电气运行基础知识

电气运行基础知识电气运行基础知识继电保护概述1、什么叫继电保护装置 当电力系统中的电力元件或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能及时发出警告信号，或直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备，一般通称为继电保护装置。2、继电保护的任务（1）当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。（2）反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。3、继电保护的基本原理和构成方式 继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分。继电保护概述4、电力系统对继电保护的基本要求 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。（1）可靠性是指保护该动体时应可靠动作，不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本要求。（2）选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。（3）灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的整定实现。（4）速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。发电机保护概述 发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。一、故障类型及不正常运行状态一、故障类型及不正常运行状态1、故障类型（1）定子绕组相间短路：危害最大。（2）定子绕组一相的匝间短路：可能发展为单相接地短路和相间短路。（3）定子绕组单相接地：较常见，可造成铁芯烧伤或局部融化。（4）转子绕组一点接地或两点接地：一点接地时危害不严重；两点接地时，因破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损。（5）转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失：从系统吸收无功功率，造成失步，从而引起系统电压下降，甚至可使系统崩溃。2、不正常运行状态（1）由于外部短路引起的定子绕组过电流：温度升高，绝缘老化。（2）由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷：温度升高，绝缘老化。发电机保护概述（3）由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷：在转子中感应出100Hz的倍频电流，可使转子局部灼伤或使护环受热松脱，而导致发电机重大事故。此外，引起发电机的100Hz的振动。（4）由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压：调速系统惯性较大发电机，在突然甩负荷时，可能出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿。（5）由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷。（6）由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率：当汽机保护动作或调速控制回路故障以及某些人为因素造成发电机转为电动机运行时，发电机将从系统吸收有功功率，即逆功率。二、保护类型二、保护类型1、发电机纵差保护：定子绕组及其引出线的相间短路保护。2、匝间保护：定子绕组一相匝间短路的保护。3、单相接地保护：对发电机定子绕组单相接地短路的保护。4、发电机的失磁保护：反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失。5、过电流保护：反应外部短路引起的过电流，同时兼作纵差保护的后备保护。发电机保护概述6、负序电流保护：反应不对称短路或三相负荷不对称时，发电机定子绕组中出现的负序电流。7、过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。