電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施培訓(林志強)

1、電力系統(tǒng)繼電保護反事電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施故措施2009年度 一、一、 保護裝置類保護裝置類1 線路保護線路保護 1.1縱聯(lián)保護應優(yōu)先采用OPGW光纖通道，相關通道設備和路由組織應滿足傳輸時間、安全性和可依賴性的要求。1.2 220kV及以上電壓等級的微機型線路保護應遵循相互獨立的原則按雙重化配置，雙重化配置除應滿足4.5的要求外，還應滿足以下要求： 1) 兩套保護裝置應完整、獨立，安裝在各自的柜內，每套保護裝置均應配置完整的主、后備保護。 2）兩套縱聯(lián)保護的通道（含光纖、微波、載波等通道及加工設備和供電電源等）應遵循相互獨立的原則按雙重化配置。 注意：縱聯(lián)保護通道的復用設備（GXC-2M

2、/MUX-2M等）安裝在通信機房，電源（48V)由通信專業(yè)提供，兩套保護通信復用設備的電源應相互獨立，并與通信設備（光端機等）的電源相對應。1.3 電流差動保護通道不得采用光纖通道自愈環(huán)，應采用點對點方式，以確保保護裝置收、發(fā)時延一致。非電流差動保護和輔助保護通道可采用光纖通道自愈環(huán)。電流差動保護所用的光纖通道要求時延12毫秒。 1.4為防止使用光纖通道的線路保護因傳輸通道錯接而造成保護不正確動作，要求電流差動保護應在裝置中設置地址碼，非電流差動保護和輔助保護應在通信接口裝置中設置地址碼。如：RCS901A保護配套的FOX-41定值中的“本側縱聯(lián)碼”、 “對側縱聯(lián)碼” ； PSL603G保護定

3、值中的“本側編號”、“對側編號 ”。 2 母線保護及斷路器失靈保護 2.1 對220kV雙母線、雙母線分段等接線的變電站，若無母差及失靈保護將導致系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題且無法采取臨時措施解決，應雙重化配置母差保護。 2.2雙重化配置除應滿足4.5的要求外，還應滿足以下要求： 1）用于兩套母線差動保護的斷路器和隔離刀閘輔助接點、切換回路以及與其他保護配合的相關回路應遵循相互獨立的原則按雙重化配置。 2）新建、技改的雙母差雙失靈保護，其失靈啟動應采用間隔保護單對單啟動對應失靈保護方式，并嚴格核查線路（元件）保護、母差失靈保護直流對應關系；正常運行時，雙母差雙失靈保護均投入跳閘。如下圖： 2.3 微機型母

4、差保護、失靈保護中判別母線和母聯(lián)開關運行方式的開關量輸入接點應采用開關場的母線刀閘和開關的輔助接點，不允許采用經(jīng)繼電器重動的接點，開關量引入采用220V（或110V）直流控制電源。 2.4接入RCS916失靈保護裝置的刀閘接點必須采用雙位置或磁保持接點。 2.5微機母差保護確保有大差元件，其母差失靈單元與電壓閉鎖單元的A/D（VFC）、CPU等硬件必須完全獨立；母差保護電源和刀閘開入電源要分開，在刀閘電源丟失后母差保護能夠記憶原運行狀態(tài)確?？煽刻l。 2.6 220千伏（3/2接線除外）母差保護動作時，要求該母線上的線路縱聯(lián)保護聯(lián)跳對側開關。RCS901保護：PSL-603G保護PSL603G

5、保護：RCS931保護： 二二 直流系統(tǒng)、二次回路及抗干擾直流系統(tǒng)、二次回路及抗干擾 1 直流系統(tǒng)直流系統(tǒng) 1.1 互為冗余配置的兩套主保護、兩套安穩(wěn)裝置、兩組跳閘回路、兩套通道設備等的直流供電電源必須取自不同段直流母線，新建工程保護操作箱的兩組直流之間不允許采用自動切換。 1.2 新建、改造工程，壓力低禁止跳、合閘功能應由斷路器本體實現(xiàn)，為提高可靠性，應選用具備雙套壓力閉鎖元件的斷路器，并分別采用第一、二路直流供電。 1.3目前已運行220KV及以上開關單套配置的壓力低禁止跳合閘功能（采用常開節(jié)點），其啟動直流電源應采用切換后的直流電源。 1.4 場站應具備直流系統(tǒng)配置圖，做好直流系統(tǒng)的運行

