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雷盾(厦门)智能科技有限公司 | 浅谈后备保护器

发布日期:2023-11-17 浏览次数:109

一、后备保护器


    后备保护器是指主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护。当回路发生故障时,回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件(如断路器),这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作,在延时很短时间后(延时时间根据各回路的要求),另一个保护将启动并动作,将故障回路跳开。这个保护就是后备保护。 近后备:当主保护拒动时由本电力设备或线路的另一套保护实现后备保护。 远后备:当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。以变压器的后备保护为例详细介绍了后备保护的具体分类、保护范围等。


    二、基本介绍


    当此回路很重要时,后备保护可以与主保护装设在同一个回路上,也就是一个回路有多套保护,以确保回路的安全运行。但是一般都是将此回路的上一级保护作为本回路的后备保护:当配电盘中的一个回路故障、而主保护没有动作,那么配电盘上一级的电源断路器将延时后动作,这就是该回路的后备保护。但是这种保护方式将引起停电事故扩大化,使得更多的回路停电 。


    当回路发生故障时,回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件(如断路器),这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作,在延时很短时间后(延时时间根据各回路的要求),另一个保护将启动并动作,将故障回路跳开。这个保护就是后备保护。主保护反应变压器内部故障,后备保护反应变压器外部故障。保护范围主要是变压器外部线路。


三、相关介绍


    电力变压器应装设外部接地、相间短路引起的过电流保护及中性点过电压保护装置,以作为相邻元件及变压器内部故障的后备保护。变压器的后备保护是其主保护的备用保护,当主保护失灵时,后备保护动作,以保证设备和人身安全。其保护范围为变压器和供电回路及回路上的负荷设备 。


    后备保护是指阻抗保护、低电压过流保护、复合电压过流保护、过流保护,它们都能反应变压器的过流状态,但它们的灵敏度不一样,阻抗保护的灵敏度高,过流保护的灵敏度低。


四、分类


    按保护所起的作用分类:主保护、后备保护、辅助保护等;


    后备保护又分为远后备保护近后备保护两种。


    ①远后备保护:当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。


    ②近后备保护:当主保护拒动时,由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护;当断路器拒动时,由断路器失灵保护来实现近后备保护。


    变压器的主保护为差动保护和重瓦斯保护,主保护是一次保护,当发生故障时瞬时动作;变压器的主一保护(主保)跟主二保护(辅保)是不同的保护内容。


    如主一保护(主保)的内容有:差动速断、差动保护过负荷保护复合电压启动过流保护温度、瓦斯等变压器主要保护。


    如主二保护(辅保)的内容有:限时电流速断、过负荷保护、低压启动过流保护、欠压保护等保护。

    

    其它保护均为后备保护,一般有零序保护、过流保护、此外还有油温、油面监控保护,中性点间隙保护等。自耦变压器还有公共线圈过流保护。


    后备保护是在主保护不动作时再动作,一般有延时来判断主保护动作与否,它包括近后备和远后备。


    主保护反应变压器内部故障,后备保护反应变压器外部故障。保护范围主要是变压器外部线路。


    后备保护用于在主保护故障拒动情况下,保护变压器。一般包含:


    (1)高压侧复合电压启动的过电流保护;


    (2)低压侧复合电压启动的过电流保护;


    (3)防御外部接地短路的零序电流、零序电压保护;


    (4)防止对称过负荷的过负荷保护;


    (5)和高压侧母线相联的保护:高压侧母线差动保护、断路器失灵保护;


    (6)和低压侧母线相联的相关保护:低压侧母线差动保护等。


    保护测量变压器的各参量未超过定值时,保护处于正常状态。当发生故障时,装置中各保护根据测量判定故障是否发生在各自的保护范围内。当变压器内部故障时,纵差保护动作跳闸;若故障点在油箱内,气体保护能以较高的灵敏度动作于跳闸。无论是内部故障还是外部故障,变压器相间后备保护均应启动。若为接地故障,零序保护作为接地故障的后备保护也同时启动。在后备保护动作延时内,故障若消失,后备保护返回到正常工作状态;若故障仍存在,则动作于跳闸,将变压器从电网中切除。此外,当变压器出现过负荷等异常工作状态时,相应的保护动作发出信号。


