升压站保护及设备培训教材

1、升压站保护及设备培训教材第一节升压站保护叙述本节主要讲述升压站保护，二期扩建部分新增保护有南 瑞的PRC21A断路器保护柜（RCS-921A断路器保护装置及 CXZ-22R2分相操作箱）、南自的SSE520C频率电压紧急控制 装置；如下对升压站保护进行简述。一、母线保护的基本原理母线发生故障的几率较线路低，但故障的影响面很大， 这是因为母线上通常连有较多的电气元件，母线故障将使这 些元件停电，从而造成大面积停电事故，并可能破坏系统的 稳定运行，使故障进一步扩大，可见母线故障是最严重的电 气故障之一，因此利用母线保护清除和缩小故障造成的后 果，是十分必要的。母线保护总的来说可以分为两大类型：1.

2、 利用供电元件的保护来保护母线，2.装设母线保护专用装置。母线故障利用供电元件的保护缺点：延时太长，选择性 较差。母线保护应特别强调其可靠性，并尽量简化结构，母 线保护采用差动保护一般可以满足继电保护的要求，并得到 广泛应用。母线上连接元件较多，母差保护的基本原则为：1. 幅值上看：正常运行和区外故障时：山（°）%（ 0），即I °母线故障时：Iout = 01 Id 1 dz动作2. 相位上看：正常运行和区外故障时，流入、流出电流反相位母线故障时，流入电流同相位 母线的完全差动保护如 13-1图：3作用原理：将母线的连接元件都包括在差动回路中，需在母线的所有连接元件上装设

3、具有相同变比和特性的CT。正常运行或外部故障时|out( 11 12 13)所以，二次侧Ij母线故障时Id二次侧Idz4.整定计算两个条件：躲外部短路可能产生的bp.maxI dz. J K K I bp max K K 0 -1 I d max n lCT(LH)二次回路断线时不误动1 dz.J K K 1 f max / ni1 fmax :母线连接元件中，最大负荷支路上最大负荷电流。取较大者为定值。K1 d minlm2I dzj n iIdmin连接元件最少时二、线路距离保护（一）距离保护作用原理在线路发生短路时阻抗 Zk=Uk/lk=Zd等于保护安装点到 故障点的（正序）阻抗，显然该

4、阻抗和故障点的距离是成比 例的，因此习惯地线路的距离保护称为阻抗保护，三段式距 离保护的原理和电流保护是相似的，其差别在于距离保护反 应的是电力系统故障时测量阻抗的下降，而电流保护反应是 电流的升高。距离保护I段：距离保护I段保护范围不伸出本线路，即 保护线路全长的80%85%，瞬时动作。距离保护II段：距离保护II段保护范围不伸出下回线路I段的保护区。为保证选择性，延时动作 距离保护川段：按躲开正常运行时负荷阻抗来整定。（二）影响距离保护正确动作的因素及防止方法1. 短路点过渡电阻的影响电力系统中短路一般不是纯金属性的，而是在短路点存 在过渡电阻，此过渡电阻一般是由电弧电阻引起的，它的存 在

5、，使得距离保护的测量阻抗发生变化。一般情况下，会使 保护范围缩短。但有时候也能引起保护超范围动作或反方向 动作（误动）。解决过渡电阻影响的办法有许多。例如，采用躲避过渡 电阻能力较强的阻抗继电器：用瞬时测量的技术，因为过渡 电阻（电弧性）在故障刚开始时比较小，而时间长了以后反而 增加，根据这一特点采用在故障开始瞬间测量的技术可以使 过渡电阻的影响减少到最小。2. 系统振荡的影响电力系统振荡对距离保护影响较大，不采取相应的闭锁 措施将会引起误动。防止振荡期间误动的手段较多，下面介 绍两种情况。(1) 利用负序和零序分量元件起动的闭锁回路。电力系统振荡是对称的振荡。在振荡时没有负序分量。而电力系统

