电网继电保护装置的配置及系统故继电保护装置的动作行为.ppt

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,电网,继电保护,装置的配置及系统,故继电保护,装置的动作行为,电力系统继电保护是电力系统的重要组成部分；在电力系统中起着重要的作用，他保证着电力系统在非正常运行状态下的安全稳定运行。,随着电力系统的飞速发展，对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。继电保护的发展趋势是向计算机化，网络化及保护、控制、测量、数据通信一体化智能化发展。,随着计算机硬件技术的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。从初期的,8,位单,CPU,结构问世，不到,5,年时间就发展到多,CPU,结构，后又发展到总线不出模块的大规模结构。除了具备保护的基本功能外，还具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能。,最终将要实现：,a,：继电保护网络化：也就是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络连接起来，即实现微机保护装置的网络化。,b,：继电保护、控制、测量、数据、通信一体化：在实现继电保护网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可以从网络上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的全部信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，即实现保护、测量、数据、通信一体化。,c,：,继电保护智能化：具有其独特的解决复杂问题的能力。,前 言,目 录,1,2,4,第二部分：电力系统继电保护,第一部分：电力系统故障及异常,3,第三部分：电力系统继电保护的配置,第四部分：实例,第一部分：电力系统故障及异常,1.1,电力系统故障的危害,1.2,电力系统故障类型及几率,1.3,电力系统异常状态,第一部分：电力系统故障及异常,1.1,电力系统故障的危害,电力系统在运行中可能发生各种故障和出现各种不正常运行状态，最,常见、同时也是最危险的故障是各种类型的短路。发生短路时将会产生,以下后果：,(1),数值较大的短路电流通过故障点时，产生电弧，使故障设备损坏,或烧毁。,(2),短路电流通过非故障元件时，使电气设备的载流部分和绝缘材料,的温度超过散热条件的允许值而不断升高，造成载流导体熔断或加速绝,缘老化和损坏，从而可能发展成为故障；,(3),故障时电力系统中，部分地区的电压大大下降，破坏用户工作的,稳定性或影响产品的质量。,(4),破坏电力系统中各发电厂并列运行的稳定性，引起系统振荡，从,而使事故扩大，甚至导致整个系统瓦解。,第一部分：电力系统故障及异常,1.2,电力系统故障类型及几率,电力系统中的短路包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。,不同类型短路发生的概率是不同的，不同类型短路电流的大小也不同，一般为额,定电流的几倍到几十倍。,下表为,2006,年我国,220kV,电网输电线路各种类型故障发生的次数和百分比,故障类型 三相短路 两相短路 两相短路接地 单相接地短路 其他,故障次数,17 28 91 1319 32,故障百分比,1.14%1.88%6.12%88.7%2.16%,1.3,电力系统异常状态,电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏时，但没有发生故障，这种情况属于,不正常工作状态。,如：因负荷超过供电设备的额定值引起的电流升高，称过负荷，就是一种常见,的不正常工作状态。在过负荷时，电气设备的载流部分和绝缘材料过度发热，从,而使绝缘加速老化，甚至损坏，引起故障。此外。系统中出现功率缺额而引起的,频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属,于电力系统的不正常运行状态。,第二部分：电力系统继电保护,2.1,电力系统继电保护的任务和作用,2.2,继电保护的基本原理,2.3,继电保护的组成及分类,2.3.1,：模拟型继电保护,2.3.2,：数字型的计算机继电器保护,2.4,：对继电保护装置的要求,2.4.1,可靠性,2.4.2,选择性,2.4.3,速动性,2.4.4,灵敏性,2.5,继电保护的发展简史,第二部分：电力系统继电保护,2.1,电力系统继电保护的任务和作用,电力系统中发生不正常运行状态和故障时，都可能引起系统事故。事故是指系统全部或部分正常运行状态遭到破坏，造成对用户的停止供电或少供电，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。系统事故的发生，除了自然条件的因素,(,如雷击、架空线路倒杆等,),外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只有充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的几率。在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少事故发生的可能性外，还应能做到设备或输电线路一旦发生故障时，应尽快地将故障设备或线路从系统中切除，保证非故障部分继续安全稳定运行，缩小事故影响范围。