发电厂电气设备-二次侧控制装置和继电保护装置

14
发电机保护的配置-纵差动保护
D1
** **
111LLLHHH
•
I&I&111
I••I IIII D2
** ** III 222LLLHHH
••• IIIII
正常时
II=III IK=I1-I2=0
保护范围外短路
CTT Izd>Iunb
IK=I1-I2≠0
保护范围内短路
II&&222
IK=I1+I2=(II+III)/nL=ID/nL
**
1LH
•
II
纵差动保护是根据保护元 件始端及末端电流数值和 相位的原理而构成的。
在发电机内部及靠近断路
CT 器出口处装设变比相同的
CT、1LH、2LH。
*• *
2LH I II
环流相连、异性相接，差 动回路内接CT。
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预告信号 ¾ 用于反映机组及设备运行时的不正常状态，但该状态不 立即造成设备损坏和危及人身安全。 ¾ 也有灯光和音响信号组成，但延时启动，延时可调，防误动
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9
继电保护
继电保护的一般问题
继电保护装置的定义 能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并作 用于断路器或发出信号的一种信号。 继电保护装置的作用
Izd>Iunb
IK=I1-I2≠0
保护范围内短路
TA2
IK I2
III IK=I1+I2=II/KTA1+III/KTA2 > I 保护范围内短路
z东d南大学 电气学院 高赐威 -<发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备 > -30
15
发电机-双绕组变压器双重快速保护
变 组纵差
发
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TQ
6
5
1
2
-KM RD
+HM
RD
HC
HQ
-HM RD
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电气中央信号
中央信号装置，是对全厂电气设备的信号进行集中监控的装 置，安装在主控制室内中央信号屏上。
事故信号 ¾ 当主设备发生事故，如发电机内部短路使断路器跳闸时。 ¾ 灯光信号 ¾ 音响信号
1lh2lhii15东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备29发电机保护的配置发电机保护的配置纵差动保护纵差动保护正常时保护范围外短路1lh2lhii1lh2lhiid1ct1lh2lhii东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备30保护的配置保护的配置纵差动保护纵差动保护电流互感器的变比选择正常保护范围外短路保护范围内短路kd16东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备31发电机发电机双绕组变压器双重快速保护双绕组变压器双重快速保护东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备32纵差保护实际接线纵差保护实际接线1lh2lhdltq去信号去mk灭磁17东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备33变压器的故障状态变压器的故障状态瓦斯保护纵差电流速断单相接地短路导致油箱爆炸零序保护外部绝缘套管及引出线上的多相短路单相接地短路内部绕组的多相短路单相的匝间短路东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备34变压器的不正常工作状态变压器的不正常工作状态瓦斯保护纵差电流速断尖峰负荷等引起的过负荷报警油箱油面降低外部短路引起的过电流报警变压器油温过高18东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备35继电保护部分的重点继电保护部分的重点保护范围继电保护的原理继电保护的执行方式某种保护动作启动时的物理量的最大小标准值发电厂电气自动装置发电厂电气自动装置19东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备电力系统自动化分为三个不同的控制系统电力系统自动监视和控制发电厂动力机械自动控制电力系统自动装置发电自动装置主接线运行操作控制自动调频系统qu控制励磁自动控制正常运行操作同期装置反事故操作东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备38同步发电机自动准同期并列装置同步发电机自动准同期并列装置发电机并上系统后并列应遵循原则对发电机组的冲击电流尽量小应能快速进入同步运行状态过渡时间要短20东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备39并列条件并列条件并列的理想条件频率相等准同期并列条件相角差为零东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备40准同期的基本原理准同期的基本原理同时准同期要求冲击电流小21东南大学电气学院发电厂电气第四章发电厂电气二次设备41自动准同期装置自动准同期装置自动调节综合闸的断路器两边发电机的电压幅值和频率与系统中的幅值和频率相等并
