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繼電保護工作中的難題

2023年10月09日

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篇一:關於繼電保護中常見問題的探討
關於繼電保護中常見問題的探討
摘要:繼電保護是電力系統中的一個重要組成部分,對電力系統的安全穩定運行起著極為重要的作用。本文主要是探討了自動化系統在繼電保護中的一些常見問題,並提出了解決措施,希望這些觀點能為廣大同行提供一些幫助。
關鍵詞:繼電保護;常見問題;研究
一、繼電保護中的常見問題
1. 與傳統的電磁型繼保裝置相比,實現綜合自動化的微機型繼保裝置具有如下特點:
①裝置維護調試方便,易於操作;保護性能得到較大改善。
②裝置功能多、先進、可靈活選擇,邏輯迴路動作正確率、可靠性高。
③裝置實現了遙控、遙測、遙信、遙調功能,取代了傳統的預告信號、事故音響、儀表監測的作用;實現遠方監控,可取代傳統的有人值守模式。
④實現GPS衛星對時及故障錄波功能,極大地方便了對電力系統故障的分析處理。
2.但在目前階段, 繼電保護的運行環境基本未變,現代化電網、綜合自動化水電站對繼電保護全方位的功能要求越來越高。與電磁型保護相比,微機裝置對對抗干擾、防雷擊、工作環境、電源電壓等客觀條件的要求更高。在水電站的遠方後台監控上,還有不盡完善之處。這就需要改進繼電保護的管理、改善繼電保護設備運行環境、完善繼保設備的設計維護方法,以補充和完善綜合自動化水電站的功能,確保其安全、穩定運行。
二、對提出的問題進行研究
1. 選型設計
統籌規劃,應選擇使用知名廠家、技術成熟、設計完善、性能穩定可靠的繼保產品,確保設備硬體質量過硬,能在系統中長期穩定運行。避免選用技術過渡型、性能不穩的設備,導致在運行中出錯或發生缺陷。再去耗費大量物力、人力進行更換改造。
應有全局觀念,科學設計,合理配置,使繼電保護、計量、測量、信號、控制、遠動等相互配合,共同協調工作,保證整個系統處於高水平運行狀態下。並為水電站增容擴建、設備更換改造留有設計餘地。
篇二:關於繼電保護工作中遇到的問題研究
關於繼電保護工作中遇到的問題研究
【摘要】繼電保護是電力系統安全生產體系中的重要環節,本文通過舉例在機電保護現場工作所遇到的問題分析,根據實際問題提出一系列的對應措施,希望能與大家共同解決更多的實際問題,也為繼電保護在我國電力系統中的關鍵地位奠定基礎。
【關鍵詞】直流迴路;寄生;誤動作;電壓畸變;跳閘;原因;處理
隨著國民經濟以及城市建設的不斷發展,電力系統的規模越來越大,微機保護裝置在電力系統中的應用越來越多。保護裝置本身問題越來越少,但是相應的二次迴路問題以及新老設備結合、設備改造換型所帶來的問題越發體現出來。本文對繼電保護現場實際工作中所遇問題作一小結,希望能與大家共同解決更多的實際問題。
1.操作迴路切換引起的直流迴路寄生
組合電器式開關由於遠近控操作迴路切換引起的直流迴路寄生。某新建變電所竣工驗收工作時,在對110kV組合電器設備電源迴路檢查時發現,當對開關作就地及遠方切換迴路時兩組電源存在寄生迴路。此迴路導致開關就地操作電源與保護屏操作箱電源之間存在電聯繫。根據規程:每組斷路器的直流電原僅且只能由一組熔斷器供電。如圖1所示。
由此圖可以看出保護操作箱負電源以及開關櫃內負電源都未引入開關櫃處遠方就地切換把手,而且開關機構的負電源唯一使用由開關操作機構空開提供的負電源,此迴路造成保護操作箱與開關操作機構負電源寄生。此問題會造成當發生直流接地在斷空開時接地不消除或接地發生轉換,嚴重時可能會引起誤動作。改進方法如圖1中虛線所示,即兩組正負電源均經切換把手。由於閃光迴路的原因引起兩路直流系統寄生,從而使絕緣監察裝置誤報接地告警信號。
某220kV變電所進行了主變保護雙重化換型工作,在換型之後該220kV變電所直流系統未進行雙重化。換型工作時,保護裝置按兩套直流系統接入但是對於閃光迴路三側操作箱迴路只能用一套。隨後不久,該變電站進行了直流系統雙重化改造。在一年內的定期檢驗工作中,傳動主變跳三側的保護時。
每當開關位置與操作把手位置不對應時,直流絕緣監察裝置就會發接地報警信號。經分析查找原因如圖2所示。
2.絕緣監察裝置誤報接地告警信號
