1、淮北地区高危客户电网安全技术,继电保护,淮北供电公司 纵榜林,一、继电保护任务 短路故障的类型： 三相短路、 两相短路、 两相接地短路、 大电流接地系统的单相接地短路、 变压器、电机类设备的内部线圈匝间短路。,第一章 继电保护任务及基本要求,继电保护的作用,是当电气设备发生短路故障时，能自动迅速地将故障设备从电力系统切除，将事故尽可能限制在最小范围内。,二、继电保护基本要求,电气设备发生短路故障时的危害： 1.产生很大的短路电流； 2.电网电压下降； 3.电气设备过热烧坏； 4.充油设备的绝缘油在电弧作用下分解产生气体，出现喷油甚至着火； 5.导线被烧断，供电被迫中断； 6.特别严重时电力系统
2、的稳定运行被破坏； 7.发电厂的发电机被迫解列； 8.甚至可能引起电网瓦解。,继电保护方式：,电流过负荷保护、 过电流保护、 电流速断保护、 电流方向保护、 低电压保护、 过电压保护、,电压闭锁电流速断保护、 差动保护、 距离保护、 高频保护、 瓦斯保护等。,对继电保护的要求：,为了能正确无误而又迅速地切断故障，使电力系统能以最快速度恢复正常运行，要求继电保护具有足够的 选择性、快速性、灵敏性和可靠性。,1选择性,当电力系统发生故障时，继电保护装置应该有选择性地切除故障部分，让非故障部分继续运行，使停电范围尽量缩小。继电保护动作的选择性，可以通过正确地整定电气量的动作值和上下级保护的动作时限来
3、达到互相配合。,选择性对时间的要求,一般上下级保护的时限差取0.30.7s，如果只依靠动作时限级差来达到选择性，则由于从电源侧到负荷侧要经过多级电压变换和传输，电源侧继电保护的动作时限必然很长，这样不利于切除故障设备的快速性。因此必须通过合理整定电气量的动作值，有时要利用各类不同保护等来取得继电保护的选择性、灵活性和快速性。,2快速性,快速切除故障，可以把故障部分控制在尽可能轻微的状态，减少系统电压因短路故障而降低的时间，提高电力系统运行的稳定性。但快速性有时会与选择性发生矛盾，这时就要根据具体情况，通过选取最佳保护配合方式以达到在确保所需选择性的基础上，达到令人满意的快速性。,3灵敏性,继电
4、保护动作的灵敏性是指继电保护装置对其保护范围内故障的反应能力，即继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行方式应能灵敏地感受和灵敏地反映。上、下级保护之间灵敏性必须配合，这也是保证选择性的条件之一。,4可靠性,继电保护动作的可靠性是指需要动作时不拒动，不需要动作时不误动，这是继电保护装置正确工作的基础。为保证继电保护装置具有足够的可靠性，应力求接线方式简单、继电器性能可靠、回路触点尽可能最少。还必须注意安装质量，并对继电保护装置按时进行维护和校验。,第二章 变压器保护,一、电力变压器保护设置要求： 310kV配电变压器 的继电保护主要有过电流保护、电流速断保护。,根据变压器容量安装气体
5、保护变电所单台油浸变压器容量在800kVA及以上；车间内装设的容量在400kVA及以上的油浸变压器应装设气体保护。,大容量变压器，例如单台容量10000kVA及以上，或者单台容量在6300kVA及以上 的并列运行变压器，根据规程规定应装设电流差动保护，以代替电流速断保护。,对于大容量、高电压的降压变电器，为了提高灵敏度，常采用复合电压闭锁的过电流保护。,1. 310kV配电变压器一般设置：,主保护 电流速断保护后备保护 过电流保护,2. 变电所单台油浸变压器容量在800kVA及以上，车间内装设的容量在400kVA及以上的油浸变压器应装设：,主保护 电流速断保护 气体保护 后备保护 过电流保护,
