變電站保護(hù)配置及保護(hù)原理2級(jí)

繼電保護(hù)繼電保護(hù)變電站保護(hù)范圍的劃分及配置原則線路保護(hù)的配置及原理母線保護(hù)的配置及原理變壓器保護(hù)的配置及原理以西萬莊變電站為例說明保護(hù)的配置原則及具體配置繼電保護(hù)的定義繼電保護(hù)：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證。對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測，而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護(hù)裝置是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)的定義對(duì)繼電保護(hù)的四項(xiàng)基本要求：1、可靠性正常不動(dòng)作，故障或異常情況可靠動(dòng)作。2、迅速性指保護(hù)動(dòng)作速度要快。3、選擇性指繼電保護(hù)僅將故障設(shè)備切除，使停電范圍盡可能減小。4、靈敏性指繼電保護(hù)反應(yīng)故障的能力。第一部分：(變電站)保護(hù)范圍的劃分

變電站保護(hù)范圍的劃分線路保護(hù)范圍：線路兩側(cè)CT之間的一次設(shè)備。包括各側(cè)CT、線路側(cè)刀閘、輸電線路、線路PT等，均屬于線路保護(hù)范圍。母線保護(hù)范圍：各斷路器CT至母線所有的一次設(shè)備。包括各斷路器CT、斷路器、母線側(cè)隔離開關(guān)、母線、母線PT和避雷器等，均屬于母線保護(hù)范圍。主變保護(hù)范圍：主變?nèi)齻?cè)斷路器TA之間的一次設(shè)備。包括三側(cè)TA、三側(cè)主變側(cè)刀閘、主變油箱內(nèi)外、三側(cè)避雷器（PT）引線等，均屬于主變保護(hù)范圍。（2臺(tái)）變電站保護(hù)范圍的劃分電容器保護(hù)范圍：電容器斷路器TA至電容器的一次設(shè)備。包括TA、刀閘、限流電抗器及電容器等，均屬電容器保護(hù)范圍。站用變保護(hù)范圍：站用變斷路器TA至站用變低壓空開之間?；蚋邏喝蹟嗦菲髦琳居米兊蛪嚎臻_之間。第二部分：線路保護(hù)的配置及原理二、線路保護(hù)的分類及原理三、線路保護(hù)配置原則一、線路故障及特點(diǎn)1、線路故障(1)單相接地故障(2)相間故障（兩相短路）(3)兩相接地故障(4)三相短路(5)各類性質(zhì)的開路一、線路故障及特點(diǎn)2、故障時(shí)電氣量的變化：電流增大電壓降低電流電壓間相角發(fā)生變化

電流與電壓的比值Z=U/I電流和

正常I入=I出，短路I入≠I出出現(xiàn)I2

、I0

序分量

接地故障必然產(chǎn)生零序分量；不對(duì)稱故障必然產(chǎn)生負(fù)序分量啟動(dòng)元件本保護(hù)的啟動(dòng)元件包括：●

電流突變量啟動(dòng)●

零序電流輔助啟動(dòng)●

靜穩(wěn)失穩(wěn)的啟動(dòng)元件●

不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)元件。任一啟動(dòng)元件啟動(dòng)后保護(hù)都將啟動(dòng)保護(hù)及開放出口繼電器的正電源。本保護(hù)啟動(dòng)元件主要用于啟動(dòng)保護(hù)及開放出口繼電器的正電源，啟動(dòng)元件在保護(hù)整組復(fù)歸時(shí)返還。二、線路保護(hù)的分類及原理線路保護(hù)配置：1、縱聯(lián)保護(hù)2、過流保護(hù)3、阻抗保護(hù)4、零序過流保護(hù)5、自動(dòng)重合閘6、后加速

輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)是指用某種通信通道(簡稱通道)將輸電線兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將各端的電氣量(電流、功率的方向等)傳送到對(duì)端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在范圍之外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。由于縱聯(lián)保護(hù)在電網(wǎng)中可實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，因此它可保證電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性、提高輸送功率、縮小故障造成的損壞程度以及改善與后備保護(hù)的配合性能。1、縱聯(lián)保護(hù)圖1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)結(jié)構(gòu)框圖

