继电保护培训课件.pptx
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变电站常用保护配置及整定方法电力调度中心宋鑫磊第一章继电保护概述一、电力系统继电保护的定义及任务二、继电保护的基本原理三、对电力系统继电保护的基本要求四、晋煤电网保护配置概述一、电力系统继电保护的定义及任务继电保护的定义:
对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测,从而发出报警信号,或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。
继电保护的基本任务:
系统事故故障时:
自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
例如:
差动保护、电流速断保护等。
不正常运行时:
反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件,而动作于发出信号、减负荷或跳闸。
例如:
定时限过电流保护(过流段)、主变后备保护等。
二、继电保护的基本原理1、利用正常运行与故障时一些电气量的变化,构成各种不原理的继电保护。
例如:
以反应运行参数I、U、Z的变化为原理的保护,如图1-1。
图1-1反应I过电流保护反应U低电压保护反应Z低阻抗保护(距离保护)Z2、利用每个电气元件在内部故障与外部故障(包括正常运行情况)时,两侧电流相位或功率方向的差别,就可以构成各种差动原理的保护,如图1-2。
图1-2差动原理的保护只能在被保护元件的内部故障时动作,而不反应外部故障。
因而被认为具有绝对的选择性。
3、除反应于各种电气量的保护以外,还有根据电气设备的特点实现反应非电量的保护。
例如,变压器的瓦斯保护、电动机的过负荷或过热保护等。
三、对电力系统继电保护的基本要求1、选择性:
保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量缩小,以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
图1-3如图1-3所示,d3点短路:
6动作:
有选择性;5动作:
无选择性。
如果6拒动,5再动作:
有选择性(5作为6的远后备保护)。
d1点短路:
1、2动作:
有选择性;3、4动作:
无选择性。
2、速动性:
故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度,应尽量地快速切除故障。
3、灵敏性:
保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力。
4、可靠性:
不拒动、不误动。
四、晋煤电网保护配置概述1、110kV电压等级110kV线路保护配置为:
三段相间和接地距离保护、两段TV断线过流保护和两段零序方向过流保护。
具备光纤差动保护功能者,均投入光差保护。
110kV主变保护配置为:
差动、非电量及后备保护。
中性点直接接地者,投入零序方向过流保护。
经间隙接地者,投入零序过电压及间隙零序电流保护。
2、35kV电压等级35kV线路保护配置为:
三段式过流保护。
具备光纤差动保护功能者,均投入光差保护。
35kV主变保护配置为:
差动、非电量及后备保护。
3、保护装置情况如下:
(1)南瑞:
寺河110KV站、赵庄110KV站、成庄110KV站、芦家峪110KV站、寺河工广35KV站、寺河西井区35KV站、寺河东风井35KV站、寺河东山35KV站、岳城35KV站、三水沟35KV站、潘庄风井35KV站、刘庄场地、庄上35KV站、矸井35KV站、白沙35KV站、段河35KV站、川底35KV站、凤凰山35KV站、凤北35KV站、机关35KV站、机关东35KV站、鉴园35KV站、赵庄二号井35KV站、王台热电厂;
(2)金智:
常店35kV站;(3)南自机电:
机关35KV站、王台35KV站、凤北35KV站、古书院35KV站、成庄热电厂;(4)四方:
寺河110KV站、芦家峪110KV站。
第二章短路电流的计算一、电路各元件阻抗的计算二、网络的变换方法及短路电流的计算三、短路电流计算实例一、电路各元件阻抗的计算对高压供电系统通常采用标幺值的方法来计算短路电流,因此,应先求出系统中各元件的电抗标幺值。
(1)基准值在标幺值的计算中,基准值是作为一个比较标准。
经常使用的有:
基准容量Sb;基准电压Ub;基准电流Ib;基准电抗Xb。
通常选取基准容量Sb=100MVA、基准电压Ub=1.05UN。
基准电流和基准电抗可由下式决定:
(2-1)(2-2)常用基准值如表2-1所示。
表2-1常用基准值(Sb=100MVA)
(2)标幺值标么值是电力系统分析和工程计算中常用的数值标记方法,表示各物理量及参数的相对值,无量纲。
标幺值=有名制/基准值常用元件电抗标幺值计算公式如表2-2所示。
