电力系统继电保护反事故措施培训(林志强)

1、电力系统继电保护反事电力系统继电保护反事故措施故措施2009年度 一、一、 保护装置类保护装置类1 线路保护线路保护 1.1纵联保护应优先采用OPGW光纤通道，相关通道设备和路由组织应满足传输时间、安全性和可依赖性的要求。1.2 220kV及以上电压等级的微机型线路保护应遵循相互独立的原则按双重化配置，双重化配置除应满足4.5的要求外，还应满足以下要求： 1) 两套保护装置应完整、独立，安装在各自的柜内，每套保护装置均应配置完整的主、后备保护。 2）两套纵联保护的通道（含光纤、微波、载波等通道及加工设备和供电电源等）应遵循相互独立的原则按双重化配置。 注意：纵联保护通道的复用设备（GXC-2M

2、/MUX-2M等）安装在通信机房，电源（48V)由通信专业提供，两套保护通信复用设备的电源应相互独立，并与通信设备（光端机等）的电源相对应。1.3 电流差动保护通道不得采用光纤通道自愈环，应采用点对点方式，以确保保护装置收、发时延一致。非电流差动保护和辅助保护通道可采用光纤通道自愈环。电流差动保护所用的光纤通道要求时延12毫秒。 1.4为防止使用光纤通道的线路保护因传输通道错接而造成保护不正确动作，要求电流差动保护应在装置中设置地址码，非电流差动保护和辅助保护应在通信接口装置中设置地址码。如：RCS901A保护配套的FOX-41定值中的“本侧纵联码”、 “对侧纵联码” ； PSL603G保护定

3、值中的“本侧编号”、“对侧编号 ”。 2 母线保护及断路器失灵保护 2.1 对220kV双母线、双母线分段等接线的变电站，若无母差及失灵保护将导致系统暂态稳定问题且无法采取临时措施解决，应双重化配置母差保护。 2.2双重化配置除应满足4.5的要求外，还应满足以下要求： 1）用于两套母线差动保护的断路器和隔离刀闸辅助接点、切换回路以及与其他保护配合的相关回路应遵循相互独立的原则按双重化配置。 2）新建、技改的双母差双失灵保护，其失灵启动应采用间隔保护单对单启动对应失灵保护方式，并严格核查线路（元件）保护、母差失灵保护直流对应关系；正常运行时，双母差双失灵保护均投入跳闸。如下图： 2.3 微机型母

4、差保护、失灵保护中判别母线和母联开关运行方式的开关量输入接点应采用开关场的母线刀闸和开关的辅助接点，不允许采用经继电器重动的接点，开关量引入采用220V（或110V）直流控制电源。 2.4接入RCS916失灵保护装置的刀闸接点必须采用双位置或磁保持接点。 2.5微机母差保护确保有大差元件，其母差失灵单元与电压闭锁单元的A/D（VFC）、CPU等硬件必须完全独立；母差保护电源和刀闸开入电源要分开，在刀闸电源丢失后母差保护能够记忆原运行状态确保可靠跳闸。 2.6 220千伏（3/2接线除外）母差保护动作时，要求该母线上的线路纵联保护联跳对侧开关。RCS901保护：PSL-603G保护PSL603G

5、保护：RCS931保护： 二二 直流系统、二次回路及抗干扰直流系统、二次回路及抗干扰 1 直流系统直流系统 1.1 互为冗余配置的两套主保护、两套安稳装置、两组跳闸回路、两套通道设备等的直流供电电源必须取自不同段直流母线，新建工程保护操作箱的两组直流之间不允许采用自动切换。 1.2 新建、改造工程，压力低禁止跳、合闸功能应由断路器本体实现，为提高可靠性，应选用具备双套压力闭锁元件的断路器，并分别采用第一、二路直流供电。 1.3目前已运行220KV及以上开关单套配置的压力低禁止跳合闸功能（采用常开节点），其启动直流电源应采用切换后的直流电源。 1.4 场站应具备直流系统配置图，做好直流系统的运行