規(guī)定TA的正極性端指向母線側(cè)，電流的參考方向以母線流向線路為正方向。

區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)實(shí)際短路電流都是由母線流向線路，和參考方向一致，都是正值，差動(dòng)電流就很大，滿足差動(dòng)方程，差流元件動(dòng)作。

區(qū)外故障時(shí)，一側(cè)電流由母線流向線路，為正值，另一側(cè)電流由線路流向母線，為負(fù)值，兩電流大小相同，方向相反，所以差動(dòng)電流為零，差流元件不動(dòng)作。差動(dòng)保護(hù)-基本原理2、三段式過流保護(hù)故障電流I>Iset，保護(hù)動(dòng)作；過流保護(hù)一般分為一段（速斷）、二段（過流）、三段；①過流Ⅰ段(瞬時(shí)過流速斷保護(hù))(60%)瞬時(shí)過流速斷保護(hù)按躲過線路末端短路時(shí)的最大運(yùn)行方式下三相短路電流整定。②過流Ⅱ段(限時(shí)過流速斷保護(hù))限時(shí)過流速斷保護(hù)按躲過相鄰元件的過流Ⅰ段的電流值整定，動(dòng)作時(shí)間與過流Ⅰ段相配合。③過流Ⅲ段過流Ⅲ段保護(hù)按躲過線路的最大過負(fù)荷電流來整定。

電壓元件整定，低電壓按躲母線最低運(yùn)行電壓整定。2、三段式過流保護(hù)最大運(yùn)行方式：是指發(fā)電機(jī)發(fā)電容量最大，系統(tǒng)阻抗最小。如果是變電站，最大運(yùn)行方式是所有進(jìn)出負(fù)荷和變壓器都正常運(yùn)行，220kV、110kV的雙母線并列運(yùn)行。最小運(yùn)行方式：是指發(fā)電機(jī)發(fā)電容量較小，系統(tǒng)阻抗最大。如果是變電站，最大運(yùn)行方式是所有進(jìn)出負(fù)荷和變壓器都正常運(yùn)行，220kV、110kV的雙母線并列運(yùn)行。最小運(yùn)行方式一般規(guī)定為每條母線上只有一進(jìn)、一出兩個(gè)設(shè)備運(yùn)行。過流保護(hù)動(dòng)作條件：A、B、C三相，該相電流大于定值低電壓動(dòng)作正方向（母線指向線路）總啟動(dòng)元件動(dòng)作經(jīng)延時(shí)跳閘過流保護(hù)接線圖：過流保護(hù)原理框圖3、零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)是比較零序電流大小和定值點(diǎn)的關(guān)系；零序電流只有在接地系統(tǒng)中才會(huì)出現(xiàn)，只反映接地性質(zhì)故障。零序電流的保護(hù)范圍較為穩(wěn)定，但是受系統(tǒng)接地點(diǎn)和運(yùn)行方式的影響較大在220kV線路中零序電流保護(hù)一般作為后備保護(hù)；在110kV線路中零序電流保護(hù)一般作為主保護(hù)；4、阻抗保護(hù)(距離保護(hù))阻抗保護(hù)的基本原理是：Z=U/I阻抗保護(hù)分為接地阻抗和相間阻抗保護(hù)；接地阻抗保護(hù)一般反應(yīng)各類性質(zhì)的接地故障（單相接地和兩相接地故障）；相間阻抗一般反應(yīng)各類性質(zhì)的相間故障。相間距離一段一般保護(hù)線路全長的80％，0S動(dòng)作；重合閘經(jīng)1S延時(shí)。相間阻抗二段一般保護(hù)線路的全長并且和下級(jí)線路的一段有重合部分，0.3S動(dòng)作；相間阻抗三段作為全部線路的后備保護(hù)，按躲過最大負(fù)荷阻抗整定。接地距離一段一般保護(hù)線路全長的70％，0S動(dòng)作；接地距離二段一般保護(hù)線路全長，0.3S動(dòng)作。零序保護(hù)同接地距離保護(hù)(阻抗一段動(dòng)作時(shí)，故障一般在本線路內(nèi)部；