8、过电压保护：反应突然甩负荷而出现的过电压。9、转子一点接地保护和两点接地保护：励磁回路的接地故障保护。10、转子过负荷保护。11、逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭而发电机出口断路器未跳闸，发电机失去原动力而变为电动机运行，从电力系统中吸收有功功率。危害：汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故。变压器保护概述一、变压器的故障一、变压器的故障1、油箱内部故障 （1）各项绕组之间的相间短路。（2）单项绕组部分线匝之间的匝间短路。2、油箱外部故障 （1）单项绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障。（2）引出线的相间短路。（3）绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路。二、变压器不正常工作状态二、变压器不正常工作状态1、外部短路或过负荷（过电流）。2、油箱漏油造成油面降低。3、变压器中性点接地。4、外加电压过高或频率降低（过励磁）等。变压器保护概述三、应装设的继电保护装置三、应装设的继电保护装置 1、瓦斯保护（防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低）（1）重瓦斯（跳闸）；（2）轻瓦斯（信号）。2、纵差动保护和电流速断保护（防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路）。3、相间短路的后备保护（作为1、2的后备）（1）过电流保护；（2）复合电压起动的过电流保护；（3）负序过电流。4、零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路。5、过负荷保护：防御变压器对称过负荷。6、过励磁保护：防御变压器过励磁。二厂500kV主接线CT、PT配置图发变组保护的配置w1、双主双后配置，即双套主保护、双套后备保护、双套异常运行保护。w2、对于一个发变组单元，配置两套完整的电气量保护，每套保护装置采用不同组TA，均有独立的出口跳闸回路。w3、非电量保护出口跳闸回路完全独立。w4、A、B柜为电气量保护柜，C柜为非电气量保护柜。发变组差动保护范围w1、差动保护是利用比较被保护设备两端的电流矢量差原理构成的。内部故障有“差”就动，外部故障无“差”不动。w2、由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。w3、差动保护的范围是构成元件差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。w3、发变组差动保护范围如右图所示（未装设横差保护）。发变组后备保护范围w1、主保护是指发生短路故障时，能满足系统稳定及设备安全的基本要求，首先动作于跳闸，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。w2、后备保护是指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。w3、辅助保护是指为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。w4、发电机功率保护的几点说明：w（1）逆功率保护：逆功率保护设两段时限，通过控制字投退，段发信，段经延时动作于停机出口。w（2）功率保护：通过控制字可选择低功率保护或过功率保护，动作于跳闸。w（3）程序逆功率保护：发电机在其他保护动作后，需要程序跳闸时，保护先关闭主汽门,程序逆功率保护经延时动作于跳闸。w5、发电机误上电保护：包括反应发电机盘车和启停过程中断路器的误合闸保护，发电机并列过程中断路器的闪络保护。500kV CT配置方式w1、3/2接线CT配置有敞开式断路器方式和罐式断路器方式。我厂采用敞开式断路器方式。w2、敞开式断路器每串只需配置三组CT。w3、根据保护的双重化配置，母线侧CT有6各二次绕组，中开关CT有8个二次绕组。w4、采用敞开式断路器配置较经济。w5、采用敞开式断路器，在开关和CT间的故障不能瞬时切除。