电气值班员技能培训继电保护和二次电路

1、电气值班员技能培训继电保护和二次电路继电保护继电保护的基本知识继电保护作用：保证电力系统的安全、稳定运行。继电保护任务： （1）当电力系统发生故障时，自动地、迅速地、有选择地给断路器发出跳闸信号，将故障设备切除，保证非故障继续运行。 （2）当电力系统出现不正常工作状态时，发出信号，通知运行人员及时处理；对无人值班的变电站可长延时动作于跳闸。继电保护的基本要求：可靠性、选择性、迅速性、灵敏性，简称四性。继电保护变压器的继电保护变压器的故障、不正常运行状态及保护配置变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。 油箱内部故障包括绕组的相间短路、匝间短路和中性点直接接地侧的接地短路，其特点是产生大量

2、气体和油流。 油箱外部故障主要有绝缘套管和引出线上发生的相间短路和中性点直接接地侧的接地短路。变压器的异常工作状态主要有： 过电流，过负荷，过电压，油面降低，过励磁等。 变压器配置的保护主要有： 气体保护、纵差动保护、相间短路的后备保护、零序保护、过负荷保护、过励磁、低阻抗保护等继电保护变压器的气体保护 反应油气流而动作的保护称为气体保护，也称瓦斯保护，作为变压器本体（油箱内）的主保护。 工作原理 气体继电器具有轻气体保护和重气体保护两部分。 当油箱内发生轻微故障或漏油时，气体继电器上触点接通，轻气体保护动作延时发信号。 当油箱内发生严重故障时，气体继电器下触点接通，重气体保护动作跳闸。 继电

3、保护 变压器换油后或进行气体保护实验前，应将连接片XB暂时接至信号回路运行，以防止气体保护误跳断路器。P65 2097 变压器大量漏油油位迅速下降时，严禁将重气体保护投信号。 气体保护动作后，应从气体继电器的放气门收集故障气体进行分析，判断故障的性质。 P198 4039继电保护变压器纵差动保护 容量较大(1500KVA以上）的变压器应装设纵差动保护，用以反应变压器组、套管及引出线的各种短路故障，与气体保护配合作为变压器的主保护。 变压器纵差动保护是通过比较变压器各侧电流大小和相位的原理工作的。P65 2098 P66 4113 1TQ2TQKD1TA2TAT 继电保护变压器纵差动保护存在的主

4、要问题和措施(1)变压器励磁涌流的影响及防止措施 励磁涌流流过变压器一侧绕组其二次电流流过差动回路，影响差动保护的工作。P26 1010 采用不同原理的差动继电器，躲励磁涌流。(2)变压器接线组别的影响及相位补偿接线组别为Y,d11的变压器接线，正常对称情况下，变压器三角形侧线电流超前于同相星形侧线电流30，在差动回路中产生较大的不平衡电流。 差动保护用电流互感器采用相位补偿接线或进行内传角计算，可消除这种不平衡电流。 继电保护变压器接地保护 中性点设有放电间隙的变压器应装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行的保护，装设间隙零序电流保护和母线零序电压保护，作为变压器中性点不接地运行时的接

5、地保护。 K(1)地刀投入，I0保护动作。地刀退出间隙击穿，间隙3I0保护动作。间隙未击穿，3U0动作。1QFTTA1QS断开各侧断路器QFt53U01t4t、2 t、1 t3断开QFQF1零序电流保护同图6-23TA23I0TV继电保护发电机保护发电机的故障、不正常运行状态及保护配置发电机保护方式 纵差保护、匝间短路保护、定子接地保护、过电流保护、（对称、不对称）过负荷保护、过电压、励磁回路（一点和两点）接地保护、失磁保护、断水保护以及失步、非全相运行、逆功率等异常工况保护。 发电机故障 异常工作状态-定子、转子绕组过负荷，定子绕组过电压等。定子回路故障-转子回路故障-绕组及引线相间、匝间、

6、接地短路等一点接地、两点接地和失磁等继电保护发电机纵差动保护 作用：作为发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护，快速动作于停机。 原理：取机端和中性点电流进行比较。 大型发电机广泛采用比率制动式纵差保护，以满足灵敏性和速动性要求。 继电保护匝间短路保护 作用：作为定子绕组匝间短路的主保护。 方案：横差动保护和纵向零序电压保护等。继电保护定子接地保护 反应发电机定子接地故障。 当电压回路回路的接地电容电流（未经消弧线圈补偿）大于允许接地电流时，保护动作于跳闸、停机、灭磁；小于5A允许接地电流时，保护应动作信号。对单机容量为100MW及以上的发电机，应尽量装设保护范围为100%的接地保护。P81

