主變保護配置

1、母線保護簡介母線是電能集中和分配的重要設(shè)備，是電力系統(tǒng)的重要組成元件之一。母線發(fā)生故障，將使接于母線上的所有元件被迫切除，造成大面積停電，電氣設(shè)備遭到嚴(yán)重破壞，甚至使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行破壞，導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解，后果十分嚴(yán)重。母線故障的原因很多，母線上發(fā)生短路故障主要是各種類型的接地和相間短路。母線的保護方式母線的保護方式有兩種：一種是利用供電元件的保護兼做母線保護；另一種是采用專門的母線保護。（1）利用變壓器過流保護切除低壓母線故障。對于降壓變電所低壓側(cè)采用分段母線的系統(tǒng)，正常運行時QF5斷開，則K點故障就可以由變壓器下的過流保護使QF1QF2跳閘予以切除。（2）專用母線保護（完全電流差動母線保護

2、）工作原理接線圖如下：圖6-2在正常運行或外部故障時，流入差動繼電器的電流為不平衡電流；在母線故障時,流入差動繼電器的電流為故障點短路電流的二次值，該電流足夠使差動繼電器動作而起動出口繼電器，使斷路器QF1QF2QF3跳閘。雙母線同時運行時母線保護雙母線同時運行時，要求母線保護具有選擇故障母線的能力。它由三組差動保護組成。第一組由L1、L2、母聯(lián)及繼電器KD1組成，KD1為母線故障選擇元件。KD1動作后，作用于斷路器QF1QF2跳閘。第二組由L3、L4、母聯(lián)及差動繼電器KD2組成。KD2為母線故障選擇元件。KD2動作后，作用于QF3QF4跳閘。第三組由L1、L4及差動繼電器、KD3組成，反映兩

3、組母線上的故障，并作為整個保護的起動元件，KD3起動后作用于母聯(lián)斷路器QF5跳閘。保護情況說明如下：(1) 當(dāng)元件固定連接方式下外部短路時，流經(jīng)KD仁KD3的電流均為不平衡電流，保護裝置已從整定值上躲過，故保護不會動作。元件固定連接且I母線故障時，KD1,KD3通過短路點全部短路電流而起動，并作用于QF1,QF2,QF5跳閘，切除故障I母線。(2) 當(dāng)元件固定連接破壞后(例如I母線上一個元件倒換到U母線上運行)，發(fā)生外部短路時，起動元件中KD3中流過不平衡電流，因此保護不會誤動作。若I母線短路，KD1,KD2,KD3都通過短路電流，它們都能起動，因此兩組母線上所有斷路器將跳閘，保護動作失去選擇

4、性。(這限制了母線運行的靈活性，是該保護的主要缺點。)線路保護電力系統(tǒng)繼電保護的作用電力系統(tǒng)在運行中，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)，員常見同時也是員危險的故障是發(fā)生各種形式的短路。在發(fā)生短路時可能產(chǎn)生以下的后果：（1）通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞。（2）短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命。（3）電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。（4）破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。故障和不正常運行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。必須迅速而有選擇性地切除故障元件

5、，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十分之幾甚至百分之兒秒，實踐證明只有在每個電氣元件上裝設(shè)一種具有“繼電特性”的自動裝置才有可能滿足這個要求。所謂繼電保護裝置，就是指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障d6不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是：（1）自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部公迅速恢復(fù)正常運行。（2）反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件（例如有無經(jīng)常值班人員）。而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元

