主变保护配置

1、母线保护简介母线是电能集中和分配的重要设备,是电力系统的重要组成元件之一.母线发生 故障,将使接于母线上的所有元件被迫切除,造成大面积停电,电气设备遭到严重破 坏,甚至使电力系统稳定运行破坏,导致电力系统瓦解,后果十分严重.母线故障的 原因很多,母线上发生短路故障主要是各种类型的接地和相间短路.母线的保护方式母线的保护方式有两种：一种是利用供电元件的保护兼做母线保护；另一种是采 用专门的母线保护.(1)利用变压器过流保护切除低压母线故障.对于降压变电所低压侧采用分段母线的系统,正常运行时QF5断开,那么K点故障就可以由变压器下的过流保护使 QF1 QF2B闸予以切除.(2)专用母线保护(完全电

2、流差动母线保护)工作原理接线图如下：图6-2在正常运行或外部故障时,流入差动继电器的电流为不平衡电流； 在母线故障时, 流入差动继电器的电流为故障点短路电流的二次值,该电流足够使差动继电器动作而 起动出口继电器,使断路器 QF1 QF2 QF3跳闸.双母线同时运行时母线保护双母线同时运行时,要求母线保护具有选择故障母线的水平.它由三组差动保护组成.第一组由 L1、L2、母联及继电器KD1组成,KD1为I母线 故障选择元件.KD1动作后,作用于断路器QF1 QF洲闸.第二组由L3、L4、母联及 差动继电器KD2组成.KD2为n母线故障选择元件.KD2动作后,作用于QF3 QF4跳 闸.第三组由L

3、1、L4及差动继电器、KD3组成,反映两组母线上的故障,并作为整个 保护的起动元件,KD3起动后作用于母联断路器 QF5跳闸.保护情况说明如下：(1)当元件固定连接方式下外部短路时,流经KD卜KD3的电流均为不平衡电流, 保护装置已从整定值上躲过,故保护不会动作.元件固定连接且I母线故障时,KD1,KD3 通过短路点全部短路电流而起动,并作用于 QF1,QF2,QF5B闸,切除故障I母线.(2)当元件固定连接破坏后(例如I母线上一个元件倒换到II母线上运行),发生外部短路时,起动元件中 KD3中流过不平衡电流,因此保护不会误动作.假设I母线 短路,KD1,KD2,KD3TB通过短路电流,它们都

4、能起动,因此两组母线上所有断路器将跳 闸,保护动作失去选择性.(这限制了母线运行的灵活性,是该保护的主要缺点.)线路保护电力系统继电保护的作用电力系统在运行中,可能出现各种故障和不正常运行状态, 员常见同时也是 员危险的故障是发生各种形式的短路.在发生短路时可能产生以下的后果：(1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏.(2)短路电流通过非故障元件,由于发热和电动力的作用,引起它们的损 坏或缩短它们的使用寿命.(3)电力系统中局部地区的电压大大降低.破坏用户工作的稳定性或影响 工厂产品质量.(4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使整个系统瓦 解.故障和不正常

5、运行状态,都可能在电力系统中引起事故.必须迅速而有选择 性地切除故障元件,这是保证电力系统平安运行的最有效方法之一.切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之儿秒, 实践证实只有在每个电气元件上装 设一种具有“继电特性的自动装置才有可能满足这个要求.所谓继电保护装置,就是指能反映电力系统中电气元件发生故障d6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.它的根本任务是：(1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件 免于继续遭到破坏,保证其他无故障部公迅速恢复正常运行.(2)反映电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件(例如有无经 常值班人员).而动作

6、于发出信号、减负荷或跳闸.此时一般不要求保护迅速动 作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作.电路系统的电气设备和线路应有主保护和后备保护以及必要的辅助保护.主保护一一能快速并有选择地切除被保护区域内的故障.后备保护一一在主保护或短路器拒动时,切除故障.后备保护有分为近后备 保护和远后备保护两种形式：远后备保护是指当主保护或断路器拒动作时,由相邻设备或线路的保护实现 后备.近后备指当主保护拒动作时,由本设备或线路的另一套保护实现后备,当断 路器拒动作时由断路器失灵保护实现后备.辅助保护一一当需要另还切除线路故障或消除方向功率死区时可采用由

