注册电气工程师执业资格考试培训(1).ppt
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1、注册电气工程师执业资格考试培训,第2册发输变电专业12继电保护、安全自动装置及调度自动化,继电保护、安全自动装置及调度自动化,线路、母线和断路器继电保护的原理、配置及整定计算主设备继电保护的配置、整定计算及设备选择安全自动装置的原理和配置电力系统调度自动化的功能及配置远动、电量计费的功能及配置,继电保护,电力系统继电保护的一般问题线路、母线和断路器继电保护的原理、配置及整定计算主设备继电保护的配置、整定计算及设备选择,电力系统继电保护的一般问题,继电保护的基本结构和性能要求合理的电网结构应满足的基本要求电流互感器及电压互感器的特征及应用要求电力系统在不同状态下电磁和机电暂态过程变化规律,继电器
2、分类:有或无继电器,例如中间继电器 量度继电器,例如保护继电器量度继电器(保护继电器)分类 单输入量度继电器,量度功能由单个激励量确定 多输入量度继电器,量度功能由多个激励量及其相互作用确定保护继电器结构 机电式(电磁式)整流式 固态(集成电路)式 微机式:新投入装置基本是微机保护,继电保护的基本结构,继电保护的基本要求,基本要求(四性)可靠性:包括可信赖性(保护不拒动)和安全性(不误动)选择性:准确切除规定区域的故障,使电网剩余部分扰动最小灵敏性:保护范围内金属短路,应具有规定的灵敏系数速动性:超高压电网保护动作时间0.02s 0.03s;故障切除时间0.08s0.12s,合理的电网结构应满
3、足的基本要求,适应系统发展和运行灵活性电网中任一元件断开,应能保持系统稳定且系统参数不超过允许偏差具有较强抗扰动能力,满足DL 7552001电力系统安全稳定导则规定的各项安全稳定标准实现电网合理的分层和分区合理控制系统短路电流,电流互感器及电压互感器的特征及应用要求,互感器产品标准:GB 1208(电流互感器),GB 16847(暂态特性电流互感器),GB1207(电压互感器)。等同或等值与IEC 6004418系列互感器选择及计算导则:DL/T 8662004保护用P级(含PR、PX)电流互感器,复合误差规定不超过5或10,通常用于220kV及以下系统暂态保护用TP级(含TPS、TPX、T
4、PY、TPZ)规定极限最大瞬时误差10%,用于330kV及以上系统和300MW及以上机组电子式互感器:半常规互感器和光互感器,电力系统电磁和机电暂态过程变化规律,电磁暂态过程 常见短路故障类型及特征 电力系统的中性点接地方式(含大电流接地、小电流接地)三相短路和 不对称短路(含单相接地、两相短路、两相 接地、一相断线等)机电暂态过程 电力系统同步振荡与失步(稳定破坏)电力系统振荡时电气量的变化 振荡与短路的主要区别 振荡时电气量的变化,继电保护,线路、母线和断路器继电保护的原理、配置及整定计算,输电线路常用继电保护,电流(含相电流及零序电流)保护距离保护(含相间距离及接地距离)纵联保护(分相)
5、电流差动 电流相位比较式 方向比较式(含电流方向,距离方向)行波保护 其它线路保护,电流保护,作用量通过保护安装处短路电流以动作电流值及动作时间保证相邻保护选择性按动作电流分类:相间电流保护反应相间短路故障 零序电流保护反应接地故障,优点:灵敏,简单按动作时间分类:电流速断(无时限)定时限过流保护 反时限过流保护:一般有几种典型时间/电流曲线,距离保护(阻抗保护),动作量反应至故障点的距离(或阻抗)保护装置一般采用三段式,第一段不带时限保护线路8090,第二段保护带时限保护全线并作相邻线路后备,第三段带方向或不带方向,作本线路或相邻线路后备整套装置包括故障起动、故障距离测量、相应时限及逻辑回路
6、、振荡闭锁及电压断线闭锁等环节距离测量元件的构成方式确定保护装置的不同特性,如全阻抗、方向阻抗、四边形特性等保护优点:性能好,整定简单。缺点:结构复杂,(分相)线路电流差动保护,动作原理比较通过线路两端的电流要求将本侧线路电流模拟量快速传送至线路对端(延时小于5ms)数字传输通道速率要求不小于64kbit/s保护具有“绝对选择性”,性能优越近期由于光纤数字通信在电力系统中的普遍应用,超高压线路及短线路的保护已广泛采用电流差动,电流相位比较式保护(高频相差),纵联方向比较式保护,方向比较元件 电流方向比较 距离方向比较执行方法 闭锁式:I(Z)反方向发闭锁信号,正方向不发信号 允许式:I(Z)正
