继电保护和安全自动装置

继电保护和安全自动装置GB14285－93技术规程Technicalcodeforrelayingprotectionandsecurityautomaticequipment1总则1.1主题内容与适用范围本标准规定了电力系统继电保护和安全自动装置的科研、设计、制造、施工和运行等有关部门共同遵守的基本原则。本标准适用于3kV及以上电力系统中电力设备和线路的继电保护和安全自动装置,作为科研、设计、制造、施工和运行等部门共同遵守的技术规程。1.2继电保护和安全自动装置应符合可靠性(信赖性和安全性)、选择性、灵敏性和速动性的要求。当确定其配置和构成方案时,应综合考虑以下几个方面:a.电力设备和电力网的结构特点和运行特点;b.故障出现的概率和可能造成的后果;c.电力系统的近期发展情况;d.经济上的合理性;e.国内和国外的经验。1.3继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分。确定电力网结构、厂站主接线和运行方式时,必须与继电保护和安全自动装置的配置统筹考虑,合理安排。继电保护和安全自动装置的配置方式,要满足电力网结构和厂站主接线的要求,并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。对导致继电保护和安全自动装置不能保证电力系统安全运行的电力网结构形式、厂站主接线形式、变压器接线方式和运行方式,应限制使用。1.4应根据审定的电力系统设计或审定的系统接线图及要求,进行继电保护和安全自动装置的系统设计。在系统设计中,除新建部分外,还应包括对原有系统继电保护和安全自动装置不符合要求部分的改造设计。为便于运行管理和有利于性能配合,同一电力网或同一厂站内的继电保护和安全自动装置的型式,不宜品种过多。1.5电力系统中,各电力设备和线路的原有继电保护和安全自动装置,凡能满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求的,均应予以保留。凡是不能满足要求的,应逐步进行改造。1.6继电保护和安全自动装置的新产品,应按国家规定的要求和程序进行鉴定,合格后,方可推广使用。设计、运行单位应积极创造条件支持新产品的试用。2继电保护2.1一般规定2.1.1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。2.1.1.1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。2.1.1.2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。a.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实现后备;b.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。2.1.1.3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。2.1.1.4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。2.1.2继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。2.1.2.1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。2.1.2.2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。2.1.2.3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。各类短路保护的灵敏系数,不宜低于表1所列数值。表1短路保护的最小灵敏系数保护分类保护类型组成元件灵敏系数备注电流元件和电压元件1.3～1.5200km以上线路,不小于1.3;50～200km线路,不小于1.4;50km以下线路,不小于1.5带方向和不带方向的电流保护或电压保护零序或负序方向元件2.0负序和零序增量或负序分量元件4距离保护第三段动作区末端故障,大于2起动元件电流和阻抗元件1.5距离保护距离元件1.3～1.5线路末端短路电流应为阻抗元件精确工作电流2倍以上。200km以上线路,不小于1.3;50~200km线路,不小于1.4;50km以下线路,不小于1.52.0线路两侧均未断开前,其中一侧保护按线路中点短路计算电流和电压起动元件1.5线路一侧断开后、另—侧保护按对侧短路计算4.0线路两侧均未断开前,其中一侧保护按线路中点短路计算平行线路的横联差动方向保护和电流平衡保护零序方向元件2.5线路一侧断开后、另—侧保护按对侧短路计算跳闸回路中的方向元件3.0跳闸回路中的电流和电压元件2.0方向比较式纵联压元件跳闸回路中的阻抗元件1.5个别情况下,为1.3跳闸回路中的电流和电压元件2.0相位比较式纵联保护跳闸回路中的阻抗元件1.5发电机、变压器、线路和电动机纵差保护差电流元件2.0母线的完全电流差动保护差电流元件2.0母线的不完全电流差动保护差电流元件1.5主保护发电机、变压器、线路和电动机的电流速断保护电流元件2.0按保护安装处短路计算电流、电压和阻抗元件1.2远后备保护零序或负序方向元件1.5按相邻电力设备和线路末端短路计算(短路电流应为阻抗元件精确工作电流2倍以上），可考虑相继动作1.3后备保护近后备保护电流、电压和阻抗元件，负序或零序方向元件2.0按线路末端短路计算辅助保护电流速断保护1.2按正常运行方式保护安装外短路计算注：①主保护的灵敏系数除表中注出者外，均按被保护线路（设备）末端短路计算。