某著名企业变电二次设备及系统培训课件

某著名企业技术学院标准化课程课程名称：变电二次设备及系统课程编码：ZYYW20120204培训对象：非电专业新员工开发人：霍永红认证时间：2012年8月某著名企业公司2011年度新入职员工第二期集中培训班技能竞赛主讲：宋志明变电二次设备及系统课程结构图变电二次系统构成继电保护基本知识线路保护微机保护系统继电保护配置及原理变压器保护变电二次设备及系统安全自动装置微机保护装置组成母线保护监控系统变电二次设备及系统1变电站二次系统的构成·一次设备是直接生产、输送和分配电能的设备，如发电机、变压器、断路器、隔离开关、电力电缆、母线、输电线、电抗器、避雷器、高压熔断器、电流互感器、电压互感器等。·一次设备及其相互间的连接电路称为一次接线或主接线，是构成电力系统的主体。变电二次设备及系统1变电站二次系统的构成·对一次设备起控制、保护、调节、测量等作用的设备称为二次设备，如控制与信号、继电保护及安全自动装置、电气测量仪表、操作电源等。·二次设备及其相互间的连接电路称为二次接线或二次回路。变电二次设备及系统1变电站二次系统的构成变电站二次系统的构成包括：1.监控子系统2.保护子系统3.自动控制系统4.人机联系变电二次设备及系统单击此处编辑课程编码2继电保护基本知识电力系统故障变电二次设备及系统2继电保护基本知识所谓短路是指相与相之间或相与地之间的短接，以及电机或变压器同一相绕组不同线位，间的短接。电力系统变电二次设备及系统2.1继电保护基本知识电力系统故障的危害有哪些？变电二次设备及系统2.1继电保护基本知识·故障点的电弧使故障设备损坏。·短路电流使故障回路中的设备遭到损坏。·短路时可能使电力系统的电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏，影响用户产品质量。严重时可能造成电压崩溃，引起大面积停电。·破坏电力系统运行的稳定性。可能引起系统振荡，甚至造成电力系统的瓦解。变电二次设备及系统2.1.1继电保护的作用继电保护与一次侧电力系统设备之间的连接简图。断路器断路器操动机构直流+KM跳合闸信号一次侧继电保护装置继电保护就是通过二次侧弱电系统来控制(如跳开、闭合)一次侧强电系统设备。\dot{I}_{2}→*电流互感器二次侧故障时发出跳闸命令I₁不正常工作时发出告警信号负荷继电保护的接线简图变电二次设备及系统2.1.2继电保护的基本要求继电保护的要求简称“四性”选择性速动性灵敏性可靠性变电二次设备及系统2.1.2继电保护的基本要求选择性有选择性例1:当k1点短路时,保护1.2动→跳1QF,2QF变电二次设备及系统2.1.2继电保护的基本要求选择性例2:变电二次设备及系统2.1.2继电保护的基本要求速动性可以提高系统稳定性减少用户在低电压下工作时间作用于断路器跳闸的保护都要求动作迅速减少故障元件损坏程度避免故障进一步扩大变电二次设备及系统2.1.2继电保护的基本要求灵敏性对反应于数值上升而动作的过量保护(如电流保护)保护区内金属性短路时故障参数的最小计算值Ksen保护的动作参数变电二次设备及系统2.1.2继电保护的基本要求灵敏性对反应数值下降而动作的欠量保护(如低电压保护)保护的动作参数Ksen保护区内金属性短路时故障参数的最大计算值变电二次设备及系统2.1.2继电保护的基本要求可靠性正确动作率=正确动作次数动作总次数变电二次设备及系统2.1.2继电保护的基本要求可靠性变电二次设备及系统2.1.3继电保护基本构成执行部分根据逻辑部分送来的信号，按照预定的任务，动作于断路器跳闸或发出信号。变电二次设备及系统2.1.4继电保护分类按保护所反应的故障类型相间短路保护接地保护失磁保护匝间短路保护变电二次设备及系统2.1.4继电保护分类能按要求切除被保护线路(或元件)范围内的短路故障起主要作用的继电保护。主保护当主保护或断路器拒绝动作时起作用的继电保护。有远后备和近后备两种方式。后备保护辅助保护一般用于弥补主保护某些性能的不足，而装设的一种保护。变电二次设备及系统2.1.4继电保护分类按被保护的对象发电机保护变压器保护2输电线路保护-3146电容器保护——5母线保护电动机保护变电二次设备及系统2.1.4继电保护分类)按保护所反应的物理量变电二次设备及系统课上练习·选择题·1、下列不属于电力系统继电保护的四项基本性能要求的是(B)。