升壓站保護(hù)培訓(xùn)教材敘述

1、升壓站保護(hù)培訓(xùn)教材敘述本節(jié)主要講述升壓站保護(hù)，二期擴(kuò)建部分新增保護(hù)有南 瑞的PRC21A斷路器保護(hù)柜(RCS-921A斷路器保護(hù)裝置及 CXZ-22R2分相操作箱)、南自的SSE520C頻率電壓緊急控制 裝置；如下對(duì)升壓站保護(hù)進(jìn)行簡(jiǎn)述。一、母線保護(hù)的基本原理母線發(fā)生故障的幾率較線路低，但故障的影響面很大， 這是因?yàn)槟妇€上通常連有較多的電氣元件，母線故障將使這 些元件停電，從而造成大面積停電事故，并可能破壞系統(tǒng)的 穩(wěn)定運(yùn)行，使故障進(jìn)一步擴(kuò)大，可見母線故障是最嚴(yán)重的電 氣故障之一，因此利用母線保護(hù)清除和縮小故障造成的后 果，是十分必要的。母線保護(hù)總的來說可以分為兩大類型：1. 利用供電元件的保護(hù)來

2、保護(hù)母線，2.裝設(shè)母線保護(hù)專用裝置。母線故障利用供電元件的保護(hù)缺點(diǎn)：延時(shí)太長(zhǎng)，選擇性 較差。母線保護(hù)應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)其可靠性，并盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，母 線保護(hù)采用差動(dòng)保護(hù)一般可以滿足繼電保護(hù)的要求，并得到 廣泛應(yīng)用。母線上連接元件較多，母差保護(hù)的基本原則為：1.幅值上看：正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)：1 in( °)Iout( °)，即I °母線故障時(shí)： Iout = °1 Id 1 dz動(dòng)作2. 相位上看：正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，流入、流出電流反相位母線故障時(shí)，流入電流同相位 母線的完全差動(dòng)保護(hù)如 13-1圖：3作用原理：將母線的連接元件都包括在差動(dòng)回路中， 需在母線的所有

3、連接元件上裝設(shè)具有相同變比和特性的CT。正常運(yùn)行或外部故障時(shí)I" Iout ( A J 13)所以，IdIdz二次側(cè)母線故障時(shí)二次側(cè)4.整定計(jì)算兩個(gè)條件：躲外部短路可能產(chǎn)生的1bp.max1 dz. J K K I bp max K K 0 -1 I d max nlCT(LH)二次回路斷線時(shí)不誤動(dòng)I dz.J K K I f max / niI fmax :母線連接元件中，最大負(fù)荷支路上最大 負(fù)荷電流。取較大者為定值。Kmd min1 dzJ niI dmin連接元件最少時(shí)1、線路距離保護(hù)（一）距離保護(hù)作用原理在線路發(fā)生短路時(shí)阻抗 Zk=Uk/lk=Zd等于保護(hù)安裝點(diǎn)到故障點(diǎn)的（正

4、序）阻抗，顯然該阻抗和故障點(diǎn)的距離是成比 例的，因此習(xí)慣地線路的距離保護(hù)稱為阻抗保護(hù)，三段式距 離保護(hù)的原理和電流保護(hù)是相似的，其差別在于距離保護(hù)反 應(yīng)的是電力系統(tǒng)故障時(shí)測(cè)量阻抗的下降，而電流保護(hù)反應(yīng)是 電流的升高。距離保護(hù)I段：距離保護(hù)I段保護(hù)范圍不伸出本線路，即 保護(hù)線路全長(zhǎng)的80%85%，瞬時(shí)動(dòng)作。距離保護(hù)II段：距離保護(hù)II段保護(hù)范圍不伸出下回線路 I段的保護(hù)區(qū)。為保證選擇性，延時(shí)動(dòng)作。距離保護(hù)川段：按躲開正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷阻抗來整定（二）影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及防止方法1. 短路點(diǎn)過渡電阻的影響電力系統(tǒng)中短路一般不是純金屬性的，而是在短路點(diǎn)存 在過渡電阻，此過渡電阻一般是由電弧電阻引