6、3.大容量变压器，单台容量10000kVA及以上，或者单台容量在6300kVA及以上的并列运行变压器应装设：,主保护 电流差动保护 气体保护 后备保护 过电流保护,二、变压器过电流保护,当电气设备发生短路事故时，将产生很大的短路电流，利用这一特点可以设置过电流保护和电流速断保护。,过电流保护的动作电流是按照避开被保护设备(包括线路)的最大工作电流来整定的。考虑到可能由于某种原因会出现瞬间电流波动，为避免频繁跳闸，过电流保护一般都具有动作时限。为了使上、下级各电气设备继电保护动作具备选择性，过流保护在动作时间整定上采取阶梯原则，即位于电源侧的上一级保护的动作时间要比下级保护时间长。因此过电流保护
7、动作的快速性受到一定限制。,过电流保护的动作时限有两种实现办法：,一种是采用时间继电器，其动作时间一经整定后就固定不变，即构成定时限 过电流保护。另一种方式是动作时间随电流的大小而变化，电流越大动作时间越短。由这种继电器构成的过电流保护装置称为反时限 过电流保护。,电流速断保护是防止相间短路故障 的保护，所以都按不完全星形的两相两继电器接线方式构成。,速断保护范围：,变压器高压侧电流互感器引线至低压绕组的一部分。,三、变压器电流差动保护,电力变压器是电力系统中十分重要的设备，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响。变压器内部的某些故障，虽然最初故障电流较小，但产生的电弧将引起变压器
8、内部绝缘油分解，产生可燃性气体；严重时引起喷油、爆炸。为了避免变压器事故的扩大，要求变压器内部发生故障时应迅速切断电源，使变压器退出运行。,变压器过电流保护具有一定时限，动作不够迅速。变压器速断保护虽然动作迅速，但是动作电流整定较大，对于轻微的内部故障不能反应；而且在变压器内部，靠近二次出线还存在死区，即速断保护不起作用的地方。因此规程规定对于大容量变压器应装设电流差动保护。,变压器电流差动保护的动作原理,（1）外部故障 （2）内部故障,Ih,Il,（a）外部短路流入继电器的电流为不平衡电流,差动继电器不动作,Ih Il,Ij,(b)内部短路（高.低压侧有电源）流入继电器的电流，差动继电器动作
9、,Ih Ij,(c)内部短路（低压侧无电源）流入继电器的电流，差动继电器动作,从图中可见，当变压器外部故障时，流入继电器的电流是变压器一、二次侧的两个电流之差。如果适当选择一、二次侧变流器，使变压器流过穿越性电流时，在一、二次变流器的副边出现接近相等的电流，则流入继电器的电流i-i接近为零，继电器不动作。,电力变压器差动保护的动作电流：,按躲过二次回路断线、变压器空载投运时激磁涌流和互感器二次电流不平衡，防止由此出现误动作来整定。 动作时间取0s。,差动保护范围：,变压器内部、套管至电流互感器引线之间。,四、变压器气体保护,电力变压器利用变压器油作绝缘和冷却介质，当油浸变压器内部发生故障时，短
10、路电流产生的电弧使变压器油和其他绝缘物分解，产生大量气体，利用这些气体形成动作于保护装置叫气体保护。,气体保护的主要元件是气体继电器。 气体继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中,气体继电器,气体继电器反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。,轻瓦斯保护 动作于信号；重瓦斯保护 瞬时动作于跳开变压器各侧电源的断路器。,气体保护具有灵敏度高、动作迅速、接线简单的特点。它和电流速断、电流差动都是变压器的快速保护，属于主要保护。 过电流保护具有时延，不能满足快速切除故障的要求，属于后备保护。,第三章 电力线路保护,一、610kV电力线路过电流保护和电流速断保护610kV电力线路的继电保护比较简
