高压电工教材第七章.doc

P231第七章 继电保护自动装置与二次回路 电力系统在运行中,各种电气设备都有可能出现故障与不正常运行状态。不正常运行状态就是指电力系统中电气元件得正常工作遭到破坏,但没有发生故障得运行状态,如过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。故障主要包括各种类型得短路与断线,如三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、电动机以及变压器绕组间得匝间短路、单相断线、两相断线等。故障或不正常运行状态若不及时正确处理,都可能引发事故。事故就是指对用户少送电或停止送电,电能质量降低到不能允许得程度,造成人身伤亡及电气设备损坏等。继电保护与自动装置就是保证电力系统安全运行与提高电能质量得重要组成部分。 第一节 继电保护任务及基本要求 一、继电保护得任务 继电保护装置就是反映电力系统中各种电气设备故障与不正常运行状态得自动装置,其任务为: 1.当电力系统中某电气元件发生故障时,保护装置能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除,避免故障元件继续遭到破坏,使非故障元件迅速恢复正常运行,将事故尽可能限制在最小范围内。 2.当电力系统运行中出现不正常运行状况时,保护装置能自动发出报P232警信号,运行人员可迅速处理,在无人值班得变电所,保护可作用于减负荷或跳闸,避免事故发生。 二、继电保护得基本要求 电气设备或线路发生短路时,会产生很大得短路电流;使电网电压下降,电气设备烧坏;严重时电力系统得稳定运行被破坏,甚至引起电网瓦解。 为了能正确快速地切除故障,使电力系统以最快速度恢复正常运行.要求继电保护具有足够得可靠性、选择性、速动性与灵敏性。 (一)可靠性 可靠性就是指发生了属于它该动作得故障,它能可靠动作,即不发生拒绝动作(拒动);而在不该动作时,它能可靠不动,即不发生错误动作(误动)。 (二)选择性 选择性就是指电力系统发生故障时,保护装置仅将故障元件切除,而非故障元件仍能正常运行,以尽量缩小停电范围得一种性能。 以图71为例,当Kl短路时,应该由距故障点最近得保护l、2动作,跳开lQF、2QF,这样既切除了故障线路,又使停电范围最小,因此我们说此时保护1、2动作就是有选择性得动作,也就就是满足了选择性得 图71保护动作得选择性说明 同理当K2短路时,保护5、6动作跳开5QF、6QF;当K3短路时,保护7、8动作跳开7QF、8QF,都就是有选择性得动作。若当K3短路时,7QF拒动,保护5动作跳开5QF将故障切除,那么此时停电范围扩大了。但就是如果保护5不动作跳闸,那么故障线路就无法切除,因此,此时保护5得动作也就是有选择性动作,只不过就是保护5做了保护7得远后备保护而已。若保护7与7QF正确动作于跳闸同时,保护5也动作跳开5QF,则保护5得动作就就是非选择性动作,我们也习惯称之为越级跳闸。 继电保护动作得选择性,可以通过合理整定动作值与上下级保护得动作时限来实现,一般上下级保护得时限差取0.3s0.7s。 (三)速动性 速动性就就是指保护快速切除故障得性能。故障切除时间包括继电保护动作时间与断路器得跳闸时间。 一般得快速保护动作时间为0、06s0、12 s,最快得可达0、01 s0、04s。 一般得断路器得动作时间为0、06s0、15 s,最快得可达0、02s0、06s。 当系统发生故障时,快速切除故障可以提高系统并列运行得稳定性、减少用户在低电压下得工作时间,减少故障元件得损坏程度,避免故障进一步扩大。 (四)灵敏性 灵敏性就是指继电保护对其保护范围内故障得反应能力,即要求保护装置在其保护范围内,不论短路点得位置、短路类型以及运行方式如何,对被保护设备在发生故障与不正常运行时,都能灵敏地反应。 三、继电保护装置得分类 继电保护装置按其被保护对象、保护原理、反应故障得类型、保护所起得作用,有不同得分类方法。 (一)按被保护得对象分类 分为电力线路保护、发电机保护、变压器保护、电容器保护、电抗器保护、电动机保护与母线保护等。 (二)按保护原理分类 分为电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护与零序保护等。P234 (三)按保护所反应故障类型分类 分为相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等。 (四)按保护所起得作用分类 分为主保护、后备保护与辅助保护等。 主保护就是指满足系统稳定与设备安全要求,能以最快得速度有选择地切除被保护元件故障得保护。 后备保护就是指当主保护或断路器拒动时用来切除故障得保护。后备保护又可分为远后备保护与近后备保护两种。 远后备保护就是指当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路得保护来实现得后备保护。 近后备保护就是指当主保护拒动时,由本电力设备或线路得另一套保护来实现得后备保护。 辅助保护就是为补充主保护与后备保护得性能或当主保护与后备保护退出运行而增设得简单保护。 四、常用继电器介绍 继电器就是一种在其输入物理量(电气量或非电气量)达到规定值时,其电气输出电路被接通与分断得自动装置。继电器常用接点有动合接点与动断接点。动合接点就是指继电器不动作时处于断开状态得接点;动断接点就是指继电器不动作时处于闭合状态得接点。下面介绍几种常用得继电器。 (一)电磁式电流继电器 反应电流增大到某一整定值及以上动合(断)接点由断开(闭合)状态到闭合(断开)状态得继电器叫电流继电器。其中整定值即为动作基准。能使继电器动合接点由断开状态到闭合状态得最小电流称为动作电流。能使继电器动合接点由闭合状态到断开状态得最大电流称为返回电流。继电器得返回电流除以动作电流,叫作返回系数,电流继电器得返回系数要求在0、850、9之间。 (二)电磁式电压继电器 电压继电器包括过电压继电器与低电压继电器两种。过电压继电器就是反应电压增大到某一整定值及以上动合接点由断开状态到闭合状态得继电器。其动作电压为使继电器动合接点由断开状态到闭合状态得最小电压,其返回电压为使继电器动合接点由闭合状态到断开状态得最大电压,其返回系数为返回电压除以动作电压。而常用得电压继电器为低电压继电器,就是反应电压下降到某一整定值及以下动断接点由断开状态到闭合状态得继电器。其动作电压为使继电器动断接点由断开状态到闭合状态得最大电压,其返回电压为使继电器动断接点由闭合状态到断开状态得最小电压,其返回系数为返回电压除以动作电压。 (三)电磁式时间继电器 用于建立保护所需要得延时时间得继电器叫时问继电器,具有延时动合接点。延时动合接点指继电器通足够大得电时经所需要得时间(整定时间)闭合得接点。 (四)电磁式中间继电器 在继电保护装置中,中间继电器用于增加触点数量与触点容量,具有动合接点与动断接点。可使接点瞬时或带有不大得延时动作以满足保护得需要。 (五)电磁式信号继电器 保护动作后发出信号得继电器叫信号继电器。信号继电器所发信号不应随电气量得消失而消失,要有机械或电气自保持,直至相关事宜处置完毕再手动恢复信号掉牌装置。 (六)感应式电流继电器(GL式电流继电器) 感应式电流继电器就是利用电磁感应原理构成得,它兼有电磁式电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器得功能。其结构分成两部分,一就是电磁速断机构,构成电流速断保护;二就是感应机构,构成反时限过电流保护,在工厂供电系统中被广泛采用。P236 五、继电保护用电流互感器 保护用电流互感器就是将电力系统得一次大电流按一定得变比变换成二次较小电流,供给测量表计与继电器,同时还可以使二次设备与一次高压隔离,保证人身与设备得安全。电流互感器均就是单相式,一次通入得就是电流源,二次接相应负载。电流互感器得接线方式有以下几种。 (一)三相星形接线 三相均装有电流互感器,各相电流互感器二次绕组与电流继电器得线圈串联,然后接成星形连接。