电网额定电压(kV)0.1270.220.380.663.06.010.035.060.0110基准电压Ub(kV)0.1330.230.400.693.156.310.537.063.0115基准电流Ib(kA)434.0251.0144.383.718.39.165.501.560.920.502元件名称元件名称计算公式算公式符号意符号意义备注注发电机发电机次暂态电抗百分值;发电机的额定功率和额定功率因数。
双卷变压器UK%变压器短路电压百分比;SNTr变压器额定容量。
三卷变压器分别为三卷变压器高中、中低、高低压绕组的短路电压百分比。
限流限流电抗器抗器XXCRCR%限流限流电抗器的百分抗器的百分电抗;抗;UUNCRNCR、IINCRNCR限流限流电抗器的抗器的额定定电压和和额定定电流。
流。
分裂电抗器KM互感系数;X分裂电抗器的一支自感电抗。
取;KM0.40.6架空线路X架空线单位长度电抗值,/km;L架空线路长度,km。
当UN=310kV时,X=0.35/km;当UN=35220kV时,X=0.4/km。
电缆线路X电缆线路单位长度电抗值,/km;L电缆线路长度,km。
当UN=36kV时,X=0.08/km;当UN=35kV时,X=0.12/km。
表2-2二、网络的变换方法及短路电流的计算由各系统元件电抗标幺值所组成的等值电路,通常都比较复杂。
对于多电源的系统,更是如此。
因此,与求出短路点的总电抗标幺值,就必须将复杂的等值网络逐步地进行简化。
表2-3为常用的网络变换公式。
表2-3变换名称名称变换前的网前的网络变换后的网后的网络变换后网后网络元件的元件的电抗抗串联X1X2XeqXeq=X1+X2+Xn并联X1X2Xeq在计算系统中某一处(如a处)的三相短路电流时,先算出该处的归算阻抗Xa*,再由公式2-3求得。
(2-3)该处两相短路为(2-4)在计算系统阻抗及短路电流时,要考虑系统运行方式。
三、短路电流计算实例现计算王台热电厂35kV段母线最大运行方式下三相及两相短路电流。
计算过程如下:
第一步:
确定计算所需的一次接线图及相关参数;第二步:
计算各元件阻抗标幺值;第三步:
化简等值网络图及计算短路电流第三章保护配置介绍一、距离保护二、不对称相继速动原理三、输电线纵联差动保护四、三段式过流保护五、35kV系统零序保护六、变压器保护七、保护定值单一、距离保护1、三段式距离保护基本配置原则I段:
ZIdz.1=KIkZAB;ZIdz.2=KIkZBC其中,KIk取0.7(接地距离I段)、0.8(相间距离I段)tI=0sII段:
ZIIdz.1=KIIk(ZAB+ZIdz.2)其中,KIIk取0.8tII1=0.3s灵敏度校验:
,Klm1.25III段:
ZIIIdz.1=,其中,灵敏度校验:
一次阻抗与二次阻抗的折算:
一次值/二次值=nTV/nTA2、对距离保护的评价:
优点:
(1)选择性;
(2)反应于U下降和I升高而动作,灵敏度高;(3)段不受运行方式变化的影响,、段受影响小。
缺点:
(1)段不能保护线路的全长;0.5s切除,不满足电力系统稳定运行的要求;
(2)接线复杂,可靠性低。
二、不对称相继速动原理在不对称相继速动功能投入的前提下,不对称相继速动需满足两个条件:
距离II段元件动作;负荷电流先是三相均有流,随后任一相无流。
动作示意图如图,当线路末端即靠近N侧不对称故障时,N侧段距离保护动作,快速切除故障。
由于三相跳闸,非故障相电流同时被切除,M侧保护测量到任一相负荷电流突然消失,而其段距离元件连续动作不返回时,将M侧开关不经段延时立即跳闸,将故障切除。
三、输电线纵联差动保护用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来,将各端的电气量(I、P的方向等)传送到对端,将两端的电气量比较,以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外,从而决定是否切除被保护线路。
理论上具有绝对的选择性,能实现线路全长范围内故障的无时限切除。
保护范围内部故障时:
纵差保护反应于故障点的总电流而动作;正常运行及保护范围外部故障时:
纵差保护不动作。
四、三段式过流保护1、电流速断保护(过流I段):
瞬时动作的电流保护。
短路特性分析:
三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流Zd()Id曲线max:
系统最大运行方式下发生三相短路情况。
曲线min:
系统最小运行方式下发生两相短路情况。
动作电流整定:
(1)出线保护整定原则:
按躲开下条线路出口(始端)短路时流过本保护的最大短路电流整定(以保证选择性)IIdz.1I(3)d.B.maxIIdz.2I(3)d.c.max取:
IIdz.1=KkII(3)d.B.maxIIdz.2=KkII(3)d.C.max(可靠系数:
