6KV保护系统.docx

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6KV保护系统

6KV保护系统

1、6KV开关保护类型：

1）6KV电源进线开关保护装置20130502-004880-1523064558，请牢记！

交易金额：

99.50

2）6KV电压互感器保护装置

3）6KV电动机综合保护装置

4）6KV电动机差动保护装置

5）6KV变压器综合保护装置

6）6KV变压器差动保护装置

6KV开关类型：

（1）真空接触器FC（一次回路配置有接触器与高压熔断器）

真空接触器只能接通和断开电动机的启动电流和负荷电流，或低压厂用变的空载电流和负荷电流，不能断开超过其允许断开电流值的短路电流，如额定电压为6.3kV的真空接触器只可断开小于3800A的短路电流，超过3800A时，则需高压熔断器熔断切除短路电流，但为可靠起见，真空接触器只能切断的短路电流IK=0.9×3800=3400A。

对于额定功率小于1000KW的电动机，可以用FC回路（额定功率PM.N＞1000KW或PM.N＞630KW而起动时间较长的电动机应用真空断路器。

2、保护装置特点：

（1）采用嵌入式32位微处理器和14位数据采集系统，具备很强的数据处理能力。

（2）灵活的保护控制逻辑可编程功能，实现保护及控制方案图形化编辑，满足个性化需求。

（3）具有虚拟测试功能，实现遥信自动对点、SOE事件自动触发、故障模拟、控制方案在线仿真；

（4）提供基于光电以太网、LonWorks现场总线、光电485的通信接口，内部集成丰富的规约库。

（5）全面的设备运行信息和故障信息记录，为运行优化和事故分析提供充分的数据信息。

（6）与保护CPU系统完全独立的高精度测量表计系统，可满足运行监视和远程自动抄表的要求。

（7）完善的软硬件自检功能和免调节电路设计，安装调试简单。

（8）人机接口界面友好、操作简便，十一个指示灯实时指明装置运行状态，中文显示液晶一目了然。

（9）支持网络对时和GPS脉冲对时，支持IRIG-B码对时，具备硬件时钟系统

3、数字式电动机差动保护装置

（1）装置简介

装置适用于大型（2000kW以上）异步电动机或同步电动机内部故障差动保护，与配套的数字式电动机综合保护测控装置共同构成大型电动机的全套保护。

（2）主要功能

a、差动速断保护：

保护区内故障快速切除电动机；

b、比率制动差动保护：

保证内部故障时差动保护灵敏动作，同时防止外部故障时及电动机起动时暂态不平衡电流引起的误动；

c、CT断线功能：

比率差动启动后，需经过瞬时CT断线的检测，保证差流不是由于断线引起的。

判别为CT断线后，延时2秒发出告警信号，报告CT断线，通过调整控制字可以决定是否闭锁差动保护。

闭锁保护并告警；

d、差流越限告警检测功能；如差流大于25％的差动整定电流，经判别超过10s后，发出告警信号。

并报告差流越限，但不闭锁差动保护。

这一功能起保护装置交流采样回路的监视功能。

e、故障录波

f、各种事件SOE等

2数字式电动机综合保护测控装置

（1）装置简介

本装置适用于10kV及以下各种中性点非直接接地系统，作为大中型异步电动机数百千瓦以上故障、过负荷、堵转等综合保护。

（2）主要功能

（1）测控功能

A15路开入遥信采集、装置遥信变位、事故遥信

B正常断路器遥控分合

CUa、Ub、Uc、Ia、Ic、P、Q、COSф等模拟量的遥测

D各种事件SOE等

（2）保护功能

a长起动保护

装置测量电动机起动时间的方法：

当电动机的最大相电流从零突变到10%Ie时开始计时，直到起动电流过峰值后下降到120%Ie时为止，之间的历时称为电动机起动时间。

（Ie为电动机额定电流。

）电动机起动时间过长会造成转子过热，当装置实际测量的起动时间超过整定的允许起动时间Tstart时，保护动作于跳闸。

图6-4-13异步电动机启动电流特性

为了降低起动电流，减少对电网的无功冲击，大型的异步电动机常常串联电抗器或者电阻，以实现降压起动；起动完毕后短接串联电抗器或者电阻。

本装置设置了专用的控制字，如果选择“降压起动方式投入”，则装置在起动完毕以后，给出一付“投全压”的接点，以便及时短接分压电抗器，使电动机进入额定电压运行。

为了试验方便，当四方保护装置检测到电动机在“起动过程中”时（即图6-4-13中的Tstart时段），面板MMI最下一指示绿灯（备用）点亮。

b过热保护

过热保护综合考虑了电动机正序、负序电流所产生的热效应，为电动机各种过负荷引起的过热提供保护，也作为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备。

