1、华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院各级电压网络保护配置的一般情况各级电压网络保护配置的一般情况 一、一、110千伏电网的保护千伏电网的保护 在110千伏中性点非直接接地电网中的架空线和电缆线路上，一应装设相间短路及单相接地的保护装置。 相间短路保护，一般采用两相式接线，在同一电压的所有线路上装设在同名的两相上(例如上A,C相)，以保证在大部分两点接地故障时，切除一个故障点。保护装置采用远后备方式。 对于单侧电源辐射形电网的单回线路，一般装设带速断或不带速断的过流保护、保护装置可采用定时限或反时限特性。对带电抗器的线路，如断路器不能切除电抗器前的短路, 则不应装设电流速断。这时, 电抗器前
2、的故障由母线保护切除。 华中科技大学电气学院对于由发电厂母线引出的不带电抗器的线路，应装设无时限电流速断，其保护范围应包括所有使母线残压低于5060%额定电压的短路点。为满足这一要求，必要时允许电流速断无选择性动作，并以自动重合闸等装置来纠正。 对于多电源的复杂网络，如果电流保护难以满足要求，则应采用较高级的保护。 对于发电厂引出的电源联络线，如果方向电流保护不能满足要求，可采用简单的距离保护，如线路很短；(12公里)，可以采用纵差动保护。对于平行线路，以方向横差动作主保护，以电流方向(或不带方向)保护作后备保护。 华中科技大学电气学院对于单相接地故障，在出线不多的情况下，一般装设反应于零序电
3、压的信号，在出线较多的情况下，则应装设接地保护，作用于信号。只有在根据人身及设备安全的要求，必要时才装设动作于跳闸的接地保护。对运行中可能经常出现过负荷的电缆线路，可装设过负荷保护，一般作用于信号，必要时动作于跳闸。 二、二、3566千伏电网的保护千伏电网的保护 在3566千伏中性点非直接接地电网的线路上，应装设相间短路的保护装置。对单相接地故障，一般装设网络单相接地的信号装置，有条件时，应装设单相接地保护。 相间短路保护如由电流继电器构成，应按两相式接线，并在同一电压的所有线路上均装在同名的两相上。保护装置采用远后备方式。华中科技大学电气学院在单侧电源的辐射形单回线路上，应尽量采用阶段式的电
4、流电压保护，当不能满足快速性或灵敏性要求时或保护构成过于复杂时；宜采用距离保护。 对于环形网络，为了简化保护。可采用故障时先将网络自动解列披后自动恢复的方法。或正常时就开环运行，而在故障后利用备用电源自动投入装置来恢复对用户的供电。 对于平行线路，一般应装设横差动方向保护或电流平衡保护作主保护。而以接于两回线电流之和的电流保护或距离保护作为后备保护，以及单回线运行时的主保护和后备保护。 在运行中可能经常出现过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护，一般作用于信号，必要时动作于跳闸。华中科技大学电气学院三，三，110330千伏电网的保护千伏电网的保护 在110330千伏中性点直接接地的电网中，应装设接
5、地短路和相间短路的保护装置。而且一般均应装振荡闭锁。 后备保护按以下原则考虑： 110KV线路一般采用远后备。但电网主要部分的某些线路时，如技术上难以实现远后备时。也可采用近后备。220330千伏线潞一般采用近后备，但网络中某些线路如能实现远后备，则宜采用远后备。当保护采用近后备时，零序电流保护应能同时实现远后备。 在110千伏及以上的线路上，如电网结构不很复杂，可以先考虑采用阶段式电流电压保护(带方向或不带方向)。当不能满足选择性、灵敏性及快速性要求时，则应采用距离保护。华中科技大学电气学院对110330千伏线路，当根据系统稳定的要求，以及当线路发生短路，使发电厂或重要用户的电压低于60额定
6、电压时，应装设全线速动的高频保护或纵差动保护(一般指不长于7公里的短线路)。在平行线路上，一般装设相间横联差动方向保护作为主保护。以带方向或不带方向的电流保护或距离保护作为后备保护，以及单回线运行时的主保护及后备保护。当采用近后备方式时,后备保护分别接于每一回路。当采用远后备方式时,后备保护一般接于两回线电流之和上。对于单相接地短路，一般装设带方向或不带方向的阶段式零序电流保护，在短线路的环网中，如果这种保护不能满足选择性、灵敏性和快速动作的要求时，可采用接地距离保护。华中科技大学电气学院在平行线路上一般装设零序横差动保护作为主保护，以接于每一回线路的阶段式带方向或不带方向的零序电流保护作为后
