继电保护培训

第一讲：与电厂有关的继电保护问题介绍

主要内容：1.继电保护分类；2.规程；3.反措；4.厂网配合

一、继电保护分类

1.主保护（保电网VS保设备）

主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

系统稳定要求：高压系统主保护跳闸时间小于90ms=开关时间60ms+保护动作时间30ms

2.后备保护

后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护

线路II段保护是全线速动保护的近后备保护，线路保护III段是本线路的延时近后备保护，同时力争作为相邻线路的远后备保护。

3.距离保护

Ι段放超越（由于过度电阻的影响，导致距离保护误动或拒动） 偏移特性 躲负荷

防三相失压误动（一相、两相、三相失压发信，闭锁保护） 4.零序保护

零序保护受运行方式，接地点影响较大，所以在有一段投入时，在运行方式改变时，应注意校核定值。（目前零序一段一般不投入）

变压器间隙零序保护应与线路重合闸时间配合，防止非全相期间保护误动。 5.高频保护

具有光纤通道的线路，两套装置宜均采用光纤通道传送信息，对短线路宜分别使用专用光纤芯；对中长线路，宜分别独立使用2Mb/s 口，还宜分别使用独立的光端机。具有光纤迂回通道时，两套装置宜使用不同的光纤通道。

使用两个路由器

如同杆并架双回线，两套装置均采用光纤通道传送信息，并分别使用不同的光纤芯；如非同杆并架双回线，其一套装置采用另一回线路的光纤通道，另一套装置采用光纤迂回通道等。

传输线路纵联保护信息的数字式通道传输时间应不大于 12ms；点对点的数字式通道传输时间应不大于5ms；传输线路纵联保护信息的模拟式通道传输时间，对允许式应不大于15ms；对采用专用信号传输设备的闭锁式应不大于5ms；

直流换流站换向失败、功率导向等——对高频保护的影响 6.光纤通道

专用光纤：一根光纤只用来传输一个方向的保护信息，不与其它任何信息复用；一对光纤可用来传输（双向）一条线路两侧的保护信息。

复接：保护信息按G.703同向接口形式，和其它信息复用后一起传输。

7.光纤差动保护

差动保护采用两侧差动继电器交换允许信号的方式，安全性高。装置异常或TA断线，本侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧不会向本侧发允许信号，从而保证差动保护不会误动。

采用了经差流开放的电压起动元件，负荷侧装置能正常起动 。 能实时监测通道工作情况，当通道发生故障或通道网络拓扑发生变化时，装置能起动新的同步过程，直至两侧采样重新同步，同时记录同步次数及通道误码总数等；两侧采样没有

同步时，差动保护自动退出。

光纤差动保护运行中应注意的问题：

? 极性不对造成误动

? 一侧误短接CT ? 一侧误改定值

? 一侧检修，一侧开关未停（3/2接线侧合环运行） ? 两侧压板不对应 ? 不能使用自愈环（两侧通道切换时，不能保证同时性。可能造成电流值不是同一时刻的） ? 双回线两侧将光纤接错（防止方法：设置不同的地址码）

8.三相不一致保护

对 220kV～500kV 断路器三相不一致，应尽量采用断路器本体的三相不一致保护，而不再另外设置三相不一致保护；如断路器本身无三相不一致保护，则应为该断路器配置三相不一致保护。

三相不一致保护动作时间应为0.5s～4.0s 可调，以躲开单相重合闸动作周期。 9.母线保护

对一个半断路器接线，每组母线应装设两套母线保护；

对双母线、双母线分段等接线，为防止母线保护因检修退出失去保护，母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时，宜装设双母差、双失灵保护。

双母线的母线保护要求：

? 母联与分段断路器的跳闸出口时间不应大于线路及变压器断路器的跳闸出口时间。 ? 能可靠切除母联或分段断路器与电流互感器之间的故障。

? 母线保护仅实现三相跳闸出口；且应允许接于本母线的断路器失灵保护共用其跳闸出口回路。

?

