kV變電站繼電保護的設計

1、 畢業(yè)設計（論文）題 目 500kV變電站繼電保護的設計 系 別 電力工程系 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 姓 名 指導教師 下達日期 2011 年 2 月 21 日設計時間自 2011 年 2 月21日 至 2011 年 6 月 26 日畢業(yè)設計（論文）任務書一、設計題目：1、題目名稱 500kV變電站繼電保護的設計2、題目來源 現(xiàn)場與教學結(jié)合二、目的和意義通過設計，使學生了解變壓器保護、母線保護、高壓線路保護的發(fā)展水平和發(fā)展趨勢；掌握它們的設計、配置、選型和整定計算；熟悉它們在現(xiàn)場的使用情況，達到理論與實踐相結(jié)合；同時，也使學生將各門專業(yè)課所學的知識能夠融會貫通，達到學以致用之目的。

2、三、原始資料1500kV變電站電氣一次主接線,見附圖。2主變壓器：3250MVA的自耦變壓器；3500kV、220kV各發(fā)電廠、變電站之間，均鋪設有專用或復用光纖；4各保護廠家說明書。 四、設計說明書應包括的內(nèi)容1各主要元件保護的配置原則；2所選保護的原理、特點說明；3各保護之間的相互配合說明；4對所選保護的評價；5對本次設計的評價。五、設計應完成的圖紙 1各保護屏屏面布置圖； 2各保護屏壓板圖； 3保護配置圖。六、主要參考資料1電力系統(tǒng)繼電保護原理 賀家李編2電力系統(tǒng)繼電保護 李駿年編3繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程4保護廠家有關(guān)說明書七、進度要求1、實習階段 第 8 周（ 4 月 11 日

3、）至第 10 周（ 5 月 01 日）共 3 周2、設計階段 第 1 周（ 2 月 21 日）至第 07 周（ 4 月10 日）共 7 周 第11 周（ 5 月 02 日）至第 18 周（ 6 月26 日）共 8 周3、答辯日期 第 18 周（ 2010 年6月26日） 八、其它要求附圖：500kV變電站電氣一次系統(tǒng)圖500KV變電站系統(tǒng)繼電保護的設計摘要隨著我國電力行業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)繼電保護正在向計算機化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展，保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化對繼電保護提出了艱巨的任務，也開辟了研究開發(fā)的新天地。本次設計主要針對500kV變電站繼電保護，包括各線路母線保護，線路保

4、護，斷路器保護以及變壓器保護，其中母線保護和線路保護又分為了500kV，220kV各自的保護。根據(jù)繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程要求進行保護功能的配置，參照我國南京自動化和南瑞繼電保護的保護產(chǎn)品，選取了本系統(tǒng)的保護裝置并對其原理、特點進行了分析和評價。關(guān)鍵詞：母線保護；線路保護；斷路器保護；變壓器保護Design of 500KV Substation System ProtectionAbstract With the rapid development of Chinas power industry, power system protection is the computerized

5、, network-oriented development, protection, control, measurement, data communications integration and artificial intelligence made on the challenging task of protection, but also open up the research and development of the new world. This design mainly for 500kV substation relay protection, includin

6、g the line bus protection, line protection, circuit breaker protection and transformer protection, busbar protection and line protection which is divided into a 500KV, 220KV their protection. Under the protection and security automatic equipment technical specification requirements for protection of

7、 the configuration, with reference to protection of NARI Nanjing Automation and protection products, select the protection of the system and its principle, characteristics are analyzed and evaluated. Keywords: busbar protection; Line protection; Circuit breaker protection; Transformer protection目錄前言

8、4繼電保護的重要性4500KV變電站繼電保護的意義5第1章 概述61.1繼電保護的基本原理6主保護6后備保護61.2.3 輔助保護61.2.4 異常運行保護6第2章 保護配置72.1母線保護72.1.1 對 220kV500kV母線，應裝設快速有選擇地切除故障的母線保護：7專用母線保護應滿足以下要求：72.2 線路保護82.2.1 220KV線路保護82.2.2 500KV線路保護92.3 斷路器失靈保護102.4變壓器保護11第3章 保護的原理、特點133.1母線保護的原理、特點133.1.1 RCS-915E微機母線保護133.1.2 WMZ-41A的保護原理163.1.3 RCS-915

9、AB保護原理213.2.1 RCS-902A(B/C/D)型超高壓線路成套保護裝置243.2.2 RCS-925A過電壓保護及故障啟動技術(shù)283.2.3 PSL 602數(shù)字式線路保護裝置303.3.1 RCS-921A 斷路器失靈保護及自動重合閘裝置313.3.2 CZX-22R操作繼電氣裝置333.3.3 RCS-923A斷路器失靈及輔助保護裝置353.3.4 CZX-12R 型操作繼電器裝置373.3.4 PSL 631A數(shù)字式斷路器保護裝置383.4.1 RCS-974A變壓器非電量及輔助保護裝置393.4.2 RCS-978系列變壓器成套保護裝置403.4.2 WBZ-500H微機變壓

10、器保護裝置技術(shù)423.5 輔助保護453.5.1 RCS-922A短引線保護裝置453.5.2 WDK-600微機電抗器保護裝置46第4章保護配置圖49第5章保護評價505.1所選WBZ-41A母線保護裝置的評價505.2 所選RCS-931線路保護裝置的評價505.3 所選RCS-978微機變壓器保護裝置的評價51結(jié)論52參考文獻53原文及譯文54指 導 教 師 評 語 表59前言繼電保護的重要性電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)。故障和不正常運行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性的切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障