7、备保护。为了提高保护的灵敏度，作为相邻线路的后备保护，可按于两回线零序电流之和上。在220330千伏长距离、重负荷的输电线路上，还应考虑许多特点，例如，在线路上装有串联补偿电容，由于线路长，采用分裂导线使分布电容数值很大，线路可能非全相运行或在单相自动重合闸中出现非全相状态，短路的暂态过程中产生高频或低频分量的电流，以及可能出现危及设备绝缘的过电压等等。因此，在选择保护装置时，应采取必要的措施，以保证保护装置正确工作。 华中科技大学电气学院第六节第六节 高压输电线路保护高压输电线路保护 - 超高压输电线路由于种种原因会发生各种短路故障。随着输电线路电压等级的提高，为了电网的安全，要求尽快切除故
8、障。 高压网络上出现的振荡、串补等问题，又使得高压网络的继电保护更趋复杂化。华中科技大学电气学院 一、零序电流保护和方向性零序电流保护 超高压输电线路故障一般可以划分为两类：相间故障和接地故障。相间故障一般指两相、两相接地或三相短路；接地故障一般指两相接地短路和单相接地短路。用零序电流保护可以灵敏地反应接地故障。 零序电流保护分I段、段和段，华中科技大学电气学院故障K愈远，A側零序电流愈小：华中科技大学电气学院系统中出现零序电流且零序电流的分布与接地点的位置和数目相关。发生接地短路时，系统中出现零序电压，且故障点零序电压U0最高，而变压器中性点的零序电压为0，保护安装处母线A、B的零序电压取决
9、于变压器零序阻抗的大小。零序功率S0=U0I0。故障点的零序功率最大，零序功率方向在故障线上是由线路指向母线，在非故障线路上却从母线流向线路。在故障线路上，零序电压和零序电流间的相差角0取决于线路和变压器的零序阻抗角K0，即-0=180-K0。若k0为80左右，则0在-100左右。华中科技大学电气学院2. 大接地电流系统中的方向零序电流保护大接地电流系统中的方向零序电流保护变压器中性点接地方式的安排“应尽量保持变电所零序阻抗基本不变”多段方向零序电流保护的构成仅在多段式零序电流保护中增加一个零序功率方向元件，并与零序电流测量元件构成与门共同判别是否在保护线路正方向发生了接地短路。华中科技大学电
10、气学院1 1、零序电流速断、零序电流速断( (零序零序I I段段) )保护保护 零序电流速断保护的整定原则如下。 (1)躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0max。 (2)躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流3I0.bt。 如果保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸的时间，则可以不考虑条件(2)。保护整定值应选取(1)、(2)中较大者。但在有些情况下，如按照条件(2)整定将使整定电流过大。因此当保护范围小时，也可以采用在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序I段带有一个小的延时(约0.1s)，以躲开断路器三相不同期合闸的时间，这样在整定值上就无须
11、考虑条件(2)了。 华中科技大学电气学院 (3)当线路上采用单相自动重合闸时，按上述条件(1)、(2)整定的零序I段，往往不能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时，所出现的最大零序电流。而如果按这一条件整定，则正常情况下发生接地故障时，其保护范围又要缩小，不能充分发挥零序I段的作用。 因此，为了解决这个矛盾，通常是设置两个零序I段保护。其中： 一个是按条件(1)或(2)整定(由于其整定值较小，保护范围较大，因此，称为灵敏I段)，它的主要任务是对全相运行状态下的接地故障起保护作用，具有较大的保护范围，而当单相重合闸起动时，则将其自动闭锁，需待恢复全相运行时才能重新投入； 华中科技大学电气学院
12、另一个是按条件(3)整定(由于它的定值较大，因此称为不灵敏I段)，装设它的主要目的， 是为了在单相重合闸过程中，其它两相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏I段的缺陷，尽快地将故障切除。 当然，不灵敏I段也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围较灵敏I段为小。华中科技大学电气学院2 2、零序电流限时速断、零序电流限时速断( (零序零序段段) )保护保护 零序段保护的工作原理，其起动电流首先考虑和下一条线路的零序电流速断相配合，并带有高出一个t的时限，以保证动作的选择性。 但是，应当考虑分支电路的影响，因为它将使零序电流的分布发生变化。华中科技大学电气学院3 3、零序过电流、零序过电流(
