应设纵联差动保护.ppt

低压厂用电系统保护定低压厂用电系统保护定值整定配合分析值整定配合分析大唐东北电力试验研究所大唐东北电力试验研究所1 厂用电保护应用常见问题厂用电保护应用常见问题2 厂用电保护的主要特点厂用电保护的主要特点3 低压厂用电保护整定计算原则低压厂用电保护整定计算原则4 低压厂用电保护配置及整定计算低压厂用电保护配置及整定计算5 越级跳闸案例越级跳闸案例与主设备继电保护相比，有关厂用电继电保护配置和整定计算的依据标准非常有限，只有继电保护和安全自动装置技术规程、火力发电厂厂用电设计技术规定(DL/T5153-2002)、电力工程电气设计手册以及电气主设备继电保护原理与应用等标准和手册。1 1 厂用电保护应用常见问题厂用电保护应用常见问题主要的不足之处是：对现场装置实际整定的指主要的不足之处是：对现场装置实际整定的指导性较差：个别标准或手册只是对常规的保护导性较差：个别标准或手册只是对常规的保护配置和取值作了规定，不能适应目前普遍使用配置和取值作了规定，不能适应目前普遍使用的微机综合保护。过去的厂用电保护配置非常的微机综合保护。过去的厂用电保护配置非常简单，电源进线及负荷的保护配置以电流速断简单，电源进线及负荷的保护配置以电流速断保护、过电流保护为主，再辅以母线的低电压保护、过电流保护为主，再辅以母线的低电压保护，这就构成了整个厂用电系统的保护。保护，这就构成了整个厂用电系统的保护。1 1 厂用电保护应用常见问题厂用电保护应用常见问题厂用的电气主接线是按负荷对象分布的，大容厂用的电气主接线是按负荷对象分布的，大容量负荷接在高压厂用母线上，低压负荷则按系量负荷接在高压厂用母线上，低压负荷则按系统划分，由于很多电厂用辅机和系统都直接影统划分，由于很多电厂用辅机和系统都直接影响到发电机组的运行状态，一旦某些辅机或系响到发电机组的运行状态，一旦某些辅机或系统失电，很可能导致发电机减负荷甚至停机。统失电，很可能导致发电机减负荷甚至停机。因此，对保护可靠性、速动性、选择性之间的因此，对保护可靠性、速动性、选择性之间的配合要求很高。但是，厂用电系统接线分级较配合要求很高。但是，厂用电系统接线分级较多，如何保证这方面的要求则是个难题。多，如何保证这方面的要求则是个难题。1 1 厂用电保护应用常见问题厂用电保护应用常见问题由于发电机、电动机是旋转设备，其运行工况由于发电机、电动机是旋转设备，其运行工况远比电网中的线路复杂，因此配置的保护种类远比电网中的线路复杂，因此配置的保护种类非常多非常多厂用电继电保护装置的国内外生产厂家众多，厂用电继电保护装置的国内外生产厂家众多，不同厂家的产品所配的保护种类各不相同，原不同厂家的产品所配的保护种类各不相同，原理差异也很大理差异也很大馈线出口短路电流特别大而馈线出口短路电流特别大而CTCT变比过小的矛盾变比过小的矛盾2 2 厂用电保护的主要特点厂用电保护的主要特点380V380V厂厂用用电电系系统统采采用用动动力力中中心心（PC)PC)和和电电动动机机控制中心控制中心(MCC(MCC）的供电方式。）的供电方式。3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则低低压压厂厂用用变变压压器器按按成成对对配配置置、互互为为备备用用的的原原则设置。则设置。重重要要的的电电动动机机也也采采用用双双套套辅辅机机互互为为备备用用的的方方式。式。低低压压电电机机一一般般采采用用熔熔断断器器或或热热继继电电器器作作为为相相间间短短路路和和接接地地短短路路的的保保护护，MCCMCC进进线线开开关关一一般般使使用用开开关关脱脱扣扣器器做做保保护护，PCPC进进线线、分分段段联联络络开关使用开关脱扣器和继电器两种形式。开关使用开关脱扣器和继电器两种形式。开开关关脱脱扣扣器器配配置置有有长长延延时时过过流流、短短延延时时过过流流、瞬时速断、接地保护。瞬时速断、接地保护。3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则厂用电厂用电保护保护低厂变保护电动机保护馈线保护分段断路器保护3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则高低压厂用变压器的电流、电压保护整定计算高低压厂用变压器的电流、电压保护整定计算 过过电电流流保保护护，而而实实际际是是带带时时限限的的电电流流速速断断保保护护，因因此此整整定定计算往往不能简单的按定时限过电流保护处理。计算往往不能简单的按定时限过电流保护处理。