电力系统基础知识培训

电力系统根底知识综合自动化系统培训讲座第一局部第一局部 电力系统根底知识电力系统根底知识电力系统传输示意图通讯效劳器通讯效劳器发电发电发电发电用电用电用电用电输电输电输电输电变电变电变电变电配电配电配电配电RTURTURTURTURTURTU数据采集和传输数据采集和传输应用服务器应用服务器应用服务器应用服务器电电电电 网网网网 调调调调 度度度度50.050.0HzHz49.849.850.250.2发发发发 电电电电用用用用 电电电电发电领域的几个概念发电厂类型：火(热)电、水电、风电、核电发电机容量：3000KW80万KW发电机机端电压：6kV，10kV同期的概念：同相位、同幅值、同频率发电机指挥信号：主要用来让电气主控室跟汽机房互相联系的信号发电机保护：差动、后备、转子输电领域的几个概念直流输电、交流输电超高压输电中的距离保护高电压的远程输电分为以下的电压等级：750kV、500kV、330kV、220kV、110kV。在城市内及周边一般以110kV变电站居多，变压器为两线圈变压器，变比为110kV比10kV。在市郊是220kV变电站，变压器为三线圈变压器，变比为220kV比110kV/10kV。以10kV电压做为各个馈线送出到各条10kV线路。10kV线路再通过配电变压器降到380V，线电压380V，相电压220V输送到厂矿、机关、居民住宅。变电领域的几个概念变压器类型：两卷变、三卷变变压器容量：10000kVA以上并列运行 6000kVA以上单独运行有载调压、无载调压差动保护、后备保护励磁涌流、二次谐波电力系统的特点即时发电,即时使用,电能不能大量存储采用高压输电,电压等级10kV-550kV正常和故障状态的过渡过程非常短暂,以光速传播电力系统的地区性特点较强继电保护装置作用的对象高压开关柜继电保护装置一般是作为高压开关柜的一个元器件安装在高压开关柜上为什么采用高压输电?电网传输功率P=U*I,电压等级越高,高压传输线中的电流越小;传输线消耗功率P=I*I*R,传输线中的电流越小,线损越低;开关柜的用途采用高压输电时,由于电压等级高,在断开一条带负载的线路时,会产生电弧;电弧是空气被高压电离而产生的;电弧是导电的所以必须使用一种特殊的开关来断开高电压等级的线路开关柜的灭弧原理真空灭弧-真空断路器,一般用在10kV以下电压等级SF6灭弧-SF6断路器,一般用在35kV电压等级多油断路器、少油断路器什么时候切除高压线路？线路检修设备安装降低线路负载 以上都是人为的，有方案性的切除线路故障时切除线路 不定时，随时随地的，因为故障是不确定的所以需要一种自动化的切除装置，这就是继电保护装置电力系统的几个概念中性点不接地系统：包括中性点不接地、经消弧线圈接地、经高阻接地 主要使用在35kV以下系统 优点：提高供电可靠性 缺点：投资增加中性点接地系统：包括中性点直接接地、经低阻接地 主要使用在110kV以上系统 优点：不会增加投资 中性点不接地系统N123TC1C2C3vT1vT3vT2ICTCBAABC1、接地相电压降为0，非接地相电压升高到线电压，但角度变化30度；2、在故障线路上的零序电流是全系统非故障元件对地电容电流之和，且零序功率方向由线路流向母线，与非故障元件的零序功率 方向 相反；3、单相接地时容性电流的经验计算公式单位：A，kV，km 架空线：IcUL/350;电缆线：IcUL/10;中性点直接接地系统N123TC1C2C3vT1vT3vT2ICTCBA优点：系统的绝缘标准按相电压设计，降低了投资；缺点：单相接地时即形成单相短路，且单相短路时短路电流很大，影 响了供电的可靠性；常用一次设备图形电压互感器的特点1、一次绕组与高压电路并联。2、二次绕组不允许短路短路电流烧毁PT,装有熔断器。3、二次绕组有一点直接接地。4、接线形式有：单相接线、V-V接线、Y-Y接线、Y0/Y0/接线。电压互感器接法接线形式有：单相接线、V-V接线、Y-Y接线、Y0/Y0/接线。电压互感器接线注意点1电压互感器的二次侧在工作时不能短路。在正常工作时，其二次侧的电流很小，近于开路状态，当二次侧短路时，其电流很大二次侧阻抗很小将烧毁设备。