新编二十五项反措讲稿--张洁

华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE二十五项反措解读（继电保护）主讲：张洁华电电力科学研究院二○一六年七月七日济南防止继电保护事故继电保护双重化继电保护反措二次回路及抗干扰其他问题继电保护双重化国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》在防止继电保护事故中，对继电保护双重化做出9项基本要求，其中有以下几项值得注意：18.4.1依照双重化原则配置的两套保护装置,每套保护均应含有完整独立的主、后备保护，能反应被保护设备的各种故障及异常状态，并能作用于跳闸或给出信号，宜采用主、后一体的保护装置。目前国产保护装置基本都能够做到这一点（非电量保护除外），如：线路光纤纵差保护，发变组保护，变压器、电抗器保护等。但有一种特殊情况，采用国外的光纤纵差保护时（L90、MCD、P544等），我们不使用这些保护中的后备保护，这是由于这些国家的后备保护原理不适合我们的电网要求，因此我们不使用这些保护中的后备保护，单独配置了一套后备保护，这只是一种特殊情况，今后会逐渐消失。继电保护双重化18.4.5两套保护装置的交流电流应分别取自电流互感器互相独立的绕组；交流电压宜分别取自电压互感器互相独立的绕组。其保护范围应交叉重叠，避免死区。应该注意，在这一条中对交流电流使用的是“应”，对交流电压使用的是“宜”，这主要考虑一些老的变电站或发电厂使用的电压互感器，属于早期生产的，只有一个二次绕组和一个三次绕组，要求两套保护分别取自相互独立的绕组比较困难，所以对交流电压用“宜”，不做强制要求。18.4.8双重化配置的两套保护之间不应有电气联系。与其他保护、设备（如通道、失灵保护等）配合的回路应遵循相互独立相互对应的原则。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行。防止因交叉停用导致保护功能的缺失。继电保护双重化继电保护双重化配置是防止因保护装置拒动而导致系统事故的有效措施，也是双重化配置原则的目的。此外，还可以减少由于保护装置异常、检修等原因造成的一次设备停运现象。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行。这里所指的电气联系，包括直接的或间接的联系。如早期的保护装置信号与保护电源共用、几种保护共用一个出口继电器等，现在的双重化的两套保护绝对不能有这种现象。两套保护装置与其他保护、设备配合的回路应遵循相互独立的原则。一方面是指变电站或发电厂升压站中线路保护与机组保护、母差、失灵等保护之间的配合。与断路器跳、合闸回路间的配合，注意使用独立的接点。要注意反措最初的原则，控制电源与保护电源分开。此外，保护的其它一些辅助设备也应遵循相互独立相互对应的原则，如线路光纤差动保护的通信设备等。防止因交叉停用导致保护功能的缺失。继电保护双重化案例：2002年，华北地区某个500kV变电站中的一条500kV线路，双重化配置的两套光纤差动保护。因接线错误，与之对应的通信设备和光电转换柜的直流电源被交叉使用。即：第一套保护的通信设备和第二套保护的光电转换柜用第一组直流电源。第二套保护的通信设备和第一套保护的光电转换柜用第二组直流电源。当通信室的第二组直流电源出现异常时，造成第二套保护的通信设备和第一套保护的光电转换柜同时失电，进而造成两套保护装置均由于通道中断而退出运行。继电保护双重化实现保护装置双重化主要问题是两套保护装置之间不仅不能有直接的电气联系，而且要确保两套保护之间没有“公共环节”（间接的联系），没有互相之间的依赖关系，确保保护功能的冗余。以下举两个案例说明保护双重化配置的重要意义及什么是“公共环节”。继电保护双重化案例1：2010年，某城市一个220kV枢纽变电站发生一起带地线合刀闸的恶性事故。该变电站220kV系统为双母线接线，母线上共接入6回220kV出线，2台变压器及母联开关。