,由于电力系统是一个整体，电能的生产、传输、分配和使用是同时完成，各设备之间都有电或磁的联系，因此，当某一设备或线路发生短路故障时，在很短的时间就影响到整个电力系统的其他部分，为此要求切除故障设备或输电线路的时间必须很短，通常要求切除故障的时间小到十分之几秒到百分之几秒。显然要在这样短的时间内由运行人员及时发现并手动将故障,设备或线路从电网中,切除是绝对不可能的。因此，只有借助于装设在每个电气设备或线路上的自动装置，即继电保护装置才能实现。这种装置到目前为止，有一部分仍然由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成，故称为继电保护装置（如：麻池变麻华线、古城变古莎线）。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器多已被电子元件或计算机取代，但仍沿用此名称。在电业部门常常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词则指各种具体的装置。,第二部分：电力系统继电保护,继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。,继电保护装置基本任务是：,(1),自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。,(2),反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件,(,如有无经常值班人员,),而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。这种情况一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作跳闸和干扰而引起的误动。,(3),继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。,由此可见，,继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性、安全稳定性，最大限度地保证向用户安全连续供电。因此，继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的必不可少的技术措施之一。在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。,第二部分：电力系统继电保护,2.2,继电保护的基本原理,为了完成上述的任务，继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。,电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：,（,1,）：电流增大。,短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流；这电流称为故障电流,。,电网正常运行时，输电线路上流过正常的负荷电流，母线电压约为额定电压。当输电线路发生短路时，故障相电流增大。根据这一特征，构成反应故障时电流增大而动作的电流保护。,（,2,）：电压降低。,当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。,（,3,）：电流与电压之间的相位角改变。,正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为,20,，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为,60,85,，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是,180+(60,85),。,（,4,）：测量阻抗发生变化。,测量阻抗即测量点,(,保护安装处,),电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗,(,即保护安装处至故障点间的阻抗,),，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。,如距离保护是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称阻抗保护。,第二部分：电力系统继电保护,（,5,）：不对称短路时，出现相序分量。,如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。,因此利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。,例如：,a,：据短路故障时电流的增大，可构成过电流保护；,b,：据短路故障时电压的降低，可构成电压保护；,c,：据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可构成功率方向保护；,d,：据电压与电流比值的变化，可构成距离保护；,e,：据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构成差动保护；,f,：据不对称短路故障时出现的电流,电压的相序分量，可构成零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护；,g,：高频保护则是利用高频通道来传递线路两端电流相位,大小和短路功率方向信号的一种保护。,h,：此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。,如：超高压输电线路的行波保护,电力变压器的瓦斯保护及反应电动机绕组温度升高的过负荷或过热保护等。