6、維護，確保失去交流電源后控制電源、保護電源、通信用直流電源能夠獨立運行設計要求的時間。 1.5 220千伏的帶自（磁）保持電壓切換繼電器，應取自第一路控制電源，對于沒有保持功能的電壓切換電器，應取自切換后的控制電源。 1.6新建變電站雙重化配置的兩套保護與斷路器的兩組跳閘線圈采用一一對應跳閘方式時，其保護電源和對應的跳閘回路控制電源必須取自同一組直流電源。對于采取一對一啟動失靈的線路保護、主變保護電源和其啟動的失靈保護電源應取自同一組直流電源。 LW12-252開關壓力低禁止跳合閘回路（單套繼電器），3BP/3BN應取切換后電源。 1.7 由不同熔斷器供電或不同專用端子對供電的兩套保護裝置的直

7、流邏輯回路間不允許有任何電的聯(lián)系，如有需要，必須經(jīng)空接點輸出。 1.8 所有的獨立保護裝置都必須設有直流電源斷電的自動報警回路。 1.9運行達到6年以上的110千伏以上保護裝置直流電源模塊應安排更換。 2 二次回路二次回路2.1 電流互感器管理： 電流互感器的設計、選型、試驗、校驗和參數(shù)管理應執(zhí)行關于加強省網(wǎng)保護和計測量級電流互感器管理的補充規(guī)定的要求。2.2 多繞組電流互感器及其二次繞組接入保護回路的接線原則如下： 1) 裝小瓷套的一次端子應放在母線側。 2) 保護接入的二次繞組分配，應特別注意避免當一套線路保護停用（為了試驗）而線路急需運行時，出現(xiàn)電流互感器內部故障時的保護死區(qū)。220千伏

8、及以上系統(tǒng)為防止電流互感器二次繞組內部故障時，本斷路器跳閘后故障仍無法切除或斷路器失靈保護因無法感受到故障電流而拒動，斷路器保護使用的二次繞組應位于兩個相鄰設備保護裝置使用的二次繞組之間。CT小瓷套安裝位置 3) 新安裝及解體檢修后的電流互感器應做變比及伏安特性試驗，并作三相比較以判別二次繞組有無匝間短路和一次導體有無分流；注意檢查電流互感器末屏是否已可靠接地。變壓器中性點電流互感器的二次回路伏安特性需與接入的電流繼電器起動值校對，保證后者在通過最大短路電流時能可靠動作。 2009年2月22日，500kV晉江變5013開關CT（上海MWB互感器有限公司2008年產(chǎn)品）C相接線盒內CN端子因未接

9、地，發(fā)生懸浮電位放電，CT被迫轉冷備用，影響到電網(wǎng)的安全運行。 2.3 經(jīng)控制室零相小母線（N600）連通的幾組電壓互感器二次回路，變電站的N600小母線應通過電纜（至少4平方以上多股黃綠線）在控制室內可靠一點直接接地并嚴禁解開，在接地點應懸掛明顯標示牌。各電壓互感器二次中性點在開關場地接地點應斷開；為保證接地可靠，各電壓互感器地中性線不得接有可能斷開的斷路器或接觸器等。對于沒有與其他PT回路存在電氣聯(lián)系的電壓互感器可直接在線路PT端子箱可靠接地。案例：水口電廠在改造220KV母線PT二次回路交直流混纜工作時，不慎將220KV母線PT二次回路N611與接地點斷開，導致PT一次電壓通過一、二次繞

10、組之間耦合電容致使PT二次繞組產(chǎn)生過電壓，造成其余5臺主變間隙保護3U0動作，除接地運行的#1主變外，其余 5臺運行主變全部跳閘。 一二次耦合電路示意圖：正常情況下，PT一二次繞組由于兩端接地，耦合電容C1不起作用，開口三角形電壓輸出為零。 如果PT二次繞組未接地，一次電壓通過耦合電容C，在二次繞組上產(chǎn)生較高的對地電壓E。 E=UA*KA+UB*KB+UC*KC，K=XC/（XL+XC），K為耦合系數(shù)。由于一次系統(tǒng)三相電壓、電容器三相耦合參數(shù)各不相同，造成二次繞組產(chǎn)生高電壓，致使GY繼電器動作。2.4 已在控制室一點接地的電壓互感器二次繞組應在開關場裝設間隙接地裝置，其擊穿電壓峰值應大于30I

