电力系统继电保护配置原则

1、电力系统继电保护配置原则一、概述电力系统是指由发电、送电、变电、配电和用电等各个环节（一次设 备）所构成有机整体，也包括相应通信、继电保护（含安全自动装置）、 调度自动化等设施（二次设备）。电力系统安全运行是指运行中所有电力设备必须在不超过它们所允 许电流、电压、频率及时间限额内运行（强调充裕性）。不安全后果可能导 致电力设备损坏，大面积停电。2003年8月14 口下午，美国纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大多 伦多、渥太华等城市均发生停电事故。事故原因俄亥俄州阿克伦城第一 能源公司两根高压电线其中一根因树枝生长碰至线路后跳闸，另外一条线 路因安全自动装置误动，导致第二条线路跳闸，最终导致各个子

2、电网潮流 不能平衡，最终系统解列。可见，要保证电力安全稳定运行，必须配置安全可靠继电保护装置和 安全自动装置。继电保护顾名思义在系统发生故障时及时隔离故障点保护 一次设备，同时能够让电力系统继续安全稳定运行。二、基本要求继电保护配置方式要满足电力网结构和厂站主接线要求，并考虑电力 网和厂站运行方式灵活性。所配置继电保护装置应能满足可靠性、选择性、 灵敏性和速动性要求。1）要根据保护对象故障特征来配置。继电保护装置是通过提取保护对象表征其运行状况故障量，来判断保 护对象是否存在故障或异常工况并采取相应措施自动装置。用于继电保护 状态判别故障量，随被保护对象而异，也随电力系统周围条件而异。使用 最

3、普遍工频电气量，而最基本是通过电力元件电流和所在母线电压以及由 这些量演绎出来其它量，如功率、序相量、阻抗、频率等，从而构成电流 保护、电压保护、方向保护、阻抗保护、差动保护等。2）根据保护对象电压等级和重要性。不同电压等级电网保护配置要求不同。在高压电网中由于系统稳定 对故障切除时间要求比较高，往往强调主保护，淡化后备保护。220kV及 以上设备要配置双重化两套主保护。所谓主保护即设备发生故障时可以无 延时跳闸，此外还要考虑断路潜失灵保护。对电压等级低系统则可以采用 远后备方式，在故障设备本身保护装置无法正确动作时相邻设备保护装置 延时跳闸。3）在满足安全可靠性前提下要尽量简化二次回路。继电

4、保护系统是继电保护装置和二次回路构成有机整体，缺一不可。 二次回路虽然不是主体，但它在保证电力生产安全，保证继电保护装置正 确工作发挥重要作用。但复杂二次回路可能导致保护装置不能正确感受系 统实际工作状态而不正确动作。因此在选择保护装置是，在可能条件下尽 量简化接线。4）要注意相邻设备保护装置死区问题电力系统各个元件都配置各自保护装置不能留下死区。在设计时要合 理分配电流互感器绕组，两个设备保护范围要有交叉。同时对断路器和电 流互感器之间发生故障要考虑死区保护。三、线路保护输电线路在整个电网中分布最广，自然环境也比较恶劣，因此输电线 路是电力系统中故障概率最高元件。输电线路故障往往由雷击、雷雨

5、、鸟 害等自然因素引起。线路故障类型主要是单相接地故障、两相接地故障， 相间故障，三相故障。不同电压等级输电线路保护配置不同。35kV及以下电压等级系统往往 是不接地系统，线路保护要求配置阶段式过流保护。由于过流保护受系统 运行方式比较大，为了保证保护选择性，对一些短线路保护也需要配置阶 段式距离保护。llOkV线路保护要求配置阶段式相过流保护和零序保护或 阶段式相间和接地距离保护辅以一段反映电阻接地零序保护。nokv及以 下线路保护采用远后备方式，当线路发生故障时，若本线路瞬时段保护不 能动作则由相邻线路延时段来切除。根据系统稳定要求，有些llOkV双侧 电源线路也配置一套纵联保护（全线速动

6、保护）。为了保证功能独立性， llOkV线路保护装置和测控装置是完全独立。220kV及以上线路保护采用 近后备方式，配置两套不同原理纵联保护和完整后备保护。全线速动保护 主要指高频距离保护、高频零序保护、高频突变量方向保护和光纤差动保 护。后备保护包括三段相间和接地距离、四段零序方向过流保护。此外 220kV线路保护还要配置三相不一致保护。输电线路故障大多数是瞬时性，因此装设自动重合闸可以大大提高供 电可靠性。选用重合闸方式必须根据系统结构及运行稳定要求、电力设备承受能 力，合理地选定。凡是选用简单三相重合闸方式能满足具体系统实际需要 线路都能当选用三相重合闸方式。当发生单相接地故障时，如果使