,第二部分：电力系统继电保护,2.3,继电保护的组成及分类,继电保护实际上是一种自动控制装置。以控制过程信号的不同，可分为模拟型和数字型两大类。多年来应用的常规继电保护装置都属于模拟型的，而,20,世纪,70,年代以来发展的计算机保护则属于数字型的。这两类继电保护的基本原理是相同的，只是实现方法和构成大有相同。,2.3.1,：模拟型继电保护,是由若干个不同功能的继电器组成或晶体管、集成电路等电子元件来实现的。,模拟型继电保护装置的种类很多，一般而言，它们都由测量回路,逻辑回路和执行回路三个主要部分组成，其原理框图如图,1.1,所示。,测量回路的作用：是测量与被保护电气设备或线路工作状态有关的物理量的变化，,如电流、电压等的变化，以确定电力系统是否发生了短路故障或出,现不正常运行情况；,逻辑回路的作用：是当电力系统发生故障时，根据测量回路的输出信号，进行逻辑判,断，以确定保护是否应该动作，并向执行元件发出相应的信号；,执行回路的作用：是执行逻辑回路的判断，发出切除故障的跳闸脉冲或指示不正常运,行情况的信号。,第二部分：电力系统继电保护,2.3.2,数字型的计算机继电器保护,是把被保护设备和线路输入的模拟电气量经模数（,A/D,）转换器变换为数字量，利用计算机进行处理和判断。计算机由硬件部分和软件部分组成，硬件部分主要采用微型计算机或微处理器来实现。,（）：硬件部分,如图：所示微机继电保护硬件部分原理框图。,(,见下页,),被保护设备或线路的交流电流、电压经电流互感器和电压互感器输入到计算机保护的输入通道。由于需要同时输入多路电压和电流,(,如三相电压和三相电流,),，因此需要配置多路输入通道。在输入通道中，首先经变换器将电流和电压变换为适于微机保护用的低电压量,(5V,10V),，再由模拟低通滤波器滤除直流分量、低频分量和高频及各种干扰波后，进入采样保持,(S/H),电路，将一个在时间上连续变化的模拟量转换为时间上的离散量，完成对输入模拟量的采样。通过多路转换开关,(MPX),将多个输入电气量按输入时间前后分开，依次送到,A/D,转换器，将模拟量转换为数字量进入计算机系统进行运算处理，判断是否发生故障，通过开关量输出通道输出，经光电隔离电路送到出口继电器，从而接通跳闸线圈，启动调整回路。,人机接口部分的作用：是建立起微机保护与使用者之间的信息联系，以便对装置进行人工操作、调试和信息反馈。外部通信接口的作用是提供计算机局域通信网络以及远程通信网络的信息通道。,（）：软件部分：,是根据保护的工作原理和动作要求编制的计算程序，不同原理的保护计算程序不同。微机保护的计算程序是根据保护工作原理的数学模型即数学表达式来编制的。这种数学模型称为计算机继电保护的算法。通过不同的算法便可以实现各种保护功能。各种类型保护的计算机硬件和外围设备可以是通用的，只要计算程序不同，就可以得到不同原理的保护，而且计算机可以根据系统运行方式的改变自动改变动作的整定值，使保护具有更大的灵活性。保护用计算机有自诊断能力，不断地检查和诊断保护本身的故障，并及时进行处理，大大地提高了保护装置的可靠性，并能实现快速动作的要求。,微机继电保护硬件部分原理框图,微机继电保护硬件部分原理框图,第二部分：电力系统继电保护,2.4,：对继电保护装置的要求,继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求如速动性可以降低。,2.4.1,可靠性,可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。,所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。,所谓信赖性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。,继电保护正确的调试、整定、运行及,维护，都是影响保护的可靠性的重要因素,。继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。然而，提高不误动的安全措施与提高不,拒动的信赖性措施往往是矛盾的。由于不同的电力系统结构不同，电力元件在电力系统中的位置不同，误动和拒动的危害程度不同，因而提高安全性和信赖性的侧重点在不同的情况下有所不同。例如，对,220kV,及以上系统，由于电网联系比较紧密，联络线较多，系统备用容量较多，如果保护误动，使某条线路、某台发电机或变压器误动切除，给整个电力系统造成直接经济损失较小。但如果保护装置拒动，将会造成电力元件的损坏或者引起系统稳定的破坏，造成大面积的停电。在这种情况下，一般应该更强调保护不拒动的信赖性。,目前，要求每回,220kV,及以上输电线路都装设两套工作原理不同、工作回路完全独立的快速保护，采取各自独立跳闸的方式，提高不拒动的信赖性。而对于母线保护，由于它的误动将会给电力系统带来严重后果，因此更强调不误动的安全性，一般是以两套保护出口触点串联后启动跳闸回路的方式。,第二部分：电力系统继电保护,2.4.2,选择性,所谓选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，确保非故障设备的正常运行。当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。,如图：所示单侧电源网络中有选择性动作的说明图，,当,k1,点发生短路故障时，应由故障线路上的保护,1,和,2,动作，将故障线路切除，这时变电所,B,则仍可由另一条非故障线路继续供电。当,k3,点发生短路故障时，应由线路的保护,6,动作，使断路器,6,跳闸，将故障线,C-D,切除，这时只有变电所,D,停电。由此可见，继电保护有选择性的动作可将停电范围限制到最小，甚至可以做到不中断对用户的供电。