繼電保護工作反措專題
反措涉及範圍
保護原理、保護配置和裝置本體、二次回路、抗干擾措施、相關專業(互感器、直流、通信等)
規劃、設計、基建、技改、運行、檢修、管理和技術監督等環節
反措的作用
是根據一段時期內繼電保護的運行情況,
針對性強
GB/T14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》中明確規定了反措中的有關內容
規劃、設計與配置
繼電保護的製造、配置和整定計算都應充分考慮系統可能出現的不利情況。
繼電保護配置的原則要求:
a) 強化主保護,簡化後備保護和二次回路;
b) 保護雙重化配置。
強化主保護、簡化後備保護
線路主保護和後備保護的功能及作用:
能夠快速有選擇性地切除線路故障的全線速動保護以及線路保護I段都是線路的主保護。每一套全線速動保護對全線路內發生的各種類型故障均有完整的保護功能,兩套全線速動保護互為近後備保護。
線路II段保護是全線速動保護的近後備保護,通常情況下,在線路保護I段範圍外發生故障時,如其中一套全線速動保護拒動,應由另一套全線速動保護切除故障,
線路保護III段是本線路的延時近後備保護,同時力爭作為相鄰線路的遠後備保護。
220kV線路保護應按加強主保護簡化後備保護的基本原則配置和整定。
加強主保護是指全線速動保護的雙重化配置,同時,要求每一套全線速動保護的功能完整,
對於要求實現單相重合閘的線路,每套全線速動保護應具有選相功能。當線路在正常運行中發生不大於100Ω電阻的單相接地故障時,全線速動保護應有盡可能強的選相能力,並能正確動作跳閘。
簡化後備保護是指在全線速動保護雙重化配置,同時,每一套全線速動保護功能完整的條件下,帶延時的相間和接地Ⅱ,
雙重化配置
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總原則:每套完整、獨立的保護裝置應能處理可能發生的所有類型的故障。兩套保護之間不應有任何電氣聯繫,當一套保護退出時不應影響另一套保護的運行。
模擬量輸入:TA回路、TV回路;
電源輸入:直流電源、交流電源;
開關量輸出:跳合閘回路、保護間輸出(啟動失靈等)、信號回路;
開關量輸入:位置接點等;
保護用通信通道。
合理分配電流互感器二次繞組,避免可能出現的保護死區:
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CT繞組分配原則:
“應以防止電流互感器底部積水故障造成保護擴大事故或使保護因此而產生死區的現象為原則,電流互感器小瓷套的端子應靠母線一側 ”
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電流互感器底部積水故障問題保護--防止擴大事故或產生死區的現象:
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CT小磁套-朝母線側的原因:
線路保護
220kV及以上電壓等級的線路保護應按雙重化配置。
對雙母線接線按近後備原則配置的兩套主保護,當合用電壓互感器的同一二次繞組時,至少應配置一套分相電流差動保護。
220kV及以上電壓等級聯絡線不允許無全線速動的縱聯保護運行。
對於遠距離、重負荷線路及事故過負荷等情況,宜採用設置負荷電阻線或其他方法避免相間、接地距離保護的後備段保護誤動作。
應採取措施,防止由於零序功率方向元件的電壓死區導致零序功率方向縱聯保護拒動,但不宜採用過分降低零序動作電壓的方法。
宜設置不經閉鎖的、長延時的線路後備保護。
積極推廣使用光纖通道作為縱聯保護的通道方式,傳輸保護資訊的通道設備應滿足傳輸時間、安全性和可依賴性的要求。對於新建線路應優先使用光纖通道作為縱聯保護的通道。
對於雙重合閘配置(兩套線路保護自帶的重合閘)的線路,採用一對一啟動方式和開關位置不對應啟動方式,不採用交叉啟動方式。
對於一個半斷路器接線的斷路器保護,在接受線路保護啟動重合閘和啟動失靈命令後,除完成重合閘和失靈保護的功能外,在斷路器保護內部必須完全具備重合閘溝三跳功能。
母線與斷路器失靈保護
