變電站繼電保護(hù)培訓(xùn)教材

./變電站、繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)資料二零一二二月.第一章變電站基礎(chǔ)知識(shí)1.電力系統(tǒng)概述：1.1電力系統(tǒng)定義：電力系統(tǒng)是電能生產(chǎn)、變換、輸送、分配、消費(fèi)的各種設(shè)備按照一定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求有機(jī)組成的一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)的總稱。簡(jiǎn)言之,電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò),它包括通過(guò)電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。1.2電力系統(tǒng)的構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)是由鍋爐〔反應(yīng)堆〕、汽輪機(jī)〔水輪機(jī)〕、發(fā)電機(jī)等生產(chǎn)電能的設(shè)備,變壓器、輸電線路等變換、輸送、分配電能的設(shè)備,電動(dòng)機(jī)、電熱電爐、家用電器、照明等各種消耗電能的設(shè)備以與測(cè)量、保護(hù)、控制乃至能量管理系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一整體。1.3電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)1.3.1額定電壓等級(jí)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的部分標(biāo)準(zhǔn)電壓〔額定電壓〕如下表：控制屏的顏色電力設(shè)備額定線電壓發(fā)電機(jī)線電壓變壓器一次線電壓變壓器二次線電壓深灰220V230V220V330V黃褐380V400V380V400V深綠3KV3.15KV3和3.15KV3.15和3.3KV深藍(lán)6KV6.3KV6和6.3KV6.3和6.6KV絳紅10KV10.5KV10和10.5KV10和11KV淺綠13.8KV綠15.75KV粉紅18KV鮮黃35KV35KV38.5KV朱紅110KV110KV121KV紫220KV220KV242KV白330KV330KV363KV淡黃500KV500KV550KV通常取線路始末電壓的算術(shù)平均值作為用電設(shè)備以與電力網(wǎng)的額定電壓。由于用電設(shè)備的允許電壓偏移為±5%,而延線路的電壓降落一般為10%,這就要求線路始端電壓為額定值的105%,以保證末端電壓不低于95%。發(fā)電機(jī)往往接于線路始端,因此發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路的105%。通常,6.3KV多用于50MW與以下的發(fā)電機(jī)；10.5KV用于25~100MW的發(fā)電機(jī)；13.8KV用于125MW的汽輪發(fā)電機(jī)和72.5MW的水輪發(fā)電機(jī)；15.75KV用于200MW的汽輪發(fā)電機(jī)和225MW的水輪發(fā)電機(jī)；18KV用于300MW的汽輪發(fā)電機(jī)。變壓器的一次額定電壓：升壓變壓器一般與發(fā)電機(jī)直接相連,故與發(fā)電機(jī)相同,見(jiàn)表中有"*"降壓變壓器相當(dāng)于用電設(shè)備,故與線路相同。變壓器的二次額定電壓：考慮到變壓器內(nèi)部的電壓降落一般為5%,故比線路高5%~10%。只有漏抗很小的、二次測(cè)線路較短和電壓特別高的變壓器,采用5%。習(xí)慣上把1KV以上的電氣設(shè)備稱為高壓設(shè)備反之為低壓設(shè)備。1.3.2電壓等級(jí)的使用X圍：500、330、220KV多半用于大電力系統(tǒng)的主干線；110KV既用于中小電力系統(tǒng)的主干線,也用于大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)；35、10KV既用于大城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),也廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)。大功率電動(dòng)機(jī)用3、6、10KV,小功率電動(dòng)機(jī)用220、380V；照明用220、380V。1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式1.4.1中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng),也稱小接地短路電流系統(tǒng)。供電可靠性高,但對(duì)絕緣水平要求高。電壓等級(jí)較高的系統(tǒng),絕緣費(fèi)用在設(shè)備總價(jià)格中占相當(dāng)大比重,故多用于60KV級(jí)以下的系統(tǒng)。