用等效电流Ieq来模拟电动机的发热效应，即：

（6-4-3）

式中：

Ieq-等效电流

I1-正序电流

I2-负序电流

K1-正序电流发热系数，电动机起动过程中取0.5，电动机起动后取1.0

K2-负序电流发热系数

根据电动机的发热模型，电动机的动作时间t和等效运行电流Ieq之间的特性曲线由下列公式给出：

（6-4-4）

式中：

Ip-过负荷前的负载电流，若过负荷前处于冷态则为0

I∞-起动电流，即保护不动作规定的电流极限值，I∞可按电流Ie的1.05-1.15倍整定

τ-时间常数，反映电动机的过负荷能力

这一判据充分考虑了电动机定子的热过程及其过负荷前的热状态。

图6-4-14保护动作逻辑

根据电动机可连续起动两次的原则，每次起动其热积累不应大于50%跳闸值，所以当热积累值达到50%以上时，装置合闸闭锁接点动作。

过热保护跳闸后，装置的热记忆功能起动，合闸闭锁输出接点一直保持，直到热积累值下降到50％以下，过热合闸闭锁接点才返回，这时电动机可以重新起动。

紧急情况，要求立即起动时，可对装置进行热复归操作。

c速断保护

速断动作电流高值Isdg，为电动机起动过程中速断整定值,按照躲开电动机正常起动时的最大起动电流整定。

速断动作电流低值Isdd，按最小运行方式下电动机出口两相短路电流除以一定灵敏系数整定。

如果控制字选择“马达起动判别投入”，则电动机起动过程中以速断电流高值Isdg动作，电动机在起动过程结束后，为提高电动机正常运行时速断保护的灵敏度，速动段以速断电流低值Isdd动作。

如果控制字选择“马达起动判别退出”，则电动机不再判别起动过程，速动段以速断电流低值Isdd动作，过流保护也一直投入。

速断保护的动作时间Tsd可整定，对于断路器控制的电动机，动作时间可以整定为极短的延时（如0毫秒）；对于接触器控制的电动机，动作时间可以整定为较长延时，如0.3秒。

图6-4-15速断保护逻辑

d过流保护

装置设置一段定时限过流保护，主要为电动机提供堵转保护，动作时间按最大允许堵转时间整定。

过流保护在电动机起动时自动退出，起动结束后自动投入。

对于电动机起动时发生的堵转，长起动保护可以动作，此时实际动作时间可能稍大于堵转整定时间。

当供电电源短时中断或者外部故障，引起电动机机端电压下降时，电动机的转差率逐渐变大，转子转速降低；当电源恢复或者外部故障切除时，电动机机端电压恢复正常，进入自起动过程，如果自起动前的机端电流大于起动判别的最小电流，起动判别将无法判断出自起动过程，对于某些大型电动机或者一般采用降压起动的电动机，此时的起动电流仍然很大（如果机端电压已经下降得很大，则相当于全压起动），往往导致过流保护误动作。