500kV CT配置分析w 3/2接线敞开式断路器CT配置中，在开关和CT间存在死区：w1、K1或K3点发生故障w（1）母差保护动作跳开1DL或3DL，但故障仍未消除；w（2）由于故障点在L1或L2的保护区外，只有靠1DL失灵保护动作带时限跳2DL及对侧（或机组），切除故障；w（3）由于延长了故障的切除时间，对系统的稳定不利。w2、K2点发生故障w（1）L2保护瞬时跳开2DL、3DL，但故障仍未消除；w（2）2DL失灵保护动作带时限跳1DL及对侧，切除故障；w（3）由于延长了故障的切除时间，对系统的稳定不利。K1、K2、K3点故障分析w K1、K2、K3点发生故障，其后果是很严重的。但仔细分析，发生这种故障的几率是很少的。现以K1点故障为例加以说明。w1、K1点故障的三种可能w（1）断路器的外绝缘闪络；w（2）引线对地闪络；w（3）电流互感器的外绝缘闪络。w2、断路器的外绝缘闪络故障将造成断路器故障，一定要靠断路器失灵保护动作切除，与电流互感器的位置无关。w3、引线对地闪络，相当于空气间隙击穿，几率极少。w4、最有可能产生的故障是电流互感器的外绝缘闪络，在实际运行中也曾发生过这种故障。500kV断路器保护w1、保保护护功能功能：w（1）失灵保护；w（2）三相不一致保护；w（3）死区保护；w（4）充电保护；w（5）自动重合闸功能；w（6）TV断线告警；w（7）TWJ异常告警；w（8）同期电压断线告警。500kV断路器保护2、失灵保护（1）作用 由于断路器存在操作失灵的可能性，当线路发生故障而断路器又拒动时，将给电网带来很大威胁，故应装设断路器失灵保护装置，有选择地将失灵拒动的断路器所连接的断路器断开，以减少设备损坏，缩小停电范围，提高系统的安全稳定性。（2）形式 故障相失灵、非故障相失灵和发、变三跳起动失灵，另外，充电保护动作时也起动失灵保护。（3）输出的动作逻辑 失灵动作时以第一时限跳开本侧开关，以第二时限跳开相邻开关。（4）保护逻辑图500kV断路器失灵保护逻辑 500kV断路器保护3、死区保护（1）死区的存在 断路器在TA与线路之间的接线方式下，TA与断路器之间发生故障时，虽然故障线路保护能快速动作，但在本断路器跳开后，故障并不能切除。（2）作用 考虑到这种站内故障，故障电流大，对系统影响较大。而失灵保护动作一般要经较长的延时，所以装设动作时间比失灵保护快的死区保护。（3）输出的动作逻辑 出口回路与失灵保护一致，动作后跳相邻断路器。（4）保护逻辑图500kV断路器死区保护逻辑 32接线倒闸操作顺序w 根据32接线特点，很容易理解到线路或变压器比母线更为重要，所以，我们有必要探讨如果开关两侧刀闸发生带负荷拉闸事故对系统影响程度的不同，来确定拉闸顺序。w1、母线侧开关倒闸操作顺序w（1）线路或主变停电过程的操作w 按照开关线路或主变侧刀闸母线侧刀闸的顺序依次操作。送电操作应与上述顺序相反。w（2）线路或主变运行，母线停电的操作w 按照开关母线侧刀闸线路或主变侧刀闸的顺序依次操作。送电操作应与上述顺序相反。w（3）线路或主变运行，母线侧开关转检修的操作w 按照开关母线侧刀闸线路或主变侧刀闸的顺序依次操作。送电操作应与上述顺序相反。32接线倒闸操作顺序w2、中开关倒闸操作顺序w（1）中间断路器一侧线路或主变运行，另一侧线路或主变需要停电的操作w 按照开关停电侧刀闸运行侧刀闸的顺序依次操作。停电操作应与上述相反的顺序进行。w（2）中间断路器两侧线路或主变都运行，中间断路器转入检修停电的操作w 按照开关对电网的影响较小一侧的刀闸对电网的影响较大一侧的刀闸的顺序依次操作。送电操作应与上述相反的顺序进行。倒闸操作特别注意1、设备送电操作前，需先投入该设备的控制保险,投入保护装置；设备停电操作,应在一次设备停电后，方可取下该设备的控制保险。2、若在操作过程中,发生事故或异常情况,应立即停止操作,并报告值班负责人。3、电器设备停电后，即使是事故停电，在未拉开刀闸和做好安全措施前，不得触及设备，以防突然来电。4、设备检修后送电(包括热机工作)必须对一、二次设备进行全面检查，符合送电条件后，方可进行操作。5、厂用变压器倒换操作时,应待开关指示灯亮及电流有明显变化并稳定后,方可继续进行操作。开机电气主要工作1、明确机组并网时间，确定各节点时间。2、检查检修工作终结情况，是否有影响机组启动的检修工作或未处理完成的缺陷。3、检查确认机组的状态（应在冷备用状态），对机组进行全面检查。4、填写、打印合格操作票，准备好操作工器具。5、柴发机试转，厂用电的运行方式安排。6、配合检修进行发变组的绝缘测量工作。7、辅机送电。