11、的時間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設在每個電氣元件上的保護裝置才有可能滿足這個要求。而這種保護裝置直到目前為止，大都是由單個繼電器或者一點氣與其附屬設備的組合構(gòu)成，因而稱之繼電保護裝置。電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務是： (1) 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。 (2) 反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件(如有無經(jīng)常值班人員)而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設備予以切除。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對

12、電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免暫短地運行波動造成不必要的動作和干擾而引起的誤動。 (3) 繼電保護裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這四個基本要求中有些要求可以降低。 1）選擇性 選擇性就是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設備

13、或線路從電力系統(tǒng)中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。 2）速動性 速動性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。 一般必須快速切除的故障有： (1) 使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。 (2) 大容量的發(fā)電機、變壓器和電動機內(nèi)部故障。 (3) 中、低壓線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障。 (4) 可能危及人身安全、對通信系統(tǒng)或鐵路信號造成強烈干擾的故障。 故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間

14、為0.04s0.08s，最快的可達0.01s0.04s，一般斷路器的跳閘時間為0.06s0.15s，最快的可達0.02s0.06s。 對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而應按照選擇性的條件，帶延時地發(fā)出信號。 3）靈敏性 靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力。 能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時，不論短路點的位置和短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應動作，即要求不但在系統(tǒng)最大運行方式下三相短路時能可靠動作，而且在系統(tǒng)最小運行方式下經(jīng)過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。 系統(tǒng)

15、最大運行方式：被保護線路末端短路時，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過保護裝置的短路電流為最大運行方式； 系統(tǒng)最小運行方式：在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。 保護裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來衡量。 4）可靠性 可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。 安全性：要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動。 信賴性：要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了應該動作的故障時可靠動作，即不拒動。 繼電保護的誤動作和拒動作都會給電力系統(tǒng)帶來嚴重危害。500KV變電站繼電保護的意義 電力系統(tǒng)運行中常常會出現(xiàn)故障和一些異常運行狀態(tài)，而這些現(xiàn)象會發(fā)展成事故

16、，使整個系統(tǒng)或其中一部分不能正常工作從而造成對用戶少送電、停止送電或電能質(zhì)量降低到不能容許的地步，甚至造成設備損壞和人身傷亡。而電力系統(tǒng)各原件之間是通過電活磁建立的聯(lián)系，任何一原件發(fā)生故障時都可能立即在不同程度上影響到系統(tǒng)的正常工作。因此切除故障元件的時間常常要求短到1/10S甚至更短。而這個任務靠人完成是不可能的，所以要有一套自動保護裝置來執(zhí)行這一任務。繼電保護的作用不只限于切出故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務），還要保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就是要求每個保護單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)。各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)整個保護裝置的網(wǎng)絡

17、化。這樣，繼電保護裝置能夠得到的系統(tǒng)故障越多，對故障性質(zhì)，故障位置的判斷和故障距離的檢測越準確，大大提高保護性和可靠性。 第1章 概述1.1繼電保護的基本原理被保護設備的電氣量在故障前后的突變信息，是構(gòu)成繼電保護裝置的基本原理。為實現(xiàn)上述基本任務，繼電保護應能區(qū)分電力系統(tǒng)正常運行與發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)。故障的明顯是電源劇增、電壓大幅度下降、線路測量阻抗減小、功率方向變化、負序或零序分量出現(xiàn)等，此外，還有其它物理量如氣體、溫度的變化等。根據(jù)不同電氣量或物理量的變化，可構(gòu)成不同原理的繼電保護裝置。不論反應哪種電氣量，當期測量值超過一定數(shù)值時，繼電保護將有選擇的切除故障或顯示電氣設備的異常情況。

18、1.2繼電保護的分類： 電力系統(tǒng)中的電力設備和線路，應裝設短路故障和異常運行的保護裝置。電力設備和線路短路故障的保護應有主保護和后備保護，必要時可增設輔助保護。主保護主保護是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。 后備保護后備保護是主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護。后備保護可分為遠后備和近后備兩種方式。 a.遠后備是當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設備或線路的保護實現(xiàn)后備。 b.近后備是當主保護拒動時，由該電力設備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備的保護；當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)的后備保護。 1.2.3 輔助保護輔助保護是為補充主保護和

19、后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單保護。 1.2.4 異常運行保護異常運行保護是反應被保護電力設備或線路異常運行狀態(tài)的保護。第2章 保護配置2.1母線保護根據(jù)繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程條例 對 220kV500kV母線，應裝設快速有選擇地切除故障的母線保護： a.對一個半斷路器接線，每組母線應裝設兩套母線保護； b.對雙母線、雙母線分段等接線，為防止母線保護因檢修退出失去保護，母線發(fā)生故障會危及系統(tǒng)穩(wěn)定和使事故擴大時，宜裝設兩套母線保護。2.1.2 對發(fā)電廠和變電所的 35kV110kV電壓的母線，在下列情況下應裝設專用的母線保護： a.110kV雙母線； b.110k