KkI=1.21.3)灵敏性校验该保护不能保护本线路全长,故用保护范围来衡量:
max:
最大保护范围.min:
最小保护范围.(其中,为系统在最小运行方式下接口阻抗,为系统在最大运行方式下接口阻抗。
)校验保护范围:
(min/L)100%15%20%根据灵敏度校验的结果对可靠系数进行调整。
如果线路较短,灵敏度校验不符合要求时,取:
IIdz.1=I(3)d.B.max/KkI(可靠系数:
KkI=1.15)加时限tIdz.1=tI2+t,t=0.15s。
(2)进线保护II=KkI(3)d.C.max(可靠系数:
Kk=1.2)如果为末端,时限为0。
否则,时限为tIdz.1=tI2+t,t=0.15s。
2、限时电流速断保护(过流II段)
(1)出线保护限时电流速断保护:
以较小的动作时限切除本线路全线范围内的故障动作电流的整定:
与下条线路的过流I段配合。
即:
保护范围延伸到下条线路,但不超出下条线路过流I段保护范围的末端。
IIIdz.1=KkIIIIdz.2=KkIIKkII(3)d.C.max可靠系数:
KkII=1.11.2保护装置灵敏性的校验:
灵敏系数为校验时电流保护的故障参数计算值:
系统最小运行方式下被保护线路末端发生两相短路时,流过本保护的最小短路电流。
对保护1的过流II段:
Klm=要求:
Klm1.31.5如果灵敏度校验不符合要求时,取:
Idz.1=I
(2)d.B.min/Kk(可靠系数:
Kk=1.05)时限tdz.1=t2+t,t=0.2s。
如果线路末端带变压器,取:
Idz.1=KkI(3)d.C.max(可靠系数:
Kk=1.05)
(2)进线保护I=KkI
(2)d.C.min(可靠系数:
Kk=1.15)时限为tdz.1=t2+t,t=0.2s。
若下级为变压器,则该定值应与变压器低后备限时速断值相配合。
3、定时限过流保护(过流III段)动作电流的整定原则按躲开流过保护的最大负荷电流来整定:
IIIIdzIfh.max。
其中:
自启动系数Kzq1;继电器返回系数Kh=0.85可靠系数Kk取:
1.151.25灵敏系数的校验按本线路末端短路流过本保护的最小短路电流来校验:
要求Klm1.31.54、阶段式电流保护的应用及对它的评价:
同:
都是反应于电流升高而动作的保护装置;异:
按不同的原则来选择起动电流;具有不同的时限;Klm校验不同。
速断(段):
按躲开某一点的最大短路电流来整定;限时速断(段):
按躲开前方各相邻元件电流速断保护的起动值来整定;过电流保护(段):
按躲开最大负荷电流来整定。
应用:
在35kV及以下的较低电压网络中获得了广泛的应用。
五、35kV系统零序保护系统35kV线路电容电流计算值寺河区域寺河区域35kV35kV线路电容电流线路电容电流序号线路名称线路型号及长度电容电流计算值(A)1寺瓦线LGJ-120/0.912KM0.122工广回LGJ-185/1.606KM0.23工广回LGJ-185/2.780KM0.354东风井回LGJ-240/3.502KM+LGJ-95/2*6.105KM1.225东风井回LGJ-240/11.1KM1.416岳城回LGJ-185/6.108+YJV22-1*240mm20.35KM27岳城回LGJ-185/5.836+YJV22-1*240mm20.35KM1.978三水沟回LGJ-150/4.432+YJV32-1*185mm20.65KM2.849三水沟回LGJ-150/4.796+YJV32-1*185mm20.65KM2.8810西井区回YJV22-26/35-1*240/0.8kM+LGJ-240/1.2KM+YJV22-26/35-1*240/0.2kM3.6511西井区回YJV22-26/35-1*240/0.8kM+LGJ-240/1.2KM+YJV22-26/35-1*240/0.2kM3.6512潘庄风井回LGJ-240/40/0.4kM+YJV62-26/35-1*240/0.2kM0.7513潘庄风井回LGJ-240/40/0.4kM+YJV62-26/35-1*240/0.2kM0.7514东山回LGJ-120/1.81KM0.2315东山回LGJ-120/1.81KM0.2316坪上回LGJ-120/25/8kM+YJV62-120mm2/0.15kM1.54517坪上回LGJ-120/25/8kM+YJV62-120mm2/0.15kM1.54518岳东环网LGJ-150/4.487kM0.57备注:
1、架空线路电容电流计算公式为1.13.3UL10-3(A);2、电缆线路电容电流计算公式为0.1UL(A);3、架空线东母33.163kM(4.21A),西母41.321km(5.25A),电缆东母2.35kM(8.225A),西母2.35km(8.225A);4、寺河区域电容电流计算值:
35kV东母12.435A,35kV西母13.475A,共25.91A;5、寺河区域电容电流实测值:
35kV东母15.58A,35kV西母18.2A,共33.78A。