低压厂变过电流保护的动作时间整定计算低压厂变过电流保护的动作时间整定计算 厂厂用用电电系系统统的的整整定定计计算算侧侧重重于于防防止止越越级级跳跳闸闸,在在满满足足灵灵敏敏度度要要求求的的前前提提下下,尽尽量量缩缩短短切切除除故故障障的的时时间间.低低压压厂厂变变过过电电流流保护的动作时间可用保护的动作时间可用0.6-0.7s，一般动作时间不超过，一般动作时间不超过1s。3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则快速性、灵敏性和选择性的考虑快速性、灵敏性和选择性的考虑上下级保护时间级差的选择上下级保护时间级差的选择厂用系统继电保护所用电流互感器厂用系统继电保护所用电流互感器CTCT的选择的选择 6.3kV6.3kV高高压压电电动动机机和和低低压压厂厂变变保保护护所所用用CTCT，不不应应根根据据电电动动机机或或低低压压厂厂用用变变压压器器的的额额定定电电流流选选择择CTCT变变比比，应应根根据据实实际际短短路路电电流流水水平平，选选择择足足够够大大的的变变比比、短短路路电电流流倍倍数数、容容量，以保证保护在各种短路情况下保护的可靠动作。量，以保证保护在各种短路情况下保护的可靠动作。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算低厂变继电保护配置低厂变继电保护配置(l)(l)电流速断保护电流速断保护(2)2000kVA(2)2000kVA及以上变压器当速断保护灵敏系数不够及以上变压器当速断保护灵敏系数不够时，应设纵联差动保护时，应设纵联差动保护(3)(3)高压侧过流保护高压侧过流保护(4)(4)高压侧单相接地保护高压侧单相接地保护(5)(5)低压侧中性点零序过流保护低压侧中性点零序过流保护(6)(6)过负荷报警过负荷报警(7)(7)温度保护温度保护4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算电流速断保护(l)(l)躲过外部短路时流过保护的最大短路电流躲过外部短路时流过保护的最大短路电流(2)(2)按躲过空载合闸时励磁涌流计算按躲过空载合闸时励磁涌流计算 变变压压器器电电流流速速断断保保护护装装置置分分为为top=0s top=0s(速速断断跳跳闸闸)、top=0.5s(top=0.5s(延时速断跳闸延时速断跳闸)两种两种。灵敏灵敏系数不小于系数不小于2 2。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算纵联差动保护纵联差动保护的整定值可纵联差动保护的整定值可以按躲过外部故障时的最以按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定。大不平衡电流整定。纵联差动保护的动作时限取纵联差动保护的动作时限取0s。按变压器低压侧引出线上的最按变压器低压侧引出线上的最小两相短路电流校验灵敏系数，小两相短路电流校验灵敏系数，不小于不小于2即可。即可。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算高压侧过电流保护保护变压器及相邻元件的相间短路故障，带时限切除变保护变压器及相邻元件的相间短路故障，带时限切除变压器各侧断路器；当变压器供电给两个分段及以上时，压器各侧断路器；当变压器供电给两个分段及以上时，应在各分支上装设过电流保护，带时限跳开本分支开关。应在各分支上装设过电流保护，带时限跳开本分支开关。规程未明确单分支时是否需配置过流保护。规程未明确单分支时是否需配置过流保护。对于备用变压器，当以备自投的方式投入时，如果过电对于备用变压器，当以备自投的方式投入时，如果过电流仍然存在，可认为是投入至永久性故障上，此时过流流仍然存在，可认为是投入至永久性故障上，此时过流保护可加速跳闸。一般情况下当发生过流保护动作时闭保护可加速跳闸。一般情况下当发生过流保护动作时闭锁备自投，防止故障扩大。锁备自投，防止故障扩大。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算高压侧过电流保护l 躲过变压器所带负荷中需要自起动的电动机最大起动躲过变压器所带负荷中需要自起动的电动机最大起动电流之和电流之和l 躲过低压侧一个分支负荷自起动电流和其他分支正常躲过低压侧一个分支负荷自起动电流和其他分支正常负荷总电流负荷总电流 Idz=Kk(lq+lfh)l 按与低压侧分支过电流保护配合整定按与低压侧分支过电流保护配合整定 Idz=Kk(Idz+lfh)4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算高压侧过电流保护l 动作时间配合级差微机保护取动作时间配合级差微机保护取0.3sl 按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上两相短路按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上两相短路时流过继电器的最小短路电流校验灵敏系数，应不小于时流过继电器的最小短路电流校验灵敏系数，应不小于1.5。