,在要求保护动作有选择性的同时，还必须考虑保护或断路器有拒动的可能性，因而就需要考虑后备保护的问题。如上图，当,k3,点发生短路故障时，距短路点最近的保护,6,应动作切除故障，但由于某种原因，该处的保护或断路器拒动，故障便不能消除，此时如其前面一条线路,(,靠近电源测,),的保护,5,动作，故障也可消除。此时保护,5,所起的作用就称为相邻元件的后备保护。同理保护,1,和,3,又应该作为保护,5,和,7,的后备保护。由于按以上方式构成的后备保护是在远处实现的，因此又称为远后备保护。,第二部分：电力系统继电保护,一般情况下远后备保护动作切除故障时将使供电中断的范围扩大。,在复杂的高压电网中，当实现远后备保护有困难时，也可采用近后备保护的方式。即当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护；当断路器拒绝动作时，由同一发电厂或变电所内的有关断路器动作，实现后备。为此，在每一个元件上应装设简单的主保护和后备保护。必要的断路器失灵保护，由于这种后备保护作用是在主保护安装处实现，因此称为近后备保护。,应当指出：对于电压较低的线路上应优先采用远后备保护，只有当远后备不能满足灵敏度和速动性的要求时，才考虑采用近后备的方式。但是对于高电压（,220KV,及以上）线路保护应采用近后备方式。,第二部分：电力系统继电保护,2.4.3,速动性,所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。动作迅速而又能满足选择性要求的保护装置，一般结构都比较复杂，价格昂贵，对大量的中、低压电力设备，不一定都采用高速动作的保护。对保护速动性的要求应根据电力系统的接线和被保护设备的具体情况，经技术经济比较后确定。一般必须快速切除的故障有：,(1),使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值,(,一般为,0.7,倍额定电压,),。,(2),大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。,(3),中、低压线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障。,(4),可能危及人身安全、对通信系统或铁路信号造成强烈干扰的故障。,在高压电网中，维持电力系统的暂态稳定性往往成为继电保护快速性的决定性因素，故障切除愈快，暂态稳定极限,(,维持故障切除后系统的稳定性所允许的故障前输送功率,),愈高，愈能发挥电网的输电效能；电网的稳定性愈好。,故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为,0.04s,0.08s,，最快的可达,0.01s,0.04s,，一般断路器的跳闸时间为,0.06s,0.15s,，最快的可达,0.02s,0.06s,。,但应指出，要求保护切除故障达到最小时间并不是在任何情况下都是合理的，故障必须根据技术条件来确定。实际上，对不同电压等级和不同结构的电网，切除故障的最小时间有不同的要求。例如，对于,35kV,60kV,配电网络，一般为,0.5s,0.7s,；,110kV,330kV,高压电网，约为,0.15s,0.3s,；,500kV,及以上超高压电网，约为,0.1s,0.12s,。目前国产的继电保护装置，在一般情况下，完全可以满足上述电网对快速切除故障的要求。,对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。,第二部分：电力系统继电保护,2.4.4,灵敏性,（,1,）：灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。能满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。,（,2,）：所谓系统最大运行方式就是被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式；系统最小运行方式就是在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。,（,3,）：保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。,灵敏系数的计算公式为：,a,：对于反应故障参量增加,(,如过电流,),的保护装置：,灵敏系数,=,保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值,/,保护装置动作参数的整定值,b,：对于反应故障参量降低,(,如低电压,),的保护装置：,灵敏系数,=,保护装置动作参数的整定值,/,保护区末端金属性短路时故障参数的最大计算值,（,4,）：故障参数,指的是：电流、电压和阻抗等的计算，应根据实际可能的最不利的运行方式和故障类型来进行。,（,5,）：增加灵敏性，即增加了保护动作的信赖性，但有时与安全性相矛盾。也就是增加了保护动作的灵敏性，相应的保护装置的可靠性就降低了。,以上四个基本要求是保护设计、保护配置、保护定值计算和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。,第二部分：电力系统继电保护,2.5,继电保护的发展简史,继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。电力系统发生短路是不可避免的，短路必然伴随着电流的增大，因而，为了保护电力设备免受短路电流的破坏，首先出现了反应电流超过一预定值的过流保护。熔断器就是最早的、最简单的过电流保护。