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電力系統繼電保護與安全自動裝置

發布時間:2025-06-06 19:07:54

⑴ 繼電器,繼電保護裝置和繼電保護的含義很區別是什麼

繼電保護及安全自動裝置是電力系統中不可或缺的重要組成部分,兩者通常被一同提及。繼電保護裝置的主要職責是確保變壓器、線路、發電機等設備的正常運行,它能在設備正常運行時保持穩定,在設備發生故障時能夠迅速採取措施,確保故障不影響整體系統。而安全自動裝置則側重於整個電網的安全運行,通過提高供電可靠性來確保電網的穩定。

繼電保護裝置主要由保護裝置和測控裝置組成。保護裝置能夠提供主保護和後備保護,例如光纖差動保護、距離保護、母差保護等,這些保護措施能夠迅速定位故障並進行隔離,避免故障擴散。而測控裝置則負責控制斷路器、隔離開關的動作,確保電力系統的安全穩定運行。

安全自動裝置則包括穩控裝置、低壓低周減載裝置、振盪解列裝置、重合閘和備自投裝置等。其中,穩控裝置在電網容量日益增大的今天顯得尤為重要。當高壓線路或超高壓、特高壓線路(一般指220kV及以上電壓等級的線路)發生故障跳閘時,穩控裝置能夠迅速下達指令,將部分負荷轉移到其他線路或變電站,避免大面積停電甚至電網崩潰的發生。

低壓低周減載裝置則主要用於控制變電站內部線路的負荷,當系統電壓或頻率降低到一定水平時,該裝置會自動切除部分負荷,防止系統因過載而崩潰。振盪解列裝置則是在系統發生振盪時,迅速甩掉部分負荷,以穩定系統頻率和電壓。

綜上所述,繼電保護裝置與安全自動裝置雖然都是電力系統中的重要組成部分,但它們在功能和作用上存在明顯區別。繼電保護裝置主要側重於設備和局部電網的安全運行,而安全自動裝置則更注重整個電網的安全穩定運行,確保電力系統的可靠性和穩定性。

⑵ 大電網對繼電保護和安全自動裝置的要求

電網對繼電保護的基本要求是可靠性、選擇性、快速性、靈敏性,即通常所說的「四性」,這些要求之間,有的相輔相成、有的相互制約,需要對不同的使用條件分別進行協調。

(l) 可靠性:是對繼電保護最基本的性能要求,它又可分為可信賴性和安全性2個方面。可信賴性要求繼電保護在異常或故障情況下,能准確地完成設計所要求的動作;安全性要求繼電保護在非設計所要求動作的所有情況下,能夠可靠地不動作。

(2) 選擇性:是指在對電網影響可能最小的地方,實現斷路器的控制操作,以終止故障或電網事故的發展。如對電力設備的繼電保護,當電力設備故障時,要求最靠近故障點的斷路器動作斷開電網的供電電源,即電力設備繼電保護的選擇性。選擇性除了決定於繼電保護裝置本身的性能外,還要求滿足從電源算起,愈靠近故障點,其繼電保護裝置的故障啟動值愈小,動作時間愈短;而對振盪解列裝置,則要求當電網失去同步穩定性時,其所動作的斷路器斷開點,在解列後兩側電網可以各自安全地同步運行,從而終止振盪等。

(3) 快速性:是指繼電保護應以允許的可能最快的速度動作於斷路器跳閘,以斷開故障或終止異常狀態的發展。繼電保護快速動作可以減輕故障元件的損壞程度,提高線路故障後自動重合閘的成功率,並特別有利於故障後的電力系統同步運行的穩定性。快速切除線路和母線的短路故障,是提高電力系統暫態穩定的最重要手段。

(4) 靈敏性:是指繼電保護對設計規定要求動作的故障和異常狀態能夠可靠動作的能力。故障時進入裝置的故障量與給定的裝置啟動值之比,為繼電保護的靈敏系數,它是考核繼電保護靈敏性的具體指標,在一般的繼電保護設計與運行規程中都有具體的規定要求。