6、维护，确保失去交流电源后控制电源、保护电源、通信用直流电源能够独立运行设计要求的时间。 1.5 220千伏的带自（磁）保持电压切换继电器，应取自第一路控制电源，对于没有保持功能的电压切换电器，应取自切换后的控制电源。 1.6新建变电站双重化配置的两套保护与断路器的两组跳闸线圈采用一一对应跳闸方式时，其保护电源和对应的跳闸回路控制电源必须取自同一组直流电源。对于采取一对一启动失灵的线路保护、主变保护电源和其启动的失灵保护电源应取自同一组直流电源。 LW12-252开关压力低禁止跳合闸回路（单套继电器），3BP/3BN应取切换后电源。 1.7 由不同熔断器供电或不同专用端子对供电的两套保护装置的直

7、流逻辑回路间不允许有任何电的联系，如有需要，必须经空接点输出。 1.8 所有的独立保护装置都必须设有直流电源断电的自动报警回路。 1.9运行达到6年以上的110千伏以上保护装置直流电源模块应安排更换。 2 二次回路二次回路2.1 电流互感器管理： 电流互感器的设计、选型、试验、校验和参数管理应执行关于加强省网保护和计测量级电流互感器管理的补充规定的要求。2.2 多绕组电流互感器及其二次绕组接入保护回路的接线原则如下： 1) 装小瓷套的一次端子应放在母线侧。 2) 保护接入的二次绕组分配，应特别注意避免当一套线路保护停用（为了试验）而线路急需运行时，出现电流互感器内部故障时的保护死区。220千伏

8、及以上系统为防止电流互感器二次绕组内部故障时，本断路器跳闸后故障仍无法切除或断路器失灵保护因无法感受到故障电流而拒动，断路器保护使用的二次绕组应位于两个相邻设备保护装置使用的二次绕组之间。CT小瓷套安装位置 3) 新安装及解体检修后的电流互感器应做变比及伏安特性试验，并作三相比较以判别二次绕组有无匝间短路和一次导体有无分流；注意检查电流互感器末屏是否已可靠接地。变压器中性点电流互感器的二次回路伏安特性需与接入的电流继电器起动值校对，保证后者在通过最大短路电流时能可靠动作。 2009年2月22日，500kV晋江变5013开关CT（上海MWB互感器有限公司2008年产品）C相接线盒内CN端子因未接

9、地，发生悬浮电位放电，CT被迫转冷备用，影响到电网的安全运行。 2.3 经控制室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器二次回路，变电站的N600小母线应通过电缆（至少4平方以上多股黄绿线）在控制室内可靠一点直接接地并严禁解开，在接地点应悬挂明显标示牌。各电压互感器二次中性点在开关场地接地点应断开；为保证接地可靠，各电压互感器地中性线不得接有可能断开的断路器或接触器等。对于没有与其他PT回路存在电气联系的电压互感器可直接在线路PT端子箱可靠接地。案例：水口电厂在改造220KV母线PT二次回路交直流混缆工作时，不慎将220KV母线PT二次回路N611与接地点断开，导致PT一次电压通过一、二次绕

10、组之间耦合电容致使PT二次绕组产生过电压，造成其余5台主变间隙保护3U0动作，除接地运行的#1主变外，其余 5台运行主变全部跳闸。 一二次耦合电路示意图：正常情况下，PT一二次绕组由于两端接地，耦合电容C1不起作用，开口三角形电压输出为零。 如果PT二次绕组未接地，一次电压通过耦合电容C，在二次绕组上产生较高的对地电压E。 E=UA*KA+UB*KB+UC*KC，K=XC/（XL+XC），K为耦合系数。由于一次系统三相电压、电容器三相耦合参数各不相同，造成二次绕组产生高电压，致使GY继电器动作。2.4 已在控制室一点接地的电压互感器二次绕组应在开关场装设间隙接地装置，其击穿电压峰值应大于30I