6、件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。電路系統(tǒng)的電氣設(shè)備和線路應(yīng)有主保護和后備保護以及必要的輔助保護。主保護一一能快速并有選擇地切除被保護區(qū)域內(nèi)的故障。后備保護一一在主保護或短路器拒動時，切除故障。后備保護有分為近后備保護和遠后備保護兩種形式：遠后備保護是指當(dāng)主保護或斷路器拒動作時，由相鄰設(shè)備或線路的保護實現(xiàn)后備。近后備指當(dāng)主保護拒動作時，由本設(shè)備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備，當(dāng)斷路器拒動作時由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。輔助保護一一當(dāng)需要另還切除線路故障或消除方向功率死區(qū)時可采用由電流速斷保護構(gòu)成的輔助保護。保護裝置的裝設(shè)原則：1. 當(dāng)被保護元件發(fā)生短路或是破壞系統(tǒng)

7、正常運行的情況，保護裝置應(yīng)動作于跳閘，當(dāng)發(fā)生不正常動作時，保護裝置應(yīng)動作于信號。2. 為保障系統(tǒng)非故障部分的正常供電，保護裝置應(yīng)以足夠小的動作時限去切除故障系統(tǒng)故障時保護裝置應(yīng)有選擇性地動作于跳閘，在必須加速時，可無選擇性地跳閘而由自動重合閘裝置來糾正保護的無選擇性動作。3. 滿足要求上述第二條原則或用作后備保護時，保護裝置容許帶有一定的時限切除故障。5保護裝置所用的繼電器越少越好，并使其接線簡單可靠。6. 保護裝置電壓回路斷線時，如可能造成保護裝置的誤動作則應(yīng)裝設(shè)電壓回路斷線監(jiān)視或閉鎖裝置。7. 在表示保護裝置動作的出口上應(yīng)裝設(shè)信號繼電器。以利于運行人員分析和統(tǒng)計保護的動作情況。8. 主保護

8、裝置除了完成主保護任務(wù)外，如有可能還應(yīng)作為相鄰元件的后備保護。9. 當(dāng)保護裝置因動作原理不能起相鄰元件的后備保護作用時，應(yīng)在所有和部分?jǐn)嗦菲魃涎b設(shè)單獨的后備保護。10. 為了起到相鄰元件的后備保護的作用而使保護裝置復(fù)雜化，或不能達到完全的后備保護作用時，允許縮短后備范圍。11. 在實際可能出現(xiàn)最不利的運行方式和故障類型下，保護裝置應(yīng)有足夠的靈敏系數(shù)；對反應(yīng)電氣量上升的保護裝置：靈敏系數(shù)保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路故障參數(shù)的最小計算值靈母系數(shù)保護裝置的動作參數(shù)對反應(yīng)電氣量下降的保護裝置：靈敏系數(shù)保護裝置的動作參數(shù)保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路故障參數(shù)的最大計算值各種保護裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)滿足電力系統(tǒng)繼電保護

9、和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程（SDJ-83）的規(guī)定。12. 保護裝置的靈敏性還應(yīng)該與相鄰設(shè)備或線路配合。13. 保護裝置所用電流互感器在最不利的條件下其誤差應(yīng)小于10%電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)它的基本任務(wù)是：1. 當(dāng)被保護的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時，應(yīng)該由該元件的繼電保護裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求（如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等）。2. 反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運行維護條件的不同（例如有無經(jīng)常值班人員）發(fā)出信號，

10、以便值班人員進行處理，或由裝置自動地進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶一定的延時動作。對繼電保護的基本要求1. 可靠性是指保護該動體時應(yīng)可靠動作。不該動作時應(yīng)可靠不動作?？煽啃允菍^電保護裝置性能的最根本的要求。2. 選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設(shè)備保護、線路保護或斷路器失靈保護切除故障。為保證對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護和同一保護內(nèi)有配合要求的兩元件（如啟動與跳閘元件或閉鎖與動作元件）的選擇性，其靈敏系數(shù)及動作時間，在一般情況下應(yīng)相互配合。3. 靈敏性是

