水电厂继电保护和水机保护课件.ppt

1、继电保护和水继电保护和水机保护机保护一、基本概念 1 继电保护装置的定义定义 当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，发出告警信号或跳闸命令，以终止这些事件发展的成套硬件设备。保护电力元件的称继电保护装置；保护电力系统的称安全自动装置。为了保护电力运行设备及电力系统的正常运行，任何时候任何设备都不允许无保护状态运行。2 继电保护装置的任务任务 将故障的电力设备从电力系统中切除，使其损坏程度减少到最小，保证无故障电力设备继续正常运行。反应不正常运行状态，发信号，在无人值班的变电所，保护可作用于减负荷或延时跳闸。3 对继电保护装置的基本要求基本要

2、求：选择性选择性：保护装置选择故障元件的能力。即只切除故障设备或线路，以保证无故障部分正常运行。快速性快速性：快速切除故障设备或线路，保证系统的稳定。灵敏性灵敏性：对其保护范围内发生故障和不正常状态的反应能力。可靠性可靠性：包括安全性（即不拒动）和可信赖性（即不误动）。安全性是指应该动作的故障不应拒动；可信赖性是指不应该动作的故障不应误动。2 3/2接线方式的特点特点 运行方式灵活多变，操作简便；投资大，维护工作量大，占地面积大。3 横差、纵差纵差保护反应的是相间故障（接地或不接地的相间短路），纵差保护的CT要串联。横差保护反应的是匝间故障（绕组的匝间短路或分支开焊），横差保护的CT要并联。区

3、别：以发电机为例，在定子引出线或中性点附近相间短路时，两中性点连线中的电流较小，横差保护不能动作，出现死区，而纵差保护就能取代。基本原理 一、反映电气量的保护：电力系统发生故障时，通常伴有电流的增大、电压降低以及电流与电压的比值（阻抗）和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装设的装置可以检测、比较并鉴别出发生故障时的这些基本参数与正常运行时的差别，就可以构成各种不同原理的继电保护。反映温度、压力、流量、转速等非电气量的变化构成的保护。对于常规的继电保护装置，一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号，再与给定的整定值比较，以判断是否发生故障或不正常运

4、行状态；逻辑部分依据测量部分输出量的性质，出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作；执行部分依据前面环节判断得出的结果予以执行：跳闸或发信号。整定值测量部分逻辑部分执行部分被测物理量跳闸或发信号过电流保护：n过电流保护是反映电流增加而动作的保护，为保证动作的选择性，都带有一定的时限动作于断路器跳闸。n时限特性：表示动作时间与流过保护装置的电流关系曲线称为过电流保护的时限特性。n定时限特性：当通过保护装置的电流大于其动作电流，保护装置就启动。保护装置的动作时限是一定的，与通过保护装置的电流大小无关。n反时限特性：具有这种特性的过电流保护的动作时间与通过保护装置的电流大小成反比，故

5、称为反时限特性。方向性电流保护的基本原理n方向性电流保护就是判别短路电流或短路功率的方向，只有当它们的方向由母线指向线路时（电力系统规定此方向为正方向），才允许动作。在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作。方向性电流保护的基本原理 当中性点直接接地的电网中发生短路时，将出现很大的零序电流，而在正常运行情况下它们是不存在的。因此，利用零序电流来构成接地短路的保护，就有显著的优点。零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压而产生的，它必须经过变压器接地中性点构成回路。大接地电流系统的零序保护 零序分量的参数具有如下特点：（1）故障点的零序电压最高系统中距离故障点越远处的零序电压越低，零序电压的分布

6、如下图：（2）零序电流的分布主要取决于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。（3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。（4）在电力系统运行方式变化时，如果送电线路和中性点接地变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但此时系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方式而变化，间接影响零序分量的大小。用零序电压和零序电流过滤器可实现接地短路的零序电流和方向保护。图2 零序电流速断保护整定原则如下：（1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流；（2）躲开断路器三相触头不同期

7、合闸时所出现的最大零序电流。如果保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸的时间，则可以不考虑这一条件。距离保护的基本原理：距离保护是反映故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离（或阻抗）继电器。如下图所示：由于保护1距离短路点较近，而保护2距短路点较远，所以，保护1的动作时间就比保护2的短。这样故障就由保护1动作切除，不会引起保护2的误动作。具有比率制动特性的差动保护：保护的动作电流IOP随着外部故障的短路电流而产生的Iunb的增大而按比例的线性增大，且比Iunb增大得更快，使在任何情况下的外部故障时，保护都不会误动作。这

