变电站保护配置(220KV)

,继电保护配置,继电保护,继电保护的定义及作用变电站保护范围的划分及配置原则线路保护的配置及原理母线保护的配置及原理变压器保护的配置及原理以西万庄变电站为例说明保护的配置原则及具体配置,继电保护的定义,继电保护装置：就是指能反应电力系统中电气元件发生的故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护的四个基本要求：可靠性、快速性、灵敏性和选择性。继电保护装置的组成：测量部分、逻辑部分、执行部分,变电站保护范围的划分,变电站保护范围的划分,线路保护范围：线路两侧CT之间的一次设备。包括各侧CT、线路侧刀闸、输电线路、线路PT等，均属于线路保护范围。母线保护范围：各断路器CT至母线所有的一次设备。包括各断路器CT、断路器、母线侧隔离开关、母线、母线PT和避雷器等，均属于母线保护范围。主变保护范围：主变三侧断路器CT之间的一次设备。包括三侧CT、三侧主变侧刀闸、主变油箱内外、三侧避雷器（PT）引线等，均属于主变保护范围。,电容器保护范围：电容器断路器CT至电容器的一次设备。包括CT、刀闸、限流电抗器及电容器等，均属电容器保护范围。站用变保护范围：站用变断路器CT至站用变低压空开之间。或高压熔断器至站用变低压空开之间。,第一部分：线路保护的配置及原理,一、线路故障及特点,二、线路保护的分类及原理,三、线路保护配置原则,一、线路故障及特点,1、线路故障类型(1)单相接地故障(2)相间故障（两相短路）(3)两相接地故(4)三相短路(5)各类性质的开路,2、故障时电气量的变化：,电流增大电压降低电流电压间相角发生变化电流与电压的比值Z=U/I电流和正常I入=I出，短路I入I出出现I2、I0序分量接地故障必然产生零序分量；不对称故障必然产生负序分量,二、线路保护的分类及原理,线路保护配置：1、纵联保护2、过流保护、方向过流保护3、阻抗保护4、零序过流保护5、自动重合闸6、后加速,主保护:是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护:是当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种。远后备保护:是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护:是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护。（如，当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护）辅助保护:是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护,线路保护的分类,1、纵联保护,输电线路的纵联保护是指用某种通信通道(简称通道)将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将两端的电气量(电流的大小、功率的方向等)传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在范围之外，从而决定是否切断被保护线路。由于纵联保护在电网中可实现全线速动，因此它可保证电力系统并列运行的稳定性、提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度以及改善与后备保护的配合性能。,规定TA的正极性端指向母线侧，电流的参考方向以母线流向线路为正方向。,线路纵联差动保护-基本原理,区内故障时，两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流就很大，满足差动方程，差流元件动作。区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零，差流元件不动作。,差动保护动作出口的条件：保护启动+差动元件动作+收到对侧差动动作允许信号,2、三段式过流保护,故障电流IIset，保护动作；过流保护一般分为一段（速断）、二段（限时）、三段（过流）；过流段(瞬时过流速断保护)瞬时过流速断保护按躲过线路末端短路时的最大三相短路电流整定。过流段(限时过流速断保护)限时过流速断保护按躲过相邻元件第一段动作电流整定，动作时间与过流段相配合。过流段过流段保护按躲过线路的最大负荷电流来整定。