变压器和母线保护配置重点讲义资料
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母线保护培训资料母线保护是电力系统中一项重要的保护措施,旨在保证电力系统中的母线安全运行。
本文将对母线保护的基本知识、原理和常见的保护方案进行介绍。
一、母线保护的基本知识1. 母线的定义与作用母线是电力系统中的一种输电装置,用于集中连接发电机、变压器等电力设备,并向输电线路提供电能。
母线在电力系统中起着重要的承载和分配电能的作用。
2. 母线保护的意义母线作为电力系统的重要组成部分,一旦发生故障,将会对整个电力系统产生严重影响甚至导致系统崩溃。
因此,对母线进行保护是确保电力系统安全稳定运行的重要措施。
二、母线保护的原理1. 过流保护过流保护是最常见的母线保护方式之一。
通过设置过流保护装置,当母线发生短路或故障时,及时切断故障点电路,保护母线不受损坏。
2. 差动保护差动保护是指将母线两端的电流进行比较,一旦出现不平衡情况,即表明母线可能发生故障,差动保护就会切断故障点电路,以保护母线。
3. 电压保护电压保护是用于检测母线电压异常的保护方案。
当母线电压超过或低于设定值时,电压保护会切断母线电流,避免电压异常对母线造成损坏。
三、常见的母线保护方案1. 零序电流保护零序电流保护是一种常用的母线差动保护方案。
通过检测母线的零序电流,一旦电流不平衡超过设定值,保护装置会立即切断故障点电路,保护母线。
2. 过电压保护过电压保护是保护母线电压超过额定值时使用的保护方案。
它通过检测母线电压,一旦超过设定值,就会切断电路,避免电压过高损坏母线。
3. 频率保护频率保护用于保护母线频率超出额定范围的情况。
当母线频率异常时,频率保护装置会立即切断故障点电路,以保护母线。
四、母线保护培训的重要性母线保护培训对于电力系统的运维人员来说非常重要。
通过培训,他们可以了解母线保护的基本知识和原理,熟悉常见的保护方案,并能够操作和维护母线保护装置,确保电力系统的安全和可靠运行。
五、母线保护培训的内容母线保护培训的内容包括母线的基本知识和作用、母线保护的原理和常见方案、母线保护装置的操作和维护等。
第三篇变压器保护和母线保护第十一章变压器保护第一节概述变压器是电力系统重要的主设备之一。
在发电厂通过升压变压器将发电机电压升高,而由输电线路将发电机发出的电能送至电力系统中;在变电站通过降压变压器再将电能送至配电网络,然后分配给各用户。
在发电厂或变电站,通过变压器将两个不同电压等级的系统联起来,该变压器称作联络变压器。
一变压器的基本结构及接线组别电力变压器主要由铁芯及绕在铁芯上的两个或三个绝缘绕组构成。
为增强各绕组之间的绝缘及铁芯、绕组散热的需要,将铁芯及绕组置于装有变压器油的油箱中。
然后,通过绝缘套管将变压器各绕组的两端引到变压器壳体之外。
另外,为提高变压器的传输容量,在变压器上加装有专用的散热装置,作为变压器的冷却器。
大型电力变压器均为三相变压器或由三个单相变压器组成的三相变压器。
将变压器同侧的三个绕组按一定的方式连接起来,组成某一接线组别的三相变压器。
双卷电力变压器的接线组别主要有:Y0/Y、Y N/△、△/△、及△/△-△。
理论分析表明,接线组别为Y0/Y压器,运行时某侧电压波形要发生畸变,从而使变压器的损耗增加,进而使变压器过热。
因此,为避免油箱壁局部过热,三相铁芯变压器按Y/Y联接的方式,只适用于容量为1800KVA以下的小容量变压器。
而超高压大容量的变压器均采用Y0/△的接线组别。
在超高压电力系统中,Y0/△接线的变压器,呈Y形联接的绕组为高压侧绕组,而呈△形联接的绕组为低压侧绕组,前者接大电流系统(中性点接地系统),后者接小电流系统(中性点不接地系统)。
在实际运行的变压器中,在Y0/△接线的变压器的接线组别中,以Y0/△-11为最多,Y0/△-1及Y0/△-5的也有。
Y0/△-11接线组别的含意是:(a)变压器高压绕组接成Y型,且中性点接地,而低压侧绕组接成△;(b)低压侧的线电压(相间电压)或线电流分别滞后高压侧对应相线电压或线电流3300。
3300相当于时钟的11点钟,故又称11点接线方式。
