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2020年12月17日,星期四

IDMT在继电保护中的优势是什么?

 


在保护性中继中,有两种可用的哲学可以通过按时间分级来有效地实现选择性和协调,两种可用的哲学是: 


  1. 定时限(DTL),或 
  2. 逆最小时间(IDMT)。 


传统上,设计工程师一直将中低压网络视为 从保护的角度来看重要性较低,只需要所谓的简单类型 每个电路上都有IDMT过电流和接地故障继电器。在许多情况下, 变压器比率的选择主要基于负载要求,而继电器设置 总是交给调试工程师来确定。大多数时候, 考虑到下游负载受到保护,选择了继电器设置 无需与上游继电器协调。 


读: Basic Guide in 电源系统 Protection


但是经验 表明完全缺乏对适用于 这些设备。据报道,有许多事故是断路器被绊倒的。 不协调的方式导致广泛的网络中断,导致停机时间更长 次数或未能跳闸而导致过度损坏,延长的恢复时间,并且在某些情况下 cases loss of life. 


在定时滞或DTL中,继电器的定额时间间隔约为 0.5秒网络末端的继电器R3设置为以最快的速度运行 时间,而其上游继电器R2设置为高0.5 s。继电器工作时间增加 如下图所示,每个部分以0.5 s的间隔依次移回源,


定时限或DTL


这种哲学的问题是,离源越近的故障越严重。 故障电流,清除时间越慢–与我们应该做的完全相反 trying to achieve. 


读: 电力系统自动化数据建模中的IEC 61850逻辑节点和数据类


另一方面,如下图所示的逆曲线描述了在较高的故障电流下运行较快,而在较低的故障电流下运行较慢,从而为我们提供了所需的功能。这就解释了为什么IDMT理念多年来已成为许多国家的标准做法



尽管没有被许多工程师赞赏,但反正定的广泛使用 最小时间过流和接地故障(IDMT OCEF)继电器作为虚拟鞋底 中低压网络的保护需要进行大量详细的研究和 应用知识,以及高压网络上使用的更复杂的保护系统。  


在系统中应用IDMT


在决定将IDMT中继应用于网络时,必须注意许多要点 be considered. 首先,必须认识到不能孤立地考虑IDMT继电器。他们 必须设置为与上游和下游继电器协调。 


他们非常 目的和存在是形成集成的整个系统的一部分。因此,无论谁 指定这种类型的继电器还应提供以下设置和协调曲线: 设计包的一部分,以表明他知道自己在选择设计时正在做什么 采用。这个非常重要的任务不应该留给别人,一旦设置,设置必须 请勿篡改(即使是操作人员),否则会失去协调。


最小评分间隔


对于计划为中低压网络提供保护的工程师,并希望 为了广泛使用IDMT OCEF中继,以上内容可以总结为: follows: 

  • 设计具有最低等级数的网络。 
  • 根据故障电流选择CT比率– not load current. 
  • 考虑使用1 A次级。 
  • 检查CT磁化曲线的拐点电压和内部电阻。 
  • 将电流表等连接到自己的计量芯上。 
  • 提供继电器设置和协调曲线作为设计包的一部分。 
  • 在机电继电器上选择继电器插头分接设置时要小心。 水龙头越低,负担就越大。 
  • 继电器在正常情况下(如允许的瞬变)不可以启动 过载,启动浪涌和负载重新连接仍然存在 长时间中断后连接。 
  • 也应注意跳闸后负载电流的重新分配 不会导致正常电路上的继电器启动和跳闸。 
  • 变压器上的HV IDMT继电器应使HV和LV断路器均跳闸。 
  • 正常的逆曲线不应选择用于过载保护。而是 使用负特性执行此任务。 
  • 利用现代电子产品提供的其他功能 继电器,例如修复了非常低的负担,集成的高位,断路器故障和母线 阻止保护,事件存储等。但是,请记住,这必须要做 相同的计算练习,用于设置并绘制协调曲线 继电器是电子设计还是机电设计。 
  • 最后,如果开关设备供应商也制造继电器,不要指望它们 作为服务的一部分免费进行保护应用程序设置。 如果需要,请在规范中将其指定为单独的成本项目。 