11、指在設(shè)備或線路的被保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)，各類保護的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。繼電保護的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護裝置以及正常的運行維護和管理來保證。任何電力設(shè)備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態(tài)下運行。220KV及以上電網(wǎng)的所有運行設(shè)備都必須由兩套交、直流輸入、輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。當(dāng)任一套繼電保護裝置或任一組斷路器拒絕動作時，能由另一套繼電保護裝置操作另一組斷路器切除故障。在所有情況下，要求這套繼電保護裝置和斷路器所取的直流電源都經(jīng)由不同的熔斷器供電。4. 速動性是指保護

12、裝置應(yīng)盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動投入的效果等。一般從裝設(shè)速動保護（如高頻保護、差動保護）、充分發(fā)揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。輸配電線保護設(shè)計的線路保護應(yīng)滿足繼電保護和全自動裝置技術(shù)規(guī)程SDJ6-83等有關(guān)專業(yè)技術(shù)規(guī)程的要求。輸電線路的主保護以動作時間上劃分為全線瞬時動作及按階梯時限特性動作兩類。當(dāng)要求對線路全線任何地點的任何故障均能瞬時具有選擇性切除時愛用全線瞬時動作的保護作為主保護，例如各種反線路兩側(cè)電氣量變化從而

13、實現(xiàn)全線有選擇性動作的縱聯(lián)差動保護。當(dāng)電網(wǎng)允許線路一側(cè)以保護第二段時限切除故障時，也可采用具有階梯時限特性的保護作為主保護，如距離保護，電流保護等。送電線路的后備保護分為遠后備和近后備兩類，一般采用遠后備。變壓器的保護變壓器裝設(shè)的保護變壓器裝設(shè)的保護種類因變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)等一系列問題，故變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護裝置：變壓器油箱內(nèi)部故障和油面下降的瓦斯保護。容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應(yīng)瞬時作用于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時，瓦斯保護應(yīng)動作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。容量為400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓

14、器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。1. 瓦斯保護整定：(1) 一般氣體繼電器氣體容積整定范圍為250-300立方厘米，變壓器容積在1000KVA以上時，一般正常整定為250立方厘米，氣體容積整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變的。(2) 重瓦斯保護油流速度的整定重瓦斯保護動作的油流速度整定范圍為，再整定流速均以導(dǎo)油管中的流速為準(zhǔn)，而不依據(jù)繼電器處的流速。根據(jù)運行經(jīng)驗管中油流速整定為時，保護反映內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。但是，在變壓器外部故障時，由于穿越性故障電流的影響，在導(dǎo)油管中油流速度約為。因此，為了防止穿越性故障時瓦斯保護誤動作，故對本站的主變的瓦斯保護可將油流速度整定在1m/s左右。2. 縱聯(lián)差動保護：反映

15、變壓器繞組和引出線相間短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護。(1) 容量為6300KVA以下的變壓器，可裝設(shè)電流速斷保護作為變壓器相間短路保護的主保護。(2) 容量為6300KVA以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護作為變壓器的主保護而以過電流保護作為其后備保護。(3) 后備保護。過電流保護，用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應(yīng)考慮短路時可能出現(xiàn)的過負荷。復(fù)合電壓（包括負序電壓及線電壓）啟動的過電流保護。負序電流保護和單相式低電壓啟動的過電流保護，用于6300KVA及以上的升壓變壓器。當(dāng)選擇以上保護靈敏性、選擇性不能滿足要求時，可選擇阻抗保護作后備保護。3. 接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路

16、時的零序電流保護。110KV及以上中性直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點接地運行，應(yīng)裝設(shè)反映外部接地短路的變壓器零序電流保護。4. 過負荷保護。反映變壓器過負荷的過負荷保護。變壓器保護的整定方法變壓器電流速斷保護對于2000-10000KVA及以下較小容量的變壓器，可采用電流速斷保護作變壓器的主保護。電流速斷保護裝設(shè)在變壓器的電源側(cè)，當(dāng)電網(wǎng)為中性點不直接接地系統(tǒng)時，電流速斷保護按兩相式接線；否則按三相式接線。為了提高保護對變壓器高壓側(cè)因出線接地故障的靈敏系數(shù)，可采用兩相三繼電器式接線。變壓器縱聯(lián)差動保護變壓器縱聯(lián)差動保護在正常運行和外部故障時，由于變壓器的勵磁電流、接線方式和電流互感器誤差等因素