20、V單母線、重要發(fā)電廠或 110kV以上重要變電所的 35kV66kV母線，需要快速切除母線上的故障時；專用母線保護應滿足以下要求： a.保護應能正確反應母線保護區(qū)內(nèi)的各種類型故障，并動作于跳閘； b.對各種類型區(qū)外故障，母線保護不應由于短路電流中的非周期分量引起電流互感器的暫態(tài)飽和而誤動作； c.對構(gòu)成環(huán)路的各類母線 (如一個半斷路器接線、雙母線分段接線等 )，保護不應因母線故障時流出母線的短路電流影響而拒動； d.母線保護應能適應被保護母線的各種運行方式： (1)應能在雙母線分組或分段運行時，有選擇性地切除故障母線； (2)應能自動適應雙母線連接元件運行位置的切換。切換過程中保護不應誤動作，

21、不應造成電流互感器的開路；切換過程中，母線發(fā)生故障，保護應能正確動作切除故障；切換過程中，區(qū)外發(fā)生故障，保護不應誤動作； (3)母線充電合閘于有故障的母線時，母線保護應能正確動作切除故障母線。 e.雙母線接線的母線保護，應設有電壓閉鎖元件。（1）對數(shù)字式母線保護裝置，可在起動出口繼電器的邏輯中設置電壓閉鎖回路，而不在跳閘出口接點回路上串接電壓閉鎖觸點；（2）對非數(shù)字式母線保護裝置電壓閉鎖接點應分別與跳閘出口觸點串接。母聯(lián)或分段斷路器的跳閘回路可不經(jīng)電壓閉鎖觸點控制。 f.雙母線的母線保護，應保證： (1)母聯(lián)與分段斷路器的跳閘出口時間不應大于線路及變壓器斷路器的跳閘出口時間。 (2)能可靠切除

22、母聯(lián)或分段斷路器與電流互感器之間的故障。 g.母線保護僅實現(xiàn)三相跳閘出口；且應允許接于本母線的斷路器失靈保護共用其跳閘出口回路。 h.母線保護動作后，除一個半斷路器接線外，對不帶分支且有縱聯(lián)保護的線路，應采取措施，使對側(cè)斷路器能速動跳閘。 i.母線保護應允許使用不同變比的電流互感器。 j.當交流電流回路不正?；驍嗑€時應閉鎖母線差動保護，并發(fā)出告警信號，對一個半斷路器接線可以只發(fā)告警信號不閉鎖母線差動保護。 k.閉鎖元件起動、直流消失、裝置異常、保護動作跳閘應發(fā)出信號。此外，應具有起動遙信及事件記錄觸點。根據(jù)保護以上配置原則：500KV母線選用 RCS-915E微機母線保護配置、WMZ-41A微

23、機母線保護配置；220KV母線選用RCS-915AB微機母線保護配置 、WMZ-41A微機母線保護配置。2.2 線路保護根據(jù)繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程條例 220KV線路保護220kV線路保護應按加強主保護簡化后備保護的基本原則配置和整定。 a.加強主保護是指全線速動保護的雙重化配置，同時，要求每一套全線速動保護的功能完整，對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動作切除故障。對于要求實現(xiàn)單相重合閘的線路，每套全線速動保護應具有選相功能。當線路在正常運行中發(fā)生不大于 100電阻的單相接地故障時，全線速動保護應有盡可能強的選相能力，并能正確動作跳閘。 b.簡化后備保護是指主保護雙重化配置，同時

24、，在每一套全線速動保護的功能完整的條件下，帶延時的相間和接地，段保護 (包括相間和接地距離保護、零序電流保護 )，允許與相鄰線路和變壓器的主保護配合，從而簡化動作時間的配合整定。如雙重化配置的主保護均有完善的距離后備保護，則可以不使用零序電流，段保護，僅保留用于切除經(jīng)不大于 100電阻接地故障的一段定時限和 /或反時限零序電流保護。 c.線路主保護和后備保護的功能及作用能夠快速有選擇性地切除線路故障的全線速動保護以及不帶時限的線路 I段保護都是線路的主保護。每一套全線速動保護對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障均有完整的保護功能，兩套全線速動保護可以互為近后備保護。線路段保護是全線速動保護的近后備保護

25、。通常情況下，在線路保護段范圍外發(fā)生故障時，如其中一套全線速動保護拒動，應由另一套全線速動保護切除故障，特殊情況下，當兩套全線速動保護均拒動時，如果可能，則由線路段保護切除故障，此時，允許相鄰線路保護段失去選擇性。線路段保護是本線路的延時近后備保護，同時盡可能作為相鄰線路的遠后備保護。 對 220kV線路，為了有選擇性的快速切除故障，防止電網(wǎng)事故擴大，保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行，一般情況下，應按下列要求裝設兩套全線速動保護，在旁路斷路器代線路運行時，至少應保留一套全線速動保護運行。 a兩套全線速動保護的交流電流、電壓回路和直流電源彼此獨立。對雙母線接線，兩套保護可合用交流電壓回路； b每一套

26、全線速動保護對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動作切除故障； c. 對要求實現(xiàn)單相重合閘的線路，兩套全線速動保護應具有選相功能； d. 兩套主保護應分別動作于斷路器的一組跳閘線圈。 e. 兩套全線速動保護分別使用獨立的遠方信號傳輸設備。 f.具有全線速動保護的線路，其主保護的整組動作時間應為：對近端故障： 20ms；對遠端故障： 30ms（不包括通道時間）。 220kV線路的后備保護宜采用近后備方式。但某些線路，如能實現(xiàn)遠后備，則宜采用遠后備，或同時采用遠、近結(jié)合的后備方式。 對接地短路，應按下列規(guī)定之一裝設后備保護。對 220kV線路，當接地電阻不大于 100時，保護應能可靠地切除故障。