②保护装置如反应故障时增长的量，其灵敏系数为金属性短路计算值与保护整定值之比；如反应故障时减少的量，则为保护整定值与金属性短路计算值之比。③各种类型的保护中，接于全电流和全电压的方向元件的灵敏系数不作规定。④本表内未包括的其他类型的保护，其灵敏系数另作规定。2.1.2.4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。2.1.3制定保护配置方案时,对稀有故障,根据对电网影响程度和后果应采取相应措施,使保护能按要求切除故障。对两种故障同时出现的稀有情况仅保证切除故障。2.1.4在各类保护装置接于电流互感器二次线组时,应考虑到既要消除保护死区,同时又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生的影响。2.1.5当采用远后备方式时,变压器或电抗器后面发生短路,由于短路电流水平低,而且对电网不致造成影响以及在电流助增作用很大的相邻线路上发生短路等情况下,如果为了满足相邻保护区末端短路时的灵敏性要求,将使保护过分复杂或在技术上难以实现时,可以缩小后备保护作用的范围。2.1.6如由于短路电流衰减、系统振荡和电弧电阻的影响,可能使带时限的保护拒绝动作时,应根据具体情况,设置按短路电流或阻抗初始值动作的瞬时测定回路或采取其他措施。但无论采用哪种措施,都不应引起保护误动作。2.1.7电力设备或电力网的保护装置,除预先规定的以外，都不允许因系统振荡引起误动作。2.1.8保护用电流互感器(包括中间电流互感器)的稳态比误差不应大于10%。必要时还应考虑暂态误差。对35kV及以下电力网,当技术上难以满足要求,且不致使保护不正确动作时,才允许较大的误差。原则上,保护装置与测量仪表不共用电流互感器的二次线组。当必须共用一组二次线组时，则仪表回路应通过中间电流互感器或试验部件连接,当采用中间电流互感器时,其二次开路情况下,保护用电流互感器的比误差仍应不大于10%。2.1.9在电力系统正常运行情况下,当电压互感器二次回路断线或其他故障能使保护误动作时,应装设断线闭锁或采取其他措施,将保护装置解除工作并发出信号,当保护不致误动作时,应设有电压回路断线信号。2.1.10为了分析和统计继电保护工作情况,保护装置设置指示信号,并应符合下列要求:a.在直流电压消失时不自动复归,或在直流电源恢复时,仍能重现原来的动作状态;b.能分别显示各保护装置的动作情况;c.在由若干部分组成的保护装置中,能分别显示各部分及各段的动作情况;d.对复杂的保护装置,宜设置反应装置内部异常的信号;e.用于起动顺序记录或微机监控的信号触点应为瞬时重复动作触点;f.宜在保护出口至断路器跳闸的回路内,装设信号指示装置。2.1.11为了便于分别校验保护装置和提高其可靠性,主保护和后备保护宜做到回路彼此独立。2.1.12采用静态保护装置时,对工作环境、电缆、直流电源和二次回路,应采取相应的措施,以满足静态保护装置的特殊技术要求。2.1.13当采用蓄电池组作直流电源时,由浮充电设备引起的波纹系数应不大于5%,放电末期直流母线电压下限不低于额定电压的85%,充电后期直流母线电压上限不高于额定电压的115%。当采用交流整流电源作为保护用直流电源时,应符合下列要求:在最大负荷情况下保护动作时,直流母线电压不应低于额定电压的80%,最高不应超过额定电压的115%。应采取限幅稳定(电压波动不大于±5%)和滤波(纹波系数不大于5%)措施。如采用复式整流,则应保证各种运行方式下,在不同故障点和不同相别短路时,保护与断路器均能可靠动作跳闸;电流互感器的最大输出功率应满足直流回路最大负荷需要。对采用电容储能电源的变电所和水电厂,其电力设备和线路除应具有可靠的远后备保护外,还应在失去交流电源情况下,有几套保护同时动作时,保证保护与有关断路器均能可靠动作跳闸。同一厂(所)的电源储能电容的组数应与保护的级数相适应。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。2.1.14继电器和继电保护装置的直流工作电压,上限不高于额定电压的110%,下限不低于额定电压的80%。2.1.15采用交流操作的保护装置时,短路保护可由被保护电力设备或线路的电流互感器取得操作电源,变压器的瓦斯保护、中性点非直接接地电力网的接地保护和自动低频减载等,可由电压互感器或变电所(或水电厂)所用变压器取得操作电源。必要时,可增加电容储能电源作为跳闸的后备电源。2.2发电机保护2.2.1电压在3kV及以上,容量在600MW及以下发电机,应按本条的规定,对下列故障及异常运行方式,装设相应的保护装置:a.定子绕组相间短路;b.定子绕组接地;c.定子绕组匝间短路;d.发电机外部相间短路;e.定子绕组过电压;f.定子绕组过负荷;g.转子表层(负序)过负荷;h.励磁绕组过负荷;i.励磁回路一点及二点接地;j.励磁电流异常下降或消失;k.定子铁芯过励磁;m.发电机逆功率;n.低频;p.失步;q.其它故障和异常运行。2.2.2各项保护装置,根据故障和异常运行方式的性质,按各条的规定分别动作于:a.停机断开发电机断路器、灭磁,对汽轮发电机,还要关闭主汽门;对水轮发电机还要半闭导水翼;b.解列灭磁断开发电机断路器,灭磁、汽轮机甩负荷;c.解列断开发电机断路器,汽轮机甩负荷;d.减出力将原动机出力减到给定值;e.缩小故障影响范围例如双母线系统断开母线联络断路器等;f.程序跳闸对于汽轮发电机首先关闭主汽门,待逆功率继电器动作后,再跳开发电机断路器并灭磁。对于水轮发电机,首先将导水翼关到空载位置,再跳开发电机断路器并灭磁;g.信号发出声光信号。2.2.3对发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障,应按下列规定配置相应的保护作为发电机的主保护:2.2.3.11MW及以下单独运行的发电机,如中性点有引出线,则在中性