7、方向发允许信号,反方向不发信号 解除闭锁式:正常两侧发闭锁信号,I(Z)正方向发 信号解除闭锁,,电流方向比较式保护(高频闭锁方向保护),继电保护用通道,电力线载波 以前称高频通道,得到广泛应用 频带窄,一般只能传送简单开关信号微波 频带较宽,一般使用64kbit/s,能传输模拟信号和开关信号 误码率较高,运行质量不很好光纤:OPGW,ADSS 频带很宽,一般使用64kbit/s或2Mbit/s 误码率很低,运行质量很好,电网继电保护配置,继电保护配置方案设计要求3110kV电力网线路保护配置原则220500kV电力网线路保护配置原则母线保护构成原理及应用断路器失灵保护,继电保护配置方案设计要
8、求,电力系统对继电保护配置的要求 符合GB 14285继电保护和安全自动装置技术规程要求影响电力网继电保护配置的主要因素 电压等级、中性点接地方式、电力网结构型式、故障类型及概率、对切除故障时间要求、运行经验保护双重化及后备保护 主保护预订优先切除故障的保护 后备保护主保护动作失败或断路器拒动时起作用的保护 分为远后备及近后备 辅助保护补充主保护和后备保护性能的简单保护,363kV中性点非直接接地线路保护配置 一般采用分段式两相电流保护,必要时带方向元件 采用远后备,由电源侧相邻线路保护作为本线路保护后备 重要短线路可采用光纤纵联保护 接地保护动作于信号,必要时可采用有选择性保护110kV中性
9、点直接接地电力网线路保护配置 相间故障保护一般采用多段式三相电流保护,必要时带 方向。较复杂电网可采用距离保护 接地保护一般采用多段式零序电流保护,必要时带方向 一般采用远后备,3110kV电力网线路保护配置原则,110kV中性点直接接地电力网 线路保护配置原则(补充),110kV双侧电源线路符合下列条件之一时,应装设一套全线速动保护 a.根据系统稳定要求有必要时;b.线路发生三相短路,如使发电厂厂用母线电压低于允许值(一般为60额定电压)且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时;c.如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后,不仅改善本线路保护性能,而且能够改善整个电网保护的性能。,22050
10、0kV电力网线路保护要求,系统稳定要求严格,须全线快速切除故障保护一般采用近后备方式或双重化系统振荡不应引起保护误动,振荡中发生故障,应能有选择性的可靠切除由于短路电流非周期分量可能使CT严重暂态饱和,需要采用适应暂态特性的CT,例如TPY型长线电容电流产生的暂态过程可能影响保护性能线路潜供电流可能影响单相重合闸时间,220kV电力网线路保护配置(1),原则上加强主保护,简化后备保护主保护设置两套完整、独立的全线速动保护 1.两套全线速动保护的交流电流、电压回路和直流电源相互独立 2.每一套速动保护对全线路内发生的各种类型故障,均能快速动作切除。3.每套速动保护应具有独立选相功能,能按用户要求
11、实现单相跳闸或三相跳闸。4.断路器有两组跳闸线圈,两套主保护应分别启动一组跳闸线圈。5.两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。,220kV电力网线路保护配置(2),宜采用近后备保护方式(但某些线路,如能实现远后备,则宜采用远后备,或同时采用远、近结合的后备保护方式)对于接地故障,装设阶段式接地距离(零序电流)保护,并必须有切除电阻(不大于100)接地故障的一段定时限或反时限零序电流保护对于相间故障,装设阶段式相间距离保护为快速切除中长线路出口短路故障,宜有辅助保护功能,330500kV电力网线路保护配置(1),主保护配置设置两套完整、独立的全线速动主保护两套主保护的交流电流、电压回路和直流
12、电源相互独立每一套主保护对全线路内发生的各种类型故障,均能快速动作切除故障每套主保护应具有独立选相功能,实现单相跳闸或三相跳闸断路器有两组跳闸线圈,两套主保护分别启动一组跳闸线圈两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备主保护的整组动作时间对近端故障20ms;对远端故障30ms(不包括远方信号传输时间),330500kV电力网线路保护配置(2),后备保护配置采用近后备保护方式接地后备保护应保证在接地电阻不大于下列数值时,能可靠的有选择性切除故障:对330kV线路为150,500kV线路为300为快速切除线路出口故障,在保护配置中宜有专门反应近端故障的快速辅助保护当330500kV线路配置的主保护
13、都具有完善的后备保护功能时,可不再另设后备保护,否则,对每一套主保护都应配置具有完备的后备保护,母线保护构成原理及应用,装设母线保护原则 母线故障破坏系统稳定 使电厂厂用母线电压降低至60以下 引起大范围电压低下及负荷切除 实际上,220kV及以上母线一般均要求装设,较低电压母线按上述原则对专用母线保护基本要求 保护区内各种故障应能可靠动作,正常运行及区外故障应可靠不动 为防止保护误动,应设简单可靠闭锁(一个半断路器接线除外)互感器饱和不影响保护正确动作,能适应母线互感器变比不同情况 母线的继电保护方式和应用 按动作原理:中阻抗母差、高阻抗母差、电流差动、电流比相等 按构成元件:机电式,微机式