當(dāng)3~6KV網(wǎng)絡(luò)接地電流﹤30A10KV網(wǎng)絡(luò)接地電流﹤20A35~60KV網(wǎng)絡(luò)接地電流﹤10A采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式反之,采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。1.4.2中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：大電流接地系統(tǒng),也稱大接地短路電流系統(tǒng)。單相接地需跳閘,但對(duì)絕緣水平要求不高。110KV與以上系統(tǒng)采用。1.5電力系統(tǒng)工程學(xué)科1.5.1電力系統(tǒng)理論以電路、電磁場(chǎng)、電機(jī)理論為基礎(chǔ)。1.5.2輸配電技術(shù)超高壓輸電線路、遠(yuǎn)距離交直流輸電系統(tǒng),以與提高輸電線路輸送能力等方面的問(wèn)題。1.5.3電力系統(tǒng)規(guī)劃穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析、暫態(tài)過(guò)程分析、安全性分析、電能質(zhì)量管理、運(yùn)行方式優(yōu)化1.5.4電力系統(tǒng)保護(hù)故障分析、元件保護(hù)、線路保護(hù)、系統(tǒng)性故障保護(hù)和過(guò)電壓與其防護(hù)。1.5.5電力系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)采集、變量調(diào)節(jié)、電能質(zhì)量控制、運(yùn)行優(yōu)化控制、能量管理系統(tǒng)?！峨娏ο到y(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》：電力系統(tǒng)得基本知識(shí)、電力系統(tǒng)中各元件的特性和數(shù)學(xué)模型、電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的分析和計(jì)算、電力系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試和優(yōu)化?！峨娏ο到y(tǒng)暫態(tài)分析》：電磁暫態(tài)過(guò)程〔故障分析〕、機(jī)電暫態(tài)過(guò)程〔穩(wěn)定性分析〕《發(fā)電廠電氣設(shè)備》、《發(fā)電廠與變電站二次回路》、《繼電保護(hù)》、《自動(dòng)裝置原理》、《電力系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)》、《高電壓技術(shù)》2.變電站基礎(chǔ)2.1定義：電力網(wǎng)中的線路連接點(diǎn),用于交換電壓、交換功率和匯集、分配電能的設(shè)施。2.2分類：根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用可分為以下幾類：樞紐變電站：在系統(tǒng)處于樞紐地位,一般為500或330KV。全所停電,引起系統(tǒng)解列或癱瘓。中間變電站：一般設(shè)在高壓和超高壓主要環(huán)線線路或系統(tǒng)主要干線的接口處,起中間環(huán)節(jié)作用,電壓為220~330KV。全所停電,引起區(qū)域網(wǎng)解列。地區(qū)變電站：主要給所屬地區(qū)供電,電壓一般為110~220KV。全所停電,引起所屬地區(qū)停電。企業(yè)變電站：工礦企業(yè)專用變電站,電壓一般為110KV,中大企業(yè)多為220KV。全所停電,引起該企業(yè)停電。終端變電站：在輸電線路的終端,直接向用戶供電,電壓多為110KV。全所停電,引起用戶停電。開(kāi)關(guān)站：無(wú)變壓器,只起匯集、分配電能的作用,電壓為10KV。它主要包括一次設(shè)備和二次設(shè)備。2.3一次設(shè)備：2.3.1定義和分類：通常把生產(chǎn)、輸送、變換電壓、分配電能的設(shè)備稱為一次設(shè)備。分類：生產(chǎn)和變換電能的設(shè)備：發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)。接通和斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)設(shè)備：斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、接觸器等。限制短路電流或防御過(guò)電壓的設(shè)備：電抗器、避雷器。接地裝置載流導(dǎo)體：母線、電纜、架空線路。補(bǔ)償裝置：調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器、電容器、并聯(lián)電抗器。儀用互感器：電流互感器、電壓互感器2.3.2電力變壓器：2.3.2.1定義：借助于電磁感應(yīng)作用,將一種交流電壓和電流變成相同頻率的另一種或幾種不同電壓或電流,并用于電力系統(tǒng)輸電、配電和用電的電氣設(shè)備。2.3.2.2分類：

