厂用10kV及启备变保护简介课件

厂用10kV及启备变保护简介二期二值赵宇龙10kV保护装置及其简介10kV各段保护装置分为电动机保护、变压器保护、馈线保护、PT保护和弧光保护五类，其中，额定功率在2000KW以上的电动机配备了差动保护。电动机、变压器和PT保护均由澳大利亚通用电气生产，弧光保护生产厂家为上海启禾机电科技有限公司。保护动作后，切除所有电动机负载。保护功能投退均须通过选择控制字来实现。1电动机保护1、MM200AII型综合保护型号确认键退出左移右移（2）过热保护

过热保护作为电动机热过载的主保护及定子绕组或引出线相间短路的后备保护。其动作模型考虑了电动机正序、负序电流所产生的综合热效应及热累积过程，引入了等值发热电流Ieq，其表达式为：

Ieq2=K1I1²+K2I2²

保护动作特性如下：

t=80τ/[(Ieq/Ip)2-1.05²]

上式中：I1为电动机电流的正序分量；

I2为电动机电流的负序分量；

Ip为设定的起动电流，一般按照额定电流设置；

Ieq为电动机运行电流的等效电流；

τ为电动机发热时间常数；

K1为正序电流发热系数，在起动过程中一般取0.5，运行过程中固定为1；

K2为负序电流发热系数，一般取6，用于模拟增强负序电流的发热效应。

其中正序电流发热系数一般设置为小于1，主要是防止启动电流过大导致过热保护误动，在电动机起动完成后保护装置自动将正序电流发热系数固定为1而不再人为减小正序电流。

当故障电流大于电机起动电流的1.3倍后启动过热保护，故障电流在起动电流的1.05倍以上时持续进行热量累计，当热量累计满足设定要求时保护出口。

而在故障电流小于起动电流的1.05倍时开始散热过程，散热时间公式为t2=τ2/[(Ieq/Ip)2-1.05²]，散热系数τ2一般取为1，当热量累计归零时，保护返回。（3）过负荷保护

MM200AII具有两段过负荷保护功能，当电动机机端电流A、B、C任一相电流超过过负荷电流定值，装置经整定时间延时出口。需要注意的是，过负荷保护在电动机启动完成后才投入，否则闭锁该保护。

过负荷动作条件如下：

1）电机启动完成；

2)IΦ＞IGFHZD ；IΦ为电动机机端电流A、B、C任一相

；IGFHZD为过负荷电流定值

3)T＞TGFHZD ；TGFHZD为过负荷延时时间定值

其中电机启动完成的判断条件为：当输入电流大于门槛值（厂家定值区，默认为0.3A）并持续到电机启动时间后，如果输入电流小于系统额定电流的1.3倍，则认为电动机启动成功。

（4）负序过电流保护

当发生电动机断相，反相、定子绕组或引出线不对称相间短路、定子绕组匝间短路时，将产生负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子的附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。负序过流保护在电机启动后投入，装置提供独立的两段负序过流保护。负序过流动作条件如下： 1）电机启动成功；2)I2＞I2ZDN；I2为负序电流,I2ZDN为N段负序电流定值 3)T＞T2ZDN ；T为动作时间,T2ZDN为负序N段延时定值 一般按第一段高定值短延时特性，第二段低定值长延时特性来整定。（7）低电压保护

低压保护取母线线电压，PT断线时闭锁低压保护。当最小线电压大于电压门槛值，且母线UAB、UBC、UCA任一线电压低于定值，延时时间到后装置跳闸出口。低压保护动作条件如下： 1)最小线电压大于电压门槛值 2)ULL<UDYZD；ULL为任一线电压UAB、UBC、UCA；UDYZD为低压保护电压定值 3)无PT断线闭锁 4)T＞TDYZD；T为动作时间,TDYZD为低压保护延时定值未投入的保护：（1）反时限过流反时限曲线可以选用基于BS142.1966和IEC255-4标准的四条反时限曲线，分别为标准反时限、强反时限、极端反时限、长反时限。（2）负序反时限当发生电动机断相，反相、定子绕组或引出线不对称相间短路、定子绕组匝间短路时，将产生负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子的附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。负序反时限的逻辑同反时限过流保护。（3）过电压保护