电压元件整定，低电压按躲过母线最低运行电压整定。,过流保护动作条件：A、B、C三相，任一相电流大于动作定值低电压动作正方向（母线指向线路）总启动元件动作经延时跳闸过流保护接线图：,过流保护原理框图,3、零序电流保护（阶段式保护）,零序电流保护是比较零序电流大小和定值点的关系；零序电流只有在接地系统中才会出现，只反映接地性质故障。零序电流的保护范围较为稳定，但是受系统接地点和运行方式的影响较大在220kV线路中零序电流保护一般作为后备保护；在110kV线路中零序电流保护一般作为主保护；,4、阻抗保护(距离保护),阻抗保护的基本原理是：Z=U/I阻抗保护分为接地阻抗和相间阻抗保护；接地阻抗保护一般反应各类性质的接地故障（单相接地和两相接地故障）；相间阻抗一般反应各类性质的相间故障。,相间距离一段一般保护线路全长的80，0S动作；重合闸经1S延时。相间距离二段一般保护线路的全长并且和下级线路的一段有重合部分，0.3S动作；相间距离三段作为全部线路的后备保护，按躲过最小负荷阻抗整定。接地距离一段一般保护线路全长的70，0S动作；接地距离二段一般保护线路全长，0.3S动作。零序保护同接地距离保护相同只反应接地故障(距离一段动作时，故障一般在本线路内部；在有特殊整定要求的线路上，线路阻抗一段能保护线路全长；距离二段动作，故障点一般在本线路末端或者下一级线路始端。),5、自动重合闸,电力系统运行经验表明，输电线路绝大部分的故障都是瞬时故障，永久性故障一般不超过10，即由继电保护动作切除短路故障后，电弧自动熄灭，绝大多数情况下故障处的绝缘可以自动恢复。为此电力系统采用了自动重合闸装置，当断路器跳闸后能够自动将断路器重新合闸，迅速恢复正常送电，提高供电可靠性。重合闸作用：提高供电可靠性，弥补瞬时故障或误跳带来的停电。重合闸的启动有两种方式:分别为保护跳闸启动重合闸、断路器位置不对应启动重合闸。前者主要解决线路故障保护动作跳闸，后者主要解决正常运行下开关偷跳。,重合闸的充电,为了避免多次重合，重合闸装置必须在“充电”完成后才能启动重合闸回路。同时满足下述条件装置才开始充电：跳闸位置继电器TWJ不动作或线路有流；保护未启动；不满足重合闸放电条件。充电时间满10S后充电完成，允许重合。,重合闸装置,按照重合闸作用于断路器的方式，可以分为三相重合闸、单相重合闸、和综合重合闸。220kV线路一般配有综合重合闸装置，通过切换开关可实现如下方式：,(a)单相重合闸：单相故障跳单相，单相重合，重合不成功跳三相；相间故障跳三相不重合。(b)三相重合闸：任何故障跳三相，三相重合，重合不成功跳三相。(c)综合重合闸：单相故障跳单相，单相重合，相间故障跳三相，三相重合，重合不成功跳三相。(d)停用重合闸：任何故障跳三相不重合。,110kV及以下的输电线路一般采用三相式自动重合闸。220kV及以上系统的架空线路，由于线间距离大，绝大多数故障都是单相接地故障，此时将发生故障的一相断开，再进行单相重合，而未发生故障的两相继续运行，可大大提高供电可靠性和系统并列运行的稳定性。因此，一般采用单相重合闸方式，重合不成功则跳开三相开关。,线路故障跳闸重合闸未动，不一定是重合闸拒动，可能为以下原因闭锁重合闸（凡是闭锁重合闸的都需要对重合闸放电。）满足下述任一条件即可对重合闸放电，闭锁重合闸：,误停重合闸，直接闭锁重合闸；手动跳闸时，直接闭锁重合闸；不经重合闸的保护跳闸时（断路器失灵、母差、远方跳闸、），闭锁重合闸；在使用单相重合闸方式时，断路器三跳，用位置继电器触点闭锁重合闸；保护经综重三跳时，闭锁重合闸*。断路器气压或液压降低到不允许重合闸时，闭锁重合闸。线路保护后加速动作，闭锁重合闸。,7、重合闸后加速保护,重合闸后加速，是指当线路发生故障后，保护将有选择性地跳开断路器，然后进行重合闸，若是瞬时性故障，在线路断路器跳开后故障随即消失，重合闸成功，线路将恢复送电。若是永久性故障，重合闸后，保护装置的时间元件将被退出，保护将无选择性地瞬时跳开断路器切除故障。,三、线路保护配置原则,线路保护配置方法：点对点即一条线路至少配一套保护。1）配置全线范围的主保。具体要求为：110kV及以上联络线路采用全线速动的主保护，如光纤差动保护、光纤距离保护。单电源线路可采用三段式的电流或距离保护。2）配置全线范围的后备保护，后备保护易采用远后备和近后备相结合的方。3）配置重合闸4）配置后加速保护。,220kV线路保护一般都按双重化配置，可靠性较高。