5、起的，它的存 在，使得距離保護(hù)的測(cè)量阻抗發(fā)生變化。一般情況下，會(huì)使 保護(hù)范圍縮短。但有時(shí)候也能引起保護(hù)超范圍動(dòng)作或反方向 動(dòng)作（誤動(dòng)）。解決過渡電阻影響的辦法有許多。例如，采用躲避過渡 電阻能力較強(qiáng)的阻抗繼電器：用瞬時(shí)測(cè)量的技術(shù)，因?yàn)檫^渡 電阻（電弧性）在故障剛開始時(shí)比較小，而時(shí)間長(zhǎng)了以后反而 增加，根據(jù)這一特點(diǎn)采用在故障開始瞬間測(cè)量的技術(shù)可以使 過渡電阻的影響減少到最小。2. 系統(tǒng)振蕩的影響電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)影響較大，不采取相應(yīng)的閉鎖 措施將會(huì)引起誤動(dòng)。防止振蕩期間誤動(dòng)的手段較多，下面介 紹兩種情況。（1）利用負(fù)序和零序分量元件起動(dòng)的閉鎖回路。電力系 統(tǒng)振蕩是對(duì)稱的振蕩。在振蕩時(shí)沒有負(fù)序

6、分量。而電力系統(tǒng) 發(fā)生的短路絕大部分是不對(duì)稱故障，即使三相短路故障也往 往是剛開始為不對(duì)稱然后發(fā)展為對(duì)稱短路的。因此，在短路 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)負(fù)序分量或短暫出現(xiàn)負(fù)序分量，根據(jù)這一原理可 以區(qū)分短路和振蕩。（2）利用測(cè)量阻抗變化速度構(gòu)成閉鎖回路。電力系統(tǒng)振 蕩時(shí)，距離繼電器測(cè)量到的阻抗會(huì)周期性變化，變化周期和 振蕩周期相同。而短路時(shí)，測(cè)量到的阻抗是突變的，阻抗從 正常負(fù)荷阻抗突變到短路阻抗。因此，根據(jù)測(cè)量阻抗的變化 速度可以區(qū)分短路和振蕩。3. 串聯(lián)補(bǔ)償電容的影響高壓線路的串聯(lián)補(bǔ)償電容可大大縮短其所聯(lián)結(jié)的兩電 力系統(tǒng)間的電氣距離，提高輸電線路的輸送功率，對(duì)電力系 統(tǒng)穩(wěn)定性的提高具有很大作用，但它的存在

7、對(duì)繼電保護(hù)裝置 將產(chǎn)生不利影響，保護(hù)設(shè)備使用或整定不當(dāng)可能會(huì)引起誤 動(dòng)。串聯(lián)補(bǔ)償電容（簡(jiǎn)稱“串補(bǔ)”）的存在，使得阻抗繼電器 在電容器兩側(cè)分別發(fā)生短路時(shí)，感受到的測(cè)量阻抗發(fā)生了躍 變，這種躍變使三段式距離保護(hù)之間的配合變得復(fù)雜和困 難，常常會(huì)引起保護(hù)非選擇性動(dòng)作和失去方向性。為防止此 情況發(fā)生，通常采用如下措施：(1)用直線型阻抗繼電器或功率方向繼電器閉鎖誤動(dòng) 作區(qū)域。即在阻抗平面上將誤動(dòng)的區(qū)域切除。但這也可能帶 來另外一些問題。例如，為解決背后發(fā)生短路失去方向性的 問題而使用直線型阻抗繼電器，就會(huì)帶來正前方出口處發(fā)生 短路故障時(shí)有死區(qū)的問題，為此可以另外加裝電流速斷保護(hù) 來補(bǔ)救。(2) 用負(fù)序

8、功率方向元件閉鎖。因?yàn)榇a(bǔ)電容一般都不 會(huì)將線路補(bǔ)償為容性。對(duì)于負(fù)序功率方向元件，由于在正前 方發(fā)生短路時(shí)，反應(yīng)的是背后系統(tǒng)的阻抗角，因此串補(bǔ)電容 的存在不會(huì)改變?cè)胸?fù)序電流、電壓的相位關(guān)系，因此負(fù)序 功率方向仍具有明確的方向性。但這種方式在三相短路時(shí)沒 有閉鎖作用。 利用特殊特性的距離繼電器。利用帶記憶的阻抗繼 電器，可以較好地防止串補(bǔ)電容可能引起的誤動(dòng)。4. 分支電流的影響在高壓網(wǎng)絡(luò)中，母線上接有不同的出線，這些支路的存 在對(duì)測(cè)量阻抗同樣有較大影響。如在本線路末端母線上接有一發(fā)電廠，當(dāng)下回線路發(fā)生 短路時(shí)，由于發(fā)電廠對(duì)故障點(diǎn)也提供短路電流，使得本線路 距離保護(hù)測(cè)量到的阻抗會(huì)因?yàn)殡姀S對(duì)故障有