为避免使用相电压在单相接地时引起过压保护误动，装置过压保护取母线线电压。UAB、UBC、UCA任一高于过压定值，延时时间到后跳闸。（4）失压重启保护装置检测到电动机运行过程中电网晃电导致电动机停止，当电网电压在规定时间内恢复时，装置自动启动电动机。此保护未投入。（5）启动时间过长保护电动机开始起动，经过整定的起动时间，其电流值仍大于整定的起动电流值，则表明电动机起动时间过长，此次起动未成功，电动机有严重发热的危险，装置将延时跳闸。若经过整定的起动时间后，电流值小于起动电流值，则表明电动机属正常起动，起动成功。此保护未投入。（6）频繁启动保护实际运行中，电动机若起动不起来，运行人员可能在较短时间内连续操作数次，使电动机频繁起动，或者有些电动机具有特殊的负载，需要频繁的跳开又起动。由于每次起动都有较大的起动电流，而且多次起动相隔的时间又较短，故电动机有严重过热的危险。为此，装置设置电动机频繁起动保护。此保护未投入。（7）启动最小间隔保护启动最小间隔保护也是为了防止电动机频繁启动的过热危险，每次电动机完成一次启动之后装置便启动一个计数器，在设定的时间之内不允许电动机再次启动。此保护未投入。

（1）差动速断保护

当电动机容量大于2000KW及其以上时，对于中性点侧有引出线的电动机，可采用差动保护作为电动机的多相短路保护。 当A、B、C任一相差流大于整定值，差动保护将动作。其判据为：Id>ISD，其中ISD=Kr*Ie式中，Ie为机段额定电流；Kr为相对于额定电流的最大不平衡电流倍数，一般整定在3～8之间。

（2）比率差动保护

1)本装置按三段折线式比率制动特性要求，实现比率差动。动作判据为：Id＞Icd 当Ir≤Ir1； Id＞K1(Ir-Ir1)+Icd 当Ir1＜Ir≤Ir2； Id＞K2(Ir-Ir2)+K1(Ir2-Ir1)+Icd,当Ir＞Ir2； 程序中依次按相判别，当满足以上任何一个条件时，比率差动动作。 式中Id——差动电流； Ir——制动电流； Icd——差动保护门槛定值； K1和K2——分别为第一段和第二段折线斜率，K1≤K2； Ir1和Ir2——分别为第一和第二拐点制动电流，Ir1＜Ir2； 其中： Id=|ｉt+ｉn| Ir=1/2|ｉt-ｉn|式中ｉt、ｉn分别为机端、中性点电流。2)二次/五次谐波制动 谐波制动可以根据应用场合和用户的具体要求选择投入二次谐波制动还是五次谐波制动，同时只能选取一种制动类型。装置采用三相差动电流中二次谐波（五次谐波）与基波的比值作为闭锁判据。制动判据如下： Kmax＞Kd2 式中：Kmax——差动电流中的最大二次（五次）谐波系数； Kd2——二次谐波制动比； 三相中任一满足制动，则闭锁三相比率差动保护。我厂采用二次谐波制动投入的保护：（1）过负荷保护MPM200AII具有两段过负荷保护功能。当高压侧A、B、C任一相电流超出过负荷电流定值，装置经整定延时出口。 过负荷动作条件如下：1)IΦ＞IGFHZDN ；IΦ为高压侧A、B、C任一相电流 ；IGFHZDN为N段过负荷电流定值2)T＞TGFHZDN ；TGFHZDN为N段过负荷延时时间定值我厂一段投信号，二段退出（2）零序过流保护变压器中性点直接接地的零序保护方式是由二段零序方向过流保护构成，每段均可通过设置相应控制字选择是否投入、是否经方向闭锁。此保护投跳闸。未投入的保护：（1）二段复压闭锁方向过电流保护a）复合电压闭锁过流元件b）功率方向元件（2）三段式电流保护MPM200AII三段电流保护取变压器高压侧三相电流判别，包括速断、限时速断、定时限过流，其保护电流定值可分别独立整定，满足条件后延时出口。其中一段和二段可设置投入二次谐波制动。（3）纯过流保护过流保护不加任何闭锁，作为低电压闭锁过流保护的后备。纯过流保护不经启动，当输入电流中任一相幅值大于整定值后，判别元件延时动作。（4）反时限过流保护反时限曲线可以选用基于BS142.1966和IEC255-4标准的四条反时限曲线，分别为标准反时限、强反时限、极端反时限、长反时限。（5）反时限零序电流保护零序反时限过流保护基本原理与反时限过流保护相同。此保护退出。（6）二段零序电压保护装置设有两段零序过压保护作为变压器接地故障保护，零序电压取自开口三角形零序电压或自产零序电压。此保护退出。（7）过电压保护为避免使用相电压在单相接地时引起过压保护误动，装置过压保护取母线线电压。UAB、UBC、UCA任一高于过压定值，延时时间到后跳闸。此保护退出。（8）低电压保护电压保护可通过软压板投入低电流闭锁，此时要求电流大于整定值值，当无PT断线闭锁，且母线UAB、UBC、UCA任一线电压低于定值，延时时间到后装置跳闸出口。此保护退出。（2）差动速断保护即当差动电流大于最大可能励磁涌流时立即出口跳闸，主要用于变压器严重故障时快速出口。其判据为：Id>ISD，其中ISD=Kr*Ie式中，Id为差动电流；Ie为高压侧额定电流，Kr为相对于额定电流的励磁涌流倍数，可据系统阻抗、变压器和CT特性来整定，一般在6～12之间。（3）比率差动