220kV开关一般也装设两组跳闸线圈，并接至不同的操作电源，防止因线圈断线、短路和操作电源故障等导致拒动。尽管如此，开关仍然有拒动的可能，例如SF6压力低闭锁分闸、机构故障等。开关拒动不能切除故障，就要靠后备保护切除故障。110kV及以下开关拒动，一般采用远后备，由靠近电源侧的相邻元件保护动作切除故障，所需时间较长。220kV开关拒动，一般采用近后备，即装设开关失灵保护。当发生故障保护动作而开关拒动时，启动开关失灵保护，跳开连接在同一母线上的所有开关。,1、220KV线路保护配置,两套保护保护A保护B,纵差保护,距离保护(相间距离和接地距离),零序保护,断路器保护,重合闸,失灵保护,主保护：纵联距离、光纤差动、纵联方向等后备保护：相间距离三段、接地距离三段、零序过流四段重合闸、后加速、断路器失灵保护,1、线路内部故障时：(1)由线路两侧的双套光差主保护0S动作跳两侧开关(2)若由于通道异常，主保护拒动时，由本线路的近后备距离保护0S动作，跳两侧开关，切除故障。(3)若由于保护装置异常或故障，保护拒动时，则由各侧上级元件的后备保护动作切除故障。(4)当两侧保护正确动作，但某侧开关拒动时，则由本侧失灵保护启动(母差保护动作)经0.15S延时，再跳一次本侧开关，未跳开，以0.3S跳母联200，再经0.5S跳拒动开关所在母线上的所有开关切除故障。2、当线路的下一级(变电站)主变发生故障时，若主变保护拒动，则下一级变电站220kV所有带电源线路对侧的后备保护动作跳开(上一级)线路侧开关，切除故障使下一级变电站全站失电。3、当开关在操作过程中，发生三相不一致时，由开关本体经2.5S延时跳三相4、若保护动作跳三相，发生某相开关未跳开，则经2.5S延时跳三相，仍拒动则由本侧失灵保护动作。5、若无故障发生某相开关偷跳时，经2.5S延时，非全相保护动作跳三相，并闭锁重合闸。,2、110KV线路保护,类型主保护：有距离、零序、接地距离一段。后备保护：距离、零序、接地距离二、三及其它段重合闸及后加速：说明距离、零序I段保护范围都为线路全长的70-80%，II段延伸到下一级、III、四段更远，动作后跳开本断路器。每套保护的重合闸都为三相重合闸,1、110KV线路的后备保护宜采用远后备方式。2、单恻电源线路，可装设反应相间故障的阶段式距离保护及反映接地故障的阶段式接地距离保护，并具有重合闸及加速跳闸功能。3、对双侧电源线路，根据需要可增设一套全线速动保护,110KV线路保护配合,一、配一套光差保护当线路内部故障时：(1)由线路两侧的光差主保护0S动作跳两侧开关(2)若由于通道异常，主保护拒动时，由本线路的近后备距离保护(80%范围)0S动作，跳两侧开关，切除故障。(3)若由于保护装置异常或故障，保护拒动时，则由各侧上级元件的后备保护动作切除故障。二、无光差保护1、当线路首端故障时，距离1段0S动作跳三相，重合1S合开关，2、当线路末端故障时，距离2段0.3S动作跳三相，重合1S合开关，3、当线路的下一级(变电站)主变110kV侧发生故障时，若主变保护拒动，则本线路2段0.3S延时跳本线路开关切除故障。,3、35KV线路保护,35/10kV线路保护配置1）装设过流（零序）三段式保护，既作为本线路的主保护，又作为本线路及下一级相邻线路的后备。2）装设三相一次重合闸以弥补瞬时故障跳闸停电的不足。为配合重合闸重合于永久性故障，宜装设后加速保护。具体配置：35kV各线路均配有：CSC-212,35/10kV线路保护配置,1、35KV线路保护装置采用远后备方式。2、35KV线路保护采用三段式电流保护，并配以自动重合闸装置。3、35KV电压等级为不接地系统，当系统发生相间短路时，保护应动作切除故障；对于单相接地故障，应配置能发信号的零序电流保护。,35/10kV线路保护配合,1、当线路首端故障时，过流1段0S动作跳三相，重合1S合开关，2、当线路末端故障时，过流2段0.3S动作跳三相，重合1S合开关，3、当线路的下一级(变电站)变压器低压侧发生故障时，若保护或拒动，则本线路过流3段1.3S延时跳本线路开关。4、如本线路保护拒动或开关拒动时，则由变压器低后备动作。,小电流接地系统的线路保护的接线方式,小电流接地系统的线路保护一般采用两相式接线。优点：当发生两条线路不同相接地时，可以在三分之二的情况下只切除一条线路，大大缩小停电范围。要求：所有线路保护所接电流互感器的相别必须一致（一般接A、C相）。