间的矛盾，速度越快，可靠性越差，因为延时意味着保护动

2、作判据连续判别成立，有一次不成立，判据返回、延时清零，不易误动和拒动；而速断保护判据成立一次就出口，易误动。解决：如果系统、保护对象能承受，速动保护可适当加延时。3 灵敏性：对保护范围内各种故障的反应能力。一个保护，总是期望其保护范围是稳定的，对于各种方式下各种故障类型均灵敏反映，但实际上做不到，或者说其保护范围是变化的，所以为保证最不利情况下满足规定的最小保护范围要求，灵敏性要求保护范围尽可能大。对单侧电气量保护，灵敏性与选择性构成了一对尖锐矛盾，通过整定计算协调。实际上，对单侧电气量保护，选择性与灵敏性说的是一件事，就是保护范围。选择性要求保护范围尽可能小，灵敏性要求保护范围尽可能大。4

3、可靠性：不误动、不拒动由保护的配置、原理、质量决定。误动、拒动，从后果危害程度看，拒动危害大提高可靠性问题转化为解决拒动问题解决办法是保护双重化（即每个保护对象，提供两个独立保护）。1） 对于发电厂厂用电系统，辐射型结构，一般是采用反应单侧电气量保护，当地、上级构成双重化。 这种双重化的特点是：动作慢（缺点）可以解决保护拒动或者断路器拒动。（优点）2) 对于大型重要设备、高压系统（220kV，同步运行系统，存在稳定性问题）或者需快速切除故障的系统，采用全线速动保护，采用反应两侧电气量保护，当地配置两套独立保护。这种双重化的特点是：动作快（优点） 无法解决DL拒动，要加失灵保护。（缺点）注意：双

4、重化解决拒动，放大了误动。5 结论：1） 了解四性本来的含义。2） 四性之间不是孤立的、静止的，相互之间是关联的、矛盾的。在实际工作中应根据具体情况，具体处理。发电厂继电保护整定计算概述1、典型接线 2、发电厂接地方式a) 系统、主变高压侧，启备变高压侧：接地系统。b) 发电机、主变低压侧，高厂变高压侧：不接地系统。c) 高压厂用6kV侧：包括高厂变低压侧，启备变低压侧。 不接地（<5A） 经消弧线圈接地，高厂启备变低压Y侧。 经高阻接地。 经中阻接地（比如20）：182A。 d） 低压厂用系统400V：接地（低厂变Y侧）。3、电厂保护配置讨论1）厂用电保护广泛采用电流保护。反应单侧电气

5、量保护厂用电几乎没有运行方式变化，仅考虑系统侧方式即可。单电源辐射型，无分支助增，存在多级级联情况。通过整定基本能满足四性要求。2）广泛采用反应两侧电气量的保护差动保护（有条件）。 差动保护从原理上保证了选择性、灵敏性、速动性高度统一，且不存在上下级配合问题。3）主设备发电机保护种类多，二三十种。电流保护原理：所反映电气量，相电流 ID 根据电流的大小判别故障，方法：实测电流与定值比较。适用范围：厂用电系统广泛应用，作为相间故障保护。（在接地系统中当然也可反应接地故障，但接地故障有专用的接地保护）。一、I段（电流速断保护）以高压厂用电为例，如图为三级级联供电系统。 A 1 B 2 C 3电流速

6、断保护无延时，电流大于定值即出口。定值如何确定？理想情况：短路点远近与短路电流成反比，希望I段保护线路全长，保护1的电流定值=B母线故障时流过保护电流。问题是这样会失去选择性，因为无法区分本线末端和相邻线出口故障，这两点的电气距离几乎就是一点，短路电流几乎是相等的。为保证选择性，保护范围必须缩短，同时由于短路电流的大小还受运行方式和故障类型的影响，为保证在任何情况下，不失去选择性，整定原则为：原则： 躲过最大方式下，末端B母线K(3)， 最有利情况，大方式下K(3)不能保护全长。不利时，小方式下K(2)，保护范围更小。同理：保护2，3注：1) I段整定无需考虑配合。2) 如果是最末端，无需考虑