在有特殊整定要求的線路上，線路阻抗一段能保護(hù)線路全長；

阻抗二段動(dòng)作，故障點(diǎn)一般在本線路末端或者下一級(jí)線路始端。)故障范圍判斷示意圖保護(hù)范圍較為穩(wěn)定，不受負(fù)荷電流和系統(tǒng)方式變化的影響；能反映各種性質(zhì)的故障；阻抗保護(hù)帶方向。不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，但是保護(hù)范圍受過渡電阻（短路點(diǎn)的電弧、放電點(diǎn)物體等）的影響較大。阻抗保護(hù)的特點(diǎn)電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，送電線路絕大部分的故障都是瞬時(shí)故障，永久性故障一般不超過10％，即由繼電保護(hù)動(dòng)作切除短路故障后，電弧自動(dòng)熄滅，絕大多數(shù)情況下故障處的絕緣可以自動(dòng)恢復(fù)。為此電力系統(tǒng)采用了自動(dòng)重合閘裝置，當(dāng)斷路器跳閘后能夠自動(dòng)將斷路器重新合閘，迅速恢復(fù)正常送電，提高供電可靠性。重合閘作用：提高供電可靠性，彌補(bǔ)瞬時(shí)故障或誤跳帶來的停電。重合閘的啟動(dòng)有兩種方式:分別為保護(hù)跳閘啟動(dòng)重合閘、斷路器位置啟動(dòng)重合閘。前者主要解決線路故障保護(hù)動(dòng)作跳閘，后者主要解決正常運(yùn)行下開關(guān)偷跳。5、自動(dòng)重合閘110kV及以下的輸電線路一般采用三相式自動(dòng)重合閘。220kV及以上系統(tǒng)的架空線路，由于線間距離大，絕大多數(shù)故障都是單相接地故障，此時(shí)將發(fā)生故障的一相斷開，再進(jìn)行單相重合，而未發(fā)生故障的兩相繼續(xù)運(yùn)行，可大大提高供電可靠性和系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，一般采用單相重合閘方式，重合不成功則跳開三相開關(guān)。

(a)單相重合閘：單相故障跳單相，單相重合，重合不成功跳三相；相間故障跳三相不重合。

(b)三相重合閘：任何故障跳三相，三相重合，重合不成功跳三相。

(c)綜合重合閘：單相故障跳單相，單相重合，相間故障跳三相，三相重合，重合不成功跳三相。

(d)停用重合閘：任何故障跳三相不重合。按照重合閘作用于斷路器的方式，可以分為三相重合閘、單相重合閘、和綜合重合閘。220kV線路一般配有綜合重合閘裝置，通過切換開關(guān)可實(shí)現(xiàn)如下方式：

綜合重合閘裝置線路故障跳閘重合閘未動(dòng)，不一定是重合閘拒動(dòng)，可能為以下原因閉鎖重合閘：（1）停用重合閘方式時(shí)，直接閉鎖重合閘；（2）手動(dòng)跳閘時(shí)，直接閉鎖重合閘；（3）不經(jīng)重合閘的保護(hù)跳閘時(shí)（斷路器失靈、母差、遠(yuǎn)方跳閘、距離Ⅱ段、Ⅲ段*），閉鎖重合閘；（4）在使用單相重合閘方式時(shí)，斷路器三跳，用位置繼電器觸點(diǎn)閉鎖重合閘；保護(hù)經(jīng)綜重三跳時(shí)，閉鎖重合閘*。（5）斷路器氣壓或液壓降低到不允許重合閘時(shí)，閉鎖重合閘。（6）線路保護(hù)后加速動(dòng)作，閉鎖重合閘。6、重合閘后加速保護(hù)