2电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备平安。3电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。以保证测量的准确性。4电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为平安检修用。5一次侧并接在线路中电流互感器的特点1、一次绕组与高压电路串联。2、二次绕组不允许开路开路将产生高电压，危及人身平安，且近似于短路工作状态。3、有保护型和测量型的CT，保护CT的10P20表示在20倍额定电流范围内，该保护CT能保证线性误差在10以内。4、接线形式有：单相接线、星形接线三相CT、不完全星形接线两相CT。电流、电压互感器的一次接法电压互感器相当于一个衡压电压互感器相当于一个衡压源，所以二次侧不允许短路源，所以二次侧不允许短路电流互感器相当于一个衡流电流互感器相当于一个衡流源，所以二次侧不允许开路源，所以二次侧不允许开路方向保护的产生d在双侧电源的情况下，图中在双侧电源的情况下，图中d点短路，点短路，QF2和和QF3跳闸，跳闸，QF1和和QF4不应该动作；不应该动作；QF2和和QF3：短路电流由母线流向线路；短路电流由母线流向线路；QF1和和QF4：短路电流由线路流向母线；短路电流由线路流向母线；方向保护的产生在双侧电源的情况下，图中在双侧电源的情况下，图中d点短路，点短路，QF1跳闸，跳闸，QF2、QF3和和QF4不应该动作；不应该动作；其中其中QF3和和QF1构成后备保护的关系，所以构成后备保护的关系，所以QF3也不应该误动，也不应该误动，QF3通过定值躲开通过定值躲开QF1处的短路电流处的短路电流方向保护的原理UbcUaIaUcUb1、电力系统短路时，一般都是表 现出一个感性短路功率；或者也可以说电流由母线流向线路时2、当在正方向出口附近发生短路时，短路的相电压下降至接近0或者数值很小，所以一般都采用90度接线方式，用来增加保护的灵敏性；3、为了保证动作的可靠性，动作区选择(a-90度)至(a+90度)，a是最大灵敏角；UbcUaIa动作区不动作区90度a第二局部第二局部 继电保护装置的结构及原理继电保护装置的结构及原理微机综保装置的结构组成微机综保装置的简化结构E2PROMCPURAMAI(模拟量输入)DI(数字量输入)按键液晶显示指示灯通讯DO(数字量输出)CPU中央处理单元八位单片机十六位单片机双CPU结构 保护CPU 通讯CPUDSPdigital signal processor芯片E2PROM存放定值及事件记录DI数字量输入只有两种状态的输入 例如：开关分合状态或分或合 刀闸位置状态或分或合 弹簧储能情况或储能或未储能 远方/就地信号或远方或就地AI模拟量输入具有连续输入状态的电气量 例如：保护电流 测量电流 三相电压 变压器温度 DO继电器输出保护跳闸输出遥控合闸输出遥控跳闸输出重合闸输出预告信号输出事故信号输出通讯232通讯共模信号，最长传输15米485通讯差模信号，最长传输1200米CAN通讯传输距离跟波特率有关以太网通讯第三局部第三局部 继电保护装置继电保护装置分类及主要功能分类及主要功能背板接线图一次系统跟综保装置的连接图系列保护装置变电站保护系列6种变压器保护系统6种电动机保护系统4种发电机保护系列4种变电站保护系列线路保护测控装置母联保护测控装置电容器保护测控装置母线监视及PT并列装置备自投母联保护测控装置进线备自投装置线路保护装置功能三相/两相三段式方向电流保护速断、限时速断、过流 三相三次重合闸(检无压，检同期，不检)，重合次数可设定，带后加速功能 零序电压闭锁方向零序过流保护报警，可选择跳闸 具有小电流接地选线功能 低电压保护 低压闭锁、滑差闭锁的低频减载保护 过负荷告警 线路保护的选择配置一般情况：三段式保护 零序过流告警/跳闸 重合闸架空出线双侧电源：方向保护110kV及其以上电压等级：短线路：光纤纵差保护 长线路：距离保护阻抗保护 电容器保护装置功能二段式电流保护 