可以避免许多问题,并且可以避免性能,效率和安全性 如果设计团队中包括保护工程师,则工厂的改善程度(如果未满) 时间,但至少要对提案进行审核。 Finally, remember – while IDMT继电器是最著名和最便宜的, 实际上,它们是最难设定的继电器。 


参考: 

实用电源系统保护| 下载

作者: 
  • 莱斯·休伊森
  • Mark Brown PrEng,DipEE,理学学士(电子),IDC Technologies,澳大利亚珀斯高级工程师  
  • Ben Ramesh Ramesh and Associates,澳大利亚珀斯
丛书编辑: 
  • Steve Mackay FIE(澳大利亚),CPEng,理学学士(电子),理学学士(荣誉),MBA,政府证书。公司技术总监– IDC Technologies.

2020年11月28日,星期六

如何将IEC 60044-1标准保护分类转换为IEEE标准额定电压?

 

MiCom P63x保护继电器


有一系列保护继电器,例如MiCom保护继电器,它们与ANSI / IEEE CT兼容,如 IEEE C57.13标准。适用的保护类别为“ C”类别,它指定了非 气隙芯。 CT设计与IEC P级相同,但额定值已指定 differently. 


所需的IEEE C类标准电压额定值将低于IEC拐点 电压。这是因为IEEE额定电压是根据有用的输出电压定义的 在CT的端子上,而IEC拐点电压包括压降 在CT次级绕组的内部电阻上增加了有用的输出。的 IEC拐点通常也比IEEE拐点高5%。 


读: 保护继电器中选择电流互感器的条件是什么


使用IEEE标准指定CT时,可以检查C级电压额定值 根据IEC确定等效的拐点电压(Vk)。 


等价 formula is: 


Vk =(C x 1.05)+(Ksc x In x Rct)

Vk =(C x 1.05)+(100 x Rct)


注意:IEEE CT始终为5A次级额定值,即In = 5A,并且 定义的精度限制因子为20,即Kssc = 20。


读: 符合IEC 60441的电流互感器的类型和类别 


下表允许将C57.13额定值转换为典型的IEC拐点电压:


  • *假设0.002/匝,用于5A CT的典型次级绕组电阻

参考: 
  • MiCom

2020年11月27日,星期五

符合IEC 60441的电流互感器的类型和类别

变电站电流互感器


符合IEC 60044-1和IEEE C57.13的电感式CT的行为是 指定用于稳态对称交流电流。最新标准IEC 60044-6 是唯一指定感应CT性能的标准(类别TPX,TPY和 TPZ)用于包含定义时间的指数衰减DC分量的电流 不变。本节总结了CT的各种类别。


IEC 60044-1


P级 P类电流互感器通常用于一般应用,例如过电流 保护,次级精度极限大大超过引起继电器的值 操作没有任何用处。 因此,通常将5的额定精度限制为 充足。当中继时,例如瞬时‘high set’过电流继电器,设置为 在过电流的高值下运行,例如变压器额定电流的5到15倍。 


读: 电力系统中的保护继电器


精度极限因数必须至少与用于 为了确保快速的继电器操作。 





额定输出负担大于15VA,额定精度极限因数大于10 不建议用于一般用途。但是,可以将较高的额定值组合在一起 具有较低额定输出的精度极限因数,反之亦然。 


当这两个的乘积 超过150,则最终的电流互感器可能不经济和/或过大 dimensions. 