7、电流速断保护构成的辅助保护.保护装置的装设原那么：1 .当被保护元件发生短路或是破坏系统正常运行的情况,保护装置应动作于 跳闸,当发生不正常动作时,保护装置应动作于信号.2 .为保证系统非故障局部的正常供电,保护装置应以足够小的动作时限去切 除故障3 .系统故障时保护装置应有选择性地动作于跳闸,在必须加速时,可无选择性地跳闸而由自动重合闸装置来纠正保护的无选择性动作.4 .满足要求上述第二条原那么或用作后备保护时,保护装置容许带有一定的时 限切除故障.5 .保护装置所用的继电器越少越好,并使其接线简单可靠.6 .保护装置电压回路断线时,如可能造成保护装置的误动作那么应装设电压回 路断线监视或闭

8、锁装置.7 .在表示保护装置动作的出口上应装设信号继电器. 以利于运行人员分析和 统计保护的动作情况.8 .主保护装置除了完成主保护任务外,如有可能还应作为相邻元件的后备保9 .当保护装置因动作原理不能起相邻元件的后备保护作用时,应在所有和部 分断路器上装设单独的后备保护.10 .为了起到相邻元件的后备保护的作用而使保护装置复杂化,或不能到达 完全的后备保护作用时,允许缩短后备范围.11 .在实际可能出现最不利的运行方式和故障类型下,保护装置应有足够的 灵敏系数；对反响电气量上升的保护装置：灵敏系数保护范围内发生金属性短路故障参数的最小计算值保护装置的动作参数对反响电气量下降的保护装置:灵敏系

9、数保护装置的动作参数保护范围内发生金属性短路故障参数的最大计算值各种保护装置的灵敏系数应满足电力系统 ?继电保护和平安自动装置技术规 程?SDJ-83的规定.12 .保护装置的灵敏性还应该与相邻设备或线路配合.13 .保护装置所用电流互感器在最不利的条件下其误差应小于10%电力系统继电保护的根本任务它的根本任务是：1 .当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速 准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏,降低对电力系统平安供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求如保持电力系统的暂态稳定性等o2

10、.反响电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护 条件的不同例如有无经常值班人员发出信号,以便值班人员进行处理,或由装 置自动地进行调整,或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除. 反响不 正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作.对继电保护的根本要求1 .可靠性是指保护该动体时应可靠动作.不该动作时应可靠不动作.可靠性 是对继电保护装置性能的最根本的要求.2 .选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障,当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵 保护切除故障.为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合

11、 要求的两元件如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件的选择性,其灵敏系数及 动作时间,在一般情况下应相互配合.3 .灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时,保护装置应具有必要的灵敏系数,各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定.继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行 维护和治理来保证.任何电力设备线路、母线、变压器等都不允许在无继电保 护的状态下运行.220KV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立,并分别限制不同断路器的继电保护装置进行保护.当任一套 继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时, 能由另一套继电保护装置操作

12、另一组 断路器切除故障.在所有情况下,要求这套继电保护装置和断路器所取的直流电 源都经由不同的熔断器供电.4 .速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障,其目的是提升系统稳定性, 减轻故障设备和线路的损坏程度,缩小故障涉及范围,提升自动重合闸和备用电 源或备用设备自动投入的效果等.一般从装设速动保护如高频保护、差动保护、 充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间 和断路器跳闸时间等方面入手来提升速动性.输配电线保护设计的线路保护应满足?继电保护和全自动装置技术规程?SDJ6-83等有关专业技术规程的要求.输电线路的主保护以动作时间上划分为全线瞬时动作及按阶梯时限特性

13、动 作两类.当要求对线路全线任何地点的任何故障均能瞬时具有选择性切除时爱用 全线瞬时动作的保护作为主保护,例如各种反线路两侧电气量变化从而实现全线有选择性动作的纵联差动保护.当电网允许线路一侧以保护第二段时限切除故障 时,也可采用具有阶梯时限特性的保护作为主保护,如距离保护,电流保护等. 送电线路的后备保护分为远后备和近后备两类,一般采用远后备.变压器的保护变压器装设的保护变压器装设的保护种类因变压器的故障和不正常运行状态等一系列问题,故变压器一般装设以下 继电保护装置：变压器油箱内部故障和油面下降的瓦斯保护.容量为800KVAR以上的油浸式变压器,均应装设瓦斯保护.当油箱内部故障产生稍微瓦斯

14、或油面 下降时,保护装置应瞬时作用于信号；当产生大量的瓦斯时,瓦斯保护应动作于 断开变压器各电源侧断路器.容量为 400KVAR以上的车间内油浸式变压器,也 应装设瓦斯保护.1 .瓦斯保护整定：1 1) 一般气体继电器气体容积整定范围为 250-300立方厘米,变压器容积在 1000KV2Z上时,一般正常整定为250立方厘米,气体容积整定值是利用调节重 锤的位置来改变的.(2)重瓦斯保护油流速度的整定重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为 0.6-1.5m/s ,再整定流速均以导油 管中的流速为准,而不依据继电器处的流速.根据运行经验管中油流速整定为 0.6-1.5m/s时,保护反映内部故障是相当