(A)可靠性；(B)安全性；(C)选择性；(D)快速性。·2.属于二次设备的是(D)。(A)母线；(B)断路器；(C)电流互感器；(D)继电器。变电二次设备及系统课上练习·3、当系统发生故障时，正确地切断离故障点最近的断路器，是继电保护的(B)的体现。(A)快速性；(B)选择性；(C)可靠性；(D)灵敏性。·4.以允能最快速度动作于断路器跳闸，以断开故障或终止异常状态的发展，是继电保护的(B)的体现。(A)灵敏性；(B)快速性；(C)可靠性；(D)选择性。变电二次设备及系统课上练习·判断题·1、电力系统继电保护的四项基本性能要求为可信赖性、安全性、选择性和快速性。(×)·2.继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本设备，任何电力元件不得在无保护的状态下运行。()√变电二次设备及系统课上练习·3、继电保护在电力系统的主要作用是防止事故的发展，限制事故的影响范围，最大限度的确保安全发、供电。()·4.电力系统继电保护的四项基本性能要求为可靠性、选择性、快速性和灵敏性。()变电二次设备及系统课上练习·5、快速切除故障，是为了提高电力系统的暂态稳定性。（√）·6.不重要的电力设备可以在短时间内无保护状态下运行。（×）变电二次设备及系统2.2继电保护配置及原理变电二次设备及系统2.2继电保护配置及原理输电线路线路保护变电站母线母线及失灵保护变压器变压器保护站用电变压器站用变保护继电保护的对象电容器电容器保护电抗器电抗器保护发电机发电机保护电动机电动机保护变电二次设备及系统2.2继电保护配置及原理线路线路保护范围母线保护范围线路220kV1母220kV2母线路站用变电容器主变保护范围二只<八母二只<一母线路1#主变10kV1段变电二次设备及系统2.2.1220kV线路保护变电二次设备及系统2.2.1220kV线路保护变电二次设备及系统2.2.1.1220kV线路保护----主保护纵联保护：是利用线路两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成保护。如何比较两端的电气量?本端电气量信息告诉对端，对端电气量信息告诉本端。ImInInInGMQF1QF2QF3QF4N电二次设备及系统2.2.1.1220kV线路保护-主保护通道类型：电力线载波通道微波通道光纤通道导引线通道随着某著名企业的建设发展，线路保护通道将实现全面光纤化变电二次设备及系统2.2.1.1220kV线路保护--主保护变电二次设备及系统2.2.1.2220kV线路保护----后备保护距离保护工作原理：零序保护工作原理：正常时：3I0=Ia+Ib+Ic=0短路时：3I0=Ia+Ib+Ic=Ika变电二次设备及系统2.2.1.2220kV线路保护----后备保护欧姆定律——电路中通过的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比。——阻抗测量距离保护变电二次设备及系统2.2.1.2220kV线路保护----后备保护负载阻抗，其值较大植而距离保护是反映被保护线路始端电压和工作的一种保护，这个比值称为测量阻抗正常运行时Z_{m}=\frac{U}{I}=Z_{f}ABZjX短路阻抗，QF1UQF2其值较小短路故障时Z_{m}=\frac{U}{I}=Z_{K}Z_{K}AB|CZZ_{f}φxφRQF1UQF2QF3fZ_{K}变电二次设备及系统2.2.1.2220kV线路保护----后备保护距离保护的由来就是保护安装处与短路点之间的距离距离保护的定义距离保护就是根据故障点至保护安装处的距离来确定动作时间的一种保护方式因为距离保护时根据测量阻抗的大小来反映故障点的远近，故称为距离保护。由于它是反映阻抗参数而工作的，故有时也成为阻抗保护。变电二次设备及系统2.2.1.2220kV线路保护-后备保护距离保护属于反应单端电气量变化而构成的保护。距离保护的配置一般为三段式。距离保护的优点是基本不受系统运行方式变化的影响。