发电厂继电保护原理及整定.pdf
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1、继电保护四性解析继电保护四性解析 一一、继电保护继电保护概念概念 定义: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。 二二、继电保护四继电保护四性解析性解析及其相互关系及其相互关系 1选择性: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: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
2、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 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: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,
3、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。 2 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 可靠性: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
4、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) 注注意意:双重化解决拒动,放大了误动。 5 结论: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。 3 发电厂继电保护整定计算发电厂继电保护整定计算概述概述 1、典型接线典型接线 2、发电厂接地方式发电厂接地方式 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
5、。 c) 高压厂用 6kV 侧:包括高厂变低压侧,启备变低压侧。 不接地(1.2 I 。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。 K I I B II min dz.1 理想状态: I dzK II B IKI K I 2 .dz.1 min , 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。 II dzK II IKI 2 .dz.1 sttII0.3t 2 II 1 同理保护 2、3。 注注:若存在多个相邻元件,应分别整定,取大者。 三、三、III 段段(延时过流)(延时过流) I、II 构成了主保护 当地后备 近
6、 作用作用:后备 远方后备 远 原则原则:躲正常运行fhmaxI。 III K dZ-1 fhmax h K I I K Kh:为什么要考虑? a) 定值与正常负荷比较接近。 b)继电特征 7 如果不考虑返回,可能出现恰好fhmaxI落在dZI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fnmaxI距定值很远,肯定能返 回。 时间定值时间定值: 由于电流定值按躲负荷整定, 保护范围很远。 为
7、保证选择性, 时间定值按阶梯原则。 III-1III2t=t +t III-2III-3t=t+t III-3t= 灵敏度灵敏度: 近 (2) B L III Z-1 dmin m d I K= I 远 (2) C III Z-1 dmin m d I K=1.3 I L 四、复压过流四、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
8、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。 8 五、反时限电流保护五、反时限电流保护 ( (一一) ) 反时限阶段式电流保护: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: p 02.0 p t 1II 14.0 t 强反时限: p p t 1II 5.13 t 极端反时限: p2 p t 1II 80 t 式中 t 为反时限过流保护的动作延时。 I 为
9、变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、五、应用讨论应用讨论 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,
10、缩小保护范围是解决时间定值 过长的一个办法。 比如 III 段时间定值IIIt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。 9 六、六、关于厂网定值配合关于厂网定值配合 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
11、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。 10 发电机差动保护(比率制动式)发电机差动保护(比率制动式) 1. 原理原理 正常、外部故障时为穿越性的,差动电流为 0。 反应电气量 CdTNI =II 内部短路,实际反应的是I K I 。 分相构成。 2不平衡电流不平衡电流 实际
12、上, 由于差动电流是从 TA 二次侧构成的, 在正常及外部时CdI= bpI 0 a) 正常:TA 10P 标称变比误差3。 设正常工作在 Ie CdI=2 0.03Ie 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:CdCC P KmaxIKKa K Ier (CCK同型系数,PKa非周期系数, Ker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。 dZK bPmax K P CC KmaxIK IK Ka KK Ier 显然
13、: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的 保护。 N T 11 3比率制式差动保护比率制式差动保护 动作方程: C dq I I C yg I Iq +K ( Icy - Ig ) ICY Ig 其中:qI:启动定值, (0.20.5)Ie gI:拐点电流, (0.81)Ie gK qKerapCCK II IIKKKK K max max 一般取 0.40.7 即CyI,要求CdI,比率制动。 CyI= TN 1 (II ) 2 = 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
14、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) 2 II (KI I K gzdq cd LM ) 按照上述原则整定,灵敏度一定是满足的。 结论:1 主保护,反映相间故障。 Icy Ig Ik.max K Iq Icd 12 2 不反应同相匝间、开焊故障。 4标积制动式标积制动式 动作方程同上。 区别:制动量 cosIII TNzd , arg( IN, - IT ) 正常及
15、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不完全纵差不完全纵差 原理相同,区别仅仅是要引入平衡系数。 13 变压器(发变组)差动保护(比率制动)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 H LI+I Cd I: 三绕组 IH+IM+IL 四分支:I 两绕组 ( IH IL ) / 2 Izd(Icy) HMLmax|I | |I | |I |, , 三绕组 HML 1 |I | |I |+|I | 2 (+) max1/2 ( ),1/2( ),1/2( ) 四分支:同上 对于三分支以上的情况,
16、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, 一次侧本身就不是穿越性的, 只是近似的穿越, 而且穿越性电流是存在变比的穿越,需引入平衡系数。 平衡系数的整定: 选最大 Se (实际上不一定选最大, 但必须用同一个 Se) 1)计算一次测额定电流 H H1 Se I e= 3U M M1 Se I e= 3U L L1 Se I e= 3U 2)计算 TA 二次侧额定电流 TA 按 Y 形接线, H H H I e I e= n M M M I e I
17、 e= n L L L I e I e= n 3)选基准侧 假设选高压侧 则HK=1, H M M e e I K = I H L L e e I K = I 14 . H M M L LcdI =I+ K I + K I Izd一样,各侧电流先乘平衡系数,再构成。 注:为什么一定要用同一 Se 区外故障时,两侧流过同一个短路功率。 3相移问题 以 Y/11 为例: 对三角形侧,流出电流为两绕组电流差,即: IA = IA - IB IB = IB IC IC = IC - IA 在正序电流情况下,两侧电流出现 30 度相移,11 点,如图所示。 如果是负序,则是 1 点。 常规保护,通过 T
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- 发电厂 保护 原理
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