7、用三相 重合闸不能保证系统稳定，或者地区系统会出现大面积停电，或者影响重 要负荷停电线路上，应当选用单相或综合重合闸方式。在大机组出口一般 不使用三相重合闸。我省220kV线路基本采用单相重合闸，llOkV线路采 用三相重合闸方式。四、变压器保护电力变压器是电力系统中使用相当普遍和十分重要电器设备，它若发 生故障将给供电和电力系统运行带来严重后果。为了保证变压器按安全运 行防止扩大事故，按照变压器可能发生故障，装设灵敏、快速、可靠和选 择性好保护装置。变压器可能发生故障有：各向绕组之间相间短路；单相绕组部分线匝 之间匝间短路，单相绕组和铁芯绝缘损坏引起接地短路；引出线相间短路; 引出线通过外壳

8、发生单相接地短路以及油箱和套管漏油。变压器不正常工 作情况有：外部短路或过负荷引起过电流；变压器中性点电压升高或由于 外加电压过高引起过励磁等。根据继电保护和安全H动装置技术规程规定，变压器一般情况要配置 以下保护：变压器油箱内部短路故障和油面降低瓦斯保护、压力释放、油温过高、 冷却落全停等非电量保护；变压器绕组和引出线多相短路、大电流接地系统侧绕组和引出线单相 接地短路及绕组匝间短路纵联差动保护或电流速断保护；变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（电流速动保护）后 备低电压起动过流保护（或复合电压起动过电流保护或负序过电流保护）;大电流接地系统中变压器外部接地短路得零序电流保护；变压器

9、对称过负荷过负荷保护；变压溶过激磁过激磁保护。不同电压等级和容量变压器配置有所区别，电压等级越高，变电容量 越大变压潜配置越复杂。对电压为220kV及以上大型变压器除非电量保护 外，要求配置两套完全独立差动保护和各侧后备保护。220kV侧后备保护包括：零序方向过流（两段两时限）和不带方向零 序过流；复合电压方向过流（一段两时限）和复合电压过流；间隙零序电流和电压保护UOkV侧后备保护包括：零序方向过流（两段两时限）和零序过流； 复合电压方向过流（一段两时限）和复合电压过流；间隙零序电流和电压 保护35kV侧后备保护包括：复合电压方向过流（一段三时限）各侧装设过负荷保护，自耦变还装设公共绕组过负

10、荷保护。五、母线保护发电厂和变电所母线是电力系统中一个重要组成元件，与其他电气设 备一样，母线及其绝缘子也存在着由于绝缘老化、污秽和雷击等引起短路 故障，此外还可能发生由值班人员误操作而引起人为故障，母线故障造成 后果是十分严重。当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上所有元件 被迫停电。此外，在电力系统中枢纽变电所母线上故障时，还可能引起系 统稳定破坏。一般说来，低压母线不采用专门母线保护，而利用供电元件 保护装置就可以把母线故障切除。当双母线同时运行或单母线分段时，供 电元件保护装置则不能保证有选择性地切除故障母线，因此在超高压电网 中普遍地装设专门母线保护装置。母线保护基本配置为：（1）

11、母线差动保护（2）母联充电保护（3）母联过流保护（4）母联失灵与母联死区保护（5）断路器失灵保护我省母联充电保护和母联过流解列保护是单独配置，充电保护是相电 流保护，母联过流解列保护要相电流和零序过流保护。六、备用电源自投装置备用电源自动投入装置是保证供电可靠性重要设备。电源备自投装 置采集断路器位置、电压、电流等信息，如判断出配电装置已失去主电源 将H动合上备用电源。微机型电源备自投装置工作原理和微机保护基本相 同。备用电源备自投装置主要用于llOkV及以下中低压配电系统中，因此 其主接线方案是根据变电所、发电厂厂用电主要一次接线方案设计。和一 次接线方案相对应，电源备自投装置主要有低压母线分段开关、内桥开关、 线路三种备自投方案。七、其它安全自动装置继电保护装置动作后切除故障后可能引起电力系统无功和有功不平衡和是电力设备超载运行。这些将导有可能导致导致系统稳定破坏或设备 损坏。安全自动装置是自动装置一种，它通过采集相关间隔电压、电流及 位置信息分析电力系统是否存在影响安全稳定隐患并执行预先设置好策 略，如切除机组、切除负荷等以达到防治电力系统失去稳定性和避免电力 系统发生大面积停电