Въпроси и отговори за микропроцесорна защита и автоматични устройства: Обяснение на основните функции и ключови аспекти при приложение

Какво е микропроцесорно защитно устройство?

Отговор: Микропроцесорното защитно устройство е автоматично устройство, което може да обнаружава дефекти или аномални условия на работа на електрическото оборудване в електроенергийната система и да предприема действия за изключване на прекъснателите или подаване на сигнал за тревога.

Какви са основните функции на микропроцесорната защита?

Отговор:

• Автоматично, бързо и селективно изключване на дефектното оборудване от системата чрез изключване на прекъснателите, осигурявайки, че незадействаното оборудване бързо възстановява нормалната си работа и предотвратявайки допълнително повредяване на дефектното оборудване.

• Обнаружаване на аномални условия на работа на електрическото оборудване и, според изискванията за оперативно поддръжка, активиране на сигнали за тревога или изключване на оборудване, което може да бъде повредено или да се превърне в дефект при продължаване на работата. Релейната защита, реагираща на аномалии, обикновено не изисква незабавно действие и може да включва времева забава.

Какви са основните изисквания към микропроцесорната защита?

Отговор: Микропроцесорната защита играе ключова роля за осигуряване на безопасна, стабилна и надеждна работа на електроенергийните системи и за бързо изчистване на дефекти. Следователно, релейната защита трябва да отговаря на следните изисквания:

• Селективност: При настъпване на системен дефект, защитното устройство трябва да изключи само дефектното оборудване, осигурявайки, че незадействаното оборудване продължава да работи, като по този начин се минимизира зоната на прекъсване и се постига селективна работа.

• Бързина: Ако системния дефект не бъде изчистен бързо, той може да се разшири. Например, при краткосрочно замыкание напрежението пада значително, причинявайки забавяне или спиране на моторите близо до точката на дефекта, което прекъсва нормалното производство. Освен това, генераторите не могат да доставят енергия по време на дефект, което може да доведе до нестабилност на системата. Освен това, дефектното оборудване пренася високи дефектни токове, които причиняват сериозни механични и термични повреди. Колкото по-дълго продължава дефектният ток, толкова по-сериозни са повредите. Следователно, след настъпване на дефект, защитната система трябва да действа колкото е възможно по-бързо, за да го изчисти.

• Чувствителност: Защитното устройство трябва надеждно да обнаружава дефекти и аномални условия в защитената зона. Това означава, че то трябва да реагира чувствително не само при трехфазно метално краткосрочно замыкание при максимални условия на работа, но и при двухфазно краткосрочно замыкание с високо преходно съпротивление при минимални условия на работа, запазвайки достатъчна чувствителност и надеждна работа.

• Надеждност: Надеждността на защитната система е критична. Тя не трябва да се провали при настъпване на дефект в защитената зона, нито да реагира неправилно, когато няма дефект. Ненадеждното защитно устройство, веднъж в употреба, може да стане източник на разширени или дори директни аварии.

Кратко опишете микропроцесорните защити, използвани за трансформатори, и техните резpective функции.

Отговор: Трансформаторите са важни устройства в електроенергийните системи. Их дефекти严重影响电力系统的供电可靠性和正常运行。大容量变压器也非常昂贵，因此必须根据变压器的容量和重要性安装性能优良、可靠性高的保护装置。 变压器故障可以分为油箱内部故障和外部故障。 - 油箱内部故障主要包括：相间短路、匝间短路和单相接地故障。短路电流产生的电弧会烧毁绕组、绝缘和铁芯，并可能导致变压器油剧烈气化，甚至引发油箱爆炸。 - 油箱外部故障包括：套管和引出线上的相间和单相接地故障。 - 异常运行情况包括：由于外部短路引起的过流、各种原因引起的过载以及油箱内油位低等。 基于这些故障类型和异常情况，应安装以下保护装置： - 气体（布赫兹）保护用于油箱内部短路和低油位。 - 纵联差动保护或瞬时过流保护用于多相绕组和引线短路、高电流接地系统中的绕组和引线接地故障以及匝间短路。 - 过流保护（或带复合电压启动或负序电流保护的过流保护）用于外部相间短路，作为气体和差动（或瞬时过流）保护的后备保护。 - 零序电流保护用于高电流接地系统中的外部接地故障。 - 过载保护用于对称过载等。 **对于600MW发电机-变压器（发变组）单元安装了哪些保护？** 答： - 发变组差动保护 - 发电机纵联差动保护 - 主变压器差动保护 - 发电机失磁保护 - 发电机失步保护 - 发电机逆功率保护 - 发电机低频保护 - 过励磁保护 - 发电机定子接地故障保护 - 发电机过流保护 - 发电机反时限负序过流保护 - 发电机定子过载保护 - 发电机失水保护 - 主变压器中性点零序电流保护 - 主变压器气体（布赫兹）保护 - 主变压器压力释放保护 **主变压器差动保护和气体保护有什么区别？两者都能检测到变压器内部故障吗？** 答：差动保护是变压器的主要保护；气体保护是变压器内部故障的主要保护。 - 差动保护的保护范围覆盖主变压器各侧电流互感器之间的一次电气设备，包括： - 变压器引线和绕组的多相短路 - 严重的匝间短路 - 高电流接地系统中的绕组引线接地故障 - 气体保护的保护范围包括： - 变压器内部多相短路 - 匝间短路及匝与铁芯或外壳之间的短路 - 铁芯故障（如过热和损坏） - 低油位或漏油 - 分接开关接触不良或导体焊接缺陷 差动保护可以安装在变压器、发电机、母线段和输电线路上，而气体保护仅适用于变压器。 对于变压器内部故障（除了轻微的匝间短路），差动保护和气体保护都可以响应。因为内部故障会导致油流动和一次电流增加，两种保护都可能动作。哪个先动作取决于故障的性质。 **主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过电压保护针对什么类型的故障？设置原则是什么？** 答：主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过电压保护是为保护设备自身出线的接地故障而设计的。它们通常作为变压器高压侧110-220 kV系统接地故障的后备保护。当中性点接地时使用零序电流保护；当中性点不接地时使用零序电压保护；当中性点通过火花间隙接地时使用间隙过流保护。 零序过流保护的启动电流较小，通常约为100 A，动作时间约为0.2秒。零序过电压保护通常设定为两倍额定相电压。为了避免单相接地时的暂态过电压，时间延时通常设为0.1-0.2秒。变压器220 kV侧中性点的火花间隙长度一般为325 mm，击穿电压有效值为127.3 kV。当中性点电压超过击穿电压时，间隙击穿，允许零序电流通过中性点。保护时间设定为0.2秒。 **什么是主保护和后备保护？** 答：主保护是指在发生短路故障时，满足系统稳定和设备安全要求的选择性跳闸，清除被保护设备和整条线路的故障。 后备保护是指当主保护或断路器拒动时，清除故障的保护。 **发电机强励的作用是什么？** 答： - 提高电力系统的稳定性。 - 故障切除后迅速恢复电压。 - 提高延时过流保护动作的可靠性。 - 改善系统故障时电动机的自启动条件。