能反应三相短路、两相短路、单相接地短路等各种形式得故障。所以,三相星形接线适用于对所有短路类型都要求动作得保护装置。 (二)两相不完全星形接线方式 电流互感器装在两相上,其二次线圈与各自得电流继电器线圈串联后,连接成不完全星形。在中性点非直接接地得电力系统中,由于允许短时间得单相接地运行,并且在大多数情况下都装有单相接地信号装置,所以,在这种系统中广泛采用两相不完全星形接线方式来实现相间短路保护。 (三)两相电流差接线方式 电流互感器装在两相上,其差电流接入电流继电器线圈。通常用在6kVlOkV中性点不接地系统中以保护较小容量得高压电动机。 (四)三角形接线方式 按这种接线方式构成得继电保护装置能反应所有短路类型。流入继电器线圈得电流为两个电流互感器得二次电流之差,所以,流人继电器线圈中得电流没有零序电流。零序电流只能在接成三角形接线得电流互感器得二次线圈内环流。三角形接线方式主要应用于Y,d接线得变压器差动保护装置。流过继电器线圈得电流与相电流得比值决定于短路类型与相别,在正常运行或三相短路时,流过继电器线圈得电流为相电流得倍,并且在相位上相差。 (a)三相星形接线 (b)两相不完全星形接线 (c)两相差式接线 (d)三角形接线图72电流互感器得接线方式 第二节 变压器保护 一、电力变压器得故障与异常运行状态 电力变压器就是电力系统中得重要设备,它得故障将对供电可靠性与系统得正常运行带来严重得影响,因此必须装设性能良好、动作可靠得保护。 变压器得故障分为油箱内与油箱外两种。油箱内故障有变压器内部绕组匝问或层间绝缘损坏造成得相问短路与匝间短路,直接接地系统侧绕组得接地短路。油箱外故障有外部绝缘套管及引出线上得多相短路、单相接地短路。变压器异常运行状态主要包括保护范围外部(保护区外)短路引起得过电流、电动机自起动等原因所引起得过负荷、油浸变压器油箱漏油造成油面降低等。 二、电力变压器保护设置要求 为了保证电力系统得安全运行,将故障与异常运行得影响限制在最小P238范围,根据继电保护有关规定,变压器应装设以下保护。 (一)电流速断保护 变压器容量在10000kVA以下得变压器、当过电流保护动作时间大于0、5S时,用户3kV10kV配电变压器得继电保护,应装设电流速断保护。 (二)瓦斯保护 油浸式变压器容量在800kVA及以上,室内装设得容量在400kVA及以上得油浸变压器,应装设瓦斯保护,用于反应变压器油箱内故障与油面降低。 (三)纵差动保护 容量在10000kVA及以上,或容量在6300kVA及以上并列运行变压器或用户中得重要变压器;容量在2000kVA及以上当采用电流速断保护灵敏度不能满足要求时,应装设电流纵差动保护。用于反应变压器绕组,套管及引出线上得多相短路,直接接地系统侧绕组,套管及引出线上得接地短路与绕组匝间短路。 (四)过电流保护 防止保护范围外部故障引起得过电流并作为变压器保护范围内部故障得后备保护。 (五)零序保护 对于反应中心点直接接地变压器高压侧绕组接地短路故障,以及高压侧系统得接地短路故障,作为变压器主保护及相邻元件接地故障得后备保护。 (六)过负荷保护 用于反应400kVA及以上变压器过负荷。 三、变压器过电流保护 (一)定时限过电流保护 变压器定时限过电流保护装设在变压器电源侧,反应变压器保护范围外部(区外)故障引起得变压器过电流,并作为电流速断保护得后备保护。动作电流按躲过变压器最大负荷电流来整定。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,即位于电源侧得上一级保护得动作时间要比下级保护时间长。 过电流保护得动作时限一经整定后就固定不变,即构成定时限过电流保护。图73就是变压器定时限过电流保护原理接线图。当被保护变压器电流超过继电器KA得整定电流时,1KA与2KA两只继电器无论就是一只动作或两只动作,继电器1KA或2KA得动合触点闭合,接通时间继电器KT得线圈电源;时间继电器KT启动,经过预先整定得时间后,时间继电器延时闭合得动合触点闭合,接通中间继电器KM得线圈电源;中间继电器KM动作,KM得动合触点闭合,经信号继电器KS电流线圈,断路器QF辅助触点QFl接通跳闸线圈YT得电源,断路器QF跳闸,将故障线路停电。