限时速断、过流 过电压保护低电压保护不平衡电压保护不平衡电流保护控制回路断线报警母监及PT并列装置I段/II段母线接地告警 I段/II段PT断线告警I段/II段PT失压告警PT并列备自投母联保护装置母联电流保护 限时速断、过流 母联控制回路断线报警四种方式备自投进线备自投装置专门为双进线设计的备自投可以设置主备供电方式，带自恢复功能变压器保护系列配电变保护测控装置三卷变差动保护测控装置两卷变差动保护测控装置变压器低后备保护测控装置变压器高后备保护测控装置变压器公共测控装置配电变保护装置功能三/两相三段式复合电压闭锁电流保护速断、限时速断、过流，带后加速功能 零序电压闭锁方向零序过流保护报警,可选择跳闸 具有小电流接地选线功能 低压闭锁、滑差闭锁的低频减载保护 过负荷告警 非电量保护重瓦斯、轻瓦斯、压力释放、温度过高、温度升高 变压器差动保护装置差动速断保护 比率差动保护 二次谐波制动的差动保护 CT断线报警及闭锁差动 非电量保护本体重瓦、有载调压重瓦、本体轻瓦、有载调压轻瓦、压力释放、温度过高、温度升高、油位高、油位低 变压器后备保护装置二段式复合电压闭锁方向过流保护限时速断，过流 三段式零序电压闭锁方向零序过流保护 间隙零序保护零序过电压保护过负荷告警过负荷启动通风 变压器公共测控装置测量所用变的电流、电压 测量2台主变的温度监视2台主变的档位同时对2台主变实行有载调压变压器保护的选择配置大容量变压器：定义：并列运行的容量10000kVA以上 单独运行的容量6300kVA以上 配置：差动 后备 公共测控小容量变压器配电变：定义：容量10000kVA以下，且过流保护时限大于0.5S 配置：电动机保护测控系列异步电动机保护测控装置异步电动机差动保护测控装置同步电动机保护测控装置同步电动机差动保护测控装置电动机保护装置功能二段式定时限/反时限过流保护 二段式定时限/反时限负序过流保护 堵转保护 过负荷告警 低电压、过电压保护 零序过流保护报警可选择跳闸 零序过压保护报警可选择跳闸 过热保护 非电量保护 温度过高、温度升高 电动机差动保护装置差动速断保护 比率差动保护 CT断线报警及闭锁差动 5路非电量保护速断保护反时限过流保护 过负荷告警 低电压、过电压保护 零序过流保护报警可选择跳闸 零序过压保护报警可选择跳闸 过热保护 电动机差动保护装置二段式定时限/反时限过流保护 堵转保护 过负荷告警 低电压保护 定子接地保护 失步保护失磁保护低周减载与低周解列 启动时间过长保护5路非电量保护电动机差动保护装置差动速断保护 比率差动保护 CT断线报警及闭锁差动 5路非电量保护速断保护反时限过流保护 过负荷告警 低电压、过电压保护 失步保护零序过流保护报警可选择跳闸 零序过压保护报警可选择跳闸 异步电动机保护的选择配置大容量电动机：定义：容量2000kW以上 配置：带差动 小容量电动机：定义：容量2000kW以下 配置：同步电动机保护的选择配置大容量电动机：定义：容量2000kW以上 配置：带差动 小容量电动机：定义：容量2000kW以下 配置：发电机保护系列发电机转子接地保护测控装置发变组差动保护测控装置发电机差动保护测控装置发电机后备保护测控装置发电机转子接地保护转子一点接地告警转子两点接地保护励磁低压保护发电机差动保护装置差动速断保护 比率差动保护 CT断线报警及闭锁差动 发电机后备保护装置低阻抗保护 复合电压起动过流保护失磁保护定子过负荷保护 转子过负荷保护 定子负序反时限及定时限过流保护过电压保护 高频、低频保护PT断线告警RS232MODEM调度RS485计量屏内部总线RS485线路保护屏RS485智能直流屏变压器保护屏模拟屏当地监控主机电容器保护测控装置线路保护测控装置变压器保护测控装置RS485网络典型监控系统组成图全厂MIS 系统平台路由器总工监控工作站双机热备SCADA监控系统效劳器备用效劳器工作站网络交换机多串口通讯服务器1多串口通讯服务器2模拟屏工业MODEM远方调度端100M以太网总线直流屏485总线数字式电度表保护屏屏内总线485总线分散安装的保护测控装置485总线 较大监控系统组成图较大监控系统组成图