发电厂继电保护原理及整定-广东

继电保护四性解析

一、继电保护概念

定义：能反映电力系统故障，并作用于断路器或发出生信号的一种自动装置。在每一个需要保护的设备上配置。

二、继电保护四性解析及其相互关系

1．选择性：有选择地切除故障。

1）只切除故障设备。

?

2）尽可能缩小停电范围。

思考：如何保证？通过保护原理、整定计算。

反映单侧电气量通过整定计算

?

反映两侧电气量通过原理

2．速动性：尽可能快。

因为故障持续时间越长，后果越严重。

1）与选择性间的矛盾：为什么很多保护（反映单侧电气量保护）人为加延时。

解决：如果系统、保护对象能承受，优先保证选择性。否则牺牲选择性，保证速动性。

2）与可靠性间的矛盾，速度越快，可靠性越差，因为延时意味着保护动

作判据连续判别成立，有一次不成立，判据返回、延时清零，不易误动

和拒动；而速断保护判据成立一次就出口，易误动。

解决：如果系统、保护对象能承受，速动保护可适当加延时。

3．灵敏性：对保护范围内各种故障的反应能力。

一个保护，总是期望其保护范围是稳定的，对于各种方式下各种故障类型均灵敏反映，但实际上做不到，或者说其保护范围是变化的，所以为保证最不利情况下满足规定的最小保护范围要求，灵敏性要求保护范围尽可能大。

对单侧电气量保护，灵敏性与选择性构成了一对尖锐矛盾，通过整定计算协调。

实际上，对单侧电气量保护，选择性与灵敏性说的是一件事，就是保护范围。

选择性要求保护范围尽可能小，灵敏性要求保护范围尽可能大。

4．可靠性：不误动、不拒动

由保护的配置、原理、质量决定。

误动、拒动，从后果危害程度看，拒动危害大 提高可靠性问题转化为解决拒动问题

解决办法是保护双重化（即每个保护对象，提供两个独立保护）。

1）对于发电厂厂用电系统，辐射型结构，一般是采用反应单侧电气量保护，当地、上级构成双重化。

这种双重化的特点是：

动作慢（缺点）

可以解决保护拒动或者断路器拒动。（优点）

2) 对于大型重要设备、高压系统（220kV，同步运行系统，存在稳定性

问题）或者需快速切除故障的系统，采用全线速动保护，采用反应两侧电气量保护，当地配置两套独立保护。

这种双重化的特点是：

动作快（优点）

无法解决DL拒动，要加失灵保护。（缺点）

注意：双重化解决拒动，放大了误动。

5．结论：

1）了解四性本来的含义。

2）四性之间不是孤立的、静止的，相互之间是关联的、矛盾的。在实际工作中应根据具体情况，具体处理。

发电厂继电保护整定计算概述1、典型接线

2、发电厂接地方式

a)系统、主变高压侧，启备变高压侧：接地系统。

b)发电机、主变低压侧，高厂变高压侧：不接地系统。

c)高压厂用6kV侧：包括高厂变低压侧，启备变低压侧。

①不接地（<5A）

②经消弧线圈接地，高厂启备变低压Y侧。

③经高阻接地。

④经中阻接地（比如20Ω）：182A。6.3kV/3

20

d）低压厂用系统400V：接地（低厂变Y侧）。

3、电厂保护配置

讨论

1）厂用电保护广泛采用电流保护。

反应单侧电气量保护

厂用电几乎没有运行方式变化，仅考虑系统侧方式即可。

单电源辐射型，无分支助增，存在多级级联情况。

通过整定基本能满足四性要求。

2）广泛采用反应两侧电气量的保护——差动保护（有条件）。

差动保护从原理上保证了选择性、灵敏性、速动性高度统一，且不存在上下级配合问题。

3）主设备发电机保护种类多，二三十种。

电流保护

原理：所反映电气量，相电流

fh I

I =

d I 根据电流的大小判别故障，方法：实测电流与定值比较。

适用范围：厂用电系统广泛应用，作为相间故障保护。（在接地系统中当然也可反应接地故障，但接地故障有专用的接地保护）。

一、I 段（电流速断保护）

以高压厂用电为例，如图为三级级联供电系统。

电流速断保护无延时，电流大于定值即出口。定值如何确定？

理想情况：短路点远近与短路电流成反比，希望I 段保护线路全长，保护1的电流定值=B 母线故障时流过保护电流。

问题是这样会失去选择性，因为无法区分本线末端和相邻线出口故障，这两点的电气距离几乎就是一点，短路电流几乎是相等的。为保证选择性，保护范围必须缩短，同时由于短路电流的大小还受运行方式和故障类型的影响，为保证在任何情况下，不失去选择性，整定原则为：

