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1、nLZQ-01变电站保护的配置廖自强廖自强LiaoZiQiangLiaoZiQiangnLZQ-01本讲的主要内容一、电网短路故障时电流分布二、继电保护装置配置三、短路故障时继电保护配合四、输电线路保护五、母线保护六、变压器保护nLZQ-01一、电网短路故障时电流分布:1.电网短路的原因及分类： 系统短路的原因：（1）设备绝缘损坏、污秽，设计安装不当； （2）恶劣天气，雷击，大风； （3）人为事故； （4）其它原因等。 系统短路的类型：（1）单相接地（70%） （2）两相短路 （3）两相接地 （4）三相 （5）断线nLZQ-01正常运行时电流电压参数：（1）正常运行时电流、电压三相对称； （2
2、）中性点上电流、电压为零； （3）实际运行中由于电源不平衡或负荷不平 衡，接地的中性点上有电流，不接地的中性点 上有电压； （4）保护安装处的测量阻抗Z为线路和负荷阻 抗之和。2.中性点接地系统短路的电流电压特征：在单电源系统中LxRxRxRxLxEaEbEcLxRfRfRfLfLfLf单相接地短路时的电流电压参数：（1）接地相电流增大，电压降低；短路电流的功率方向由电源至接 地点； （2）保护安装处的测量阻抗Z减小（ZU/I）； （3）产生很大的零序、负序电流和电压分量； （4）流过系统中性点的电流即为故障时产生的零序电流。nLZQ-01两相接地短路时的电流电压参数：（1）短路相电流增大，电
3、压降低； （2）短路电流的功率方向由电源至接地点 ； （3）产生零序、负序电流、电压； （4）中性点上有零序电流流过。2.中性点接地系统短路的电流电压特征：在单电源系统中LxRxRxRxLxEaEbEcLxRfRfRfLfLfLf两相相间短路时的电流电压参数：（1）短路相电流增大，电压降低； （2）短路电流的功率方向由电源至接地点 ； （3）只产生负序电流、电压； （4）中性点上没有零序电流流过。LxRxRxRxLxEaEbEcLxRfRfRfLfLfLfnLZQ-012.中性点接地系统短路的电流电压特征：在多电源系统中多电源系统中短路时的电流电压参数：（1）由电源向负荷供电； （2）由电源向
4、短路点供电； （3）电流、电压的变化特征与单电源一致； （4）零序电流与所有中性点接地构成回路。EcLxRxRxRxLxEaEbEcLxRfRfRfLfLfLfLxRxRxRxLxEbLxEanLZQ-013.短路时电流的分布：回到最基本的直流电路中去：（1）从戴维南定理中得到的结论:对任何复杂电路中的一个电阻， 其外电路可以用一个电源和一个等 效电阻置换。 （2）从叠加定理中得到的结论：电路中任一电压或电流都是电路 中各个独立电源单独作用时，在该 处产生的电压或电流的叠加。 （3）从基尔霍夫电流定理得到：对任一节点或包围几个节点的闭 合面，所有流进流出电流的代数和 等于零。I 0R2R2R1
5、E1E2RxRxRdEdR2R2R1E1RxR 2R 2R 1 E2R xnLZQ-013.短路时电流的分布：电网中短路时的电流分布：nLZQ-013.短路时电流的分布：电网中短路时的电流分布：电源1电厂开关站变电站2变电站1电源2nLZQ-013.短路时电流的分布：电网中短路时的电流分布：结论之一：短路电流（功率）由电源流向短路点；结论之二：短路电流的大小取决于电源和网络参数。nLZQ-013.短路时电流的分布：变电站中短路时的电流分布：nLZQ-013.短路时电流的分布：变电站中短路时的电流分布：1.假设当前的运行方式：如右图。 2.分析典型情况： （1）高压侧仅回为电源，其它均为负荷时