本装置在软件上采用有流时检测电压突变上升沿来判别自起动过程。

e零序电流保护

电动机接地电流的大小取决于供电系统接地方式。

在不接地或高阻接地系统中，故障电流仅是几安培，在中阻接地系统中为数百安培，在直接接地系统中将是更大的数值。

对于具有高的接地故障电流水平的系统，如果三相都装有电流互感器，零序电流可由三相电流之和取得。

在大多数情况下，为了检测低的接地电流，常常需要零序电流互感器来取得零序电流。

因此，本保护既可用两相电流互感器加零序电流互感器的方式，也可用三相电流互感器的方式。

f负序电流保护

负序电流保护主要针对各种非接地性不对称故障，如：

电动机发生某相断相时，负序分量的大小因故障前的负荷率而不同，负荷率大于0.7时，健全相才能引起过电流，因此常规保护不能有效保护不对称故障。

动作时间特性有两种时限特性可选择，选择定时限和反时限。

g低电压保护

为了保证重要高压电动机自起动，必要时应加装0.5S延时切除II、III类负荷，Uop=（0.6～0.7）Un。

不允许在电动机安全停转后突然来电时自起动的电动机，如一次风机、送风机、排粉机、磨煤机、给煤机等电动机，加装延时9S的低电压保护动作后切除这些电动机］Uop=（0.4～0.45）Un。

h过负荷保护

过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为：

MAX（IΦ）>Ifh且时间延时到；其中Ifh为过负荷电流定值。

由控制字选择决定过负荷动动时间整定。

注：

装置考虑到过负荷时间一般为长延时，保护出口延时为实际整定时间，但报文中不予体现。

iF-C过流闭锁

对于采用F-C（高压熔断器-接触器）控制的电动机，如果任何一相故障电流超过接触器的遮断电流，保护出口被闭锁，由熔断器切除故障。

当熔断器未能及时切除故障，故障电流一直保持时，若本装置其他保护动作延时到达，则其他保护报文仍然发出，但实际上并不出口跳闸。

j非电量保护元件

提供3路非电量保护（8X1、8X2、8X3）。

接收到从开关柜来的非电量信号后，如相关非电量控制字投入，则跳开相应开关，进行事件记录，并可通过网络口或现场总线将记录上传至后台计算机。

kPT失压检测

PT回路监视用以检测PT回路单相断线、两相断线和三相失压故障，在下面三个条件之一得到满足的时候，装置报告“PT断线或失压”事件并驱动相应信号节点和LED指示灯。

A三相电压均小于8V，某相（a或c相）电流大于0.25A，判为三相失压。

B三相电压和大于8V，最小线电压小于16V，判为两相PT断线。

C三相电压和大于8V，最大线电压与最小线电压差大于16V，判为单相PT断线。

PT回路监视功能可以选择是否投入。

（4）电动机综合保护装置的软压板清单及说明

表6-4-13电动机综合保护装置的软压板说明

压板名称

对应功能

电流速断

电流速断保护功能投退

过流

过流保护功能投退

零序过流

零序过流保护功能投退

负序过流

负序过流保护功能投退

过热保护

过热保护功能投退

低电压

低电压保护功能投退

过负荷

过负荷功能投退

长起动保护

长起动保护功能投退

备用压板9

备用功能投退

备用压板10

备用功能投退

3数字式变压器差动保护装置

（1）装置简介

适用于66kV及以下电压等级的两卷变压器差动保护装置，可在开关柜就地安装。

一般需与本系列数字式变压器综合保护装置装置构成成套保护。

（2）功能

a故障录波；

b路遥信开入采集（包括非电量保护输出接点的采集及信息上传功能）、装置遥信变位、事故遥信；

c各种事件SOE等。

（3）保护功能

a差动速断元件

当任一相差动电流大于差动速断整定值时，动作于出口。

用于在变压器差动区发生严重故障情况下快速切除变压器。

差动速断定值应能躲过外部故障的最大不平衡电流和空投变压器时的励磁涌流，一般取6～12倍的额定电流。

b比率差动元件

为了保证内部故障时差动保护灵敏动作，同时防止外部故障时及差动各侧CT特性不一致时暂态不平衡电流引起的误动，本装置采用三段式比率差动原理，其动作方程如下：

（6-4-6）

式中，Icd为差动保护的起动电流，Id为差动电流，Ir为制动电流，Ir1为可整定的第一拐点电流，Ir2为可整定的第二拐点电流，K1为可整定的制动曲线斜率，K2为内部固定系数为0.7。