继电保护的原理 整定值
某种保护动作启动时的物理量的最大（小）标准值 保护范围 继电保护的执行方式
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发电厂电气自动装置
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概述
电力系统自动化分为三个不同的控制系统
电力系统自动监视和控制 发电厂动力机械自动控制
短路保护
用以反应各种被保护区域内发生的各种短路故 障，这些故障将造成机组的直接破坏。
为防止保护装置拒动，设主保护，后备保护 定子绕组相间短路，导致失火，最严重。 过电流保护
定子绕组单相接地，可使铁芯局部熔 化，使故障扩大为相间短路。
纵差动保护
定子绕组一相匝间短路，线圈局部过热。
励磁回路一点或两点接地，使发电机发生 机械振动。
11
继电保护的基本要求
DL-1
d-1 DL-2
d-2 DL-5
DL-6 d-3
DL-3
DL-4
DL-7
DL-8
d-1故障 DL-1、DL-2跳 d-3故障 DL-6，后备DL-5跳 d-2故障 DL-5跳
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大型汽轮机组继电保护配置要求
发电厂电气控制与信号
6
发电厂控制方式
主控制室控制方式 ¾ 单机10万kW以下 ¾ 全厂电气集中控制 ¾ 要求监视方便，操作灵活
单元控制室的控制方式 ¾ 单机容量20万kW以上 ¾ 机、炉、电集中在一个单元控制室控制。 ¾ 一台锅炉和一台汽机构成独立的单元系统，不同的单元系统 间没有横的联系。
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¾ 最大限度地保证机组安全和最大限度地缩小故障 破坏范围 ¾ 尽可能避免不必要的突然停机 ¾ 对某些异常工况采用自动处理装置，特别要避免保 护装置误动作和拒绝动作 ¾ 特别要避免保护装置误动作和拒绝动作
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12
大型汽轮机组继电保护的可能配置 不正常运行情形
各种状态下可靠运行，一般以灵敏系数KS表示 各种状态下不误动
对于故障状态下保护输入量增大时动作的继电保护：
KS=(保护区内故障时反应量的最小值)/(保护动作量的整定值) 对于故障状态下保护输入量减小时动作的继电保护：
KS=(保护动作量的整定值)/(保护区内故障时反应量的最大值)
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KS
QF YR
133
时间继电器 回路
直 流 电
流
跳闸回路
回
路
WAU
WSP
KS
信号回路
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4
安装接线图
• 平面布置图 • 屏背面接线图 • 端子排图 • 控制电缆联系图 • 控制电缆清册
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解裂灭磁
断开高压侧断路器，灭磁，断开高压厂用 变压器低压侧断路器。
解列
断开高压侧断路器。
减出力 发信号
减小原动机输出功率
对双母线接线，断开母联断路器，缩小故 障波及范围
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发电机保护的配置-纵差动保护
发电机内部相间短路是发电机内部最严重的故障。
二次回路接线图
归总原理接线图 1) 表示工作原理；
+
I
+
I
T
至信号
+
2) 表示各元器件的电
气联系； 展开式原理接线图
1TAa 1TAc
A411 1KA
2KA C411 N411
A相 过 流
交 流
C相 过 流
电
流
公共线
回
路
+
1KA
交流电流回路 交流电压回路 2KA
KT
直流操作回路 信号回路
_
KT
102
单相接地保护 过电流保护
转子失去励磁电流。
过电流保护
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13
保护装置的控制对象
故障、不正常状态不同，则处理方法、控制对象亦不
同，对发电机双绕组变压器组有：
停汽机、锅炉，断开高压侧断路器，灭
全停
磁，断开高压厂用变压器低压侧断路器， 使机炉及其辅机停止工作。
东南大学
SOUTH EAST UNIVERSITY 动能专业本科生课程“发电厂电气设备”
2007-2008学年