7、选择性问题，可保护全长；如果存在上下级，则I段必然存在死区。二、II端（延时速断）作用：保护全长，为做到可靠保护全长，其保护范围必然伸到下一级，为保证选择性，要加延时。 （2030ms）(4060ms) 10ms电流定值整定原则：不超出相邻I段保护范围，习惯上讲：配合。 为确保能够保护全长，灵敏度： 。当然也可把校验灵敏度的过程作为另一个整定原则，即按末端有灵敏度整定。 理想状态：, 在此区间取值即可。如果灵敏度不满足要求，或者理解为不存在区间，可改为与相邻II段配合。 同理保护2、3。注：若存在多个相邻元件，应分别整定，取大者。三、III段（延时过流）I、II构成了主保护 当地后备 近作用：

8、后备 远方后备 远原则：躲正常运行。 Kh：为什么要考虑？a） 定值与正常负荷比较接近。b） 继电特征 如果不考虑返回，可能出现恰好落在和Ih之间一开始，保护不动，但区外故障时，保护动作切除故障，始终无法返回，延时到跳闸。所以实际上是按返回电流躲最大负荷整定：Ih Kk I fhmax为什么I、II段不考虑返回影响？因为I、II按故障整定，定值很大，正常时距定值很远，肯定能返回。时间定值：由于电流定值按躲负荷整定，保护范围很远。为保证选择性，时间空值按阶梯原则。灵敏度：近 远 四、复压过流 通过引入低电压和负序电压判据区别正常情况和故障情况，可降低重负荷情况下电流元件定值，提高灵敏度。多用于变

9、压器后备保护。低电压元件Udz，一般按（60%-80%）Ue 整定。负序电压U2，一般按躲正常时不平衡整定，为（6%-8%）Ue。电流元件按躲额定电流整定。时间定值按与相邻最长的后备保护时间配合在实际应用中，注意应校验复合电压灵敏度。由于普遍存在系统强、变压器阻抗大的情况，使得变压器低压侧发生故障，高压侧电压基本不变，高压侧复压根本不启动，起不到后备保护作用，形成所谓“死区”。校验复压灵敏度如果不满足，取消复压或者采用各侧复压“或”逻辑。五、反时限电流保护(一) 反时限阶段式电流保护：三条特性曲线可供选择：一般反时限： 强反时限： 极端反时限： 式中 t 为反时限过流保护的动作延时。 I 为变

10、压器二次侧实际电流值。 Ip为反时限电流保护启动值，当I > Ip时，保护启动。 tp为反时限时间常数。五、应用讨论1） 反应单侧电气量的保护原理，均是按阶段式配置的，应掌握其由来和原理。2） 完整的三段式电流保护，基本符合了反时限特性，与设备承受故障的能力曲线一致。3） 在实际应用中，可简化应用，如I、II或I、III或II、III组合。4） 相互之间的配合一般是指电流定值与时间定值全配合，实在没办法时，也可只配合时间定值。完全配合：电气量定值与时间定值均与下级配合。不完全配合：时间配合、电气量不配合。5） 时间定值与电流定值是密切相关的，缩小保护范围是解决时间定值过长的一个办法。比如

11、III段时间定值过长，超出设备承受能力，可考虑电流定值按与相邻II段或III段配合，时间定值就不必按阶梯原则。6） 反应单侧电气量保护其原理诸如阻抗保护、零序电流保护等，与阶段式电流保护思想完全一致，参照执行。7） 反配合问题，上级定值确定，整定本级。六、关于厂网定值配合发电厂、系统的主保护均为反应两侧电气量的快速保护，不存在配合问题，所以厂网定值配合是指后备保护间的配合。需与系统存在配合关系的发电厂后备保护有复压电流保护、阻抗保护、零序电流保护。1、复压电流保护电流定值按躲过变压器额定电流整定。时间定值按与相邻出线相间后备保护最长时间配合。2、阻抗保护阻抗保护一般采用园特性，保护范围包括系统

12、侧部分线路及主变，指向系统侧的保护边界与系统出线的I段或II段配合。3、零序电流保护一般发电厂主变配两段零序电流保护。零序I段按与系统出线的零序I段或II段配合，零序II段按与系统出线的零序后备段配合。 厂用电保护一、高厂变（启备变）保护 主保护：纵差（略）。1.1 高压侧后备保护复压电流保护1复压、低电压：按躲过正常运行时可能出现的最低电压整定。负序电压：按躲最大不平衡负序电压整定注意灵敏度校验。一般而言：复压均是这样整定，以后同。2电流定值：按额定电流整定时间定值：与低压侧分支过流段时限配合1.2 高厂变分支复压过流保护(一) 保护的作用6kV（或10kV）母线主保护 6kV（或10kV）