母线保护动作后，除一个半断路器接线外，对不带分支且有纵联保护的线路，

应采取措施，使对侧断路器能速动跳闸。

10.失灵保护

失灵保护的判别元件一般应为相电流元件；发电机变压器组或变压器断路器失灵保护的判别元件应采用零序电流元件或负序电流元件。判别元件的动作时间和返回时间均不应大于20ms。

失灵保护作用：

电压开放标志对侧差动允许标志满足差流方程差动压板投入分相差动投入标志CT断线零序差动投入标志启动? 开关击穿

? 死区故障 二、规程中保护问题

技术上无特殊要求及无特殊情况时，保护装置中的零序电流方向元件应采用自产零序电压，不应接入电压互感器的开口三角电压。

变压器非电气量保护不应启动失灵保护。

两套全线速动保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立。对双母线接线，两套保护可合用交流电压回路。对要求实现单相重合闸的线路，两套全线速动保护应具有选相功能；两套主保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈。两套全线速动保护分别使用独立的远方信号传输设备。

具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障≤20ms；对远端故障≤30ms（不包括通道时间）。

在母联或分段断路器上，宜配置相电流或零序电流保护，保护应具备可瞬时和延时跳闸的回路，作为母线充电保护，并兼作新线路投运时(母联或分段断路器与线路断路器串接)的辅助保护。

CT问题：

? 在各类保护装置接于电流互感器二次绕组时，应考虑到既要消除保护死区，同时又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生的影响。注意保护范围的交叉，CT位置的交叉防止出现死区。一定将开关包在其中，失灵保护CT在中间。 ? 电流互感器带实际二次负荷在稳态短路电流下的准确限值系数或励磁特性（含饱和拐点）应能满足所接保护装置动作可靠性的要求。

? 电流互感器暂态饱和

三、反措中关于保护的要求

? 电流互感器的二次回路必须有且只能有一点接地，一般在端子箱经端子排接地。但对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置，如母差保护、各种双断路器主接线的保护等，则应在保护屏上经端子排接地。

? 电压互感器的二次回路只允许有一点接地，接地点宜设在控制室内。独立的、与其它互感器无电联系的电压互感器也可在开关场实现一点接地。为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关或熔断器等。

? 严禁PT或CT二次回路出现两点或多点接地。在厂/站改扩建时容易发生多点接地情况。 ? PT的二次N600回路多点接地影响。当N600分别在开关场地接地和控制室接地时，如果系统发生故障，变电站地网流过大故障电流，这时N600两端会出现电位差，它将造成中性点的电压相位偏移，进而影响相电压与零序电压的幅值与相位。 从而可能导致距离保护、零序方向保护拒动或误动或可能造成过电压保护误动。

? 装设静态保护和控制装置的屏柜地面下宜用截面不小于100mm2的接地铜排直接连接构成等电位接地母线。接地母线应首末可靠连接成环网，并用截面不小于50mm2、不少于4 根铜排与厂、站的接地网直接连接。 ? 静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面不小于100mm2的接地铜排。屏柜上装置的接地端子应用截面不小于4mm2的多股铜线和接地铜排相连。接地铜排应用截面不小于50mm2的铜排与地面下的等电位接地母线相连。

四、厂网间定值整定配合问题

系统侧线路快速保护不与电厂内保护配合；线路后备保护为确保线末故障有灵敏度，保护范围伸入相邻变压器，并与变压器快速保护配合。线路 纵差保护不需配合； 零序电

流保护需要配合，相关调度机构给出变压器后备保护动作时间限额，电厂按限额整定； 接地距离保护需要配合相关调度机构给出变压器后备保护动作时间限额，电厂按限额整定； 相间距离保护需要配合相关调度机构给出变压器后备保护动作时间限额，电厂按限额整定。电厂内涉及频率、转速的相关保护，如电气频率保护、机械过速保护、加速度保护、OPC等，由电厂根据调度机构的整定原则要求进行整定。

发电机保护：

差动保护不需配合. 发电机完全纵差保护不需配合. 发电机不完全纵差保护不需配合. 匝间保护不需配合. 纵向零序电压保护不需配合. 突变量负序方向保护不需配合. 横差保护不需配合。三次谐波电压单相接地保护不需配合按规程规定，只动作于信号，故不需配合。外加电源式100%定子绕组单相接地保护不需配合， 定子绕组单相接地基波零序过流保护不需配合，转子一点接地保护不需配合， 两点接地保护不需配合。转子过负荷保护不需配合， 定时限过负荷保护不需配合， 反时限过电流保护不需配合。过励磁保护不需配合动作时间不低于厂家提供的设备U/f能力曲线对应值的0.8倍，在设备可承受范围内宜尽量提高。逆功率保护不需配合， 轴电流保护不需配合，误上电保护不需配合。

