升壓站保護(hù)培訓(xùn)教材敘述

1、升壓站保護(hù)培訓(xùn)教材敘述本節(jié)主要講述升壓站保護(hù)，二期擴(kuò)建部分新增保護(hù)有南 瑞的PRC21A斷路器保護(hù)柜(RCS-921A斷路器保護(hù)裝置及 CXZ-22R2分相操作箱)、南自的SSE520C頻率電壓緊急控制 裝置；如下對升壓站保護(hù)進(jìn)行簡述。一、母線保護(hù)的基本原理母線發(fā)生故障的幾率較線路低，但故障的影響面很大， 這是因為母線上通常連有較多的電氣元件，母線故障將使這 些元件停電，從而造成大面積停電事故，并可能破壞系統(tǒng)的 穩(wěn)定運行，使故障進(jìn)一步擴(kuò)大，可見母線故障是最嚴(yán)重的電 氣故障之一，因此利用母線保護(hù)清除和縮小故障造成的后 果，是十分必要的。母線保護(hù)總的來說可以分為兩大類型：1. 利用供電元件的保護(hù)來

2、保護(hù)母線，2.裝設(shè)母線保護(hù)專用裝置。母線故障利用供電元件的保護(hù)缺點：延時太長，選擇性 較差。母線保護(hù)應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)其可靠性，并盡量簡化結(jié)構(gòu)，母 線保護(hù)采用差動保護(hù)一般可以滿足繼電保護(hù)的要求，并得到 廣泛應(yīng)用。母線上連接元件較多，母差保護(hù)的基本原則為：1.幅值上看：正常運行和區(qū)外故障時：1 in( °)Iout( °)，即I °母線故障時： Iout = °1 Id 1 dz動作2. 相位上看：正常運行和區(qū)外故障時，流入、流出電流反相位母線故障時，流入電流同相位 母線的完全差動保護(hù)如 13-1圖：3作用原理：將母線的連接元件都包括在差動回路中， 需在母線的所有

3、連接元件上裝設(shè)具有相同變比和特性的CT。正常運行或外部故障時I" Iout ( A J 13)所以，IdIdz二次側(cè)母線故障時二次側(cè)4.整定計算兩個條件：躲外部短路可能產(chǎn)生的1bp.max1 dz. J K K I bp max K K 0 -1 I d max nlCT(LH)二次回路斷線時不誤動I dz.J K K I f max / niI fmax :母線連接元件中，最大負(fù)荷支路上最大 負(fù)荷電流。取較大者為定值。Kmd min1 dzJ niI dmin連接元件最少時1、線路距離保護(hù)（一）距離保護(hù)作用原理在線路發(fā)生短路時阻抗 Zk=Uk/lk=Zd等于保護(hù)安裝點到故障點的（正

4、序）阻抗，顯然該阻抗和故障點的距離是成比 例的，因此習(xí)慣地線路的距離保護(hù)稱為阻抗保護(hù)，三段式距 離保護(hù)的原理和電流保護(hù)是相似的，其差別在于距離保護(hù)反 應(yīng)的是電力系統(tǒng)故障時測量阻抗的下降，而電流保護(hù)反應(yīng)是 電流的升高。距離保護(hù)I段：距離保護(hù)I段保護(hù)范圍不伸出本線路，即 保護(hù)線路全長的80%85%，瞬時動作。距離保護(hù)II段：距離保護(hù)II段保護(hù)范圍不伸出下回線路 I段的保護(hù)區(qū)。為保證選擇性，延時動作。距離保護(hù)川段：按躲開正常運行時負(fù)荷阻抗來整定（二）影響距離保護(hù)正確動作的因素及防止方法1. 短路點過渡電阻的影響電力系統(tǒng)中短路一般不是純金屬性的，而是在短路點存 在過渡電阻，此過渡電阻一般是由電弧電阻引