⑶ 為什麼要對繼電保護裝置改造

1繼電保護裝置更新的必要性
繼電保護及安全自動裝置在電力系統中擔負著快速切除故障點,減小事故范圍的重要任務,是電力系統不可分割的重要組成部分。由於建站時間早,三門峽水電廠的繼電保護裝置大多為前蘇聯、阿城繼電器廠和許昌繼電器廠的電磁型保護,雖然在八十年代末九十年代初對部分保護裝置進行過更新改造,例如將110KV線路保護由電磁型保護更新為「四統一」晶體管保護,後來又將三鋁線的晶體管保護更新為南自廠的WXB-01型線路微機保護,但因為大多數繼電保護裝置運行時間都在十年以上,隨著設備運行時間的增加,設備各項技術性能指標逐步下降,保護拒動、誤動的情況時有發生,嚴重影響了水電廠的安全、優質、高效運行。
進入90年代中後期,隨著國內少人值班水電廠的出現,三門峽水電廠也加快了綜合自動化改造的步伐,這就要求繼電保護裝置在滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的前提下,還應具有組網和數據通信的能力。因此,做為水電廠綜合自動化改造工程的一部分,也為了要提高繼電保護裝置的安全可靠性,三門峽水電廠從1995年開始有計劃、有步驟地對廠內的繼電保護裝置進行更新改造。
2更新改造的原則
確立正確的改造原則是改造成功的關鍵。三門峽水電廠第一台微機型保護裝置1991年底應用於三鋁線,1993年又將三高線保護由晶體管保護裝置更新為微機型保護裝置,為繼電保護裝置更新改造積累了經驗,逐步確立了繼電保護設備更新改造原則,1995年三門峽水電廠開始綜合自動化改造後,率先建立了機組計算機監控系統,使繼電保護裝置的改造原則更加明確。隨著設備更新改造步伐的加快,現在已明確確立了以下改造原則:
(1)經過改造,提高站內繼電保護裝置的可靠性。
(2)對保護配置不完整的設備,進行保護配置的完善和優化。
(3)保護裝置應具有組網和數據通訊的能力。
(4)在保證保護裝置各項技術指標最優的前提下,盡可能降低更新成本,即達到最佳性價比。
改造原則的確立使繼電保護裝置更新改造效果良好,例如主變壓器繼電保護設備通過更新改造,增加了零序間隙保護、斷路器失靈起動功能、零序選跳功能後,使保護配置更加完善合理,也進一步提高了保護動作的可靠性。
3繼電保護裝置的選型原則
繼電保護裝置的正確選型,有利於設備的規范化管理,適應水電廠綜合自動化改造及以後計算機監控系統完善的需要。以下是三門峽水電廠繼電保護裝置更新選型的原則:
(1)所選保護裝置,應具有成熟的技術和很高的安全可靠性,符合電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施的有關規定,經現場運行表明其性能指標均達到要求的微機型設備。
(2)保護配置除應滿足實際需要外,還應符合DL400—91《繼電保護和安全自動裝置技術規程》中對電力設備保護配置的有關規定。
(3)所選保護裝置除必須滿足規程要求並結合現有相關設備的技術要求外,還應兼顧保護技術的發展、升級、組網功能的需要,在對具有一定技術實力並有完整質量保證體系和完整的售後服務的多個生產廠家進行技術經濟對比後,選擇具有較高性價比、便於運行和維護的產品作為選型目標。
(4)同一類設備的保護裝置型號應盡量統一,以利於設備維護和安全運行,也便於綜合管理。
4保護裝置的更新改造
4.1發電機保護裝置的更新
三門峽水電廠1~5#發電機繼電保護裝置原為晶體管保護,使用年限已超過10年,裝置老化比較嚴重,維護周期縮短,保護誤動現象時有發生,例如2#發電機失磁保護就曾因該保護裝置背板焊接線脫落導致失磁保護誤動。6、7#發電機保護在1994年和1997年擴裝機組時採用了集成電路保護,經過近10年的運行,6#機保護電源掉電後在直流電源恢復時不能自啟動、7#機縱差保護多次發生因定值撥輪接觸不良而造成速斷閉鎖誤發信號等問題的存在成為提高保護裝置可靠性的瓶頸。
