运行值长继电保护相关知识及案例分析

1、值长岗位培训讲义 继电保护相关知识及案例分析 1 目录 4 继电保护和安全自动装置的任务 系统保护的典型配置与主要功能 4 发变组保护的典型配置与主要功能 4 2 1 3 5 继电保护和安全自动装置投退管理标准与注意事项 5 涉网试验介绍 5 6 案例分析 一名优秀的集控运行值长 必须掌握继电保护和安全自动装置的相关知识 以确保能与上级调度部门顺畅沟通 正确下达继电保护和安全自动装置的投 退指令 准确判断电气设备发生故障的类型和故障位置 快速进行事故处理和系统恢复 1 一 继电保护和安全自动装置在电力系统中的任务 1 当被保护的电力元件发生故障时 应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令 使故障元件及时从电力系统中断开 以最大限度地减少对电力元件本身的损坏 降低对电力系统安全供电的影响 并满足电力系统的某些特定要求 如保持电力系统的暂态稳定性等 2 反映电气设备的不正常工作情况 并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同 例如有无经常值班人员 发出信号 以便值班人员进行处理 或由装置自动地进行调整 或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除 反应

2、不正常工作情况的继电保护装置容许一定的延时动作 2 继电保护在电力系统安全稳定控制中所处的位置 3 继电保护的 四性 1 选择性 是当系统发生故障时 继电保护装置应该有选择的切除故障 以保证非故障部分继续运行 使停电范围尽量缩小 2 快速性 继电保护应以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸 以断开故障或中止异常状态的发展 快速切除故障 可以提高电力系统并列运行的稳定性 减少电压降低的工作时间 3 灵敏性 是指继电保护装置对其保护范围内故障的反映能力 即继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行方式应能灵敏地感受并反映 上下级保护之间灵敏性必须配合 这也是保护选择性的条件之一 4 可靠性 是指发生了属于它应该动作的故障时 它能可靠动作 即不发生拒绝动作 而在任何其他不属于它动作的情况下 可靠不动作 即不发生误动 4 继电保护的分类 1 主保护是满足系统稳定和设备安全要求 能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护 2 后备保护是主保护或断路器拒动时 用以切除故障的保护 后备保护可分为远后备和近后备两种方式 远后备 是当主保护或断路器拒动时 由相邻电力设备或线路的保护来实现的

3、后备 近后备 是由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护 3 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护 5 二 发变组保护的典型配置 主要功能与案例分析 配置原则 对100MW及以上发电机变压器组 应装设双重主保护 非电量保护除外 每套完整 独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障 两套保护之间不应有任何电气联系 当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行 双重化配置保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段 两套保护的跳闸回路应与断路器的两个跳圈分别一一对应 6 主流配置一 两套电量保护相同厂家 相同原理 按三面屏配置 其中两面保护屏各配置一套RCS 985电量保护 第三面保护屏配置一套RCS974非电量保护装置 主流配置二 两套电量保护不同厂家 不同原理 按三面屏配置 其中第一面保护屏配置一套RCS 985电量保护 第二面保护屏配置一套WFB 800电量保护 第三面保护屏配置一套RCS974 或WFB 804 非电量保护装置 7 发变组保护配置图 一 8 发变组保护配置图 二 9 1 发电机差动 对发电机定子绕组及其引出线

4、的相间短路故障 应装设纵联差动保护作为发电机的主保护 2 定子接地保护 通常指绕组对铁芯短路 故障点电流使铁芯局部熔化 修复困难 对100MW及以上的发电机 应装设保护区为100 的定子接地保护 基波零序电压保护发电机机端侧85 95 的定子绕组单相接地故障 三次谐波电压比率判据保护中性点侧25 的定子绕组单相接地故障 运行提示 基波零序电压保护投跳闸 三次谐波电压判据保护投信号事故案例 1 集团公司内发生过多起因发电机出口电压互感器一次绕组对地绝缘击穿造成定子接地保护动作跳机 2 发电机封母受潮相导体对地放电造成定子接地保护动作跳机 10 3 定子绕组匝间保护 发电机定子绕组匝间短路 在短路环中产生很大短路电流 将损坏绝缘 可能发展成单相接地短路或相间短路故障 因为设计结构原因 发生匝间短路概率较低 对定子绕组为双星形接线 且中性点有六个引出端子的发电机 应装设零序电流型横差保护 不完全纵差保护 当定子绕组为星形接线 中性点只有三个引出端子时 也可装设专用的匝间短路保护 采用零序电压原理的发电机匝间保护应设有负序方向闭锁元件 11 4 定子绕组过电压保护 用于保护发电机各种运行情况下