5、起的，它的存 在，使得距離保護(hù)的測量阻抗發(fā)生變化。一般情況下，會使 保護(hù)范圍縮短。但有時候也能引起保護(hù)超范圍動作或反方向 動作（誤動）。解決過渡電阻影響的辦法有許多。例如，采用躲避過渡 電阻能力較強(qiáng)的阻抗繼電器：用瞬時測量的技術(shù)，因為過渡 電阻（電弧性）在故障剛開始時比較小，而時間長了以后反而 增加，根據(jù)這一特點采用在故障開始瞬間測量的技術(shù)可以使 過渡電阻的影響減少到最小。2. 系統(tǒng)振蕩的影響電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)影響較大，不采取相應(yīng)的閉鎖 措施將會引起誤動。防止振蕩期間誤動的手段較多，下面介 紹兩種情況。（1）利用負(fù)序和零序分量元件起動的閉鎖回路。電力系 統(tǒng)振蕩是對稱的振蕩。在振蕩時沒有負(fù)序

6、分量。而電力系統(tǒng) 發(fā)生的短路絕大部分是不對稱故障，即使三相短路故障也往 往是剛開始為不對稱然后發(fā)展為對稱短路的。因此，在短路 時，會出現(xiàn)負(fù)序分量或短暫出現(xiàn)負(fù)序分量，根據(jù)這一原理可 以區(qū)分短路和振蕩。（2）利用測量阻抗變化速度構(gòu)成閉鎖回路。電力系統(tǒng)振 蕩時，距離繼電器測量到的阻抗會周期性變化，變化周期和 振蕩周期相同。而短路時，測量到的阻抗是突變的，阻抗從 正常負(fù)荷阻抗突變到短路阻抗。因此，根據(jù)測量阻抗的變化 速度可以區(qū)分短路和振蕩。3. 串聯(lián)補(bǔ)償電容的影響高壓線路的串聯(lián)補(bǔ)償電容可大大縮短其所聯(lián)結(jié)的兩電 力系統(tǒng)間的電氣距離，提高輸電線路的輸送功率，對電力系 統(tǒng)穩(wěn)定性的提高具有很大作用，但它的存在

7、對繼電保護(hù)裝置 將產(chǎn)生不利影響，保護(hù)設(shè)備使用或整定不當(dāng)可能會引起誤 動。串聯(lián)補(bǔ)償電容（簡稱“串補(bǔ)”）的存在，使得阻抗繼電器 在電容器兩側(cè)分別發(fā)生短路時，感受到的測量阻抗發(fā)生了躍 變，這種躍變使三段式距離保護(hù)之間的配合變得復(fù)雜和困 難，常常會引起保護(hù)非選擇性動作和失去方向性。為防止此 情況發(fā)生，通常采用如下措施：(1)用直線型阻抗繼電器或功率方向繼電器閉鎖誤動 作區(qū)域。即在阻抗平面上將誤動的區(qū)域切除。但這也可能帶 來另外一些問題。例如，為解決背后發(fā)生短路失去方向性的 問題而使用直線型阻抗繼電器，就會帶來正前方出口處發(fā)生 短路故障時有死區(qū)的問題，為此可以另外加裝電流速斷保護(hù) 來補(bǔ)救。(2) 用負(fù)序

8、功率方向元件閉鎖。因為串補(bǔ)電容一般都不 會將線路補(bǔ)償為容性。對于負(fù)序功率方向元件，由于在正前 方發(fā)生短路時，反應(yīng)的是背后系統(tǒng)的阻抗角，因此串補(bǔ)電容 的存在不會改變原有負(fù)序電流、電壓的相位關(guān)系，因此負(fù)序 功率方向仍具有明確的方向性。但這種方式在三相短路時沒 有閉鎖作用。 利用特殊特性的距離繼電器。利用帶記憶的阻抗繼 電器，可以較好地防止串補(bǔ)電容可能引起的誤動。4. 分支電流的影響在高壓網(wǎng)絡(luò)中，母線上接有不同的出線，這些支路的存 在對測量阻抗同樣有較大影響。如在本線路末端母線上接有一發(fā)電廠，當(dāng)下回線路發(fā)生 短路時，由于發(fā)電廠對故障點也提供短路電流，使得本線路 距離保護(hù)測量到的阻抗會因為電廠對故障有

