热电厂保护培训材料

热电厂继电保护培训材料2010年08月08日热电厂远动信息图总降变远动化范围图线路保护线路保护配置220KV线路采用主后备保护一体的双套独立保护1、220千伏线路保护配置2、35千伏线路保护配置3、500千伏与220千伏线路保护的主要不同点220千伏保护配置1、快速保护（1）配置两套纵联电流差动保护，两套保护均采用专用光纤芯通道（2）保护柜1内含纵联电流差动保护、操作箱各一套(3)保护柜2内含纵联电流差动保护、电压切换箱各一套;2、后备保护(每套主保护内含)（1）相间：三段式相间距离保护（2）接地：三段式接地距离保护和定时限方向零序过流保护500千伏/220千伏主要不同1、500千伏变电站采用3/2接线方式，一条线路对应两个开关：（1）交流输入回路：电压取线路电压，电流取两开关的CT和电流（2）重合闸配置方式：绝大部分厂站按照开关配置重合闸装置，按照线路配置重合闸装置，但开关重合闸装置均单独配置，不再线路保护中。（3）开关失灵判别逻辑在开关保护中实现（4）闭锁重合闸通过外部硬线回路实现2、220千伏变电站采用双母线接线方式，一条线路对应一个开关：（1）交流输入回路：电压取母线电压（存在I/II母电压选取的切换回路），（2）重合闸配置方式：按照线路配置重合闸装置，并在双套线路保护中实现重合闸。（3）开关失灵判别逻辑母线失灵保护中实现（4）闭锁重合闸通过保护内部跳闸逻辑实现，两套线路保护间无联系，三重闭锁通过跳位实现。纵联保护信号分类闭锁信号：无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件，只有同时满足本端保护元件动作和无闭锁信号两条件，保护才作用于跳闸。逻辑图1保护元件闭锁信号跳闸脉冲纵联距离保护信号分类允许信号：有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件，只有同时满足本端保护元件动作和有允许信号两条件，保护才作用于跳闸。逻辑图&保护元件允许信号跳闸脉冲纵联距离保护信号分类跳闸信号：直接引起跳闸的信号，与保护元件是否动作无关，只要收到跳闸信号即保护作用于跳闸，如失灵远跳信号逻辑图1就地判据跳闸信号跳闸脉冲快速保护A站B站Z1Z1Z2为何设快速保护Z2允许信号快速保护闭锁式：不论区内外故障，只要启动元件动作，先启动发信，若区内故障，两侧保护均停讯，通道上无高频信号，保护动作跳闸；若区外故障，则一侧停信，另一侧保护仍旧发信，通道上有高频信号，保护不动作，采用单频制，收发一个频率。允许式：区内故障，则向对侧发允许信号，对侧若反应区内正方向故障，则保护动作跳闸。快速保护电流差动保护：根据基尔霍夫定律，线路流出电流等于流入电流。（1）短线路上应用理想，可采用专用光纤芯的方式（2）长线路上由于电容电流影响，线路流出电流不等于流入电流，考虑采取电容补偿方式。（3）电流差动保护应用不仅取决于保护本身，通道的可靠性相当重要。（4）电流差动保护的优点快速保护纵联距离保护和电流差动保护区别对于同杆架设的线路在跨线故障时及后加速过程中，电流差动保护具有天然的选择性和选相能力，而距离保护可能由于选相问题而三跳。对于高阻接地故障，电流差动保护能够在300欧姆过渡电阻故障时能够瞬时选相跳闸，而距离保护依靠零序电流保护延时三相跳闸。鉴于相邻线的零序互感对于线路接地保护的测量元件具有极大的影响，在保护计算时为克服其影响，不得不采用确保灵敏度的处理办法，但存在超前相选相误动问题。电流差动保护远跳功能可解决终端角形接线的厂站主变低压故障对侧保护灵敏度不足问题。在复杂的区内区外故障转换中，电流差动保护具有严格的选择性。电流差动保护对于通道有较高的要求。对于重要厂站的重要双回路同杆架设输出线路，应在配置独立路由双差动保护的同时稳重地推行跨线多相重合闸技术纵联距离保护不受线路分布电容的影响。