7、 3014继电保护相间后备保护 反应外部短路引起的定子绕组过电流，作为发电机的后备保护。 分为定时限和反时限。P66 4115 一般应配置复合电压过流保护，对单机容量为50MW及以上的发电机，一般装设负序过流及单相低电压起动的过流保护，以提高保护的灵敏度。继电保护过负荷保护 由于发电机对称过负荷引起的定子绕组过流，应装设反应一相电流的过负荷保护，延时动作于信号。过电压保护 反应发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压现象，延时动作于跳开关、停机、灭磁。转子绕组一点接地保护 水轮发电机组一般装设一点接地保护并动作于信号。大容量机组设一点接地保护和两点接地保护。一点接地保护动作于信号，两点接地保护动作

8、于停机。P83 3021 P845025继电保护失磁保护 单机容量100MW及以上或采用可控硅励磁方式的发电机应设专门的失磁保护，保护动作于信号、减负荷、跳发电机断路器和灭磁开关。P195 3033(P202 3046)断水保护 反应发电机冷却水源消失。逆功率保护 反应发电机逆功率运行。P37 4085 p65 2099对于发电机变压器组 还应装设发变组差动保护（大 差动保护）。继电保护高压电动机保护保护配置： 相间短路保护； 单相接地保护； 过负荷保护； 低电压保护； 失步保护； 失磁保护； 非同步冲击电流保护。继电保护低电压保护作用* 当电动机供电母线电压降低或短时中断又恢复时，为防止电动

9、机自启动使电源电压严重降低，通常在次要电动机上装设低电压保护，在母线电压降低到一定值时，低电压保护动作逐步切除部分次要电动机，使供电母线电压恢复到足够的电压，保证重要电动机的自启动。 继电保护 在电压降低到额定电压的70%时低电压保护动作， 延时秒切除最不重要的负荷，使母线电压得到恢复。如母线电压仍继续下降，当降低到额定电压的50%时，再经过9秒切除一部分比较重要的负荷。 最重要的设备可不装设低电压保护，如炉吸风机，厂用低压工作及备用变压器等，在一但电压恢复时，可立即自起动，保证机炉主机。 继电保护母线保护 保护方式： 完全差动保护 元件固定连接的母线差动保护 母联电流相位比较式差动保护 比率

10、制动式（中阻抗）差动保护继电保护输电线路的继电保护光纤相电流差动保护 利用光纤作为通道，比较线路两侧同相电流的大小和相位决定是否动作的保护称为纵联相电流差动保护。 光纤通信具有：信息容量大，保密性好，不受电磁干扰，节省金属材料等优点。电调制器光调制器光探测器电解调器光发射机光接受机中继器或光放大器光纤光纤激光源继电保护两侧电流的同步测量 纵联电流差动保护的正确判断受到线路两侧信号非同步的影响。 两侧信号非同步原因：时钟不同步、传输延时。 同步测量方法有：基于数据通道的同步方法和基于具有统一时钟的同步方法。继电保护（1）基于数据通道的同步方法 主站计算延时为： 从站随主站时标对时，并计算相邻计算

11、延时差，为0，通道正常，开始采样。否则，重复进行同步。从站计算出与主站相近采样时刻的差t为： 然后，计算出下一采样时刻 ，并依 逐步稳定调节至与主站同步。 从站主站ts1ts2ts3tr1tmTstdtdtm1tm2tm3tTmtr2ttm1,tdts1, tmts1继电保护（2）基于具有统一时钟的同步方法 保护装置从GPS接收机提取秒脉冲信号1PPS和串口输出的标准时间代码，分别给晶振脉冲前沿同步（锁相）和提供线路两侧保护相同时标。 1PPS 1s钟对晶振脉冲前沿同步一次，晶振脉冲前沿与标准时钟UTC的误差不超过1s。1PPSGPS 接 收 机采样时钟RS-232时间码采样脉冲继电保护高频保

