葛洲壩電廠保護(hù)及安全自動(dòng)裝置介紹2013

1、葛洲壩電廠保護(hù)及安全葛洲壩電廠保護(hù)及安全自動(dòng)裝置介紹自動(dòng)裝置介紹葛洲壩電廠保護(hù)分部目錄目錄1 基本概念2 主接線圖簡(jiǎn)介3 大江廠房保護(hù)裝置4 500KV開(kāi)關(guān)站保護(hù)裝置5 安全自動(dòng)裝置6保護(hù)相關(guān)二次回路一、基本概念一、基本概念 1 繼電保護(hù)裝置的定義定義 當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機(jī)、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或危及其安全運(yùn)行的事件時(shí)，發(fā)出告警信號(hào)或跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展的成套硬件設(shè)備。保護(hù)電力元件的稱繼電保護(hù)裝置；保護(hù)電力系統(tǒng)的稱安全自動(dòng)裝置。 為了保護(hù)電力運(yùn)行設(shè)備及電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，任何時(shí)候任何設(shè)備都不允許無(wú)保護(hù)狀態(tài)運(yùn)行。 2 繼電保護(hù)裝置的任務(wù)任務(wù) 將故障的電力設(shè)備從電力

2、系統(tǒng)中切除，使其損壞程度減少到最小，保證無(wú)故障電力設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行。 反應(yīng)不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)信號(hào)，在無(wú)人值班的變電所，保護(hù)可作用于減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。 3 對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求基本要求： 選擇性選擇性：保護(hù)裝置選擇故障元件的能力。即只切除故障設(shè)備或線路，以保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行。 快速性快速性：快速切除故障設(shè)備或線路，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。 靈敏性靈敏性：對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常狀態(tài)的反應(yīng)能力。 可靠性可靠性：包括安全性（即不拒動(dòng)）和可信賴性（即不誤動(dòng)）。安全性是指應(yīng)該動(dòng)作的故障不應(yīng)拒動(dòng)；可信賴性是指不應(yīng)該動(dòng)作的故障不應(yīng)誤動(dòng)。二二 、 主接線圖簡(jiǎn)介主接線圖簡(jiǎn)介 1 大江電廠主接線圖簡(jiǎn)介 葛洲

3、壩電廠共裝機(jī)21臺(tái)，大江電廠安裝 14臺(tái)機(jī)組，二江電廠安裝7臺(tái)機(jī)組，總?cè)萘?71.5萬(wàn)千瓦，年均發(fā)電量157億千瓦時(shí)。 大江電廠為擴(kuò)大單元接線方式，共4個(gè)擴(kuò)大單元14臺(tái)機(jī)組。500KV開(kāi)關(guān)站采用3/2接線方式，六條進(jìn)線六條出線，其中4條進(jìn)線由大江廠房引入，2條進(jìn)線通過(guò)聯(lián)變從二江廠房引入，1條出線（葛鳳線）送到武漢鳳凰山，2條出線（葛雙I、葛雙II）送到荊門(mén)的雙河變電站，再由姚雙線與河南的姚孟電廠連接，1條出線（葛崗線）送到湖南的崗市變電站，2條出線（葛換I、葛換II）與換流站相連，再經(jīng)超高壓直流輸電送到上海的蘭橋換流站，與華東網(wǎng)相連。8F9F10F11F12F13F14F15F16F17F18

4、F19F20F21F8Z B9Z B10Z B11Z B12Z B13Z B14Z B15Z B16Z B17Z B18Z B19Z B20Z B21Z B8C B9C B10C B11C B12C B13C B14C B15C B16C B17C B18C B19C B80880981081181281381481581681781881982082182582682782883283125B26B27B28B80818082808380858087860882518091809280938095809781018102810381058107861083118111811281138115

5、8117812181228123812581278612826181318132813381358137814186148142814381458147815181528153815581578161816281638165816786168271817181728173817581778181818281838185818786188321819181928193819581978201820282038205820786208281821182128213821582171YH2YH3YH1YH2YH1YH2YH1YH2YH1YH2YH1YH2YH1YH2YH1YH2YH1YH2YH1YH

6、2YH1YH2YH1YH2YH1YH2YH1YH2YH3YH3YH3YH3YH3YH3YH8B10B12B14B16B18B20B508051005120514051605180520013.8KV13.8KV13.8KV13.8KV13.8KV13.8KV13.8KV732731零 序1L H2L H3L H4L H5L H6L H7L H8L H9L H19L H29L H3L H1發(fā) 差發(fā) 差發(fā) 保勵(lì) 磁測(cè) 量變 差 1變 差 2后 備測(cè) 量過(guò) 流21L H22L H1L H2L H3L H4L H過(guò) 流 測(cè) 量變 差 1變 差 2變 差 1變 差 2變 差 2測(cè) 量 ,過(guò) 負(fù) 荷短 差