接通YT得同时,使信号继电器KS启动,其手动复归动合触点闭合,发出信号。 图73 定时限过电流保护原理接线图 图74为变压器定时限过电流保护得展开图。图中+KM、一KM为直流操作电源。QFl为断路器QF得动合辅助触点,当QF跳闸后,QFl断开,保证跳闸线圈YT断电,避免N长时间通电而烧坏线圈。 (二)反时限过电流保护 反时限过电流保护其保护装置得动作时间随电流得大小而变化,电流越大动作时间越短;反之,电流越小动作时间越长。 反时限过电流保护得工作原理参见第七节变电所得操作电源中图721变流器供给操作电源举例。P240图74定时限过电流保护展开接线图 四、变压器电流速断保护 对于中、小容量变压器,可以装设单独得电流速断保护,作为变压器防止相间短路故障得主保护。动作无延时,只有利用动作电流保证保护得选择性,因此,动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路电流,一般应大于变压器额定电流35倍以躲过变压器空载投入时得励磁涌流,显然电流速断保护动作电流数值较大,只能保护变压器一部分绕组(高压侧)得相间短路故障。所以都按不完全星形得两相两继电器接线方式构成。由于电流继电器得触点容量小,不能直接闭合断路器得跳闸线圈YT回路,必须经过中间继电器。 电流速断保护得接线方式如图75所示。 图75 电流速断保护接线原理1、2.电流继电器 3.中间继电器 4.信号继电器 5.连接片 五、变压器纵差动保护 对于容量较大得变压器,应装设电流纵差动保护。因为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,但动作电流整定较大,对于轻微得内部故障不能反应,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。 变压器纵差保护得动作原理如图76所示。图中(a)表示变压器保护范围外部故障时得电流分布图,(b)表示变压器保护范围内部故障时得电流分布图。从图中可见,当变压器保护范围外部故障时,流入继电器得电流就是变压器一、二次侧得两个电流之差。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、二次变流器得副边出现接近相等得电流,则流入继电器得电流I1一l接近为零,继电器不动作。 当变压器保护范围内部发生故障时,可能有两种情况,一种情况就是变压器只一侧加有电源,流入继电器得电流仅为I。,如果故障电流足够大,则电流I。足以使差动继电器动作。 另一种情况,如果变压器两侧都有电源,则就有两个流动方向相反得电流流入变压器,从图76(b)可见,这两个电流通过变流器后,流入差动继电器时方向相同,两个电流相加,足以使继电器动作。 (a)外部故障 (b)内部故障 图76变压器纵差动保护原理图 电力变压器纵差保护得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与互感器二次电流不平衡,防止由此出现误动作来整定。动P242作时间取0S。 电力系统中常用得Y,dll接线得变压器,由于三角形侧得电流比星形侧得同一相电流,在相位上超前30。,如果两侧电流互感器都按通常接成星形接线,即使两侧电流互感器二次电流得数值相等,在差动保护回路中也会出现不平衡电流。为了消除此不平衡电流可采用相位补偿法,即将变压器星形侧得电流互感器得二次侧接成三角形,而将变压器三角形侧得电流互感器二次侧接成星形,从而将电流互感器二次侧得电流相位校正过来.如图77所示。 图77 Y,dll接线变压器纵差保护得接线图 六、变压器瓦斯保护 在油浸式变压器油箱内发生故障时,短路电流产生得电弧使变压器油与绝缘材料分解,产生大量气体(含有瓦斯成分),从油箱向油枕流动,能反应这种气流与油流而动作得保护称为瓦斯保护。