當母差保護與失靈保護共用出口時,應同時作用於斷路器的兩個跳圈。
220kV及以上電壓等級3/2、4/3接線的每組母線應裝設兩套母線保護,重要變電站(4回出線及以上)、發電廠的雙母線接線亦應採用雙重化配置,並滿足以下要求:
a)用於母差保護的斷路器和隔離刀閘的輔助接點、切換回路、輔助變流器以及與其他保護配合的相關回路亦應遵循相互獨立的原則按雙重化配置。
b)當共用出口的微機型母差保護與斷路器失靈保護雙重化配置時,兩套保護宜一一對應地作用於斷路器的兩個跳圈。
c)合理分配母差保護所接電流互感器二次繞組
220kV及以上電壓等級的母聯、母線分段斷路器應按斷路器配置專用的、具備暫態和延時跳閘功能的過電流保護裝置。
220kV及以上電壓等級雙母線接線的母差保護出口均應經複合電壓元件閉鎖。對電磁型、整流型母差保護其閉鎖接點,應一一對應的串接在母差保護各跳閘單元的出口回路中。
採用相位比較原理等存在問題的母差保護應加速更新改造。
單套配置的斷路器失靈保護動作後應同時作用於斷路器的兩個跳閘線圈。如斷路器只有一組跳閘線圈,失靈保護裝置工作電源應與相對應的斷路器操作電源取自不同的直流電源系統。
斷路器失靈保護的電流判別元件的動作和返回時間均不宜大於20ms,其返回係數也不宜低於0.9。
220kV~500kV變壓器、發變組的斷路器失靈保護:
按母線配置的斷路器失靈保護,宜與母差保護共用一個複合電壓閉鎖元件,閉鎖元件的靈敏度應按斷路器失靈保護的要求整定。斷路器失靈保護的電流判別元件應採用相電流、零序電流和負序電流按“或邏輯”構成,在保護跳閘接點和電流判別元件同時動作時去解除複合電壓閉鎖,故障電流切斷、保護收回跳閘命令後應重新閉鎖斷路器失靈保護。
線路—變壓器和線路—發變組的線路和主設備電氣量保護均應起動斷路器失靈保護。當本側斷路器無法切除故障時,應採取起動遠方跳閘等後備措施加以解決。
220kV及以上電壓等級變壓器的斷路器失靈時,除應跳開失靈斷路器相鄰的全部斷路器外,還應跳開本變壓器連接其他電源側的斷路器。
雙母線接線方式的母線發生故障,母差保護動作後,對於線路,要利用線路縱聯保護促使對側跳閘(閉鎖式採用母差保護動作停信;允許式採用母差保護動作發信;縱差採用母差保護動作直跳對側或強制本側電流置);對於聯絡變壓器,將母差保護動作的一付接點直接跳變壓器中壓側開關,另一付接點開入變壓器保護,實現母線故障聯絡變壓器中壓側斷路器失靈聯跳變壓器各側斷路器。
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變壓器與發變組保護
每台新建變壓器設備在投產前,應提供正序和零序阻抗,各側故障的動、熱穩定時限曲線和變壓器過勵磁曲線作為繼電保護整定計算的依據。
在變壓器低壓側未配置母差和失靈保護的情況下,為提高切除變壓器低壓側母線故障的可靠性,宜在變壓器的低壓側設置取自不同電流回路的兩套電流保護。當短路電流大於變壓器熱穩定電流時,變壓器保護切除故障的時間不宜大於2秒。
變壓器的高壓側宜設置不經任何閉鎖的、長延時的後備保護。在保護不失配的前提下,儘量縮短變壓器後備保護的整定時間級差。
220kV及以上電壓等級變壓器(含發電廠的起動/備用變壓器)、高抗等主設備,以及容量在100兆瓦及以上的發變組微機保護應按雙重化配置。
兩套完整、獨立的電氣量保護和一套非電量保護應使用各自獨立的電源回路(包括直流空氣小開關及其直流電源監視回路),在保護櫃上的安裝位置應相對獨立。電量保護的工作電源和非電量保護的工作電源,應取自不同的直流母線段。
主設備的非電量保護應同時作用於斷路器的兩個跳閘線圈。
為與保護雙重化配置相適應,500kV變壓器高、中壓側和220kV變壓器高壓側必須選用具備雙跳閘線圈機構的斷路器。斷路器和隔離刀閘的輔助接點、切換回路,輔助變流器以及與其他保護配合的相關回路亦應遵循相互獨立的原則按雙重化配置。
應改進和完善變壓器、電抗器本體非電量保護的防水、防油滲漏、密封性工作。
變壓器本體的氣體、壓力釋放、壓力突變、溫度和冷卻器全停等非電量保護,不推薦採用就地跳閘方式。非電量保護的啟動回路直接接入變壓器保護,不轉接、無中間接頭。非電量保護的開入宜採用繼電器(繼電器的啟動功率不小於5W、動作電壓不小於55--65%Ue、動作時間不小於10ms的中間繼電器)。