7、500865008675008617501065010675010617501265012675012617501465014675014617501665016675016617501865018675018617502067501150125013502150225023503150325033504150425043505150525053506150625063501115011250111750112750121501217501225012275013150131750132501327501365013675013617502365023675023617502315023250

8、232750231750222502227502215022175021250212750211502117501165011675011617502165021617502167503115031175031250312750316503167503161750321503217503225032275033150331750336503367503361750332503327504365043675043617504325043275043150431750422504227504215042175041150411750412504127504165041675041617505115

9、0511750512505127505215052175052250522750531505317505325053275053650536750536175063250632750631506317506365063675063617506225062275062150621750612506127506115061175061650616750516505167505161750616175227512751175217500KV500KV5013DK150136275013DK75013DK27差過(guò)負(fù)荷動(dòng)差 過(guò) 匝 失 測(cè)動(dòng) 流 間 靈 量1W YH2W YH3W YH4W YH5W Y

10、H6W YH9W YH10W YH葛 鳳 線 葛 雙 I回 葛 雙 II回 葛 常 株 葛 換 II回 葛 換 I回 5033DK150336275033DK75033DK275043DK275043DK150436275043DK7500KVII500KVI11L H12L H13L H123456123456123456失 靈測(cè) 量變 差 1短 差母 差 1母 差 2失 靈測(cè) 量變 差 1短 差線 保 1線 保 2失 靈測(cè) 量母 差 1母 差 2線 保 1線 保 27W YH251B35B335過(guò)流335623356217335611733562733561251735KV220KV6KV

11、來(lái) 自 二 江8W YH252B36B336過(guò)流336623366217336611733662733661252735KV220KV6KV來(lái) 自 二 江零 序零 序測(cè) 量過(guò) 負(fù) 荷阻 抗縱 差縱 差差 動(dòng) 1差 動(dòng) 21-01:大江電廠電氣主接線圖差 動(dòng) 1差 動(dòng) 2差 動(dòng) 1差 動(dòng) 28111G8113G2 3/2接線方式的特點(diǎn)特點(diǎn) 運(yùn)行方式靈活多變，操作簡(jiǎn)便； 投資大，維護(hù)工作量大，占地面積大。3 斷路器、隔刀、地刀的編號(hào)規(guī)律 廠房為8字頭，以發(fā)電機(jī)為核心 開(kāi)關(guān)站為50字頭，以線路為核心 與線路有關(guān)的隔刀帶6字 地刀帶7，靠母線側(cè)為7，另為1701.03付麗華01.0301.0301.0

12、3姚 靜鄒功勝三、大江廠房保護(hù)三、大江廠房保護(hù)廠房保護(hù)裝置主要有機(jī)組保護(hù)裝置主變單元保護(hù)裝置廠用變保護(hù)裝置1 機(jī)組保護(hù)：主要主要故障類(lèi)型故障類(lèi)型：定子繞組相間短路，定子繞組同一相匝間短路，定子繞組接地故障，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)、兩點(diǎn)接地故障，轉(zhuǎn)子回路低勵(lì)或失去勵(lì)磁電流。不正常不正常工作狀態(tài)工作狀態(tài)：過(guò)負(fù)荷，定子繞組過(guò)電流，定子繞組過(guò)電壓，三相電流不對(duì)稱，失步，過(guò)勵(lì)磁等機(jī)組保護(hù)機(jī)組保護(hù)配置情況配置情況 大江電廠機(jī)組保護(hù)裝置為能達(dá)公司生產(chǎn)的WYB-021型微機(jī)繼電保護(hù)裝置，包括子一系統(tǒng)、子二系統(tǒng)、管理機(jī)及出口層。DL13.8KVL2L1L2L2L1L2L1L2L1L2L1L2X01X02341LH2LH7LH