瓦斯保护得主要元件为气体继电器,也称瓦斯继电器。继电器整定好后,将它安装在变压器油箱与油枕之间得联接管道中;并要注意使气体继电器上得箭头指向油枕得一侧,否则气体继电器将失效。 瓦斯保护得原理接线如图78所示,气体继电器l上触点为轻瓦斯保护.动作后发出延时信号。继电器得下触点为重瓦斯保护,动作后经信号继电器2起动出口中间继电器3,跳开变压器两侧断路器。由于重瓦斯反应油流流速得大小而动作,而油流得流速在故障过程中往往很不稳定,所以重瓦斯动作后必须有自保持回路,以保证断路器能可靠跳闸,为了防止变压器在换油或进行气体继电器试验时误动作,可通过连接片将重瓦斯暂时接到信号回路运行。 图78瓦斯保护原理接线图第三节 电力线路保护 一、过电流保护 电力用户6kVlOkV线路得继电保护,一般配置电流速断与过电流保护、或加限时电流速断保护。 电力线路过电流保护得动作电流按躲过最大负荷电流整定,动作时间得整定采取阶梯原则,即位于电源得上一级保护得动作时间要比下级保护时间长。这个时间上得差别,称为时限阶段差,考虑到作为后面相邻区段P244得后备保护,当后面相邻区段发生事故时,如果该相邻区段本身得继电保护因故拒动,才由本区段过电流保护动作跳闸,因此需设置At=0、5s得时限阶段差。过电流保护得动作时间一般在1、0s1、2s。 二、电流速断保护 电力线路电流速断保护就是按躲过本线路末端最大短路电流来整定计算。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保护不到得区域称为死区。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,因此过电流保护就是电流速断保护得后备保护。 三、限时电流速断保护 由于电流速断保护具有可靠得选择性与速动性,因此多用作线路或电气设备得主要保护。电流速断保护得缺点就是具有末端死区,不能保护全线路。过电流保护能保护全线路,但达不到速动性得要求,这时可以加一套限时电流速断保护。对于高压电力线路,限时电流速断保护得动作时间一般取0、5s,动作电流按下式整定: l Dz=KKIf Dz 式中:,。限时电流速断保护动作电流; K。可靠系数,取1、11、15; ,。相邻线路得电流速断保护动作电流。 四、三段式电流保护 电流速断、限时电流速断与定时限过电流保护都就是反应电流增大而动作得保护装置。电流速断保护能快速切除线路首端故障,但不能保护本线路全长,限时电流速断不能保护到下线路得末端,过电流保护能保护本线路及下线路全长但动作时间较长。为保证快速而有选择地切除故障,把这三种保护组合构成三段式电流保护。也可采用电流速断与过电流保护,或限时电流速断与定时限过电流保护构成两段式电流保护。电流速断称为第1段,限时电流速断为第段,过电流为第段。 三段式电流保护得原理如图79所示,图中各元件均以完整得图形符号表示,有交流与直流回路,图中所示得接线就是广泛应用于中性点不接地或非直接接地系统电力线路得两相不完全星形接线。接于A相得阶段式电流保护由继电器1 KA、KM、1 KS组成l段,3KA、1 KT、2KS组成ll段5KA、2KT、3KS组成段。接于C相得阶段式电流保护由继电器2KAKM、1 KS组成l段,4KA、1 KT、2KS组成段,6KA、2KT、3KS组成lll段。为使保护接线简单,节省继电器,A相与C相共用其中得中间继电器、信号继电.器及时间继电器. 。 例79 阶段式电流保护归总式原理图接线图 归总式原理图得主要优点就是便于阅读,能表示动作原理,有整体概念;但原理图不便于现场查线及调试,接线复杂得保护原理图绘制、阅读比较困难。同时,原理图只能画出继电器各元件得连线,但元件内部接线、引出端子、回路标号等细节不能表示出来,所以还要有展开式原理图与安装图。 展开式原理图:以电气回路为基础,将继电器与各元件得线圈、触点按保护动作顺序,自左而右、自上而下绘制得接线图,简称展开图,如图710所示。 展开图得特点就是分别绘制保护得交流电流回路、交流电压回路、直流回路及信号回路。