12、护 将线路两侧保护信息变换成高频电流，并通过输电线路传输高频信息的一种纵联保护称为高频保护。 高频保护有方向高频保护和相差高频保护两类。P66 4111、4114 P67 3135 以上高频保护均没有后备保护功能，必须与阶段式保护配合使用。为简化保护接线，现在广泛采用高频闭锁距离保护和高频闭锁零序保护。 作为220KV及以上线路的主保护。 两侧高频保护应同时投、退。 P65-2096 继电保护距离保护 利用测量故障点至保护安装处之间的距离（阻抗），并按阻抗的大小确定动作时限的保护称为距离保护。 保护安装处的测量电压 与测量电流 的比值为测量阻抗 ，其与故障点至保护安装处的距离成正比。 优点：保

13、护范围不受电源侧运行方式影响，灵敏度高、动作迅速。继电保护 保护由起动元件、测量元件、时间元件以及电压回路断线闭锁元件和振荡闭锁元件组成。P37 4086、4087继电保护* 接地距离保护采用多边形特性的综合阻抗元件。 其由ZA、ZB、ZC三个阻抗元件、偏移阻抗元件、零序方向元件、电抗线和电阻线组成。 相间距离保护采用圆特性的阻抗元件。相间阻抗元件由ZAB、ZBC、ZCA三个阻抗元件和全阻抗元件组成。、段阻抗暂态特性 、段阻抗稳态特性 继电保护阻抗继电器的接线方式 阻抗继电器与电流电压互感器二次绕组的连接方式称为阻抗继电器的接线方式。 基本要求：测量阻抗应与短路距离成正比，且与故障类型无关。（

14、1）反应相间故障的 接线接线：继电器接入线电压及相应相电流差。（2）反应接地故障的零序电流补偿接线接线:继电器接入相电压及相应相电流与零序补偿电流之和。 即继电保护 振荡闭锁的要求*：系统振荡时，应将距离保护可靠闭锁；不论振荡与否，保护范围内发生故障，振荡闭锁应开放保护。继电保护零序电流保护中性点直接接地系统单相接地零序分量*（1）故障点零序电压最高，接地中性点零序电压为0，故障点离保护安装出越近，其零序电压越高。继电保护（2）零序电流 零序电流大小和分布取决于零序通路中零序阻抗值的大小和系统中性点接地的分布。P66 4112（3）零序功率 零序功率与正序功率方向相反。继电保护方向零序电流保护

15、方式* 零序电流段、零序不灵敏段及零序不灵敏段。其中零序段及零序不灵敏段为瞬时段，其他为延时段。全相运行及非全相运行时各段保护的投退由压板控制，每段都各由控制字选择经方向或不经方向元件闭锁，零序方向元件的电压门槛固定为有效值1V，同样零序电流保护能独立选相出口。继电保护零序保护的投退*1) 全相运行时，可选择投入零序电流、段，或零序不灵敏段、零序不灵敏段,并可由控制字选择是否带方向。2) TV断线时，可选择投入过流段及过流段;此外可根据控制字退出零序带方向段或零序保护退出方向。3)手合于故障线路时，零序，段、不灵敏段任一动作后带100ms延时出口。继电保护4)重合于故障线路时，可投入瞬时加速零

16、序段、瞬时加速零序段、瞬时加速零序段，则零序段、段、段任一动作后带100ms加速出口；此外，零序段带100ms延时出口，零序不灵敏段按20ms延时出口，不灵敏段按延时定值出口。5）非全相时，可投入零序不灵敏段、零序不灵敏段、零序，段,可以选择是否带方向。 注：零序，段及零序不灵敏，段在全相及非全相运行时可灵活投退，但建议除零序段外，在全相运行中投入的段在非全相运行时不要投入。 继电保护小接地电流系统接地保护 接地后，系统各点零序电压大小基本相等。零序电压为： 利用零序电压特点构成继电绝缘监视装置。 接线：将电压继电器接入三相五柱式电压互感器开口三角取得零序电压，其触点动作于信号。特点：简单，灵