l 在低压厂变低压侧没有装设零序过电流保护时，高压在低压厂变低压侧没有装设零序过电流保护时，高压侧的过流保护应考虑对低压侧单相接地短路时的动作灵侧的过流保护应考虑对低压侧单相接地短路时的动作灵敏性。敏性。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算高压侧单相接地零序电流保护高压厂用电系统当单相接地短路高压厂用电系统当单相接地短路电流电流10A时，接地保护应动作时，接地保护应动作于于跳闸跳闸；当单相接地电流；当单相接地电流10A时，时，接地保护可动作于接地保护可动作于发信号发信号。u中性点不接地中性点不接地u中性点经中阻或低阻接地。中性点经中阻或低阻接地。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算高压侧单相接地零序电流保护中中阻阻接接地地系系统统单单相相接接地地短短路路电电流流约约为为100-200A100-200A，低低阻阻接接地地系系统统单单相相接接地地短短路路电电流流约约为为数数百百安安到到上上千千安安。以以典典型型的的中中阻阻接接地地系系统统为为例例，高高压压厂厂用用电电额额定定电电压压为为6.3kV6.3kV，中中性性点点接接地地电电阻阻为为4040。在在零零序序网网络络中中，中中性性点点电电阻阻远远远远大大于于其其它它元元件件的的零零序序阻阻抗抗，即即该该电电阻阻在在零零序序网网中中占占主主导地位导地位。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算高压侧单相接地零序电流保护则任一点单相金属性接地短路时，接地电流均约则任一点单相金属性接地短路时，接地电流均约为为 由由此此可可见见，单单相相接接地地短短路路时时，电电流流很很大大，保保护护应应动动作于跳闸作于跳闸。零零序序过过电电流流保保护护的的定定值值应应从从高高压压厂厂用用电电系系统统的的最最末末一一级级起起逐逐级级往往上上配配合合。通通常常，最最末末一一级级的的保保护护动动作作值值可可整定为整定为1OA1OA，瞬时动作。，瞬时动作。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算低压侧中性点零序电流保护(1)(1)躲过正常运行时变压器中性线上流过的最大不平衡躲过正常运行时变压器中性线上流过的最大不平衡电流，按经验此电流一般不应超过低压线圈额定电流的电流，按经验此电流一般不应超过低压线圈额定电流的25%25%，即即 3Idz=Kk(0.25le)(2)(2)与下一级元件保护的动作电流相配合与下一级元件保护的动作电流相配合。1 1)当低压厂用变压器低压侧有分支线时，与分支线当低压厂用变压器低压侧有分支线时，与分支线零序保护相配合，即：零序保护相配合，即：4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算低压侧中性点零序电流保护2 2)当当低低压压厂厂用用变变压压器器无无分分支支线线时时，且且所所带带低低压压电电动动机机和和馈馈线线上上装装有有零零序序过过流流保保护护的的，则则与与所所带带负负荷荷的的零零序序过过流流保保护护相相配配合合，躲躲过过所所带带负负荷荷最最大大的的零零序序保保护护动动作作电电流流，即：即：3)3)当当低低压压厂厂用用变变压压器器无无分分支支线线时时，且且所所带带负负荷荷上上没没有有装装设设零零序序过过流流保保护护的的，则则与与所所带带负负荷荷的的电电流流速速断断保保护护相相配配合，躲过所带负荷的速断保护动作电流，即：合，躲过所带负荷的速断保护动作电流，即：4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算低压侧中性点零序电流保护当无厂用分支线时，低压厂用变压器零序保护应比下一当无厂用分支线时，低压厂用变压器零序保护应比下一级电动机和馈线的零序保护最大动作时限大一个时限级级电动机和馈线的零序保护最大动作时限大一个时限级差。当电动机发生接地短路时，熔断器的熔断时间一般差。