发电厂电气二次设备
高赐威 东南大学电气工程学院
E-mail: ciwei.gao@
目录
• 概述 • 发电厂电气控制与信号 • 继电保护 • 发电厂电气自动装置
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1
概述
电气二次系统的内容
• 二次设备 对一次设备的工作进行检测、控制、调节、保护及为运行、
维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的电气设备。
测量仪表 继电器 控制操作开关 按钮 自动控制设备
计算机 信号设备 控制电缆
交直流电源设备
• 二次系统 由互感器二次侧交流供电的全部交流回路和由直流电源的正
极到负极的大部分直流回路。 控制回路 监测回路 信号回路 保护回路 调节回路 操作回路 励磁回路
断路器的控制回路
由操作手柄远距离控制断路器
合
操作 手柄
分 控制屏台上
中间放大
操作 手柄
断 路 器
现场
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7
对控制的要求
¾ 能手动自动跳 ¾ 能反映位置 ¾ 能监视控制回路完好 ¾ 能防跳 ¾ 单相跳 ¾ 接线简单
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2
二次设备的四化
弱电化 在控制、信号、保护和监测设备中以低电压，弱电流来代替原 来一般的强电式电压和电流。
选线化 以一个控制开关通过切换开关有选择地操作若干个被控对象或 对若干个被控对象进行分组操作的方法。选控、选测
远动化 电气设备的远距离监测和控制技术---四遥
最原始控制回路 断路器控制回路接线图
5 67 8
G
1AN 2AN
HQ
TQ 1 3
DLHC24+KM -KM
RD
RD +HM -HM
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8
最原始控制回路 断路器控制回路接线图
+KM
RD
2AN(合 )
HC
7
8
3
4
1AN(分 )
5
二次回路的电源系统
直流电源 目前发电厂中广泛采用蓄电池作为直流操作电源。
独立性 内阻抗 放电时间和放电容量 自放电 额度容量 最大放电电流值 运行方式（充电放电方式、浮充电方式）
交流电源 CT二次侧作为交流电流二次设备的电流源 PT二次侧作为交流电压二次设备的电压源
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¾ 在极短的时间内发现故障，并使断路器动作，由选 择地切除故障部分。 ¾ 反应设备的不正常状态，根据状态发信号、减负和 或跳闸。
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10
基本原理
发生故障
判断故障
电气量改变
实现保护
电气量
¾ 电流增大 ¾ 电流降低
电流增大 电流增大
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变压器的不正常工作状态
外部短路引起的过电流 尖峰负荷等引起的过负荷 油箱油面降低 变压器油温过高
瓦斯保护 纵差电流速断
报警 报警
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继电保护部分的重点
纵差保护实际接线
DL 2LH
TQ -
DL1
+ +
去信号
I
I
I
1
2
3
4
去 MK灭 磁
1LH
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16
变压器的故障状态
内部绕组的多相短路，单相的匝间短路 瓦斯保护
单相接地短路导致油箱爆炸 纵差电流速断
外部绝缘套管及引出线上的多相短路，单相接地短路 零序保护
二次回路的电源系统
直流电源 目前发电厂中广泛采用蓄电池作为直流操作电源。
独立性 内阻抗 放电时间和放电容量 自放电 额度容量 最大放电电流值 运行方式（充电放电方式、浮充电方式）
交流电源 CT二次侧作为交流电流二次设备的电流源 PT二次侧作为交流电压二次设备的电压源
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比值、阻抗保护
¾ 电流、电压之间相位角发生变化
方向保护
非电气量
¾ 瓦斯保护 工作流程
输入信号
¾ 温度保护
测量
逻辑
执行
输出信号
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继电保护的基本要求
选择性 尽量缩小停电范围，采用后备保护
快速性 0.02~0.04s
灵敏性 可靠性
电子化 新电子技术和各种无触点元件---微机发电站综自
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发电厂二次系统
CT1 DL1
B
CT2
DL2
CT3
PT1
PT2
测量信息 自动装置
测量表计（安装在控制室） 继电保护装置