变电站保护配置(110KV)

继电保护概述变电站保护范围的划分第一部分：线路保护的配置及原理第二部分：母线保护的配置及原理第三部分：变压器保护的配置及原理第四部分：电容器保护的配置及原理第五部分：备自投装置继电保护概述继电保护的定义继电保护装置：就是指能反应电力系统中电气元件发生的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。继电保护的四个基本要求：可靠性、快速性、灵敏性和选择性。继电保护装置的组成：测量部分、逻辑部分、执行部分可靠性：主要指保护装置本身的质量和运行维护水平。一般保护装置的组成元件的质量越高、接线越简单、回路中继电器的触点数越少，保护装置的工作就越可靠。（不拒动和不误动）.快速性：（迅速性）保护装置的动作速度越快越好。灵敏性：继电保护装置反应故障的能力。用灵敏系数来衡量。选择性：指保护动作时，仅将故障元件从系统中切除，尽量缩小停电范围。变电站保护范围的划分变电站保护范围的划分线路保护范围：线路两侧CT之间的一次设备。包括各侧CT、线路侧刀闸、输电线路、线路PT等，均属于线路保护范围。母线保护范围：各断路器CT至母线所有的一次设备。包括各断路器CT、断路器、母线侧隔离开关、母线、母线PT和避雷器等，均属于母线保护范围。主变保护范围：主变三侧断路器CT之间的一次设备。包括三侧CT、三侧主变侧刀闸、主变油箱内外、三侧避雷器（PT）引线等，均属于主变保护范围。电容器保护范围：电容器断路器CT至电容器的一次设备。包括CT、刀闸、限流电抗器及电容器等，均属电容器保护范围。站用变保护范围：站用变断路器CT至站用变低压空开之间。或高压熔断器至站用变低压空开之间。第一部分：线路保护的配置及原理一、线路故障及特点二、线路保护的分类及原理三、线路保护配置原则一、线路故障及特点1、线路故障类型(1)单相接地故障(2)相间故障（两相短路）(3)两相接地故(4)三相短路(5)各类性质的开路2、故障时电气量的变化：1）电流增大2）电压降低复合电压(电压＜65%UN，负序电压＞10%～30%UN)3）电流电压间相角发生变化电流与电压的比值Z=U/I4）电流和正常I入=I出，短路I入≠I出5）出现负序（I2、U2）、零序（I0、U0）分量接地故障必然产生零序分量；不对称故障必然产生负序分量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、后备保护:是当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种。远后备保护: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保护。近后备保护:是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护。（如，当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护）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继电保护装置按作用分类二、线路保护的分类及原理二、线路保护的分类及原理线路保护配置（按原理分）：1、纵联保护2、过流保护、方向过流保护3、阻抗保护4、零序过流保护5、自动重合闸6、后加速1、纵联保护输电线路的纵联保护是指用某种通信通道(简称通道)将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将两端的电气量(电流的大小、功率的方向等)传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在范围之外，从而决定是否切断被保护线路。由于纵联保护在电网中可实现全线速动，因此它可保证电力系统并列运行的稳定性、提高输送功率、减小故障造成的损坏程度以及改善与后备保护的配合性能。规定TA的正极性端指向母线侧，电流的参考方向以母线流向线路为正方向。