定义P类电流互感器,使其在额定频率和额定负载下 连接时,电流误差,相位移和复合误差不得超过 下表中给出的值。 




公关课 


由于气隙小,剩磁系数小于10%的电流互感器, 在某些情况下,次级回路时间常数的值和/或 也可以指定绕组电阻。  


PX类 


低泄漏电抗的电流互感器,了解变压器的知识 二次励磁特性,二次绕组电阻,二次负荷 电阻和匝数比足以评估其相对于保护层的性能 与其一起使用的中继系统。 


PX类是IEC 60044-1中准瞬变电流互感器的定义 以前由BS 3938的X类覆盖,通常与单元保护方案一起使用。 


PX类CT用于高阻抗循环电流保护,并且 适用于大多数其他保护方案。 


IEC 60044-6


TPS级 


一般而言,按照TPS类规定的保护电流互感器 适用于单位系统,其中受保护工厂两端的输出平衡为 重要。这种平衡或故障条件下的稳定性对于瞬态至关重要 因此,非饱和(或线性)区域的性质至关重要。 


它 从大电流测试结果中得出表示最低允许值的公式是正常的 如果要保证稳定工作,则Vk的值。


低(次级)电抗类型的TPS级电流互感器的性能为 由IEC 60044-6定义的瞬态性能。简而言之,应以术语指定 具有以下每个特征: 

  • 额定一次电流
  • 匝数比(匝数比的误差不得超过±0.25%)
  • 二次极限电压
  • 次级绕组电阻 TPS类CT通常用于高阻抗循环电流保护。

TPX类 

TPX类电流互感器的基本特性通常与 TPS级电流互感器,除了规定和可能的不同误差限制外 影响效果,可能需要更大的结构。 



TPX类CT 芯中没有气隙,因此剩磁系数高(剩磁通量为70-80%)。 精度极限由指定瞬态期间的瞬时峰值误差定义 duty cycle. TPX类CT通常用于线路保护。


TPY类

TPY类CT具有剩余磁通量的指定限制。提供磁芯 气隙较小,以将剩余通量减少到不超过剩余通量的10% saturation flux. 

在测量期间,它们的电流测量误差比TPX高 非饱和运行,精度极限由峰值瞬时误差确定 the specified transient 占空比。 TPY类CT通常用于具有自动重合闸的线路保护。

TPZ类 

对于TPZ类CTs,由于通气孔中的空气间隙较大,因此实际通量可以忽略不计。 核心。这些气隙还使来自主要故障的直流分量的影响最小化 电流,但会降低非饱和(线性)工作区域的测量精度。 

精度极限由峰值瞬时交流电分量误差定义 在单次通电期间,在指定的次级回路时间具有最大的DC偏移 constant. TPZ类CT通常用于特殊应用,例如:差动保护 large 发电机s. 


参考: 
  • 阿海珐

2020年11月15日,星期日

发电机保护的基本理论

 

汽轮发电机



有许多异常情况可能会导致损坏 发电机。其中某些情况是发电机或其子系统之一发生故障的结果,而其他情况则源于电力系统本身。下表总结了可能发生的故障类型以及相关的保护方法。  


定子接地故障 


定子绕组最常见的故障是单相和地面之间的绝缘破坏。未被发现的故障会迅速损坏发电机铁心。风冷机器也可能引发火灾。定子差动元件检测接地故障的能力是可用接地故障电流的函数。因此,定子通常需要专用的接地故障保护。 


发电机提供电力系统中所有负载使用的能量以及为电感元件供电所需的许多无功功率,从而将系统电压维持在标称值。电力系统几乎没有存储能量的能力。因此,必须立即更换损失的发电,或者必须减轻相当数量的负载。最重要的是,在外部干扰期间,发电机的保护系统必须高度安全。 


发电机是复杂系统的一个组成部分,其中包括原动机,励磁机和各种辅助系统。因此,除了检测短路以外,还需要发电机保护装置IED来检测一系列可能损坏发电机或其中之一的异常情况。’的子系统。发电机可分为两种主要类型:感应式和同步式。感应电机的尺寸通常较小,低至100 kVA,通常由往复式发动机驱动。同步电机的大小范围从几百kVA到1200 MVA。 