17、的影響，使差動繼電器中有不平衡電流流過，且這些不平衡電流遠比發(fā)電機及線路差動保護的大。因此，減小或消除不平衡電流對差動保護的影響是變壓器差動保護中很重要的問題之一。規(guī)程中規(guī)定：對于6.3KVA及以上廠用工作變和并行運行的變壓器10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護，對于高壓側(cè)電壓為330KV及以上變壓器，可裝設(shè)雙重的縱聯(lián)差動保護。縱聯(lián)差動保護應(yīng)符合下列要求：1. 應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；應(yīng)在變壓器過勵磁時不誤動作；2. 差動保護范圍應(yīng)包括變壓器套管及引出線，如不能包括引出線時，應(yīng)采取快速切除故障的輔助措施。變壓器縱差保護與發(fā)電機縱差保護一樣也可以

18、采用比率制動或標(biāo)記制動方式達到外部短路不誤動和內(nèi)部短路靈敏動作的目的。但變壓器的縱差保護需考慮以下問題：1. 變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流各不相同。因此，各測電流互感器的型號、變比各不相同，所以各測電流的相位可能不一致，這樣使外部短路時不平衡電流增大，所以變壓器的縱差保護的最大制動系數(shù)比發(fā)電機的最大靈敏度相對較低。2. 變壓器高壓繞組常有調(diào)壓分接頭，有的甚至還要求帶負荷調(diào)壓，使變壓器的縱差保護已調(diào)整的二次電流又被破壞，不平衡電流增大，這使變壓器縱差保護的最小動作電流和制動系數(shù)都要相對增大。3. 對于定子繞組的匝間短路，發(fā)電機縱差保護完全無作用。變壓器繞組各側(cè)的匝間短路，通過變壓器的鐵心耦合，改

19、變了各測電流的大小和相位，使變壓器的縱差保護對匝間短路有作用（匝間短路可視為變壓器的一個新繞組發(fā)生端口短路）。4. 無論變壓器繞組還是發(fā)電機定子繞組開路故障，縱差保護均不能動作。變壓器依靠瓦斯或壓力保護來反應(yīng)。變壓器因為勵磁電流存在，增大縱差保護的不平衡電流特別是在變壓器空載投入時，勵磁電流急劇增加至數(shù)十倍的額度電流，如不特別考慮將會造成縱差保護誤動作。變壓器后備保護相間后備保護配置是為了防止變壓器外部故障引起的過電流及作為變壓器主保護的后備，變壓器應(yīng)裝設(shè)后備保護。保護采用帶低電壓或不帶低電壓閉鎖的過電流保護。如果靈敏度不夠，可采用帶復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護。1. 對于單側(cè)電源的變壓器。后備保

20、護裝設(shè)于電源側(cè)，作為差動保護、瓦斯保護的后備或相鄰元件的后備。2. 對于多側(cè)電源的變壓器，變壓器各側(cè)均應(yīng)裝設(shè)后備保護；作為變壓器差動保護的后備，要求它動作后啟動總出口繼電器。作為各電壓側(cè)母線和線路的后備保護，要求它動作后跳開本側(cè)的斷路器，作為變壓器斷路器與其電流互感器之間死區(qū)故障的后備保護。變壓器過負荷保護為了防止變壓器在超過允許負載能力下運行，需要裝設(shè)過負荷保護裝置。由于變壓器的過負荷一般是三相對稱的，因此，過負荷保護只需接入一項電流，各側(cè)的過負荷保護均經(jīng)過同一時間繼電器延時發(fā)出信號。保護的安裝地點應(yīng)能夠反應(yīng)變壓器所有繞組的過負荷情況，對于雙繞組升壓變壓器，過負荷保護通常裝設(shè)在低壓側(cè)。對于雙