為解決這一問題,保護裝置的更新改造隨機組監控自動化改造同步進行。3#機保護於1995年更新,當時發電機微機保護裝置剛開始應用,使用效果不易確定,因而選擇了生產、應用處於主導地位的集成電路保護;隨著發電機微機保護在國內各使用單位的逐步推廣應用,經過市場調研和技術論證,發電機微機保護裝置首先在4#機運用,其可靠性高、安裝調試簡單、運行維護方便、可與計算機監控系統通信等優點是集成電路保護無法與之相比的,所以在此後更新的5#、1#、2#、6#、7#機保護也都採用了微機型保護。3#機的集成電路保護也擬於近兩年內更新為微機保護。更新後的保護裝置可靠性大為提高,微機保護還有簡單的事故分析能力,並可通過通訊介面實現與監控系統的通訊。
4.2變壓器保護裝置的更新
1~4#主變壓器保護是前蘇聯及阿城繼電器廠的電磁型保護,已運行了二十餘年,一方面繼電器的各項性能指標下降,備品、備件短缺,保護裝置的動作可靠性降低,影響了主變壓器的安全運行,另一方面保護配置不完整,落實「反措」困難,也不利於電力系統的穩定運行,在完善保護配置的思想指導下及市場調研的基礎上,經過招標,將3#、4#主變壓器保護更新為微機型變壓器保護裝置。因2#主變壓器於2002年8月遭雷擊,絕緣損壞而予以更新,相應保護裝置的更新隨變壓器的更新同時進行,2#主變壓器保護也選用了微機型保護。1#主變壓器保護裝置更新做為1~3FB更新改造項目的有機組成部分,在1#主變更新、相應電氣主結線更改過程中,已將1#主變、廠用11#和12#變壓器保護由電磁型保護更新為微機保護。3#主變壓器微機保護作為三門峽水電廠第一台主變壓器微機保護,自2003年1月投運以來,運行情況良好,保護裝置具有較為完善的人機交互界面,可存儲多套保護定值,使運行、維護工作更為便捷。因為在1~3FB更新改造工作中,將由1#主變取代3#主變作為聯絡變,3#主變退出運行,因此將原3#主變壓器微機保護裝置經過改造成為1#主變壓器微機保護裝置。2006年3月,1#主變、廠用11#和12#變壓器微機保護已全部投入運行。
6、7#主變壓器保護採用了當時應用較為廣泛的集成電路保護,隨著運行年限的增加,保護裝置在硬體上的不足多次引發了保護的誤動,如6#主變保護曾因抗干擾能力差,發生過兩次差動保護誤動跳閘,7#主變差動保護曾因定值撥輪接觸不良而造成保護誤動跳閘,檢修人員採用將控制電纜更換為屏蔽電纜、短接定值撥輪內部電阻的方法基本解決了差動保護誤動的問題,保證了主保護的安全可靠性。但由於設計、製造上的原因,整套保護裝置的可靠性仍不太高,經常出現6號變壓器負序方向保護、7#變壓器非全相保護誤發信號的情況,無法解決。並且6#、7#發電機出口開關遮斷容量不足,7#機出口開關曾發生過爆炸,為徹底解決電氣一、二次設備存在的問題,於2004年對相應單元的一次設備進行改造,將6#發電機變壓器、7#發電機變壓器間隔的一次接線方式由單元接線改為發變組接線,拆除了發電機出口開關,發電機和變壓器原來的集成電路保護隨之更新為發變組微機保護。
4.3線路保護裝置的更新
三門峽水電廠的微機保護最早應用於三鋁線,現在三高線、三虢線、三22旁開關、三鋁線、Ⅰ虢水線、Ⅱ虢水線、及三11旁開關已全部使用了微機保護。微機型線路保護與原來的「四統一」晶體管線路保護相比,具有調試、維護方便,能記錄故障信息便於事故分析,提供故障距離以利於故障點的查找等優點,由於微機保護的定檢周期較長,進行定值修改、保護定檢、事故處理等而需要停電的時間縮短,直接提高了發電經濟效益。
4.4母線保護的更新
母線故障是最嚴重的電氣故障之一,母線保護是正確迅速切除母線故障的重要手段,它的拒動或誤動將給電力系統帶來嚴重危害。三門峽水電廠原來的110KV母線保護採用的是前蘇聯生產的電磁型保護裝置,已運行了二十多年,現已屬淘汰設備,在運行中存在著繼電器元件性能降低,備品、備件短缺,檢修維護困難,裝置動作可靠性差等問題,影響了母線的安全運行,已於2003年底更新為微機型母線保護裝置。
