保护原理文稿

1、广西水利电力职业技术学院 廖旭升 副教授 高级工程师35kV/10kV线路保护三段式复合电压闭锁方向电流保护零序电流保护可选择告警或出口零序电压保护可选择告警或出口（可作接地告警用）过负荷保护（告警）复合电压闭锁方向过流保护有三相电流继电器、三个相间功率继电器和复合电压继电器构成。其中功率方向元件和复合电压元件可根据控制字投退，从而可灵活地构成过流继电器、方向电流继电器、复合电压闭锁过流继电器、复合电压闭锁方向过流继电器。方向电流保护采用按相启动方式，方向元件具有电压记忆功能，有效地消除了功率方向继电器的死区。复合电压的投入可有效的提高保护的灵敏度。本装置设有三段复合电压闭锁方向过电流保护。1

2、、过电流保护逻辑 三相过电流保护不受闭锁元件的限制，因此是最为简单可靠的保护元件。1）动作电流。按躲过被保护线路的最大负荷电流 ，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定：式中 可靠系数；取1.151.25； KMS自起动系数，取13； 被保护线路的最大负荷电流。 时间整定。由于电流段的动作保护的范围很大，为保证保护动作的选择性，其保护延时应比下一条线路的电流段的电阻时间长一个时限阶段 为发电机差动保护原理分析1、发电机正常运行及外部短路时： 保护不会动作；2、发电机正常运行及外部短路时： （短路电流） ，保护动作；一句话：差动保护就是有差就动，无差就不动一、比率差动保护比率差动保护主要是针对

3、发电机定子绕组的相间故障，该保护比较被保护设备各引出线两端电流的大小和相位，当正常运行或被保护设备外部发生各种短路时，保护可靠不误动；当被保护设备本身发生相间短路时，保护灵敏动作。 完全纵差保护采用比率制动曲线，该保护的动作曲线如图1所示。完全纵差保护动作于全停。I0差动门槛电流Irt 比率制动拐点电流s 比率制动曲线斜率Iop 差动电流差动速断区整定计算的三要素 比率制动系数S 。应按躲过区外三相短路时产生的最大暂态不平衡差流来整定。通常，对发电机完全纵差保护，取 =0.30.5；启动电流I0 按躲过正常工况下最大不平衡差流来整定。一般取拐点制动电流Irt Irt的大小，决定保护开始产生制动

4、作用的电流大小，建议按躲过外部故障切除后的暂态过程中产生的最大不平衡差流来整定,一般取 Irt=(0.50.8) IN.G差动速断定值IS 对于发电机的差动速断，其作用相当于差动高定值，应按躲过区外三相短路时产生的最大不平衡差流来整定，一般取IS =(48) IN.G其中，发电机额定电流IN.G可按下式计算：式中: PN发电机额定功率，kW；UN发电机额定电压，kV；差动TA的变比；发电机的额定功率因数。复合电压过流保护可作为发电机的后备保护和相邻元件的后备保护。复合电压过流保护设有三段，I段保护动作于跳母联，缩小故障范围；II段保护动作于解列灭磁；III段保护动作设有两时限，t1动作于跳母联

5、，t2动作于解列灭磁。其原理接线如图4-21所示。该保护由三部分组成：a.电流元件。由接于相电流的继电器13组成。b.电压元件。由反应不对称短路的负序电压继电器4（内附有负序电压滤过器）和反应对称短路接于相间电压的低电压继电器5组成。c.时间元件。由时间继电器7构成。电流元件的动作电流不再考虑可能出现的最大负荷电流，而是按躲过发电机的额定电流整定，即：其动作电流比过电流保护的起动电流小，提高了保护的灵敏性。低电压元件的动作电压Uact可按躲过正常运行时最低工作电压整定。一般取Uact=0.7UN.T（UN.T为发电机的额定电压）。负序电压继电器的动作电压U2.act按躲开正常运行情况下负序电压

6、滤过器输出的最大不平衡电压整定。据运行经验，取转子一点接地保护和两点接地保护采用乒乓切换原理，检测励磁回路一点接地和两点接地故障。转子一点接地保护设有两段，I段动作于告警，II段动作于全停。转子两点接地保护动作于全停。发电机定子绕组的过负荷保护，一般由定时限和反时限两部分组成。定子绕组过负荷定时限保护设有两段，I段动作于告警；II段设有两时限，t1动作于跳母联，t2动作于解列灭磁。定子绕组反时限保护动作于解列灭磁动作电流的整定rel.fKI=.KN GI水轮发电机在突然甩负荷时，其调速系统不能动作过快，使得转速上升导致定子绕组过电压，所有水轮发电机都装设过电压保护。定子过电压保护设有两段时限，

