電力系統(tǒng)中的故障與保護(hù)

電力系統(tǒng)中的故障與保護(hù)匯報(bào)人：2024-01-29CATALOGUE目錄電力系統(tǒng)故障概述電力系統(tǒng)保護(hù)原理輸電線路保護(hù)技術(shù)變壓器保護(hù)技術(shù)發(fā)電機(jī)組保護(hù)技術(shù)母線及其他設(shè)備保護(hù)技術(shù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)在保護(hù)中應(yīng)用總結(jié)與展望電力系統(tǒng)故障概述01故障類型與原因通常由絕緣損壞、設(shè)備缺陷或外力破壞等原因引起?？赡苡捎趯?dǎo)線斷裂、接頭松動(dòng)或設(shè)備故障等原因造成。多因設(shè)備絕緣不良、雷電過(guò)電壓或操作過(guò)電壓等因素導(dǎo)致。包括多種類型故障同時(shí)發(fā)生的情況，如短路與斷線并存等。短路故障斷線故障接地故障復(fù)雜故障電壓波動(dòng)與下降電流增大與過(guò)熱系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞經(jīng)濟(jì)損失與社會(huì)影響故障對(duì)系統(tǒng)影響故障發(fā)生后，系統(tǒng)電壓可能出現(xiàn)大幅波動(dòng)或下降，影響用戶正常供電。嚴(yán)重故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)，進(jìn)而引發(fā)連鎖反應(yīng)和更大范圍的停電。故障導(dǎo)致電流異常增大，可能引發(fā)設(shè)備過(guò)熱甚至燒毀。故障處理不當(dāng)可能給電力企業(yè)和用戶帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)造成不良社會(huì)影響。通過(guò)分析電壓、電流等電氣量的變化特征來(lái)判斷故障類型和位置。基于電氣量的診斷方法利用聲音、振動(dòng)、溫度等非電氣量信息進(jìn)行故障診斷?；诜请姎饬康脑\斷方法行波法通過(guò)分析故障行波在系統(tǒng)中的傳播特性來(lái)定位故障點(diǎn)；阻抗法通過(guò)測(cè)量故障回路的阻抗來(lái)判斷故障位置。行波法與阻抗法應(yīng)用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)大量歷史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，實(shí)現(xiàn)故障的智能診斷和定位。人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)算法故障診斷與定位方法電力系統(tǒng)保護(hù)原理02選擇性速動(dòng)性靈敏性可靠性繼電保護(hù)基本要求01020304保護(hù)裝置應(yīng)只切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。保護(hù)裝置應(yīng)快速切除故障，減少故障對(duì)系統(tǒng)的影響。保護(hù)裝置應(yīng)在故障發(fā)生時(shí)靈敏動(dòng)作，避免拒動(dòng)或誤動(dòng)。保護(hù)裝置應(yīng)保證在需要?jiǎng)幼鲿r(shí)可靠動(dòng)作，不應(yīng)誤動(dòng)或拒動(dòng)。是指發(fā)生故障時(shí)，能夠以最快的速度切除故障的保護(hù)裝置，通常用于保護(hù)線路或設(shè)備的主要部分。是指當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)或斷路器失靈時(shí)，能夠切除故障的保護(hù)裝置，通常用于保護(hù)線路或設(shè)備的后備部分。后備保護(hù)分為近后備和遠(yuǎn)后備兩種。主保護(hù)與后備保護(hù)概念后備保護(hù)主保護(hù)動(dòng)作原理保護(hù)裝置通過(guò)采集電力系統(tǒng)中的電氣量（如電流、電壓、功率等），與設(shè)定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷是否發(fā)生故障，并輸出相應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二整定方法整定是指根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和故障類型，計(jì)算保護(hù)裝置的動(dòng)作參數(shù)（如動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間等）的過(guò)程。整定方法包括離線整定和在線整定兩種。離線整定是根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的短路電流來(lái)計(jì)算保護(hù)裝置的動(dòng)作參數(shù)；在線整定是根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和故障信息來(lái)調(diào)整保護(hù)裝置的動(dòng)作參數(shù)。保護(hù)裝置動(dòng)作原理及整定方法輸電線路保護(hù)技術(shù)03基于基爾霍夫電流定律，通過(guò)比較線路兩端電流的差值來(lái)檢測(cè)并定位故障。原理特點(diǎn)應(yīng)用具有絕對(duì)選擇性，不受系統(tǒng)振蕩、非全相運(yùn)行等因素影響，但需要可靠的通信通道。適用于長(zhǎng)距離、重負(fù)荷的輸電線路，以及具有多個(gè)分支的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。030201電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)