变压器保护讲义基本内容:一、电力变压器运行状态及保护配置二、变压器瓦斯保护三、变压器的温度保护四、变压器的纵差保护五、变压器的电流电压保护六、变压器保护小结七、反时限电流保护八、公司微机变压器保护的功能一、电力变压器运行状态及保护配置电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备,它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。
虽然它无旋转部件,结构简单,运行可靠性高,但在实际运行中仍然会发生故障和不正常工作状态。
(一)变压器故障及异常运行状态1.故障:分为油箱内部和油箱外部两种故障。
油箱内部故障:主要有相间短路、单相匝间短路、单相接地故障等。
危害:(1)会烧毁变压器;(2)由于绝缘物和油在电弧作用下急剧气化,容易导致变压器油箱爆炸。
油箱外部故障:主要是绝缘套管和引出线上的相间短路及单相接地故障。
危害:可能引起变压器绝缘套管爆炸,从而破坏电力系统正常运行。
2.异常运行状态:(1)漏油造成的油位下降;(2)由于外部短路引起的过电流或长时间过负荷、过电压等,使变压器绕组过热,绕组绝缘加速老化,甚至引起内部故障,缩短变压器的使用寿命。
(二)变压器保护配置DL400-1991《继电保护和安全自动装置技术规程》规定[4],变压器应装设如下保护:为反应油箱内部各种短路故障和油面降低,对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装设气体保护。
为反应变压器绕组和引出线的相间短路,以及中性点直接接地电网侧绕组和引出线的接地短路及绕组匝间短路,应装设纵差保护或电流速断保护。
对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器,以及6.3MVA及以上的厂用变压器,应装设纵差保护;对于10MVA以下变压器且过电流时限大于0.5s时,应装设电流速断保护;对于2MVA以上变压器,当电流速断保护的灵敏系数不满足要求时,则宜于装设纵差动保护。
为反应外部相间短路引起的过电流和作为气体、纵差保护(或电流速断保护)的后备保护,应装设过流保护。
第七章 电 力 变 压 器 保 护第一节 电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式电力变压器是电力系统中重要的供电设备,它的故障将对供电可靠性和系统的运行带来严重的影响。
因此,必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好,工作可靠的继电保护装置。
变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故障两种。
油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。
油箱外的故障,主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。
变压器的不正常运行状态主要有:外部相间短路引起的过电流、外部接地短路引起的过电流和中性点过电压、过负荷以及漏油引起的油面降低;对大容量变压器,在过电压或低频率等异常运行方式下,还会发生变压器的过励磁故障。
根据上述故障类型和不正常运行状态,对变压器应装设下列保护。
1.反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。
对油冷却的变压器,在油箱内短路时 ,在短路电流和短路电弧的作用下,绝缘油和其它绝缘材料会因受热而分解产生气体。
这些气体会从油箱流向油枕上部。
瓦斯保护就是反应油箱内部产生的气体和油流而动作的。
其中轻瓦斯动作于信号;重瓦斯动作于跳闸。
2.反应变压器绕组和套管及引出线上的相间故障、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护3.反应外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)后备的低电压起动过电流保护或复合电压起动的过电流保护或负序过电流保护4.反应大电流接地系统中变压器外部接地短路的零序电流保护5.反应变压器对称过负荷的过负荷保护6.反应变压器过励磁故障的过励磁保护第二节 变压器的纵联差动保护一、变压器纵联差动保护的基本原理和构成原则在第四章的第一节中曾指出:采用辅助导线作为通信通道进行两端电气量比较可以构成纵联差动保护。