6条出线按双回线配置，分别送至3个变电站，对端变电站背后均有电源。站内变压器及220kV线路保护均为双重化配置，而母差保护为单套配置。事故当天，该站2号主变处于检修状态，2号主变有一组母线隔离开关合闸不到位，因隔离开关的接地刀闸有问题，在母线隔离开关的变压器侧挂的是临时地线，在处理隔离开关缺陷时，不慎将带有临时地线的隔离开关合到运行的220kV母线上，母差保护属于集成电路型中阻抗母差保护，上世纪90年代初投产，因运行时间长、元器件老化而拒动，由于该变电站母差保护是单套配置，因此造成6条220kV线路对侧均以后备段保护将各自的线路跳开。造成城市周边有三个电厂共7台机组跳闸。电力公司采取紧急限电措施。在这次事故中，对端有两个变电站各一条线路的双套线路保护只动作了一套，另一套保护没有动作，由于已经有一套保护将开关跳开，所以该问题在这起事故中已不是主要问题，另做分析处理。试想若这两条线路保护也是单套配置，而且又拒动，那样事故将进一步扩大。而母差保护如果是双套配置，不考虑两套保护均拒动，事故影响的范围还会进一步缩小。以上的事故充分说明了继电保护双重化配置的重要性和必要性。继电保护双重化达旗电厂麻池变高新变包头三电厂麻兴I、II线达包I、II线希望电厂兴胜变高麻I、II线继电保护双重化案例2某电厂升压站一次设备为220kV双母线接线，断路器的储能形式是液压储能。在断路器控制回路中，断路器的压力低闭锁回路只提供一个压力低机械闭锁接点，而断路器有两个跳闸线圈，只好用这一个机械接点（常开接点，正常运行时闭合，压力低断开）启动一个中间继电器，用中间继电器的两个常开接点分别控制两组跳闸回路。问题在于中间继电器使用哪一组直流电源。实际上，用哪组直流电源都不合理，一旦所用哪一组的直流电源消失，中间继电器常开接点返回，断路器的两组跳闸回路均被闭锁，另一组跳闸回路即使电源未消失，因中间继电器的常开接点返回，同样不能跳闸。这个电厂在一次发电机正常解列过程中就遇到了这种情况。好在是发电机正常解列，设备没有造成重大伤害。从上述事故中，可以看出，两套保护及两组控制电源所属的回路中，都不能存在“公共环节”。如果存在“公共环节”，保护装置的“冗余”作用也就不存在了。在这个事故中，中间继电器就是公共环节。当然，这是十几年前的事情，目前的断路器厂家设计应该不会存在这个问题。在这里只是举例说明什么是公共环节，引起大家注意。同样，对于变压器非电量保护同时跳断路器的两个跳闸线圈，也不能共用同一个继电器。也是公共环节。继电保护双重化以上两个案例，说明了继电保护双重化的重要性和必要性，希望大家能够理解。继电保护反措18.6.3应根据系统短路容量合理选择电流互感器的容量、变比和特性，满足保护装置整定配合和可靠性的要求。新建和扩建工程宜选用具有多次级的电流互感器，优先选用贯穿（倒置）式电流互感器。18.6.4差动保护用电流互感器相关特性宜一致。18.6.5应充分考虑电流互感器二次绕组的合理分配，对确实无法解决的保护动作死区，在满足系统稳定的前提下，可采取起动失灵和远方跳闸等后备措施加以解决。以上三条是针对电流互感器所作出的要求，所谓贯穿（倒置）式电流互感器，其二次绕组位于互感器顶部，二次绕组之间的一次导线发生故障可能性较小，因此建议优先选用。母线差动保护在发生区外故障时，某一支路的电流很可能非常大，要求选用误差限制系数和饱和电压较高的电流互感器。变压器差动和发变组差动保护因两侧互感器变比不同，区外故障容易产生很大的不平衡电流，因此也要求优先选用误差限制系数和饱和电压较高的电流互感器。继电保护反措倒置式高压SF6绝缘电流互感器（卧式）继电保护反措倒置式SF6高压绝缘电流互感器（立式）继电保护反措所谓误差限制系数和饱和电压较高的电流互感器，就是在短路电流很大的情况下，电流互感器不易饱和。P级电流互感器在短路电流很大时极易饱和，这是大家都知道的。实际上，这里是要求在这种情况下尽量使用具有抗暂态饱和的电流互感器，由于TPY电流互感器在深度饱和以及故障切除后，二次电流及饱和磁通需经较长时间（超过几百毫秒）的衰减，才能衰减至故障前的水平，因此能够满足这种要求。