这种保护方式时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。熔断器的特点是融保护装置与切断电流的装置于一体，因而最为简单。,由于电力系统的发展，用电设备功率、发电机的容量不断增大，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于是出现了作用于专门的断流装置,(,断路器,),的过电流继电器。,1890,年后出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式,(,直接反应于一次短路电流,),的电磁型过电流继电器。,19,世纪初，随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电器保护技术发展的开端。,1901,年出现了感应型过电流继电器。,1908,年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。,1910,年方向电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压比较的保护原理，并导致了,1920,年后距离保护装置的出现。随着电力系统载波通信的发展，在,1927,年前后，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率方向或电流相位的高频保护装置。,20,世纪,50,年代就出现了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想，经过,20,余年的研究，终于诞生了行波保护装置。显然，随着光纤通信将在电力系统中的大量采用，利用光纤通道的继电保护必须广泛的应用。,以上是继电保护原理的发展过程。,第二部分：电力系统继电保护,机电式保护装置、静态保护装置和数字式是继电保护装置发展三个阶段。,机电式保护装置,-,指的是由电磁式继电器、感应型继电器等构成的,保护装置,静态保护装置,-,指的是由晶体管式、集成电路式等构成的保护装 置,数字式保护装置,-,微机保护装置。,第三部分：电力系统继电保护的配置,1,：一般规定,2,：电力变压器保护,3,：电力输电线路保护,4,：母线保护和断路器失灵保护,第三部分：电力系统继电保护的配置,一：一般规定,1,：电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护。,1.1,：主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。,1.2,：后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。,（,1,）：远后备是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。,（,2,）：近后备是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；是当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。,（,3,）：辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。,（,4,）：异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。,2,：继电保护装置的配置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。,2.1,：可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。,为保证可靠性，宜选用可能的最简单的保护方式，应采用由可靠的元件和尽可能简单的回路构成的性能良好的装置，并应具有必要的检测、闭锁和双重化等措施。保护装置应便于整定、调试和运行维护。,2.2,：选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。,为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件,(,如起动与跳闸元件或闭锁与动作元件,),，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。,当重合于本线路故障，或在非全相运行期间健全相又发生故障时，相邻元件的保护应保证选择性。在重合闸后加速的时间内以及单相重合闸过程中，发生区外故障时，允许被加速的线路保护无选择性。,在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护无选择性动作，但必须采取补救措施。例如采用自动重合闸或备用电源自动投入来补救。,2.3,：灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利正常,(,含正常检修,),运行方式和不利的故障类型计算。,2.4,：速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。,3,：当自动重合闸装置动作时，如重合于永久性故障，应能可靠跳闸。,第三部分：电力系统继电保护的配置,二：电力变压器保护,1,：对变压器引出线、套管及内部绕组匝间短路的短路故障，保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。相应装设：变压器差动保护或电流速断保护。