下面就以变压器的纵联差动保护为例,说明这种保护的基本原理。
为构成变压器的纵联差动保护,在变压器的各侧分别装设电流互感器,每侧电流互感器一次回路的正极性均置于靠近母线的一侧;二次回路的同极性端子用辅助导线相联接;差动继电器则并联联接在电流互感器二次回路的两个臂上。
1.1.10.4MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA 及以上油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。
当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时,应瞬时动作于信号;当壳内故障产生大量瓦斯时,应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。
瓦斯保护应采取措施,防止因瓦斯继电器的引线故障、震动等引起瓦斯保护误动作。
1.1.2对变压器的内部、套管及引出线的短路故障,按其容量及重要性的不同,应装设下列保护作为主保护,并瞬时动作于断开变压器的各侧断路器:1.1.2.1电压在10kV及以下、容量在10MVA及以下的变压器,采用电流速断保护。
1.1.2.2电压在10kV以上、容量在10MVA及以上的变压器,采用纵差保护。
对于电压为10kV的重要变压器,当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可采用纵差保护。
1.1.2.3电压为220kV及以上的变压器装设数字式保护时,除非电量保护外,应采用双重化保护配置。
当断路器具有两组跳闸线圈时,两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈。
1.1.3纵联差动保护应满足下列要求:a.应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流;b.在变压器过励磁时不应误动作;c.在电流回路断线时应发出断线信号,电流回路断线允许差动保护动作跳闸;d.在正常情况下,纵联差动保护的保护范围应包括变压器套管和引出线,如不能包括引出线时,应采取快速切除故障的辅助措施。
在设备检修等特殊情况下,允许差动保护短时利用变压器套管电流互感器,此时套管和引线故障由后备保护动作切除;如电网安全稳定运行有要求时,应将纵联差动保护切至旁路断路器的电流互感器。
1.1.4对外部相间短路引起的变压器过电流,变压器应装设相间短路后备保护。
保护带延时跳开相应的断路器。
相间短路后备保护宜选用过电流保护、复合电压(负序电压和线间电压)启动的过电流保护或复合电流保护(负序电流和单相式电压启动的过电流保护)。
1.1.4.135kV~66kV及以下中小容量的降压变压器,宜采用过电流保护。
发电机、变压器与母线保护编写李玉海发电机保护第一节基本概念一发电机发电机的作用是将汽轮机或水轮机输出的机械能变换成电能。
1 主要构成发电机主要由定子和转子两部分构成。
在定子与转子间留有适当的间隙,通常将该间隙称作为气隙。
极对数为1的三相交流同步发电机的结构示意图如图1所示。
在定子铁芯上设置有槽,每个定子槽分上槽和下槽,上槽及下槽中设置有定子绕组。
每台发电机的定子绕组为三相对称式绕组,如图1中的a-x、b-y、c-z所示。
所谓三相对称绕组是指三个绕组(即a-x、b-y、c-z)的匝数相等,其空间分布相对位置相距1200。
在定子铁芯的上槽与下槽之间设置有屏蔽层。
在转子铁芯上也有槽,槽内设置有转子绕组(如图1中的W-j所示)。
图1 三相同步交流发电机结构示意图为提高发电机的单机容量及降低铁芯及绕组的温度,各种发电机均设置有冷却系统。
小型发电机一般采用空气冷却方式,也有采用氢冷式;对于大型汽轮发电机,通常采用水内冷及氢冷方式。
2 作用原理在转子绕组中(图1中的W -j )通入直流,产生一恒定磁场(其两极极性分别为N -S )。
发电机转子由汽轮机或水轮机拖着旋转,恒定磁场变成旋转磁场(通常称之气隙磁场)。
转子旋转磁场切割定子绕组,必将在定子绕组产生感应电势。
由于转子磁场在气隙中按正弦分布,而转子以恒定速度旋转,从而使定子绕组中的感应电势按正弦波规律变化。