27、 a.宜裝設階段式接地距離保護并輔之用于切除經(jīng)電阻接地故障的一段定時限和/或反時限零序電流保護。 b.可裝設階段式接地距離保護，階段式零序電流保護或反時限零序電流保護，根據(jù)具體情況使用。c.為快速切除中長線路出口短路故障，在保護配置中宜有專門反應近端接地故障的輔助保護功能。符合第 .1條規(guī)定時，除裝設全線速動保護外，還應按本條的規(guī)定，裝設接地后備保護和輔助保護。 對相間短路，應按下列規(guī)定裝設保護裝置： a.宜裝設階段式相間距離保護； b.為快速切除中長線路出口短路故障，在保護配置中宜有專門反應近端相間故障的輔助保護功能。符合本規(guī)程第 .1條規(guī)定時，除裝設全線速動保護外，還應按本條的規(guī)定，裝設相

28、間短路后備保護和輔助保護。根據(jù)以上母線保護配置原則220kV線路保護選用RCS-931系列超高壓線路成套保護裝置和PSL-602數(shù)字式線路保護裝置。2.2.2 500KV線路保護330kV500kV線路對繼電保護的配置和對裝置技術(shù)性能的要求，除按及條要求外，還應考慮下列問題：a.線路輸送功率大，穩(wěn)定問題嚴重，要求保護動作快，可靠性高及選擇性好；b.線路采用大截面分裂導線、不完全換位及緊湊型線路所帶來的影響；c.長線路、重負荷，電流互感器變比大，二次電流小對保護裝置的影響；d.同桿并架雙回線路發(fā)生跨線故障對兩回線跳閘和重合閘的不同要求；e.采用大容量發(fā)電機、變壓器所帶來的影響；f.線路分布電容電

29、流明顯增大所帶來的影響；g.系統(tǒng)裝設串聯(lián)電容補償和并聯(lián)電抗器等設備所帶來的影響；h.交直流混合電網(wǎng)所帶來的影響；i.采用帶氣隙的電流互感器和電容式電壓互感器，對電流、電壓傳變過程所帶來的影響；j.高頻信號在長線路上傳輸時，衰耗較大及通道干擾電平較高所帶來的影響以及采用光纜、微波迂回通道時所帶來的影響。 330kV500kV線路，應按下列原則實現(xiàn)主保護雙重化：a.設置兩套完整、獨立的全線速動主保護；b.兩套全線速動保護的交流電流、電壓回路，直流電源互相獨立（對雙母線接線，兩套保護可合用交流電壓回路）；c.每一套全線速動保護對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動作切除故障；d.對要求實現(xiàn)單相重合

30、閘的線路，兩套全線速動保護應有選相功能，線路正常運行中發(fā)生接地電阻為條c中規(guī)定數(shù)值的單相接地故障時，保護應有盡可能強的選相能力，并能正確動作跳閘；e.每套全線速動保護應分別動作于斷路器的一組跳閘線圈；f.每套全線速動保護應分別使用互相獨立的遠方信號傳輸設備；g.具有全線速動保護的線路，其主保護的整組動作時間應為：對近端故障：20ms對遠端故障：30ms（不包括通道傳輸時間）。 330kV500kV線路，應按下列原則設置后備保護：a.采用近后備方式；b.后備保護應能反應線路的各種類型故障；c.接地后備保護應保證在接地電阻不大于下列數(shù)值時，有盡可能強的選相能力，并能正確動作跳閘；330kV線路：1

31、50500kV線路：300d.為快速切除中長線路出口故障，在保護配置中宜有專門反應近端故障的輔助保護功能。當330kV500kV線路雙重化的每套主保護裝置都具有完善的后備保護時，可不再另設后備保護。只要其中一套主保護裝置不具有后備保護時，則必須再設一套完整、獨立的后備保護。330kV500kV同桿并架線路發(fā)生跨線故障時，根據(jù)電網(wǎng)的具體情況，當發(fā)生跨線異名相瞬時故障允許雙回線同時跳閘時，可裝設與一般雙側(cè)電源線路相同的保護；對電網(wǎng)穩(wěn)定影響較大的同桿并架線路，宜配置分相電流差動或其他具有跨線故障選相功能的全線速動保護，以減少同桿雙回線路同時跳閘的可能性。根據(jù)一次系統(tǒng)過電壓要求裝設過電壓保護，保護的整

32、定值和跳閘方式由一次系統(tǒng)確定。過電壓保護應測量保護安裝處的電壓，并作用于跳閘。當本側(cè)斷路器已斷開而線路仍然過電壓時，應通過發(fā)送遠方跳閘信號跳線路對側(cè)斷路器。裝有串聯(lián)補償電容的330kV500kV線路和相鄰線路，應按條和條的規(guī)定裝設線路主保護和后備保護，并應考慮下述特點對保護的影響，采取必要的措施防止不正確動作：1由于串聯(lián)電容的影響可能引起故障電流、電壓的反相；2故障時串聯(lián)電容保護間隙的擊穿情況；3電壓互感器裝設位置（在電容器的母線側(cè)或線路側(cè)）對保護裝置工作的影響。 根據(jù)以上線路保護配置原則500kV線路保護選用RCS-902A 型超高壓線路成套保護裝置和PSL-602A數(shù)字式線路保護裝置。2.