15、 灵敏的.但是,在变压器外部故障时,由于穿越性故障电流的影响,在导油管中 油流速度约为0.4-0.5m/s.因此,为了预防穿越性故障时瓦斯保护误动作,故 对本站的主变的瓦斯保护可将油流速度整定在1m/s左右.2 .纵联差动保护：反映变压器绕组和引出线相间短路及绕组匝间短路的纵 联差动保护或电流速断保护.(1)容量为6300KVAW下的变压器,可装设电流速断保护作为变压器相间短 路保护的主保护.(2)容量为6300KVAZ上的变压器,应装设纵联差动保护作为变压器的主保 护而以过电流保护作为其后备保护.(3)后备保护.过电流保护,用于降压变压器,保护装置的整定值应考虑短路时可能出现的过负荷.复合电

16、压包括负序电压及线电压启动的过电流保护.负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护, 用于6300KVAR以上的升 压变压器.中选择以上保护灵敏性、选择性不能满足要求时,可选择阻抗保护作后备保 护.3 .接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护.110KV及以上中性直接接地电网中,如果变压器中性点接地运行,应装设反映外部接地短路的变压 器零序电流保护.4 .过负荷保护.反映变压器过负荷的过负荷保护.变压器保护的整定方法变压器电流速断保护对于2000-10000KVA及以下较小容量的变压器,可采用电流速断保护作变压 器的主保护.电流速断保护装设在变压器的电源侧, 当电网为中性点不直接接地

17、系统时,电流速断保护按两相式接线；否那么按三相式接线.为了提升保护对变压 器高压侧因出线接地故障的灵敏系数,可采用两相三继电器式接线.变压器纵联差动保护变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时,由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影响,使差动继电器中有不平衡电流流过,且这些不平衡电流远比发电机及线路差动保护的大.因此,减小或消除不平衡电流对差动保护的影响是变压器差动保护中很重要的问题之一.规程中规定：对于6.3KVA及以上厂用工作变和并行运行的变压器 10MVAt 以上厂用备用变压器和单独运行的变压器应装设纵联差动保护, 对于高压侧电压 为330KV及以上变压器,可装设双重的

18、纵联差动保护.纵联差动保护应符合以下要求：1 .应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；2 .应在变压器过励磁时不误动作；3 .差动保护范围应包括变压器套管及引出线, 如不能包括引出线时,应采取 快速切除故障的辅助举措.变压器纵差保护与发电机纵差保护一样也可以采用比率制动或标记制动方 式到达外部短路不误动和内部短路灵敏动作的目的. 但变压器的纵差保护需考虑 以下问题：1 .变压器各侧额定电压和额定电流各不相同. 因此,各测电流互感器的型号、 变比各不相同,所以各测电流的相位可能不一致,这样使外部短路时不平衡电流 增大,所以变压器的纵差保护的最大制动系数比发电机的最大灵敏度相对较低.2 .变

19、压器高压绕组常有调压分接头, 有的甚至还要求带负荷调压,使变压器 的纵差保护已调整的二次电流又被破坏, 不平衡电流增大,这使变压器纵差保护 的最小动作电流和制动系数都要相对增大.3 .对于定子绕组的匝间短路,发电机纵差保护完全无作用.变压器绕组各侧的匝间短路,通过变压器的铁心耦合,改变了各测电流的大小和相位,使变压器 的纵差保护对匝问短路有作用匝间短路可视为变压器的一个新绕组发生端口短 路.4 .无论变压器绕组还是发电机定子绕组开路故障, 纵差保护均不能动作.变 压器依靠瓦斯或压力保护来反响. 变压器由于励磁电流存在,增大纵差保护的不 平衡电流特别是在变压器空载投入时,励磁电流急剧增加至数十倍

20、的额度电流, 如不特别考虑将会造成纵差保护误动作.变压器后备保护相间后备保护配置是为了预防变压器外部故障引起的过电流及作为变压器 主保护的后备,变压器应装设后备保护.保护采用带低电压或不带低电压闭锁的 过电流保护.如果灵敏度不够,可采用带复合电压闭锁的过电流保护.1 .对于单侧电源的变压器.后备保护装设于电源侧,作为差动保护、瓦斯保 护的后备或相邻元件的后备.2 .对于多侧电源的变压器,变压器各侧均应装设后备保护；作为变压器差动保护的后备,要求它动作后启动总出口继电器.作为各电压侧母线和线路的后备保护, 要求它动作后跳开本侧的断路器,作 为变压器断路器与其电流互感器之间死区故障的后备保护.变压