6、 发生的短路绝大部分是不对称故障，即使三相短路故障也往 往是刚开始为不对称然后发展为对称短路的。因此，在短路 时，会出现负序分量或短暂出现负序分量，根据这一原理可 以区分短路和振荡。(2) 利用测量阻抗变化速度构成闭锁回路。电力系统振 荡时，距离继电器测量到的阻抗会周期性变化，变化周期和 振荡周期相同。而短路时，测量到的阻抗是突变的，阻抗从 正常负荷阻抗突变到短路阻抗。因此，根据测量阻抗的变化 速度可以区分短路和振荡。3. 串联补偿电容的影响高压线路的串联补偿电容可大大缩短其所联结的两电 力系统间的电气距离，提高输电线路的输送功率，对电力系 统稳定性的提高具有很大作用，但它的存在对继电保护装置

7、 将产生不利影响，保护设备使用或整定不当可能会引起误 动。串联补偿电容（简称“串补”）的存在，使得阻抗继电器 在电容器两侧分别发生短路时，感受到的测量阻抗发生了跃 变，这种跃变使三段式距离保护之间的配合变得复杂和困 难，常常会引起保护非选择性动作和失去方向性。为防止此 情况发生，通常采用如下措施：（1）用直线型阻抗继电器或功率方向继电器闭锁误动 作区域。即在阻抗平面上将误动的区域切除。但这也可能带 来另外一些问题。例如，为解决背后发生短路失去方向性的 问题而使用直线型阻抗继电器，就会带来正前方出口处发生 短路故障时有死区的问题，为此可以另外加装电流速断保护 来补救。（2） 用负序功率方向元件闭

8、锁。因为串补电容一般都不 会将线路补偿为容性。对于负序功率方向元件，由于在正前 方发生短路时，反应的是背后系统的阻抗角，因此串补电容 的存在不会改变原有负序电流、电压的相位关系，因此负序 功率方向仍具有明确的方向性。但这种方式在三相短路时没 有闭锁作用(3) 利用特殊特性的距离继电器。利用带记忆的阻抗继电器，可以较好地防止串补电容可能引起的误动。4. 分支电流的影响在高压网络中，母线上接有不同的出线，这些支路的存 在对测量阻抗同样有较大影响。如在本线路末端母线上接有一发电厂，当下回线路发生 短路时，由于发电厂对故障点也提供短路电流，使得本线路 距离保护测量到的阻抗会因为电厂对故障有助增作用而增

9、 大。同样对于下回线路为双回线路的情况，则又会引起测量 阻抗的减少，这些变化因素都必须在整定时充分考虑，否则 就有可能会发生误动或拒动。5. TV 断线当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压， 在负荷电流的作用下，阻抗继电器的测量阻抗变为零，因此，就可能发生误动作，对此，应在距离保护中采用防止误动作 的TV断线闭锁装置。(三) 距离保护特点1. 根据距离保护的工作原理，它可以在多电源的复杂 网络中保证动作的选择性。2. 距离保护I段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80 %85 %。因此，两端合起来就会在 30 %40%的线 路长度内的故障不能从两端瞬时切除，须经0.5s的延时才能

10、切除，在500kV及以上电网中有时仍不能满足电力系统稳定 运行的要求。3. 由于阻抗继电器同时反应于电压的降低和电流的增大而动作，因此，距离保护较电流、电压保护具有较高的灵 敏度。此外，距离保护I段的保护范围不受系统运行方式变 化的影响，其他两段受到的影响也比较小，因此，保护范围 比较稳定。4. 由于距离保护中采用了复杂的阻抗继电器和大量的 辅助继电器，再加上各种必要的闭锁装置，因此，接线复杂、可靠性比电流保护低，这也是它的主要缺点。三、光纤差动保护光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断 三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在