其中，距离I段不受系统运行方式的影响。变电二次设备及系统单击此处编辑课程编码2.2.1.3220kV线路保护-主流厂家设备某著名企业WXXH-803NR四方某著名企业NARI-RELAYSELECTRICCO.,LTD.变电二次设备及系统课上练习1、既能保护本线路全长，又能保护相邻线路全长的保护是(C)。(A)距离Ⅰ段；(B)距离Ⅱ段；(C)距离Ⅲ段(D)高频距离保护。2.高频保护的范围(A。(A)本线路全长；(B)相邻一部分；(C)本线路全长及下一段线路的一部分；(D)相邻线路。变电二次设备及系统课上练习220kV线路保护是如何配置的？主保护：纵联差动保护纵联距离（方向）保护后备保护：三段式的相间距离保护三段式的接地距离保护阶段式零序保护。变电二次设备及系统2.2.2220kV母线保护的配置变电二次设备及系统2.2.2220kV母线保护的配置线路1母线差动保护断路器失灵保护I_{1}保护构成母联失灵保护母联死区保护母联过流保护母联非全相保护(选配)母线差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律I_{2}\overrightarrow{I}_{1}=-\overrightarrow{I}_{2}I_{cd}=\overrightarrow{I}_{1}+\overrightarrow{I}_{2}=O线路2变电二次设备及系统2.2.2.1220kV母线保护----母线差动保护母线差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律母线发生故障时：例如1号母线故障故障母线的选择：1母小差：2母小差：线路2变电二次设备及系统如图所示,220kV母线配置有差动保护，电流值为二次流入保护的电流，(各断路器CT变比相同)，试求大差和I

母小差、II母小差各多少安?课上练习变电二次设备及系统2.2.2.1220kV母线保护-母线差动保护区外故障变电二次设备及系统2.2.2.1220kV母线保护-母线差动保护区内故障变电二次设备及系统2.2.2.1220kV母线保护-母线差动保护区内故障变电二次设备及系统2.2.2.2220kV母线保护----断路器失灵保护断路器失灵保护是"近后备"中防止开关拒动的一项有效措施，当断路器拒动时快速切除相连的其它电源支路，保证系统稳定。变电二次设备及系统2.2.2.3220kV母线保护-母联断路器相关保护线路1线路3220kV1母母联断路器母联死区保护220kV2母母联失灵保护充电过流保护(选配)非全相保护(选配)变电二次设备及系统母联充电保护·当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保护切除故障。变电二次设备及系统2.2.2.4220kV母线保护-造成母线故障的原因母线故障大多是单相接地短路和由其引起的相间短路。造成母线故障的主要原因有：1)母线绝缘子和断路器套管的闪络；2)装设在母线上的电压互感器及装设在断路器和母线之间的电流互感器发生故障；3)操作切换时引起空气断路器和隔离开关的支持绝缘子损坏；4)因为空气污秽，其中含有损坏绝缘子的气体或固体物质而导致的闪络等；5)由于运行人员的误操作，如带负荷拉隔离开关产生电弧而引起母线故障等。变继电保护的备基本系配设置单击此处编辑课程编码2.2.2.5220kV母线保护----主流厂家设备变电二次设备及系统课上练习造成母线故障的的主要原因有哪些?1)母线绝缘子和断路器套管的闪络；2)装设在母线上的电压互感器及装设在断路器和母线之间的电流互感器发生故障；3)操作切换时引起空气断路器和隔离开关的支持绝缘子损坏；4)因为空气污秽，其中含有损坏绝缘子的气体或固体物质而导致的闪络等；5)由于运行人员的误操作，如带负荷拉隔离开关产生电弧而引起母线故障等。