當主設備本體非電量保護未採取就地跳閘方式時,非電量保護由變壓器、電抗器就地端子箱引至保護室的二次回路不宜存在過渡或轉接環節。
二次回路與抗干擾
接地銅排:
變電站抗干擾措施:遮罩、接地、隔離、濾波抑制干擾。
保護接地銅排的作用:
1)減少遮罩層和地環路的阻抗,可增強遮罩效果;
2)防止電位差干擾對二次回路的影響,將各點可能產生的電位差降到最低(包括對高頻電纜的保護)。
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二次回路電纜:
微機型繼電保護裝置所有二次回路的電纜均應使用遮罩電纜:
合理規劃二次電纜的路徑,盡可能離開高壓母線、避雷器和避雷針的接地點、並聯電容器、電容式電壓互感器、結合電容及電容式套管等設備,避免和減少迂回,縮短二次電纜的長度,與運行設備無關的電纜應予拆除。
交流電流和交流電壓回路、交流和直流回路、強電和弱電回路,以及來自開關場電壓互感器二次的四根引入線和電壓互感器開口三角繞組的兩根引入線均應使用各自獨立的電纜。
雙重化配置的保護裝置、母差和斷路器失靈等重要保護的起動和跳閘回路均應使用各自獨立的電纜。
二次回路接地:
公用電壓互感器的二次回路只允許在控制室內有一點接地,為保證接地可靠,各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的開關或熔斷器等。己在控制室一點接地的電壓互感器二次線圈,宜在開關場將二次線圈中性點經放電間隙或氧化鋅閥片接地,其擊穿電壓峰值應大於30Imax伏(Imax為電網接地故障時通過變電站的可能最大接地電流有效值,單位為kA)。應定期檢查放電間隙或氧化鋅閥片,防止造成電壓二次回路多點接地的現象。
公用電流互感器二次繞組二次回路只允許、且必須在相關保護櫃屏內一點接地。獨立的、與其他電壓互感器和電流互感器的二次回路沒有電氣聯繫的二次回路應在開關場一點接地。
微機型繼電保護裝置櫃屏內的交流供電電源(照明、印表機和數據機)的中性線(零線)不應接入等電位接地網。
高頻通道
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高頻通道的維護措施:日常交換信號、定期檢驗、抗干擾措施。
日常交換信號:收發信機廣泛採用短時發信方式;需要定期起動發信機檢驗高頻通道,確保故障時高頻通道能可靠工作。
保護專用結合濾波器:一、二次接地點分開,分別引出;內部電纜側有一高壓電容用於阻止工頻電壓進入高頻電纜;具有更好的工作特性。
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抗干擾措施:在主電纜溝內敷設一根截面為 100mm2的銅排;要求在其通道的電纜芯回路中串接一個電容器(0.05μF,2000V);結合濾波器一、二次接地點分開。
直流系統
直流系統的接線方式:單母線分段、輻射狀。
加強對保護直流系統的熔斷器、自動開關維護、管理。
做好對直流設備(包括蓄電池、高頻開關電源)的維護、管理。
開關量輸入:位置接點等;
保護用通信通道。
合理分配電流互感器二次繞組,避免可能出現的保護死區:
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CT繞組分配原則:
“應以防止電流互感器底部積水故障造成保護擴大事故或使保護因此而產生死區的現象為原則,電流互感器小瓷套的端子應靠母線一側 ”
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電流互感器底部積水故障問題保護--防止擴大事故或產生死區的現象:
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CT小磁套-朝母線側的原因:
線路保護
220kV及以上電壓等級的線路保護應按雙重化配置。
對雙母線接線按近後備原則配置的兩套主保護,當合用電壓互感器的同一二次繞組時,至少應配置一套分相電流差動保護。