11、CT（电流互感器）的二次侧的电流（包括零序电流）中有电流流过 达到保护动作整定值时， 保护就动作，跳开故障线路的开关。 光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采 用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快。另外，光 纤差动保护和其它差动保护的不同之处，还在于所采用的通 道形式不同。纵联保护的通道一般有以下几种类型：1. 电力线载波纵联保护，也就是常说的高频保护；2微波纵联保护，简称微波保护；3. 光纤纵联保护，简称光纤保护；4. 导引线纵联保护，简称导引线保护。对于对光纤通道的具体要求：1. 由于采用PCM光纤或光缆作为通道，要求线路两侧的数据实现主、从方式严格同步；2. 当保护

12、装置运行时，必须成对使用，即两侧都运行；3. 光纤接口的技术指标必须满足要求，例如单模光纤、多模光纤的发送功率，接收灵敏度，抗干扰性能，等等指标。分相差动的动作特性及原理图:甘丰1=1孝动元件动屮卜柑牙讷元件Mft Pl对发绘动 劝f忻佶号光纤差动较其他保护的优点：1. 原理简单，基于基尔霍夫定律；2. 整定简单，只有分相差动电流或零序差动电流等;3. 用分相电流计算差流，具备了选相功能；4. 不需要振荡闭锁，任何时候故障都能较快切除；5. 不受TV断线影响，方向保护都受 TV断线影响；6. 光纤通道抗干扰能力强，保护时刻在收发数据，检 测通道，可靠性高。四、断路器保护的组成及其原理断路器保护

13、的组成：三相不一致保护、充电保护、死区 保护、失灵保护、重合闸。（一）三相不一致保护高压输电线路一般采用分相操作断路器，为防止因断路 器三相位置不一致，导致的断路器误动或拒动事故，断路器 应采用本体三相位置不一致保护。1.功能说明：当控制字设定为“三相不一致投入”后，任一相TWJ动作且无流时确认该相开关在跳闸位置，由于引入了开关的分 相位置接点，当任一相在跳闸位置或者任两相在跳闸位置， 而三相不全在跳闸位置。则都认为三相不一致，经可整定的 动作延时满足三相不一致条件时驱动SBJ继电器，出口跳本断路器。但是任两相在跳闸位置造成的三相不一致，出口动 作延时固定为150m&除用TWJ来判断外

14、，还采用外部三相 不一致专用开入，可以通过控制字来选择是采用TWJ还是外部三相不一致专用输入来判别，以上两种都可以通过控制字 选择是否经零序或负序电流来开放。TWJ开入异常闭锁三相不一致保护。当选择经零流或负充电流闭锁时，开关处于非全相状态，但无零流时，发“三相不一致异常”，不闭锁保护。有专用开入或 TWJ引起的三相不一致，三相均有流时闭 锁保护，发“三相不一致异常”。三相不一致动作后没有闭锁 重合闸。是因为考虑到现场运行方式，如果需要闭锁接至操 作箱TJR端，由TJR节点来闭锁重合闸。由于不接入单重启 动的闭锁接点CQJ,整定值要躲过最长的单相重合闸时间。2.逻辑框图符号说明TS为三相不一致

15、保护动作延时时间定值图 13-4（二）断路器充电保护充电保护是临时性保护，主要是在升压站母线或线路安 装后投运之前（或是母线或线路检修后）利用断路器对母线 或线路充电时投入的保护，保护可以设定两到三段，主要测 量电流信号，通过电流判据实现保护动作。1. 功能说明：自投充电保护只在手合时保护自动投入（保证线路重合 闸时充电保护可靠不投入），并且只开放10s，即10s后该段 电流元件自动退出。自投充电保护不需要引入 “手合”信号， 手合状态完全由保护通过开关位置接点来判断：三个分相 TWJ均动作且无流（无流门槛 0.04ln ）并超过30s后，如果 任一 TWJ返回或者线路有流，则判断为手合。由“自投充电 保护”控制字来控制此功能投退。 不受充电保护压板的控制。 自投充电保护为带时限的无方向