CT配置纵联保护通道类型电力线载波纵联保护（简称高频保护）50kHz---400kHz微波纵联保护（简称微波保护）3000MHz---30000MHz光纤纵联保护（简称光纤保护）导引线纵联保护（简称导引线保护）线路保护回路简单介绍交流电流电压回路（前已结合进行）开入回路开出回路直流回路信号回路开入回路直跳压板（线路）：投入直跳压板，任何故障均直接三相跳闸（跳两个开关），不重合[沟通三跳（开关）：在不满足重合闸的条件（如重合闸装置消失、重合闸装置闭锁、重合闸压力低、重合闸未充电等情况下），此时通过沟通三跳回路（保护跳闸接点串重合闸装置的常闭接点）实现开关三跳，跳不满足重合闸要求的开关，其是开出]跳闸位置输入：作为线路保护PT断线的判别、高频逻辑判别等使用保护功能压板：差动投入、零序保护、距离保护、闭锁后备保护压板通过差动保护实现的远传输入定值区切换自动后加速回路输入开出回路单相跳闸输出闭锁重合输出：相间故障、非全相过程中再故障等输出接点到重合闸装置失灵启动输出远传收信输出（失灵使用）直流电源回路双套线路保护直流电源取自不同段直流母线，实现双套保护的完全独立。开关控制回路两组取自不同段直流母线，并与保护电源对应。信号回路跳闸信号告警信号电源消失告警、PT断线告警、差动保护的CT断线告警、通道异常告警、装置闭锁告警等重合闸单相重合闸方式：单相故障单相跳闸、相间多相故障三相跳闸不重合三重方式综重方式停用方式35KV线路保护主保护：光纤电流差动保护，保护范围不含起备变,起备变保护另行配置，出口远跳对侧开关。后备保护：三段可经低电压闭锁的定时限方向过电流保护、小电流接地选线（零序保护）、反时限过电流,过负荷保护。采用专用光纤芯传输保护数据,差动主保护与后备保护采用单独的保护装置。采用分相电流差动保护。当保护区内发生各种短路故障时，保护装置瞬时跳开故障电缆两侧断路器(三相跳闸)（负荷侧为变压器低压侧），跳闸逻辑可编程。光纤纵差保护的制动方式为比例制动方式，适用于两端电流互感器变比的不同。主变保护发电机－变压器组保护按双重化配置(除非电量保护外)一般采用发变组保护的方式主变保护一般主变保护配置（例）主变保护220千伏主变配置差动保护复合电压过流保护（相间故障保护）零序电流保护（接地故障保护）、间隙保护非电量保护（不启动失灵）主变保护500千伏主变保护差动保护阻抗保护（相间故障保护）零序方向电流保护（接地故障保护）、间隙保护过励磁保护非电量保护（不启动失灵）高阻差动保护主变保护高阻差动保护：通常配置在大型变压器中，作为不同原理的另一套主保护。电流互感器采用变压器500千伏、220千伏和中性点侧的套管CT,各侧变比相同，此种接线对涌流是穿越的，故不反映励磁涌流。动作速度快。主变保护瓦斯保护能反映变压器油箱内的任何故障，包括铁芯烧伤、油面降低，但差动对此无反应。绕组内少数线匝的匝间短路，表现在相电流上却并不大，差动对此反应不灵敏，瓦斯能灵敏的反应。差动保护不能代替瓦斯保护本厂的主变保护配置纵差保护(相间故障主保护）保护采用2侧比率制动原理，具有防止区外故障误动的制动特性和防止涌流期间误动的措施；具有CT断线判别功能，能选择闭锁差动保护，当电流大于额定电流1.5~12倍时可自动解除闭锁，CT断线时能发信号；本厂的主变保护配置主变中性点接地零序过电流保护该保护作为主变压器高压绕组及引出线单相接地保护的后备保护，同时作为220kV系统发变组主变压器相邻元件接地故障的远后备保护。零序过电流保护用于中性点直接接地运行。保护以主变压器中性点引出线的电流互感器上所采电流作为判据。保护由两段组成，并分别与线路保护的零序保护配合，每段各带两个时限，较短时限动作于母线解列，较长时限动作于发变组全停，各侧断路器跳闸。本厂的主变保护配置主变压器中性点间隙零序过电流保护作为变压器中性点不接地运行时单相接地故障的后备保护，当间隙被击穿时，间隙零序过流元件动作。本厂的主变保护配置主变零序过电压保护作为变压器中性点不接地运行时的单相接地故障的后备保护，接于变压器高压侧母线PT的开口三角。本厂的主变保护配置主变压器本体保护每台变压器包括重瓦斯(可以切换到信号)、轻瓦斯、压力释放、绕组温度、油温、油位、压力突变。其中重瓦斯瞬时动作于跳闸，绕组温度延时动作于跳闸和信号；压力突变、压力释放和油温动作于跳闸和信号，其余本体保护动作于信号。本厂的主变保护配置主变压器复合电压闭锁过流保护(后备)