21、器过负荷保护为了预防变压器在超过允许负载水平下运行, 需要装设过负荷保护装置.由 于变压器的过负荷一般是三相对称的, 因此,过负荷保护只需接入一项电流,各 侧的过负荷保护均经过同一时间继电器延时发出信号.保护的安装地点应能够反响变压器所有绕组的过负荷情况,对于双绕组升压 变压器,过负荷保护通常装设在低压侧. 对于双绕组降压变压器,过负荷保护装 设在高压侧.1动作电流的整定.按躲过变压器的额定电流来整定dzj= (1.2 1.25)dzj过负荷保护装置动作电流整定值A;变压器额定电流A电流互感器变比2动作时限的整定：动作时限为1015s, 一般用于信号变压器过电流保护为了预防变压器外部短路,并作

22、为内部故障的后备保护,一般变压器上应装设过电流保护.对单侧电源的变压器,保护装置的电流互感器安装在电源侧, 以 便在发生变压器内部故障而瓦斯或差动保护拒动时,由过电流保护经整定时限动 作后,作用于变压器两侧断路器跳闸.(1)动作电流的整定.按躲过变压器的最大负荷电流来整定.1 dzj-KkKJxKghlebKeKgh-过负荷系数,一般取23,当无自启动电动机时,取1.31.5 ;(2) 动作时限的整定.动作时限比由变压器供电的线路保护装置的最大时限大一时限阶段,一般取 0.50.7s.(3) 灵敏度校验 (3)111mL _1.5Idz式中:Kmxd相对灵敏系数;Id3Ln 最小运行方式下变压

23、器低压侧三相短路稳态电流(A)；Idz 保护装置一次动作电流(A).第四章主变继电保护的配置及整定计算4.1 变压器继电保护的配置电力变压器是电力系统的重要组成元件,它的平安运行是电力系统可靠工作的必要条件.电力变压器是一种静止的电气设备, 结构比拟可靠,发生故障的机 会相对较少.电力变压器在运行中,可能发生故障和不正常的工作状态.因此, 电力变压器应根据其容量和重要程度装设相应的继电保护装置.变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障. 变压器的保护主要有瓦 斯保护、纵差动保护、相间短路的后备保护和过负荷保护,以及中性点直接接地 电网的零序后备保护.4.1.1 变压器的瓦斯保护对变压器油箱

24、内的各种故障以及油面的降低,应装设瓦斯保护,它反响于油箱内部所产生的气体或油流而动作. 其中轻瓦斯保护动作于信号,重瓦斯保护动 作于跳开变压器各电源侧的断路器.应装设瓦斯保护的变压器容量界限是：800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器.同样对带负荷调压的油浸式变压器的调 压装置,也应装设瓦斯保护.4.1.2 变压器的纵差动保护和电流速断保护对变压器绕组、套管及引出线上的故障,应根据容量的不同,装设纵联差动保护或电流速断保护.容量为10000kVA以下的变压器,可装设电流速断保护作为变压器相间短路保护的主保护,且其过电流保护的时限大于 0.5s.并列运行,容量为6

25、300kVA以上的变压器,应装设纵联差动保护作为变压器 的主保护而以过电流保护作为其后备保护.通常可以采用BCH型差动继电器保护,它的有点是简单、可靠、快速动作.采用BCH®差动继电器保护时,在变压器Y侧的电流互感器都接成三角形,在变 压器侧的电流互感器接成星型.常用的 BCH®继电器有以下两种：(1)由带增强型速饱和变流器的差动继电器(BCH-2型)构成的纵差动保护；(2)由带制动特性的差动继电器(BCH-1型)构成的纵差动保护.4.1.3 变压器相间短路的后备保护和过负荷保护变压器相间短路的后备保护既是变压器主保护的后备保护, 又是相邻母线或 线路的后备保护.根据变压器容量的大小和系统短路电流的大小, 变压器相间短 路的后备保护可采用过电流保护、 低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过 电流保护或负序电流保护等.1、变压器的后备保护(1)过电流保护一般用于降压变压器、保护装置的整定值,应考虑事故状态下可能出现的过 负荷电流；负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护, 用于6300kVA及以上的升 压变压器.(2)零序电流保护接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护.110kV及以上中性直接接地电网中,如果变压器中性点接地运行,应装设反映外部接地短路的变压器 零序电流保护.(3)配置原那么对