由圖2可以看出,當220kV側開關與110kV側開關發生不對應時,兩套直流系統通過閃光迴路連接。此類直流系統特點為:當兩套直流系統一旦有連接點,相應的絕緣監察裝置就會報接地信號。後來經過與直流班共同核實證實,此次直流雙重化改造時第二套直流系統未引入閃光母線。經過保護人員與直流班人員共同努力加裝了第二套直流系統閃光母線,後來再次傳動開關問題得以解決。加裝後接線如圖中虛線所示,並在圖示處斷開原有接線。
3.共用切換迴路造成直流的迴路寄生
因電壓切換迴路切換母線電源與電度切換電源迴路共用切換迴路,造成直流迴路寄生。有些變電所內存在電壓切換迴路專用母線,此切換母線專用於對電度表的切換。但是保護裝置的電壓也需要切換,而且這兩個迴路共用一組刀閘輔助接點。這種迴路會造成控制電源與切換母線之間存在寄生迴路。而且電度表的切換繼電器為110V繼電器,而保護裝置的切換箱大多採用220V電源在此情況下
篇三:繼電保護常見問題
1.什麼是繼電保護裝置?
答:當電力系統中的電力元件(如發電機、線路等)或電力系統本身發生了故障危及電 力系統安全運行時,能夠向運行值班人員及時發出警告信號,或者直接向所控制的斷 路器發出跳閘命令以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備,一般通稱為繼電保 護裝置。
2.繼電保護在電力系統中的任務是什麼?
答:繼電保護的基本任務:
(1)當被保護的電力系統元件發生故障時,應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地 給脫離故障元件最近的斷路器發出跳閘命令,使故障元件及時從電力系統中斷開,以 最大限度地減少對電力系統元件本身的損壞,降低對電力系統安全供電的影響,並滿 足電力系統的某些特定要求(如保持電力系統的暫態穩定性等)。
(2)反應電氣設備的不正常工作情況,並根據不正常工作情況和設備運行維護條件的 不同(例如有無經常值班人員)發出信號,以便值班人員進行處理,或由裝置自動地進 行調整,或將那些繼續運行會引起事故的電氣設備予以切除。反應不正常工作情況的 繼電保護裝置允許帶一定的延時動作。
3.簡述繼電保護的基本原理和構成方式。
答:繼電保護主要利用電力系統中元件發生短路或異常情況時的電氣量(電流、電壓 、功率、頻率等)的變化,構成繼電保護動作的原理,也有其他的物理量,如變壓器 油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數情況 下,不管反應哪種物理量,繼電保護裝置都包括測量部分(和定值調整部分)、邏輯部 分、執行部分。
4.電力系統對繼電保護的基本要求是什麼?
答:繼電保護裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求:這四「性」之間 緊密聯繫,既矛盾又統一。
(1)可靠性是指保護該動體時應可靠動作。不該動作時應可靠不動作。可靠性是對繼 電保護裝置性能的最根本的要求。
(2)選擇性是指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障,當故障設備或線路本身 的保護或斷路器拒動時,才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護切除故 障。為保證對相鄰設備和線路有配合要求的保護和同一保護內有配合要求的兩元件( 如啟動與跳閘元件或閉鎖與動作元件)的選擇性,其靈敏係數及動作時間,在一般情 況下應相互配合。
(3)靈敏性是指在設備或線路的被保護範圍內發生金屬性短路時,保護裝置應具有必 要的靈敏係數,各類保護的最小靈敏係數在規程中有具體規定。
選擇性和靈敏性的要求,通過繼電保護的整定實現。
(4)速動性是指保護裝置應儘快地切除短路故障,其目的是提高系統穩定性,減輕故 障設備和線路的損壞程度,縮小故障波及範圍,提高自動重合閘和備用電源或備用設 備自動投入的效果等。一般從裝設速動保護(如高頻保護、差動保護)、充分發揮零序 接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間 等方面入手來提高速動性。
5.如何保證繼電保護的可靠性?