13、出线设备后备保护 (二) 保护配置一段分支限时速断保护，不投复压闭锁二段分支过流保护 ，投复压闭锁1. 分支限时速断保护1.1 分支限时速断保护动作电流原则1：按躲过在正常的最大负荷电流下单独一台最大电机启动时最大电流整定；原则2：按躲过本段需要自启动电动机的最大启动电流整定，按60%负荷自启动计算原则3：按与6kV段设备的速断最大值配合原则4：按保高厂变6kV母线短路有灵敏度整定1.2 分支限时速断保护动作时间与6kV电动机、低厂变速断时间配合 2. 分支过流保护2.1 分支过流保护动作电流原则：躲过正常运行时的最大负荷电流2.2 分支过流保护动作时间原则：与6kV段过流时间配合1.3 高厂

14、变分支接地保护一般在低压侧Y形中性点经电阻接地，在接地回路中通过零序电流互感器构成，做低压侧绕组、高压厂用系统接地保护，两段式。1零序I段按与高压厂用未级出线逐级配合，实际上，高压厂用系统中，不论在哪里K(1) （20）最末一级 =逐级：t：最末一级 0.3s，则0.3s+t 2零序II段：按与I段配合二、低压厂变保护（6kV/400V）一般为成套综合保护。2.1 电流速断I段 1：1）按躲低压侧K(3)整定= 1.3 ：大方式 ：标幺2）按躲励磁涌流整定 =10122灵敏度校验：按保护出口K(2)校验3： 0 DL断路器。=0.3 FC回路。2.2 带时限电流速断（II）1整定：与低厂变低压

15、侧出线快速保护配合整定= 1.2 相邻定值最大值 除该线外的负荷电流 （如果400V侧的负荷支路过多，应考虑其它负荷电流）2灵敏度：按低压侧出口K(2)校验。3：= 2.3 低厂变过电流保护（III）1：按躲低厂变所带负荷中需自起动电动机最大起动电流和整定。，=1.2，一般为45 Ie。：等效至6kV母线系统电抗，以变压器额量为基准的标么。：低厂变的标么。：需自启动电动机的等效电抗标么。 6 2.5 2Klm计算：同上32.4 反时限电流保护 正常 非常 极限其中：动作时限：时间常数：起动电流 ：三相中最大电流若III段改为反时限，则以达到同样保护效果为原则进行整定。= 计算出 ：已知2.5

16、低厂变负序电流保护 用于不对称故障，相当于后备，II段可不要或采用反时限。1I段：按低压侧出口K(2)有灵敏度整定。电流：时间：与低压侧出线配合，最好校验一下是否超越，一般 2II段：按躲最大不平衡负序电流整定。 = 0.3时间：与低厂变高压侧该电压等级内相间短路后备保护时限配合。2.6 低厂变高压侧接地保护1经电阻接地时（在高厂变、启备变中性点） t 0 s26kV系统中性点不接地时接地后：1）故障分支3I0为所有非故障分支3I0和 2）非故障分支3I0为本身电容电流。 外部接地故障时，流过本身的零序电流。 =0.51 s2.7 低厂变低压侧零序电流保护反应中性线上的零序电流11）按躲正常运

17、行时中性线上流过最大不平衡电流整定 =0.4 ：低压侧额定电流2）按低压侧母线出线零序保护动作电流配合 2灵敏度：按低压侧出口K(1)校验3t：与低压侧出线配合t = 0.8时间之所以要取得大一些，是因为有的400V出线上设有零序保护，而零序的保护范围很大，当发生接地故障时，可能会出现越级。2.8 低厂变低压侧 一般无保护，最多投一个过负荷。三、高压电动机一般为成套综合保护。31 电流速断（I）1 用于起动过程 用于正常运行时：按躲最大起动电流整定 =1012：1）按躲母线K(3)时反馈电流 =82）按躲外部故障切除电压恢复时自起动电流 =682t：1）断路器 t=02）熔断器 t=0.3s3