6、短路电流的分布：. 若回线路故障：. 若回线路故障：. 若回线路故障：. 若回线路故障：nLZQ-013.短路时电流的分布：变电站中短路时的电流分布：（2）高、低压侧出线均为为电源电源或联 络线，高压侧短路时电流的分布：. 若回线路故障：. 其它地点故障同理分析。nLZQ-013.短路时电流的分布：变电站中短路时的电流分布：（3）高、低压侧出线均为为电源电源或联 络线，低压侧短路时电流的分布：. 若回线路故障：. 其它地点故障同理分析。nLZQ-014.短路计算：短路计算的作用：（1）校验电气设备的机械稳定性和热稳定性； （2）校验开关的遮断容量； （3）确定继电保护及自动装置的定值； （4）
7、为系统设计及选择电气主接线； （5）进行故障分析； （6）确定输电线路对相邻通信线路的电磁干扰。常用的短路计算方法： 阻抗矩阵法和叠加原理。nLZQ-01二、继电保护装置配置:1.继电保护配置的原则和规定（以220kV为例） （1）线路保护采用近后备的原则；（1.保护双重化；2.设失灵保护） （2）对瞬时动作的保护或保护的瞬时段，其整定值应保证在被保护元件外部故障 时可靠不动作； （3）上下级保护的整定，一般应遵守逐级配合的原则，满足选择性的要求； （4）保护的整定计算应按正常运行方式作为依据，特殊方式应根据实际情况临时 处理； （5）变压器中性点的安排，应尽量保护变电站零序阻抗不变。遇有因变
8、压器检修 等原因使变电站的零序阻抗有较大变化时，因根据实际情况临时处理。变电站只有一台变压器，其中性点直接接地；变电站有两台以上变压器时，应只将一台变中性点直接接地；双母线运行的两台以上变压器应分接在不同母线上；两台变压器运行的变电站，当其中一台中性点直接接地的变压器停运时，应投 入另一台变压器的中性点直接接地。nLZQ-012.输电线路继电保护的配置 ：主保护：线路纵联差动保护。（1）方向高频保护；（2）相差高频保护；（3）高频闭锁距离； 通道方式：电力线载波（高频保护），微波（微波保护），光纤差动（光纤保护），导引线（导引线保护）。 信号类型：闭锁信号，允许信号，跳闸信号。 动作原理：（以
9、闭锁式高频保护为例）故障 启动元件动作启动收发讯机发讯 方向判别元件判断故障 1.区内：停讯；2.区外：继续发讯。 未接收到闭锁信号跳闸。（一）线路保护典型配置：nLZQ-012.输电线路继电保护的配置 ： 后备保护：距离保护、零序保护。（1）实现逐级配合,I、II、III段； （2）PT断线闭锁， I、II、III段； （3）系统振荡闭锁， I、II段； 与重合闸配合：（1）保护启动重合闸；位置不一致启动重合闸。 （2）重合闸后加速； （3）重合闸不成功沟通三跳。（通过压板直接沟通三跳） （4）与零序保护的配合。 启动失灵保护：靠保护出口启动失灵nLZQ-012.输电线路继电保护的配置 ：
10、（二）主、后备保护的保护范围：高频保护 保护线路全长。距离I段 保护线路的 8085。距离II段 保护线路全长，并做为对侧母线的后备保护。距离III段 作为本线和相邻线路的后备保护。零序灵敏I段 保护到线路末端单相或两相接地短路。（当在单相故障切除后的非全相状态下被闭锁）零序不灵敏I段 能躲开非全相和振荡情况下，保护到线路末端 。零序II段 保护线路全长，并做为对侧母线的后备保护，反应接地故障。零序III段 作为本线和相邻线路的后备保护。nLZQ-013.母线保护和断路器失灵保护的配置：主保护：快速母线保护。（1）单母线故障，切除母线上所接断路器； （2）双母并列运行，一组母线故障，具有选择性
11、切除故障母线； （3）双母并列运行，两组母线相继故障，保护相继切除两组母线上 所接断路器； （4）母线外部故障，母线保护可靠不动作； （5）母联断路器的电流互感器与母联断路器之间发生故障时，由母 线保护和断路器失灵保护相继跳开两组母线上所有元件； （6）倒闸操作过程中，当两组母线隔离开关跨接时，或互联压板投 入时，任一组母线故障，母线保护切除两条母线所接元件； （7）CT断线时，延时闭锁整套母线保护; （8）采用电压闭锁元件防止误动误碰造成母差保护误动。（一）母线差动保护：nLZQ-013.母线保护和断路器失灵保护的配置：充电保护：母线充电保护。母线充电保护在对一组母线进行充电时，快速而有选择