11、maxV。其中Imax為電網(wǎng)接地故障時通過變電所地可能最大接地電流有效值，單位為kA。 對網(wǎng)內220kV及500kV電壓等級的PT中性點安裝的標稱電壓380V以下（不含380V）的放電間隙或避雷器立即更換為標稱電壓380V或以上的低壓避雷器，以滿足規(guī)程2500V擊穿、1000V可靠不擊穿的要求。PT擊穿保險檢查間隔應做到逢停必檢，確保其不在導通狀態(tài)。宜采用具有擊穿報警功能的間隙接地裝置。 我局早期使用的PT擊穿保險為220V，應進行更換。 2.5 電流互感器的二次回路必須分別并且只能有一點接地。獨立的、與其他互感器二次回路沒有電的聯(lián)系的電流互感器二次回路，宜在開關場實現(xiàn)一點接地。對于雙斷路器主

12、接線的保護等，應在保護屏上經(jīng)端子排接地）。 【釋義】電流互感器的二次回路也可在控制室一點接地,但考慮到運行安全,除保護裝置特殊要求外，建議在開關場實現(xiàn)一點接地。 2.6 來自開關場的電壓互感器二次回路的4根引入線和互感器開口三角繞組的2根引入線均應使用各自獨立的電纜，不得公用。PT具備雙二次繞組用于計量回路的電壓互感器4根引入線也應使用各自獨立的電纜，不得與保護公用。 2.7與微機保護裝置出口繼電器觸點連接的中間繼電器線圈兩端應并聯(lián)消除過電壓回路。 2.8 跳閘出口繼電器的起動電壓不應低于直流額定電壓的55%，以防止繼電器線圈正電源側接地時因直流回路過大的電容放電引起的誤動作；但也不應過高，以

13、保證直流電壓降低時的可靠動作和正常情況下的快速動作。長電纜引入的非電量保護重動繼電器應采用啟動功率大于5W、動作電壓介于55-70%Ue、額定直流電源電壓下動作時間介于10ms35ms,應具有抗220V工頻干擾電壓的能力。+KM 直流一點失地出口跳閘分析圖 分布電容對出口繼電器的影響：在直流系統(tǒng)發(fā)生一點失地時，由于二次電纜分布電容的影響，跳閘回路231通過RC回路可能造成TJR繼電器動作。 案例： 某日， 500kV福州1號聯(lián)變28A開關跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)變冷卻控制系統(tǒng)油流表計進水，造成段直流母線正極絕緣降低，對28A操作箱插件中的出口繼電器通電試驗，第二組出口繼電器動作電壓偏低（動作電壓70.

14、5V），不滿足反措要求，造成因直流接地開關跳閘。 2.9 斷路器跳（合）閘線圈的出口觸點控制回路，必須設有串聯(lián)自保持的繼電器回路，并保證： 1)跳（合）閘出口繼電器的觸點不斷弧。 2)斷路器可靠跳、合閘。微機保護操作繼電器采用小型密封繼電器（工作電源一般為DC24V）。一些廠家直接取消了保持回路,采用出口繼電器加適量延時的方式，雖然各廠家的說明書上一般都標有接點容量為DC220V，5A等，目前最常用的開關操作機構是彈簧操作機構，而彈操機構的分合電流一般較小，10KV開關0.5A1A左右，110KV開關24A左右，這樣單從跳合閘參數(shù)來看，似乎沒有問題，但實際上這是接點的導通容量，而我們重點要考慮

15、的是接點的分斷能力。因為跳合閘回路接有跳合閘線圈，屬于感性負載，接點在斷開時，會承受線圈產(chǎn)生的很高的反向浪涌電壓，往往會造成接點拉弧，導致接點燒毀。而采用保持回路后，保護出口接點在導通跳合閘回路的同時啟動保持回路，由保持回路來保證即使保護接點斷開，而跳合閘回路仍舊導通，切斷跳合閘線圈回路由具有一定滅弧能力的斷路器輔助觸點在開關主觸頭動作后完成。從而既保證了開關的可靠分合，也避免了保護接點直接拉弧。 采用取消保持繼電器，通過增加繼電器接點動作時間，靠時間躲過接點拉弧的方式，僅僅是避免了接點燒毀，可靠性并沒有提高，而且接點閉合時間的多少，也是很重要的參數(shù)，如果設置不當，也會出問題。另外即使時間設置