变电二次设备及系统2.2.3变压器保护的配置变继电保护设备基及保酸置单击此处编辑课程编码2.2.3.1变压器保护的配置纵联差动保护(电气量)主保护瓦斯保护(非电量)复合电压闭锁过流(方向)保护零序过流(方向)保护保护构成后备保护间隙电流及零序电压保护失灵联跳主变各侧保护过负荷保护冷却器全停保护其他非电量保护油面(绕组)保护压力释放保护变电二次设备及系统2.2.3.2变压器保护——差动保护差动保护是变压器的主保护，主要反应变压器油箱、外部套管和引出线的相间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障(短接匝数较多)差动保护是按比较被保护的变压器各侧电流的大小和相位的原理实现的。变电二次设备及系统单击此处编辑课程编码2.2.3.3变压器保护——差动保护变压器差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律变电二次设备及系统单击此处编辑课程编码2.2.3.4变压器保护——瓦斯保护变电二次设备及系统2.2.3.4变压器保护——瓦斯保护瓦斯保护的概念油箱内各种短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其它绝缘材料分解，产少气体。气体从油箱经连通管流向油枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。变电二次设备及系统2.2.3.5变压器保护——后备保护为什么还要配置变压器后备保护?变压器作为重要的电气元件，不仅装设具有快速动作的主保护(瓦斯和纵差)，还装设有反应相间短路和接地故障的后备保护。既能反应变压器故障作主保护的近后备，又能反应变压器外部故障，作相邻元件的远后备变继电保护的备基本系配置单击此处编辑课程编码2.2.3.6变压器保护——主流厂家设备变电二次设备及系统课上练习3.气体(瓦斯)保护是变压器的(B(A)主后备保护；(B)故障的主保护；(C)外部故障的主保护；(D)外部故障的后备保护。变电二次设备及系统课上练习·4、变压器的纵差动保护(A)。·(A)能反应油箱的故障；(B)只能反应油箱的故障；(C)不能反应油箱的故障。·5.变压器差动保护范围为(C)。·(A)变压器低压侧；(B)变压器高压侧；(C)变压器两侧TA之间设备；(D)变压器中间侧。变电二次设备及系统课上练习·6.距离保护第一段动作，切除故障的时间是()B。·(A)绝对零秒；(B)保护装置与断路器固有的动作时间；(C)可以按需要而调整；(D)0.1s

。A·7、变压器发生故障时的主保护是()保护。·(A)瓦斯；(B)过电压；(C)过流。变电二次设备及系统课上练习·8、变压器装设的过流保护，是变压器(B)。(A)负荷过电流主保护；(B)差动、瓦斯保护后备保护；(C)线圈相间短路过电流主保护。·9、断路器失灵保护是(B)。·(A)主保护；(B)近后备保护；(C)辅助保护；(D)远后备保护。变电二次设备及系统课上练习·10、所谓母线充电保护是(C)。(A)母线故障的后备保护；(B)利用母线上任一断路器给母线充电时的保护；(C

)利用母联断路器给另一母线充电时的保护。变电二次设备及系统课上练习·判断题·1、距离保护是利用线路阻抗元件反映短路故障的保护装置。()·2、变压器外部有穿越电流流过时，气体继电器动作。()·3.所谓微机变压器保护双重化指的是双套差动保护和一套后备保护。()变电二次设备及系统课上练习·判断题·4、变压器的后备保护，主要是作为相邻元件及变压器故障的后备保护。（）·5.差动保护范围是变压器各侧TA之间的设备。（√）变电二次设备及系统2.2.4微机保护装置的硬件组成+5VU=逆变电源CRT键盘CRT±15V人机接口U,I模拟量输入单片微机输出通道跳闸系统输出通道信号开关量输入一般典型的微机保护硬件结构是由五个部分构成的，即数据处理系统(微机主系统)、数据采集系统(模拟量输入系统)、数字量(开关量)输入/输出系统、人机接口、电源系统。变电二次设备及系统2.2.4微机保护装置的硬件组成通信跳闸电源交流低通滤波CPU光耦信号出口DCACLPFCPUOPT1SIGOUT1OUT2①①①①①①①cpu电源输入系统输出系统系统系统变电二次设备及系统2.2.4微机保护装置的硬件组成3×3键盘运行TV断线RCS-931A充电NR超高压线路成套快速保护装置通道异常跳A确认跳B跳C取消重合闸汉字显示器液晶对比度调整0信号复归调试通讯口模拟量输入装置的正面面板布置图人机接口变电二次设备及系统课上练习·选择题·1、把交流电转换成直流电的过程叫()。(A)变压;(B)稳压;(C)整流;(D