同步发电机可由各种原动机驱动,包括往复式发动机,水力涡轮机,燃烧涡轮机和大型蒸汽涡轮机。涡轮机的类型会影响发电机的设计,因此会影响保护要求。发电机尺寸及其’的接地方法也会影响其保护要求。中小型机器通常直接连接到配电网络(直接连接)。在此配置中,可以将多台机器连接到同一总线。大型机器通常通过专用的电源变压器连接到传输网络(已连接的设备)。 


发电机端子处的第二个电源变压器为设备提供辅助电源。发电机接地是为了控制有害的瞬态电压并促进保护功能的运行。直连发电机通常通过低阻抗接地,该低阻抗将接地故障电流限制在200-400安培。单元连接的机器通常通过高阻抗接地,从而将电流限制在20安培以下。


对于直接连接的低阻抗接地机器,使用基于电流的检测方法。对于内部接地故障,该保护功能必须快速而灵敏,同时在外部干扰时也要确保安全。这可以通过使用受限制的接地故障元件或中性方向元件来实现。 G30和G60中实施的受限制的接地故障元件采用对称的部件约束机制,可在CT饱和度很高的外部故障期间提供高度的安全性。


对于单元连接的高阻抗接地机器,通常使用基于电压的方法来提供接地故障检测。结合使用基波和三次谐波电压元件,可以实现100%定子绕组的接地故障覆盖率。 GE继电器采用了三次谐波电压元件,该元件可响应三次谐波的中性值和终值之比。该元件易于设置,并且在正常操作下对三次谐波电平的变化不敏感。


读: 电厂的发电机冷却系统有哪些不同


定子相故障


相故障 在同一槽中具有相同相位的线圈的电机中,绕组端或槽内可能会发生不接地现象。尽管相故障的可能性小于接地故障,但是由该故障产生的电流不受接地阻抗的限制。因此,至关重要的是快速检测这些故障,以限制对机器的损坏。由于发电机的系统XOR比特别高,因此定子微分元件特别容易受到CT饱和的影响,这归因于外部干扰期间电流的直流分量。当怀疑由于电流的交流或直流分量导致CT饱和时,G60定子差分算法以定向检查的形式增加了额外的安全性。 


过载/热


下图显示了根据C50.13-2004的发电机允许的短时负载极限。超出这些限制的负载将迅速损坏机器。具有反特性的过电流元件可用于确保发电机在允许的范围内运行。通用电气’还配备了RTD输入。除了检测过载以外,RTD还可以检测由于冷却系统故障而导致的过热或由于定子铁心叠片之间的绝缘故障而导致的局部过热。





跳闸故障


发电机保护装置必须操作各种故障或干扰。对于每种故障类型,通常都会执行一组操作。这些措施包括使发电机断路器跳闸,使励磁断路器跳闸,辅助设备转移以及使原动机跳闸。例如,发生过磁情况需要发电机和励磁断路器跳闸,启动转移,但不要求原动机跳闸。如果问题得到快速解决,这将使计算机重新同步。内部可编程逻辑使跳闸逻辑易于实现。另外,在某些情况下,发电机动力室距离开关站很远。使用对等消息传递,跳闸和状态信号可以直接从中继器通过光纤发送到与发电机断路器相邻的控制器(例如C30)


资料来源:GE Multilin www.gemultilin.com

下载整个文件 这里


电力系统保护中使用的IEEE / ANSI设备编号是什么?

发电机保护
发电机保护中的样本应用 
(照片来源:通用电气)

在电力系统中,设备的保护和控制由ANSI设备编号表示,并带有相应的后缀字母 在必要时,与其执行的功能有关。 这些数字基于电气和电子学会的自动开关设备标准所采用的系统。 电子工程师(IEEE),并纳入美国标准C37.2-1996。 


使用该系统 连同图表 可以在说明书和规格中找到。国际电工委员会(IEC) 标准617和60617还为定义的大多数设备编号提供了不同的符号和术语 by C37.2. 


