电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB 50062-92

电力装置的继电保护和自动装置设计规范中华人民共和国国家标准GB50062－92条文说明前言根据国家计委计综[1986]2630号文的要求，由能源部东北电力设计院对《工业与民用电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GBJ62-83进行了修订，经建设部建标[1992]425号文批准发布。名称改为《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB500062-92。为便于广大设计、施工、科研、学校等有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，规范编订组根据国家计委关于编制规范条文说明的统一要求，按规范的章、节、条顺序编制了条文说明，供有关人员参考。在使用中如遇有问题，请将意见和有关材料寄交能源部电力规划设计总院和东北电力设计院《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》修订组。本条文说明仅供国内有关部门和单位执行本规范时使用，不得翻印。1992年7月目录第一章总则第二章一般规定第三章发电机的保护第四章电力变压器的保护第五章3～63KV中性点非直接接地电力网中线路的保护第六章110kV中性点直接接地电力网中线路的保护第七章母线的保护第八章电力电容器的保护第九章3KV及以上电动机的保护第十章自动重合闸第十一章备用电源和备用设备的自动投入装置第十二章自动低频减载装置第十三章同步并列及解列第十四章二次回路第一章总则第1．0．1条说明制定本规范的目的。本规范作为国家标准，是全国各地区、各部门共同遵守的准则和依据。制定本规范的目的在于贯彻执行国家的技术经济政策，使继电保护和自动装置的设计，做到安全可靠、技术先进和经济合理。就其内容来讲是关于设计要求方面的一些原则规定，考虑到实用的需要，一些条款规定的比较具体、比较详细。第1．0．2条原规范适用于3－35kV电力设备和线路的继电保护和自动装置。考虑到国民经济和电力建设的发展，许多工业企业及民用电力装置的电压等级已超过35kV，工矿企业自备电站也有很大发展。因此要求规范提高电压适用的范围，增加发电机和变压器的有关内容。这次规范修订包括3－110kV电力线路和设备，单机容量为25MW及以下的发电机，63MVA及以下电力变压器的继电保护和自动装置。第1．0．3条本条说明工程设计不得选用未经过按国家规定鉴定合格的继电保护和自动装置产品。这应当看作是保证继电保护和安全自动装置工程设计质量的重要环节，所以作此明确规定。第1．0．4条这一条的规定是必要的。继电保护和自动装置设计也涉及到其它专业的标准，如各种继电器的国家标准，因此也应当符合这些国家标准。第二章一般规定第2．0．1条本条规定了电力网中的电力设备和线路装设继电保护和安全自动装置的必要性和主要作用。作用是应能尽快地动作切除短路故障；故障切除后靠自动装置来尽快地恢复供电，以保证电力网安全运行；限制故障设备损坏程度和减少停电范围。第2．04条本条规定校验保护装置的灵敏系数，应根据不利正常运行方式和不利故障类型进行计算。不利正常运行方式，系指正常情况下的不利运行方式和正常检修方式。正常不利运行方式，通常指在非故障和检修方式下，电厂中因机组开启与停运等，引起继电保护装置灵敏系数降低的不利运行方式。例如：夏季丰水期水电大发，水电厂尽量多开机，而火电厂相应地减少开机。这种方式下，安装在火电厂侧的保护装置的灵敏系数可能降低。校验火电厂侧保护装置的灵敏系数应取这种不利的运行方式。反之，在冬季枯水期，水电厂减少开机，火电厂相应地少留备用多开机。这种情况下，安装在水电厂侧的保护装置的灵敏系数降低。校验水电厂侧保护装置的灵敏系数应取这种不利的运行方式。正常检修方式，系指一条线路或一台电力设备检修的运行方式。继电保护的整定计算中，可不考虑两个及两个以上电力设备或线路同时检修的情况。