11、单，只有过电流保护和电流速断两种保护方式。,1.线路电流速断保护动作整定值：按躲过本线路末端三相最大短路电流整定计算。动作时限：瞬动。,电流速断保护动作整定值：按躲过本线路末端三相最大短路电流整定计算。,电流速断保护不能保护全线路。,2.线路过流保护 动作整定值、动作时限,电力线路过电流保护的动作时间按选择性要求整定，考虑到作为后面相邻区段的后备保护，当后面相邻区段发生事故时，如果该相邻区段本身的继电保护因故拒动，才由本区段过电流保护动作跳闸，因此需设置t =0.50.7s的时间阶段差。过电流保护的动作时间一般在1.01.2s。过电流保护能保护全线路，但达不到快速性的要求.,t =0.50.7
12、s,二、线路限时电流速断保护,电力线路电流速断保护是按躲过本线路末端三相最大短路电流整定计算的，因此，在靠近线路末端附近发生短路故障时，短路电流达不到动作值，电流速断保护不会启动。在本线路上电流速断保护不到的区域称为死区。,在电流速断保护死区内发生短路事故时，一般由过电流保护动作跳闸，因此过电流保护是电流速断保护的后备保护。,限时电流速断保护的动作时间： 一般取0.5s； 限时电流速断动作电流按下式整定：IDz=KKlDz 式中，IDz限时电流速断保护动作电流；KK可靠系数，取1.11.15；。lDz相邻线路的瞬时电流速断保护动作电流,由于电流速断保护不能保护全线路，过电流保护能保护全线路，但
13、达不到快速性的要求，这时可以加一套限时电流速断保护。,三、低电压保护和电流方向保护,1.低电压保护除了限时电流速断保护外，35kV及以上的电力线路有时还设置低电压保护。电力线路发生短路事故时，线路电压不正常，下降很多，三相电压严重不平衡，利用这一现象通过低电压继电器来反映，以达到快速跳闸。,2.电流方向保护,对于两侧都有电源，而且能同时供电的电力线路，例如两侧都有电源的环网线路，通常都设置方向继电器，用以判别电流方向，使事故停电范围限制在最小区域内。这类保护称为方向保护，例如方向过电流保护，或方向电流速断保护等。,第四章 继电保护动作与故障判断,根据继电保护动作情况，正确判断变电所事故发生部位
14、，对于避免事故扩大，迅速恢复正常供电，具有十分重要的意义。为了能正确做好故障判断，在发现继电保护动作跳闸后，应立即弄清楚是什么继电保护动作，是哪一组断路器跳闸。然后根据继电保护的动作情况，迅速而又准确地判断发生故障部位。,1电流速断保护动作，断路器跳闸时的故障判断,1电流速断保护动作，断路器跳闸时的故障判断,当出现电流速断保护动作，断路器跳闸时，说明发生了短路事故。因为电流速断保护的启动电流是按照短路故障电流整定的，因此一旦出现电流速断保护动作，就说明出现了严重的短路故障。例如，如果变压器电流速断保护动作，则说明变压器内部或变压器电源侧引线出现了短路事故。如果出线线路发生电流速断保护动作断路器
15、跳闸，则说明出线线路上存在短路故障。,当出现电流速断保护动作断路器跳闸时，应该根据具体情况分别进行处理。,例如：如果被保护设备是架空电力线路，考虑到架空电力线路常有可能发生瞬时性短路故障，如由于刮风或鸟类碰撞，或者遭受雷击，短路故障瞬间自动消失，因此电流速断保护动作后，根据具体需要，可以合闸试送。如果合闸试送失败，继电保护再次动作跳闸，则说明故障不是瞬时性的，而是永久性的，需要查清故障部位进行处理，在将缺陷消除后，经检查试验合格后方能恢复送电。,电流速断保护动作的处理：,一次系统图：,客户610kV母线,根据运行方式不同进行相应的处理：,运行方式1：线路I运行，线路2充电备用；即线路1带客户全