（6-4-7）

式中，I1和I2分别为变压器两侧电流，均以流入变压器为正方向。

变压器两侧的电流互感器以指向变压器为同极性。

图6-4-19保护动作区

Icd-一般整定为0.3-1.2Ir,Ir1一般整定为0.8-1.2Ir,K1一般整定为0.2-0.7，Ir2取为2Ir。

在装置内，变压器各侧电流的相位差由软件自动校正，变压器各侧互感器均采用星型接线。

c二次谐波制动元件

利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁的判据。

动作方程如下：

Id2>Kxb·Id其中Id2为三相差动电流中的二次谐波，Id为对应的三相差动电流，Kxb为二次谐波制动系数。

三相差动电流中只要任一相满足上述条件，均闭锁三相比率差动保护。

Kxb一般取为10％～30％之间。

dCT断线及差流越限告警

e非电量保护的事件记录

从变压器本体来的接点经非电量保护装置重动后，输出一组空接点至差动主保护装置进行事件记录，并可通过网络或现场总线将记录上传至后台计算机。

需要的功能必须将软压板投入，不采用的功能将相应软压板退出即可。

4数字式厂（所）用变保护测控装置

（1）测控功能

a5路开入遥信采集，装置遥信变位、事故遥信；

b正常断路器遥控分合；

cUa、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic、P、Q、cos?

等模拟量的遥测；

d各种事件SOE等；

e2路脉冲P、Q输入。

（2）保护功能

a过电流元件

过电流保护电流及时间定值可独立整定。

启动条件为：

Max（IΦ）>Min（Id）；Id为过流定值，IΦ为相电流。

动作条件为：

IΦ>Idz；Idz为电流定值，IΦ为相电流；

T>Tn；Tn为延时定值。

过流保护用软压板投退。

图6-4-20过流保护逻辑

b过负荷保护

过负荷元件监视三相负荷电流，最大相电流超过整定值，并且持续时间超过延时定值，根据控制字整定情况发出告警信号或切除负荷。

其动作条件为：

Max（IΦ）>Ifh，Ifh为过负荷电流定值；

T>时间定值。

过负荷功能用软压板投退，用控制字选择过负荷动作于跳闸或告警。

注：

本装置考虑到过负荷时间一般为长延时，保护出口延时为实际整定时间，但报文中不予体现。

图6-4-21过负荷保护逻辑

c电流加速保护

变压器手动或自动投入至永久故障时，检测任一相电流大于电流加速定值时，经电流加速延时定值延时后，跳开相应开关。

动作条件为：

IΦ>Idz；Idz为电流定值，IΦ为相电流；

手合状态；

断路器合位；

T>Tjs；Tjs为加速保护延时定值。

图6-4-22电流加速保护逻辑

注：

装置检测到断路器跳位10秒后判为手合状态，断路器位置由分到合3秒后退出手合状态。

d零序电流元件

装置检测变压器中性点CT或变压器高、低压侧零序滤过器的零序电流，在变压器负载熔断器拒绝熔断时动作，作为其后备保护。

高压侧零序电流保护一般采用定时限方式，动作条件为：

3I0g>Ig0dz；Ig0dz为高压侧零序电流定值，3I0g为高压侧零序电流；

T>Tg0；Tg0为延时定值。

低压侧零序电流保护可用控制字选择定时限方式或反时限方式，定时限方式动作条件为：

3I0d>Id0dz；Id0dz为低压侧零序电流定值，3I0d为低压侧零序电流；

T>Td0；Td0为延时定值。

为了与熔断器熔断的时间特性相配合，中性点或低压侧零序电流保护可采用反时限方式，特性曲线如下：

t=τ×IeL/（I0L-IRE）（6-4-8）

其中，IeL为变压器低压侧的额定电流，计算二次值时必须以中性点CT变比折算；I0L为当前的零序电流；IRE为基准值，以躲过的低压侧正常运行时的最大不平衡电流，通常取0.25倍的低压侧额定电流；τ为低压侧零序电流时间，与熔断器相配合的时间常数。