主变压器高压侧220kV断路器失灵保护a）除瓦斯等非电量型保护接点外,其他跳变压器220kV断路器的保护,均需起动失灵保护。b）在发变组电量保护A、B中各配置一套发变组出口断路器失灵保护，跳发变组及各侧断路器。主变保护过励磁保护

大型变压器工作磁通密度B与电压频率之比U/F成正比，电压升高和频率降低均会使工作磁通密度增加，大型变压器额定工作磁通密度Bn=17000---18000GS,饱和磁通密度Bn=19000---20000GS，磁通密度增加会使变压器励磁电流密度增加，特别铁芯饱和饱和后，励磁电流急剧增大，造成变压器过励磁，铁损增加，铁芯温度升高，同时漏磁场增强，使靠近铁芯的绕组导线，油箱壁和其他金属构件产生涡流损耗、发热、引发高温，严重时造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。（发变组保护过励磁保护的装设在发电机保护中)发电机保护纵联差动保护发电机定子匝间短路保护发电机低电压闭锁过电流保护单相接地保护励磁回路接地保护低励、失磁保护过负荷保护定子绕组过电流保护定子绕组过电压保护负序电流保护失步保护逆功率保护纵联差动保护具有防止区外故障误动的制动特性；具有CT断线判别功能，能选择闭锁差动保护，当电流大于额定电流1.2~1.5倍时可自动解除闭锁，CT断线时能发信号；在同一相上出现两点接地故障(一点区内、一点区外)时，保护应正确动作发电机定子匝间短路保护具有数字滤波功能，三次谐波滤过比大于100；电压互感器断线不误动；装置能区分区内区外故障；区外故障时不误动，区内故障时有足够的灵敏系数；发电机低电压闭锁过电流保护带有电流记忆电压保持功能；电流、电压整定值允差±2.5%；返回系数：电流元件不小于0.9，低电压元件不大于1.1；固有延时：电流、负序电压元件均为1.2倍整定值或低电压为0.8倍整定值时，不大于70ms。发电机定子接地保护零序电压原理含基波过电压，保护95%三次谐波原理保护95%--100%区域发电机转子接地保护发电机转子一点接地保护适用于转子分布电容不大于8uF的各种非旋转励磁方式的发电机励磁回路；时延0.1~10S，保护第一时限动作于信号，第二时限动作于跳闸。发电机转子两点接地保护具有一点接地后自动投入功能

发电机启停机保护具有发电机无励磁状态下定子绝缘降低检测功能及发电机变压器、厂高变相间故障保护功能；

测量与频率无关；

固有动作时间不大于40ms发电机逆功率保护发电机逆功率(一)有功测量原理与无功大小无关；断线不误动；发电机逆功率(二)该保护用于程序跳闸方式，以确定主汽门已经关闭，防止汽机超速。延时范围设一段：0.1~100s，其余技术要求与发电机逆功率(一)发电机失磁保护具有检测机组静稳边界的功能或机组稳态异步边界的功能；具有检测系统崩馈电压的功能及机端电压能否维持带厂用电的功能；具有检测不同负荷下各种全失磁和部分失磁的功能；机组正常进相运行时不误动；根据不同的失磁情况发出信号、切换厂用电、解列或全停；系统振荡、故障及故障切除过程中不误动；电压回路断线不误动；具有励磁电压通道检测功能；整定范围：转子低电压：0.00~500V，系统及机端低电压：50~100V；发电机对称过负荷保护发电机长时间运行超过额定负荷运行时作用于信号的保护定时限部分定时限部分分两段；动作(1.2倍整定值时)时间不大于40ms；过电流整定范围：1~6In，整定值允差±2.5%；长延时应整定范围：0.1~1000s；返回系数不小于0.9。反时限部分反时限特性可整定，与发电机定子表层过热特性相匹配；发电机负序过负荷保护