此外，注意差动保护各测电流互感器的特性尽量一致。有时这种要求不容易满足，如：发电厂主变差动保护、起备变差动保护等，高低压侧电流互感器特性就很难满足要求，因此，不能过分强制要求。关于18.6.5条，个人的理解是，某些故障保护装置确实做不到快速切除，只有依靠启动死区保护、失灵保护及远方跳闸来解决。继电保护反措如：双母线母联开关与电流互感器之间故障，最后要靠死区保护跳闸。有外附电流互感器的线路，开关与电流互感器之间故障，母差保护动作后，短路电流仍然存在，线路主保护又不动作（区外），只有依靠母差启动失灵发远跳，切除对侧开关。但有延时（0.5S）。继电保护反措18.6.6双母线接线变电站的母差保护、断路器失灵保护，除跳母联、分段的支路外，应经复合电压闭锁。在220kV及以上的电力系统中，都设置了断路器的失灵保护，当一台断路器拒绝动作时，由失灵保护动作切除母线上的其他断路器并发远方直跳，切除对端断路器，即所谓的“近后备”。由于双母线的厂站失灵保护误动后影响较大，后果严重，为此，对于双母线接线的发电厂或变电站，在失灵保护中都增加了复合电压闭锁，防止因其它原因造成失灵保护误动。因双母线接线形式的厂站，一旦失灵保护误动，至少造成一条母线跳闸，损失较大。在二分之三接线的厂站，失灵保护是按断路器配置，每个断路器配置一套失灵保护，情况相对好些，因此不装设复合电压闭锁。包括母差保护也是同样的道理。双母线接线形式的厂站，母差及失灵保护设置复合电压闭锁，主要是防止各种原因引起的母差失灵保护误动。包括“三误”。以下以一个案例说明继电保护反措案例：某电厂四台机组，220kV双母线接线，母差保护为上继中阻抗母差保护，在一次机组检修中，退出发变组起动失灵保护的回路（机组保护为国外保护，无起动失灵压板，只能在端子排拆除起动失灵回路的接线），因该厂管理不善，没有安全措施票，机组检修结束恢复接线时，将正电源和一个起动失灵的回路接错，接在起动母线失灵保护的回路中，机组正常运行时没有任何反应，在一次母线检修倒闸操作时，当这台机组的两个隔离开关同时跨接两条母线时，失灵保护起动，动作信号已发出。由于有复合电压闭锁，没有一个断路器跳闸（倒闸操作前母联断路器控制电源已断开），如没有复合电压闭锁，当时就会造成全厂停电。复合电压闭锁起了很大作用。复合电压闭锁还可以防止当线路停电检修，母差所用电流互感器二次误通电流的情况。（例）继电保护反措关于18.6.7和18.6.8,变压器、电抗器的非电量保护一般只配置一套，基本没有就地跳闸的情况。要求采用独立的电源，出口与电气量保护出口分开，新的“二十五项反措”中再次规定：“非电量保护及动作后不能随故障消失而立即返回的保护（只能靠手动复位或延时返回）不应起动失灵保护。”非电量保护之所以不能启动失灵保护，主要是故障被切除后，该保护不能及时返回，返回时间不确定，唯恐误启动失灵保护，如变压器重瓦斯保护。还有一些保护，动作后不能自己返回，要靠手动复归，如励磁系统故障、发电机断水保护等，出于同样的原因，也是不能启动失灵保护的。继电保护反措根据以上的分析，要求动作后不能快速返回或根本不返回的保护不能启动失灵保护，那么对于失灵保护本身，也要保证故障切除后，其电流判别元件能够立即返回。在2012年修订版的《十八项反措》中，要求失灵保护的电流判别元件返回系数不宜低于0.9，返回时间不大于20mS。为此，鉴于TPY电流互感器的特点，TPY电流互感器不能用于失灵保护的电流判别元件，也是由于故障切除后，电流元件不能快速返回。18.6.12对闭锁式纵联保护，“其他保护停信”回路应直接接入保护装置，而不应接入收发信机。一般在保护装置上的“其他保护停信”开入信号会经过抗干扰处理后，通过保护内部的停信回路向收发信机发出停信命令；而收发信机则直接利用“其他保护停信”开入信号停信。在运行中曾多次发生由于未对干扰信号进行有效处理，收发信机误停信造成线路保护误动的事故。目前这种保护在大部分地区已被更换。继电保护反措18.6.13220kV