1)本装置按三段折线式比率制动特性要求，实现比率差动。谐波制动可以根据应用场合和用户的具体要求选择投入二次谐波制动还是五次谐波制动，我厂采用二次谐波制动。动作判据为：Id＞Icd 当Ir≤Ir1；Id＞K1(Ir-Ir1)+Icd 当Ir1＜Ir≤Ir2； Id＞K2(Ir-Ir2)+K1(Ir2-Ir1)+Icd, 当Ir＞Ir2； 程序中依次按相判别，当满足以上任何一个条件时，比率差动动作。 式中：Id——差动电流； Ir——制动电流； Icd——差动保护门槛定值； K1和K2——分别为第一段和第二段折线斜率，K1≤K2； Ir1和Ir2——分别为第一和第二拐点制动电流，Ir1＜Ir2； 对于双绕组变保护： Id=|ｉh+ｉl| Ir=1/2|ｉh-ｉl|式中ｉh、ｉl分别为高、低压侧电流。2)励磁涌流闭锁原理 装置采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据。制动判据如下： Idmax＞Kd2 式中：Idmax——差动电流中的最大二次谐波系数； Kd2——二次谐波制动比； 三相中任一满足制动，则闭锁三相比率差动保护。投入的保护：（1）三段式电流保护三段电流保护包括速断、限时速断、定时限过流，其保护电流定值可分别独立整定。速断动作时间固定为0秒，其余两段动作延时可整定。电流保护可经方向或低压闭锁。

闭锁元件：三段式电流保护可以选择投入低压或者方向闭锁。方向元件的算法采用90°接线，方向元件的最大灵敏角为45°或30°可选，其正方向、动作方程（以IA，UBC为例）为：

即为：，其中α为45°或30°可选，Re表示取向量的实部。过流保护的I段、II段、III段采用同一个方向元件，为防止线路近距离故障时电压过低失去方向性，采用记忆电压消除方向元件的电压死区。装置在执行复压过流判别时，各段判别逻辑一致，其动作条件如下：1)Imax＞IZD ；Imax为A、B、C最大相电流 ；IZD为电流定值2)T＞TZD；TZD为延时时间定值3)闭锁条件满足(若投入)

7）低电压保护 低压保护母线线电压，低压保护可经PT断线闭锁。低压动作可通过整定选择跳闸出口或发信。8）过负荷保护 装置具有低电流定值，长延时的过负荷保护功能。过负荷动作可通过整定选择跳闸出口或发信。9）PT断线检测 装置在检测到PT断线后，根据PT断线闭锁的设置方式来判定是否闭锁有关电压保护。PT断线解除后，闭锁保护亦相应解除。4PT保护MPM400II电压互感器保护测控装置投入的保护：（1）过电压保护 包括I段母线过电压保护和II段母线过电压保护。UAB、UBC、UCA任一线电压高于过压定值，延时时间后跳闸。 过压保护动作条件如下： 1)ULL＞UGYZD ；ULL为任一线电压UAB、UBC、UCA；UGYZD为过压保护电压定值2) T＞TGYZD ；T为动作时间,TGYZD为过压保护延时定值（2）低电压保护

包括I段母线低电压保护和II段母线低电压保护，母线UAB、UBC、UCA任一线电压低于定值，延时时间到后装置跳闸出口。低压保护动作条件如下：

1)ULL<UDYZD ；ULL为任一线电压UAB、UBC、UCA；UDYZD为低压保护电压定值 2)无PT断线闭锁 ；PT断线及闭锁投入 3)T＞TDYZD ；T为动作时间,TDYZD为低压保护延时定值（3）零序电压保护