12、性断开母联 断路器，切除故障母线；母线充电保护为相电流或零序电流保护，瞬时动作。母线充电保护接线简单，在定值上可以保证高的灵敏度。母线充电保护也可以作为专用母线单独带新建线路充电的临时保护 。母线充电保护只在母线充电时投入，当充电完成后，应及时停用， 防止系统故障时母联断路器误跳闸。nLZQ-013.母线保护和断路器失灵保护的配置：（1）断路器失灵保护必须由故障元件的保护出口启动，手动跳开断 路器时不可启动失灵保护； （2）利用断路器所在回路的电流互感器判断断路器的失灵拒动； （3）失灵保护的动作时间应大于故障元件断路器跳闸时间和继电保 护返回时间；第一时限跳母联（约0.15s),第二时限跳连
13、接母线上的所有连接元 件的断路器（约0.3s) （4）断路器失灵保护应有负序、零序和低电压闭锁元件； （5）失灵保护动作后应闭锁各连接元件的重合闸回路； （6）当某连接元件退出运行时，它的启动失灵保护的回路应同时退 出工作，以防止试验时引起失灵保护的误动（二）断路器失灵保护：nLZQ-013.母线保护和断路器失灵保护的配置 ： （三）母差保护的保护范围：母线所接单元（元件），包括出线断路器、出线母线侧隔离刀闸 ，母联回路，母线电压互感器及母线绝缘支撑等。 （四）失灵保护的保护范围：失灵保护动作，一般为复合故障，其保护范围是启动失灵的元件 保护范围内（如线路、母线、变压器等）发生故障。失灵动作往
14、往伴随有断路器拒动（拒动的形式可能为单相或多相 断路器拒动） （五）3/2接线的失灵保护：3/2接线的失灵保护按断路器设置，且采用远方跳闸装置，使对侧 断路器跳闸并闭锁其重合闸。nLZQ-014.主变保护的配置：主保护：主变差动保护和气体保护。（1）主变差动保护：根据差流原理设计，反映变压器绕组、引出线多相短路及大电流 接地系统侧绕组和引出线接地短路、绕组匝间短路故障； （2）主变气体保护：根据油流冲动原理设计，主要反映油箱内部短路时拉弧发电产生 气体，使得气体（瓦斯）继电器动作。变压器气体保护包括轻瓦斯和重瓦斯。一般：轻瓦斯 信号；重瓦斯 跳闸。（一）主变保护的典型配置：nLZQ-014.主
15、变保护的配置：后备保护：（1）变压器过励磁保护：反映变压器过励磁故障； （2）高、中压侧阻抗保护（TV断线闭锁）：反映主变区外（或区内）故障，跳母联、跳本侧、跳三侧； （3）高、中压侧复合电压方向过流（TV断线闭锁）：反映主变区外（或区内）故障，跳母联、跳本侧、跳三侧； （4）高、中压侧零序方向过流（TV断线闭锁）：反映主变区外（或区内）故障，跳母联、跳本侧、跳三侧； （5）高、中压侧零序过流、零序过压：反映主变区外（或区内）故障，跳母联、跳本侧、跳三侧； （6）高、中、低压侧过流、过压、过负荷。反映主变区外（或区内）故障，跳母联、跳本侧、跳三侧；nLZQ-014.主变保护的配置：（二）主、后
16、备保护的保护范围：差动保护 主变CT范围内。瓦斯保护 主变油箱内。后备保护 主变区外系统出现故障的后备或作为主变主保护的后备保护。 一般情况：若带方向的后备保护：1.方向由主变指向母线：为所指方向线路、母线的后备保护；2.方向由母线指向主变：为所指方向线路、母线以及主变主保护的后备保护主变若不带方向的后备保护：为各方系统及主变主保护的后备保护。nLZQ-01三、短路时故障时继电保护配合（220kV为例)1.线路发生故障： （1）线路保护正确动作；靠高频或距离或零 序I段动作，切除两端断路器； （2）线路保护正确动作，开关拒动：保护出 口启动失灵，切除所接母线上断路器； （3）线路保护拒动或（2）时失灵保护拒动 ：所接母线上其它线路对侧II或III段跳对侧 ，本站主变后备保护跳母联，跳本侧； （4）主变延时最长的复合电压闭锁过流保护 在上述情况均不能动作时，变压器三侧跳闸 。线路故障时，保护拒动对系统危害最大，