线路纵联差动保护-基本原理MNIMIN943943MNIMIN943943IK区内故障时，两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流就很大，满足差动方程，差流元件动作。区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零，差流元件不动作。差动保护动作出口的条件：保护启动+差动元件动作+收到对侧差动动作允许信号2、三段式过流保护故障电流IIset，保护动作；过流保护一般分为一段（速断）、二段（限时）、三段（过流）；①过流Ⅰ段(瞬时过流速断保护)•瞬时过流速断保护按躲过线路末端短路时的最大三相短路电流整定。②过流Ⅱ段(限时过流速断保护)•限时过流速断保护按躲过相邻元件第一段动作电流整定，动作时间与过流Ⅰ段相配合。③过流Ⅲ段•过流Ⅲ段保护按躲过线路的最大负荷电流来整定。电压元件整定，低电压按躲过母线最低运行电压整定。瞬时电流速断保护原理图过流保护动作条件：A、B、C三相，任一相电流大于动作定值低电压动作正方向（母线指向线路）总启动元件动作经延时跳闸•过流保护接线图：过流保护原理框图3、零序电流保护（阶段式保护）零序电流保护是比较零序电流大小和定值点的关系；零序电流只有在接地系统中才会出现，只反映接地性质故障。零序电流的保护范围较为稳定，但是受系统接地点和运行方式的影响较大在220kV线路中零序电流保护一般作为后备保护；在110kV线路中零序电流保护一般作为主保护；零序一段（瞬时零序电流速断保护）有灵敏一段和不灵敏一段：灵敏一段：整定值小，按躲过线路末端发生接地短路时和由于QF三相触头不同时合闸所出现的最大零序电流整定的。（用来保护在全相运行状态下出现的接地故障）对220kV及以上电压等级的电网中，当采用单相或综合重合闸时，会出现非全相运行状态，若此时系统发生振荡，将产生很大的零序电流，灵敏一段可能误动。∴在单相重合闸时，将其自动闭锁，并自动投入第二种零序一段。不灵敏一段：按躲开非全相振荡的零序电流整定，值较大，灵敏系数低。零序二段：与一段配合时限为0.5s，当下一线路较短或运行方式变化在时，灵敏度不满足要求时，再加一个二段与下一线路的二段配合，时限为1s。零序三段：按躲过下一线路相间短路时流过本保护的最大不平衡电流来整定。以上一段、两个二段、三段构成零序四段保护4、阻抗保护(距离保护)阻抗保护的基本原理是：Z=U/I阻抗保护分为接地阻抗和相间阻抗保护；接地阻抗保护一般反应各类性质的接地故障（单相接地和两相接地故障）；相间阻抗一般反应各类性质的相间故障。相间距离一段一般保护线路全长的80％，0S动作；重合闸经1S延时。相间距离二段一般保护线路的全长并且和下级线路的一段有重合部分，0.3S动作；相间距离三段作为全部线路的后备保护，按躲过最小负荷阻抗整定。接地距离一段一般保护线路全长的70％，0S动作；接地距离二段一般保护线路全长，0.3S动作。零序保护同接地距离保护相同只反应接地故障(距离一段动作时，故障一般在本线路内部；在有特殊整定要求的线路上，线路阻抗一段能保护线路全长；距离二段动作，故障点一般在本线路末端或者下一级线路始端。)5、自动重合闸电力系统运行经验表明，输电线路绝大部分的故障都是瞬时故障，永久性故障一般不超过10％，即由继电保护动作切除短路故障后，电弧自动熄灭，绝大多数情况下故障处的绝缘可以自动恢复。为此电力系统采用了自动重合闸装置，当断路器跳闸后能够自动将断路器重新合闸，迅速恢复正常送电，提高供电可靠性。重合闸作用：提高供电可靠性，弥补瞬时故障或误跳带来的停电。重合闸的启动有两种方式:分别为保护跳闸启动重合闸、断路器位置不对应启动重合闸。前者主要解决线路故障保护动作跳闸，后者主要解决正常运行下开关偷跳。重合闸的充电为了避免多次重合，重合闸装置必须在“充电”完成后才能启动重合闸回路。同时满足下述条件装置才开始充电：跳闸位置继电器TWJ不动作或线路有流；保护未启动；不满足重合闸放电条件。充电时间满10S后充电完成，允许重合。•按照重合闸作用于断路器的方式，可以分为三相重合闸、单相重合闸、和综合重合闸。