发电机并网运行时,定子绕组中出现感应电流,向系统输出电能。
3 发电机的额定转速转子磁场旋转时,每转过一对磁极,定子绕组中的电势便历经一个周期。
因此,定子绕组中电势的频率可由每秒钟转过磁极的极对数来表示。
设发电机的极对数(即一个N 、一个S )为P ,每分钟的转速为n ,则频率 60Pn f = 转速 Pf n 60= …………………………………………………(1) 汽轮发电机的极对数P =1,当电网的频率f =50赫时,n =3000转/分。
对于水轮发电机,其极对数较多,故允许其转速转低,当P =4时,水轮机的转速n=750转/分,当极对数P =24时,其转速为125转/分。
1.1.10.4MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA及以上油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。
当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时,应瞬时动作于信号;当壳内故障产生大量瓦斯时,应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。
瓦斯保护应采取措施,防止因瓦斯继电器的引线故障、震动等引起瓦斯保护误动作。
1.1.2对变压器的内部、套管及引出线的短路故障,按其容量及重要性的不同,应装设下列保护作为主保护,并瞬时动作于断开变压器的各侧断路器:1.1.2.1电压在10kV及以下、容量在10MVA及以下的变压器,采用电流速断保护。
1.1.2.2电压在10kV以上、容量在10MVA及以上的变压器,采用纵差保护。
对于电压为10kV的重要变压器,当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可采用纵差保护。
1.1.2.3电压为220kV及以上的变压器装设数字式保护时,除非电量保护外,应采用双重化保护配置。
当断路器具有两组跳闸线圈时,两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈。
1.1.3纵联差动保护应满足下列要求:a.应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流;b.在变压器过励磁时不应误动作;c.在电流回路断线时应发出断线信号,电流回路断线允许差动保护动作跳闸;d.在正常情况下,纵联差动保护的保护范围应包括变压器套管和引出线,如不能包括引出线时,应采取快速切除故障的辅助措施。
在设备检修等特殊情况下,允许差动保护短时利用变压器套管电流互感器,此时套管和引线故障由后备保护动作切除;如电网安全稳定运行有要求时,应将纵联差动保护切至旁路断路器的电流互感器。
1.1.4对外部相间短路引起的变压器过电流,变压器应装设相间短路后备保护。
保护带延时跳开相应的断路器。
相间短路后备保护宜选用过电流保护、复合电压(负序电压和线间电压)启动的过电流保护或复合电流保护(负序电流和单相式电压启动的过电流保护)。
1.1.4.135kV~66kV及以下中小容量的降压变压器,宜采用过电流保护。
保护的整定值要考虑变压器可能出现的过负荷。
1.1.4.2110kV~500kV降压变压器、升压变压器和系统联络变压器,相间短路后备保护用过电流保护不能满足灵敏性要求时,宜采用复合电压起动的过电流保护或复合电流保护。
1.1.5对降压变压器,升压变压器和系统联络变压器,根据各侧接线、连接的系统和电源情况的不同,应配置不同的相间短路后备保护,该保护宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的故障。
1.1.5.1单侧电源双绕组变压器和三绕组变压器,相间短路后备保护宜装于各侧。
非电源侧保护带两段或三段时限,用第一时限断开本侧母联或分段断路器,缩小故障影响范围;用第二时限断开本侧断路器;用第三时限断开变压器各侧断路器。
电源侧保护带一段时限,断开变压器各侧断路器。
1.1.5.2两侧或三侧有电源的双绕组变压器和三绕组变压器,各侧相间短路后备保护可带两段或三段时限。
为满足选择性的要求或为降低后备保护的动作时间,相间短路后备保护可带方向,方向宜指向各侧母线,但断开变压器各侧断路器的后备保护不带方向。