33、3 斷路器失靈保護根據(jù)繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程條例2.3.1在220kV500kV電力網(wǎng)中，以及110kV電力網(wǎng)的個別重要部分，應按下列原則裝設一套斷路器失靈保護：a.線路或電力設備的后備保護采用近后備方式；b.如斷路器與電流互感器之間發(fā)生故障不能由該回路主保護切除形成保護死區(qū)，而其他線路或變壓器后備保護切除又擴大停電范圍，并引起嚴重后果時(必要時，可為該保護死區(qū)增設保護，以快速切除該故障)；c.對220kV500kV分相操作的斷路器，可僅考慮斷路器單相拒動的情況。2.3.2斷路器失靈保護的起動應符合下列要求：為提高動作可靠性，必須同時具備下列條件，斷路器失靈保護方可起動：a.故障線路或

34、電力設備能瞬時復歸的出口繼電器動作后不返回（故障切除后，起動失靈的保護出口返回時間應不大于30ms）；b.斷路器未斷開的判別元件動作后不返回。若主設備保護出口繼電器返回時間不符合要求時，判別元件應雙重化。失靈保護的判別元件一般應為相電流元件；發(fā)電機變壓器組或變壓器斷路器失靈保護的判別元件應采用零序電流元件或負序電流元件。判別元件的動作時間和返回時間均不應大于20ms。2.3.3失靈保護動作時間應按下述原則整定：a.一個半斷路器接線的失靈保護應瞬時再次動作于本斷路器的兩組跳閘線圈跳閘，再經(jīng)一時限動作于斷開其他相鄰斷路器。b.單、雙母線的失靈保護，視系統(tǒng)保護配置的具體情況，可以較短時限動作于斷開與

35、拒動斷路器相關(guān)的母聯(lián)及分段斷路器，再經(jīng)一時限動作于斷開與拒動斷路器連接在同一母線上的所有有源支路的斷路器；也可僅經(jīng)一時限動作于斷開與拒動斷路器連接在同一母線上的所有有源支路的斷路器；變壓器斷路器的失靈保護還應動作于斷開變壓器接有電源一側(cè)的斷路器。2.3.4失靈保護裝設閉鎖元件的原則是：a.一個半斷路器接線的失靈保護不裝設閉鎖元件。b.有專用跳閘出口回路的單母線及雙母線斷路器失靈保護應裝設閉鎖元件。c.與母差保護共用跳閘出口回路的失靈保護不裝設獨立的閉鎖元件，應共用母差保護的閉鎖元件，閉鎖元件的靈敏度應按失靈保護的要求整定；對數(shù)字式保護，閉鎖元件的靈敏度宜按母線及線路的不同要求分別整定。d.設有

36、閉鎖元件的，閉鎖原則同e條。e.發(fā)電機、變壓器及高壓電抗器斷路器的失靈保護，為防止閉鎖元件靈敏度不足應采取相應措施或不設閉鎖回路。2.3.5雙母線的失靈保護應能自動適應連接元件運行位置的切換。2.3.6失靈保護動作跳閘應滿足下列要求：a.對具有雙跳閘線圈的相鄰斷路器，應同時動作于兩組跳閘回路。b.對遠方跳對側(cè)斷路器的，宜利用兩個傳輸通道傳送跳閘命令。c.應閉鎖重合閘。根據(jù)以上斷路器保護配置原則：500kV側(cè)斷路器保護選擇RCS-921A斷路器失靈保護及重合閘，220kV側(cè)斷路器保護選擇RCS-923A斷路器失靈保護及輔助保護和PSL-631A數(shù)字式斷路器保護裝置。2.4變壓器保護根據(jù)繼電保護和

37、安全自動裝置技術(shù)規(guī)程條例 對升壓、降壓、聯(lián)絡變壓器的下列故障及異常運行狀態(tài)，應按本條的規(guī)定裝設相應的保護裝置；a.繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的接地短路；b.繞組的匝間短路；c.外部相間短路引起的過電流；d.中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；e.過負荷；f.過勵磁；g.中性點非有效接地側(cè)的單相接地故障；h.油面降低；i.變壓器油溫、繞組溫度過高及油箱壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障。 電壓為220kV及以上的變壓器裝設數(shù)字式保護時，除非電量保護外，應采用雙重化保護配置。當斷路器具有兩組跳閘線圈時，兩套保護宜分別動作于斷路器的一組跳閘線

38、圈。 縱聯(lián)差動保護應滿足下列要求：a.應能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；b.在變壓器過勵磁時不應誤動作；c.在電流回路斷線時應發(fā)出斷線信號，電流回路斷線允許差動保護動作跳閘；d.在正常情況下，縱聯(lián)差動保護的保護范圍應包括變壓器套管和引出線，如不能包括引出線時，應采取快速切除故障的輔助措施。在設備檢修等特殊情況下，允許差動保護短時利用變壓器套管電流互感器，此時套管和引線故障由后備保護動作切除；如電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行有要求時，應將縱聯(lián)差動保護切至旁路斷路器的電流互感器。 對自耦變壓器和高、中壓側(cè)均直接接地的三繞組變壓器，為滿足選擇性要求，可增設零序方向元件，方向宜指向各側(cè)母線。普通變壓器的零