18、2 负序电流保护（不对称故障：匝间、断相、相序错、严重不平衡） =0.5-1 由于负序电流保护无方向性，外部不对称故障可能会误动，所以时间定值要与外部保护配合。有的保护利用了正序负序电流相对大小来判别内外部故障，其原理是：电动机的正序阻抗大于负序阻抗，Z1>Z2，在两相短路时（因为电动机中性点不接地，不用考虑单相接地故障），通过分析可知：外部故障，I2>I1；内部故障，I2<I1。如果有此功能，时间定值可整定得小些，否则，整定得大些。33 长时间起动保护t：起动时间 从10%1.1为止。=1025st = KKtzq , KK =1.234 正序过电流保护（堵转保护和正序过负

19、荷保护） 堵转时，S1，电流急剧增加。 =1.3 t= KK tzq35 电动机过负荷 电流定值同上，时间定值按电动机允许的承受能力整定。36 电动机过热保护热模型： 正序电流过大或负序电流过大都会引起发热，所以 其中： 0.5 （起动时I较大，防止其误动）= 1 （起动后）= 310 （负序电流引起的热效应占主要作用，所以取大。）：发热时间常数，厂家提供取500600s：散热时间常数 取4 37 电动机低电压保护为保证重要电动机自起动，在非重要电动机上设低电压保护。 =0.5s =910s38 电动机过电压保护三相线电压过大时，电动机发热。 t = 2s 或按其承受过电压能力整定。39 电动

20、机单相接地保护若是不接地系统，按躲区外故障流过本支路的零序电流。若是经小电阻接地，按灵敏度整定。动作时间取0s。四、高压馈线保护6KV母线引出至煤场。有条件时尽量采用差动，无条件时采用阶段式电流。1、速断按躲本线末K（3）整定IDZ.I = KK IdMAX , tdz 0 2、限时电流与相邻的速断配合整定IDZ.II = KK IDZ.I , tdz 0.3s3、过负荷按躲最大负荷电流整定IDZ.III = KK Ifh.MAX , tdz 0.6s4、零序电流保护一般为小电阻接地， 逐级配合。 发电机差动保护（比率制动式）1. 原理NT 正常、外部故障时为穿越性的，差动电流为0。反应电气量

21、 内部短路，实际反应的是I 。分相构成。2不平衡电流实际上，由于差动电流是从TA二次侧构成的，在正常及外部时= 0a） 正常：TA 10P标称变比误差3，设正常工作在Ie =ICD = Ibp =Ker Ie 实际上，保护装置的交流通道和采样同样造成不平衡。b） 外部故障： （同型系数，非周期系数，变比误差系数）不平衡电流示意图如下，横轴为穿越性电流，纵轴为差动（不平衡）电流。c） 对于常规差动保护整定原则：保证外部故障可靠不误动，躲最大不平衡电流。显然：保护不灵敏。在内部发生不严重的故障，可能拒动。所以，应设计一种既能保证区外故障可靠不误动，又能保证区内故障有足够的灵敏度。3比率制式差动保护

22、IcyIgIk.maxKIqIcd动作方程： Icd > Iq +K ( Icy - Ig ) ICY >Ig 其中：启动定值，（0.20.5）Ie ：拐点电流，（0.81）Ie 取0.40.7 即，要求，比率制动。 = = Izd，以穿越性电流作制动，叫做制动电流。讨论： 区外故障，差动电流就是不平衡电流Ibp，动作特性保证其可靠不误动；内部故障，Icd I Id，就是故障点总电流，而制动电流是两者相减再除2，变得较小。也就是说，制动电流在内部故障时，也会起制动作用，但较小，不会影响保护正确动作。灵敏度校验：按最不利情况，未并网，端部发生K(2)按照上述原则整定，灵敏度一定是满足

23、的。结论：1 主保护，反映相间故障。 2 不反应同相匝间、开焊故障。4标积制动式动作方程同上。区别：制动量， arg( IN, - IT ) 正常及区外故障：=0，Izd 就是穿越性电流。 内部：=180°，Izd 0，这样相对于上式更灵敏。5不完全纵差 原理相同，区别仅仅是要引入平衡系数。变压器（发变组）差动保护（比率制动）1原理与发动机差动相同，但存在特殊性。 两绕组 ： 三绕组 四分支： 两绕组 ( IH IL ) / 2Izd(Icy) 三绕组 四分支：同上 对于三分支以上的情况，制动电流的本质仍然是以穿越性电流作制动。 动作特性：与发电机相同。2平衡系数问题对发电机：两侧的一次侧流过同一个电流，不平衡仅是二次侧造成的，几乎不用考虑。对变压器：由于励磁支路，一次侧本身就