14、,断路器失灵保护(1),装设断路器失灵保护原则线路或电力设备采用近后备方式;如断路器与电流互感器之间发生故障不能由该回路主保护切除形成保护死区,而其他线路或变压器后备保护切除又扩大停电范围,并引起严重后果时对220kV500kV分相操作的断路器,可仅考虑断路器单相拒动的情况,断路器失灵保护的起动必须同时具备下列条件线路或电力设备能瞬时复归出口继电器动作后不返回 断路器未断开的判别元件动作后不返回,断路器失灵保护(2),失灵保护动作时间应按下述原则整定 一个半断路器接线的失灵保护应瞬时再次动作于本断路器跳闸,再经一时限动作于断开其他相邻断路器;单、双母线的失灵保护,可以较短时限动作于断开与拒动断
15、路器和相关的母联及分段断路器,再经一时限动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有有源支路断路器。,失灵保护装设闭锁元件的原则 一个半断路器接线的失灵保护不装设闭锁元件;有专用跳闸出口回路的单母线及双母线断路器失灵保护应装设闭锁元件;与母差保护共用跳闸出口回路的失灵保护不装设独立的闭锁元件,应共用母差保护的闭锁元件,闭锁元件的灵敏度应按失灵保护的要求整定。,电网继电保护整定计算,继电保护整定的一般规定3110kV电力网线路保护的整定计算220500kV电网线路保护整定计算,继电保护整定的一般规定,整定标准:DL/T 5843110kV电网继电保护装置运行整定规程及DL/T 559220500
16、kV电网继电保护装置运行整定规程一般规定:1 为保证选择性,要求上下级保护之间在灵敏度和动作时间相互配合 2 时间级差,一般取0.5s,采用高精度时间元件时可取0.3s 3 短路电流计算取电动势为标么值1,不考虑衰减变化,发电机电抗取Ed”4 合理确定运行方式和检修方式 5 合理选定灵敏系数、可靠系数、分支系数和助增系数等,常见短路故障电流类型及特征,单相短路接地 I1=I2=I0 U1+U2+U0=0 两相短路 I1-I2 U1=U2 两相短路接地 I1-I2-I0 U1=U2=U0一相断开 I1I2I0=0 U1d=U2d=U0d,线路电流保护整定计算,阶段式相电流保护或零序电流保护1 第
17、一段 IDZ 1=KKID max2 第二段 IDZ 2=KK KF IDZ 1 IDZ 2=ID2/KLM3 第三段 IDZ 3=KKIL max/Kf(相间)IDZ 3300A(接地)KK 可靠系数(相间)KF 分支系数 KLM 灵敏系数1.31.5 Kf返回系数,距离保护整定1 起动元件:保证保护区内故障 能可靠起动2 第一段:ZDZ 1KKZL3 第二段:ZDZ 2KLMZL ZDZ 2 KK ZLK K KZ Z DZ 1 KK可靠系数0.80.85 KLM 灵敏系数1.31.5 K K 可靠系数0.8 KZ 助增系数,线路距离保护整定计算,3110kV线路保护整定计算,整定保护类型
18、 阶段式电流保护:电流速断,延时电流速断,过电流 110kV线路阶段式零序电流保护 相间距离保护校验保护区末端灵敏度作为远后备,校验后备保护对相邻保护区的灵敏度,220500kV电网线路保护整定计算,保护按近后备配置,校验保护区末端灵敏度线路零序电流保护最灵敏、简单、可靠的保护,但整定复杂(选择性不好)接地距离至少还应有一套灵敏零序电流保护,以高阻接地故障灵敏度相间距离保护应有可靠振荡闭锁,保证不误动纵联保护根据装置的具体要求整定,主设备继电保护的配置、整定计算及设备选择,继电保护,主设备继电保护的配置要求,发电机保护电力变压器保护发电机变压器组保护电力电容器保护并联电抗器保护电动机保护,发电
19、机保护配置(1),对下列故障及异常运行方式,装设相应的保护装置定子绕组相间短路定子绕组接地定子绕组匝间短路发电机外部相间短路定子绕组过电压定子绕组过负荷转子表层(负序)过负荷,发电机保护配置(2),8.励磁绕组过负荷9.励磁回路一点及二点接地10.励磁电流异常下降或消失11.定子铁芯过励磁12.发电机逆功率13.低频14.失步15.发电机意外加电压保护和断路器闪络保护16.其他故障和异常运行,发电机应根据容量大小,例如300MW及以上,100MW200MW,50MW及以下等,适当选用以上所列保护。对100MW及以上机组的保护相间及匝间短路的主保护应双重化大型发电机组接地方式是消弧线圈接地(或不
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