39、序過電流保護，宜接到變壓器中性點引出線回路的電流互感器；零序方向過電流保護宜接到高、中壓側(cè)三相電流互感器的零序回路；自耦變壓器的零序過電流保護應接到高、中壓側(cè)三相電流互感器的零序回路。對自耦變壓器，為增加切除單相接地短路的可靠性，可在變壓器中性點回路增設零序過電流保護。為提高切除自耦變壓器內(nèi)部單相接地短路故障的可靠性，可增設只接入高、中壓側(cè)和公共繞組回路電流互感器的星形接線電流分相差動保護或零序差動保護。 對于高壓側(cè)為330kV及以上的變壓器，為防止由于頻率降低和/或電壓升高引起變壓器磁密過高而損壞變壓器，應裝設過勵磁保護。保護應具有定時限或反時限特性并與被保護變壓器的過勵磁特性相配合。定時限

40、保護由兩段組成，低定值動作于信號，高定值動作于跳閘。變壓器非電氣量保護不應啟動失靈保護根據(jù)以上變壓器保護配置原則選擇RCS-978系列變壓器成套保護裝置、WBZ-500H微機變壓器保護裝置、RCS-974A變壓器非電量及輔助保護裝置。2.5 遠方跳閘保護一般情況下220kV500kV線路，下列故障應傳送跳閘命令，使相關(guān)線路對側(cè)斷路器跳閘切除故障：a.一個半斷路器接線的斷路器失靈保護動作；b.高壓側(cè)無斷路器的線路并聯(lián)電抗器保護動作；c.線路過電壓保護動作；d.線路變壓器組的變壓器保護動作；e.線路串聯(lián)補償電容器的保護動作且電容器旁路斷路器拒動或電容器平臺故障。2.5.2對采用近后備方式的，遠方跳

41、閘方式應雙重化。2.5.3傳送跳閘命令的通道，可結(jié)合工程具體情況選?。篴.光纜通道；b.微波通道；c.電力線載波通道；d.控制電纜通道；e.其他混合通道。一般宜復用線路保護的通道來傳送跳閘命令，有條件時，優(yōu)先選用光纜通道。2.5.4為提高遠方跳閘的安全性，防止誤動作，對采用非數(shù)字通道的，執(zhí)行端應設置故障判別元件。對采用數(shù)字通道的，執(zhí)行端可不設置故障判別元件。2.5.5可以作為就地故障判別元件起動量的有：低電流、過電流、負序電流、零序電流、低功率、負序電壓、低電壓、過電壓等。就地故障判別元件應保證對其所保護的相鄰線路或電力設備故障有足夠靈敏度。2.5.6遠方跳閘保護的出口跳閘回路應獨立于線路保護

42、跳閘回路。2.5.7遠方跳閘應閉鎖重合閘。 根據(jù)以上保護配置原則500kV保護選擇FOX-40E繼電保護光纖通信接口裝置和RCS-915A過電壓保護及故障啟動技術(shù)；CZX-22R操作繼電氣裝置。220kV線路保護方案CZX-12R型操作繼電氣裝置第3章 保護的原理、特點3.1母線保護的原理、特點 500kV母線保護采用了南瑞微機母線保護配置裝置（RCS-915E）和南自微機母線保護裝置（WMZ-41A）兩套母線保護雙重化配置，另外增加一套斷路器失靈保護起動機輔助保護裝置(RCS-922A)，提高母線安全運行。 RCS-915E微機母線保護一、應用范圍RCS915E型微機母線保護裝置，主要適用于

43、一個半斷路器主接線方式，母線上允許所接的線路與元件數(shù)最多為9個。二、 保護配置RCS915E型微機母線保護裝置設有母線差動保護和斷路器失靈保護功能。三、 性能特征 允許TA變比不同，TA調(diào)整系數(shù)可以整定 高靈敏比率差動保護 新型的自適應加權(quán)抗TA飽和判據(jù) 完善的事件報文處理 靈活的后臺通訊方式，配有RS-485和光纖通訊接口(可選) 支持電力行業(yè)標準DL/T667-1999（IEC60870-5-103標準）的通訊規(guī)約 與COMTRADE兼容的故障錄波 四、保護原理說明1、母線差動保護母線差動保護由分相式比率差動元件構(gòu)成。1）起動元件a）電流工頻變化量元件，當制動電流工頻變化量大于門坎（由浮動

44、門坎和固定門坎構(gòu)成）時電流工頻變化量元件動作，其判據(jù)為：UUT+0.5IUN其中：si為制動電流工頻變化量瞬時值；0.5IN為固定門坎；SIT是浮動門坎，隨著變化量輸出變化而逐步自動調(diào)整。b）差流元件，當任一相差動電流大于差流起動值時差流元件動作，其判據(jù)為：IdIcdzd其中：Id為大差動相電流；Icdzd為差動電流起動定值。母線差動保護電流工頻變化量元件或差流元件起動后展寬500ms。2）比率差動元件a）常規(guī)比率差動元件動作判據(jù)為：其中：K為比率制動系數(shù)；Ij為第j個連接元件的電流；Icdzd為差動電流起動定值。其動作特性曲線如圖所示。比例差動元件動作特性曲線b）工頻變化量比例差動元件為提高

45、保護抗過渡電阻能力，減少保護性能受故障前系統(tǒng)功角關(guān)系的影響，本保護除采用由差流構(gòu)成的常規(guī)比率差動元件外，還采用工頻變化量電流構(gòu)成了工頻變化量比率差動元件，與制動系數(shù)固定為0.2的常規(guī)比率差動元件配合構(gòu)成快速差動保護。其動作判據(jù)為：其中K為工頻變化量比例制動系數(shù)，固定取0.65；Ij為第j個連接元件的工頻變化量電流；DIT為差動電流起動浮動門坎；DIcdzd為差流起動的固定門坎,由Icdzd得出。3）TA飽和檢測元件為防止母線保護在母線近端發(fā)生區(qū)外故障時TA嚴重飽和的情況下發(fā)生誤動，本裝置根據(jù)TA飽和波形特點設置了兩個TA飽和檢測元件，用以判別差動電流是否由區(qū)外故障TA飽和引起，如果是則閉鎖差動