本条文又规定，校验保护装置灵敏系数，当必要时，应计及短路电流衰减的影响。对低压电网，尤其是安装在发电厂附近的低压线路或电力设备的继电保护装置，如果保护动作时间长，在保护动作时，短路电流已经衰减，将会影响保护装置的灵敏系数。对此，需要考虑短路电流衰减的影响。第三章发电机的保护第3．0．1条本条说明对发电机的哪些故障及异常运行方式应装设相应的保护。对于发电机定子绕组相间短路，定子绕组匝间短路和发电机外部的短路故障，应分别装设主保护和后备保护，对于定子绕组接地、过电压、过负荷，发电机失磁和励磁回路一点及二点接地应装设异常运行保护，必要时还可以装设辅助保护。对于发电机匝间短路按本规范第3．0．5条规定，在有条件装设横联差动保护的发电机应装设横联差动保护，以保护匝间短路，对于没有条件装设横联差动保护的发电机不要求装设专用匝间短路保护。按目前国产发电机设计情况，定子绕组为星形接线，有并联分支，在中性点有分支引出端子发电机有QF-3-2、QFK－3－2、QFG－3-2，TOC-6075／2、QFz－25－2、QF－25-2、TOG－25－2等多种机型，有装设横联差动保护的条件。另外，匝间短路危害严重，统计表明在中小机组上发生匝间短路的频次也多，而横联差动保护构成简单，保护动作的安全可靠性好，可有效地保护发电机匝间短路和定子绕组断线故障，故规定在有条件时应装设横联差动保护。本条之八，对励滋电流异常下降或消失称为失磁故障，符合习惯叫法，其保护继电器国内外都称作失磁保护，即要求失磁保护既保护发电机完全失去励磁，又保护部分失去励磁的故障。关于逆功率保护。对于大型机组需要装设逆功率保护，而对于小型机组我国多年来的作法是，当主汽门关闭时，在主控制室给出声光信号。由运行值班员根据实际情况，做出判断处理，或重新挂闸送汽恢复运行，或跳开发电机主开关。也有一些工程采用主汽门掉闸联跳发电机主开关的作法。中小型机组这样处理方式一般说是合适的，并未发现造成某种严重后果，因此不必规定装设逆功率保护。另外应当说明。按规范的编写方式，对于有特殊要求的发电机。并未排除，即不禁止装设诸如逆功率或其它保护装置。自然，如无“特殊”可言，则应当按标准办事。第3．0．2条本条说明保护出口动作方式。其中，“解列”适用于发电机外部短路故障保护和某些异常运行方式如失磁保护，保护出口动作于发电机断路器或母联（分段）断路器，不动作于灭磁开关，这样汽轮发电机组在运行中甩掉了基本负荷，但还可以带厂用电在额定频率、额定电压下稳定运行，如果需要可以随时并网恢复供电。而“停机”不仅要断开发电机断路器，并且要动作于灭磁开关，还要停原动机。在发电机内部发生短路故障时，保护应动作于停机。在实际工程设计中，有时两种保护出口方式并存，有时只用一种。本章条文中有具体规定。第3．0．3条本条说明对发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障应装设的保护装置。作为发电机的主保护，对不同类型和特点的发电机应配置相应的保护装置。对于1MW以上的发电机，规定应装设纵联差动保护；对于1Mw及以下的发电机，根据不同情况选择下列保护中的一种：过电流、低电压、电流速断、低压过流、纵联差动保护等。第3．0．4条关于发电机定子绕组单相接地的条文。关于发电机定子绕组单相接地故障接地电流允许值，本规范定为4A。如果电机制造厂家给出了这个数值，则以制造厂数据为准，鉴于一般情况下，制造厂未规定发电机定子绕组单相接地故障接地电流允许值，所以参照原水电部标准《继电保护和安全自动装置规程》SDJ6－S3表2．2．4，按发电机额定电压力6kV考虑接地电流允许值为4A。发电机中性点有不接地、经消孤线圈接地或经电阻接地等接地方式，讨论发电机是否装设有选择性的接地保护，不考虑消弧线圈的补偿作用，因为消弧线圈有退出运行的可能，应按实际运行可能出现的单相接地电流值是否大于允许值确定。“对发电机变压器组应装设保护区不小于90％的定子接地保扩”的规定，电力系统各部门多年来都是按此执行的。第3．0．5条关于发电机匝间短路装设横联差动保护的规定。如第3．0．1条的说明所述，发电机横联差动保护构成简单，动作安全可靠，在有条件的时候应装设横联差动保护。