9、助增作用而增 大。同樣對(duì)于下回線路為雙回線路的情況，則又會(huì)引起測(cè)量 阻抗的減少，這些變化因素都必須在整定時(shí)充分考慮，否則 就有可能會(huì)發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)。5. TV 斷線當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時(shí)，距離保護(hù)將失去電壓， 在負(fù)荷電流的作用下，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗變?yōu)榱悖虼?，就可能發(fā)生誤動(dòng)作，對(duì)此，應(yīng)在距離保護(hù)中采用防止誤動(dòng)作 的TV斷線閉鎖裝置。（三）距離保護(hù)特點(diǎn)1. 根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，它可以在多電源的復(fù)雜 網(wǎng)絡(luò)中保證動(dòng)作的選擇性。2. 距離保護(hù)I段是瞬時(shí)動(dòng)作的，但是它只能保護(hù)線路全 長(zhǎng)的80 %85 %。因此，兩端合起來就會(huì)在 30 %40%的線 路長(zhǎng)度內(nèi)的故障不能從兩端瞬時(shí)切除，須經(jīng)0.5

10、s的延時(shí)才能切除，在500kV及以上電網(wǎng)中有時(shí)仍不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定 運(yùn)行的要求。3. 由于阻抗繼電器同時(shí)反應(yīng)于電壓的降低和電流的增大而動(dòng)作，因此，距離保護(hù)較電流、電壓保護(hù)具有較高的靈 敏度。此外，距離保護(hù)I段的保護(hù)范圍不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變 化的影響，其他兩段受到的影響也比較小，因此，保護(hù)范圍 比較穩(wěn)定。4. 由于距離保護(hù)中采用了復(fù)雜的阻抗繼電器和大量的 輔助繼電器，再加上各種必要的閉鎖裝置，因此，接線復(fù)雜、可靠性比電流保護(hù)低，這也是它的主要缺點(diǎn)。三、光纖差動(dòng)保護(hù)光纖差動(dòng)保護(hù)的原理和一般的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理基本上是一樣的，都是保護(hù)裝置通過計(jì)算三相電流的變化，判斷三相電流的向量和是否為零來確定是否動(dòng)

11、作，當(dāng)接在CT（電流互感器）的二次側(cè)的電流（包括零序電流）中有電流流過 達(dá)到保護(hù)動(dòng)作整定值時(shí)， 保護(hù)就動(dòng)作，跳開故障線路的開關(guān)。 光纖差動(dòng)保護(hù)采用分相電流差動(dòng)元件作為快速主保護(hù)，并采 用PCM光纖或光纜作為通道，使其動(dòng)作速度更快。另外，光 纖差動(dòng)保護(hù)和其它差動(dòng)保護(hù)的不同之處，還在于所采用的通 道形式不同?？v聯(lián)保護(hù)的通道一般有以下幾種類型：1. 電力線載波縱聯(lián)保護(hù)，也就是常說的高頻保護(hù)；2微波縱聯(lián)保護(hù)，簡(jiǎn)稱微波保護(hù)；3. 光纖縱聯(lián)保護(hù)，簡(jiǎn)稱光纖保護(hù)；4. 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)，簡(jiǎn)稱導(dǎo)引線保護(hù)。對(duì)于對(duì)光纖通道的具體要求：1. 由于采用PCM光纖或光纜作為通道，要求線路兩側(cè)的 數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)主、從方式嚴(yán)格同步；

12、2. 當(dāng)保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)，必須成對(duì)使用，即兩側(cè)都運(yùn)行；3. 光纖接口的技術(shù)指標(biāo)必須滿足要求，例如單模光纖、多模光纖的發(fā)送功率，接收靈敏度，抗干擾性能，等等指標(biāo)。 分相差動(dòng)的動(dòng)作特性及原理圖：差動(dòng)申濫元件動(dòng)件特性圖 13-2光纖差動(dòng)較其他保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：1. 原理簡(jiǎn)單，基于基爾霍夫定律；2. 整定簡(jiǎn)單，只有分相差動(dòng)電流或零序差動(dòng)電流等；3. 用分相電流計(jì)算差流，具備了選相功能；4. 不需要振蕩閉鎖，任何時(shí)候故障都能較快切除；5. 不受TV斷線影響，方向保護(hù)都受 TV斷線影響;6. 光纖通道抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)時(shí)刻在收發(fā)數(shù)據(jù)，檢測(cè)通道，可靠性高。四、斷路器保護(hù)的組成及其原理斷路器保護(hù)的組成：三相不一致保護(hù)