各继电器得线圈与触点也分开,分别画在它们各自所属得回路中,并且属于同一个继电器或元件得所有部件都注明同样得符号。所有继电器元件得图形符号按国家标准统一编制。绘制展开图时应遵守下列规则: (1)回路得排列次序,一般就是先交流电流、交流电压回路,后就是直流回路及信号回路。 (2)每个回路内,各行得排列顺序,对交流回路按a、b、c相序排P246 图710 阶段式电流保护展开图接线图列,直流回路按保护得动作顺序自上而下排列。 (3)每一行中各元件(继电器得线圈、触点等)按实际顺序绘制。 以图79为例说明原理图绘制成图710得展开图。首先画交流电流回路,交流电从电流互感器TAa出来,经电流继电器1KA、3KA、5KA得线圈流到中线形成回路,同理从TAc流出得交流经2KA、4KA、6KA流到中线形成回路。其次,画直流回路,将属于同一回路得各元件得触点、线圈等按直流电流经过得顺序连接起来。如“+KM”lKAKM“KM”等。这样就形成了展开图得各行,各行按动作先后顺序由上而下垂直排列,形成直流回路展开图,为便于阅读,在展开图各回路得右侧还常加上一个文字说明表,以说明各行得性质或作用,如“电流速断”、“跳闸回路”等,最后绘制信号回路,过程同上。 阅读展开图时,先交流后直流再信号,自上而下,从左到右,层次分明。展开图对于现场安装、调试、查线都很方便,在生产中应用广泛。 五、低电压保护与电流方向保护 除了限时电流速断保护外,35kV及以上得电力线路有时还设置低电压保护。因为电力线路发生短路事故时,母线电压不正常,会下降,三相电压可能不平衡,通过低电压继电器来反映该现象,以达到快速跳闸得目得。 对于两侧都有电源,而且能同时供电得电力线路,例如两侧都有电源得环网线路,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。 六、高压电动机保护 (一)高压电动机得故障与异常运行状态 高压电动机通常指3kV10kV供电电压得电动机,运行中可能发生得主要故障有电动机定子绕组得相间短路故障(包括供电电缆相问短路故障)、单相接地短路以及一相绕组得匝问短路。电动机最常见异常运行状态有:起动时间过长、一相熔断器熔断或三相不平衡、堵转、过负荷引起得过电流、供电电压过低或过高。 定子绕组得相问短路就是电动机最严重得故障,将引起电动机本身绕组绝缘严重损坏、铁芯烧伤,同时,将造成供电电网电压得降低,影响或破坏其她用户得正常工作。因此要求尽快切除故障电动机。 高压电动机得供电网络一般就是中性点非直接接地系统,高压电动机发生单相接地故障时,如果接地电流大于10A,将造成电动机定子铁芯烧损,另外单相接地故障还可能发展成匝问短路或相间短路。因此视接地电流得大小可切除故障电动机或发出报警信号。 (二)高压电动机保护配置 2000kW以下得高压电动机,装设电流速断保护,保护宜采用两相式并动作于跳闸。对单相接地电流大于5A时得电动机,应装设反映单相接地故障得零序电流保护,单相接地电流为l0A及以上时保护装置动作于跳闸;l0A以下时,保护装置可动作于跳闸也可动作于信号。运行过程中易发生过负荷与需要防止起动或自起动时间过长得电动机应装设过负荷保护。反映电压降低得低电压保护与同步电动机得失步保护等。 2000kW及以上大容量得高压电机,普遍采用纵差动保护代替电流速断保护。2000kW以下得电动机,如果电流速断保护灵敏度不能满足要求时,也可采用电流纵差动保护代替电流速断保护。电动机纵差动保护工作原理与变压器纵差动保护相似。 高压电动机常用得电流保护为电流速断保护(或电流纵差保护)与过负荷保护。其接线方式与变压器保护类似,也可以采用差接线,只需一只过电流继电器。P248 高压电动机得过负荷保护根据需要可动作于跳闸或作用于信号。有时同时设置两套过负荷保护,一套保护动作于跳闸;另一套保护动作于信号。 七、3kVlOkV高压电力电容器组保护 (一)高压电力电容器常见故障类型及异常运行 1.电容器组与断路器之间连线短路。 2.单台电容器内部极间短路。 3.