13、(零序零序段段) )保护保护 零序段保护的作用，在一般情况下是作为后备保护使用，但在中性点直接接地电网中的终端线路上，它也可以作为主保护使用。 在零序过电流保护中，对继电器的起动电流，原则上是按照躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流Iunb.max来整定。同时还必须要求各保护之间的灵敏系数上要互相配合，满足灵敏系数和选择性的要求。 因此，实际上对零序过电流保护的整定计算，必须按逐级配合的原则来考虑。具体地说，就是本保护零序段的保护范围，不能超出相邻线路上零序段的保护范围。华中科技大学电气学院 4 4、方向性零序电流保护、方向性零序电流保护 在双侧或多侧电源的网络中，电源处变压
14、器的中性点一般至少有一台要接地，由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此在变压器接地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。 零序功率方向继电器接于零序电压和零序电流之上，它只反应零序功率的方向而动作。当保护范围内部故障时，按规定的电流、电压正方向看，3I0超前于3U0为90110 (对应于保护安装地点背后的零序阻抗角为8570的情况)，继电器此时应正确动作，并应工作在最灵敏的条件之下，亦即继电器的最大灵敏角应为一95一110 (电流超前于电压)。华中科技大学电气学院 二二、线线 路路 距距 离离 保保 护护 1、距离保护作用原理 在线路发生短路
15、时阻抗继电器测到的阻抗ZKUKIKZd等于保护安装点到故障点的(正序)阻抗。显然该阻抗和故障点的距离是成比例的。因此习惯地将用于线路上的阻抗继电器称距离继电器。 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。华中科技大学电气学院距离保护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80一85，瞬时动作。 距离保护段：距离保护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t动作。 距离保护段：按躲开正常运行时负荷阻抗来整定。0ltI1tII1tIII1tI2tII2tIII2ttI3tIII3tII
16、I4图11-15 三段式电流保护的延时特性华中科技大学电气学院 2 2、影响距离保护正确工作的因素及防止方法、影响距离保护正确工作的因素及防止方法 短路点过渡电阻的影响 电力系统中短路一般都不是纯金属性的，而是在短路点存在过渡电阻。它的存在，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)。 在单电源网络中，过渡电阻的存在，将使保护区缩短；而在双电源网络中，使得线路两侧所感受到的过渡电阻不再是纯电阻，通常是线路一侧感受到的为感性，另一侧感受到的为容性，这就使得在感受到感性一侧的阻抗继电器测量范围缩短，而感受到容性一侧的阻抗继电器测
17、量范围可能会超越。华中科技大学电气学院 解决过渡电阻影响的办法有许多。 例如： 采用躲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。华中科技大学电气学院 系统振荡的影响系统振荡的影响 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。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
18、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。华中科技大学电气学院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
19、，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。 华中科技大学电气学院 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，
20、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。华中科技大学电气学院 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。分支电流的影响分支电流的影响 在高压网络中，母线上接有不同的出线，有的是并联分支，有的是电厂，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zK会因为电厂对故障有助增作用而增大。同样对于下回线路为双回线路的情况，则又