本文档的第二部分简要概述了一些较常见的IEC符号 used.


读: 故障分析中的相关文章


1-主元素

2-延时启动或闭合继电器

3- 检查或联锁继电器

4- Master Contactor

5- Stopping Device

6- 起动断路器

7- Rate of Change Relay

8- 控制电源断开装置

9- Reversing Device

10- Unit Sequence Switch

11- Multifunction Device

12-  超速装置/保护

13- 同步速度装置

14- Under-speed Device

15- 速度或频率匹配装置

16- 通讯网络设备

17- 分流或放电开关

18- 加速或减速装置

19- 电动机启动器/启动至运行的过渡接触器

20- 电动阀

21- Distance Relay

21G- Ground Distance

21P-  Phase Distance

22- 均衡器断路器

23- 温度控制装置

24- 每赫兹伏特继电器/助焊剂

25- 同步或同步检查设备

26- 仪器热装置

27- Undervoltage Relay

27 TN  - Phase Undervoltage

27 X  - 三次谐波中性欠压

27 AUX- 欠压辅助输入

27/27 X- 总线/线路欠压

28- Flame Detector

29- Isolating Contactor

30- Annunciator Relay

31- 单独的励磁装置

32- 定向功率继电器

32升- Low Forward Power

32 N- 功率零序方向a

32 P- Directional Power

32 R- Reverse Power

33- Position Switch

34- 主序列器

35- 电刷操作或滑环短路装置

36- 极性或极化电压设备

37- 欠电流或欠功率继电器

37P-动力不足

38- 轴承保护装置/轴承Rtd

39-机械状态监控器 

40-现场继电器/励磁损失 

41- 现场断路器 

42- 运行断路器 

43- 手动传输或选择器设备 

44-单元顺序启动继电器

45-大气状态监测仪

46- 反相或相位平衡电流继电器或定子 Current Unbalance 

47-相序或相平衡电压继电器

48-不完整的顺序继电器/堵转 

49-机器或变压器热继电器/热过载 

49-RTD RTD偏置热过载 


读: 保护继电器中选择电流互感器的条件是什么


50-瞬时过电流继电器 50BF Breaker Failure 

50-DD电流干扰检测器 

50G-接地瞬时过电流 

50N- 中性点瞬时过电流 

50P-相瞬时过电流 

50_2- 负序瞬时过电流 

50/27- 意外通电 

50/74-Ct故障 

50/87-瞬时微分 50EF终端故障保护 

50IG-隔离的接地瞬时过电流 

50LR-加速时间 

50NBF- 中性瞬时断路器故障 

50SG-敏感的地面瞬时过电流  

50SP- 分相瞬时电流 

51- 交流时间过电流继电器

51- Overload 

51G-接地时间过电流 

51N-中性时间过电流 

51P-相时间过电流 

51V-电压限制时间过电流 

51R-堵转/堵转

51_2-负序时间过电流 

52-交流断路器 

53-励磁机或直流发电机继电器 

54-旋转齿轮啮合装置 

55-功率因数继电器 

56-现场应用中继 

57-短路或接地装置 

58-整流故障继电器 

59-过电压继电器 

59B-组相过电压 

59P-相过电压 

59N-中性过电压 

59NU-中性电压不平衡 

59P-相过电压 

59X-辅助过电压 

59_2-负序过电压

60-电压或电流平衡继电器 

60N-中性点电流不平衡 

60P-相电流不平衡 

61-密度开关或传感器 

62-延时停止或断开继电器 

63-压力开关检测器 

64-接地保护继电器 

64F-现场接地保护 

64S-次谐波定子接地保护 

64TN-100%定子接地 

65-总督 

66-开槽或慢跑设备/最大启动率/启动 两次启动之间的每小时/时间 