,第一部分：母线保护部分,母线保护范围,一、母线保护功能,二、母线保护原理简介,1、母线差动保护,母线差动保护由分相式比率差动元件构成，TA极性要求支路TA同名端在母线侧，母联TA同名端在母侧。,差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。,母线差动结构示意图,I,II,母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。,某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。,母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。,标准双母线差流计算示意图,装置利用母线侧刀闸辅助触点判别母线运行方式，因此刀闸辅助触点的可靠性直接影响到保护的安全运行。模拟盘正确使用可以减小刀闸辅助触点的不可靠性对保护的影响。,母线运行方式判别,2、母联充电保护,用母联断路器对I母充电,当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保护动作跳母联断路器切除故障，保证原运行母线继续正常运行。,母联充电保护有专门的起动元件。在母联充电保护投入时，当母联电流任一相大于母联充电保护整定值时，母联充电保护起动元件动作去控制母联充电保护部分。,当母联断路器跳位继电器由“1”变为“0”或母联TWJ=1且由无电流变为有电流(大于0.04In)，或两母线变为均有电压状态，则开放充电保护300ms，同时根据控制字决定在此期间是否闭锁母差保护。在充电保护开放期间，若母联电流大于充电保护整定电流，则将母联开关切除。,母联充电保护不经复合电压闭锁。,母联充电保护原理逻辑图,3、母联过流保护,当利用母联断路器经某一母线带一条输电线路运行时可用母联断路器的母联过流保护作为线路的临时保护，切除线路上的故障。,母联过流保护在任一相母联电流大于过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，经整定延时跳母联开关，母联过流保护不经复合电压元件闭锁。,母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，母联过流起动元件动作去控制母联过流保护部分。,母联过流保护由相电流元件、零序电流元件和延时元件构成。如果线路上有故障，任一相的相电流元件或者零序电流元件动作经延时跳母联断路器。,母联过流保护逻辑框图,XB为母联过流保护投退压板（或控制字）。该保护不经复合电压闭锁元件闭锁,4、母联失灵保护,判断母联断路器失灵的条件应是有保护曾对它发出过跳闸命令，但在一定时间内母联任一相仍一直有电流（大于母联失灵电流定值）。母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件。通常情况下，只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。当投入“投母联过流起动母联失灵”控制字时，母联过流保护也可以起动母联失灵保护。,如果希望通过外部保护启动本装置的母联失灵保护，应将系统参数中的“投外部起动母联失灵”控制字置1。装置检测到“外部起动母联失灵”开入后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件。该开入若保持10S不返回，装置报“外部起动母联失灵长期起动”，同时退出该起动功能。,双母线并列运行时I母故障,母联失灵保护原理逻辑图,SW1-投外部起动母联失灵控制字SW2-投母联过流起动母联失灵控制字,5、母联死区保护,若母联开关和母联TA之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，专设了母联死区保护。,母联死区保护原理1,母联死区保护在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联TA仍有电流，且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下，经死区动作延时Tsq跳开另一条母线。,1、死区原因分析。2、母联死区保护的动作条件：母线差动保护发过II母的跳令；母联断路器已跳开（TWJ=1）；母联TA任一相仍有电流；大差差动元件及II母的小差差动元件动作后一直不返回。