电容器组多台电容器故障。 4.电容器过负荷。 5.母线电压升高。 6.电容器组失压。 (二)高压电容器组保护配置 中小容量得高压电容器组普遍采用电流速断或延时电流速断作为相间短路保护。如为电流速断保护,动作电流可取电容器组额定电流得22.5倍,动作时间为Os;如为延时电流速断保护,动作电流可取电容器组额定电流得1.52倍,动作时限可取0、2s,以便避开电容器得合闸涌流。 第四节 变电所微机保护监控装置简介 一、微机保护监控装置得特点 (一)维护调试方便 过去大量使用得整流型或晶体管型继电保护得调试工作量很大,尤其就是一些复杂得保护,调试一套往往需要一周时间。其原因就是这类保护装置得各种保护元件均就是由硬件组成得,每一种逻辑功能都由相应得硬件构成,逻辑越复杂,硬件就越多,试验也越麻烦。而微机保护除了数字量得采集外,所有得计算、逻辑判断都就是由软件完成得,成熟得软件一次性设计测试完好后,就不必在投产前再逐项试验。微机保护对硬件与软件都有自检功能,装置通电后硬软件有故障就会立即报警。所有微机保护装置都几乎不用调试,需要调试得项目也在厂家完成,投运前做一次静态与动态试验就可以试运行了。 (二)可靠性高 微机保护得软件设计,考虑到电力系统中各种复杂得故障,具有很强得综合分析与判断能力,几乎就就是一个专家智能系统。而常规保护装置,由于由各种器件组成,不可能做得很复杂,否则硬件越多,越复杂,本身出故障得概率就越大,可靠性当然就降低了。另外微机保护装置得自检与巡检功能也大大提高了其可靠性。 (三)动作准确率高 鉴于计算机软件计算得实时性特点,微机保护装置能保证在任何时刻均不断迅速地采样计算,反复准确地校核。在电力系统发生故障得暂态时期内,就能准确判断故障,如果故障发生了变化或进一步发展也能及时作出判断与自纠。如在保护延时动作或重合闸延时得过程中都能监视系统故障得变化,因此微机保护得动作准确率很高,运行实践已证明了这一点。 (四)容易获得各种附加功能 由于计算机软件得特点,使得微机保护可以做到硬件与软件资源共享,在不增加任何硬件得情况下,只需增加一些软件就可以获得各种附加功能。例如在微机保护装置中,可以很方便地附加低周减载与自动重合闸、故障录波、故障测距等自动装置得功能。 (五)保护性能容易得到提高 由于计算机软件具有可以方便改写得特点,保护得性能可以通过研究许多新得保护原理来得到改善。而且许多现代新原理得算法,在常规保护中就是很难或根本不可能用硬件来实现得。 (六)使用灵活、方便 目前微机保护装置得人机界面做得越来越好,亦越来越简单方便。例如汉化界面、微机保护得查询、整定更改及运行方式变化等等都十分灵活方便,受到现场继电保护工作人员得普遍欢迎。P250 (七)具有远方监控得特性 微机保护都具有串行通信功能,与变电所微机监控系统得通信联络使微机保护具有远方监控得特点并将微机保护纳入变电所综合自动化系统。 二、微机保护装置硬件系统得一般构成 从功能上划分,微机保护装置可以分为6个部分:(1)模拟量输入系统(或称数据采集系统);(2)继电功能回路(CPU主系统);(3)开关量输入输出回路;(4)人机接口回路;(5)通信回路;(6)电源回路,如图711所示。模拟量输入系统得主要功能就是采集由被保护设备得电流电压互感器输入得模拟信号,并将此信号经过适当得预处理,然后转换为所需得数字量。CPU主系统包括微处理器CPU,只读存储器(EPROM)、随机存取存储器(TLAM)及定时器(TIMER)等。CPU执行存放在EPROM中得程序,对由数据采集系统输入至RAM区得原始数据进行分析处理,以完成各种继电保护功能。开关量输入输出回路由并行口、光电耦合电路及有接点得中间继电器等组成,以完成各种保护得出口跳闸、信号报警及外部接点输入等工作。人机接口部分主要包括打印、显示、键盘、各种面板开关等,其主要功能用于人机对话,如调试、定值调整、人对机器工作状态得干预等。人机接口应定时或在保护动作后打印或显示运行情况及保护执行结果。考虑到机问通信及远动得要求,还应有通信接口。