16、部负荷，线路2有电。 电流速断保护动作的处理：线路I发生短路故障，区域变电站的过电流I段动作（客户无发动机等电源的情况下），跳开线路I断路器，客户全站停电（除所用变接在35kV线路侧）。观察线路2是否有电（可以根据接在35kV线路侧所用变电源指示灯或者线路PT的电压判断），如有电，应拉开线路1的断路器，合上线路2断路器，恢复供电。,运行方式2 ：线路2运行，线路1充电备用；即线路2带客户全部负荷，线路1有电。,电流速断保护动作的处理：线路2发生短路故障，区域变电站的过电流I段动作（客户无发动机等电源的情况下），跳开线路2断路器，客户全站停电（除所用变接在35kV线路侧）。观察线路1是否有电（可
17、以根据接在35kV线路侧所用变电源指示灯或者线路PT的电压判断），如有电，应拉开线路2的断路器，合上线路1断路器，恢复供电。,电力变压器、电力电容器、电力电缆或室内电力线路，则一旦发生电流速断保护动作跳闸，就不允许合闸试送电。因为对于这一类被保护设备和架空电力线路不一样，它们一旦发生短路故障，绝缘立即遭受击穿破坏，不可能瞬间恢复。如果盲目合闸送电，必然再次出现更严重的击穿短路，使事故进一步扩大，造成更大的损失，有时甚至会引起电气火灾。,案例：低压出线出口短路，因操作不当造成变压器损坏。,一次系统图：,当天是雷雨天气，雨比较大，低压某一出线是电缆出线，由于雨比较大，在电缆上杆处发生了出口短路，其
18、出线过流I段（电流速断）动作，跳开出线断路器。一方面是由于雷雨天气，雨比较大；而另一方面出线有一段电缆，电缆绝缘被击穿破坏。在没有采取如何措施的情况下就合闸送电，造成变压器差动保护、瓦斯保护动作跳开高低压断路器，差动保护信号能够恢复，而轻瓦斯保护复归不掉，经检查变压器由于两次出口短路而损坏。,2变压器差动保护动作，断路器跳闸故障判断,变压器差动保护的保护范围 包括变压器一、二次侧电流互感器之间的所有设备，其中除了被保护设备电力变压器之外，还有变压器的一、二次连接线。,因此，一旦发生差动保护动作跳闸，其原因可能有： 1)电力变压器内部发生事故，例如相间短路或匝间短路； 2)电力变压器一、二次连接
19、线发生相间短路； 3)电流互感器发生匝间短路或者二次回路出现断线、短路。,上面所说的第三种情况属于差动保护误动作，但是常有发生。 由于差动保护的启动电流通常大于变压器的满负荷电流，因此这一类误动作在正常情况下不会发生，通常发生在变压器流过穿越性冲击电流的时候，例如在二次配出线发生短路故障时，如果配出线的电流速断保护和电力变压器的差动保护同时动作，则应检查差动保护是否存在误动作的可能。,案例：配出线的电流速断保护和电力变压器的差动保护同时动作,一、故障前运行方式,1号主变（8000kVA）运行；2号主变（5000kKV）热备用；10kV出线及10kV1号电容器均在运行状态。,二、故障时现象 18
20、日18时17分113开关、114开关同时速断跳闸；1号电容器111开关低电压动作；1号主变差动保护动作（从保护装置中查到），301、101同时跳闸。,三、故障处理情况,调度接到变电值班员汇报后，立即要求变电值班员仔细检查一、二次设备异常及动作情况，并作好保护跳闸报告记录；并及时将信息汇报相关领导。 18时35分调度通知变值班员将2号主变投入运行，1号主变在热备用状态待处理，113开关、114开关由热备用转冷备用查线。,21时42分114线路送电正常（故障原因树障，距离变电站不到1公里）。 113线路19日10：02送电正常（故障原因树障，距离变电站不到1公里）。,四、故障原因分析,故障发生时是
21、雷雨、大风天气；且两条10kV线路故障点离变电站较近（不到1公里），短路电流较大，而故障后的设备检查、各种试验结果均正常，由此分析判断， 1号主变差动动作系两条10kV线路受雷击，由于故障点离变电站较近（不到1公里），穿越性故障短路电流较大，保护装置高、低压侧电流采样不正确，由于平时负荷电流较小(差动整定为0.3Ie),正常运行时，迖不到差动保护动作电流，在经过穿越性故障短路电流时，造成误差动保护动作。,主变低压侧A、B相电流接线错误。接入保护装置低压侧A相电流，实际上是B相电流；而接入保护装置低压侧B相电流，实际上是A相电流. 再一方面是保护整定值不符合要求，根据说明书上的要求，低压侧电流平