距離保護(hù)技術(shù)原理利用故障時(shí)測(cè)量到的電壓和電流來(lái)計(jì)算故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，并與設(shè)定的保護(hù)區(qū)段進(jìn)行比較，以確定是否動(dòng)作。特點(diǎn)受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響較小，但可能受到過(guò)渡電阻、系統(tǒng)振蕩等因素的干擾。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種電壓等級(jí)的輸電線路，可與其他保護(hù)技術(shù)配合使用以提高保護(hù)性能。通過(guò)比較線路兩端功率方向或電流相位來(lái)判斷故障方向，并結(jié)合通信通道實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)保護(hù)。原理具有較高的靈敏度和可靠性，但需要可靠的通信通道和精確的同步對(duì)時(shí)。特點(diǎn)適用于對(duì)保護(hù)性能要求較高的場(chǎng)合，如重要聯(lián)絡(luò)線、大容量發(fā)電廠送出線路等。應(yīng)用方向比較式縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)變壓器保護(hù)技術(shù)04包括匝間短路、繞組接地等，可能導(dǎo)致局部過(guò)熱、絕緣損壞，嚴(yán)重時(shí)造成變壓器損壞。繞組故障如鐵芯多點(diǎn)接地、鐵芯過(guò)熱等，會(huì)影響變壓器正常運(yùn)行，降低效率，甚至引發(fā)事故。鐵芯故障如油箱漏油、油位異常、冷卻系統(tǒng)故障等，可能影響變壓器散熱，導(dǎo)致溫度升高，加速絕緣老化。油箱及附件故障變壓器故障類型及危害瓦斯繼電器和油流繼電器原理及應(yīng)用瓦斯繼電器利用變壓器內(nèi)部故障時(shí)產(chǎn)生的氣體使油流推動(dòng)瓦斯繼電器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)輕瓦斯報(bào)警和重瓦斯跳閘保護(hù)。油流繼電器通過(guò)檢測(cè)變壓器油箱內(nèi)油流的速度和方向來(lái)判斷故障，通常用于大型變壓器，作為差動(dòng)保護(hù)和過(guò)流保護(hù)的后備保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)利用變壓器兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流的差值構(gòu)成保護(hù)，對(duì)變壓器內(nèi)部故障及引出線短路故障進(jìn)行快速切除。過(guò)流保護(hù)根據(jù)變壓器額定電流和過(guò)流系數(shù)設(shè)定保護(hù)定值，作為變壓器相間短路和接地短路故障的后備保護(hù)。根據(jù)實(shí)際需要，可配置多段過(guò)流保護(hù)以適應(yīng)不同故障類型和運(yùn)行方式。差動(dòng)保護(hù)和過(guò)流保護(hù)配置方案發(fā)電機(jī)組保護(hù)技術(shù)05可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞，甚至引發(fā)火災(zāi)。定子繞組相間短路短路電流產(chǎn)生熱量，可能燒毀繞組絕緣。定子繞組匝間短路若不及時(shí)處理，可能發(fā)展為相間短路或匝間短路。定子繞組單相接地轉(zhuǎn)子接地故障可能導(dǎo)致勵(lì)磁回路被破壞，影響發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地發(fā)電機(jī)組故障類型及危害定子繞組接地保護(hù)采用基波零序電壓保護(hù)、三次諧波電壓保護(hù)等方案，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定子繞組絕緣狀況，發(fā)現(xiàn)接地故障及時(shí)動(dòng)作。定子繞組匝間短路保護(hù)采用橫差保護(hù)、負(fù)序功率方向保護(hù)等方案，通過(guò)比較發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)和機(jī)端的電流、電壓等參數(shù)，判斷是否存在匝間短路故障。定子繞組接地和匝間短路保護(hù)方案采用疊加直流電壓式保護(hù)、乒乓式保護(hù)等方案，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子絕緣狀況，發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)接地故障及時(shí)預(yù)警。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)在一點(diǎn)接地保護(hù)的基礎(chǔ)上，采用轉(zhuǎn)子電流差動(dòng)保護(hù)等方案，當(dāng)發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時(shí)，保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，切斷故障電流，避免事故擴(kuò)大。轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地保護(hù)方案母線及其他設(shè)備保護(hù)技術(shù)06相間短路故障母線不同相之間發(fā)生短路，產(chǎn)生大電流和電弧，可能導(dǎo)致母線燒毀、設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)系統(tǒng)崩潰。單相接地故障母線某相與地之間發(fā)生短路，導(dǎo)致該相電流增大，可能損壞設(shè)備絕緣，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。三相短路故障母線三相之間同時(shí)發(fā)生短路，是最為嚴(yán)重的故障類型，短路電流巨大，對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備造成極大沖擊。母線故障類型及危害基于基爾霍夫電流定律，通過(guò)比較母線進(jìn)線和出線的電流差值來(lái)判斷是否發(fā)生故障。