,（,1,）：对,6.3MVA,以下厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及,10MVA,以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时限大于,0.5s,时，应装设电流速断保护。,（,2,）：对,6.3MVA,及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器、,10MVA,及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及,2MVA,及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。,（,3,）：对高压侧电压为,330kV,及以上变压器，可装设双重差动保护。,2,：反映变压器绕组的匝间短路的差动保护应符合下列要求：,（,1,）：应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。,（,2,）：应在变压器过励磁时不误动。,（,3,）：差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。但在某些情况下，例如,60kV,或,110kV,电压等级的终端变电所和分支变电所，以及具有旁路母线的电气主接线，在变压器断路器退出工作由旁路断路器代替时，纵联差动保护亦可以利用变压器套管内的电流互感器，而对引出线可不再采取快速切除故障的辅助措施。,3,：对由外部相间短路引起的变压器过电流，保护动作后应带时限动作于跳闸。,相应装设：根据变压器的容量、电压等级、所处电网的位置，可选择在变压器某侧（或各侧）装设,过电流（或复压闭锁过流）保护。,（,1,）：过电流保护：保护的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。,（,2,）：复合电压,(,包括负序电压及线电压,),闭锁过电流保护：宜用系统联络变压器或过电流保护不符合灵敏性要求时的变压器。,（,3,）：当过电流保护或复合电压闭锁过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。,4,：反映变压器外部相间短路保护应装于变压器下列各侧，必须考虑能反应电流互感器与断路器之间的故障,。,（,1,）：双绕组变压器，应装于主电源侧，保护可带一段或两段时限，较短的时限用于缩小故障影响范围（如：跳母联开关的贿赂）；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。,（,2,）：三绕组变压器，应装于主电源侧及主负荷侧或三侧（注意：其他各侧保护可仅作本侧相邻电力设备和线路的后备保护）。,主电源侧的保护应带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时，可在所有各侧均装设保护，各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。,第三部分：电力系统继电保护的配置,5,：变压器的中性点直接接地运行，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。零序电流保护可由两段组成。,（,1,）：每段可各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器；以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。,（,2,）：双绕组及三绕组变压器的零序电流保护，应接到中性点引出线上的电流互感器上，零序电流方向保护也可接入高、中压侧电流互感器的零序回路。若零序电流保护的灵敏性不符合要求，则可在中性点侧增设零序电流保护。,6,：变压器的中性点经间隙接地运行，装设反应零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。防止由于因外部单相接地引起变压器过电压而烧坏变压器。,中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压时，要求零序电流电压保护经,0.3,0.5s,时限动作于断开变压器各侧断路器。,7,：过负荷：防止变压器长期过负荷运行。,0.4MVA,及以上变压器，当数台并列运行或单独运行，并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。保护应能反应各侧过负荷的情况。,带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时，过负荷保护也可采用动作于跳闸或断开部分负荷。,8,：油面降低：装设瓦斯保护用来反映变压器油温、油箱内的气体。,0.8MVA,及以上油浸式变压器和,0.4MVA,及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护：当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。,带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。