8、是把外部故障的短路电流作为制动电流Ibrk，而把流入差动回路的电流作为动作电流IOP。比较这两个量的大小，只要IOP Ibrk，保护动作；反之，保护不动作。如下图动 作 区制 动 区发电机失磁保护：是指发电机励磁异常下降或全部消失的一种故障状态。发电机失磁运行的影响：一、对发电机本身的影响 1）由于转子出现转差，在转子表面将出现频差电流，它将在转子回路中产生附加损耗，使转子发热；2）发电机失磁转入异步运行后，从系统吸收的无功功率增大，定子绕组将过流，使定子过热；3）由于转子回路差频电流脉动磁场的作用，将引起发电机振动，危及发电机的安全。二、对系统的影响 1）将引起系统电压下降，如果系统无功功率

9、储量不足，将使失磁发电机邻近的部分系统电压低于允许值，甚至导致系统因电压崩溃而瓦解；2）使邻近的发电机、变压器、线路将发生过流，造成后备保护过动作，导致系统大面积停电；3）由于该发电机有功功率摆动，以及系统电压下降，可能使系统振荡。变压器差动保护：变压器差动保护：保护范围为三组电流互感器所限定的区域（即变压器本保护范围为三组电流互感器所限定的区域（即变压器本体、高压侧的引线以及中低压侧的引线），可以反映在这体、高压侧的引线以及中低压侧的引线），可以反映在这些区域内相间短路、高压侧接地短路以及主变绕组匝间短些区域内相间短路、高压侧接地短路以及主变绕组匝间短路故障。路故障。在正常运行工况下，一方面

10、变压器三角形的线电流比星在正常运行工况下，一方面变压器三角形的线电流比星形侧对应的线电流超前形侧对应的线电流超前3030度，另一方面因变压器变比的影度，另一方面因变压器变比的影响，高低压侧额定电流也不相同。为了保证正常运行时在响，高低压侧额定电流也不相同。为了保证正常运行时在变压器差动保护的二次回路中原、副方的幅值与相位基本变压器差动保护的二次回路中原、副方的幅值与相位基本一致，在选取电流互感器的二次接线方式与变比时需考虑一致，在选取电流互感器的二次接线方式与变比时需考虑进行相位与幅值校正。进行相位与幅值校正。采用二次谐波制动或波形制动两种不同原理，用以躲过采用二次谐波制动或波形制动两种不同原

11、理，用以躲过变压器励磁涌流造成的保护误动。变压器励磁涌流造成的保护误动。线路保护：构皮滩电厂500kV线路保护采用两套主保护原则配置，A、B两套主保护采用南瑞继保有限公司生产的线路电流差动保护装置RCS-931DMM（光纤差动保护）。并配置过电压保护及远方跳闸装置RCS-925AMM。线路保护柜切换开关和压板投切规定 1）断路器方式切换开关1QK有三个位置：“中断路器检修”、“正常”、“边断路器检修”，正常运行时置于“正常”位置；中断路器检修或边断路器检修时切换至相应开关检修位置。2）中断路器检修或边断路器检修时退出该屏上的相应A、B、C三相“失灵及重合闸压板”。3）通道切换开关9QK有四个位

12、置，正常时投“通道A、B投入”位置；A通道故障时投“通道A退出、B投入”位置；B通道故障时投“通道A投入、B退出”位置；A、B通道都故障、本套线路保护停用时投“通道A、B退出”位置。构皮滩电厂500kV断路器保护配置国电南自PSL632C型数字式保护装置。每台500kVGIS串上中间断路器设置一块保护盘，盘内配置1套断路器保护和1套自动重合闸（第三串上的中间断路器没有配置自动重合闸）；每台边断路器设置一块保护盘，盘内配置1套断路器保护，线路断路器还配置1套自动重合闸（共三套，一套备用）,共配置11套断路器保护,5套自动重合闸。一、自动重合闸 1、线路两侧的两台重合闸装置，重合闸动作：先合边断路