9、助增作用而增 大。同樣對于下回線路為雙回線路的情況，則又會引起測量 阻抗的減少，這些變化因素都必須在整定時充分考慮，否則 就有可能會發(fā)生誤動或拒動。5. TV 斷線當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時，距離保護(hù)將失去電壓， 在負(fù)荷電流的作用下，阻抗繼電器的測量阻抗變?yōu)榱?，因此，就可能發(fā)生誤動作，對此，應(yīng)在距離保護(hù)中采用防止誤動作 的TV斷線閉鎖裝置。（三）距離保護(hù)特點1. 根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，它可以在多電源的復(fù)雜 網(wǎng)絡(luò)中保證動作的選擇性。2. 距離保護(hù)I段是瞬時動作的，但是它只能保護(hù)線路全 長的80 %85 %。因此，兩端合起來就會在 30 %40%的線 路長度內(nèi)的故障不能從兩端瞬時切除，須經(jīng)0.5

10、s的延時才能切除，在500kV及以上電網(wǎng)中有時仍不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定 運行的要求。3. 由于阻抗繼電器同時反應(yīng)于電壓的降低和電流的增大而動作，因此，距離保護(hù)較電流、電壓保護(hù)具有較高的靈 敏度。此外，距離保護(hù)I段的保護(hù)范圍不受系統(tǒng)運行方式變 化的影響，其他兩段受到的影響也比較小，因此，保護(hù)范圍 比較穩(wěn)定。4. 由于距離保護(hù)中采用了復(fù)雜的阻抗繼電器和大量的 輔助繼電器，再加上各種必要的閉鎖裝置，因此，接線復(fù)雜、可靠性比電流保護(hù)低，這也是它的主要缺點。三、光纖差動保護(hù)光纖差動保護(hù)的原理和一般的縱聯(lián)差動保護(hù)原理基本上是一樣的，都是保護(hù)裝置通過計算三相電流的變化，判斷三相電流的向量和是否為零來確定是否動

11、作，當(dāng)接在CT（電流互感器）的二次側(cè)的電流（包括零序電流）中有電流流過 達(dá)到保護(hù)動作整定值時， 保護(hù)就動作，跳開故障線路的開關(guān)。 光纖差動保護(hù)采用分相電流差動元件作為快速主保護(hù)，并采 用PCM光纖或光纜作為通道，使其動作速度更快。另外，光 纖差動保護(hù)和其它差動保護(hù)的不同之處，還在于所采用的通 道形式不同?？v聯(lián)保護(hù)的通道一般有以下幾種類型：1. 電力線載波縱聯(lián)保護(hù)，也就是常說的高頻保護(hù)；2微波縱聯(lián)保護(hù)，簡稱微波保護(hù)；3. 光纖縱聯(lián)保護(hù)，簡稱光纖保護(hù)；4. 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)，簡稱導(dǎo)引線保護(hù)。對于對光纖通道的具體要求：1. 由于采用PCM光纖或光纜作為通道，要求線路兩側(cè)的 數(shù)據(jù)實現(xiàn)主、從方式嚴(yán)格同步；

12、2. 當(dāng)保護(hù)裝置運行時，必須成對使用，即兩側(cè)都運行；3. 光纖接口的技術(shù)指標(biāo)必須滿足要求，例如單模光纖、多模光纖的發(fā)送功率，接收靈敏度，抗干擾性能，等等指標(biāo)。 分相差動的動作特性及原理圖：差動申濫元件動件特性圖 13-2光纖差動較其他保護(hù)的優(yōu)點：1. 原理簡單，基于基爾霍夫定律；2. 整定簡單，只有分相差動電流或零序差動電流等；3. 用分相電流計算差流，具備了選相功能；4. 不需要振蕩閉鎖，任何時候故障都能較快切除；5. 不受TV斷線影響，方向保護(hù)都受 TV斷線影響;6. 光纖通道抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)時刻在收發(fā)數(shù)據(jù)，檢測通道，可靠性高。四、斷路器保護(hù)的組成及其原理斷路器保護(hù)的組成：三相不一致保護(hù)