46、保護出口，否則開放保護出口。TA飽和檢測元件一：采用新型的自適應阻抗加權(quán)抗飽和方法，即利用電流工頻變化量起動元件自適應地開放加權(quán)算法。當發(fā)生母線區(qū)內(nèi)故障時，工頻變化量差動元件BLCD與電流工頻變化量元件SI基本同時動作，而發(fā)生母線區(qū)外故障時，由于故障起始TA尚未進入飽和，BLCD元件的動作滯后于電流工頻變化量元件。利用BLCD元件與電流工頻變化量元件動作的相對時序關(guān)系的特點，我們得到了抗TA飽和的自適應阻抗加權(quán)判據(jù)。由于此判據(jù)充分利用了區(qū)外故障發(fā)生TA飽和時差流不同于區(qū)內(nèi)故障時差流的特點，具有極強的抗TA飽和能力，而且區(qū)內(nèi)故障和一般轉(zhuǎn)換性故障（故障由母線區(qū)外轉(zhuǎn)至區(qū)內(nèi)）時的動作速度很快。TA飽和

47、檢測元件二：由諧波制動原理構(gòu)成的TA飽和檢測元件。這種原理利用了TA飽和時差流波形畸變和每周波存在線性傳變區(qū)等特點，根據(jù)差流中諧波分量的波形特征檢測TA是否發(fā)生飽和。以此原理實現(xiàn)的TA飽和檢測元件同樣具有很強抗TA飽和能力，而且在區(qū)外故障TA飽和后發(fā)生同名相轉(zhuǎn)換性故障的極端情況下仍能快速切除母線故障。圖3.3為動模實驗室實錄的母線區(qū)內(nèi)、外故障波形。圖為區(qū)外故障，短路支路電流互感器極度飽和的情況下，差動保護也不會誤動。圖為區(qū)內(nèi)故障伴隨電流互感器深度飽和，保護10ms快速出口（包括出口繼電器時間5ms）。母差保護的工作框圖如下所示。SI:電流工頻變化量元件Icd:差流起動元件SW:母差保護投退控制

48、字BLCD:大差工頻變化量比率差動元件BLCD:大差比率差動元件（K=0.2）YB:母差保護投入壓板BLCD:大差比率差動元件BLCDSW YB母差保護的工作框圖 WMZ-41A的保護原理一、適用范圍WMZ-41A微機母線保護裝置適用范圍為500kV及以下各種電壓等級的母線保護針對一次系統(tǒng)各種主接線形式通過對保護功能回路接線等方面的適應性調(diào)整組成GZM-W41A系列微機母線保護柜可應用于3/2斷路器接線單母線單母分段雙母線雙母分段等各種典型及特殊接線方式的母線保護二、功能及特點 1）保護功能分相式母線差動保護復合電壓閉鎖線路斷路器失靈保護母聯(lián)斷路器失靈保護及母聯(lián)死區(qū)保護母聯(lián)充電保護TA斷線告警

49、閉鎖TV斷線告警2）性能特點微機核心部分采用32位CPU 16位AD轉(zhuǎn)換同步采樣精度高數(shù)據(jù)處理能力強。帶比率制動特性的完全電流差動保護判據(jù)動作速度快成熟可靠。同步識別法抗TA飽和判據(jù)。確保TA發(fā)生飽和或系統(tǒng)發(fā)生相繼故障時保護裝置始終正確并快速反應。自動跟蹤雙母線一次系統(tǒng)給種運行狀態(tài)，母線保護正確判別、動作出口正確選擇。雙母線各單元電流無觸點切換，隔離開關(guān)接點輸入后經(jīng)電流平衡法計算判別后確認。主TA變比不一致時，通過裝置整定解決，系數(shù)可非整數(shù)，方便實用。三、保護原理說明1電流差動保護母線差動保護采用“具有比率制動特性的完全電流差動保護原理”。接入母線上所有單元（包括母聯(lián)或分段）的三相電流，通過各

50、自的模擬通道、數(shù)據(jù)采集變換,形成相應的數(shù)字量，按各相別實現(xiàn)分相式微機母線差動保護。對于每相的差動判據(jù)，取各單元電流之和的絕對值作為差動電流 , 取各單元電流絕對值之和作為制動電流其差動判據(jù)為：啟動元件：動作元件：式中ij第j單元的電流N:參與差動計算的單元數(shù)Iop差動動作電流Kres制動系數(shù)Kres1當任一相的差動判據(jù)同時滿足“啟動元件”和“動作元件”時，即判認為“差流越限”，差動保護動作于出口。差動保護動作，其出口跳閘命令保持400ms后返回，以確保各斷路器可靠跳閘。若差動電流不返回，差動出口命令也不返回。上述兩差動判據(jù)必須確保：“所有單元電流的總傳變變比相同、極性一致”。當主TA變比不一致

