微机保护工厂应用介绍

微机保护工厂应用介绍第一页，共二十五页，2022年，8月28日微机保护基本概念介绍一、概述

微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性、高选择性、高灵敏度。微机保护装置硬件以微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等辅助电路，实现对电气设备运行状况的实时监控及保护。目前微机保护已经广泛应用于电力、石化、冶金、钢铁、建材、市政、铁路以及民用建筑等各个行业。

第二页，共二十五页，2022年，8月28日微机保护基本概念介绍二、产品构成微机保护装置一般由CPU、采集通道、模数转换（A/D）、存储器、定时器/计数器等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机。输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。

第三页，共二十五页，2022年，8月28日微机保护基本概念介绍三、基本功能

微机保护内部控制程序将硬件电路采集的各种量进行分析判断，从而得到设备的运行状况以及是否存在故障做出判断。目前微机保护除了最基本的保护功能外，一般还将测量、计量、控制、通讯等功能集于一身，故又称“综合保护”或“三合一”、“四合一”等等叫法。由于采用了计算机技术，使得保护具备了可以和计算机通讯的功能，故又称“智能化继电保护”，以区别于传统的电磁继电器式保护。一般微机保护的输出部分有硬件出口接点、４~20mA模拟量输出以及通讯口。出口接点用来连接断路器的控制回路，起到控制断路器跳合闸的作用；４~20mA模拟量输出一般用来给DCS系统送出需要的模拟量信号；通讯口用来与计算机系统连接，用于实时数据的监控。第四页，共二十五页，2022年，8月28日工厂微机保护设置原则随着电力系统的增大，大容量的发电机组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对电力系统的可靠运行有重大意义，而且对重要而昂贵的设备减少在各种短路和异常运行时造成的损坏，在经济效益上也有显著的效果。因此，在主设备的保护设计中，应要求保护在配置、原理接线和设备选型等方面，根据主设备的运行工况及结构特点，达到可靠、灵敏、快速且有选择性的要求。以下分别介绍发电机保护、变压器保护、线路保护、电动机保护、电容器保护的设置原则。这些所谓的“设置原则”其实就是国家有关行业的规程、规范的规定。

第五页，共二十五页，2022年，8月28日一、定子绕组相间短路保护对发电机定子绕组及其引出线的短路故障，应装设下列相应的保护装置作为发电机的主保护。

1、1MW及以下单独运行的发电机，如中性点有引出线，则在中性点测装设过电流保护；如中性点无引出线，则在发电机机端装设低电压保护。

2、1MW及以下与其他发电机或电力系统并列运行的发电机，应在发电机机端装设电流速断保护，如电流速断保护灵敏度不符合要求，可装设纵联差动保护。

3、1MW以上的发电机，应装设纵联差动保护。发电机保护设置原则第六页，共二十五页，2022年，8月28日发电机额定电压（kV）发电机额定容量（MW）接地电流允许值（A）6.3≤50410.550~100313.8~15.75125~200218~203001二、发电机定子绕组接地保护当发电机单相接地故障电流（不考虑消弧线圈的补偿作用）大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。发电机保护设置原则第七页，共二十五页，2022年，8月28日发电机保护设置原则三、定子绕组匝间短路保护

发电机的匝间故障包括同相同分支的匝间短路和同相异分支的匝间短路，对于这种故障，纵差保护不能反应，应按下述原则装设匝间短路保护。

1、对定子绕组为星形接线，每相有并联分支、且中性点有分支引出端子的发电机，应装设横差保护。

2、对50MW及以上的发电机，当定子绕组为星形接线，且中性点只有三个引出端子时，也应装设专用的匝间短路保护。

当制造厂认为发电机定子绕组的结构保证不会发生匝间短路，运行单位也同意，可不装设匝间短路保护。第八页，共二十五页，2022年，8月28日四、发电机外部相间短路保护

当外部故障引起过电流，为了可靠地切除故障，在发电机上应装设防御外部短路的相间短路保护。该保护同时也为发电机主保护的后备保护。相间短路后备保护配置的原则如下。

1、对于1MW及以下与其他发电机或电力系统并联运行的发电机，应装设过电流保护。保护装置配置在发电机的中性点测，动作电力按躲过最大负荷电流整定。

2、1MW以上的发电机，宜装设复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护。

3、50MW及以上的发电机，可装设负序电流保护和低电压起动的过电流保护。当上述保护不能满足灵敏性要求时，可采用低阻抗保护。

发电机保护设置原则第九页，共二十五页，2022年，8月28日五、定子绕组过负荷保护

对定子绕组非直接冷却或50MW以上的发电机，应装设定时限过负荷保护，保护装置接于一相电流。

六、励磁回路接地保护

对发电机励磁回路的接地故障应装设下述励磁回路接地保护或接地检查装置。

1、100MW一下的汽轮发电机，对一点接地故障，可采用定期检查装置。对两点接地故障，应装设两点接地保护装置。

2、转子水冷发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护和两点接地保护装置。

发电机保护设置原则第十页，共二十五页，2022年，8月28日变压器保护设置原则一、反应变压器内部故障和油面降低的瓦斯保护容量为800kVA及以上的油浸式变压器和容量400kVA及以上的车间内变压器，应装设瓦斯保护。二、相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护或电流速断保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路也能起到保护作用。1、容量为6300kVA以下并列运行的变压器以及10000kVA以下单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5s时，应装设电流速断保护。