1.1.5.3低压侧有分支,并接至分开运行母线段的降压变压器,除在电源侧装设保护外,还应在每个分支装设相间短路后备保护。
1.1.5.4如变压器低压侧无专用母线保护,变压器高压侧相间短路后备保护,对低压侧母线相间短路灵敏度不够时,为提高切除低压侧母线故障的可靠性,可在变压器低压侧配置两套相间短路后备保护。
该两套后备保护接至不同的电流互感器。
1.1.5.5发电机变压器组,在变压器低压侧不另设相间短路后备保护,而利用装于发电机中性点侧的相间短路后备保护,作为高压侧外部、变压器和分支线相间短路后备保护。
1.1.5.6相间后备保护对母线故障灵敏度应符合要求。
为简化保护,当保护作为相邻线路的远后备时,可适当降低对保护灵敏度的要求。
1.1.6与110kV及以上中性点直接接地电网连接的降压变压器、升压变压器和系统联络变压器,对外部单相接地短路引起的过电流,应装设接地短路后备保护,该保护宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的接地故障。
1.1.6.1在中性点直接接地的电网中,如变压器中性点直接接地运行,对单相接地引起的变压器过电流,应装设零序过电流保护,保护可由两段组成,其动作电流与相关线路零序过电流保护相配合。
每段保护可设两个时限,并以较短时限动作于缩小故障影响范围,或动作于本侧断路器,以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。
1.1.6.2对330kV、500kV变压器,为降低零序过电流保护的动作时间和简化保护,高压侧零序一段只带一个时限,动作于断开变压器高压侧断路器;零序二段也只带一个时限,动作于断开变压器各侧断路器。
1.1.6.3对自耦变压器和高、中压侧均直接接地的三绕组变压器,为满足选择性要求,可增设零序方向元件,方向宜指向各侧母线。
1.1.6.4普通变压器的零序过电流保护,宜接到变压器中性点引出线回路的电流互感器;零序方向过电流保护宜接到高、中压侧三相电流互感器的零序回路;自耦变压器的零序过电流保护应接到高、中压侧三相电流互感器的零序回路。
1.1.6.5对自耦变压器,为增加切除单相接地短路的可靠性,可在变压器中性点回路增设零序过电流保护。
1.1.6.6为提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性,可增设只接入高、中压侧和公共绕组回路电流互感器的星形接线电流分相差动保护或零序差动保护。
1.1.7在110kV、220kV中性点直接接地的电力网中,当低压侧有电源的变压器中性点可能接地运行或不接地运行时,对外部单相接地短路引起的过电流,以及对因失去接地中性点引起的变压器中性点电压升高,应按下列规定装设后备保护:1.1.7.1全绝缘变压器应按4.3.7.1条规定装设零序过电流保护,满足变压器中性点直接接地运行的要求。
此外,应增设零序过电压保护,当变压器所连接的电力网失去接地中性点时,零序过电压保护经0.3s~0.5s时限动作断开变压器各侧断路器。
1.1.7.2分级绝缘变压器为限制此类变压器中性点不接地运行时可能出现的中性点过电压,在变压器中性点应装设放电间隙。
此时应装设用于中性点直接接地和经放电间隙接地的两套零序过电流保护。
此外,还应增设零序过电压保护。
用于中性点直接接地运行的变压器按4.3.7.1条的规定装设保护。
用于经间隙接地的变压器,装设反应间隙放电的零序电流保护和零序过电压保护。
当变压器所接的电力网失去接地中性点,又发生单相接地故障时,此电流电压保护动作,经0.3s~0.5s时限动作断开变压器各侧断路器。
1.1.810kV~66kV系统专用接地变压器应按4.3.3.1、4.3.3.2、4.3.5各条的要求配置主保护和相间后备保护。
对低电阻接地系统的接地变压器,还应配置零序过电流保护。
零序过电流保护宜接于接地变压器中性点回路中的零序电流互感器。
当专用接地变压器不经断路器直接接于变压器低压侧时,零序过电流保护宜有三个时限,第一时限断开低压侧母联或分段断路器,第二时限断开主变低压侧断路器,第三时限断开变压器各侧断路器。
当专用接地变压器接于低压侧母线上,零序过电流保护宜有两个时限,第一时限断开母联或分段断路器,第二时限断开接地变压器断路器及主变压器各侧断路器。