21、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。华中科技大学电气学院TVTV断线断线 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。3 3、距离保护评价、距离保护评价 从对继电保护所提出的基本要求来评价距离保护，可以作出如下几个主要的结论： (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。华中科技大学电气学院(2)距离保护段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的8085。因此，两端合起来就会在3040的
22、线路长度内的故障不能从两端瞬时切除，在一端须经0.5s的延时才能切除，在220kV及以上电压的网络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。 华中科技大学电气学院三、高频保护三、高频保护 由于距离保护存在部分线路故障要经0.5s延时切除的
23、缺陷，不能满足系统稳定的要求，因此，距离保护就不能完全代替线路的主保护。为此，线路主保护就由全线速动的保护高频保护来实现。华中科技大学电气学院1高频保护工作原理 所谓高频保护，就是将线路两端的电流相位(或功率方向)转化为高频信号，然后，利用输电线路本身，构成一高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流相位(或功率方向)的一种保护装置。就其原理看，它不反应于保护范围以外的故障，在参数选择上也无需和下一条线路相配合，因此，高频保护的动作不带延时，实现全线速动。高频保护是220kV及以上电压等级复杂电网的主要保护方式。 目前广泛采用的高频保护，按其工作原理的不同，可以分为两大类，即方向高频保护和
24、相差高频保护。华中科技大学电气学院方向高频保护的基本原理是：比较被保护线路两端的功率方向；而相差高频保护的基本原理则是：比较线路两端电流的相位。 可以分成：经常无高频电流(即所谓故障时发信)和经常有高频电流(即所谓长期发信)两种方式。在这两种工作方式中，以其传送的信号性质不同，又可以分为传送闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种类型。华中科技大学电气学院所谓闭锁信号是指：“收不到这种闭锁信号是高频保护动作跳闸的必要条件”。结合高频保护的工作原理来看，就是当区外故障时，由一端的保护发出高频闭锁信号，将两端的保护闭锁；而当区内故障时，两端均不发高频闭锁信号，因而也收不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。 所
25、谓允许信号是指：“收到这种允许信号是高频保护动作跳闸的必要条件”。因此，当区内故障时，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保护装置能够动作于跳闸；而当区外故障时，则因近故障点端不发允许信号，故对端保护不能跳闸。而近故障点的一端，则因判别故障方向的元件不动作，也不能跳闸。华中科技大学电气学院所谓跳闸信号则是指：“收到这种跳闸信号是保护动作于跳闸的充分而必要的条件”。实现这种保护时，实际上是利用装设在每一端的电流速断、距离保护段或零序电流速断等保护，当其保护范围内部故障而动作于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其他控制元件而直接使对端的断路器跳闸。华中科技大学电气学院2方向高频保护 (1
26、)高频闭锁方向保护的基本原理。目前广泛应用的高频闭锁方向保护，是以高频通道经常无电流而在外部故障时发生闭锁信号的方式构成高频通道经常无电流而在外部故障时发生闭锁信号的方式构成的。的。此闭锁信号由短路功率方向为负的一端发出，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故称为高频闭锁方向保护。 这种保护的工作原理是，利用非故障的线路发出闭锁该保护的高利用非故障的线路发出闭锁该保护的高频信号，频信号，而不是利用故障线路两端同时发出高频信号使保护动作于跳闸，这样就可以保证在内部故障并伴随有通道的破坏时(例如通道所在的一相接地或是断线)，保护装置仍然能够正确地动作，这是它的主要优点，也是 这种高频信号工