包括I段母线过电压保护和II段母线过电压保护。零序电压高于零序过压保护设定值后，延时整定时间跳闸。 零序过压保护动作条件如下：

1)U0＞ULXZD ；U0为零序电压值；ULXZD为零序过压保护电压定值 2)T＞TLXZD ；T为动作时间,TLXZD为零序过压保护延时定值（4）母线欠频保护

频率以I段母线电压为基准测定，母线频率低于欠频保护设定值，延时设定时间后跳闸。 欠频保护动作条件如下：

1)F<FQPZD；F为母线频率；FQPZD为欠频保护频率定值 2)T＞TQPZD ；T为动作时间,TQPZD为欠频保护延时定值（5）母线过频保护

频率以I段母线电压为基准测定，母线频率高于欠频保护设定值，延时设定时间后跳闸。 欠频保护动作条件如下：1)F＞FGPZD；F为母线频率；FGPZD为过频保护频率定值 2)T＞TGPZD ；T为动作时间,TGPZD为过频保护延时定值5弧光保护运行指示电源指示注意这两个指示灯！5弧光保护

我厂10KV母线保护配置为弧光保护，弧光保护生产厂家为上海启禾机电科技有限公司。保护动作后，切除所有电动机负载。电弧光保护动作判据为故障产生时的两个条件；弧光及电流增量。当同时检测到弧光和电流增量时发出跳闸命令，而如果只有弧光，没有过流出现，则电弧光保护系统不会跳闸。因而避免了误动的发生。我厂每段10KV母线上弧光保护配置为一个电弧光保护主单元、一个电弧光保护电流辅助单元、三个电弧光保护传感器辅助单元及每个开关柜（包括工作进线开关和备用进线开关）中一路电弧光传感器等组成。其中电弧光保护主单元装在每段10KV母线的工作进线开关柜内，电弧光保护电流辅助单元装在每段10KV母线的备用进线开关柜内，三个电弧光保护传感器辅助单元分别装在每段10KV母线的#5柜、#13柜及#19柜内，电弧光传感器装在各个开关柜母线室内。

10kV保护装置运行中的两个注意事项由于弧光保护主单元在工作进线开关柜内，弧光保护装置的电源为开关的二次电源，所以在将运行方式由工作进线开关倒为备用进线开关时切忌不能断开工作进线开关内弧光保护装置电源！由于33电泵跨接回路电源开关上没有差动保护装置，此时的差动保护由主电源上的差动保护装置起作用，所以在用跨接回路带33电泵时要将33电泵主电源的二次开关给上，以确保33电泵运行安全。启备变保护概述

我厂02启备变保护采用SIMENS发变组保护，由变压器保护7UT613（2套）、多功能保护7SJ623（2套）、非电气量保护和操作箱组成。

保护装置配置起备变保护共有两个柜1柜和2柜，柜中保护配置有：1柜：02启备变差动、A分支零序过流保护T1、A分支零序过流保护T2、AB分支零序过流保护T2、过负荷、高压侧复合电压过流、零序方向过流、启动通风、CT回路异常监测、PT断线监测2柜：02启备变差动、A分支零序过流保护T1、A分支零序过流保护T2、AB分支零序过流保护T2、过负荷、高压侧复合电压过流、零序方向过流、启动通风、CT回路异常监测、PT断线监测、重瓦斯、压力释放、调压开关重瓦斯、温度过高、调压开关压力释放、轻瓦斯、冷却器故障、温度高、油位异常比率差动保护保护采用比率制动原理。为防止变压器空投及其他异常情况时变压器励磁涌流导致差动误动，比较各相差流中二次谐波分量对基波分量比（即I2ω/I1ω）的大小，当其大于整定值时，闭锁差动元件。当差流很大，达到差动速断定值时，直接出口跳闸。同时设置专门的TA断线判别环节，若判别差流是TA断线所致，发TA断线信号，并可选择是否闭锁差动保护出口。逻辑图为：零序过流

零序电流保护I段作为变压器及母线的接地故障后备保护，其起动电流和延时t1应与相邻元件单相接地保护I段相配合，通常以较短延时t1=0.5～1.0S动作于母线解列；以较长的延时t2=t1+Δt有选择地动作于断开变压器高压侧断路器。

零序电流保护II段作为引出线接地故障的后备保护，其动作电流和延时t3应与相邻元件接地后备段相配合。通常t3应比相邻元件零序保护后备段最大延时大一个Δt，以断开母联断路器或分段断路器，t4=t3+Δt动作于断开变压器高压侧断路器