零序电流元件用软压板投退。

e低电压保护

利用这一元件，可以实现低压控制，当系统电压低于整定电压时，可自动判定是否切除负荷。

动作条件：

曾有压；

三个线电压均小于低压减载定值；

有流；

PT断线未动作；

T>时间定值。

图6-4-23低电压保护逻辑

注：

曾有压是指母线电压曾经大于低电压定值保持2秒以上，即低电压元件需经母线电压从高到低的一个突变才能动作。

低电压保护用软压板投退。

f非电量保护

从变压器本体来的非电量（最多4路）信号经开关量输入端输入装置，装置在接收到非电量信号后根据控制字决定跳闸或告警。

跳闸或发告警信号的同时进行事件记录，并通过通信接口将记录上传至后台计算机。

装置面板非电量保护信号灯分别命名为非电量1、非电量2、非电量3、非电量4，各非电量的具体含义由具体端子接线情况确定。

一般情况下，默认非电量1为重瓦斯输入端，非电量2为轻瓦斯输入端，非电量3为调压重瓦斯输入端，非电量4为调压轻瓦斯输入端或过温输入端。

非电量保护用软压板投退，压板退出后这几个开关量只作为普通遥信量。

图6-4-24非电量保护逻辑

gPT断线检测

PT回路监视用来检测PT回路单相断线、两相断线或三相失压故障，在满足下面三个条件之一时，装置报告“PT断线或失压”，并驱动告警信号触点和LED指示灯。

A三相电压均小于8V，某相（a或c相）电流大于0.25A，判为三相失压。

B三相电压和大于8V，最小线电压小于16V，判为两相PT断线。

C三相电压和大于8V，最大线电压与最小线电压差大于16V，判为单相PT断线。

装置在检测到PT断线后，可根据控制字选择退出带方向元件或带电压元件的各段保护，或者选择退出方向元件和电压元件。

h控母断线检测

根据跳闸插件上继电器HWJ和TWJ的触点位置判断控制回路的完好性，当监测到HWJ

和TWJ的触点位置都为分位，经过延时确认后，装置主动显示“控母断线”告警的信息，

点亮面板告警指示灯，发出告警信号。

控母断线确认时间固定为10秒。

控母断线检测功能可用控制字投退。

I弹簧未储能告警

当“弹簧未储能”开入高电平，经过延时确认后，装置主动显示“弹簧未储能”，点亮面板告警指示灯，发出告警信号。

弹簧未储能开入确认时间固定为10秒。

5数字式线路保护测控装置

（1）装置简介

适用于110kV以下电压等级的中性点非直接接地系统的线路保护及测控置，可在开关柜就地安装。

（2）保护功能

a三段式定时限过流保护（可经低电压、方向闭锁），其中Ⅲ段可整定为反时限段（定为反时限时，定时限过流Ⅱ、Ⅲ段保护自动退出）；

b三段式定时限零序过流保护（可经方向闭锁），其中Ⅲ段可整定为反时限段（整定反时限时，定时限零序过流Ⅱ、Ⅲ段保护自动退出）；

c小电流接地选线；

d过负荷保护（是否跳闸可选）；

e合闸加速保护（前加速、后加速和手合后加速）；

f低周减载保护；

g低压解列功能；

h三相一次重合闸（检同期、检无压或非同期）。

（2）测控功能

a15路开入遥信采集、装置遥信变位、事故遥信；

b正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合；

cUa、Ub、Uc、Ia、Ic、P、Q、cos?