21、繞組降壓變壓器，過負荷保護裝設(shè)在咼壓側(cè)。（1）動作電流的整定。按躲過變壓器的額定電流來整定ldzj=(1.21.25)Idzj過負荷保護裝置動作電流整定值（A）;leb變壓器額定電流（A）m電流互感器變比。（2）動作時限的整定：動作時限為1015s，一般用于信號變壓器過電流保護為了防止變壓器外部短路，并作為內(nèi)部故障的后備保護，一般變壓器上應(yīng)裝設(shè)過電流保護。對單側(cè)電源的變壓器，保護裝置的電流互感器安裝在電源側(cè)，以便在發(fā)生變壓器內(nèi)部故障而瓦斯或差動保護拒動時，由過電流保護經(jīng)整定時限動作后，作用于變壓器兩側(cè)斷路器跳閘。(1) 動作電流的整定。按躲過變壓器的最大負荷電流來整定。IKKKghlebdzj

22、Kjx"Kgh過負荷系數(shù)，一般取23，當(dāng)無自啟動電動機時，取1.31.5;(2) 動作時限的整定。動作時限比由變壓器供電的線路保護裝置的最大時限大一時限階段，一般取0.50.7s。(3) 靈敏度校驗lKkd2.min彳5KmKmxd.I51dz式中：Kmxd-相對靈敏系數(shù)；Id32.min最小運行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路穩(wěn)態(tài)電流(A)；Idz保護裝置一次動作電流(A)。第四章主變繼電保護的配置及整定計算4.1變壓器繼電保護的配置電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成元件，它的安全運行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條件。電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較可靠，發(fā)生故障的機會相對較少。電力變壓

23、器在運行中，可能發(fā)生故障和不正常的工作狀態(tài)。因此，電力變壓器應(yīng)按照其容量和重要程度裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護裝置。變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。變壓器的保護主要有瓦斯保護、縱差動保護、相間短路的后備保護和過負荷保護，以及中性點直接接地電網(wǎng)的零序后備保護。4.1.1 變壓器的瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護的變壓器容量界限是：800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器。同樣對帶負荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)

24、壓裝置，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。4.1.2 變壓器的縱差動保護和電流速斷保護對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應(yīng)根據(jù)容量的不同，裝設(shè)縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護。容量為10000kVA以下的變壓器，可裝設(shè)電流速斷保護作為變壓器相間短路保護的主保護，且其過電流保護的時限大于0.5s。并列運行，容量為6300kVA以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護作為變壓器的主保護而以過電流保護作為其后備保護。通?？梢圆捎肂CH型差動繼電器保護，它的有點是簡單、可靠、快速動作。采用BCH型差動繼電器保護時，在變壓器Y側(cè)的電流互感器都接成三角形，在變壓器？側(cè)的電流互感器接成星型。常用的BCH型繼電器有以下兩種：（1）由帶加

25、強型速飽和變流器的差動繼電器（BCH-2型）構(gòu)成的縱差動保護；（2）由帶制動特性的差動繼電器（BCH-1型）構(gòu)成的縱差動保護。4.1.3 變壓器相間短路的后備保護和過負荷保護變壓器相間短路的后備保護既是變壓器主保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。根據(jù)變壓器容量的大小和系統(tǒng)短路電流的大小，變壓器相間短路的后備保護可采用過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復(fù)合電壓啟動的過電流保護或負序電流保護等。1、變壓器的后備保護（1）過電流保護一般用于降壓變壓器、保護裝置的整定值，應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流；負序電流保護和單相式低電壓啟動的過電流保護，用于6300kVA及以上的升壓變壓器。（2）零序電流保護接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護。110kV及以上中性直接接地電網(wǎng)中