11、maxV。其中Imax为电网接地故障时通过变电所地可能最大接地电流有效值，单位为kA。 对网内220kV及500kV电压等级的PT中性点安装的标称电压380V以下（不含380V）的放电间隙或避雷器立即更换为标称电压380V或以上的低压避雷器，以满足规程2500V击穿、1000V可靠不击穿的要求。PT击穿保险检查间隔应做到逢停必检，确保其不在导通状态。宜采用具有击穿报警功能的间隙接地装置。 我局早期使用的PT击穿保险为220V，应进行更换。 2.5 电流互感器的二次回路必须分别并且只能有一点接地。独立的、与其他互感器二次回路没有电的联系的电流互感器二次回路，宜在开关场实现一点接地。对于双断路器主

12、接线的保护等，应在保护屏上经端子排接地）。 【释义】电流互感器的二次回路也可在控制室一点接地,但考虑到运行安全,除保护装置特殊要求外，建议在开关场实现一点接地。 2.6 来自开关场的电压互感器二次回路的4根引入线和互感器开口三角绕组的2根引入线均应使用各自独立的电缆，不得公用。PT具备双二次绕组用于计量回路的电压互感器4根引入线也应使用各自独立的电缆，不得与保护公用。 2.7与微机保护装置出口继电器触点连接的中间继电器线圈两端应并联消除过电压回路。 2.8 跳闸出口继电器的起动电压不应低于直流额定电压的55%，以防止继电器线圈正电源侧接地时因直流回路过大的电容放电引起的误动作；但也不应过高，以

13、保证直流电压降低时的可靠动作和正常情况下的快速动作。长电缆引入的非电量保护重动继电器应采用启动功率大于5W、动作电压介于55-70%Ue、额定直流电源电压下动作时间介于10ms35ms,应具有抗220V工频干扰电压的能力。+KM 直流一点失地出口跳闸分析图 分布电容对出口继电器的影响：在直流系统发生一点失地时，由于二次电缆分布电容的影响，跳闸回路231通过RC回路可能造成TJR继电器动作。 案例： 某日， 500kV福州1号联变28A开关跳闸，检查发现联变冷却控制系统油流表计进水，造成段直流母线正极绝缘降低，对28A操作箱插件中的出口继电器通电试验，第二组出口继电器动作电压偏低（动作电压70.

14、5V），不满足反措要求，造成因直流接地开关跳闸。 2.9 断路器跳（合）闸线圈的出口触点控制回路，必须设有串联自保持的继电器回路，并保证： 1)跳（合）闸出口继电器的触点不断弧。 2)断路器可靠跳、合闸。微机保护操作继电器采用小型密封继电器（工作电源一般为DC24V）。一些厂家直接取消了保持回路,采用出口继电器加适量延时的方式，虽然各厂家的说明书上一般都标有接点容量为DC220V，5A等，目前最常用的开关操作机构是弹簧操作机构，而弹操机构的分合电流一般较小，10KV开关0.5A1A左右，110KV开关24A左右，这样单从跳合闸参数来看，似乎没有问题，但实际上这是接点的导通容量，而我们重点要考虑

15、的是接点的分断能力。因为跳合闸回路接有跳合闸线圈，属于感性负载，接点在断开时，会承受线圈产生的很高的反向浪涌电压，往往会造成接点拉弧，导致接点烧毁。而采用保持回路后，保护出口接点在导通跳合闸回路的同时启动保持回路，由保持回路来保证即使保护接点断开，而跳合闸回路仍旧导通，切断跳合闸线圈回路由具有一定灭弧能力的断路器辅助触点在开关主触头动作后完成。从而既保证了开关的可靠分合，也避免了保护接点直接拉弧。 采用取消保持继电器，通过增加继电器接点动作时间，靠时间躲过接点拉弧的方式，仅仅是避免了接点烧毁，可靠性并没有提高，而且接点闭合时间的多少，也是很重要的参数，如果设置不当，也会出问题。另外即使时间设置