13、器，后合中间断路器；当边断路器有故障，重合闸动作不成功，则闭锁中间断路器合闸。2、500kV线路重合闸装置,切换把手有四个位置,分别实现四种重合方式:1）投“综合重合闸”位置:对单相故障,切除故障相,继而进行一次单相自动重合闸；对相间故障，切除三相，继而进行一次三相自动重合闸。2）投“单相重合闸”位置:对单相故障,切除故障相,继而进行一次单相自动重合闸；对相间故障，切除三相，不进行重合。3）投“三相重合闸”位置:对任何故障,均切除三相,继而进行一次三相自动重合闸。4）投“重合闸停用”位置:对任何故障,均切除三相,不进行重合。二、当母线保护、开关间短引线保护动作以及断路器失灵保护动作跳闸、断路器

14、操作压力降低至闭锁自动重合闸规定值时，闭锁自动重合闸装置。三、自动重合闸在未充好电状态、装置故障或直流电源消失、在“停用”及“三重”方式时，输出沟通三跳接点，当线路任一相有流且装置收到一个或两个单相跳闸接点时（装置故障或直流电源消失除外），重合闸发沟通三跳跳三相断路器。500kV开关间短引线保护：开关间短引线保护：构皮滩电厂配置南自构皮滩电厂配置南自PSL608型开关间短引线型开关间短引线保护，装设在断路器保护盘内保护，装设在断路器保护盘内,边断路器保护盘各装边断路器保护盘各装设设2套套,共装设有共装设有14套开关间短引线保护。套开关间短引线保护。500kV开关间短引线保护在设备正常运行时不开

15、关间短引线保护在设备正常运行时不投入，只有在投入，只有在形接线段的线路或者主变高压侧隔离形接线段的线路或者主变高压侧隔离开关退出运行，才投入短引线保护。开关退出运行，才投入短引线保护。当当形接线段的线路或者主变高压侧隔离开关退形接线段的线路或者主变高压侧隔离开关退出运行后，运行人员应到保护盘检查是否已自动切出运行后，运行人员应到保护盘检查是否已自动切换正常，若不正常，通知检修人员处理。换正常，若不正常，通知检修人员处理。继电保护使用原则 n1 运行和备用中的设备，其保护均应投入，禁止设备无保护或保护不完善运行。n2 继电保护的投入或退出必须符合系统运行方式，当系统运行方式或潮流发生改变时应及时

16、改变继电保护的定值和投、退方式。n3 正常情况下，运行中的继电保护装置和录波装置不得退出运行，特殊情况必须征得生产技术部的同意报上级调度后方可将其退出运行。n4 发电机运行时A、B两套发电机保护的差动保护与过流保护不得同时退出运行。n5 当发电机差动保护因故退出时，发电机的纵差保护与横差保护不准同时退出运行。n6 变压器运行时变压器保护的差动保护和重瓦斯保护不得同时退出运行。n7 变压器运行时重瓦斯保护不能长期退出运行。n8 500kV输电线路的A、B两套保护的光差保护不得同时退出运行。继电保护管辖范围n1 18kV及以上电压等级设备的继电保护及自动装置的投入、退出、检修与整定值变更均须按上级

17、值班调度员指令执行。n2 10kV及以下厂用电设备的继电保护及自动装置的投入、退出、检修报生产技术部批准执行。n3 二次人员负责全厂电气设备的继电保护和自动装置的维护、整定值整定、试验及二次回路上的一切工作，并按设备管辖范围所属部门的命令进行继电保护和自动装置的整定值变更。n4 运行值班人员负责运行或备用中电气设备的继电保护装置的巡检工作，并根据上级指令进行继电保护和自动装置的投入、退出、检修切换操作。n5 在保护装置及二次回路上工作或改变定值、程序前，运行人员必须审查继电保护工作人员的工作票及保安票,修改整定值和变更接线需生产技术部下达书面批准的方案、图纸、修改定值等变异通知单，才允许工作。

18、n6 保护装置或二次回路经检查、调试后，必须对有关装置或相关回路进行模拟试验或传动正确后方可投入运行。n7 继电保护改变二次接线或整定值的工作结束后，检修人员应在继电保护工作记录薄上认真填写工作情况（包括接线变更、整定值改变等），并向值班人员作必要的口头交代。运行要求及注意事项运行要求及注意事项n1运行中电气设备的继电保护必须征得生产技术部的同意报上级调度后命令进行投入或退出，并把执行情况汇报发令人，然后将命令内容、发令人姓名、下令时间及执行情况详细记录在记录本上。n2 保护装置因工作需要断开直流电源时，应先退出其出口压板后再断开直流电源。n3 运行中的继电保护装置直流电源恢复后，时钟不准确时