三門峽水電廠在擴裝了6、7號機之後,220KV系統增加了兩台變壓器(6、7#主變壓器)和一條出線(三虢線),原有的電磁型母線保護已不能很好地滿足使用要求且存在死區,而於1997年更新為南自廠的JCMZ-101型中阻抗集成電路母線保護。中阻抗母線保護具有對電流互感器無特殊要求,220KV系統變比不同的電流互感器均可接入該裝置;安全可靠性較高,速動性較好等優點,它與220KV斷路器失靈保護有機結合較好地解決了母線保護存在死區的問題。但隨著該套保護裝置運行時間的延長,集成電路保護固有的硬體問題也不斷暴露,在2005年5月220KV母線保護定檢工作中,發現定值撥輪接觸電阻阻值增大導致保護定值有較大偏差,母差電流迴路切換繼電器接電接觸不良造成母差保護拒動。這些問題的存在,將直接導致繼電保護裝置正確動作率的大幅度下降,威脅電力系統的安全,因此,220KV母線保護擬於2006年更新。
4.5故障錄波器的更新
110KV及220KV故障錄波器均在1994年進行過更新改造,但因為是微機型故障錄波器的早期產品,在運行過程中存在的問題較多:如實時時鍾計時系統誤差過大,不利於事故分析;列印故障信息報告的繪圖機不能長期通電進行故障信息報告的實時列印,否則極易損壞;存儲錄波數據的5吋低密軟盤現在無處購買,設備維護困難;裝置不具有數據遠傳功能,且錄波通道的數量不足等,嚴重影響了對電力系統事故的正確、及時分析。為此經過技術論證,於2001年將220KV故障錄波器由一台煙台奧特公司生產的GLQ-2型微機故障錄波器更新為兩台南京銀山電子有限公司生產的YS-8A型微機故障錄波器,2004年底將110KV故障錄波器由一台GLQ-2型微機故障錄波器更新為一台武漢中元華電科技有限公司的ZH-2型微機故障錄波器,裝置投運後,經過多次電力系統沖擊、7號主變壓器保護誤動、5號發電機保護動作、三鋁線線保護動作等的考驗,新錄波器數據記錄完整,錄波正確率達到100,為迅速判斷事故原因、分析保護裝置的動作行為提供了依據,證明故障錄波器的更新是成功的。
4.6廠用電6KV保護裝置的更新
廠用電6KV系統一方面為水電廠電力生產提供廠用電電源,另一方面還是三門峽水利樞紐防汛設施的主要電源,其開關櫃系前蘇聯六十年代生產的抽出式小車開關,斷路器採用少油斷路器,保護裝置屬於電磁型保護。由於開關櫃內開關連桿轉動部分軸承磨損嚴重導致開關經常出現慢分現象,SK接點過度磨損造成斷路器輔助觸點接觸不良影響斷路器的正常分合,加上開關櫃沒有完善的「五防」閉鎖措施,備品備件極難購買,嚴重影響設備的安全運行與維護,因此,廠用電6KV系統開關櫃於2003年全部更新,並完善了6KV系統計算機監控系統,更新後的開關櫃採用了SEL型微機保護綜合裝置。該微機型保護裝置可准確記錄斷路器動作時間、故障類型及短路電流,便於運行人員准確、快速判斷故障原因,及時採取應對措施。
4.7專業人員的技術培訓
原有的電磁型保護、晶體管保護更新為微機型保護後,保護邏輯功能越來越多是由軟體編程來實現的,整個保護裝置可以看作是一套終端,一套綜合裝置,其數據採集、延時、邏輯、出口已不再象電磁型保護、晶體管保護那樣由單個的繼電器組成,因此繼電保護裝置的調試、維護方法有了很大改變。而保護裝置正確動作率的提高與保護人員技術水平的提高是成正比例的,所以專業人員的技術培訓有必要與設備更新改造工作同步進行。我們採用外派人員參與設備的出廠調試、請生產廠家的技術人員到現場結合實際設備進行技術講解、參加生產廠家舉辦的新設備、新產品技術培訓班、購買錄像帶等方法進行專業人員的技術培訓,以老帶新,注重專業人才的梯隊培養,經過實踐證明,對專業人員的業務水平提高有很大的促進作用,也為電廠的持續發展儲備了人才。