16、合适，如果开关本身辅助触点不能及时分开，到达预定延时后，还是由保护接点分断跳合闸回路，还是会导致接点烧毁。采用保持回路，并不仅仅是为了防止接点损坏，最主要的是保证开关可靠分合。2.10 对于单出口继电器，可以在出口继电器跳（合）闸触点回路中串入电流自保持线圈，并满足如下条件： 1)自保持电流不应大于额定跳（合）闸电流的50%左右，线圈压降小于额定值的5%。 2) 出口继电器的电压起动线圈与电流自保持线圈的相互极性关系正确。 3) 电流与电压线圈间的耐压水平不低于交流1000V、1min的试验标准（出厂试验应为交流2000V、1min）。 4) 电流自保持线圈接在出口触点与断路器控制回路之间。以

17、南自的PSL621C保护操作回路图为例： 保护操作回路的跳合闸电流要根据开关动作电流来调整，跳合闸电流是由开关线圈本身的电阻决定的。保护保持继电器线圈为电流型内阻很小，所以保护装置跳合闸回路本身的电阻可忽略不计，整个跳合闸回路电阻主要是开关跳合闸线圈内阻，该回路的电流大小就决定于直流系统控制电压和开关线圈电阻的大小，如直流电压为220V，开关合闸线圈阻值110，则电流为220/110=2A。 现场只是调整的流过TBJ（/HBJ）线圈的电流。PSL621C跳合闸保持继电器动作电流为250mA，如果一个并联电阻也不接入（不包括R12)，跳合闸电流全部从保持线圈流过,可配合的跳合闸电流为0.5A，此

18、时保持系数为2 。并入电阻R13,该电阻的阻值设计同保持线圈回路阻值基本相等, 因为电阻分流,则外部整个跳合闸电流为1A时，此时流过保持继电器线圈的电流还是0.5A,，保持系数还是2。操作板上还有几个不同阻值的电阻，在并入该电阻后，可以在原来0.5A基础上“增加”的跳合闸电流。通过这几个电阻的组合，就可以适应外部开关动作电流从0.5A4A的情况，目的就是要保证流经TBJ（/HBJ）线圈的电流在0.5A左右。V6V51D1011D1021D1001n11X11CKJ 跳合闸电流参数整定方法 1) LX1,LX2,LX3(合闸为LX4,LX5,LX6)都断开时,电流为0.5A 2) 连接LX1（合

19、闸为LX4),电流为1A 3) 连接LX1,LX2(合闸为LX4,LX5),电流为2A 4) 连接LX1,LX2,LX3(合闸为LX4,LX5,LX6),电流为4A2.11 有多个出口继电器可能同时跳闸时，宜由防止跳跃继电器TBJ实现上述任务，防跳继电器应为快速动作的继电器，其动作电流小于跳闸电流的50%，线圈压降小于额定值的10%，并满足上面1)4)条的相应要求。对于新建站，防跳功能由开关本体实现，并在设计阶段规范开关实现防跳实现方案。 保护操作箱防跳的实现：以南瑞继保公司的RCS941线路保护操作回路图为例，防跳功能的实现是通过跳闸保持继电器TBJ和防跳继电器TBJV来共同实现的。但保护跳

20、闸时，TBJ动作，在启动跳闸保持回路的同时，接于TBJV线圈回路的TBJ常开接点也闭合。如果此时合闸接点（包括手合或遥合或重合闸）是闭合的，则TBJV线圈带电，并且串于其线圈回路的TBJV常开接点闭合，构成自保持回路。接于合闸线圈回路的TBJV常闭接点打开，切断合闸回路。 整个回路主要有两点：1）防跳功能是在跳闸时才启动的，通过TBJ来启动，如果TBJ跳闸保持没有启动，则也不能启动防跳2）TBJV一旦启动后，通过自身的保持回路自保持，这样虽然断路器跳开后TBJ会返回，但防跳回路仍然会起作用，直到合闸接点分开，TBJV才会返回。 使用保护操作箱的防跳保护，需退出开关机构的防跳保护，将开关的防跳继