5、引起的过电压 5 定子绕组过负荷保护 过负荷保护由定时限和反时限两部分组成 保护应能反应电流变化时定子绕组的热积累过程 6 转子表层 负序 过负荷保护 对不对称负荷 非全相运行及外部不对称短路引起的负序电流 100MW及以上A值小于10的发电机 应装设由定时限和反时限两部分组成的转子表层过负荷保护 保护应能反应电流变化时发电机转子的热积累过程 7 励磁绕组过负荷保护 对励磁系统故障或强励时间过长的励磁绕组过负荷 100MW及以上采用半导体励磁的发电机 应装设励磁绕组过负荷保护 12 8 失磁保护 发电机低励磁或失磁将从系统吸收大量无功功率 引起定子过电流 发电机可能失去同步进入异步运行 如果系统无功储备不足 将引起电压严重下降 威胁系统稳定运行 对励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障 应装设失磁保护 对汽轮发电机 失磁保护宜瞬时或短延时动作于信号 有条件的机组可进行励磁切换 失磁后母线电压低于系统允许值时 带时限动作于解列 当发电机母线电压低于保证厂用电稳定运行要求电压时 带时限动作于解列 并切换厂用电源 运行提示 发电机进相运行时要特别加强对发电机无功功率的调整 进相深度与励磁调节器

6、的低励限制要有一定裕度 防止因为低励限制失灵造成失磁保护动作跳机9 发电机过励磁保护 300MW及以上发电机 应装设过励磁保护 V Hz 保护装置可装设由低定值和高定值二部分组成的定时限过励磁保护或反时限过励磁保护 13 10 励磁回路接地保护 励磁绕组一点接地时 未构成短路电流通路 对发电机无直接危害 当发展成两点接地时 短路电流将流过两接地点间转子铁芯 烧坏励磁绕组和转子铁芯并造成轴系磁化 转子磁通对称性被破坏 引起机组剧烈震动 转子一点接地保护反应发电机转子绕组对大轴绝缘电阻的下降 动作于报警 两点接地保护动作于停机 对于300MW及以上大型发电机的转子接地保护 如发电机仅设转子一点接地保护 应采用两段式转子一点接地保护方式 一段报信 二段跳闸 二段保护宜动作于程序跳闸 对旋转励磁的发电机宜装设一点接地故障定期检测装置 运行提示 1 转子一点接地保护动作后针对不同厂家的设备手动或经延时自动投入两点接地保护 2 对于双重化保护正常运行只能投入一套转子一点接地保护 3 反措建议发电机转子一点接地保护动作后经确认且无法处理应立即平稳停机 4 转子一点接地频发在发电机转子滑环处 主要原因

7、为积碳 励磁调节器至转子滑环的封母和引线也偶有发生 14 11 发电机逆功率保护 发电机逆功率运行将导致汽轮机尾部叶片与剩余蒸汽摩擦过热以致损坏 对发电机变电动机运行的异常运行方式 200MW及以上的汽轮发电机 宜装设逆功率保护 带时限动作于信号 经汽轮机允许的逆功率时间延时动作于解列 运行提示 在机组大联锁保护中 汽轮机跳闸必须通过程序逆功率保护联跳发电机 禁止直接联跳 12 发电机失步保护 发电机与系统间发生振荡时 将出现数值很大的交换功率 大轴冲击严重 当振荡中心落在发电机 变压器组内时 母线电压大幅波动 严重威胁厂用电安全 同时振荡电流使定子绕组过热 端部遭受机械损伤 300MW及以上发电机宜装设失步保护 在短路故障 系统同步振荡 电压回路断线等情况下 保护不应误动作 通常保护动作于信号 当振荡中心在发电机变压器组内部 失步运行时间超过整定值或电流振荡次数超过规定值时 保护还动作于解列 并保证断路器断开时的电流不超过断路器允许开断电流 15 13 频率保护 发电机在偏离额定频率下运行 可能引起汽轮机叶片共振 甚至断裂 频率降低还将引起发电机过励磁 对低于额定频率带负载运行的30