220kV及以上電壓等級聯絡線不允許無全線速動的縱聯保護運行。
對於遠距離、重負荷線路及事故過負荷等情況,宜採用設置負荷電阻線或其他方法避免相間、接地距離保護的後備段保護誤動作。
應採取措施,防止由於零序功率方向元件的電壓死區導致零序功率方向縱聯保護拒動,但不宜採用過分降低零序動作電壓的方法。
宜設置不經閉鎖的、長延時的線路後備保護。
積極推廣使用光纖通道作為縱聯保護的通道方式,傳輸保護資訊的通道設備應滿足傳輸時間、安全性和可依賴性的要求。對於新建線路應優先使用光纖通道作為縱聯保護的通道。
對於雙重合閘配置(兩套線路保護自帶的重合閘)的線路,採用一對一啟動方式和開關位置不對應啟動方式,不採用交叉啟動方式。
對於一個半斷路器接線的斷路器保護,在接受線路保護啟動重合閘和啟動失靈命令後,除完成重合閘和失靈保護的功能外,在斷路器保護內部必須完全具備重合閘溝三跳功能。
母線與斷路器失靈保護
當母差保護與失靈保護共用出口時,應同時作用於斷路器的兩個跳圈。
220kV及以上電壓等級3/2、4/3接線的每組母線應裝設兩套母線保護,重要變電站(4回出線及以上)、發電廠的雙母線接線亦應採用雙重化配置,並滿足以下要求:
a)用於母差保護的斷路器和隔離刀閘的輔助接點、切換回路、輔助變流器以及與其他保護配合的相關回路亦應遵循相互獨立的原則按雙重化配置。
b)當共用出口的微機型母差保護與斷路器失靈保護雙重化配置時,兩套保護宜一一對應地作用於斷路器的兩個跳圈。
c)合理分配母差保護所接電流互感器二次繞組
220kV及以上電壓等級的母聯、母線分段斷路器應按斷路器配置專用的、具備暫態和延時跳閘功能的過電流保護裝置。
220kV及以上電壓等級雙母線接線的母差保護出口均應經複合電壓元件閉鎖。對電磁型、整流型母差保護其閉鎖接點,應一一對應的串接在母差保護各跳閘單元的出口回路中。
採用相位比較原理等存在問題的母差保護應加速更新改造。
單套配置的斷路器失靈保護動作後應同時作用於斷路器的兩個跳閘線圈。如斷路器只有一組跳閘線圈,失靈保護裝置工作電源應與相對應的斷路器操作電源取自不同的直流電源系統。
斷路器失靈保護的電流判別元件的動作和返回時間均不宜大於20ms,其返回係數也不宜低於0.9。
220kV~500kV變壓器、發變組的斷路器失靈保護:
按母線配置的斷路器失靈保護,宜與母差保護共用一個複合電壓閉鎖元件,閉鎖元件的靈敏度應按斷路器失靈保護的要求整定。斷路器失靈保護的電流判別元件應採用相電流、零序電流和負序電流按“或邏輯”構成,在保護跳閘接點和電流判別元件同時動作時去解除複合電壓閉鎖,故障電流切斷、保護收回跳閘命令後應重新閉鎖斷路器失靈保護。
線路—變壓器和線路—發變組的線路和主設備電氣量保護均應起動斷路器失靈保護。當本側斷路器無法切除故障時,應採取起動遠方跳閘等後備措施加以解決。
220kV及以上電壓等級變壓器的斷路器失靈時,除應跳開失靈斷路器相鄰的全部斷路器外,還應跳開本變壓器連接其他電源側的斷路器。
雙母線接線方式的母線發生故障,母差保護動作後,對於線路,要利用線路縱聯保護促使對側跳閘(閉鎖式採用母差保護動作停信;允許式採用母差保護動作發信;縱差採用母差保護動作直跳對側或強制本側電流置);對於聯絡變壓器,將母差保護動作的一付接點直接跳變壓器中壓側開關,另一付接點開入變壓器保護,實現母線故障聯絡變壓器中壓側斷路器失靈聯跳變壓器各側斷路器。
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變壓器與發變組保護
每台新建變壓器設備在投產前,應提供正序和零序阻抗,各側故障的動、熱穩定時限曲線和變壓器過勵磁曲線作為繼電保護整定計算的依據。
在變壓器低壓側未配置母差和失靈保護的情況下,為提高切除變壓器低壓側母線故障的可靠性,宜在變壓器的低壓側設置取自不同電流回路的兩套電流保護。當短路電流大於變壓器熱穩定電流時,變壓器保護切除故障的時間不宜大於2秒。
變壓器的高壓側宜設置不經任何閉鎖的、長延時的後備保護。在保護不失配的前提下,儘量縮短變壓器後備保護的整定時間級差。