21、电器K3断开 。如果没有将开关的防跳取消，开关合闸后合位、分位灯均亮，且开关机构箱内就地防跳继电器处于保持动作状态，合闸回路被切断，不能进行第二次合闸 断路器本身自带的防跳功能（见保护与断路器防跳配合图（断路器防跳），则除了要把保护的TBJV短接，去除保护防跳功能外，还要把TWJ负端同合闸回路分开，单独接断路器的一付常闭辅助触点，以取得断路器跳位和防止断路器防跳启动闭锁合闸回路。 开关本身自带的防跳功能，使用开关的防跳回路则需退出保护的防跳回路，除了要把保护的TBJV短接，去除保护防跳功能外，还要把TWJ负端同合闸回路分开，单独接断路器的一付常闭辅助触点，以取得断路器跳位和防止断路器防跳启动闭

22、锁合闸回路。 南瑞公司早期的CZX12A操作箱：电压切换继电器为单位置继电器，其中 YQJ4-YQJ7为磁保持继电器 南瑞公司的CZX12R1操作箱：电压切换继电器为双位置继电器，其中 YQJ4-YQJ7为磁保持继电器 南瑞公司的RCS941保护电压切换插件：电压切换继电器为双位置继电器，且为磁保持继电器 国电南自的FCX-12HP操作箱：电压切换继电器为双位置继电器，其中 YQJ1、YQJ4-YQJ8为磁保持继电器 国电南自的PSL621C(D)保护电压切换插件：电压切换继电器为双位置继电器，且为磁保持继电器 四方公司的JFZ-12FB操作箱：电压切换继电器为双位置继电器，YQJ1-YQJ3

23、为磁保持继电器 四方公司的CSC161A保护电压切换插件：电压切换继电器为双位置继电器，且为磁保持继电器 四方公司的YQX-23J电压并列装置：电压切换继电器为双位置继电器，且为磁保持继电器 南瑞公司早期（2007年前）的RCS9663电压并列装置：电压切换继电器为单位置继电器，且为不保持继电器，不合格，须进行改造RCS9663电压并列装置改造后如下图，改为双位置继电器 案例： 某日220kV甘棠变110kV甘霞线遭雷击短路故障跳闸，重合成功。故障引发甘棠变两台站用变跳闸、#1直流屏失电，两条220kV联络线跳闸，与主网解列。地区低周装置动作五轮次切负荷5.193万kW，损失电量约5万kWh。

24、 继电保护分析：甘棠变220kV线路保护屏一、二的直流电源分别取自#1、2直流系统。由于#1直流系统失电，造成保护屏一上的直流电消失。110kV甘霞线在18:35:05.280故障跳闸时，220kV田甘II路与白甘线保护同时感受到故障电流而启动，因#1直流消失导致220kV电压公用回路中采用典型的隔离刀闸GWJ切换继电器失磁，保护电压回路失压。此前因220kV保护已经启动，不再进入PT断线闭锁程序，进入低压距离程序，因902A保护与803保护的距离III段原理特性包含原点，最终距离III段出口。 综合分析：110kV甘霞线三相近区故障，造成系统电压下降，站用变400V侧低压脱扣动作，2台站变失

25、电，因此时1蓄电池组失效，造成挂在1直流母线上的负荷失电，使得220kV电压公用回路中电压切换继电器失磁，220kV保护PT电压回路失压。220kV田甘II路与白甘线南瑞继保902A保护与许继803保护的距离III段出口动作，跳田甘II路202开关与白甘线201开关。 调度、继电保护专业反措：（1）宁德甘棠变7.14事故中，由于#1直流系统在站用变跳闸后出现故障而退出，电压切换公共回路的GWJ继电器在失去一路对应直流电源后返回造成母线电压丢失，直接造成线路保护失去电压而距离段出口，省网部分220千伏站（甘棠变、旗山变、建新变、南门变、钟山变、半兰山变、东渡变、梧侣变、安兜变、锦园变220千伏和110千伏侧）的电压切换公共回路均存在类似问题，要求有关单位立即安排进行整改。（2）尽快落实综自站保护信号分类显示，加强运行人员保护信号含义培训，加快事故处理速度。（3）在220千伏和500千伏工程设计中保护和公共回路要避免双直流系统丢失一路直流后发生保护误动和拒动事故，对于双重化配置并采用单