重合閘后加速，是指當(dāng)線路發(fā)生故障后，保護(hù)將有選擇性地跳開斷路器，然后進(jìn)行重合閘，若是瞬時(shí)性故障，在線路斷路器跳開后故障隨即消失，重合閘成功，線路將恢復(fù)送電。若是永久性故障，重合閘后，保護(hù)裝置的時(shí)間元件將被退出，保護(hù)將無選擇性地瞬時(shí)跳開斷路器切除故障。三、線路保護(hù)配置原則線路保護(hù)配置方法：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)即一條線路至少配一套保護(hù)。1）配置全線范圍的主保。具體要求為：110kV及以上聯(lián)絡(luò)線路采用全線速動(dòng)的主保護(hù)，如光纖差動(dòng)保護(hù)、光纖距離保護(hù)。單電源線路可采用三段式的電流或距離保護(hù)。2）配置全線范圍的后備保護(hù)，后備保護(hù)易采用遠(yuǎn)后備和近后備相結(jié)合的方。3）配置重合閘4）配置后加速保護(hù)。

220kV線路保護(hù)一般都按雙重化配置，可靠性較高。220kV開關(guān)一般也裝設(shè)兩組跳閘線圈，并接至不同的操作電源，防止因線圈斷線、短路和操作電源故障等導(dǎo)致拒動(dòng)。盡管如此，開關(guān)仍然有拒動(dòng)的可能，例如SF6壓力低閉鎖分閘、機(jī)構(gòu)故障等。開關(guān)拒動(dòng)不能切除故障，就要靠后備保護(hù)切除故障。110kV及以下開關(guān)拒動(dòng)，一般采用遠(yuǎn)后備，由靠近電源側(cè)的相鄰元件保護(hù)動(dòng)作切除故障，所需時(shí)間較長。220kV開關(guān)拒動(dòng)，一般采用近后備，即裝設(shè)開關(guān)失靈保護(hù)。當(dāng)發(fā)生故障保護(hù)動(dòng)作而開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)失靈保護(hù)，跳開連接在同一母線上的所有開關(guān)。1、220KV線路保護(hù)配置縱差保護(hù)距離保護(hù)(相間距離和接地距離)零序保護(hù)失靈保護(hù)重合閘斷路器保護(hù)兩套保護(hù)保護(hù)A保護(hù)B主保護(hù)：縱聯(lián)距離、光纖差動(dòng)、縱聯(lián)方向等后備保護(hù)：相間距離三段、接地距離三段、零序過流四段重合閘、后加速：220kV線路保護(hù)的配合1、線路內(nèi)部故障時(shí)：(1)由線路兩側(cè)的雙套光差主保護(hù)0S動(dòng)作跳兩側(cè)開關(guān)(2)若由于通道異常，主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本線路的近后備距離保護(hù)0S動(dòng)作，跳兩側(cè)開關(guān)，切除故障。(3)若由于保護(hù)裝置異?；蚬收?，保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，則由各側(cè)上級(jí)元件的后備保護(hù)動(dòng)作切除故障。(4)當(dāng)兩側(cè)保護(hù)正確動(dòng)作，但某側(cè)開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，則由本側(cè)失靈保護(hù)啟動(dòng)(母差保護(hù)動(dòng)作)經(jīng)0.15S延時(shí)，再跳一次本側(cè)開關(guān)，未跳開，以0.3S跳母聯(lián)200，再經(jīng)0.5S跳拒動(dòng)開關(guān)所在母線上的所有開關(guān)切除故障。2、當(dāng)線路的下一級(jí)(變電站)主變發(fā)生故障時(shí)，若主變保護(hù)拒動(dòng)，則下一級(jí)變電站220kV所有帶電源線路對(duì)側(cè)的后備保護(hù)動(dòng)作跳開(上一級(jí))線路側(cè)開關(guān)，切除故障使下一級(jí)變電站全站失電。3、當(dāng)開關(guān)在操作過程中，發(fā)生三相不一致時(shí)，由開關(guān)本體經(jīng)2.5S延時(shí)跳三相4、若保護(hù)動(dòng)作跳三相，發(fā)生某相開關(guān)未跳開，則經(jīng)2.5S延時(shí)跳三相，仍拒動(dòng)則由本側(cè)失靈保護(hù)動(dòng)作。5、若無故障發(fā)生某相開關(guān)偷跳時(shí)，經(jīng)2.5S延時(shí)，非全相保護(hù)動(dòng)作跳三相，并閉鎖重合閘。斷路器保護(hù)母差保護(hù)啟動(dòng)失靈總出口A相跳閘出口操作箱線路保護(hù)B相跳閘出口C相跳閘出口A相啟動(dòng)失靈出口B相啟動(dòng)失靈出口C相啟動(dòng)失靈出口斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作的過程