答:繼電保護的可靠性主要由配置合理、質量和技術性能優良的繼電保護裝置以及正 常的運行維護和管理來保證。任何電力設備(線路、母線、變壓器等)都不允許在無繼 電保護的狀態下運行。220kV及以上電網的所有運行設備都必須由兩套交、直流輸入 、輸出迴路相互獨立,並分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。當任一套繼
電保護裝置或任一組斷路器拒絕動作時,能由另一套繼電保護裝置操作另一組斷路器 切除故障。在所有情況下,要求這購套繼電保護裝置和斷路器所取的直流電源都經由 不同的熔斷器供電。
6.為保證電網繼電保護的選擇性,上、下級電網繼電保護之間逐級配合應滿足什麼 要求:答:上、下級電網(包括同級和上一級及下一級電網)繼電保護之間的整定,應 遭循逐級配合的原則,滿足選樣性的要求,即當下一級線路或元件故障時,故障線路 或元件的繼電保護鎮定值必須在靈敏度和動作時間上均與上一級線路或元件的繼電保 護整定值相互配合,以保證電網發生故障時有選擇性地切除故障。
7.在哪些情況下允許適當犧牲繼電保護部分選擇性?
答:遇到如下情況時允許適當犧牲繼電保護部分選擇性:
(1)接入供電變壓器的終端線路,無論是一台或多台變壓器並列運行(包括多處T接供 電變壓器或供電線路),都允許線路側的速動段保護按躲開變壓器其他側母線故障整 定。需要時,線路速動段保護可經一短時限動作。
(2)對串聯供電線路,如果按逐級配合的原則將過分延長電源側保護的動作時間,則 可將容量較小的某些中間變電所按T接變電所或不配合點處理,以減少配合的級數. 縮短動作時間。
(3)雙回線內部保護的配合,可按雙回線主保護(例如橫聯差動保護)動作,或雙回線 中一回線故障時兩側零序電流(或相電流速斷)保護縱續動作的條件考慮;確有困難時 ,允許雙回線中一回線故障時,兩回線的延時保護段間有不配合的情況。
(4)在構成環網運行的線路中,允許設置預定的一個解列點或一回解列線路。
8.為保證靈敏度,接地故障保護最末一段定值應如何整定?
答:接地故障保護最末一段(例如零序電流保護IV段),應以適應下述短路點接地電阻 值的接地故障為整定條件:220kV線路,100Ω;330kV線路,150Ω, 500kV線路,300 Ω。對應於上述條件,零序電流保護最末一段的動作電流整定值應不大於300A。由線 路末端發生高電阻接地故障時,允許由兩側線路繼電保護裝置縱續動作切除故障。 對於110kV線路,考慮到在可能的高電阻接地故障情況下的動作靈敏度要求,其最末 一段零序電流保護的電流暫定值一般也不應大於300A(一次值),此時,允許線路兩側 零序電流保護縱續動作切除故障。
9.系統最長振蕩周期一般按多少考慮?
答:除了預定解列點外,不允許保護裝置在系統振蕩時誤動作跳閘。如果沒有本電網 的具體數據,除大區系統間的弱聯繫聯絡線外,系統最長振蕩周期一般按1.5s考慮。
10.簡述220kV及以上電網繼電保護整定計算的基本原則和規定。
答:(1)對於220kV及以上電壓電網的線路繼電保護一般都採用近後備原則。當故障元 件的一套繼電保護裝置拒動時,由相互獨立的另一套繼電保護裝置動作切除故障,而 當斷路器拒絕動作時,啟動斷路器失靈保護,斷開與故障元件相連的所有其他連接電 源的斷路器。
(2)對瞬時動作的保護或保護的瞬時段,其整定值應保證在被保護元件外部故障時, 可靠不動作,但單元或線路變壓器組(包括一條線路帶兩台終端變壓器)的情況除外。
(3)上、下級繼電保護的整定,一般應遵循逐級配合的原則,滿足選擇性的要求。即 在下一級元件故障時,故障元件的繼電保護必須在靈敏度和動作時間上均能同時與上 一級元件的繼電保護取得配合,以保證電網發生故障時有選擇性地切除故障。
(4)繼電保護整定汁算應按正常運行方式為依據。所謂正常運行方式是指常見的運行 方式和被保護設備相鄰的一回線或一個元件檢修的正常檢修運行方式。對特殊運行方 式,可以按專用的運行規程或者依據當時實際情況臨時處理。
(5)變壓器中性點接地運行方式的安排,應儘量保持變電所零序阻抗基本不變。遇到 因變壓器檢修等原因,使變電所的零序阻抗有較大變化的特殊運行方式時,根據當時 實際情況臨時處理。
(6)故障類型的選擇以單一設備的常見故障為依據,一般以簡單故障講行保護裝置的 整定計算。
(7)靈敏度校正常運行方式下的不利故障類型進行校驗,保護在對側斷路器跳閘前和 跳閘後均能滿足規定的靈敏度要求。對於縱聯保護,在被保護線路末端發生金屬性故 障時,應有足夠的靈敏度(靈敏度應大於2)。
11.變壓器中性點接地方式的安排一般如何考慮?