（1）对送电辅机电气一、二次设备进行全面检查，符合送电条件；（2）按规定投入辅机相关电气保护；开机电气主要工作（3）测量辅机电机（含电缆）绝缘、6kV开关本体绝缘；（4）6kV开关送电至试验位置，400V辅机开关送电至工作位置；（5）送电结束后检查、核对开关状态。8、进行大联锁试验。（1）准备工作：将处于冷备用状态的发变组出口开关合上；合上处于冷备用状态的励磁系统灭磁开关；合上处于试验位置的6kV工作电源开关；（2）按规定项目进行试验，每一项目必须合格：开机电气主要工作 立盘上的手动紧急分闸按钮试验是易被遗忘项目；正确的保护投切是完成大联锁试验的关键；根据现场情况，合理的安排试验步骤将达到事半功倍的效果；（3）试验结束后将系统恢复至试验前的冷备用状态。9、配合检修完成重要辅机或控制柜的电源切换试验：（1）空预器、火检冷却风机的电源切换试验是重中之重，必须正确完备的完成试验；（2）完成主变、高厂变、励磁整流柜冷却器电源切换试验；（3）完成其它设备的电源切换试验。开机电气主要工作10、6kV辅机送电至工作位置：（1）柜后地刀三相处于分闸状态是必须检查的内容；（2）送电前合闸弹簧的释能是防止开关送电过程中偷合的重要措施；（3）电气保护的正确投入、控制电源及控制回路的完好是减弱意外事故的安全保证；（4）严格执行操作票制度是保证人身及设备安全的最有效的且无可替代的措施；（5）未参与大联锁试验的6kV辅机开关，试验位置的分、合闸试验比较重要；（6）送电结束后检查、核对开关状态。开机电气主要工作11、机组由冷备用转为热备用状态：（1）分为三部分进行，即发变组转热备用状态、励磁系统转热备用状态、发变组开关转热备用状态；（2）冷态开机在汽机冲转后进行操作，热态开机在锅炉点火后进行操作；（3）严禁无票操作，严禁不按票操作；（4）发变组转热备用状态要点 状态转换前必须按规定投入发变组所有保护；发电机出口PT送电前必须测量高压保险的通断情况，并由检修配合检查PT触头是否接触良好；主变、高厂变冷却器手动启动运行正常后，按规定投入运行；开机电气主要工作发电机中性点接地刀闸必须检查合好；主变500kVPT二次空开不要忘记合上；汽机专业按规定投入发电机冷却系统。（5）励磁系统转热备用要点 励磁调节器的检查是一项重要工作；发电机碳刷检查必须仔细；手动启动整流柜风机运行正常后，按规定投入运行；整流柜、灭磁过电压柜需要你耐心的检查、操作；起励电源要检查正常；整流柜交流刀闸要合到位。开机电气主要工作（6）发变组出口开关转热备用要点 状态转换前必须检查发变组出口开关保护按规定投入；进行刀闸操作前必须合上开关控制电源空开（两路控制电源），并检查控制回路正常；刀闸的操作电源必须三相均给上后才能举行操作，合闸后检查刀闸三相均合到位；根据带负荷合刀闸的影响情况，选择刀闸的操作顺序（填写操作票时确定）；两侧刀闸均合闸后，合上开关合闸电源空开。500kV的操作必须使用五防功能。开机电气主要工作12、6kV工作电源开关送电至工作位置：（1）开关送电至工作位置后，检查厂监、DCS上的位置信号是否正常；（2）该项工作要及时，以免影响厂用电的切换时间。13、发电机并网：（1）发电机并网时机组启动的最关键节点，并网前锅炉、汽机必须运行正常；（2）发电机必须使用自动准同期并列；（3）机组转速至3000RPM后才允许升压；（4）允许发电机升压并列的条件：发电机充氢合格，定子及引出线通水，氢气冷却器通水，主变冷却器投入；开机电气主要工作（5）发电机升压时的注意事项：升压过程中转子电流、电压应均匀上升，指示正常，注意定子三相电流应接近于零，若定子电流有指示，表明定子回路上有短路，应减励磁，拉开灭磁开关进行检查。升压中定子三相电压应平衡，以此检查一次回路和电压互感器回路是否断线。当定子电压达到额定值（20kV），转子电流电压应为正常空载额定值（113V、987A）。应注意励磁电流不得超过空载额定值，若超过或励磁电流达到空载额定值而发电机电压未升到额定值，则表明转子线圈可能有匝间短路。开机电气主要工作发电机升压过程中如果励磁回路、主变或高厂变出现异常情况，或电压失控，应立即降压，解除励磁查明原因，消除故障后，方可重新升压。根据经验值，发电机出口电压至20.1kV可加快同期捕捉。（6）发电机准同期并列时应满足的条件：发电机电压与系统电压一致（相差不大于5%）；发电机频率与系统频率一致（相差不大于0.1Hz）；发电机电压相位与系统电压相位一致；发电机相序与系统相序一致。开机电气主要工作（7）采用同期并列时其它注意事项：并列前应对同期装置和并网开关进行复归；并列操作中，若并网开关黄闪，说明合闸故障，此时应检查并网开关是否正确解锁，控制回路是否正常。