220kV及以上電壓等級變壓器(含發電廠的起動/備用變壓器)、高抗等主設備,以及容量在100兆瓦及以上的發變組微機保護應按雙重化配置。
兩套完整、獨立的電氣量保護和一套非電量保護應使用各自獨立的電源回路(包括直流空氣小開關及其直流電源監視回路),在保護櫃上的安裝位置應相對獨立。電量保護的工作電源和非電量保護的工作電源,應取自不同的直流母線段。
主設備的非電量保護應同時作用於斷路器的兩個跳閘線圈。
為與保護雙重化配置相適應,500kV變壓器高、中壓側和220kV變壓器高壓側必須選用具備雙跳閘線圈機構的斷路器。斷路器和隔離刀閘的輔助接點、切換回路,輔助變流器以及與其他保護配合的相關回路亦應遵循相互獨立的原則按雙重化配置。
應改進和完善變壓器、電抗器本體非電量保護的防水、防油滲漏、密封性工作。
變壓器本體的氣體、壓力釋放、壓力突變、溫度和冷卻器全停等非電量保護,不推薦採用就地跳閘方式。非電量保護的啟動回路直接接入變壓器保護,不轉接、無中間接頭。非電量保護的開入宜採用繼電器(繼電器的啟動功率不小於5W、動作電壓不小於55--65%Ue、動作時間不小於10ms的中間繼電器)。
當主設備本體非電量保護未採取就地跳閘方式時,非電量保護由變壓器、電抗器就地端子箱引至保護室的二次回路不宜存在過渡或轉接環節。
二次回路與抗干擾
接地銅排:
變電站抗干擾措施:遮罩、接地、隔離、濾波抑制干擾。
保護接地銅排的作用:
1)減少遮罩層和地環路的阻抗,可增強遮罩效果;
2)防止電位差干擾對二次回路的影響,將各點可能產生的電位差降到最低(包括對高頻電纜的保護)。
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二次回路電纜:
微機型繼電保護裝置所有二次回路的電纜均應使用遮罩電纜:
合理規劃二次電纜的路徑,盡可能離開高壓母線、避雷器和避雷針的接地點、並聯電容器、電容式電壓互感器、結合電容及電容式套管等設備,避免和減少迂回,縮短二次電纜的長度,與運行設備無關的電纜應予拆除。
交流電流和交流電壓回路、交流和直流回路、強電和弱電回路,以及來自開關場電壓互感器二次的四根引入線和電壓互感器開口三角繞組的兩根引入線均應使用各自獨立的電纜。
雙重化配置的保護裝置、母差和斷路器失靈等重要保護的起動和跳閘回路均應使用各自獨立的電纜。
二次回路接地:
公用電壓互感器的二次回路只允許在控制室內有一點接地,為保證接地可靠,各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的開關或熔斷器等。己在控制室一點接地的電壓互感器二次線圈,宜在開關場將二次線圈中性點經放電間隙或氧化鋅閥片接地,其擊穿電壓峰值應大於30Imax伏(Imax為電網接地故障時通過變電站的可能最大接地電流有效值,單位為kA)。應定期檢查放電間隙或氧化鋅閥片,防止造成電壓二次回路多點接地的現象。
公用電流互感器二次繞組二次回路只允許、且必須在相關保護櫃屏內一點接地。獨立的、與其他電壓互感器和電流互感器的二次回路沒有電氣聯繫的二次回路應在開關場一點接地。
微機型繼電保護裝置櫃屏內的交流供電電源(照明、印表機和數據機)的中性線(零線)不應接入等電位接地網。
高頻通道
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高頻通道的維護措施:日常交換信號、定期檢驗、抗干擾措施。
日常交換信號:收發信機廣泛採用短時發信方式;需要定期起動發信機檢驗高頻通道,確保故障時高頻通道能可靠工作。
保護專用結合濾波器:一、二次接地點分開,分別引出;內部電纜側有一高壓電容用於阻止工頻電壓進入高頻電纜;具有更好的工作特性。
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抗干擾措施:在主電纜溝內敷設一根截面為 100mm2的銅排;要求在其通道的電纜芯回路中串接一個電容器(0.05μF,2000V);結合濾波器一、二次接地點分開。
直流系統
直流系統的接線方式:單母線分段、輻射狀。
加強對保護直流系統的熔斷器、自動開關維護、管理。
做好對直流設備(包括蓄電池、高頻開關電源)的維護、管理。