电流保护需要配合,速断段不需配合。低压过流保护需要配合动作时间宜躲过系统振荡时间，应与升压变压器后备保护动作时间配合。负序过流保护需要配合动作时间应大于升压变压器后备保护动作时间。复合电压过流保护需要配合动作时间宜躲过系统振荡时间，应与升压变压器后备保护动作时间配合。阻抗保护需要配合与升压变压器相间后备保护配合,并躲系统振荡周期。基波零序过电压保护需要配合按正常运行时的最大不平衡电压整定，电压定值躲不过出线故障时，动作时间应与出线接地后备保护动作时间配合，出线接地后备保护宜保全线有灵敏度。定子过负荷保护需要配合，定子绕组对称过负荷保护投跳闸时与系统后备保护动作时间配合。反时限过电流保护需要配合高压母线故障时，动作时间应与系统相间后备保护动作时间配合，并考虑满足设备承受能力，转子表层负序过负荷保护需要配合，负序定时限过负荷保护投跳闸时与系统后备保护动作时间配合。过电压保护需要配合对200MW及以上汽轮发电机，电压定值不低于1.3倍额定电压；对水轮发电机，电压定值不低于1.5倍额定电压；对采用可控硅励磁的水轮发电机，电压定值不低于1.3倍额定电压。低电压保护需要配合电压定值不高于0.6倍额定电压，延时不小于4s（低于系统（所在地区）低压减载最低一级定值）。频率保护需要配合。失磁保护需要配合。失磁保护需要配合。

变压器保护： 差动保护不需配合。零序过压保护不需配合，（适用于中性点全绝缘变压器）； 间隙零序过压保护不需配合（适用于中性点分级绝缘且装放电间隙的变压器）。 方向过流保护需要配合，动作时间应与系统后备保护动作时间配合； 复合电压（方向）过流保护需要配合，动作时间应与系统后备保护动作时间配合； 负序过流保护需要配合，负序过流应躲系统非全相，动作时间与系统后备保护时间配合。阻抗保护需要配合与出线距离保护配合； 零序电流保护需要配合与出线零序电流或接地距离保护配合（适用于中性点直接接地变压器）。间隙零序电流保护需要配合动作时间与出线接地距离II段配合，并躲系统非全相时间。自耦变压器的接地保护需要配合，高中压侧的方向零序过流保护需要与出线零序电流或接地距离保护配合； 高中压侧的不带方向的零序过流保护需要与出线零序电流或接地距离保护配合； 中性点零序过流保护需要与本变压器高中压侧零序电流保护配合，且与出线零序电流保护配合。

第二讲：CT、PT回路异常对继电保护的影响

主要内容：1.CT饱和对保护的影响；2.CT、PT二次多点接地对保护的影响；3.直流系统干扰对保护的影响

一、 CT饱和对保护的影响 1. CT饱和原理介绍（由二次负载向CT看，CT等效为电流源，内阻很大，不考虑漏磁） CT暂态饱和的实质是励磁磁路饱和导致的。

如上等效电路图，电流互感器基本穿变原理：由于Zm＞＞Zr，所以I3分流很小，I1=I2； CT穿变误差实际上就是受到励磁支路阻抗的影响，即I3的分流大小影响。CT出现饱和时，其励磁阻抗Zm大大减小，导致I3分流增大，从而导致保护装置采样的电流I2，与实际电流I1之间存在较大差异。也就相当于二次负载回路电压Ude升高，导致励磁回路特性变化。 CT励磁磁通特性：全偏移特性；无偏移特性。与一次电流I中的分周期分量大小及一次电流本身的非周期分量的衰减时间常数有关，还与CT二次回路本身的时间常数有关。 变压器空载合闸时出现的励磁涌流的波形，明确显示了非周期分量衰减的过程，由开始的急剧偏向坐标轴的一侧，逐渐衰减为对称波形。励磁涌流波形中出现的间断现象，正是由于CT二次电流一部分进入励磁回路。

CT的磁通非周期分量叠加周期分量。如下图，在Фm以上的磁通，由于饱和而被削平，只有下半部分保留。

CT的饱和主要取决于非周期分量的大小和时间常数。

CT剩磁问题：微机保护作为CT的二次负载几乎为纯电阻负载。断路器一般在电流过零点跳闸，此时CT励磁回路磁通最大。切除故障后，CT内剩磁最多。再次发生故障时，CT磁通方向与剩磁相同，磁通叠加将有可能到达饱和值，容易因此CT暂态饱和。

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