当电动机发生接地短路时，熔断器的熔断时间一般约为约为0.2-0.3s0.2-0.3s，保护装置的动作时限选用，保护装置的动作时限选用0.7s0.7s。如果熔。如果熔断器的熔断时间大于断器的熔断时间大于0.2-0.3s0.2-0.3s，则应根据具体情况整定。，则应根据具体情况整定。如有厂用分支时，低厂变低压侧中性线上的零序电流保如有厂用分支时，低厂变低压侧中性线上的零序电流保护动作时间应较厂用分支线上保护的动作时限大一个时护动作时间应较厂用分支线上保护的动作时限大一个时限级差。对于使用空气开关的电动机，应严格按照厂家限级差。对于使用空气开关的电动机，应严格按照厂家说明书的要求进行时间配合，说明书的要求进行时间配合，t t选选0.5s0.5s。按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上单相接按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上单相接地短路时校验地短路时校验灵敏系数灵敏系数，应不小于，应不小于1.51.5。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例一简要经过：简要经过：20152015年年1 1月月9 9日日13:37:1713:37:17，某电厂，某电厂1 1号机脱硫号机脱硫运行盘面发报警信号，运行盘面发报警信号，DCSDCS画面显示画面显示1 1号吸收塔号吸收塔A A、B B、C C、D D四台浆液循环泵减速箱润滑油泵、四台浆液循环泵减速箱润滑油泵、1 1号吸收塔号吸收塔B B、D D浆液浆液循环泵跳闸。脱硫运行值班员立即启动循环泵跳闸。脱硫运行值班员立即启动A A浆液循环泵，浆液循环泵，但在开启但在开启A A浆液循环泵电动入口门过程中，浆液循环泵电动入口门过程中，13:4213:42：21 121 1号锅炉号锅炉MFTMFT动作，机组跳闸。首出信号为动作，机组跳闸。首出信号为1 1号吸收塔号吸收塔A A、B B、C C、D D四台浆液循环泵全停。四台浆液循环泵全停。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例一5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例一原因分析：原因分析：1 1）1 1号吸收塔号吸收塔D D搅拌器电机接地故障，综保搅拌器电机接地故障，综保装置无零序保护功能，造成装置无零序保护功能，造成380V380V脱硫保安脱硫保安MCC AMCC A段母线段母线工作电源开关越级跳闸工作电源开关越级跳闸,导致四台浆液循环泵全停。导致四台浆液循环泵全停。2 2）1 1号吸收塔号吸收塔A A、B B、C C、D D浆液循环泵减速箱润滑油泵为浆液循环泵减速箱润滑油泵为同一段母线供电，在同一段母线供电，在380V380V脱硫保安脱硫保安MCC AMCC A段母线备用电段母线备用电源投入后，由于综保装置无自启动功能，造成减速箱润源投入后，由于综保装置无自启动功能，造成减速箱润滑油泵未能启动。后续处置不够及时，恢复过程较长导滑油泵未能启动。后续处置不够及时，恢复过程较长导致锅炉致锅炉MFTMFT动作。动作。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例一处理建议：处理建议：1 1）立即将）立即将1 1号吸收塔号吸收塔B B浆液循环泵减速箱润浆液循环泵减速箱润滑油泵电源由脱硫保安滑油泵电源由脱硫保安MCC AMCC A段移至脱硫段移至脱硫PC APC A段，将段，将2 2号号吸收塔吸收塔B B浆液循环泵减速箱润滑油泵电源由脱硫保安浆液循环泵减速箱润滑油泵电源由脱硫保安MCC MCC B B段移至脱硫段移至脱硫PC BPC B段，以提高润滑油泵供电可靠性。段，以提高润滑油泵供电可靠性。2 2）对现有脱硫系统的综保装置进行更换升级，包括加装零对现有脱硫系统的综保装置进行更换升级，包括加装零序保护和自启动功能。序保护和自启动功能。3 3）及时改进供电方式，将四台）及时改进供电方式，将四台浆液循环泵、四台浆液循环泵减速箱润滑油泵浆液循环泵、四台浆液循环泵减速箱润滑油泵2:22:2分段分段接线、加装接线、加装UPSUPS柜。柜。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例二事故经过：事故经过：（1 1）20102010年年2 2月月1818日日10:4010:40分，化学分，化学2 2号清水号清水泵故障，引起化学变零序保护动作切除化学工作变，备泵故障，引起化学变零序保护动作切除化学工作变，备用变联动成功，但用变联动成功，但2 2秒后也被零序保护动作切除。