,问题：双母线分列运行，母联断路器在跳闸位置时再发生死区范围内的故障，保护动作将造成两条母线全部被切除的严重后果。解决方法：采取当两母线都有电压，母联CT三相均无电流且母联TWJ=1（母联在跳位）时母联电流不计入两个小差的电流中去的措施,母联死区保护原理2,为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切除，当两母线都有电压且母联在跳位时，封母联CT，母联电流不计入小差。母联TWJ为三相常开接点（母联开关处跳闸位置时接点闭合）串联。,微机母联死区保护逻辑框图,6、断路器失灵保护断路器失灵保护的作用及其基本原理断路器失灵保护是指当故障线路的继电保护动作发出跳闸令后，断路器拒绝动作时，能够以较短的时限切除同一母线上其他所有支路的断路器，将故障部分隔离，并使停电范围限制为最小的一种近后备保护。b、断路器失灵保护功能的实现断路器失灵保护由各连接支路的保护装置提供的保护跳闸接点起动。但为保证断路器失灵保护动作的可靠性，实际应用中失灵保护的动作必须有其他附加条件。故障线路（或设备）的保护装置出口继电器动作后不返回（即故障支路的断路器接点在失灵保护起动后的延时期间内始终闭合）。通过故障鉴别元件判断在被保护范围内仍然存在着故障。（相电流、或负序电流、零序电流等）为了防止失灵保护误动作、提高其可靠性，还应增设跳闸闭锁元件，一般采用复合电压闭锁元件，即检查故障支路,C、失灵保护起动后经跟跳延时再次动作于该线路断路器，经跳母联延时动作于母联，经失灵延时切除该元件所在母线的各个连接元件。,所在母线段的相电压、零序电压以及负序电压来判断故障是否仍未切除，当任一电压元件动作时复合电压元件开放失灵保护。,断路器失灵保护逻辑框图,220kV母差保护动作，主变断路器（或旁代主变的断路器）失灵时（发电厂主变和起备变除外）：（1）双套装置配置的，每套装置的母差保护提供各自的动作接点，启动失灵保护的主变单元。（2）主变220kV侧断路器失灵，失灵保护出口除应跳开其所在母线的所有断路器外，还应跳开该主变其他侧的断路器。,三、母差保护装置运行,RCS-915正常时液晶显示说明,保护动作报告和自检报告同时存在,保护动作报告的记录号,动作元件,保护动作报告的时间（格式为：年-月-日时：分：秒：毫秒）,动作元件,如果动作元件及跳闸元件的总行数大于3，其右侧会显示出一滚动条,跳闸元件,动作的相对时间,动作相别,指示灯说明,1.“运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；2.“断线报警”灯为黄色，当发生交流回路异常时点亮；3.“位置报警”灯为黄色，当发生刀闸位置变位、双跨或自检异常时点亮；4.“报警”灯为黄色，当发生装置其它异常情况时点亮。5.“跳I母”、“跳II母”灯为红色，母差保护动作跳母线时点亮；6.“母联保护”灯为红色，母差跳母联、母联充电、母联非全相、母联过流保护动作或失灵保护跳母联时点亮；7.“I母失灵”、“II母失灵”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮；8.“线路跟跳”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮；,第三部分：变压器保护部分,主变故障及不正常运行方式,1、变压器的故障若以故障点的位置对故障分类，变压器的故障，有油箱内的故障和油箱外的故障。（1）油箱内部的故障变压器油箱内的故障，主要有绕组的相间短路，大电流系统侧的单相接地短路、同相部分绕组之间的匝间短路及断线。铁芯接地（铁芯两点接地会形成涡流，使铁芯发热，若严重会烧毁其上线圈）等。（2）油箱外的故障变压器油箱外的故障，系指变压器绕组引出端绝缘套管及引出线上的故障。主要有相间短路（两相短路及三相短路）故障，大电流侧的接地故障。2、变压器的异常运行方式主要有：由于系统故障或其他原因引起的过负荷，由于系统电压的升高或频率的降低引起的过励磁，不接地运行变压器中性点电位升高，变压器油箱油位异常，变压器温度过高及冷却器全停等。,对变压器保护的基本要求对变压器保护的基本要求有三方面：（1）在变压器发生故障时应将它与所有的电源断开。（2）在母线或其它与变压器相连的元件发生故障，而故障元件本身断路器未能断开的情况下，能使变压器与故障部分分开。（3）当变压器过负荷、油面降低、油温过高时，应能发出报警信号。