相數(shù)：?jiǎn)蜗?、三相、多相變壓器?/p>

繞組數(shù)：雙繞組、三繞組、多繞組、自藕變壓器。

用途：升壓、降壓變壓器。

調(diào)壓方式：有載調(diào)壓、無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓、無(wú)分接變壓器。

絕緣介質(zhì)：油侵、干式變壓器。2.3.2.3有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)：自整角機(jī)指示位置、ZY1型〔XX長(zhǎng)征電器廠〕、MR型〔西德〕有載開(kāi)關(guān)。例如：35/10±3×2.5%位置顯示：當(dāng)?shù)仫@示、控制室顯示、遠(yuǎn)方顯示。編碼方式、空接點(diǎn)方式、直流遙測(cè)方式。2.3.2.4圖形與文字符號(hào)表示：文字符號(hào)：TM<新>B<舊>2.3.3斷路器：2.3.3.1用途：在正?；蚬收蠣顟B(tài)下,接通或斷開(kāi)高壓電路的專用電器。斷路器的觸頭裝有特殊的滅弧裝置,能迅速的斷開(kāi)短路電流,切斷故障電路。2.3.3.2分類：根據(jù)滅弧介質(zhì)：油斷路器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜。檢修時(shí)間短〔6次〕,易燃。少油斷路器在10~220KV得到廣泛應(yīng)用。壓縮空氣斷路器：通流與開(kāi)斷能力大,動(dòng)作時(shí)間短；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需配置空氣壓縮系統(tǒng),噪聲大。多用于110KV與以上系統(tǒng)中。真空斷路器：體積小,開(kāi)斷能力強(qiáng),開(kāi)斷時(shí)間短,可頻繁操作,不需經(jīng)常檢修〔可開(kāi)斷額定短路電流30~50次〕,無(wú)污染。用于10~35KV系統(tǒng)中,正逐步替代少油斷路器。SF6斷路器：通流與開(kāi)斷能力大,可頻繁操作,不需經(jīng)常檢修〔10~20年〕；但價(jià)格較貴?？捎糜?0~500KV系統(tǒng)中。2.3.3.3操作機(jī)構(gòu)：斷路器的操作機(jī)構(gòu)是使斷路器分閘、合閘,并將斷路器保持在合閘狀態(tài)的設(shè)備。電磁操作機(jī)構(gòu)：制造簡(jiǎn)單,成本低；但合閘消耗功率大,時(shí)間長(zhǎng),結(jié)構(gòu)笨重。廣泛用于110KV與以下的斷路器中。彈簧操作機(jī)構(gòu)：交流化操作。用于10~35KV的斷路器中。液壓式操作機(jī)構(gòu)：體積小,操作平穩(wěn),無(wú)噪聲,可交流操作；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在110KV與以上少油和SF6斷路器得到廣泛應(yīng)用。氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)：可用于各電壓等級(jí),多用于空氣斷路器。2.3.3.4圖形與文字符號(hào)表示：文字符號(hào)：QF<新>DL<舊>2.3.4隔離開(kāi)關(guān)：2.3.4.1用途：主要起隔離電壓和切換電路的作用。無(wú)滅弧裝置。注意應(yīng)"先開(kāi)后斷"?？墒謩?dòng)操作,也可電動(dòng)操作〔110KV與以上〕。2.3.4.2圖形與文字符號(hào)表示：文字符號(hào)：QS<新>G<舊>2.3.5電力電容器：2.3.5.1用途：并聯(lián)連接于交流電力系統(tǒng)中,用于補(bǔ)償感性無(wú)功功率,改善功率因數(shù),改善電壓質(zhì)量,降低線路損耗,提高系統(tǒng)或變壓器的有功輸出。2.3.5.2圖形與文字符號(hào)表示：文字符號(hào)：C2.3.6限流電抗器：2.3.6.1用途：限制短路電流在允許X圍內(nèi),保證母線殘壓不致過(guò)低〔60%〕。2.3.6.2圖形與文字符號(hào)表示：文字符號(hào)：L2.3.7熔斷器：2.3.7.1用途：用于高壓小容量電路中,作為過(guò)載和短路故障的保護(hù)設(shè)備。圖形與文字符號(hào)表示：文字符號(hào)：FU<新>RD<舊>2.3.8避雷器：2.3.8.1用途：限制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的雷電和操作過(guò)電壓。2.3.8.2圖形與文字符號(hào)表示：文字符號(hào):F2.3.9電流互感器：2.3.9.1作用：將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的小電流,使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化；使二次設(shè)備與高電壓部分隔離,保證人身和設(shè)備的安全。2.3.9.2注意：電流互感器二次側(cè)阻抗很小,相當(dāng)于短路。嚴(yán)禁將電流互感器二次側(cè)開(kāi)路。因?yàn)殚_(kāi)路一是會(huì)產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓,危與設(shè)備與人身安全；二是由于鐵芯內(nèi)的磁通劇增,電流互感器嚴(yán)重發(fā)熱將其燒毀；三是鐵芯飽和產(chǎn)生剩磁使電流互感器誤差增大。電流互感器二次回路不允許安裝熔斷器。2.3.9.3電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)：儀用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)：準(zhǔn)確級(jí)I/Ie電流誤差±%相位誤差±’50.4150.1200.28100~1200.150.250.7530200.3515100~1200.2100.551.590200.7545100~1200.530153180201.590100~120160保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)：準(zhǔn)確級(jí)額定電流下的誤差額定準(zhǔn)確先值下的誤差〔I=NIe〕電流誤差±%相位誤差±’5PN160510PN3102.3.9.4圖形與文字符號(hào)表示：文字符號(hào)：TA<新>LH<舊>2.3.10電壓互感器：2.3.10.1作用：將一次回路的大電壓變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的小電壓,使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化；使二次設(shè)備與高電壓部分隔離,保證人身和設(shè)備的安全。2.3.10.2注意：電壓互感器二次側(cè)阻抗很大,相當(dāng)于開(kāi)路。嚴(yán)禁將電壓互感器二次側(cè)短路。因?yàn)閿嗦芬皇菚?huì)產(chǎn)生很大的短路電流,故電壓互感器二次回路必須安裝熔斷器或空氣開(kāi)關(guān)。2.3.10.3電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí):準(zhǔn)確級(jí)額定電流下的誤差保證誤差的條件〔U/Ue〕電壓誤差±%相位誤差±’0.10.150.8~1.20.20.2100.50.5201140332.3.10.4電壓互感器的接線方式：

單相電壓互感器接線：不完全星形〔V-V〕接線：只能測(cè)量線電壓,不能測(cè)量相電壓。廣泛用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中。三相三柱式電壓互感器接線：只能測(cè)量線電壓,不能測(cè)量相電壓。三相五柱式電壓互感器接線：既能測(cè)量線電壓,又能測(cè)量相電壓,還能測(cè)量零序電壓。廣泛用于3~10KV配電裝置。三臺(tái)單相三繞組電壓互感器接線：既能測(cè)量線電壓,又能測(cè)量相電壓,