老区区域老区区域35kV35kV线路电容电流线路电容电流序号线路名称线路型号及长度电容电流计算值(A)1中机回LGJ-120/2.867KM0.362中机回LGJ-120/2.867KM0.363中凤回LGJ-120/2.171KM0.284中凤回LGJ-120/2.171KM0.285中王回LGJ-120/0.781KM0.16中王回LGJ-120/0.781KM0.17凤北回LGJ-120/3KM0.388凤北回LGJ-120/3.2KM0.49西风井回LGJ-150/8.8KM1.1210西风井回LGJ-150/8.9KM1.1311西古回ZRA-YJV-26/35-1*240/0.15kM+LGJ-150/20/4kM1.02512西古回ZRA-YJV-26/35-1*240/0.15kM+LGJ-150/20/4kM1.02513机关东回ZA-YJV62-26/35-1*240/1.476KM5.16614机关东回ZA-YJV62-26/35-1*240/1.476KM5.16615鉴园回YJV-1240mm2/1.71KM616鉴园回YJV-1240mm2+YJV22-3150mm2/2.16KM7.56备注:
1、架空线路电容电流计算公式为1.13.3UL10-3(A);2、电缆线路电容电流计算公式为0.1UL(A);3、架空线回21.6kM(2.7A),回21.9km(2.78A),电缆回3.336kM(11.7A),回3.786km(13.25A);4、老区区域电容电流计算值:
35kV母14.4A,35kV母16.03A,共30.43A;5、老区区域电容电流实测值:
35kV母9A,35kV母10A,共19A(此实测值不包括鉴园、回)。
成庄区域成庄区域35kV35kV线路电容电流线路电容电流序号线路名称线路型号及长度电容电流计算值(A)1成电回YJV22-35-3*150/0.487KM1.72成电回YJV22-35-3*150/0.487KM1.73矸井回LGJ-120/3.348KM+YJV62-26/35-1*120mm2/0.063KM0.654矸井回LGJ-120/3.231KM+YJV62-26/35-1*120mm2/0.073KM0.675段河回LGJ-185/7.891KM+YJLV-26/35-1*240mm2/0.16KM+YJV62-26/35-1*240mm2/0.092KM1.886段河回LGJ-185/7.874KM+YJLV-26/35-1*240mm2/0.16KM+YJV62-26/35-1*240mm2/0.16KM2.127庄上回LGJ-240/8.61KM+YJV62-26/35-1*240mm2/0.166KM1.678庄上回LGJ-240/8.71KM+YJV62-26/35-1*240mm2/0.19KM1.779段庄环网LGJ-240/4KM+YJV62-26/35-1*240/0.273KM1.4610白沙回LGJ-70/2.795KM+YJLV-35-1*95mm2/0.103KM0.7211白沙回LGJ-70/2.811KM+YJLV-35-1*95mm2/0.131KM0.82备注:
1、架空线路电容电流计算公式为1.13.3UL10-3(A);2、电缆线路电容电流计算公式为0.1UL(A);3、架空线南母26.644kM(3.39A),北母22.626km(2.87A);电缆南母1.344kM(4.7A),北母1.201km(4.2A);4、成庄区域电容电流计算值:
35kV南母8.09A,35kV北母7.07A,共15.16A;赵庄区域赵庄区域35kV35kV线路电容电流线路电容电流序号线路名称线路型号及长度电容电流计算值(A)1赵庄二号井回LGJ-150/4.985KM0.632赵庄二号井回LGJ-150/5.017KM0.64备注:
1、架空线路电容电流计算公式为1.13.3UL10-3(A);2、电缆线路电容电流计算公式为0.1UL(A);3、架空线南母4.985kM(0.63A),北母5.017km(0.64A);4、赵庄区域电容电流计算值:
35kV南母0.63A,35kV北母0.64A,共1.27A;六、变压器保护1、故障类型:
(1)变压器的内部故障:
绕阻的相间短路油箱内接地匝间铁心的烧损油箱外:
套管、引出线相间短路接地
(2)变压器的不正常运行状态:
变压器外部短路引起的过电流和中性点过电压;过负荷;油面降低(漏油);过励磁(过电压或低频等异常运行方式时)2、应装设的保护:
(1)主保护:
保护动作后跳开变压器各电源侧的断路器a、瓦斯保护:
反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作轻瓦斯:
动作于信号重瓦斯:
动作于跳开断路器b、纵差动保护或电流速断保护:
变压器绕组、套管及引出线上的故障
(2)后备保护:
a、过电流保护b、复合电压闭锁过流保护c、变压器中性点直接接地运行:
零序电流保护d、变压器中性点不接地运行:
零序过电压保护、中性点装放电间隙的I0保护e、过负荷保护七、保护定值单1、线路保护GDB-10-25(2014)寺河寺河110KV110KV站成寺线(站成寺线(163163)RCS-943ARCS-943A线路保护定值单线路保护定值单编号:
1402052803代1302121602日期:
2014年5月28日厂站名称寺河110kV站保护装置型号RCS-943A生成时间2014年5月28日设备名称110kV成寺线开关编号163CT变比600/5PT变比110000/100通道型式光纤正序电阻3.65正序电抗8.61正序阻抗9.35线路长度21.51kM零序电阻11.25零序电抗25.82零序阻抗28.16序号定值名称定值备注序号定值名称定值备注一装置参数1电压一次额定值110000V3电流一次额定值600A2电压二次额定值100V4电流二次额定值5A二保护定值1电流变化量起动值120/1A26相间距离偏移角02零序起动电流238.5/1.99A27零序过流段定值99A3负序起动电流120/1A28零序过流段时间9S4TA变比系数129零序过流段定值99A5差动电流高定值120/1A30零序过流段时间9S6差动电流低定值60/0.5A31零序过流段定值460/3.83A7TA断线差流定值720/6A32零序过流段时间2.4S8零序补偿系数0.6733零序过流段定值265/2.21A9振荡闭锁过流720/6A34零序过流段时间2.7S10接地距离段定值6.55/0.7135零序过流加速段460/3.83A11距离段时间0S36相电流过负荷定值99A12接地距离段定值17.44/1.937相电流过负荷时间9S13接地距离段时间0.6S38TV断线过流定值900/7.5A14接地距离段定值33.78/3.6939TV断线过流时间0.3S15接地段四边形33.78/3.6940TV断线过流定值720/6A16接地距离段时间2.7S41TV断线过流时间2.7S17相间距离段定值7.48/0.8242固定角度差定值018相间距离段定值19.32/2.1143重合闸时间1.5S19相间距离段时间0.6S44同期合闸角3020相间距离段定值58.12/6.3445线路正序电抗8.61/0.9421相间段四边形150/16.446线路正序电阻3.65/0.422相间距离段时间2.7S47线路零序电抗25.82/2.8223正序灵敏角67.0248线路零序电阻11.25/1.2324零序灵敏角66.4449线路总长度21.51kM25接地距离偏移角1550线路编号163三控制字1投纵联差动保护117不对称相继速动12TA断线闭锁差动118投段零序方向03主机方式119投段零序方向04专业光差120投段零序方向15通道自环试验021投段零序方向16远跳受本侧控制122投相电流过负荷07投振荡闭锁123投重合闸08投段接地距离124投检同期方式09投段接地距离125检线无压母有压010投段接地距离126检母无压线有压011投段相间距离127检线无压母无压012投段相间距离128投重合闸不检013投段相间距离129TV断线留零段014重合加速距离段130TV断线闭锁重合115重合加速距离段131段及以上闭重016双回线相继速动032多相故障闭重0四压板定值1投差动保护压板16投零序段压板12投距离保护压板17不对称速动压板13投零序段压板08双回线速动压板04投零序段压板09投闭锁重合压板05投零序段压板12、主变保护保护装置种类定值时间跳开关号保护范围或灵敏度备注一次值二次值差动电流起动值0.3Ie0102、302差动速断定值6Ie0102、302CT报警门槛值0.2Ie比率差动制动系数0.5二次谐波制动系数0.15重瓦斯/S0102、302轻瓦斯250ml0发信号有载调压重瓦斯/S0102、302有载调压轻瓦斯250ml0发信号保护装置种类定值时间跳开关号保护范围或灵敏度备注一次值二次值低电压77000V70V线仅起闭锁作用负序电压6600V6V线仅起闭锁作用复压过流段不用复压过流段308A2.7102、3023.335KV母线D2校,不带方向复压过流段零序过流段1时限1050A26.3A1.21021.5110kV母线D
(1)校零序过流段1时限345A8.6A3.31025110kV母线D
(1)校零序过流段2时限345A8.6A3.6102、302零序过压第时限150V0.5102、302间隙零序第时限100A0.5102、302过负荷245A9发信号起动风冷126A2.1A9闭锁调压220A9保护装置种类定值时间跳开关号保护范围或灵敏度备注一次值二次值低电压26950V70V线仅起闭锁作用负序电压2310V6V仅起闭锁作用过流段19A0.93001.5不带方向,作为限时
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