对应以上要求，变压器保护应配置主保护、相邻元件短路故障的后备保护及异常报警的保护。同时应配有非电量保护。,1、瓦斯保护容量在800KVA及以上的油浸式变压器和户内400KVA及以上的变压器应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反映变压器的内部故障和漏油造成的油面降低，同时也能反映绕组的开焊故障。即使是匝数很少的短路故障，瓦斯保护同样能可靠反应。瓦斯保护有重瓦斯、轻瓦斯之分。一般重瓦斯动作于跳闸，轻瓦斯动作于信号。当变压器的内部发生短路故障时，电弧分解油产生的气体在流向油枕的途中冲击气体继电器，使重瓦斯动作于跳闸。当变压器由于漏油等造成油面降低时，轻瓦斯动作于信号。,变压器保护的配置,2、纵差动保护和电流速断保护用来反映变压器绕组的相间短路故障、绕组的匝间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的接地故障。但是，对于变压器内部的部分短路故障，如绕组很少匝间的短路故障，绕组的开焊故障，纵差动保护和电流速断保护是反映不了的，即存在保护死区。3、反映相间短路故障的后备保护用作变压器外部相间短路故障和作为变压器内部绕组、引出线相间短路故障的后备保护。根据变压器的容量和在系统中作用，可分别采用过电流保护、复合电压起动的过电流（方向）保护、阻抗保护等。,4、反映接地故障的后备保护变压器中性点直接接地时，用零序电流（方向）保护作为变压器外部接地故障和中性点直接接地侧绕组、引出线接地故障的后备保护。变压器中性点不接地时，可用零序电压保护、中性点的间隙零序电流保护作为变压器接地故障的后备保护。5、过负荷保护用来反映容量在400KVA及以上变压器的对称过负荷。过负荷保护只需要用一相电流，延时作用于信号。,6、过励磁保护在超高压上才装设过励磁保护，过励磁保护具有反时限特性以充分发挥变压器的过励磁能力。过励磁保护动作后可发信号或动作于跳闸。7、非电量保护变压器本体和有载调压部分的油温保护；变压器的压力释放保护。此外，还有变压器带负荷后起动风冷的保护。,主变保护原理,区内故障时：如图示，各侧短路电流都是由母线流向变压器，和参考方向一致，为正值，所以差动电流很大，容易满足差动方程，差动保护动作。,三绕组变压器纵差动保护动作原理,区外故障时：如图示在低压母线上发生故障。高、中压侧短路电流由母线流向变压器，为正值。低压侧电流由变压器流向母线，为负值。把变压器看成电路上的一个节点，由节点电流定理，流入的电流等于流出的电流，即相量和为0，所以差动电流差动保护不动作。,双绕组变压器纵差动保护动作原理,变压器纵差动保护的原理接线图（1）正常运行与外部短路；（2）内部短路,（1）,（2）,RCS-978E主保护逻辑功能,RCS-978E主保护逻辑功能,1、励磁涌流（在电压U=0瞬间空投变压器时产生的励磁涌流最大）的特点：偏于时间轴的一侧，即涌流中含有很大的的直流分量。波形是间断的，且间断角很大，一般大于60度。在一个周期内正半波与负半波不对称；含有很大的二次谐波分量；在同一时刻三相涌流之和近似等于零；励磁涌流是逐渐衰减的。变压器过励磁：在运行中，由于电源电压的升高或频率的降低，可能使变压器过励磁。变压器过励磁后，其励磁电流大大增加，使变压器纵差保护中的不平衡电流大大增加，可能导致纵差动保护误动。变压器过励磁时，励磁电流中的五次谐波分量大大增加，所以可以采用五次谐波电流制动元件作为变压器纵差保护的过励磁闭锁元件。,过励磁倍数等于铁芯中的实际磁密B与额定磁密之比。变压器过励磁时，n大于1，n值越大，过励磁倍数越高，对变压器的危害越严重。过励磁倍数与允许持续时间具有反时限特性。,RCS-978E后备保护逻辑功能,中性点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路的后备保护(二段式),中性点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路的后备保护(三段式),RCS-978E后备保护逻辑功能,间隙保护原理接线及逻辑框图,I0op为间隙保护动作电流，通常整定100A，3I0为流过击穿间隙的电流（二次值）,U0op为间隙保护动作电压，一般取180V(高压系统电压互感器开口绕组每相额定电压为100V）。放电间隙击穿后产生的零序电流和在接地故障时在故障母线TV的开口三角形绕组两端产生的零序电压构成“或”逻辑，组成间隙保护,S-变压器中性点接地刀闸的辅助触点，当变压器中性点接地运行时，S闭合，当变压器中性点接地不运行时,S打开。