1.1.9一次侧接入10kV及以下非有效接地系统,绕组为星形——星形接线,低压侧中性点直接接地的变压器,对低压侧单相接地短路应装设下列保护之一:a.在低压侧中性点回路装设零序过电流保护;b.灵敏度满足要求时,利用高压侧的相间过电流保护,此时该保护应采用三相式,保护带时限断开变压器各侧。
1.1.100.4MVA及以上数台并列运行的变压器和作为其他负荷备用电源的单台运行变压器,根据实际可能出现过负荷情况,应装设过负荷保护。
自耦变压器和多绕组变压器,过负荷保护应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。
过负荷保护可为单相式,具有定时限或反时限的动作特性。
对经常有人值班的厂、所过负荷保护动作于信号;在无经常值班人员的变电所,过负荷保护可动作跳闸或切除部分负荷。
1.1.11对于高压侧为330kV及以上的变压器,为防止由于频率降低和/或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器,应装设过励磁保护。
保护应具有定时限或反时限特性并与被保护变压器的过励磁特性相配合。
定时限保护由两段组成,低定值动作于信号,高定值动作于跳闸。
1.1.12对变压器油温、绕组温度及油箱内压力升高超过允许值和冷却系统故障,应装设动作于跳闸或信号的装置。
变压器非电气量保护不应启动失灵保护。
1.2母线保护1.2.1对220kV~500kV母线,应装设快速有选择地切除故障的母线保护:a.对一个半断路器接线,每组母线应装设两套母线保护;b.对双母线、双母线分段等接线,为防止母线保护因检修退出失去保护,母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时,宜装设两套母线保护。
1.2.2对发电厂和变电所的35kV~110kV电压的母线,在下列情况下应装设专用的母线保护:a.110kV双母线;b.110kV单母线、重要发电厂或110kV以上重要变电所的35kV~66kV母线,需要快速切除母线上的故障时;c.35kV~66kV电力网中,主要变电所的35kV~66kV双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障,以保证系统安全稳定运行和可靠供电。
1.2.3对发电厂和主要变电所的3kV~10kV分段母线及并列运行的双母线,一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。
在下列情况下,应装设专用母线保护:a.须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障,以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时;b.当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。
1.2.4对3kV~10kV分段母线宜采用不完全电流差动保护,保护装置仅接入有电源支路的电流。
保护装置由两段组成,第一段采用无时限或带时限的电流速断保护,当灵敏系数不符合要求时,可采用电压闭锁电流速断保护;第二段采用过电流保护,当灵敏系数不符合要求时,可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路,以降低保护的起动电流。
1.2.5专用母线保护应满足以下要求:a.保护应能正确反应母线保护区内的各种类型故障,并动作于跳闸;b.对各种类型区外故障,母线保护不应由于短路电流中的非周期分量引起电流互感器的暂态饱和而误动作;c.对构成环路的各类母线(如一个半断路器接线、双母线分段接线等),保护不应因母线故障时流出母线的短路电流影响而拒动;d.母线保护应能适应被保护母线的各种运行方式:(a) 应能在双母线分组或分段运行时,有选择性地切除故障母线;(b) 应能自动适应双母线连接元件运行位置的切换。
切换过程中保护不应误动作,不应造成电流互感器的开路;切换过程中,母线发生故障,保护应能正确动作切除故障;切换过程中,区外发生故障,保护不应误动作;(c) 母线充电合闸于有故障的母线时,母线保护应能正确动作切除故障母线。