67-交流方向过流继电器 

67G-接地方向过电流 67N中性点方向过电流 

67P-相向过电流 

67SG-敏感的接地方向过电流 

67_2-负序方向过电流 

68-闭锁继电器/电源摆线闭塞 

69-许可控制装置 

70-变阻器 

71-液体开关 

72-直流断路器 

73-负载电阻接触器 

74-警报继电器 

75-换位机制

76-直流过电流继电器 

77-遥测装置 

78- 相角测量或失步保护继电器 

78V-电源丢失 

79-交流重合闸继电器/自动重合闸 

80-液体或气体流量继电器 

81-频率继电器 

81O-过频 

81R-变化率频率 

81U-低频 

82-直流重合闸继电器 

83-自动选择控制或转换继电器 

84-运行机制 

85-载波或先导接收继电器 

86-锁定继电器 

87-差动保护继电器 

87B-总线差速器 

87G-发电机差动 

87GT-发电机/变压器差动 

87LG-地线电流差 

87S-定子差速器 

87S-差异百分比 

87L-隔离线电流差 

87M-电机差速器 

87O-整体差速器 

87PC-相位比较 

87RGF-限制接地故障 

87T-变压器差动 

87V-电压差 

88-辅助电动机或电动发电机 

89-线路开关 

90-调节装置 

91-电压定向继电器 

92-电压和功率定向继电器 

93-变场接触器 

94-跳闸或无跳闸继电器 

50/74-Ct监督 2

7/50-发电机意外通电 

27TN / 59N-100%定子接地故障

在此处下载整个文档

2020年7月14日,星期二

保护继电器中选择电流互感器的条件是什么


电流互感器

电流互感器

电流互感器是保护继电器的主要基本组件之一。与电位变压器(PT)一起,该设备也是检测系统中任何异常的关键要素。在保护继电器应用中,将使用的CT是具有大铁芯的CT,它们可在故障情况下复制初级电流(初级电流较高)。 

但是,我们不应该依赖于选择合适单位的物理尺寸。我们需要满足基本要求,以防止不良后果。为了实现这个目标,我们需要遵守两个条件,即: 

条件1: 原边的额定电流必须接近负载或其保护的系统的满载电流。例如,如果满载电流为387安培,则最好选择转换比为400:5的CT。 

条件2: 计算发生故障时的二次电压,以确定在故障情况下CT是否会饱和。在这种情况下,即使我们满足条件1,我们也需要选择下一个更高的评分并执行相同的过程。 

如何确定CT饱和度?

为了确定CT在特定条件下是否会饱和,我们需要找到以下值:  
  • 金额 故障电流 
  • CT二次电阻
  • 连接CT和保护继电器的线电阻
  • 继电器的负载电阻。 

例: 

保护继电器将安装到额定满载电流为290的电动机上。将使用转换比为300:5的CT,并且与继电器的总距离为20米。导线的电阻为每公里1.5欧姆。如果CT次级电阻为0.09欧姆,继电器负载电阻为0.005欧姆。根据以下曲线确定CT比是否饱和。 

注意:假设系统中的故障电流为3.5 kA。



解:

在这种情况下,我们将列举给定的值, 
  • 使用的CT为300:5
  • 故障电流= 3500安培
  • CT次级电阻= 0.090欧姆
  • 到继电器的线距= 20额定电流@ 1.5 ohms / km
  • 继电器负载电阻= 0.006欧姆

计算导线电阻: 

Rwire = (2 x 20 m)x 1.5欧姆/公里 
                             1000 

Rwire = 0.06欧姆


计算总负担

总负担= RCT(次级)+ Rwire + R继电器

总负担= 0.090 + 0.06 + 0.006 = 0.156欧姆

发生故障时计算二次电压。 

V =(总负担*故障电流)/ CT比

V =(0.156 * 3500)/ 60

V = 9.1伏

如果发生故障,次级电压是否低于KNEE POINT,请检查CT曲线。 


故障时的次级电压值为9.1伏,低于拐点。因此,我们可以接受问题中给出的300:5 CT。否则,我们将选择下一个较高的值并执行相同的过程。 

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