13、8LHLB1YH2YHF8000/5ASF125-96/156013.8KV 125MWCOS=0.8758000/5A600/5A21LH22LHXQ發(fā)電機(jī)差動(dòng)負(fù)序功率方向、失磁勵(lì)磁至勵(lì)磁測(cè)量過(guò)流發(fā)電機(jī)差動(dòng)、定子過(guò)負(fù)荷、低壓過(guò)流負(fù)序過(guò)流定子接地L1L1機(jī)組保護(hù)電氣接線圖子1系統(tǒng)負(fù)序方向定子接地U0PT斷線匝間、相間失磁定子接地3 子2系統(tǒng)過(guò)電壓負(fù)序過(guò)流負(fù)序過(guò)負(fù)荷低壓過(guò)流定子過(guò)負(fù)荷子1系統(tǒng)發(fā)電機(jī)縱差DKHFMK轉(zhuǎn)子過(guò)流轉(zhuǎn)子接地串并變過(guò)流2ZH1ZHXQDL13.8KVLBL2L121LH22LHLB2LH1LH5LH3LH4LH8LH7LH6LH大江機(jī)組保護(hù)配置圖表表1 8F21F機(jī)組保護(hù)配置

14、機(jī)組保護(hù)配置保護(hù)配置保護(hù)配置動(dòng)作后果動(dòng)作后果子子一一系系統(tǒng)統(tǒng)縱差保護(hù)1BCJ：跳本DL、停機(jī)、滅磁、發(fā)信號(hào) 過(guò)電壓 2BCJ：跳本DL 、滅磁、發(fā)信號(hào) 轉(zhuǎn)子過(guò)流 2BCJ：跳本DL 、滅磁、發(fā)信號(hào) 串并變過(guò)流 2BCJ：跳本DL 、滅磁、發(fā)信號(hào) 低壓過(guò)流 I3BCJ：跳開(kāi)關(guān)站1DL、2DL、發(fā)信號(hào) 低壓過(guò)流 II4BCJ：跳本DL 、滅磁，并啟動(dòng)主變保護(hù)跳整個(gè)單元、發(fā)信號(hào) CT斷線 發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷發(fā)信號(hào) 定子過(guò)負(fù)荷發(fā)信號(hào) 定子接地發(fā)信號(hào) 保護(hù)配置保護(hù)配置動(dòng)作后果動(dòng)作后果子子二二系系統(tǒng)統(tǒng)不對(duì)稱故障 1BCJ：跳本DL、停機(jī)、滅磁、發(fā)信號(hào)失磁 2BCJ：跳本DL 、滅磁、發(fā)信號(hào)串并變過(guò)流 (2B

15、CJ：跳本DL 、滅磁)發(fā)信號(hào)負(fù)序過(guò)流 I3BCJ：跳開(kāi)關(guān)站1DL、2DL、發(fā)信號(hào)負(fù)序過(guò)流II 4BCJ：跳本DL 、滅磁，并啟動(dòng)主變保護(hù)跳整個(gè)單元、發(fā)信號(hào)PT斷線 發(fā)信號(hào)負(fù)序過(guò)負(fù)荷 發(fā)信號(hào)定子接地發(fā)信號(hào)出出口口層層水機(jī)事故 2BCJ：跳本DL 、滅磁、發(fā)信號(hào)勵(lì)磁事故 2BCJ：跳本DL 、滅磁、發(fā)信號(hào)保護(hù)的保護(hù)的作用及原理作用及原理 (1）縱差保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)線圈及其引出線的相間短路。 (2）不對(duì)稱保護(hù)：用于反應(yīng)定子繞組同一相或分支短路。 （3）失磁保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)端測(cè)量阻抗，作為發(fā)電機(jī)全失磁或部分失磁保護(hù)，三個(gè)判據(jù) 靜穩(wěn)阻抗判據(jù) ；無(wú)功方向判據(jù) ；變勵(lì)磁電壓判據(jù)。 （4）過(guò)電壓保護(hù)：用于反

16、應(yīng)發(fā)電機(jī)突然甩掉負(fù)荷時(shí)引起定子繞組過(guò)電壓。 （5）低壓過(guò)流保護(hù)：用于反應(yīng)發(fā)電機(jī)外部短路引起的過(guò)電流及負(fù)荷超過(guò)發(fā)電機(jī)額定容量引起的三相對(duì)稱過(guò)負(fù)荷。 （6）負(fù)序過(guò)流保護(hù)：用于反應(yīng)外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱故障引起的過(guò)電流及過(guò)負(fù)荷。 （7）轉(zhuǎn)子過(guò)流保護(hù)：用于反應(yīng)勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起的轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷。 （8）串并變過(guò)流保護(hù)：用于反應(yīng)勵(lì)磁用串并變發(fā)生故障引起的過(guò)電流。發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)（故障分量比率制動(dòng)式）idWdWr1Wr2i1i2I1I2圖圖FC-1 比率制動(dòng)式縱差保護(hù)原理接線比率制動(dòng)式縱差保護(hù)原理接線 Id不平衡電流Ird.minId.kIr.minKr圖FC-2 比率制動(dòng)特性K