进行复归后，重新并网。同步表投入时间超过3min，将自动退出运行，进行复位后才能投入。（8）根据同期装置设置，正常情况下选用中开关进行并列，只有在中开关异常不能操作时，才用边开关进行并列，但需要电气检修人员改变同期装置的设置。开机电气主要工作14、切换厂用电（1）调整6kV备用电源电压与工作电源电压基本一致。（2）厂用电的正常切换采用同期装置进行。（3）厂用电切换前必须检查发变组保护及快切装置相关的压板正确投入。（4）检查快切装置正常，开放出口并复位装置。（5）拉开备用电源开关前必须确认工作电源开关已接带负荷。（6）每段电源切换完毕后立即远方复位快切装置。（7）厂用电切换完毕后必须就地检查快切装置正常。电气误操作分析电气误操作会直接造成设备损坏，甚至会造成人身伤亡和重大电网事故。预防电气误操作是一项长期而艰巨的任务。一、误操作事故的原因分析 1、人员违章（1）无票操作。倒闸操作不填票，或不带操作票，凭记忆到现场进行操作，继而出现跳项、漏项，或操作顺序颠倒的现象；（2）无监护操作。操作人在无人监护时单独操作，或监护人代替操作人操作，失去监护职责，导致走错间隔，选错操作设备；（3）不核对设备名称、编号和状态进行操作；电气误操作分析（4）操作人、监护人工作责任心不强，注意力不集中，操作目的不明确。2、装置违章（1）设备“五防”功能失效；（2）五防锁设置不规范；（3）万用解锁钥匙管理不善。3、不按规定使用安全工器具。二、防止误操作事故的对策与措施 1、提高认识，加强领导，落实责任制。2、在思想上筑牢防误操作的第一道防线电气误操作分析 分析表明，误操作事故往往发生在简单的操作任务中，并没有复杂的技术问题，发生的原因主要是思想麻痹，缺乏严谨的作风，心情浮躁，怕麻烦，不认真执行“两票三制”，随意操作。因此，防误工作首先要在“执规”上下功夫，从根本上解决人的问题，在思想上筑牢防误操作的第一道防线。3、在技术措施上筑牢防误操作的又一道防线（1）加强人员技术培训，提高操作技能；（2）制定合理、可行的技术措施和组织措施；（3）不折不扣地执行技术措施，每一项操作都做到“一站、二看、三对号、四唱票、五复诵、六操作、七核对”。（4）树立良好的操作习惯。电气事故处理的一般原则一、事故处理的基本原则 1、应迅速限制事故的发展，消除事故根源，并解除对人身和设备的威胁。2、应首先保证厂用电系统的正常运行。3、在不损坏设备和不危及人身安全的情况下，应尽力维持设备继续运行，尽快恢复对重要用户的供电。4、在事故已被限制并趋于正常稳定状态时，应尽快将运行方式恢复到正常的运行方式。二、事故处理的步骤：1、事故若对人身及设备有威胁时，应立即解除威胁，必要时停止设备运行。电气事故处理的一般原则2、根据表计指示，保护动作信号及故障录波器动作情况和设备的外部特征，判断事故性质，了解事故状况。3、迅速采取措施限制事故扩大。4、迅速恢复厂用电源，维持设备继续运行。5、对故障进行检查分析，了解故障范围、地点及性质，并设法隔离和消除故障。6、恢复无故障设备和系统的正常运行。7、对故障设备进行停电处理，并作好安全措施，通知检修人员处理。8、对无故障象征属于保护误动或后备保护越级动作的事故，可进行试送电。9、对设备系统全面检查，做好记录并汇报上级领导。思考题思考题 通过本次学习交流，希望您有说收获，并完成如下思考题：1、分析我厂500kV接线的保护死区，如何预防死区故障的发生?2、结合您所在的部门及岗位，谈谈如何帮助运行人员防止误操作?3、机组负荷250MW，发变组“励磁变差动”及“发电机定子接地”保护正确动作，简述机、炉、电保护的动作情况，试分析故障点。结束，谢谢！w您的耐心是完成本次您的耐心是完成本次您的耐心是完成本次您的耐心是完成本次交流的基本条件；交流的基本条件；交流的基本条件；交流的基本条件；w您的参与是完成本次您的参与是完成本次您的参与是完成本次您的参与是完成本次交流的促进条件；交流的促进条件；交流的促进条件；交流的促进条件；w您对错误的包容是顺您对错误的包容是顺您对错误的包容是顺您对错误的包容是顺畅完成本次交流的必畅完成本次交流的必畅完成本次交流的必畅完成本次交流的必备条件。备条件。备条件。备条件。w非常感谢您的支持与非常感谢您的支持与非常感谢您的支持与非常感谢您的支持与理解！理解！理解！理解！结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！43