)逆变。D·2.把直流电转换成交流电的过程叫()。(A)变压;(B)稳压;(C)整流;(D

)逆变。变电二次设备及系统课上练习微机保护硬件系统通常包括哪几个部分？微机保护硬件系统通常包含以下五个部分：(1)数据处理单元，即微机主系统；(2)数据采集单元，即模拟量输入系统；(3)数字量输入/输出系统，即开关量输入/输出系统；(4)人机接口；(5)逆变电源。变电二次设备及系统单击此处编辑课程编码3自动装置基本知识电力网中的自动装置包括备用电源自动投入装置、自动重合闸装置、自动并列装置、低频低压减载装置、自动解列装置、安全稳控装置、故障录波装置、故障测距装置等。变电二次设备及系统3.1自动重合闸应用：主要用于输配电线路二次系统中，对线路断路器的非手动(包括遥控)分闸进行重新合闸操作。据统计，架空输电线路上有90%的故障是瞬时性的故障，如雷击、鸟害。变电二次设备及系统3.1自动重合闸自动重合闸的作用1.提高了供电的可靠性。2.补救保护误动、人员误碰、机构失灵导致的断路器的误跳闸。3.提高了系统并列运行的稳定性。变电二次设备及系统3.1自动重合闸单相重合闸自动重合闸的方式三相重合闸综合重合闸重合闸停用位置不对应起动重合闸的起动方式保护起动变电二次设备及系统自动重合闸与继电保护的配合方式自动重合闸与继电保护的前加速配合方式自动重合闸与继电保护的后加速配合方式变电二次设备及系统3.2备用电源自动投入装置·定义：当工作电源因故障自动跳闸后，自动迅速地将备用电源投入的一种自动装置，简称备自投装置。·作用：提高供电的可靠性。变电二次设备及系统3.2备用电源自动投入装置基本要求1、应保证工作电源断开后，备用电源才能投入。2、工作母线不论任何原因电压自行消失，备用电源均应投入。3、备用电源只能投入一次。4、若电力系统故障使工作电源和备用电源同时消失时，备自投装置不应动作。5、备自投装置应配有减负荷功能。6.备用电源投于故障时，继电保护应加速动作。7、备自投装置的动作时间以使负荷的停电时间最短为原则。变电二次设备及系统3.2备用电源自动投入装置举例1变电二次设备及系统3.2备用电源自动投入装置举例2进线备自投方式1变电二次设备及系统3.2备用电源自动投入装置举例3进线备自投方式2变电二次设备及系统课上练习·判断题·1、为了使用户的停电时间尽可能短，备用电源自动投入装置可以不带时限。(×)·2.误碰保护引起断路器跳闸后，自动重合闸不应动作。()×变电二次设备及系统课上练习对备用电源自动投入装置的基本要求有哪些?1、应保证工作电源断开后，备用电源才能投入。2、工作母线不论任何原因电压消失，备用电源均应投入。3、备用电源只能投入一次。4、若电力系统故障使工作电源和备用电源同时消失时，备自投装置不应动作。5、备自投装置应配有减负荷功能。6.备用电源投于故障时，继电保护应加速动作。7、备自投装置的动作时间以使负荷的停电时间最短为原则。变电二次设备及系统4变电站监控系统监控系统数据采集安全监视与控制与数据处理记录操作闭锁模拟量遥测开关量遥信电能量越线告警.事件顺序记录故障录波.运行参数统计计算.谐波分析与监视吖ぴ操作遥控变压器分接头遥调五防系统变电二次设备及系统4.1数据采集数据采集：对一次运行设备的各种状态信息进行采集主要内容模拟量(遥测量)：电压，电流和功率值，频率等。此外还有变压器油温，变电站室温，直流电源电压，所用电电压和功率等。开关量(遥信量)：断路器状态，隔离开关状态，变电站一次设备状态及报警信号，变压器分接头位置信号，继电保护动作信号等。电能量：又称脉冲量，指电能表输出的电度量。变电二次设备及系统4.2数据处理和记录变电所内运行参数和设备的越限报警及记录越限报警：在监控系统运行过程中，对采集的电流、电压、主变压器、频率等量，不断进行越限监视，如发现越限，立刻发出告警信号(信号和音响提示)，同时记录和显示越限时间和越限值。另外，还要监视保护装置是否失电，自控装置工作是否正常等。记录：监视及越限告警均保存到数据库中，便于以后进行事故或缺陷分析，或供检修参考。变