,第四部分：电容器保护部分,电容器组的故障和不正常运行情况,1、电容器组与断路器之间连接线以及电容器组内部连线上的相间短路故障和接地故障。2、电容器组的故障，指的是电容器内部极间短路以及电容器组中多台电容器故障。（如电容器组中单个C击穿，在其它C上产生过压易击穿，耐压值为1.3UN）3、电容器组过负荷。4、电容器组的供电电压升高。5、电容器组失压。,1.1功能配置及动作特性,电容器保护接线及原理简介,2.1II段式过流保护,对电容器组与断路器之间连接线以及电容器内部连接线上的相间短路故障，应装设带短时限的过电流保护，动作于跳闸。过流保护通常配置II段。（II段就够用无需III段）,电容器II段过流保护接线图,2.2多台电容器切除后的过电压保护,并列电容器组由许多单台电容器串、并联组成。对于单台电容器，由于内部绝缘损坏而发生极间短路时，由专用的熔断器进行保护。熔断器的额定电流可取1.52倍电容器额定电流。由于电容器具有一定的过载能力，一台电容器故障由专用的熔断器切除后对整个电容器组并无多大影响。当多台电容器内部故障由专用熔断器切除后，继续运行的电容器将出现不允许的过载或过电压。电力电容器组是由若干电容元件串、并联组成的，当其中一个或几个电容元件损坏时，势必形成三相的不平衡，由此产生的中性点电压或电流可作为电力电容器的保护动作量，这种原理构成的保护统称为不平衡保护。电容器组的接线方式不同，构成不平衡保护的方式也不同。常见的电容器组的接线方式有：单Y形接线、双Y形接线、三角形接线，对应的不平衡保护为：压差保护、不平衡电流保护、零序电流保护。下面分别介绍：,2.3不平衡保护,1.压差保护,反映故障段和正常段的电压差构成的电容器内部故障保护即差电压保护，它可以用在星形接线且每相由两组电容器串联组成的电容器组。如图4.2.2.1所示，过电压输入取互感器二次电压Ud。正常运行时电容器组两串联段上电压相等，可认为Ud为零，保护不动作；当某相多台电容器故障（短路或击穿）切除后（每台电容器具有专用熔断器），TV1和TV2输出不相等，差电压Ud有输出，保护动作切除电容器组。,2.3不平衡保护,2.不平衡电流保护,电容器组为双星形接线时常用中性线不平衡电流保护，该保护是由一台接在两组电容器中性点之间的电流互感器来完成的，当多台电容器故障（击穿或短路）被切除时，两中性点电压不平衡，产生电流，当大于定值时，经一定延时动作跳闸。,2.4过电压保护（针对电容器组的供电电压升高）,电容器的过电压保护与多台电容器切除后的过电压保护，其作用完全不同。前者是供电电压过高保护整个电容器组不损坏；后者是在供电电压正常情况下，电容器组内部故障N台电容器切除后，使电容器上电压分布不均匀，保护切除电容器组使该电容器组剩余电容器不受到过电压损坏。因此，保护构成的原理也是不同的。,电容器过电压保护接线图,同时满足下列条件时，过电压保护动作：1）任一线电压高于过电压整定值2）断路器在合位3）延时时间到,1.原理：电容器组只能允许在1.1倍额定电压下长期运行，当供电母线稳态电压升高时，过电压保护动作，带时限发信号或跳闸。,2.4过电压保护,当供电电压消失时，电容器组失去电源开始放电，其上电压逐渐降低。若放电时间短，还没放电到0.1倍额定电压就恢复供电，则电容器组上将承受高于1.1倍额定电压的合闸过电压，导致电容器的损坏，因而需装设低电压保护。,2.5欠电压保护,电容器欠电压保护接线图,低电压保护所用电压接于母线电压互感器二次侧，下图示出了电容器组低电压保护逻辑框图。由图可见，只有当三相电压同时降低到低电压动作值时，保护才可动作。同时为了防止所接TV二次空气开关误跳造成TV二次失压引起电容器低电压保护误动，保护动作条件增加经电流闭锁，当供电电压消失后，参照电流闭锁定值判断电容器组是否有电流，有电流则认为TV二次开关误跳，低电压保护被闭锁，断路器不会跳闸。如果无电流，则低电压保护动作，跳开断路器。同时只有断路器合上时，保护动作才有意义，所以现在很多微机型保护中增加了断路器跳闸位置闭锁低电压保护的功能。,电容器低电压保护逻辑框图,备自投装置部分,主讲内容,备自投的作用及要求备自投装置介绍,常见的几种方式,工作原理,备自投动作事故分析,一、备自投的作用及要求,1、备自投作用：当工作电源因故障被断开以后，能自动而迅速地将备用电源投入工作，保证用户连续供电的装置。