答:變壓器中性點接地方式的安排應儘量保持變電所的零序阻抗基本不變。遇到因變 壓器檢修等原因使變電所的零序阻抗有較大變化的特殊運行方式時,應根據規程規定 或實際情況臨時處理。
(1)變電所只有一台變壓器,則中性點應直接接地,計算正常保護定值時,可只考慮 變壓器中性點接地的正常運行方式。當變壓器檢修時,可作特殊運行方式處理,例如 改定值或按規定停用、起用有關保護段。
(2)變電所有兩台及以上變壓器時,應只將一台變壓器中性點直接接地運行,當該變 壓器停運時,將另一台中性點不接地變壓器改為直接接地。如果由於某些原因,變電 所正常必須有兩台變壓器中性點直接接地運行,當其中一台中性點直接接地的變壓器 停運時,若有第三台變壓器則將第三台變壓器改為中性點直接接地運行。否則,按特 殊運行方式處理。
(3)雙母線運行的變電所有三台及以上變壓器時,應按兩台變壓器中性點直接接地方 式運行,並把它們分別接於不同的母線上,當其中一台中性點直接接地變壓器停運時 、將另一台中性點不接地變壓器直接接地。若不能保持不同母線上各有一個接地點時 ,作為特殊運行方式處理。
(4)為了改善保護配合關係,當某一短線路檢修停運時,可以用增加中性點接地變壓 器台數的辦法來抵消線路停運對零序電流分配關係產生的影響。
(5)自耦變壓器和絕緣有要求的變壓器中性點必須直接接地運行。
12.何謂閉鎖式方向高頻保護?
答:在方向比較式的高額保護中,收到的信號作閉鎖保護用,叫閉鎖式方向高頻保護 。它們的正方向判別元件不動作,不停信,非故障線路兩端的收信機收到閉鎖信號, 相應保護被閉鎖。
13,何謂高頻閉鎖距離保護,其構成原理如何?
答:控制收發信機發出高頻閉鎖信號,閉鎖兩側距離保護的原理構成的高頻保護為高 頻閉鎖距離保護,它能使保護無延時地切除被保護線路任一點的故障。
14.高頻閉鎖距離保護有何優缺點?
答:該保護有如下優點:
(1)能足夠靈敏和快速地反應各種對稱和不對稱故障。
(2)仍能保持遠後備保護的作用(當有靈敏度時)。
(3)不受線路分布電容的影響。
缺點如下:
(1)串補電容可使高頻閉鎖距離保護誤動或拒動。
(2)電壓二次迴路斷線時將誤動。應採取斷線閉鎖措施,使保護退出運行。
15.高頻閉鎖負序方向保護有何優缺點?
答:該保護具有下列優點:
(1)原理比較簡單。在全相運行條件下能正確反應各種不對稱短路。在三相短路時, 只要不對稱時間大於5—7ms,保護可以動作。
(2)不反應系統振蕩,仍也不反應穩定的三相短路。
(3)當負序電壓和電流為啟動值的三倍時,保護動作時間為10—15ms。
(4)負序方向元件一般有較滿意的靈敏度。
(5)對高頻收發信機要求較低。
缺點如下:
(1)在兩相運行條件下(包括單相重合閘過程中)發生故障,保護可能拒動。
(2)線路分布電容的存在.使線路在空載合閘時,由於三相不同時合閘,保護可能誤 動。當分布電容足夠大時,外部短路時該保護也將誤動,應採取補償措施。
(3)在串補線路上,只要串補電容無不對稱擊穿,則全相運行條件下的短路保護能正 確動作。當串補電容友保護區內時,發生系統振蕩或外部二相短路、且電容器保護間 隙不對稱擊穿,保護將誤動。當串補電容位於保護區外,區內短路且有電容器的不對 稱擊穿,也可能發生保護拒動。
(4)電壓二次迴路斷線時,保護應退出運行。
16.非全相運行對高頻閉鎖負序功率方向保護有什麼影響?