51、時，在差動判據(jù)中，必須將各單元電流乘以各自相應的通道平衡系數(shù)，使所有單元電流的總傳變變比（即主TA變比與通道平衡系數(shù)之積）相同。本母線保護裝置中電流通道平衡系數(shù)可通過鍵盤整定，各主TA變比差異允許非整數(shù)倍。差電流計算式中的各單元電流的符號與電流回路（從主TA二次到保護裝置內(nèi)小TA二次輸出）極性有關(guān)，各單元電流極性應通過現(xiàn)場電流極性試驗來確認。特別說明：對雙母線或單母線分段，母聯(lián)單元視為I母上的普通單元，即母聯(lián)TA極性必相同。電流差動保護判據(jù)的計算采用電流瞬時值（采樣值）算法。差動保護制動特性如下圖所示動作區(qū)范圍與差動動作電流（Iop）及制動系數(shù)（Kres）的整定值有關(guān),其動作拐點為:(Iop/

52、Kres,Iop)。差動保護的制動特性圖對于110kV及以上電壓等級的母線，一般采用由A、B 、C三相構(gòu)成的分相式電流差動保，護對于35kV及以下電壓等級的中性點不接地母線，也可采用由A、C兩相構(gòu)成的分相式電流差動保護。 2 抗TA飽和措施當系統(tǒng)發(fā)生故障而TA發(fā)生飽和時，由于飽和TA的二次不能正確反應系統(tǒng)一次電流，這將使差動判據(jù)中的差電流Id產(chǎn)生偏差，嚴重時可能導致差動保護誤判。為解決TA飽和對差動保護判據(jù)的不利影響，采用“同步識別法”抗TA飽和措施。同步識別法基于飽和TA特征：1）在系統(tǒng)發(fā)生故障瞬間，無論一次電流有多大，TA不可能同步飽和。從故障發(fā)生到TA飽和至少經(jīng)1/4周波的時間，在此期間

53、TA能夠正確傳變一次電流。2）TA飽和后，二次電流波形出現(xiàn)畸變、缺損，但當一次電流過零點附近，飽和TA二次側(cè)將出現(xiàn)一個線性傳變區(qū)（即其二次電流能正確反應一次電流）。同步識別法的實質(zhì)：識別“差流越限”的出現(xiàn)與“故障發(fā)生”是否同步?！安盍髟较蕖奔磧刹顒颖Ｗo判據(jù)同時滿足，“故障發(fā)生”指制動電流量Ires或母線電壓量發(fā)生突變。若“差流越限”與“故障發(fā)生”同步出現(xiàn)，則認為“差流越限”是由母線發(fā)生區(qū)內(nèi)故障而引起。此時差動保護在5ms以內(nèi)即可發(fā)出“動作出口指令”并記憶保持400ms。若“差流越限”滯后于“故障發(fā)生”兩者不同步，則認為該“差流越限”是由母線區(qū)外故障TA發(fā)生飽和所引起。此時差動保護可靠不動作。當

54、判別到區(qū)外故障TA發(fā)生飽和后，保護邏輯進一步主要根據(jù)上述飽和TA特征,通過分析在一個完整周波內(nèi)各采樣點“差流越限”的計算結(jié)果，并結(jié)合其它輔助判據(jù)，判別故障是否有轉(zhuǎn)換或發(fā)展。在一個完整周波內(nèi)，計算各采樣點的電流值是否符合“差流越限”判據(jù)，當符合動作判據(jù)的點數(shù)足夠多，則判定為故障由區(qū)外發(fā)展到區(qū)內(nèi)，保護迅速動作，發(fā)出跳閘命令；否則判為仍是區(qū)外故障TA飽和，差動保護可靠不動作，并在隨后的每個完整周波內(nèi)重復上述判別，直到“差流越限”完全消失（即區(qū)外故障被切除）。3電壓閉鎖為防止差動出口繼電器誤動作或失靈保護誤啟動造成母線連接元件誤跳閘,在母線保護出口回路中配置電壓閉鎖元件。接入每段三相電壓及零序電壓量，

55、通過各自的模擬通道、數(shù)據(jù)采集變換,形成相應的數(shù)字量，由“電壓突變、低電壓、零序電壓及負序電壓”構(gòu)成采用復合式電壓動作判據(jù)。電壓突變電壓突變實時檢測當前采樣點電壓值與前一周波對應采樣點電壓值兩者間的突變量。動作判據(jù)：式中uk當前采樣點電壓值uk-T前一周波對應采樣點電壓值Uop電壓突變動作整定值低電壓低電壓實時檢測各單相電壓量。動作判據(jù)：任一單相電壓量小于“低電壓動作整定值”。負序電壓負序電壓實時檢測由三相電壓通過負序濾過計算所得的負序電壓量。動作判據(jù)：自產(chǎn)負序電壓量大于“負序電壓動作整定值”。零序電壓零序電壓實時檢測自產(chǎn)零序電壓量或外接零序電壓量（即TV開口三角形電壓）動作判據(jù)：自產(chǎn)零序電壓量或外接零序電壓量大于“零序電壓動作整定值”。上述四個電壓動作判據(jù)經(jīng)“或”邏輯啟動中間繼電器,其動作接點接入差動失靈保護的出口跳閘回路中,構(gòu)成開放母線保護出口跳閘閉鎖的條件。母聯(lián)單元的出口跳閘可根據(jù)需要，不經(jīng)電壓閉鎖接點。對于330kV,500kV超高壓系統(tǒng)，3/2斷路器接線的母線一次只裝設單相TV,其母線保護出口不經(jīng)電壓閉鎖。對于35kV及以下電壓等級的中性點不接地母線，在復合電壓動作判據(jù)中，“零序電