16、合適，如果開關本身輔助觸點不能及時分開，到達預定延時后，還是由保護接點分斷跳合閘回路，還是會導致接點燒毀。采用保持回路，并不僅僅是為了防止接點損壞，最主要的是保證開關可靠分合。2.10 對于單出口繼電器，可以在出口繼電器跳（合）閘觸點回路中串入電流自保持線圈，并滿足如下條件： 1)自保持電流不應大于額定跳（合）閘電流的50%左右，線圈壓降小于額定值的5%。 2) 出口繼電器的電壓起動線圈與電流自保持線圈的相互極性關系正確。 3) 電流與電壓線圈間的耐壓水平不低于交流1000V、1min的試驗標準（出廠試驗應為交流2000V、1min）。 4) 電流自保持線圈接在出口觸點與斷路器控制回路之間。以

17、南自的PSL621C保護操作回路圖為例： 保護操作回路的跳合閘電流要根據(jù)開關動作電流來調整，跳合閘電流是由開關線圈本身的電阻決定的。保護保持繼電器線圈為電流型內阻很小，所以保護裝置跳合閘回路本身的電阻可忽略不計，整個跳合閘回路電阻主要是開關跳合閘線圈內阻，該回路的電流大小就決定于直流系統(tǒng)控制電壓和開關線圈電阻的大小，如直流電壓為220V，開關合閘線圈阻值110，則電流為220/110=2A。 現(xiàn)場只是調整的流過TBJ（/HBJ）線圈的電流。PSL621C跳合閘保持繼電器動作電流為250mA，如果一個并聯(lián)電阻也不接入（不包括R12)，跳合閘電流全部從保持線圈流過,可配合的跳合閘電流為0.5A，此

18、時保持系數(shù)為2 。并入電阻R13,該電阻的阻值設計同保持線圈回路阻值基本相等, 因為電阻分流,則外部整個跳合閘電流為1A時，此時流過保持繼電器線圈的電流還是0.5A,，保持系數(shù)還是2。操作板上還有幾個不同阻值的電阻，在并入該電阻后，可以在原來0.5A基礎上“增加”的跳合閘電流。通過這幾個電阻的組合，就可以適應外部開關動作電流從0.5A4A的情況，目的就是要保證流經(jīng)TBJ（/HBJ）線圈的電流在0.5A左右。V6V51D1011D1021D1001n11X11CKJ 跳合閘電流參數(shù)整定方法 1) LX1,LX2,LX3(合閘為LX4,LX5,LX6)都斷開時,電流為0.5A 2) 連接LX1（合

19、閘為LX4),電流為1A 3) 連接LX1,LX2(合閘為LX4,LX5),電流為2A 4) 連接LX1,LX2,LX3(合閘為LX4,LX5,LX6),電流為4A2.11 有多個出口繼電器可能同時跳閘時，宜由防止跳躍繼電器TBJ實現(xiàn)上述任務，防跳繼電器應為快速動作的繼電器，其動作電流小于跳閘電流的50%，線圈壓降小于額定值的10%，并滿足上面1)4)條的相應要求。對于新建站，防跳功能由開關本體實現(xiàn)，并在設計階段規(guī)范開關實現(xiàn)防跳實現(xiàn)方案。 保護操作箱防跳的實現(xiàn)：以南瑞繼保公司的RCS941線路保護操作回路圖為例，防跳功能的實現(xiàn)是通過跳閘保持繼電器TBJ和防跳繼電器TBJV來共同實現(xiàn)的。但保護跳

20、閘時，TBJ動作，在啟動跳閘保持回路的同時，接于TBJV線圈回路的TBJ常開接點也閉合。如果此時合閘接點（包括手合或遙合或重合閘）是閉合的，則TBJV線圈帶電，并且串于其線圈回路的TBJV常開接點閉合，構成自保持回路。接于合閘線圈回路的TBJV常閉接點打開，切斷合閘回路。 整個回路主要有兩點：1）防跳功能是在跳閘時才啟動的，通過TBJ來啟動，如果TBJ跳閘保持沒有啟動，則也不能啟動防跳2）TBJV一旦啟動后，通過自身的保持回路自保持，這樣雖然斷路器跳開后TBJ會返回，但防跳回路仍然會起作用，直到合閘接點分開，TBJV才會返回。 使用保護操作箱的防跳保護，需退出開關機構的防跳保護，將開關的防跳繼