当没有条件装设横联差动保护时，主要是指发电机中性点侧没有并联分支引出线，规范不要求装设其它专用发电机匝间短路保护。第3．0．6条对发电机后备保护配置和定值整定作了规定。所提出的三个后备保护方案，一般说满足了小型发电机各种接线方式或系统参数情况下对后备保护的要求，不需要装设距离保护作为后备保护。具体工程设计选择方案时，应首先考虑相对地最简单的过电流保护，其次是低电压起动的过电流保护，或者复合电压起动的过电流保护。后备保护宜带二段时限，首先跳母联或分段断路器，之后以第二个时限动作于停机。这个保护出口跳闸方案在小型电厂或变电所是适用的，首先将母线解列，使没有故障的系统立即恢复正常运行，可以有效地避免跳开所有的发电机。对于自并励发电机，考虑到发电机及引出线上的短路故障在持续一段时间如一秒钟左右，发电机短路电流会有不同程度的下降，不宜用一般的过电流保护作为后备，可采用低电压保护的过电流保护作为后备保护。第3．0．7条本条规定发电机应装设定子绕组过负荷保护。关于过负荷，发电机有几种情况，用词应予以区别。习惯上称发电机过负荷系指发电机出力超过额定值；发电机定子绕组对称过负荷系指发电机正序电流值超过额定值；发电机定子表层过负荷系指发电机定子绕组负序电流超过允许值；还有发电机励磁绕组过负荷。应当说明的是发电机过负荷可能是由于发电机定子绕组过电流产生的，也可能不完全是由过电流引起的，而是由于电流、电压或功率因数升高综合作用的结果。本条所谓发电机定子绕组过负荷系指发电机定子绕组电流超过额定值的情况。从继电保护方面看，为保护定子绕组对称过负荷，保护装置接一相电流即可。各相电流的不对称性用负序电流的大小来衡量，容量较大的发电机才需单独装设负序过负荷保护。第3.0.8条本条规定对水轮发电机应装设定子绕组过电压保护。而对汽轮发电机规范不规定装设定子绕组过电压保护。第3.0.9条对发电机励磁回路接地故障，规范规定根据不同情况应装设一点或二点接地故障保护装置或定期检测装置。励磁回路保护，对于汽轮发电机和水轮发电机的要求是不一样的。汽轮发电机可装设绝缘检查电压表，作为一点接地故障定期检测装置；对两点接地故障应装设二点接地保护装置。而对于水轮发电机，由于水轮发电机都是多极机，一旦励磁回路发生二点接地故障，除了励磁绕组被短路将产生很大的短路电流之外，还有一个更为严重的问题就是产生强烈的振动，因此一般只装设一点接地保护，保护动作于信号。发生励磁回路一点接地后，值班员应尽快安排停机，避免发生第二点接地短路。对于1MW及以下的水轮发电机可只装设一点接地故障定期检测装置。第3.0．10条对发电机的失磁故障应装设失磁保护的规定。所谓失磁故障一般理解为励磁电流异常下降或完全消失的故障。规定当采用自并激式半导体励磁系统时，而且发电机是不允许失磁运行或根据电力系统稳定条件不允许异步运行时则应装设专用的失磁保护。规范不要求对采用自复激式、谐波励磁方式等励磁系统装设专用的失磁保护。当发电机采用直流励磁机励磁时，应有灭磁开关联跳发电机断路器的接线，不要求装设专用的失磁保护。第四章电力变压器的保护第4．0．1条本条列举电力变压器的故障类型及异常运行方式，以便装设相应的保护。第4．0．4条本条对变压器的纵联差动保护提出了具体要求。一、关于差动保护的整定值问题。过去变压器采用带速饱和差动保护装置，整定值要躲开电流互感器二次回路断线、励磁涌流和外部故障不平衡电流值，一般灵敏系数较低。特别是变压器匝间短路（这是常见的故障）时灵敏系数更低。目前晶体管纵联差动保护对变压器各侧均有制动，如不考虑电流互感器二次回路断线情况，整定值可以降低，以提高灵敏性。但当整定值小于额定电流时，应尽量不在差动回路内连接其它元件，以减少或防止电流互感器二次回路故障的可能性。二、关于差动保护使用变压器套管电流互感器的问题。变压器高压侧使用套管电流互感器而不另装互感器，具有很大的经济价值，按电力变压器国家标准规定，在63kv和110kV级容量分别为8000kVA和16000kVA及以上的变压器才供给套管型电流互感器。但当差动保护使用变压器套管电流互感器时，则变压器该侧套管或引线故障相当于母线故