秒后也被零序保护动作切除。（2 2）20092009年年6 6月月2222日日2323时，化学时，化学3 3号生水泵故障，引起号生水泵故障，引起化学变零序保护动作切除化学工作变，备用变联动成功，化学变零序保护动作切除化学工作变，备用变联动成功，但马上被过流保护切除。但马上被过流保护切除。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例二事事故故原原因因：（1 1）查查找找故故障障原原因因时时发发现现电电机机热热继继电电器器未未动动作作、熔熔断断器器接接地地相相熔熔断断其其他他两两相相未未熔熔断断；真真正正原原因因为为2 2号号清清水水泵泵电电机机电电源源电电缆缆单单相相绝绝缘缘破破损损与与电电缆缆管管接接地地引引起。起。（2 2）查查找找故故障障原原因因时时发发现现电电机机热热继继电电器器可可能能动动作作但但接接触触器器粘粘死死、熔熔断断器器接接地地相相熔熔断断其其他他两两相相未未熔熔断断，但但其其刀刀熔熔开开关关着着火火引引起起相相间间短短路路致致使使过过流流动动作作。真真正正原原因因为为3 3号号生生水水泵泵电电机机由由于于电电机机振振动动与与接接线线合合摩摩擦擦，引引起起单单相相绝绝缘受损接地引起。缘受损接地引起。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例二原原因因分分析析：该该厂厂低低压压厂厂用用段段开开关关由由DW914DW914型型AHAH开开关关和和刀刀熔熔开开关关两两种种。AHAH开开关关用用于于控控制制大大功功率率重重要要用用电电负负荷荷，开开关关自自身身带带有有短短路路、过过流流、接接地地等等保保护护；刀刀熔熔开开关关用用于于控控制制小小用用电电负负荷荷，它它配配有有20-300A20-300A熔熔断断器器，100A100A以以下下配配RTORTO型，大于型，大于100A100A配配NTONTO型。型。该该厂厂化化学学变变设设有有零零序序保保护护，零零序序保保护护继继电电器器型型号号为为BL-4/5BL-4/5，变变流流比比为为1500/51500/5，整整定定值值为为3A3A、2s2s，且且为为反反时时限动作。限动作。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例二5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例二原因分析：原因分析：接地短路电流是按照纯金属性接地计算，短接地短路电流是按照纯金属性接地计算，短路电流足够大，理论上不会出现越级跳闸。但为什么化路电流足够大，理论上不会出现越级跳闸。但为什么化学系统会出现相似两次越级跳闸现象呢？两次接地都由学系统会出现相似两次越级跳闸现象呢？两次接地都由于电机振动将电机电缆单相绝缘破坏，电缆随着电机振于电机振动将电机电缆单相绝缘破坏，电缆随着电机振动间歇性直接或通过弧光间接与电缆管和电机接线盒接动间歇性直接或通过弧光间接与电缆管和电机接线盒接地，另外由于是母线下负荷，还应计入负荷电缆阻值，地，另外由于是母线下负荷，还应计入负荷电缆阻值，因此产生接地短路电流阻抗值将远大于理论计算阻抗值。因此产生接地短路电流阻抗值将远大于理论计算阻抗值。所以实际产生接地短路电流不但小于理论值，而且小于所以实际产生接地短路电流不但小于理论值，而且小于继电器特性曲线与熔断器的预期电流时间特性曲线交继电器特性曲线与熔断器的预期电流时间特性曲线交汇点，所以会出现继电器先动，而熔断器后熔或不熔的汇点，所以会出现继电器先动，而熔断器后熔或不熔的越级跳闸现象。越级跳闸现象。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例案例二改改进进措措施施：1)1)对对未未装装设设接接地地保保护护的的大大容容量量电电机机（45kW45kW），装装设设带带有有接接地地保保护护功功能能电电机机保保护护仪仪，在在电电机机出出现现接接地地时时，能能迅迅速速切切除除接接地地故故障障。不不引引起起变变压压器器误误动动。2 2）对对变变压压器器零零序序保保护护定定值值进进行行调调整整，躲躲过过最最大大熔熔断断器器动动作作时时间间。3 3）购购置置相相应应的的试试验验设设备备，对对热热继继电电器器、电电机机保保护护器器进进行行检检验验，对对熔熔断断器器抽抽样样进进行行铅铅丝丝熔熔断断特特性性试试验。验。谢谢！祝工作顺利！