8、0MW及以上汽轮发电机 应装设低频率保护 保护动作于信号 并有累计时间显示 14 误上电保护 保护动作于发电机盘车时 未加励磁 断路器误合造成发电机异步启动以及发电机起停过程中 已加励磁 但频率低于或高于定值时断路器误合 运行提示 该保护在发电机停机后投入 正常运行时应退出 事故案例 某厂600MW机组 并网后未将该保护退出 当发生区外短路故障时由于瞬时电流突升 频率下降达到保护定值造成保护误动停机 15 启停机保护 发电机启停机过程中 反应发电机定子电压频率很低时发生的相间短路故障和定子接地故障 运行提示 该保护机组启动前投入 并网后应退出 16 16 断口闪络保护 反应发电机并列过程中 当断路器两侧电压方向为180度时断路器断口发生的闪络故障 运行提示 该保护机组启动前投入 并网后应退出 17 主变 高厂变 励磁变差动保护 对变压器的内部 套管及引出线的短路故障 应装设纵差保护作为主保护 并瞬时动作于断开变压器的各侧断路器 18 主变过励磁保护 对于高压侧为330kV及以上的变压器 为防止由于频率降低和 或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器 应装设过励磁保护 保护应具有定时限或

9、反时限特性并与被保护变压器的过励磁特性相配合 17 20 主变零序 间隙零序和零序过电压保护 在中性点直接接地的电网中 如变压器中性点直接接地运行 对单相接地引起的变压器过电流 应装设零序过电流保护 保护可由两段组成 其动作电流与相关线路零序过电流保护相配合 在110kV 220kV中性点直接接地的电力网中 当低压侧有电源的变压器中性点可能不接地运行时 对外部单相接地短路引起的过电流 以及对因失去接地中性点引起的变压器中性点电压升高 对分级绝缘变压器应装设用于中性点直接接地的零序过电流保护和经放电间隙接地的间隙零序过电流保护 此外 还应增设零序过电压保护 事故案例 某厂220kV主变中性点直接接地运行 应该投入主变零序过电流保护却误投了间隙零序过电流保护 当发生区外接地故障时造成保护误动 18 21 主变 高厂变 励磁变后备保护 对外部相间短路引起的变压器过电流 变压器应装设相间短路后备保护 保护带延时跳开相应的断路器 相间短路后备保护宜选用复合电压启动的过电流保护 22 变压器非电量保护 0 4MVA及以上车间内油浸式变压器和0 8MVA及以上油浸式变压器 均应装设瓦斯保护 轻瓦斯

10、当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时 应瞬时动作于信号 重瓦斯 当壳内故障产生大量瓦斯时 应瞬时动作于断开变压器各侧断路器 带负荷调压变压器充油调压开关 亦应装设瓦斯保护 23 对变压器油温 绕组温度及油箱内压力升高超过允许值和冷却系统故障 应动作于跳闸或信号 24 变压器非电气量保护不应启动失灵保护 19 发变组保护出口定义 停机 断开发电机断路器 灭磁 对汽轮发电机 还要关闭主汽门 解列灭磁 断开发电机断路器 灭磁 汽轮机甩负荷 解列 断开发电机断路器 汽轮机甩负荷 减出力 将原动机出力减到给定值 程序跳闸 对汽轮发电机首先关闭主汽门 待逆功率继电器动作后 再跳发电机断路器并灭磁 减励磁 将发电机励磁电流减至给定值 励磁切换 将励磁电源由工作励磁电源系统切换到备用励磁电源系统 厂用电源切换 由厂用工作电源供电切换到备用电源供电 跳厂用分支 动作于单独回路 20 备用电源自投 快切 装置 备用电源自投装置相关要求 1 除发电厂备用电源快速切换外 应保证在工作电源或设备断开后 才投入备用电源或设备 2 工作电源或设备上的电压 不论何种原因消失 除有闭锁信号外 自动投入装置均应动作 3 自

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