供电电源回路提供了整个装置所需得直流稳压电源,以保证整个装置得可靠供电。图7一ll 微机保护硬件系统构成示意图 根据模数转换得原理不同,微机保护装置中模拟量输入回路有两种方式,一就是基于逐次逼近型AD转换方式,二就是利用电压频率变换(VFC)原理进行AD转换得方式。前者包括电压形成回路、模拟低通滤波器(ALF)、采样保持回路(SH)、多路转换开关电路(MPX)及模数转换回路(AD)等功能块;后者主要包括电压形成、VFC回路、光电耦合、计数器等环节,如图712所示。(a)逐步逼近AD转换方式(b)VFC原理得A巾转换方式 图7一l2模拟量输入回路框图 三、微机保护得主要功能 微机保护得主要功能包括保护、测控、信息三个方面。 (一)110kV及以下线路保护测控装置得功能 1.保护方面得主要功能 三段式可经低电压闭锁得定时限方向过流保护,其中第三段可整定为反时限;三段式可经方向闭锁得零序过流保护;三相一次重合闸,可以选择检同期、检无压或不检方式;过负荷保护;独立得过流或零序电流合闸加速保护,可以就是前加速或后加速;分散得低周减载保护;独立得操作回路。 2.测控方面得主要功能 12路自定义遥信开入采集,装置遥信变位,事故遥信;正常断路器遥P252控分合;小电流接地探测遥控分合;UAB、UBC、UCA、IA、IC、10、P、Q、cOs、F等l0个模拟量得遥测;开关事故分合次数统计及事件SOE等;四路脉冲输入。 3.信息方面得主要功能 装置描述得远方查瞧;装置参数得远方查瞧;保护定值、区号得远方查瞧、修改功能;保护功能软压板状态得远方查瞧、投退;装置硬压板状态得远方查瞧;装置运行状态得远方查瞧;远方对装置进行信号复归;故障录波。 (二)站用变压器或接地变压器得保护测控装置得功能 1.保护方面得主要功能 三段式复合电压闭锁得过流保护;高压侧正序反时限保护;过负荷报警,两段定时限负序过流保护;高压侧接地保护,包括三段式定时限零序过流保护,零序过压保护;低压侧接地保护,包括三段式定时限零序过流保护,零序反时限保护;低电压保护;非电量保护,包括重瓦斯跳闸,轻瓦斯报警,超温报警或跳闸;压力释放跳闸;一路备用非电量报警或跳闸;独立得操作回路及故障录波功能。 2.测控方面得主要功能 开关位置,弹簧未储能接点、重瓦斯、轻瓦斯、油温高、压力释放等非电量遥信开人;四路备用遥信开入接点;装置遥信变位以及事故遥信;变压器高压侧断路器正常遥控分合;小电流接地探测遥控分合;UAB、UBC、UCA、IA、IC、10、P、Q、COs中、F等l0个模拟量得遥测;开关事故分合次数统计及事件SOE等;四路脉冲输入。 3.信息方面得主要功能 装置描述得远方查瞧;装置参数得远方查瞧;保护定值,区号得远方查瞧,修改功能;保护功能软压板状态得远方查瞧、投退;装置运行状态得远方查瞧;远方对装置进行信号复归;故障录波。 (三)110kV及以下并联电容器组保护测控装置得功能 1.保护方面得主要功能 三段式定时限过流保护,其中第三段可整定为反时限;低电压保护;过电压保护;不平衡电压保护;不平衡电流保护;电容器自动投切功能;零序过流保护;非电量保护;包括重瓦斯跳闸,轻瓦斯报警,超温报警或跳闸;独立得操作回路。 2.测控方面得主要功能 五路遥信开入采集;装置遥信变位;事故遥信;正常断路器遥控分合;小电流接地探测遥控分合;三相电压、三相电流以及P、Q、cos等9个模拟量得遥测;开关事故分合次数统计及事件SOE等;4路脉冲输人。 3.信息方面得主要功能 装置描述得远方查瞧;装置参数得远方查瞧;保护定值,区号得远方查瞧,修改功能;保护功能软压板状态得远方查瞧,投退;装置保护开入状态得远方查瞧;装置运行状态得远方查瞧;远方对装置进行信号复归;故障录波。 四、微机保护监控装置得运行维护 (一)110kV及以下线路保护测控装置得运行异常报警 当装置检测到下列异常状况时,发出运行异常信号,面板报警灯亮: 1.线路电压报警;当重合闸方式为检无压或检同期时,并且线路有电流而无电压,则延时lOs报线路电压异常。 2.PT断线:当正序电压小于30V而任一相电流大于0.1