7、I段动作于告警；II段动作于解列灭磁。 变压器差动保护1、变压器正常运行及外部短路时： 保护不会动作；2、变压器内部短路时： 保护动作；120DIII12KDkIIIIn 升压变压器型号SFL-一8 00035、变比38522563 kv、Y，dll联结。已知35 kv母线上短路，流过重最大短路电流为3.67 kA，故障点的最小短路电流为669 kA。6.3 kv母线上短路，流过变压器的最大短路电流为3.6 kA，故障点的最小短路电流为53 kA。上述短路电流均归算到63 kV侧。(1)选择电流互感器变比和计算额定情况下差动臂上的电流 计算结果如表92所示，由于63 kV侧二次电流最大，确定6

8、3 kV侧为计算基本侧。 (2)保护装置动作电流的确定 躲过变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流为 Iact =13733 A=953 A 躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流为 Iact =1.3733 A=953 A 躲过外部故障时的最大不平衡电流为 Iact=1.3(110.1+0.05+0.05)3 670 A=956 A 所以，保护装置的一次启动电流取965 A。图中：Idmin差动门槛电流IRT1 比率制动拐点电流K 比率制动曲线斜率Ibp 不平衡电流差动速断差动门槛制动开始1. 差动保护整定范例一：三圈变压器Yn，y，d11， 110kV/35kV/10kV，容

9、量31500KVA，110kV侧TA：300/5，35kV侧TA：1000/5，10kV侧TA：2000/5；调压81.25%一次接线：10kV侧双分支；TA接线：外部变换方式。高压侧二次额定电流中压侧二次额定电流 1)差动门槛 = Kre1(Ker+U+m)Ie = 1.5(0.181.25%0.05)=0.375Ie取0.4Ie。2)拐点电流取1.0Ie。制动特性斜率K =4) 二次谐波制动系数取0.185) TA断线解除电流取1.2Ie6) 差动速断取7.0Ie935B是适用于110kV及以下电压等级的电力变压器的成套保护装置。该保护用于小电流接地系统侧的后备保护。保护配置两段六时限复合

10、电压闭锁（方向）过电流保护，用于相间故障保护动作于跳闸两段六时限零序电流保护，用于接地故障保护动作于跳闸零序电流保护（III段零序），用于接地告警零序过压保护，用于接地告警过负荷保护，用于主变过负荷保护复合电压闭锁方向过流保护有三相电流继电器、三个相间功率继电器和复合电压继电器构成。其中功率方向元件和复合电压元件可根据控制字投退，从而可灵活地构成过流继电器、方向电流继电器、复合电压闭锁过流继电器、复合电压闭锁方向过流继电器。复合电压的投入可有效的提高保护的灵敏度。本装置设有三段复合电压闭锁方向过电流保护。1 1、电动机速断保护、电动机速断保护电流速断动作电流高值IH应躲过电动机的最大起动电流，

11、即速断动作电流低值0.52LHII按实测的最长起动时间 的1.2倍整定起动时间，以判断电动机起动是否结束。当没有实测数据时， 可取如下数值：循环水泵20s，电动给水泵20s，吸风机20s，送风机20s，排粉机15s，磨煤机20s，其他一些起动较快的电动机可取10s。在厂用电动机中，对于有中间煤仓制粉系统的磨煤机和灰渣泵、灰浆泵、碎煤机、扒煤机绞车、空气压缩机等的电动机。低电压保护的动作电压为动作时限为0.5s，保护动作于跳闸。对于具有自动投入备用机械的给水泵和凝结水泵以及循环水泵的电动机、送风机和直吹炉制粉系统磨煤机的电动机，低电压保护的动作电压为动作时限取610s，保护动作于跳闸。过电压保护动作电压可取(1.21.3)UN ，动作时限可取23s。7、负序电流保护整定计算电动机较严重的故障和不对称运行，负序电流数值较大，当动作电流取I2N 时，负序电流保护有很高的灵敏度；当负序电流保护要反映断相运行时，若灵敏度为1.3时，则负序动作电流 为I2set =（0.40.8）I2N 4、起动时间过长保护整定计算起动时间过长保护的整定参数电流定值，一般, 动作电流可取(1.152) IN 。5、堵转保护整定计算应根据电动机的堵转能力来整定。一般，动作电流可取(1.52) IN