27、作方式得到广泛应用的主要原因之一。华中科技大学电气学院(2)高频闭锁负序方向保护的构成原理。利用负序功率的高频闭锁负序方向保护，可以反应于各种不对称短路，又由于三相短路的开始瞬间，总有一个不对称的过程，因此，如果负序方向元件能够在这个过程中来得及启动，并采取措施把它们的动作固定下来，则也是可以反应三相短路的。华中科技大学电气学院(3)高频闭锁距离保护和高频闭锁零序保护的基本原理。高频闭锁方向保护，可以快速地切除保护范围内部的各种故障，但却不能作为变电所母线和下一条线路的后备保护。至于距离保护，它只能在线路中间60一70的范围内瞬时切除故障，而在其余的3040长度的范围内，要以一端带有第段的时限
28、来切除。由于在距离保护中所用的主要继电器(如启动元件、方向阻抗元件等)都是实现高频闭锁方向保护所必需的，因此，把两者结合起来，做成高频闭锁的距离保护，使得在内部故障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同的时限特性，起到后备保护的作用，就可以兼有两种保护的优点，并且能简化保护的接线。华中科技大学电气学院高频闭锁零序保护的工作原理与高频闭锁距离保护相同，只需用三段式零序元件代替上述三段式距离元件并和高频部分相配合即可实现。华中科技大学电气学院3相差高频保护 相差动高频保护的基本原理，是比较被保护线路两端短路电流的相位。如果采用电流的给定正方向，是由母线流向线路，这样，当在保护范围内部故障时，在理想
29、情况下，两端电流相位相同，两端保护装置应动作，使两端的断路器跳闸；而当在保护范围外部故障时，两端电流相位相差180，保护装置则不应动作。 为了满足以上要求，若采用高频通道经常无电流工作方式，当短路电流为正半周时，使它操作高频发信机发出信号，而在负半周则不发信号，如此不断地交替进行。 这样，当在保护范围内部故障时，由于两端的电流同相位，它们将同时发出信号也同时停止信号，因此，从两端收信机所收到的信号就是间断的。华中科技大学电气学院当在保护范围外部故障时，由于两端电流的相位相反，两个电流仍然在它自己的正半周发出高频信号。因此，两个高频信号发出的时间就相差180，这样，从两端收信机中所收到的总信号就
30、是一个连续不断的高频信号。 当保护范围内部故障时，收信机收到间断的高频信号，继电器动作当保护范围内部故障时，收信机收到间断的高频信号，继电器动作即可跳闸。当保护范围外部故障时，收信机收到连续的高频信号，继电器即可跳闸。当保护范围外部故障时，收信机收到连续的高频信号，继电器不能动作。不能动作。华中科技大学电气学院由以上分析可以看出，对于相差动高频保护：当在保护范围外部故障时，由对端送来的高频脉冲信号正好填满本端高频脉冲的空隙，使本端的保护闭锁。填满本端高频脉冲空隙的对端高频脉冲就是一种闭锁信号。当在保护范围内部故障时，没有这种填满空隙的脉冲，就构成了保护动作跳闸的必要条件。因此相差动高频保护也是
31、一种传送闭锁信号的保护。 相差高频保护是比较线路两侧电流 “I1+KI2” 的相位的保护。华中科技大学电气学院四、自动重合闸四、自动重合闸 1自动重合闸装置重要性电力系统的运行经验表明，架空线路故障大都是瞬时性的。例如，由雷电引起的绝缘子表面闪络、大风引起的碰线、通过鸟类以及树枝等物掉落在导线上引起的短路等，当线路被断路器迅速断开以后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，外界物体(如树枝、鸟类等)也被电弧烧掉而消失。此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能够恢复正常的供电，因此，称这类故障是瞬时性故障。除此之外，也有永久性故障。例如由于线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障，在线路被
32、断开之后，它们仍然是存在的。这时，即使再合上电源，由于故障仍然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能恢复正常的供电。华中科技大学电气学院在电力系统中采用了自动重合闸，即当断路器跳闸之后，经一时间间隔，能够自动地将断路器重新合闸的装置。 在线路断路器上装设重合闸以后，不论是瞬时性故障还是永久性故障都得完成一次重合。因此，在重合以后可能成功(指恢复供电不再断开)，也可能不成功。根据运行资料的统计，成功率一般在60一90之间2对自动重合闸装置的基本要求 (1)在下列情况下，重合闸不应动作： 1)由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时。 2)手动投入断路器，即被保护动作将其断开时。 (2