、F等模拟量的遥测；

d正向/反向有功电度，正向/反向无功电度；

e事件SOE记录；

f2路脉冲P、Q输入。

（3）其它功能

aPT断线告警；

b控母断线告警；

c弹簧未储能告警；

d故障录波；

e32组定值区。

（4）保护元件

a过电流元件

三段式定时限过流保护各段电流及时间定值可独立整定。

过流保护各段判别逻辑一致,动作条件为：

MAX（Ia,Ib,Ic）>Idzn，Idzn为第n段电流定值；

延时时间到；

低电压元件满足及过流相的方向条件满足；

三段式过流保护用软压板投退，方向元件及低电压元件由控制字选择分别投退。

当投入方向或低压闭锁条件时，保护逻辑受PT是否断线及控制字影响；方向和低压闭锁条件均未投入时，保护逻辑不受PT断线影响。

b低电压元件

低电压元件在三个线电压中的任意一个低于低电压定值时动作，开放经低电压闭锁的过流元件。

利用此元件，可以保证装置在电机反充电等非故障情况下不出现误动作。

低电压元件用控制字投退。

c零序过流元件

在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，一般采用零序过流经延时定值跳闸的方法。

三段式零序过流元件的实现方式基本与过流元件相似，各段电流及时间定值可独立整定。

动作条件为：

零序电流大于定值；

延时时间到；

零序方向条件满足。

三段式零序过电流保护用软压板投退，零序方向元件用控制字投退。

方向元件投入时，保护逻辑受PT断线及控制字KG1.13影响；方向元件退出时，保护逻辑不受PT断线影响。

三段定时限零序过流保护逻辑示意如下（以零序过流Ⅰ段为例）：

6-4-27定时限零序保护逻辑

零序过流Ⅲ可整定为反时限（此时零序过流Ⅱ、Ⅲ段退出），保护逻辑示意图如下：

6-4-28反时限零序保护逻辑

d方向元件

方向元件采用90°接线方式，按相起动，各相电流元件仅受表中所示相应方向元件的控制。

动作区范围为

误差小于±2°，灵敏角为-30°。

为消除死区，方向元件带有记忆功能。

方向元件电流、电压对应关系相间方向元件动作区域

图6-4-29方向元件动作区域

零序方向元件动作区为

3U0为自产零序电压，外部3I0端子接线不需倒向，边缘模糊角度误差小于±5°（如图6-4-30所示）。

6-4-30零序方向元件动作区域

e小电流接地选线

装置可与开口三角电压监视测点及主站共同构成集中式小电流接地选线系统，当小电流系统发生接地后，3U0抬高，母线开口三角电压监视测点向主站报送接地信号，主站则在接收到接地信号后向各装置召唤3U0、3I0向量及零序功率方向，经计算判断接地线路。

无主站系统时，单装置就地判据为：

合位时3U0大于18V，就地试跳分位后3U0小于18V，即判为本线路接地，上送告警报文“本线路接地”。

试跳后，装置自动重合。

f过负荷元件

过负荷元件监视三相负荷电流，最大相电流超过整定值，并且持续时间超过告警延时定值发过负荷告警，是否跳闸可由控制字投退。

动作条件为：

Max（Ia,Ib,Ic）>Idz，Idz为过负荷电流定值；

延时时间到。

过负荷功能用软压板投退，用控制字选择过负荷是否动作于跳闸。

注：

本装置考虑到过负荷时间一般为长延时，保护出口延时为实际整定时间，但报文中不予体现。

图6-4-31过负荷保护逻辑示意图

其中Ttz为过负荷跳闸时间，Tgj为过负荷告警时间。

（5）软压板清单

表5-4-19软压板清单

压板名称

对应功能

电流Ⅰ段

电流Ⅰ段保护投退功能

电流Ⅱ段

电流Ⅱ段保护投退功能

电流Ⅲ段

电流Ⅲ段保护功能投退

零序Ⅰ段

零序Ⅰ段保护功能投退

零序Ⅱ段

零序Ⅱ段保护功能投退

零序Ⅲ段

零序Ⅲ段保护功能投退

加速

加速保护功能投退

过负荷

过负荷保护功能投退

低周减载

低周减载功能投退

重合投入

重合闸功能投退

6CSC-298数字式PT保护测控装置

（1）装置简介

主要应用于发电厂6kV及以下电压等级的母线或进线PT的保护及测控，可在开关柜就地安装。

（2）保护功能

aPT断线告警

b零序过电压

c母线过电压

d低电压保护

e开关量保护

（3）测控功能

a15路开入遥信采集、装置遥信变位、事故遥信

bUa、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、U0等模拟量的遥测

c各种事件SOE等

（4）保护元件

a低电压元件

当三个线电压均低于定值、且有下降沿时，低电压元件经延时动作；本保护经PT断线及手车位置（DI1）闭锁。

DI1为高电位时闭锁，DI1为手车工作位置异常或二次插头未插入。

图6-4-32低电压保护逻辑

低电压一段动作输出接点为6X1～6X2和6X4~6X5；低电压二段动作输出接点为6X7～6X8。

b零序过电压元件

接入PT的开口三