220kV线路一般配有综合重合闸装置，通过切换开关可实现如下方式•(a)单相重合闸：单相故障跳单相，单相重合，重合不成功跳三相；相间故障跳三相不重合。•(b)三相重合闸：任何故障跳三相，三相重合，重合不成功跳三相。•(c)综合重合闸：单相故障跳单相，单相重合，相间故障跳三相，三相重合，重合不成功跳三相。•(d)停用重合闸：任何故障跳三相不重合。重合闸方式110kV及以下的输电线路一般采用三相式自动重合闸。220kV及以上系统的架空线路，由于线间距离大，绝大多数故障都是单相接地故障，此时将发生故障的一相断开，再进行单相重合，而未发生故障的两相继续运行，可大大提高供电可靠性和系统并列运行的稳定性。因此，一般采用单相重合闸方式，重合不成功则跳开三相开关。电缆线路不设重合闸线路故障跳闸重合闸未动，不一定是重合闸拒动，可能为以下原因闭锁重合闸（凡是闭锁重合闸的都需要对重合闸放电。）满足下述任一条件即可对重合闸放电，闭锁重合闸的情况：1.误停重合闸，直接闭锁重合闸；2.手动跳闸时，直接闭锁重合闸；3.不经重合闸的保护跳闸时（断路器失灵、母差、远方跳闸、），闭锁重合闸；4.在使用单相重合闸方式时，断路器三跳，用位置继电器触点闭锁重合闸；保护经综重三跳时，闭锁重合闸。5.断路器气压或液压降低到不允许重合闸时，闭锁重合闸。6.线路保护后加速动作，闭锁重合闸。6、重合闸后加速保护重合闸后加速，是指当线路发生故障后，保护将有选择性地跳开断路器，然后进行重合，若是瞬时性故障，在线路断路器跳开后故障随即消失，重合成功，线路将恢复送电。若是永久性故障，重合闸后，保护装置的时间元件将被退出，保护将无选择性地瞬时跳开断路器切除故障。三、线路保护配置原则线路保护配置方法：点对点即一条线路至少配一套保护。据变电站性质、电压等级、供电负荷的重要性、本地区的运行习惯等，各线路配置也不同1）配置全线范围的主保护。具体要求为：110kV及以上联络线路采用全线速动的主保护，如光纤差动保护、光纤距离保护。单电源线路可采用三段式的距离保护或电流。2）配置全线范围的后备保护，后备保护易采用远后备和近后备相结合的方法。3）配置重合闸。4）配置后加速保护。1、110KV线路保护类型主保护：有纵联差动、距离、零序、接地距离一段。后备保护：距离、零序、接地距离二、三及其它段重合闸及后加速：说明:距离、零序I段保护范围都为线路全长的70-80%，II段延伸到下一级、III、四段更远，动作后跳开本断路器。每套保护的重合闸都为三相重合闸（1）110KV线路的后备保护宜采用远后备方式。（2）单侧电源线路，可装设反应相间故障的阶段式距离保护及反映接地故障的阶段式接地距离保护，并具有重合闸及加速跳闸功能。（3）对双侧电源线路，根据需要可增设一套全线速动保护110KV线路保护配合一、配一套光差保护当线路内部故障时：(1)由线路两侧的光差主保护0S动作跳两侧开关(2)若由于通道异常，主保护拒动时，由本线路的近后备距离保护(80%范围)0S动作，跳两侧开关，切除故障。(3)若由于保护装置异常或故障，保护拒动时，则由各侧上级元件的后备保护动作切除故障。二、无光差保护1、当线路首端故障时，距离1段0S动作跳三相，重合1S合开关，…2、当线路末端故障时，距离2段0.3S动作跳三相，重合1S合开关，…3、当线路的下一级(变电站)主变高压侧发生故障时，若主变保护拒动，则本线路2段0.3S延时跳本线路开关切除故障。1、投相继动作（不对称故障速动）：该压板正常运行情况下应投入。作用：两侧均有电源的线路发生不对称故障时，利用近故障侧三相跳闸后，非故障相电流的消失，可以实现不对称故障相继速动。其原理如下例如当线路末端K2点不对称故障时（BC相间短路），非故障相（A相）仍有负荷电流，在N侧速动保护跳开N侧开关后，由于N侧开关三相跳闸，非故障相电流IA同时被切除；因此M侧保护可以利用本侧非故障相电流消失而确认为对侧断路器已跳闸，来加速本侧距离Ⅱ段动作出口，跳开M侧开关。不对称故障相继速动的条件是：1）定值中“不对称相继速动”功能投入；2）本侧距离Ⅱ段区内；3）有一相电流