13、、充電保護(hù)、死區(qū) 保護(hù)、失靈保護(hù)、重合閘。（一）三相不一致保護(hù)高壓輸電線路一般采用分相操作斷路器，為防止因斷路 器三相位置不一致，導(dǎo)致的斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)事故，斷路器 應(yīng)采用本體三相位置不一致保護(hù)。1.功能說明：當(dāng)控制字設(shè)定為“三相不一致投入”后，任一相TWJ動(dòng)作且無流時(shí)確認(rèn)該相開關(guān)在跳閘位置，由于引入了開關(guān)的分 相位置接點(diǎn)，當(dāng)任一相在跳閘位置或者任兩相在跳閘位置， 而三相不全在跳閘位置。則都認(rèn)為三相不一致，經(jīng)可整定的 動(dòng)作延時(shí)滿足三相不一致條件時(shí)驅(qū)動(dòng)SBJ繼電器，出口跳本斷路器。但是任兩相在跳閘位置造成的三相不一致，出口動(dòng) 作延時(shí)固定為150m&除用TWJ來判斷外，還采用外部三相 不一

14、致專用開入，可以通過控制字來選擇是采用TWJ還是外部三相不一致專用輸入來判別，以上兩種都可以通過控制字 選擇是否經(jīng)零序或負(fù)序電流來開放。TWJ開入異常閉鎖三相不一致保護(hù)。當(dāng)選擇經(jīng)零流或負(fù)充電流閉鎖時(shí)，開關(guān)處于非 全相狀態(tài)，但無零流時(shí)，發(fā)“三相不一致異?！保婚]鎖保護(hù)。有專用開入或 TWJ引起的三相不一致，三相均有流時(shí)閉 鎖保護(hù)，發(fā)“三相不一致異?！薄Ｈ嗖灰恢聞?dòng)作后沒有閉鎖重合閘。是因?yàn)榭紤]到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行方式，如果需要閉鎖接至操 作箱TJR端，由TJR節(jié)點(diǎn)來閉鎖重合閘。由于不接入單重啟 動(dòng)的閉鎖接點(diǎn)CQJ,整定值要躲過最長(zhǎng)的單相重合閘時(shí)間2. 邏輯框圖A相有流B相有流C相有流專用三相不一致開&am

15、p;TW開入異常&&TWJa相跳位開入&TWJt相跳位開入&&TWJc相跳位開入&&零序過流IOdzKG.10T!&&0.15XKG.11KG.12KG.13W相不一致投入KG.12還一致用何種方式KG.11還一致經(jīng)零序閉鎖KG.10還一致經(jīng)負(fù)序閉鎖負(fù)序過流I2dz符號(hào)說明TS為三相不一致保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間定值圖 13-4（二）斷路器充電保護(hù)充電保護(hù)是臨時(shí)性保護(hù)，主要是在升壓站母線或線路安 裝后投運(yùn)之前（或是母線或線路檢修后）利用斷路器對(duì)母線 或線路充電時(shí)投入的保護(hù)，保護(hù)可以設(shè)定兩到三段，主要測(cè) 量電流信號(hào)，通過電流判據(jù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。1. 功能說明：自投充電保護(hù)只在手合時(shí)保護(hù)自動(dòng)投入（保證線路重合 閘時(shí)充電保護(hù)可靠不投入），并且只開放10s，即10s后該段 電流元件自動(dòng)退出。自投充電保護(hù)不需要引入 “手合”信號(hào)， 手合狀態(tài)完全由保護(hù)通過開關(guān)位置接點(diǎn)來判斷：三個(gè)分相 TWJ均動(dòng)作且無流（無流門檻 0.04ln ）并超過30s后，如果 任一 TWJ返回或者線路有流，則判斷為手合。由“自投充電 保護(hù)”控制字來控制此功能投退。不受充電保護(hù)壓板的控制。自投充電保