第十一页，共二十五页，2022年，8月28日变压器保护设置原则2、容量为6300kVA及以上，厂用工作变压器和并列运行的变压器、10000kVA及以上备用变压器和单独运行的变压器，以及2000kVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联动保护。3、对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，变压器应装设单独的纵联差动保护；当发电机与变压器之间没有断路器时，100MW及以下的发电机，可只装设发电机变压器组共用的纵联差动保护。100MW以上的发电机，除发电机变压器组共用纵联差动保护外，发电机还应装设单独的纵联差动保护。第十二页，共二十五页，2022年，8月28日变压器保护设置原则三、后备保护对于有外部相间短路引起的变压器过电流，可采用下列保护。1、过电流保护，宜用于降压变压器，白虎装置的整定值应考虑事故时出现的过负荷。2、复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护，宜用于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。3、负序电流保护和单相式低电压起动的过电流保护，可用于63000kVA及以上的升压变压器。第十三页，共二十五页，2022年，8月28日变压器保护设置原则四、中性点直接接地电网中的变压器零序电流保护110kV及以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，变压器上应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。五、过负荷保护对于400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。

第十四页，共二十五页，2022年，8月28日线路保护设置原则一、相间短路保护1、对于不带电抗器的单侧电源线路，应装设电流速断保护。2、对于戴电抗器的单侧电源线路，如其断路器不能切断电抗器前的短路，则不应装设电流速断保护。此时应由母线保护或装设过电流保护切除电抗器前的故障。3、对于一般的双侧电源线路，可装设带方向或不带方向的电流速断保护和过电流保护。第十五页，共二十五页，2022年，8月28日线路保护设置原则二、单相接地保护有条件安装零序电流互感器的线路，如电缆线路或经电缆引出的架空线路，当单相接地电流能满足保护的选择性和灵敏性要求时，应装设单相接地保护。三、电缆线路的过负荷保护对于经常可能出现过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护。第十六页，共二十五页，2022年，8月28日高压电动机保护设置原则一、差动保护容量大于2000kW的高压电动机电流速断保护灵敏度不够时，应装设差动保护装置，做为相间短路主保护。二、综合过流保护包括电流速断保护、零序过流保护、热积累保护、堵转保护、起动时间过长保护。电流速断保护作为电动机相间短路的主保护；零序过流保护反映电动机接地故障；热积累保护反映电动机过负荷发热故障。堵转保护用来反映起动后出现机械卡阻或卡死的故障。起动时间过长是用电流和时间两个判据来判断电动机的起动过程是否正常。第十七页，共二十五页，2022年，8月28日高压电动机保护设置原则三、低电压保护当母线电压降低或中断后的恢复过程中，接在母线上的电动机都要自启动而吸收很大的启动电流，从而延长了电压恢复时间，使自启动的条件变坏，甚至使自启动成为不可能。装设低电压保护的目的就是当电网电压降低时，将一部分不重要的电动机及根据生产要求不许或不需要自启动的电动机从母线上切除，以保证重要电动机的自启动并加速母线电压的恢复过程。第十八页，共二十五页，2022年，8月28日电容器保护设置原则一、过电流及速断保护速断保护是电容器组引线、套管短路等外部故障时的主保护。过电流保护是高次谐波过电流（如大功率整流柜的投切所产生的谐波电流经电抗器消弱后，过电流仍然太大时）等外部故障时的主保护，也可作为引线，套管短路故障的后备保护。二、过电压保护由于雷电波侵入或者开关投切，系统谐振时，电容所在母线电压升高，使电容器承受过电压。电容器的电压超过额定电压较大时，会引起电容器过载发热，造成电容器的热击穿。所以应装设过电压保护。第十九页，共二十五页，2022年，8月28日电容器保护设置原则三、欠压保护从电容器本身的特点看，电容器并不会因失压而损坏。但运行中的电容器突然失压会产生两个后果；其一，如失压后电容器组仍在母线上，当电源恢复，母线电压也迅速恢复时，电容器上的残压还未降到0.1倍额定电压一下，就有可能使电容器承受高于1.1倍的额定电压而损坏；其二，当电压恢复时，电容器不切除，可能造成变压器带电容器合闸，产生谐振过电压，使变压器或电容器损坏。返回第二十页，共二十五页，2022年，8月28日微机保护的安装与调试一、通电前检测1、外观检查a、机箱表面无碰伤b、油漆（喷塑）均匀，色泽无差异。c、按键接触可靠。d、指示灯布置整齐，液晶窗口无划伤。2、外部接线检查a、检查电源模块，电源输入电压与铭牌一致。b、检查PT、CT与端子之间的连线是否正确。c、检查所有接线是否牢靠。3、装置接地检测测量装置接地端子，机箱接地电阻应接近于零。第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日微机保护的安装与调试二、通电后的检查1、检查键盘所有按键，手感好。装置响应正确。

2、检查装置内部所有基本参数（包括CT变比、接线方式；PT变比、接线方式；装置额定电流等参数。）设置是否与现场实际情况吻合。三、保护功能检测（举例）1、电流速断（定时限过电流）保护检测测试方法：a、将电流速断（定时限过电流）保护功能投入，设置相应的参数；将其他保护功能退出。b、分别在Ａ、Ｂ、Ｃ相加入0.9倍整定电流，步长设置为0.1A，逐步增加电流值直至保护动作，记录动作值，误差不超过±5%。用数字万用表监视相应的出口继电器，继电器接点应闭合。c、分别在Ａ、Ｂ、Ｃ相加入1.1倍整定电流，记录动作时间。第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日微机保护的安装与调试2、过电压保护检测测试方法：a、将过电压保护功能投入，设置相应的参数。将其他保护功能退出。b、在A、B、C三相加入57.5V电压，同时升高三相电压，在线电压接近整定值时，将步长设置为0.5V，逐步升高电压值直至保护动作，记录动作值。第二十三页，共二十五页，20