19、，应校对时钟。n4 投、切保护压板时，应注意不与相邻压板或盘面相碰，以防保护误动或直流接地；保护退出运行时相应保护压板应切除。n5 运行中保护装置插件禁止随意拔出和插入。运行要求及注意事项（续）运行要求及注意事项（续）n6 运行值班人员应定期对控制盘、保护盘外部进行清扫，以保持盘面清洁。控制盘、保护盘内设备清扫工作由二次人员负责。清扫时必须谨慎进行，不得造成装置误动。n7 系统或机组事故后，应立即通知二次人员调取故障录波数据和保护装置动作报告。n8 当发电机机端PT回路断线时,应切除对应发电机的失磁保护压板、低压记忆过流保护压板。n9 作水轮发电机组空转试验前，应将水机保护投入；作发电机短路升

20、流试验前，应将水机保护及过流保护投入，将发电机其他保护压板退出；作发电机及发变组递升加压试验前，应将发电机及变压器保护和水机保护全部投入。n10 构皮滩电厂500kV 3/2主接线当其中一段母线检修PT退出时，如果需对相应边开关作传动试验，则在试验之前要求维护人员作选择其它PT的安全措施。保护装置及回路检修时的注意事项：n1 运行人员应认真按工作票与实际情况作好安全措施；凡可能引起保护装置误动的一切工作，运行人员必须采取防止保护装置可能误动的有效措施。n2 保护回路的CT作业，不能随意改变CT的永久接地点。n3 保护回路作业中，严禁PT二次回路短路，CT二次回路开路。n4 保护装置有作业时除必

21、须断开该保护跳闸回路外，还必须将相关启动失灵保护退出。n5 在进行检修工作前，先将相关保护信号屏蔽，工作结束后恢复。n6 在进行检修工作前，应将检修设备相邻的运行设备用“红布帘”遮盖，以防误动设备。n7 严禁将保护装置电源接作其他检修电源。投入或退出保护时注意事项：n1 核对保护定值正确。n2 投入保护应先投入保护电源，检查保护装置正常后再投入保护压板,最后投入出口压板，退出时顺序相反。n3 在投入保护出口压板前应用万用表（直流电压220V以上档）分别对地测量，上端无压，下端有压后，方可投入，如上端有电压则严禁投入（对于微机保护的投入压板，因有24V开关量检测故不在此列）。n4 有信号位置的保

22、护压板，应先投信号位置，检查装置无动作信号时，再投入跳闸位置。n5 保护压板的投、切必须由二人进行，一人操作，一人监护，执行完毕报告值长，并作好记录。n6在保护装置投入运行时，禁止在保护装置附近使用移动电话、对讲机等无线收发信号的通讯设备。n7保护全停要先退出出口压板后再断开直流电源，不允许用停直流的方式代替。构皮滩电厂主要设备的继电保护 1、发电机保护：发电机保护配置两套（A、B）RCS-985GW发电机保护，两套保护装置配置完全一样。序号序号保护名称保护名称保护范围保护范围动作后果动作后果1 1发电机完全差动发电机完全差动保护保护发电机定子绕组（包括机端相间）相间短路解列、停机、跳灭磁解列

23、、停机、跳灭磁开关、启动消防控制开关、启动消防控制系统及发信号系统及发信号2 2发电机不完全差发电机不完全差动保护动保护发电机内部匝间短路、发电机内部匝间短路、相间短路及分支断线相间短路及分支断线故障故障解列、停机、跳灭磁解列、停机、跳灭磁开关、启动消防控制开关、启动消防控制系统及发信号系统及发信号3 3发电机零序电流发电机零序电流型横差保护型横差保护发电机内部匝间短路、发电机内部匝间短路、相间短路及分支断线相间短路及分支断线故障故障解列、停机、跳灭磁解列、停机、跳灭磁开关、启动消防控制开关、启动消防控制系统及发信号系统及发信号2、主变压器、厂高变：两套（A、B）RCS-985TW主保护。C、