22、衡系数0.12，按照高、低压侧TA变比计算，低压侧电流平衡系数应为1.19，而保护装置参数整定低压侧电流平衡系数为1，造成差动保护本身电流就不平衡，在高、低压侧电流差超过0.3Ie时，差动保护就有可能动作。 另一方面，变压器接线方式没有输入保护装置(Y/-11),也是造成差动保护误动作的另一个原因。,3、继电保护与二次回路对变电所安全运行的重要意义,继电保护和二次回路是变电所里的重要部分。它直接关系到对一次设备的保护、监测和控制。如果继电保护和二次回路发生故障，将严重影响运行人员对一次设备状况的正确掌握和控制，无法进行正常操作，一旦发生设备事故时，继电保护无法有选择性地快速、灵敏、可靠动作，会
23、造成事故扩大，甚至引发电气火灾，酿成严重后果。,4、为了使继电保护和二次回路安全运行，应注意以下事项：,1)相关人员应根据工作需要熟练掌握继电保护与二次回路的工作原理、接线方式和运行注意事项。 2)变电所里应做到备有全部继电保护和二次回路的有关图纸并与实际相符。继电保护和二次回路的验收试验资料齐全。 3)继电保护的整定值和投入使用情况应详细列表写明，放置在明显便于查找的地方。 4)继电保护的投运或退出应根据调度部门的命令执行，并作好记录。具体执行时要填写操作票，并执行操作监护制度。 5)操作电源必须保证安全可靠、容量足够。在变电所运行状态时，不允许出现操作电源间断供电的情况。以免由于直流电源间
24、断供电造成继电保护和自动装置拒动，引发其他不可预测的重大事故。,第五章 继电保护装置及二次回路运行维护,一、常规保护装置及二次回路 1、控制回路分、合闸指示灯正常。如下图所示：（1）断路器在分闸时，控制开关上方左侧的绿灯亮；绿灯亮一方面表示断路器在分闸位置，而另一方面表示合闸回路完好。(2)断路器在合闸时，控制开关上方右侧的红灯亮；红灯亮一方面表示断路器在合闸位置，而另一方面表示跳闸回路完好。,特别注意！断路器在合闸时，控制开关上方右侧的红灯如果不亮；应该及时处理，红灯不亮一方面有可能是指示灯具损坏，指示灯具损坏问题不大，还能够正常运行；而另一方面有可能是跳闸回路不好，断路器的辅助接点接触 不
25、良；如果是一次系统故障，虽然保护装置能够动作，但由于跳闸回路不好，断路器将不能跳闸，造成事故的扩大，影响安全运行。,二、保护装置的正常运行：,继电器应该完好，无异常响声，信号继电器无掉牌，有掉牌的信号继电器应该能够恢复；控制屏上应该无保护装置异常的光字灯亮，无一次设备异常的光字灯亮，如变压器瓦斯号，断路器压力或者SF6信号等等。,三、综合自动化变电站微机保护装置,1）、正常运行时,“运行”监视灯亮。 开关在分位或合位时，对应位置指示灯亮。 2）、过流、重合闸等保护动作时，对应信号指示灯亮。装置异常时，“告警” 信号指示灯亮。,3）、运行巡视时注意检查液晶屏显示、各指示灯状态、转换开关位置以及压
26、板位置是否正确。4）、当装置出现异常报警或异常闭锁时，运行人员应立即检查装置运行状况，根据运行规程及时处理。 5）、后台无保护装置和一次设备异常信号，如保护装置故障、异常，变压器瓦斯号，断路器压力或者SF6信号等等。,四、断路器的分合闸操作,1、断路器的合闸操作：（1）常规变电站合闸时，虽然控制开关上方左侧的绿灯亮；但是由于合闸回路串有防跳继电器接点，有可能因为该接点接触不良造成断路器合不上，因此，绿灯亮时断路器合不上，侧重检查防跳继电器接点接触是否不良。,（2）、综合自动化变电站微机保护装置合闸时，因为微机保护装置中带有合闸保持回路，因此，在合闸操作时，如果操作不当有可能造成合闸线圈烧毁，如