13、、充電保護(hù)、死區(qū) 保護(hù)、失靈保護(hù)、重合閘。（一）三相不一致保護(hù)高壓輸電線路一般采用分相操作斷路器，為防止因斷路 器三相位置不一致，導(dǎo)致的斷路器誤動或拒動事故，斷路器 應(yīng)采用本體三相位置不一致保護(hù)。1.功能說明：當(dāng)控制字設(shè)定為“三相不一致投入”后，任一相TWJ動作且無流時確認(rèn)該相開關(guān)在跳閘位置，由于引入了開關(guān)的分 相位置接點，當(dāng)任一相在跳閘位置或者任兩相在跳閘位置， 而三相不全在跳閘位置。則都認(rèn)為三相不一致，經(jīng)可整定的 動作延時滿足三相不一致條件時驅(qū)動SBJ繼電器，出口跳本斷路器。但是任兩相在跳閘位置造成的三相不一致，出口動 作延時固定為150m&除用TWJ來判斷外，還采用外部三相 不一

14、致專用開入，可以通過控制字來選擇是采用TWJ還是外部三相不一致專用輸入來判別，以上兩種都可以通過控制字 選擇是否經(jīng)零序或負(fù)序電流來開放。TWJ開入異常閉鎖三相不一致保護(hù)。當(dāng)選擇經(jīng)零流或負(fù)充電流閉鎖時，開關(guān)處于非 全相狀態(tài)，但無零流時，發(fā)“三相不一致異?！?，不閉鎖保護(hù)。有專用開入或 TWJ引起的三相不一致，三相均有流時閉 鎖保護(hù)，發(fā)“三相不一致異常”。三相不一致動作后沒有閉鎖重合閘。是因為考慮到現(xiàn)場運行方式，如果需要閉鎖接至操 作箱TJR端，由TJR節(jié)點來閉鎖重合閘。由于不接入單重啟 動的閉鎖接點CQJ,整定值要躲過最長的單相重合閘時間2. 邏輯框圖A相有流B相有流C相有流專用三相不一致開&am

15、p;TW開入異常&&TWJa相跳位開入&TWJt相跳位開入&&TWJc相跳位開入&&零序過流IOdzKG.10T!&&0.15XKG.11KG.12KG.13W相不一致投入KG.12還一致用何種方式KG.11還一致經(jīng)零序閉鎖KG.10還一致經(jīng)負(fù)序閉鎖負(fù)序過流I2dz符號說明TS為三相不一致保護(hù)動作延時時間定值圖 13-4（二）斷路器充電保護(hù)充電保護(hù)是臨時性保護(hù)，主要是在升壓站母線或線路安 裝后投運之前（或是母線或線路檢修后）利用斷路器對母線 或線路充電時投入的保護(hù)，保護(hù)可以設(shè)定兩到三段，主要測 量電流信號，通過電流判據(jù)實現(xiàn)保護(hù)動作。1. 功能說明：自投充電保護(hù)只在手合時保護(hù)自動投入（保證線路重合 閘時充電保護(hù)可靠不投入），并且只開放10s，即10s后該段 電流元件自動退出。自投充電保護(hù)不需要引入 “手合”信號， 手合狀態(tài)完全由保護(hù)通過開關(guān)位置接點來判斷：三個分相 TWJ均動作且無流（無流門檻 0.04ln ）并超過30s后，如果 任一 TWJ返回或者線路有流，則判斷為手合。由“自投充電 保護(hù)”控制字來控制此功能投退。不受充電保護(hù)壓板的控制。自投充電保