2、继电保护和安全自动装置技术规程规定以下情况应装设备用电源自动投入装置：（1）装有备用电源的发电厂厂用电源和变电所所用电源；（2）由双电源供电，其中一个电源经常断开作为备用的变电所。（3）降压变电所内有备用变压器或有互为备用的母线段；（4）有备用机组的某些重要辅机。从以上的规定可以看出，装设备自投装置的基本条件是在供电网、配电网中（环网运行除外），有两个电源供电，工作方式为一个为主供电源，另一个为备用电源（明备用），或两个电源各自带部分负荷，互为备用（暗备用）。,3、对备自投的基本要求：（1）应保证在工作电源和设备断开后，才投入备用电源或设备。这一要求的目的是防止将备用电源或备用设备投入到故障元件上，造成备自投失败。（2）工作母线和设备上的电压不论何种原因消失时，备自投装置均应起动。（3）备自投只能动作一次。（4）若电力系统内部故障使工作电源和备用电源同时消失时，备自投不应动作。以免造成系统故障消失恢复供电时所有工作母线段上的负荷全部由备用电源或备用设备供电，引起备用电源或备用设备过负荷，降低供电可靠性。（实现方法：备自投装置设有备用母线电压监视继电器）(5)若合在有永久故障的母线上，则应无时限快速切除。,二、备自投装置介绍,1、安装备自投的条件：(看运行方式：)有双电源进线、两条母线分裂运行或一工作一备用。在杨家窑变电站中300和500开关装了备自投，100没装。2、备自投装置是PSP642型，装在“电压并列35kV分段及备自投屏”上。300开关保护在其中。(1)PSP642上“压板”指示灯(亮已投不亮没投)：(2)“信号”指示灯：(自定义的)备投总投入(亮)：备自投和保护已投入1-跳301开关出口联切(灭)：没投2-合301过流(灭)：没投3-跳302过流(灭)：没投4-合302充电保护(灭)：没投5-跳3006-合300(710备用)(3)“告警”(4)窗口显示：采模拟量：段母线电压及301、302的电流共12个量(采量自检、硬件自检、逻辑判断构件)Ia、Uab、UL1还可告知保护动作后，保护启动的信息备自投：事故告文(5)装置面板下面是保护的投退区域：跳合闸出口(保护投退压板(300充电保护)、分合闸把手、远方就地操作把手(300的测控装置也在其中，如投“就地”，然后在此装置上直接分或合闸，而不用到300现场操作)。,(6)屏面下端有备自投的压板6个：备自投跳301、备自投合301、备自投跳302、备自投合302、备自投跳300、备自投合3003、备自投的退出当T1、T2并联运行时：合190-合300-合500步骤为：(1)合190(2)退300备自投功能(压板或装置左侧的把手)(3)投300保护，合300压板指示灯：备投总投入、联切、过流I、过流II、充电保护，其它为备用。动作出口指示灯：自定义为：1-跳301开关出口、2-合301、3-跳302、4-合302、5-合300、6-跳300其它为备用。告警液晶显示：与保护动作信息显示类同。键盘区压板、300就地分合把手、运行设置。屏后I、II母电压空开、备自投装置电源空开。,三、备自投的几种方式,母联或桥开关备投进线备自投变压器备投桥接线变压器备投均衡负荷母联备投,1、母联或桥开关备投,这是一种典型的暗备用。正常情况母线工作在分段状态，靠分段断路器取得相互备用。为防止TV断线时备自投误动，取线路电流作为母线失压的闭锁判据。如果变压器或母线发生故障，保护动作跳开进线开关，进线开关将处于跳闸位置，此时闭锁备自投。当某一段母线因供电设备或线路故障跳开或偷跳时，此时，若另一条进线断路器为合位，则3QF自动合闸。,具体动作逻辑：充电条件（逻辑“与”）：1QF合位；2QF合位；3QF分位；I母有压；母有压。放电条件（逻辑“或”）：1QF分位；2QF分位；3QF合位；I母母同时无压。I母失压时，起动条件（逻辑“与”）：I母无压；进线I无流；母有压；2QF合位。备自投起动后经延时跳1QF，合3QF。母失压时，起动条件（逻辑“与”）：母无压；进线无流；I母有压；1QF合位。备自投起动后经延时跳2QF，合3QF。,动作逻辑还可考虑两轮式的I、线过负荷时联切负荷，这些功能独立于备投逻辑，可通过投退相应的软压板实现。当I线电流或线电流大于相应的第一段电流定值，经过第一段的延时，第一轮联切出口。当I线或线电流大于相应的第二段电流定值，经过第二轮的延时，第二轮联切出口。,桥断路器或母联备投逻辑图,2、进线备自投,工作线路同时带两段母线运行，另一条进线处于明备用状态。当工作线