17、rId.minIr.minId.kid不平衡電流ir圖FC-3 故障分量比率制動(dòng)特性圖二二動(dòng)作邏輯發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)采用故障分量方式，分單相式差動(dòng)和互鎖式差動(dòng)（相間），邏輯框圖分別如圖FC-4，圖FC-5。A相差動(dòng)B相差動(dòng)Id形成差動(dòng)速斷比例制動(dòng)&+Ic1,Ic2,Ic3Ir形成CT斷線出口圖FC-4 發(fā)電機(jī)單相差動(dòng)邏輯B相 差 動(dòng)A相 差 動(dòng)&1+出 口C相 差 動(dòng)&2&3圖FC-5 發(fā)電機(jī)相間縱差保護(hù)邏輯說(shuō)明：1、圖FC-4 中示出C相差動(dòng)內(nèi)部邏輯，A、B相內(nèi)部邏輯同虛框中C相。2、圖FC-5 中A相差動(dòng)、B相差動(dòng)、C相差動(dòng)內(nèi)部邏輯圖，同圖FC-4虛框中C相。3

18、、具體選擇單相式或相間式差動(dòng)由保護(hù)控制字的D6位決定。當(dāng)D6=0時(shí)為單相式差動(dòng)；當(dāng)D6=1時(shí)為相間差動(dòng)，推薦投相間。4、CT斷線閉鎖差動(dòng)由保護(hù)控制字的D0位決定，當(dāng)D0=0時(shí)，CT斷線不閉鎖差動(dòng)；當(dāng)D0=1時(shí)CT斷線閉鎖差動(dòng)。且只適用于單相式差動(dòng)。失磁保護(hù)動(dòng)作邏輯失磁保護(hù)動(dòng)作邏輯1. 失磁保護(hù)動(dòng)作判據(jù)（1） 由無(wú)功方向、靜穩(wěn)阻抗和PT斷線構(gòu)成，保護(hù)動(dòng)作邏輯如圖 SC-6W&1發(fā)信號(hào)或跳閘PT斷線&2t/0Zj發(fā)信號(hào)圖SC-6 失磁保護(hù)動(dòng)作邏輯（1）2. 失磁保護(hù)動(dòng)作判據(jù)（失磁保護(hù)動(dòng)作判據(jù)（2）由無(wú)功方向、靜穩(wěn)阻抗、轉(zhuǎn)子低壓和PT斷線構(gòu)成，保護(hù)動(dòng)作邏輯如圖 SC-7 發(fā)信號(hào)PT斷

19、線Zj&1W&3發(fā)信號(hào)或跳閘t2/0Ufd&2t1/0+0.3s/0t/0勵(lì)磁回路電壓降低信號(hào)圖SC-7 失磁保護(hù)動(dòng)作邏輯（2）3 . 失磁保護(hù)動(dòng)作判據(jù)（失磁保護(hù)動(dòng)作判據(jù)（3）由無(wú)功方向、靜穩(wěn)阻抗、轉(zhuǎn)子低壓、系統(tǒng)低壓和PT斷線構(gòu)成，保護(hù)動(dòng)作邏輯如圖 SC-8UfdPT斷線+0.3s/0發(fā)信號(hào)t/0ZjWUsU Z 對(duì)相間故障： U OP =U I Z ZD = AB, BC,CA 對(duì)接地故障： U OP =U ( I + K 3 I 0 ) Z ZD = A, B,C Z ZD為整定阻抗，一般取0.80.85 倍線路阻抗； U Z為動(dòng)作門(mén)坎，取故障前工作電壓的記憶量。O

20、PU 為保護(hù)區(qū)內(nèi)外各點(diǎn)金屬性短路時(shí)的電壓分布，設(shè)故障前系統(tǒng)各點(diǎn)電壓一致，即各故障點(diǎn)故障前電壓為U Z . 區(qū)內(nèi)故障時(shí)，可見(jiàn)，U OP E F1 ，繼電器動(dòng)作。 反方向故障時(shí)，可見(jiàn)，U OP E F 2 ，繼電器不動(dòng)作。 區(qū)外故障時(shí)，可見(jiàn)，U OP E F 3 ，繼電器不動(dòng)作。工頻變化量方向繼電器工頻變化量方向繼電器 RCS-901A由工頻變化量方向和零序功率方向繼電器,經(jīng)通道交換信號(hào)構(gòu)成全線路快速跳閘的方向保護(hù)。變化量方向繼電器測(cè)量電壓、電流故障分量的相位，當(dāng)測(cè)量相角反相位時(shí)動(dòng)作。 其正方向元件測(cè)量相角為 其反方向元件測(cè)量相角為 其中 為電壓、電流變化量的正負(fù)序綜合分量，無(wú)零序分量； 為模擬阻