具體配置（以220kV線路為例）線路保護(hù)1：PSL603G線路保護(hù)2：RCS-931

斷路器保護(hù)：PSL631C

操作繼電器箱：CZX-12R見仿真系統(tǒng)(同萬線保護(hù)屏)

2、110KV線路保護(hù)類型主保護(hù)：

有距離、零序、接地距離一段。

后備保護(hù)：距離、零序、接地距離二、三及其它段

重合閘及后加速：

說明距離、零序I段保護(hù)范圍都為線路全長的70-80%，II段延伸到下一級(jí)、III、四段更遠(yuǎn)，動(dòng)作后跳開本斷路器。每套保護(hù)的重合閘都為三相重合閘110KV線路保護(hù)配置110KV線路保護(hù)配合一、配一套光差保護(hù)當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)：(1)由線路兩側(cè)的光差主保護(hù)0S動(dòng)作跳兩側(cè)開關(guān)(2)若由于通道異常，主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本線路的近后備距離保護(hù)(80%范圍)0S動(dòng)作，跳兩側(cè)開關(guān)，切除故障。(3)若由于保護(hù)裝置異?；蚬收?，保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，則由各側(cè)上級(jí)元件的后備保護(hù)動(dòng)作切除故障。二、無光差保護(hù)1、當(dāng)線路首端故障時(shí)，距離1段0S動(dòng)作跳三相，重合1S合開關(guān)，…2、當(dāng)線路末端故障時(shí)，距離2段0.3S動(dòng)作跳三相，重合1S合開關(guān)，…3、當(dāng)線路的下一級(jí)(變電站)主變110kV側(cè)發(fā)生故障時(shí)，若主變保護(hù)拒動(dòng)，則本線路2段0.3S延時(shí)跳本線路開關(guān)切除故障。3、35KV線路保護(hù)

35/10kV線路保護(hù)配置

1）裝設(shè)過流（零序）三段式保護(hù)，既作為本線路的主保護(hù)，又作為本線路及下一級(jí)相鄰線路的后備。

2）裝設(shè)三相一次重合閘以彌補(bǔ)瞬時(shí)故障跳閘停電的不足。為配合重合閘重合于永久性故障，宜裝設(shè)后加速保護(hù)。

具體配置：

35kV各線路均配有：CSC-212

35/10kV線路保護(hù)配置35/10kV線路保護(hù)配合1、當(dāng)線路首端故障時(shí)，過流1段0S動(dòng)作跳三相，重合1S合開關(guān)，…2、當(dāng)線路末端故障時(shí)，過流2段0.3S動(dòng)作跳三相，重合1S合開關(guān)，…3、當(dāng)線路的下一級(jí)(變電站)變壓器低壓側(cè)發(fā)生故障時(shí)，若保護(hù)或拒動(dòng)，則本線路過流3段1.3S延時(shí)跳本線路開關(guān)。4、如本線路保護(hù)拒動(dòng)或開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，則由變壓器低后備動(dòng)作。小電流接地系統(tǒng)的線路保護(hù)的接線方式小電流接地系統(tǒng)的線路保護(hù)一般采用兩相式接線。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)發(fā)生兩條線路不同相接地時(shí)，可以在三分之二的情況下只切除一條線路，大大縮小停電范圍。要求：所有線路保護(hù)所接電流互感器的相別必須一致（一般接A、C相）。

第三部分：母線保護(hù)

1、母線保護(hù)原理

2、母線保護(hù)配置1、母線保護(hù)原理2、母線保護(hù)配置：BP-2B刀閘位置確認(rèn)裝置:裝置利用母線側(cè)刀閘輔助觸點(diǎn)判別