24、注入式定子接地保护：当发电机定子绕组对地绝缘正常时，注入到定子绕组的低频电流主要是流过定子绕组对地电容的电容电流，当对地绝缘受到破坏，出现接地故障，注入的电流将流过接地故障点，出现一部分电阻性电流。保护装置检测注入的低频电压、电流，通过导纳法可准确计算出接地故障的过渡电阻阻值，计算的电阻阻值与定子绕组的接地故障位置无关，可以反映发电机100%的定子绕组单相接地。构皮滩电厂使用南瑞RCS-985U注入式定子接地保护辅助电源装置。其提供20Hz频率的注入电源，将低频电压、电流信号注入到发电机定子绕组中。RCS-985发电机保护装置检测注入的低频电压、电流信号，当发电机定子绕组发生接地故障，注入的电

25、压、电流信号随之发生变化，从而计算出接地故障电阻的阻值，完成注入式定子接地保护。C、注入式定子接地保护：该保护具有如下特点：（1）保护范围为100%定子绕组，包括发电机中性点，无保护死区。（2）整个定子绕组各处具有相同的保护灵敏度，不受接地位置影响。（3）低频信号和发电机的工频、分数次谐波、整数次谐波频率不同，机组正常运行或振荡时不会影响接地故障电阻阻值的计算。保护不受发电机运行工况的影响，在发电机静止、起停过程、空载运行、并网运行等各种工况下，该保护均能可靠工作。（4）接地电阻跳闸判据设置了安全电流限制技术，当接地故障电流很小时，可避免不必要的机组停机。（5）采用注入回路阻抗补偿技术，无需测

26、试接地变压器的详细参数，直接进行现场模拟接地故障试验即可完成参数补偿。（6）可监视定子绕组绝缘的缓慢变化。（7）注入到发电机绕组上的低频电压不超过1%3%的额定相电压，不会损坏定子绕组的绝缘。附：主变非电量保护配置一套(RCS-974FG)：3、高压电缆保护：500kV高压电缆配置2套RCS-931AM光纤差动保护装置 4、主系统保护：皮施甲线、皮施乙线全长分别为78.678和78.555km；两回线各配制两套南瑞继保有限公司生产的RCS-931DMM线路光纤差动保护装置和双套RCS-925AMM过电压保护及远方跳闸装置。500kV断路器保护配置国电南自PSL632C型数字式保护；500kV母

27、线每段配置国电南自两套独立的SG-B750型母线保护；配置14套南自SL608型开关间短引线保护。A、线路（皮施甲线、乙线）保护：C、短引线保护：短引线保护就是在3/2断路器（或角形）接线中，当两个断路器之间所接元件（线路或变压器）退出或检修后，而为了保证供电的可靠性，使该串恢复环网运行这一特定方式下，保护两个断路器之间的联线以及到电容式电压互感器的这段短引线而装设的保护装置。它实质上是一种电流差动保护。短引线故障应动作于这两个断路器跳闸，并闭锁其重合闸。其在正常运行时不投，仅在线路或主变停电、保护退出，而开关运行时投入。C、短引线保护：每一个T区配置两套南自PSL608型开关间短引线保护，和

28、断路器保护组屏,7段T区（5进2出）,共装设有14套开关间短引线保护。短引线保护作为T形接线保护和充电保护使用，T形接线保护采用三侧电流比率差动方式，通过引入两组开关CT和线路CT三侧的电流，保护短引线和安装在线路上的隔离开关之间的区域，又称线末保护；短引线经控制字选择采用两侧电流比率差动方式或过流方式；充电保护由过流保护经延时出口。500kV开关间短引线保护在设备正常运行时不投入，只有在形接线段的线路或者主变高压侧隔离开关退出运行，才投入短引线保护。短引线保护配置 水轮机保护一、水轮机常见故障1、轴承（上导、推力、下导和水导）温度升高，通常是由于冷却效果不良（或冷却水压低、冷却水中断及润滑油质劣化等）引起，如不及时消除，将会造成烧瓦事故的发生。2、事故低油压。3、导叶剪断销剪断。4、机组过速。二、水轮机保护的配置1、轴承温度升高。2、事故低油压。3、剪断剪断销。4、过速保护。