五、相间短路


    变压器的主保护通常采用差动保护和瓦斯保护。除了主保护外,变压器还应装设相间短路和接地短路的后备保护。后备保护的作用是为了防止由外部故障引起的变压器绕组过电流,并作为相邻元件(母线或线路)保护的后备以及在可能的条件下作为变压器内部故障时主保护的后备。变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护以负序过电流保护等,也有采用阻抗保护作为后备保护的情况。



六、接地短路


    电力系统中,接地故障常常是故障的主要形式,因此,大电流接地系统中的变压器,一般要求在变压器上装设接地(零序)保护。作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。


    零序电流保护


    中性点直接接地运行的变压器毫无例外都采用零序过电流保护作为变压器接地后备保护。零序过电流保护通常采用两段式,零序I段与相邻元件零序电流保护I段相配合;零序电流保护II段保护与相邻元件零序电流保护后备段相配合。与三绕组变压器相间后备保护类似,零序电流保护在配置上要考虑缩小故障影响范围的问题。根据需要,每段零序电流保护可设两个时限,并以较短的时限动作于缩小故障影响范围,以较长的时限断开变压器各侧断路器。


    接地后备保护


    对于多台变压器并联运行的变电所,通常采用一部分变压器中性点接地运行,而另一部分变压器中性点不接地运行的方式。这样可以将接地故障电流水平限制在合理范围内,同时也使整个电力系统零序电流的大小和分布情况尽量不受运行方式的变化,提高系统零序电流保护的灵敏度。

    中性点有两种运行方式的变压器,需要装设零序过电流保护—用于中性点接地运行方式;零序过电压保护—用于中性点不接为地运行方式。

    原则:对于分级绝缘变压器应先切除中性点不接地运行的变压器,后切除中性点接地运行的变压器;对于全绝缘变压器应先切除中性点接地运行的变压器,后切除中性点不接地运行的变压器。


七、保护范围



    1、220kV复压方向过流保护:方向指向变压器,做为变压器、各中低压母线及出线的相间故障的后备保护。(中低压侧无电源,可不用方向)

    2、110kV复压方向过流保护:一般方向指向变压器,在110kV有电源时,做为变压器的后备保护。(我们现在往往110kV是开环运行的,一般不存在电源,有些地方将方向元件退出和“110kV复压过流保护”相同应用,多一套保护而矣。)作为110KV母线及各110kV出线的相间故障的后备保护。

    3、35kV复压过流I段保护:作为35KV母线及各35kV出线的相间故障的后备保护。(定值较高,时间和线路速断配合,一般只考虑保证35KV母线故障有灵敏度)

    4、220kV复压过流保护:做为变压器、各中低压母线及出线的相间故障的后备保护

    5、110kV复压过流保护:作为110KV母线及各110kV出线的相间故障的后备保护。

    6、35kV复压过流II段保护:作为35KV母线及各35kV出线的相间故障的后备保护。(定值低,要保证出线全线有灵敏度,时间与出线过流配合)

    7、220kV零序方向过流保护:(一般方向多指向变压器),当方向指向220kV母线时,作为220KV母线及各220kV出线的接地故障的后备保护。当方向指向变压器时:作为变压器、110KV母线及各110kV出线的接地故障的后备保护,与中压侧零序方向一段或二段保护配合。与中压侧一段配合时一般不做110kV线路的接地后备。且一般T1时间跳母联以缩小故障范围,T2时间跳主变开关。

    8、110kV零序方向I段过流保护:方向一般指向110KV母线,作为110KV母线及各110kV出线的接地故障的后备保护。与出线一段配合。

    9、220kV零序过流保护:作为各类接地故障的总后备,一般定值低,时间长。

    10、110kV零序方向II段过流保护:方向一般指向110KV母线,作为作为110KV母线及各110kV出线的接地故障的后备保护。与出线二段配合。



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