17、敏度高。但无选择性，需人为查找接地线路。 适用场合：负荷允许短时停电的变电所或发电厂。 自动装置自动调节励磁 为同步发电机提供励磁电流的所有设备，统称为励磁系统。组成励磁功率单元受AER控制,产生大容量直流励磁功率。自动调节励磁装置AER根据U G和P等测量量，按一定规律产生控制脉冲。GTATVGLEIE.GUG励磁功率单元自动励磁调节装置AER自动装置励磁系统作用及要求P62 2060作用调节发电机机端电压，保持为额定值；调节发电机间无功合理分配；提高电力系统运行稳定性改善电力系统运行条件故障切除后，电网电压的恢复；防止突然甩负荷引起的过电压；提高代实现电流保护的灵敏度。灵敏快速的励磁调节系

18、统，可提高静态稳定；响应快、顶值电压高的励磁调节系统，可提高动态稳定和暂态稳定；自动装置基本要求：对装置的要求正常时，维持机压恒定，合理分配无功。故障时，应能迅速强行励磁。对励磁功率单的元要求有足够的调节容量。有足够的励磁响应速度和励磁顶值电压。具有保护和PSS功能，稳定可靠，响应速度快。自动装置自动调节励磁装置原理 大型发电机励磁系统多采用他励交流励磁方式。AER自动装置微机 AER组成测量模块调节控制模块移相触发模块励磁限制模块模拟量采集 开关量检测硬件软件电量变送器同步电压检测电路输入输出通道电路主机主程序中断服务程序跟踪模块双机通信模块手动/自动系统电压采样中断触发脉冲及测频看门狗自动

19、装置*励磁调节器实现的功能多种运行方式选择多种调节控制规律选择软件实现调差选择运行参数显示及修改软件实现平衡调整多种励磁限制和电力系统稳定器PSSTV断线检测及保护手动/自动切换跟踪自动切换备用通道自诊断、自恢复 电力系统稳定器(PSS)作为励磁调节器的一种附加功能，向励磁控制系统引入按某一振荡频率设计的新的附加控制信号，能够有效地增强系统阻尼，抑制系统低频振荡的发生，提高电力系统的稳定性。自动装置厂用电切换对厂用电源切换的要求（1）厂用电的任何设备（电动机、断路器等）不能由于切换承受不允许的过载和冲击；（2）切换过程中，必须经可能保证机组的连续运行。 由切换过程中断电时间与电动机转速、母线残

20、压和相角差等参量的关系，考虑到厂用电源切换各参量不超过允许值，要求快速切换的断电时间在几十毫秒内。自动装置厂用电切换方式高压厂用电切换方式（1）合环切换（并联切换） 正常运行时的切换，对切换速度无特殊要求，可实现双向切换。 手动合环切换：先合工作（备用）电源断路器，然后断开备用（工作）电源断路器。 自动合环切换：合工作（备用）电源断路器，利用合闸断路器的辅助触点自动断开备用（工作）电源断路器。自动装置（2）断电切换（串联切换） 故障时的切换，要求快速安全切换，为单向切换。 快速断电切换方式：由保护启动快切装置，在满足快切条件时发跳工作电源断路器脉冲，装置确认工作电源断路器已跳开，然后向备用电源

21、断路器发出合闸脉冲，否则闭锁合闸出口。 快速同时切换方式：由保护启动快切装置，满足快切条件，则同时发跳工作电源断路器脉冲和合备用电源断路器脉冲。由于断路器分闸时间比合分闸时间短，切换仍然是串联的，较断电切换其断电时间更短。自动装置（3）慢速切换 工作电源断开后，当母线电压下降20%40%UN后才合上备用电源。 作为快速切换的后备方式，为工作电源断开后，尽快恢复厂用电，安全完成停机操作创造条件。 微机型厂用电切换装置具有正常切换、事故切换、失压切换和误跳切换等功能，并能实现手动切换。自动装置自动同期同期的基本概念并列方式 并列原则并列后，迅速拉入同步，暂态过程短。合闸冲击电流尽可能小 一般不超过（12）IN准同期并列自同期并列 准同期操作方式手动准同期调频、调压、合闸全人工操作。半自动准同期调频、调压、合闸其一项自动操作。自动准同期调频、调压、合闸全自动操作。P72 2204自动装置准同期并列的条件待并发电机的电压与电网电压差不超过10%；待并发电机电压相位与电网电压相位差不超10% ；待并发电机电压频率与电网电压频率差不超过0.2%0.5%（0.10.25Hz) ； 待并发电机的相序与电网的相序相同。非同期并列的影响* 发电机