33、)动作次数应符合预先的规定。如一次重合闸就应该只动作一次，当重合于永久故障而再次跳闸以后，就不能再重合。 华中科技大学电气学院(3)动作成功以后，应能自动复归，准备好下一次再动作。 (4)在双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同步问题，并满足所提出的要求。(5)当断路器处于不正常状态(例如操动机构中使用的气压、液压降低等)而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。 (6)应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作(即所谓前加速、后加速)，以便更好地和继电保护相配合，加速故障的切除。前加速方式广泛用于中低压电网中。后加速方式广泛用于超高压电网中。 华中科技大学电气学
34、院后加速保护的优点如下： 1)第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。 2)保证了重合到永久性故障能瞬时切除，并仍然有选择性。 3)和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般说来是有利而无害的。华中科技大学电气学院自动重合闸的类型自动重合闸的类型三相重合闸 指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器。若为暂时性故障则重合闸成功。否则保护再次动作跳三相断路器。单相重合闸 指线路上发生单相接地故障时，保护动作只跳开故障相的断路器，然后进行单相重合。如果故障是暂时性的，则重合后，便恢复三相供电；如果故障
35、是永久性的，而系统又不允许长期非全相运行时，则重合后，保护动作跳开三相断路器，不再进行重合。华中科技大学电气学院综合重合闸综合重合闸装置是将单相重合闸和三相重合闸综合在一起。 当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式；当发生相间短路时，采用三相重合闸方式。 综合重合闸装置经过转换开关的切换，一般都具有单相重合闸，三相重合闸，综合重合闸和直跳等四种运行方式。华中科技大学电气学院综合自动重合闸，是单相自动重合闸和三相自动重合闸的综合。因为在超高压线路上，实现单相自动重合闸有以下许多显著的优点： (1)能在绝大多数的故障情况下，保证对用户的连续供电，从而提高供电的可靠性。 (2)在双侧电源的联络线上
36、，采用单相重合闸，可以在故障时，不中断两个系统之间的联系，提高系统并列运行的稳定性。对于联系比较薄弱的系统，当三相切除后，用三相重合闸很难恢复同步时，采用单相重合闸，可避免两系统的解列。 华中科技大学电气学院采用单相重合闸的缺点如下： (1)需要有分相操作的断路器。 (2)需要专门的选相元件与继电保护相配合，再考虑一些特殊的要求后，使重合闸回路的接线比较复杂。 (3)在单相重合闸过程中，由于非全相运行，可能会引起本线路和电力网中其他线路的保护误动作，这将使保护的接线、整定计算和调试工作更为复杂化。华中科技大学电气学院实现综合自动重合闸时，应考虑以下基本原则： (1)单相接地短路时，跳开单相，然
37、后进行单相重合，如重合不成功，则跳开三相，不再进行重合。 (2)各种相间短路时，跳开三相，然后进行三相重合，如重合不成功，仍跳开三相，不再进行重合。 (3)当选相元件拒绝动作时，应能跳开三相并进行三相重合。 (4)对于非全相运行中可能误动作的保护，应进行可靠的闭锁；对于在单相接地时可能误动作的相间保护(如距离保护)，应有防止单相接地误跳三相的措施。 华中科技大学电气学院(5)当一相跳开后，重合闸拒绝动作时，为防止线路长期非全相运行，应将其他两相自动断开。 (6)任两相的分相跳闸继电器动作后，应联跳第三相，使三相断路器均跳闸。 (7)无论单相或三相重合闸，在重合不成功之后，均应考虑能加速切除三相