定时限部分定时限部分分两段；动作(2倍整定值时)时间不大于40ms；负序电流整定范围：0.05~4In，整定值允差±5%；长延时应整定范围：0.1~1000s。反时限部分反时限特性可整定，以便与发电机转子表层过热特性相匹配；能防止因CT二次侧断线产生虚假负序电流而误动；负序电流保护

电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称（如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大，定子绕组中就有负序电流，该负序电流产生反向旋转磁场，相对于转子为两倍同步转速，在转子中产生100Hz倍频电流，会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤一般采取反时限、高值定时限，其动作时限完全由发电机转子承受负序发热的能力（A）决定，不考虑与系统保护配合频率异常保护具有按频率分段时间积累功能，并能显示时间，时间积累在装置断电时不会丢失；发电机停机过程和停机期间应自动闭锁低频保护；频率测量范围：40Hz~65Hz；保护设置4段，1~3段延时动作于信号，4段瞬时动作于跳闸。保护整定值按汽机厂提供的频率特性。定子绕组过电压保护用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压，水轮发电机组和大型汽轮发电机都装设过电压保护，中小型汽轮发电机通常不装设。过电压保护可作为过压启动、闭锁及延时元件。保护取自三相线电压，当任一线电压大于整定值，保护动作。失步保护反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护系统振荡，振荡中心落在发变组内部，机端电压大幅度波动，厂用机械难以稳定运行，可能造成停机、停炉、炉管过热、炉膛爆炸，发电机一旦失步，振荡次数或时间应严格限制中小型发电机组的失步故障一般由运行值班人员处理，不装设失磁保护能否代替失步保护失磁保护虽然能检测出失步故障，但失步故障并非均由失磁引发,失步保护具有检测加减失步的功能；具有记录滑级次数的功能；保护能正确区分系统短路与振荡，正确判定失步振荡与稳定振荡。失步保护只在失步振荡情况下动作，动作后发信。当振荡持续时间过长时动作于解列；应能区分振荡中心在发电机变压器组内部或外部；应能选择失磁保护闭锁或解除闭锁失步保护；滑级次数可根据振荡中心的位置是否落于发变组内而分别整定。可设定跳闸允许电流；阻抗整定值允差±5%，其它整定值允差±2.5%。过激磁保护

定时限部分定时限部分采用两定值；动作(1.2倍整定值时)时间不大于50ms；频率使用范围：25Hz~65Hz；过励磁整定范围：0.5~2；长延时范围：0~1000s。反时限部分反时限特性应可整定，以便与发电机、变压器的过励磁能力匹配；频率使用范围：25Hz~65Hz；反时限启动值整定范围：1~1.5。励磁回路过负荷保护定时限部分定时限至少分两段，以便和励磁绕组的过热特性近似匹配；具有可选的直流或交流测量功能；电流整定值允差±2.5%；返回系数不小于0.9；固有时间（1.2倍整定值时）不大于40ms。反时限部分反时限特性应可整定，以便与发电机的励磁绕组的过热特性近似匹配；具有可选的直流或交流测量功能；长延时应可整定到1000s；电流整定值允差±2.5%；返回系数不小于0.95；发电机突加电压

该保护用于防止发电机在盘车或启停机时发生误合闸操作。突加电压保护在发电机并网后自动退出运行，在发电机解列后自动投入。频率异常保护频率异常保护用于保护汽轮机，防止汽轮机叶片及其拉金的断裂事故，对于极端低频，还会威胁厂用电的安全。低频运行时发电机如国发生过负荷会导致发电机热损伤高周保护、低频保护限制汽轮发电机组频率运行的是汽轮机而不是发电机断路器断口闪络保护大型发电机在进行同步并列时，断路器合闸之前，作用于断口的电压随待并发电机与系统等效发电机电动势之间角度差的变化而变化，当角度为180度时候，其值为两电动势之和。相当于两倍的运行电压作用于断口上，会造成断口闪络事故保护采用断路器位置和负序电流作为判据，同时机端电压大于整定值时动作于灭磁及启动断路器失灵。其他非全相运行保护盘车状态的误合闸保护启停机保护一般情况，发电机启动到并网之间，不加励磁，三相电压近于零，但为了预热转子或者双轴发电机在低转速下进行并列，需要加励磁；抽水蓄能发电机组的水泵工况启动，必须在有励磁的条件下进行，而且启动过程长达10分钟。对于在低速旋转状态或多或少加励磁的大型机组，要求装设在低频下能工作的定子绕组接地