原则： 躲过最大方式下，末端B 母线K(3)，(3)dmax I

)3(m ax .dz d K I I K I

最有利情况，大方式下K(3)不能保护全长。

不利时，小方式下K(2)，保护范围更小。

同理：保护2，3

注：

1) I 段整定无需考虑配合。

2) 如果是最末端，无需考虑选择性问题，可保护全长；如果存在上下级，则I 段必然存在死区。

二、II 端（延时速断）

作用：保护全长，为做到可靠保护全长，其保护范围必然伸到下一级，为保

证选择性，要加延时。

s t t t t f DL I 0.3t 22II 1=?+++=

（20～30ms ）(40～60ms) 10ms

电流定值整定原则：不超出相邻I 段保护范围，习惯上讲：配合。 I dz K II I K I 2.dz.1≥ 为确保能够保护全长，灵敏度：Bmin

II dZ 1I K=>1.2I ? 。当然也可把校验灵敏度的过

程作为另一个整定原则，即按末端有灵敏度整定。

K

I I B II m in dz.1≤ 理想状态：

I dz K II B I K I K I 2.dz.1m in ≥≥, 在此区间取值即可。 如果灵敏度不满足要求，或者理解为不存在区间，可改为与相邻II 段配合。

II dz K II I K I 2.dz.1=

s t t II 0.3t 2II 1

=?=＋ 同理保护2、3。

注：若存在多个相邻元件，应分别整定，取大者。

三、III 段（延时过流）

I 、II 构成了主保护

当地后备 近

作用：后备

远方后备 远

原则：躲正常运行fhmax I 。

III K dZ-1fhmax h K I I K = K h ：为什么要考虑？

a ） 定值与正常负荷比较接近。

b ）继电特征

如果不考虑返回，可能出现恰好fhmax

I落在dZ I和I h之间

一开始，保护不动，但区外故障时，保护动作切除故障，始终无法返回，延时到跳闸。

所以实际上是按返回电流躲最大负荷整定：I h＝K k I fhmax

为什么I、II段不考虑返回影响？

因为I、II按故障整定，定值很大，正常时fnmax

I距定值很远，肯定能返回。

时间定值：由于电流定值按躲负荷整定，保护范围很远。为保证选择性，时间空值按阶梯原则。

III-1III2

t=t+Δt

III-2III-3

t=t+Δt

III-3

t=……

灵敏度：

近

(2)

B L

III

Z-1

dmin

m

d

I

K=

I

远

(2)

C

III

Z-1

dmin

m

d

I

K= 1.3

I

L

四、复压过流

通过引入低电压和负序电压判据区别正常情况和故障情况，可降低重负荷情况下电流元件定值，提高灵敏度。多用于变压器后备保护。

低电压元件Udz，一般按（60%-80%）Ue整定。

负序电压U2，一般按躲正常时不平衡整定，为（6%-8%）Ue。

电流元件按躲额定电流整定。

时间定值按与相邻最长的后备保护时间配合

在实际应用中，注意应校验复合电压灵敏度。由于普遍存在系统强、变压器阻抗大的情况，使得变压器低压侧发生故障，高压侧电压基本不变，高压侧复压根本不启动，起不到后备保护作用，形成所谓“死区”。

校验复压灵敏度如果不满足，取消复压或者采用各侧复压“或”逻辑。

五、反时限电流保护

(一) 反时限阶段式电流保护：

三条特性曲线可供选择：

一般反时限： ()p 02.0p t 1I I 14.0t -=

强反时限： ()p

p t 1I I 5.13t -= 极端反时限： ()p 2p t 1I I 80t -=

式中 t 为反时限过流保护的动作延时。

I 为变压器二次侧实际电流值。

Ip 为反时限电流保护启动值，当I > Ip 时，保护启动。 tp 为反时限时间常数。

五、应用讨论

1）

反应单侧电气量的保护原理，均是按阶段式配置的，应掌握其由来和原理。 2）

完整的三段式电流保护，基本符合了反时限特性，与设备承受故障的能力曲线一致。 3）

在实际应用中，可简化应用，如I 、II 或I 、III 或II 、III 组合。 4） 相互之间的配合一般是指电流定值与时间定值全配合，实在没办法

时，也可只配合时间定值。

完全配合：电气量定值与时间定值均与下级配合。

不完全配合：时间配合、电气量不配合。

5） 时间定值与电流定值是密切相关的，缩小保护范围是解决时间定值过长的一个办法。比如III 段时间定值III t 过长，超出设备承受能力，可考虑电流定值按与相邻II 段或III 段配合，时间定值就不必按阶梯原则。

6） 反应单侧电气量保护其原理诸如阻抗保护、零序电流保护等，与阶段式电流保护思想完全一致，参照执行。

7）

反配合问题，上级定值确定，整定本级。