當(dāng)差值超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作切斷故障電流。差動(dòng)保護(hù)原理采用專門的差動(dòng)保護(hù)裝置，接入母線各進(jìn)出線的電流互感器二次側(cè)，實(shí)時(shí)計(jì)算電流差值。同時(shí)，配合其他保護(hù)如過(guò)流保護(hù)、速斷保護(hù)等，提高保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性和可靠性。實(shí)現(xiàn)方式母線差動(dòng)保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)方式VS當(dāng)母線發(fā)生故障而斷路器拒動(dòng)時(shí)，失靈保護(hù)動(dòng)作切除與拒動(dòng)斷路器相連的所有電源，避免故障擴(kuò)大。通常通過(guò)啟動(dòng)失靈保護(hù)裝置的電流判據(jù)和電壓判據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。死區(qū)保護(hù)策略針對(duì)母線與斷路器之間的死區(qū)故障，采取增設(shè)電流互感器或利用母線差動(dòng)保護(hù)中的特殊邏輯來(lái)處理。例如，采用雙位置繼電器或帶記憶功能的電壓閉鎖元件來(lái)確保死區(qū)故障時(shí)保護(hù)正確動(dòng)作。斷路器失靈保護(hù)斷路器失靈和死區(qū)保護(hù)策略電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)在保護(hù)中應(yīng)用07自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率因數(shù)等，為故障診斷提供準(zhǔn)確依據(jù)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，可以快速準(zhǔn)確地識(shí)別出故障類型并定位故障位置，提高故障診斷的效率和準(zhǔn)確性。故障識(shí)別與定位自動(dòng)化技術(shù)還能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)電力系統(tǒng)可能發(fā)生的故障，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以便采取預(yù)防措施避免故障發(fā)生。故障預(yù)警與預(yù)防自動(dòng)化技術(shù)在故障診斷中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況和健康狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并采取措施進(jìn)行維護(hù)。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)通過(guò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析處理，自動(dòng)化技術(shù)可以制定合理的預(yù)防性試驗(yàn)和檢修計(jì)劃，避免設(shè)備因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而導(dǎo)致的故障。預(yù)防性試驗(yàn)與檢修自動(dòng)化技術(shù)還能夠?qū)S護(hù)過(guò)程進(jìn)行管理和優(yōu)化，提高維護(hù)效率和質(zhì)量，降低維護(hù)成本。維護(hù)管理與優(yōu)化自動(dòng)化技術(shù)在預(yù)防性維護(hù)中應(yīng)用123當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)可以快速切斷故障部分，防止事故擴(kuò)大化，保證非故障部分的正常運(yùn)行?？焖偾袛喙收喜糠衷谑鹿侍幚磉^(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)可以協(xié)助工作人員快速恢復(fù)供電系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作，確保電力系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性?；謴?fù)供電與并網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)還能夠?qū)κ鹿蔬^(guò)程進(jìn)行詳細(xì)記錄和分析處理，為事故原因的調(diào)查和預(yù)防措施的制定提供有力支持。事故分析與記錄自動(dòng)化技術(shù)在事故處理中應(yīng)用總結(jié)與展望08保護(hù)裝置性能不足部分保護(hù)裝置存在靈敏度不高、動(dòng)作速度慢、誤動(dòng)作等問(wèn)題，難以滿足電力系統(tǒng)對(duì)快速、準(zhǔn)確切除故障的要求。智能化水平有待提高隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)保護(hù)裝置的智能化水平提出了更高要求，但當(dāng)前部分保護(hù)裝置在智能化方面仍存在不足。電力系統(tǒng)故障頻發(fā)由于設(shè)備老化、自然災(zāi)害、人為操作失誤等原因，電力系統(tǒng)故障時(shí)有發(fā)生，給社會(huì)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)不便。當(dāng)前存在問(wèn)題和挑戰(zhàn)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)與協(xié)同保護(hù)未來(lái)電力系統(tǒng)將更加注重區(qū)域聯(lián)網(wǎng)和協(xié)同保護(hù)的發(fā)展，通過(guò)跨區(qū)域的信息共享和協(xié)同動(dòng)作，提高整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。故障自愈技術(shù)未來(lái)電力系統(tǒng)將更加注重自愈能力的建設(shè)，