21、電器K3斷開 。如果沒有將開關的防跳取消，開關合閘后合位、分位燈均亮，且開關機構箱內就地防跳繼電器處于保持動作狀態(tài)，合閘回路被切斷，不能進行第二次合閘 斷路器本身自帶的防跳功能（見保護與斷路器防跳配合圖（斷路器防跳），則除了要把保護的TBJV短接，去除保護防跳功能外，還要把TWJ負端同合閘回路分開，單獨接斷路器的一付常閉輔助觸點，以取得斷路器跳位和防止斷路器防跳啟動閉鎖合閘回路。 開關本身自帶的防跳功能，使用開關的防跳回路則需退出保護的防跳回路，除了要把保護的TBJV短接，去除保護防跳功能外，還要把TWJ負端同合閘回路分開，單獨接斷路器的一付常閉輔助觸點，以取得斷路器跳位和防止斷路器防跳啟動閉

22、鎖合閘回路。 南瑞公司早期的CZX12A操作箱：電壓切換繼電器為單位置繼電器，其中 YQJ4-YQJ7為磁保持繼電器 南瑞公司的CZX12R1操作箱：電壓切換繼電器為雙位置繼電器，其中 YQJ4-YQJ7為磁保持繼電器 南瑞公司的RCS941保護電壓切換插件：電壓切換繼電器為雙位置繼電器，且為磁保持繼電器 國電南自的FCX-12HP操作箱：電壓切換繼電器為雙位置繼電器，其中 YQJ1、YQJ4-YQJ8為磁保持繼電器 國電南自的PSL621C(D)保護電壓切換插件：電壓切換繼電器為雙位置繼電器，且為磁保持繼電器 四方公司的JFZ-12FB操作箱：電壓切換繼電器為雙位置繼電器，YQJ1-YQJ3

23、為磁保持繼電器 四方公司的CSC161A保護電壓切換插件：電壓切換繼電器為雙位置繼電器，且為磁保持繼電器 四方公司的YQX-23J電壓并列裝置：電壓切換繼電器為雙位置繼電器，且為磁保持繼電器 南瑞公司早期（2007年前）的RCS9663電壓并列裝置：電壓切換繼電器為單位置繼電器，且為不保持繼電器，不合格，須進行改造RCS9663電壓并列裝置改造后如下圖，改為雙位置繼電器 案例： 某日220kV甘棠變110kV甘霞線遭雷擊短路故障跳閘，重合成功。故障引發(fā)甘棠變兩臺站用變跳閘、#1直流屏失電，兩條220kV聯(lián)絡線跳閘，與主網(wǎng)解列。地區(qū)低周裝置動作五輪次切負荷5.193萬kW，損失電量約5萬kWh。

24、 繼電保護分析：甘棠變220kV線路保護屏一、二的直流電源分別取自#1、2直流系統(tǒng)。由于#1直流系統(tǒng)失電，造成保護屏一上的直流電消失。110kV甘霞線在18:35:05.280故障跳閘時，220kV田甘II路與白甘線保護同時感受到故障電流而啟動，因#1直流消失導致220kV電壓公用回路中采用典型的隔離刀閘GWJ切換繼電器失磁，保護電壓回路失壓。此前因220kV保護已經(jīng)啟動，不再進入PT斷線閉鎖程序，進入低壓距離程序，因902A保護與803保護的距離III段原理特性包含原點，最終距離III段出口。 綜合分析：110kV甘霞線三相近區(qū)故障，造成系統(tǒng)電壓下降，站用變400V側低壓脫扣動作，2臺站變失

25、電，因此時1蓄電池組失效，造成掛在1直流母線上的負荷失電，使得220kV電壓公用回路中電壓切換繼電器失磁，220kV保護PT電壓回路失壓。220kV田甘II路與白甘線南瑞繼保902A保護與許繼803保護的距離III段出口動作，跳田甘II路202開關與白甘線201開關。 調度、繼電保護專業(yè)反措：（1）寧德甘棠變7.14事故中，由于#1直流系統(tǒng)在站用變跳閘后出現(xiàn)故障而退出，電壓切換公共回路的GWJ繼電器在失去一路對應直流電源后返回造成母線電壓丟失，直接造成線路保護失去電壓而距離段出口，省網(wǎng)部分220千伏站（甘棠變、旗山變、建新變、南門變、鐘山變、半蘭山變、東渡變、梧侶變、安兜變、錦園變220千伏和110千伏側）的電壓切換公共回路均存在類似問題，要求有關單位立即安排進行整改。（2）盡快落實綜自站保護信號分類顯示，加強運行人員保護信號含義培訓，加快事故處理速度。（3）在220千伏和500千伏工程設計中保護和公共回路要避免雙直流系統(tǒng)丟失一路直流后發(fā)生保護誤動和拒動事故，對于雙重化配置并采用單