38、，即实现重合闸后加速。 (8)在非全相运行过程中，如又发生另一相或两相的故障，保护应能有选择性地予以切除。 上述故障如发生在单相重合闸的脉冲发出以前，则在故障切除后能进行三相重合；如发生在重合闸脉冲发出以后，则切除三相不再进行重合。 华中科技大学电气学院(9)对气压或液压传动的断路器，当气压或液压低至不允许实行重合闸时，应将重合闸回路自动闭锁；但如果在重合闸过程中，气压或液压下降到低于允许值时，则应保证重合闸动作的完成。 600MW发电机组，对三相重合闸的电气扰动，往往会导致汽轮发电机轴系扭振疲劳寿命的损耗，达到不能承受的程度，故上述第(2)、第(3)两项的三相重合闸不准使用。华中科技大学电气
39、学院五、重合闸和继电保护的配合五、重合闸和继电保护的配合 在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合的方式有两种，即重合闸前加速保护动作和重合闸后加速保护动作。 1自动重合闸前加速保护动作 简称“前加速”。图中每一线路上均装带延时的过电流保护，其动作时限是按阶梯形原则选择的。华中科技大学电气学院 在断路器1QF处不仅装有过电流保护，而且还装有能保护到最末级线路L3的无时限电流速断保护和自动重合闸装置ARD。 在线路在线路L1L1或或L2L2或或L3L3上发生故障，断路器上发生故障，断路器1QF1QF处的电流速断保护处的电流速断保护无无选择选择无延时无延时地地跳开断路器跳开断路器lQFlQF。然后自
40、动重合闸将1QF重合一次。如果是暂时性故障，则重合成功。如果是永久性故障，则在断路器1QF重合之后，过电流保护将据故障情况按时限选择地将故障线路的断路器跳开。华中科技大学电气学院采用“前加速”的优点：能快速切除瞬时性故障，使暂时性故障来不及发展成为永久性故障，而且使用设备少，只需一套ARD自动重合闸装置，缺点：是重合于永久性故障时，再次切除故障的时间会延长，“前加速”方式只用于35 kV及以下的网络。华中科技大学电气学院2 2自动重合闸后加速保护动作自动重合闸后加速保护动作 简称“后加速”。采用这种方式，一般每条线路均配备完善的保护(如距离保护第1、2、3段等)和自动重合闸装置。 如图1127
41、所示。当任一线路上发生故障时，首先由故障线路有选择性的保护(一般是线路的主保护)将故障切除，然后故障线路的自动重合闸装置重合，同时将本线有选择性动作的保护的延时部分退出工作延时部分退出工作。如果是暂时性故障，则重合成功，恢复正常供电。如果是永久性故障，保护瞬时将故障再次切除。华中科技大学电气学院后加速保护的优点如下：后加速保护的优点如下： 1)第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。 2)保证了重合到永久性故障能瞬时切除，并仍然有选择性。 3)和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般说来是有利而无害的。华中科技大学电气学院第七节第七节 600MW发电机组厂用电系统保护发
42、电机组厂用电系统保护一、厂用变压器保护 1高压厂用变压器 (1)差动保护I。 (2)差动保护(可和大差动保护合用)。 (3)(复合)低压过流。 (4)(分支)过流。 2低压厂用变压器 (1)差动保护。 (2)电流速断。 (3)(复合)低压过流。 (4)(分支)过流。华中科技大学电气学院二、厂用馈线保护 (1)电流速断保护。 (2)过流保护。 (3)接地保护。 三、高压电动机保护 (1)差动保护(可选)。 (2)正序短路电流保护。反应正序短路电流，正序保护的定值在电动机启动过程中自动加倍，启动结束后恢复原值。(3)负序短路电流保护。该保护包括断相和反相、反时限特性保护。(4)接地保护。该保护反应
43、零序电流大小。华中科技大学电气学院(5)过、欠压保护。该保护反应电网电压的大小。 (6)过热保护。该保护综合计及电动机正序电流和负序电流的热效应，对电动机过载、启动时间过长和堵转提供保护。(7)热记忆保护。该保护在电动机过热保护跳闸后，不能立即启动，需等到电动机散热到允许启动的温度时才能启动。 四、柴油发电机保护 柴油发电机一般配置以下保护： (1)低电压保护。 (2)过电压保护。华中科技大学电气学院(3)低频保护。 (4)逆功率保护。 (5)失磁保护。 (6)低压过流保护。 (7)零序过压保护。 (8)超速保护等。华中科技大学电气学院五、直流系统接地寻找 一般采用电压继电器监视直流系统对地的
44、绝缘水平。当发现直流系统接地后，应依次拉开每一条直流线路查找接地点；若拉开某一直流线路后绝缘恢复，则该线路即为直接地故障的直流线路。 现在已研制出了有选择地查找故障直流线路的和仪器(包括微机保护)。华中科技大学电气学院第八节 600MW发电机变压器组保护配置实例 一、按双重化配置 发电机一变压器组的微机型保护装置按双重化配置(非电气量除外)： (1)两套发电机一变压器组的微机型保护装置(包括出口跳闸回路)完整、独立安装在各自的屏内，之间没有任何电气联系。任何一套退出或检修时，不影响另一套运行。 (2)每套保护装置，均配置于完整的差动、后备保护。 (3)每套装置的交流电压和交流电流，分别取自电压