21、抗； 為補(bǔ)償阻抗。 DCOMZIZIUArg121212DZIUArg121212U12IDZCOMZ 當(dāng)正方向故障時(shí)，如圖，并假設(shè)系統(tǒng)的負(fù)序阻抗等于正序阻抗，將工頻變化量電壓電流分解為對(duì)稱分量，則 正方向經(jīng)過(guò)渡電阻故障計(jì)算圖 其中M為轉(zhuǎn)換因子，根據(jù)不同的故障類(lèi)型，裝置可選擇不同的轉(zhuǎn)換因子，以提高靈敏度。 設(shè)系統(tǒng)阻抗角與 的阻抗角一致，則正方向元件測(cè)量相角為 反方向元件測(cè)量相角為 可見(jiàn)，正方向故障時(shí)，正方向元件可靠動(dòng)作，反方向元件可靠不動(dòng)。SSSZIUUMUUZIUZIU121221122211DZ1800 反方向故障時(shí)，如圖， 為線路至對(duì)側(cè)系統(tǒng)的正序阻抗，將電壓電流分解為對(duì)稱分量有： 圖 反

22、方向故障計(jì)算用圖 設(shè)系統(tǒng)阻抗角與 的阻抗角一致，則正方向元件測(cè)量相角為 反方向元件測(cè)量相角為 可見(jiàn)，正方向故障時(shí)，正方向元件可靠動(dòng)作，反方向元件可靠不動(dòng)SZSSSZIUZIUZIU12122211DZ0180 1. 應(yīng)用范圍 RCS931系列裝置為由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護(hù)裝置，可用作220KV及以上電壓等級(jí)輸電線路的主保護(hù)及后備保護(hù)。 2. 保護(hù)配置 RCS931系列保護(hù)包括以分相電流差動(dòng)和零序電流差動(dòng)為主體的快速主保護(hù)，由工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速I(mǎi)段保護(hù)，由三段式相間和接地距離及多個(gè)零序方向過(guò)流構(gòu)成的全套后備保護(hù)，RCS931系列保護(hù)有分相出口，配有自動(dòng)重合閘功能，對(duì)單或

23、雙母線接線的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)單相重合、三相重合和綜合 重合閘。 3.保護(hù)程序結(jié)構(gòu) 保護(hù)程序結(jié)構(gòu)框圖如圖所示主程序采樣程序故障計(jì)算程序正常運(yùn)行程序起動(dòng)？NY通信插件（通信插件（COM）繼電器出口繼電器出口1插件（插件（OUT1）本插件提供輸出空接點(diǎn)，如下圖所示4 母線保護(hù)的配置 母線保護(hù)主要元件： 電流差動(dòng) 失靈保護(hù) CT斷線母線 序號(hào) 盤(pán)號(hào)廠家及型號(hào)名稱母 86P 深圳南瑞 BP-2B型母線保護(hù) 87P 南京南瑞 RCS-915E型母線保護(hù) 母 88P 深圳南瑞 BP-2B型母線保護(hù)89P 南京南瑞 RCS-915E型母線保護(hù) 5 斷路器保護(hù)的配置斷路器保護(hù)主要元件： 失靈 三相不一致 死區(qū) 充電 重合閘斷路器廠家及型號(hào)名稱1DL 2DL3DL四方公司 CSI123進(jìn)線短引線保護(hù) 四方公司 CSI121A 數(shù)字式綜合重合閘裝置 四方公司 FCX-22J 分相操作箱 四方公司 CSFU-104選控及信號(hào)擴(kuò)展 五五 安全自動(dòng)裝置安全自動(dòng)裝置葛洲壩大江電廠決策機(jī)與雙河變、葛洲壩大江電廠執(zhí)行機(jī)通過(guò)光纖通信組成穩(wěn)控系統(tǒng)。葛洲壩大江電廠決策機(jī)按雙套配置組成，雙柜并列運(yùn)行。葛洲壩大江電廠執(zhí)行機(jī)按雙套配置組成，雙柜主輔運(yùn)行葛洲壩大江電廠決策機(jī)穩(wěn)定控制裝置檢測(cè)葛雙雙