⑷ 繼電保護在電力系統中有什麼作用

電力系統是由各種電氣元件組成的,由於自然環境、製造質量、運行維護版水平等多方面的原因,權各電氣元件在運行中不可能一直保持正常狀態。因此就要有專門的技術來為電力系統建立一個安全保障體系。其中最重要的專門技術之一就是繼電保護技術。
繼電保護裝置用於實時檢測電力系統各元件的運行狀態。一旦系統發生故障或異常,繼電保護裝置迅速動作實現故障隔離或告警,保證電力系統的安全和穩定。功能如下:
1、自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統中切除,使故障元件免於繼續遭到破壞,保證無故障部分迅速恢復正常運行。(故障)
2、反應電氣元件的不正常運行狀態,並根據運行維護條件(例如有無經常值班人員),而動作於發出信號、減負荷或跳閘。(不正常運行)
一般應滿足四個基本要求:選擇性、速動性、靈敏性、可靠性

⑸ 變電站內的繼電保護及安全自動裝置具體分別是指那些裝置,兩者又有什麼區別

繼電保護及安全自動裝置是電力系統中的重要組成部分,它們的主要功能是防止電力系統失去穩定性、防止事故進一步擴大、防止電網崩潰以及幫助恢復電力系統的正常運行。這些裝置通過檢測電力系統的運行狀態,一旦發現異常情況,能夠迅速採取措施,保護電力設備不受損害,並確保系統的安全穩定。

具體而言,繼電保護裝置指的是能夠檢測電力系統中的故障並快速響應,從而隔離故障部分,防止故障進一步蔓延到整個系統,保障電網的穩定運行。常見的繼電保護裝置包括:差動保護裝置、距離保護裝置、零序保護裝置、電流保護裝置、電壓保護裝置等。

而安全自動裝置則是為了保障電力系統的安全,防止系統出現不可控的情況,如大面積停電等。它不僅包括了穩定控制裝置、失步解列裝置、低頻減負荷裝置、低壓減負荷裝置、過頻切機裝置,還包括了備用電源自投裝置、自動重合閘、水電廠低頻自啟動裝置等。

其中,穩定控制裝置用於控制電力系統中的功率失衡,避免系統失去穩定性;失步解列裝置則是在電力系統出現失步運行時,能夠迅速解列,避免故障進一步擴大;低頻減負荷裝置和低壓減負荷裝置則是在系統出現頻率或電壓下降時,自動切除部分負荷,以保證系統頻率和電壓的穩定;過頻切機裝置則是在系統出現過頻運行時,能夠切除部分發電機,避免系統頻率過高;備用電源自投裝置和自動重合閘則是在主電源發生故障時,能夠迅速切換到備用電源,恢復電力系統的正常運行;水電廠低頻自啟動裝置則是在系統出現低頻運行時,能夠自動啟動水電廠,恢復系統的頻率。

總的來說,繼電保護裝置側重於故障檢測與隔離,而安全自動裝置則側重於系統整體的安全穩定運行,兩者相輔相成,共同確保電力系統的安全與穩定。

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