,第三部分：电力系统继电保护的配置,三：电力输电线路保护,1,：对,330,500kV,线路，一般情况下实现主保护双重化：,（,1,）：设置两套完整、独立的全线速动主保护；,（,2,）：两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立；,（,3,）：每一套主保护对全线路内发生的各种类型故障,(,包括单相接地、相间短路、两相接地、三相短路、非全相运行故障及转移故障等,),，均能无时限动作切除故障；,（,4,）：每套主保护应有独立选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸；,（,5,）：断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别起动一组跳闸线圈；,（,6,）：两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。,若保护采用专用收发信机，其中至少有一个通道完全独立，另一个可与通信复用。如采用复用载波机，两套主保护应分别采用两台不同的载波机。,2,：,330,500kV,线路的后备保护应按下列原则配置：,（,1,）：线路保护采用近后备方式。,（,2,）：每条线路都应配置能反应线路各种类型故障的后备保护。当双重化的每套主保护都有完善的后备保护时，可不再另设后备保护。只要其中一套主保护无后备，则应再设一套完整的独立的后备保护。,（,3,）：对相间短路，后备保护宜采用阶段式距离保护。,（,4,）：对接地短路，应装设接地距离保护并辅以阶段式或反时限零序电流保护；对中长线路，若零序电流保护能满足要求时，也可只装设阶段式零序电流保护。接地后备保护应保证在接地电阻不大于,300,时，能可靠地有选择性地切除故障。,第三部分：电力系统继电保护的配置,四：母线保护和断路器失灵保护,1,：对,220,500kV,母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。应装设两套母线保护。,母线保护保护动作，应能快速而有选择地断开有故障的母线。,2,：断路器失灵保护,（,1,）：,220KV,及以上线路装设断路器失灵保护；其相电流判别元件的定值，应在保证线路末端故障有足够灵敏度的前提下，尽量按大于负荷电流整定。,（,2,）：一般不考虑由变压器保护起动断路器失灵保护。如变压器保护起动断路器失灵保护时，也必须设有相电流元件，并不允许由瓦斯保护动作起动失灵保护。,（,3,）：,110KV,及以上线路不装设断路器失灵保护,（,4,）：,断路器失灵保护动作时间，,应按下述原则整定：,a,：,宜无时限再次动作于本断路器跳闸；,b,：对双母线,(,或分段单母线,),接线，,以较短时限,(,大于故障线路或电力设备跳闸时间及保护装置返回时间之和,),动作于,断开母联或分段断路器,；,c,：,再经一时限动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有有电源支路的断路器。,d,：断路器失灵保护动作时，应对有关断路器的自动重合闸装置进行闭锁。,第四部分：实例,1,：变压器保护配置情况举例说明：,1.1,：麻池变电站,1.2,：昆河变电站,2,：包头电网,220KV,、,110KV,母线保护配置情况,3,：包头电网,220KV,线路保护配置情况,电力设备保护的配置不仅与设备的电压等级有关，与设备所处电网的位置也密切相关。,第四部分：实例,（一）：麻池变电站,1,：特点,（,1,）：仅由,220KV,系统供电的、单侧电源的,220KV,变电站。,（,2,）：麻池变两台,120000KVA,变压器，正常运行时其中一台变压器,220KV,及,110KV,中性点直接接地，另一台变压器,220KV,及,110KV,中性点经间隙接地运行。,当一台变压器停电检修时，运行的变压器,220KV,及,110KV,侧中性点必须直接接地。,2,：,1#,、,2#,变压器的保护配置情况,1#,、,2#,变采用,WBZ-500H,（南自）及,CST-33A,、,CST-200B,（北京四方）双套微机变压器保,护装置。实现,220KV,变压器双差动、双后备保护。,均采用的保护有为：,（,1,）：反映变压器内部匝间短路的差动保护，瞬时动作出口跳开变压器各侧。,（,2,）：给变压器、,110KV,母线及,110KV,线路作后备保护的、不带方向的,220KV,复合电压,闭锁过电流保护；采用三段时间：一时限跳,110 KV,母联开关,二时限,110KV,侧开关,三时限全跳（变压器各侧开关）,且：一时限,二时限,三时限,其,220KV,复合电压闭锁过电流保护的动作时间要与,220KV,系统保护的动作时间相配合；并小于,220KV,系统保护动作时间一个时间级差,0.3,秒。这样才能保证系统的稳定，保证选择性。,此保护的动作行为：当变压器故障且差动保护拒动或,110KV,母线故障且母线保护拒动、,110KV,线路故障开关拒动时，,220KV,复合电压闭锁过电流保护整定的按照保护动作时间分别跳开相应断路器。,第四部分：实例,（,3,）：给,110KV,母线及,110KV,线路作后备保护的、不带方向的,110KV,复合电压闭锁过电流保护；保护动作时间采用二段或三段时间：,采用二段动作时间：一时限跳,110 KV,母联开关,二时限,110KV,侧开关,采用三段动作时间：一时限跳,110 KV,母联开关,二时限,110KV,侧开关,三时限全跳（变压器各侧开关）,且：一时限,二时限,三时限,其,110KV,复合电压闭锁过电流保护的动作时间要与,220KV,复合电压闭锁过电流保护的动作时间相配合；并小于,220KV,复合电压闭锁过电流保护动作时间一个时间级差,0.3,秒。,此保护的动作行为：当,110KV,母线故障且母线保护拒动、,110KV,线路故障开关拒动时，,110KV,复合电压闭锁过电流保护按照保护整定的动作时间分别跳开相应断路器。,（,4,）：给,10KV,母线（包括变压器,10KV,侧电抗器）及,10KV,线路作后备保护的、不带方向的,10KV,复合电压闭锁过电流保护和过电流保护；保护动作时间采用二段或三段时间：,采用二段动作时间：一时限跳,910