答:當被保護線路上出現非全相運行,將在斷相處產生一個縱向的負序電壓,並由此 產生負序電流,在輸電線路的A、B兩端,負序功率的方向同時為負,這和內部故障時 的情況完全一樣。因此,在一側斷開的非全相運行狀態下,高頻閉鎖負序功率方向保 護將誤動作。為了克服上述缺點,如果將保護安裝地點移到斷相點的里側,則兩端負 序功率的方向為一正一負,和外部故障時的情況一樣,這時保護將處於啟動狀態,但 由於受到高頻信號的閉鎖而不會誤動作。針對上述兩種情況可知,當電壓互感器接於 線路側時,保護裝置不會誤動作,而當電壓互感器接於變電所母線側時,則保護裝置 將誤動作。此時需採取措施將保護閉鎖。
17.線路高頻保護停用對重合閘的使用有什麼影響?
答:當線路高額保護停用時,可能因以下兩點原因影響線路重合閘的使用:
(1)線路無高頻保護運行,需由後備保護(延時段)切除線路故障,即不能快速切除故 障,造成系統穩定極限下降,如果使用重合閘重合於永久性故障,對系統穩定運行則 更為不利。
(2)線路重合閘重合時間的整定是與線路高頻保護配合的,如果線路高頻保護停用, 則造成線路後備延時段保護與重合閘重合時間不配,對瞬時故障亦可能重合不成功, 對系統增加一次衝擊。
18.高頻保護運行時,為什麼運行人員每天要交換信號以檢查高頻通道?
答:我國常採用電力系統正常時高頻通道無高頻電流的工作方式。由於高頻通道涉及 兩個廠站的設備,其中輸電線路跨越幾千米至幾百千米的地區,經受著自然界氣候的 變化和風、霜、雨、雪、雷電的考驗。高頻通道上各加工設備和收發信機元件的老化 和故障都會引起衰耗;高頻通道上任何一個環節出問題,都會影響高額保護的正常運 行。系統正常運行時,高頻通道無高頻電流,高頻通道上的設備有問題也不易發現, 因此每日由運行人員用啟動按鈕啟動高頻發信機向對側發送高頻信號,通過檢測相應 的電流、電壓和收發信機上相應的指示燈來檢查高頻通道,以確保故障時保護裝置的 高頻部分能可靠工作。
19.什麼是零序保護?大電流接地系統中為什麼要單獨裝設零序保護?
答:在大短路電流接地系統中發生接地故障後,就有零序電流、零序電壓和零序功率 出現,利用這些電氣量構成保護接地短路的繼電保護裝置統稱為零序保護。三相星形
接線的過電流保護雖然也能保護接地短路,但其靈敏度較低,保護時限較長。採用零 序保護就可克服此不足,這是因為:①系統正常運行和發生相間短路時,不會出現零 序電流和零序電壓.因此零序保護的動作電流可以整定得較小,這有利於提高其靈敏 度;②Y/△接線降壓變壓器,△側以行的故障不會在Y側反映出零序電流,所以零序 保護的動作時限可以不必與該種變壓器以後的線路保護相配合而取較短的動作時限。 20,簡述零序電流方向保護在接地保護中的作用。
答:零序電流方向保護是反應線路發生接地故障時零序電流分量大小和方向的多段式 電流方向保護裝置,在我國大短路電流接地系統不同電壓等級電力網的線路上,根據 部頒規程規定,都裝設了這種接地保護裝置作為基本保護。
電力系統事故統計材料表明,大電流接地系統電力網中線路接地故障占線路全部故障 的80%一90%,零序電流方向接地保護的正確動作率約97%,是高壓線路保護中正確 動作率最高的一種。零序電流方向保護具有原理簡單、動作可靠、設備投資小、運行 維護方便、正確動作率高等一系列優點。
21.零序電流保護有什麼優點?
答:帶方向性和不帶方向性的零序電流保護是簡單而有效的接地保護方式,其優點是:
(1)結構與工作原理簡單,正確動作率高於其他複雜保護。
(2)整套保護中間環節少,特別是對於近處故障,可以實現快速動作,有利於減少發 展性故障。
(3)在電網零序網絡基本保持穩定的條件下,保護範圍比較穩定。
(4)保護反應於零序電流的絕對值,受故障過渡電阻的影響較小。
(5)保護定值不受負荷電流的影響,也基本不受其他中性點不接地電網短路故障的影 響,所以保護延時段靈敏度允許整定較高。

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