45、互感器和电流互感器互相独立的绕组，其保护范围交叉重叠，没有死区。华中科技大学电气学院二、发电机保护 1差动保护 差动保护具有以下主要功能： (1)具有防止区外故障误动的比例制动特性。 (2)当电流互感器回路发生断线时，可发出报警信号。 (3)在同一相上出现两点接地故障(一点区内、一点区外)时，可动作出口。 (4)动作电流的整定范围为0.11.0倍额定电流可调。 (5)动作时间(2倍整定电流时)不大于30ms。 (6)差动保护动作跳闸。华中科技大学电气学院2负序电流保护 负序电流保护由定时限和反时限两部分特性构成，满足电机厂提供的A值。 (1)定时限部分具有灵敏的报警单元。 (2)反时限部分，动
46、作电流按照制造厂提供的发电机承受负序电流的能力整定，且能反应负序电流变化时，发电机转子的热积累过程。 (3)反时限特性，由定时限段、反时限段、速断段三部分组成。反时限特性的长延时，可整定到1000s。 (4)保护固有延时不大于50ms。 (5)负序电流保护动作跳闸。华中科技大学电气学院3失磁保护 失磁保护的主要功能如下：(1)失磁保护由双下抛圆特性的阻抗元件、主变压器高压侧低电压元件、机端低电压元件、负序电压闭锁元件组成。 (2)能检测机组的异步边界和不同负荷下，各种全失磁和部分失磁。 (3)能防止机组正常进相运行时和电力系统振荡时的误动；能防止系统故障、故障切除过程中以及电压互感器断线时的误
47、动。当电压互感器回路断线时，能发出报警信号。 (4)固有延时不大于50ms。 华中科技大学电气学院(5)失磁后：当主变压器高压侧电压低于设定值、机端负序电压、TVl断线、TV2断线闭锁时，经h延时，动作于跳闸；当机端电压低于设定值，阻抗继电器动作，负序电压闭锁，经2延时，动作于跳闸。低电压判据用软件投退。4逆功率保护 逆功率保护分为两个部分：作为保护装置程序跳闸的启动元件；作为逆功率保护(即电动机运行方式保护)元件。华中科技大学电气学院其主要功能如下： (1)作为程序跳闸启动元件：在汽机主汽门关闭并且逆功率继电器动作的情况下，经0.5s启动跳闸；作为电动机运行方式保护元件：当发电机一变压器组在
48、线运行时，逆功率继电器动作，但未得到主汽门关闭信号时，经2s启动跳闸。 (2)有功测量原理与无功大小无关。 (3)当电压互感器回路断线时，闭锁保护装置，并发出报警信号。 (4)有功最小整定值，小于1W。 (5)返回系数，不小于0.9。 (6)固有延时(1.2倍整定值时)，不大于50ms。 (7)逆功率保护动作跳闸。华中科技大学电气学院5过负荷保护 过负荷保护，由定时限和反时限两部分组成。定时限启动报警。反时限部分，具有与发电机定子绕组过载容量相匹配的特性，可以模拟定子绕组的热积累过程，启动跳闸。 6定子接地保护 保护装置由机端零序过电压保护和三次谐波电压保护构成。保护装置具有以下功能： (1)
49、保护范围为定子绕组的100。 (2)三次谐波式，能通过参数监视功能，提供整定依据。 (3)能满足在机组启动过程中，对发电机接地故障提供保护。 (4)固有延时不大于30ms。华中科技大学电气学院7低频保护 低频保护的主要功能如下： (1)能反应频率下降和分段计时。 (2)在停机过程和停机期间自动闭锁。 (3)在发电机一变压器组断路器合闸后，自动投入。 (4)当电压互感器回路断线时闭锁装置，并发出报警信号。 (5)频率测量范围为2065Hz；频率测量允许误差土0.01Hz。 (6)第一时限动作于发信号，第二时限动作于程序跳闸。华中科技大学电气学院8过励磁保护 其主要功能如下： (1)保护装置设有定
50、时限和反时限两个部分，以便于同发电机和变压器的过励磁特性近似匹配。低定值定时限动作于信号，低定值反时限及带延时的高定值动作于跳闸。 (2)当电压互感器回路断线时闭锁装置，并发出报警信号。 (3)适用频率范围20200Hz；电压整定范围：1.01.5倍额定电压。 (4)过激磁返回系数不小于0.970.98。 (5)装置固有延时(1.2倍整定值时)不大于70ms。 (6)反时限长延时可整定到1000s。华中科技大学电气学院9过电压保护 保护发电机在启动或并网过程中发生电压升高而损坏发电机绝缘的事故。其主要功能和技术要求如下： (1)电压整定范围：03倍额定电压。 (2)返回系数不小于0.970.9