27、上图所示，+电源电磁锁 控制开关 合闸压力继电器接点 TBJ（防跳继电器接点） 启动HBJ（合闸保持继电器）。,HBJ接点闭合，合闸回路保持。这是虽然断开控制开关，但合闸回路仍接通，一直保持到断路器合上，辅助接点断开，TBJ合闸保持继电器返回。为此，在合闸操作时，要观察断路器位置指示灯正确，如果断路器合位置指示灯红灯不亮，或者观察到断路器未合上，应立即短时间断开控制电源，HBJ合闸保持继电器返回，能够有效地防止合闸线圈烧毁。,2、断路器的分闸操作：断路器分闸时，由于在分闸回路串有防跳继电器TBJ(此继电器电流启动，电压保持)，当用控制开关操作断路器分闸时，为了防止断路器跳跃（合闸继电器HJ接点
28、或者控制开关接点粘住），把断路器闭锁在分闸状态，设有防跳继电器自保持，保证断路器可靠分闸。,五、继电保护装置及二次回路维护,1、断路器合闸的异常处理(1)、电压法实现测量控制电源完好，+对地110V,对地110V，+、之间220V，观察绿灯是否亮，绿灯亮，表示断路器辅助接点接触良好。,绿灯不亮，用万用表直流电压档，测量回路编号“7”的电位，是否是对地110V，是110V说明断路器辅助接点 接触良好。否则，是对地+110V ，是由于断路器辅助接点接触不良引起的，应进行相应的处理。还应检查控制开关和跳闸出口继电器接点是否粘住，进行相应处理。,回路编号“7”的电位正确，测量回路编号“3”的电位，如果
29、对地无电位，是TBJ防跳继电器接点接触不良，调整防跳继电器接点使其接触良好，保证断路器合闸回路正确。,（2）、导通法电阻法,根据回路中各个元器件的电阻值，进行分析判断，如跳闸线圈的电阻值一般为88左右，测量的电阻值如果是无穷大，说明跳闸线圈已经断线；如果电阻值过小，说明跳闸线圈有匝间短路，应更换跳闸线圈。,由于电阻法在测量时，一般需要断口相应的回路，比较麻烦，所以，建议使用电压法，除非需要判断个别元器件的电阻值采用该方法。 2、断路器分闸的异常处理电压法实现测量控制电源完好，+对地110V,对地110V，+、之间220V，观察红灯是否亮，红灯亮，表示断路器辅助接点接触良好。,红灯不亮，用万用表
30、直流电压档，测量回路编号“37”的电位，是否是对地110V，是110V说明断路器辅助接点接触良好。否则，是对地+110V ，是由于断路器辅助接点接触不良引起的，应进行相应的处理。回路编号“37”的电位正确，测量回路编号“33”的电位，是110V说明断路器辅助接点接触良好。否则，是对地+110V ，是由于断路器辅助接点接触不良引起的，应进行相应的处理。,六、变压器、断路器信号的检查,1、变压器温度过高信号：发此信号，应检查变压器上温度指示多少，是否应该发该信号，规程规定变压器油温度不应该超过85，变压器绕组温度不应该超过95，变压器温度过高信号整定65，因此，在发变压器温度过高信号时，变压器上温
31、度指示应该对应，否则，是误发信号。,2、变压器瓦斯保护动作信号：,如果正常运行的变压器轻瓦斯保护动作，应收集瓦斯继电器内的气体进行分析。如果正常运行的变压器重瓦斯保护动作，在没有进行变压器检查，确认变压器完好的情况下，禁止对变压器进行运行操作，以防止事故扩大，损坏设备。,3、断路器信号：,（1）弹簧未储能信号断路器储能时间一般在8秒钟左右，在这段时间内发弹簧未储能信号是正确的，如果过了这段时间还发该信号，说明有问题，要么是误发信号，要么是断路器未储能。应检查断路器储能指示，看是否储能。,（2）断路器SF6报警、闭锁信号,断路器一般安装SF6压力检测表，由于断路器各个厂家SF6压力不一样， SF6压力不统一；但是， SF6压力表蓝色为安全运行区，黄色为报警区，红黄色为闭锁区。发断路器SF6报警、闭锁信号时，应检查断路器SF6压力表指示位置。,谢谢,
