继电保护运行维护

继电保护运行维护第一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五讨论内容第一部分

电力系统继电保护的基本知识第二部分

500KV变电站继电保护的配置

第三部分

变电站的二次设备及回路

第四部分

500kV变电站直流系统

第五部分新设备投入运行的问题

第二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第一部分电力系统继电保护的基本知识电力系统在运行中，可能由于以下原因，发生故障1、外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆，绝缘子覆冰造成冰闪，绝缘子污秽造成污闪。2、内部原因：设备绝缘损坏，老化。3、系统中运行、检修人员误操作。电力系统故障的类型：1、单相接地故障D（1）2、两相接地故障D（1.1）3、两相短路故障D（2）4、三相短路故障D（3）5、线路断线故障以上故障单独发生为简单故障。不同地点，两个或以上简单故障同时发生称为复故障。第三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五不正常工作状态有：电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。不正常工作状态有：1）电力设备过负荷，如：发电机，变压器线路过负荷。2）电力系统过电压。3）电力系统振荡。4）电力系统低频，低压。电力系统事故：电力系统中，故障和不正常工作状态均可能引起系统事故，即系统全部或部分设备正常运行遭到破坏，对用非计划停电，少送电，电能质量达不到标准（频率，电压，波形），设备损坏等。继电保护的作用：就检测电力系统中各电气设备的故障和不正常工作状态的信息，并作相应处理。第四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五继电保护的基本任务：1）将故障设备从系统中切除，保证非故障设备正常运行。2）发生告警信号通知运行值班人员，系统不正常工作状态已发生或自行调整使其系统恢复正常工作状态。电力系统对继电保护的基本要求：（四性）1）选择性：电力系统故障时，使停电范围最小的切除故障的方式。2）快速性：电力系统故障时，以尽可能短的时间把故障设备从电网中切除，缩短故障的存在时间。电力系统故障对设备、人身，系统稳定的影响与故障的持续时间密切相关，故障持续时间越长，设备损坏越严重；对系统影响也越大。因此，要求继电保护快速的切除故障。电力系统对继电保护快速性的要求与电网的电压等级有关。220KV系统要求：近区故障100ms、远区故障120ms切除除障，500KV系统要求：近区故障80ms、远区故障90ms切除故障,含开关动作时间，现用的开关全断开时间：220KV40ms220KV35ms快速切除故障，可提高重合闸成功率，提高线路的输送容量。

第五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3）灵敏性：继电保护装置在它的保护范围内（一般指末端）发生故障和不正常工作状态的反应能力，用灵敏系数K表示K=末端故障进入保护装置的电气量/保护装置的整定值（过量动作的保护）K=保护装置的整定值/末端故障进入保护装置的电气量（欠量动作的保护）4）可靠性：①保护范围内发生故障时，保护装置可靠动作切除故障,不拒动。②保护范围外发生故障和正常运行时，保护可靠闭锁,不误动。第六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五常用的名词解释：主保护：满足系统稳定和设备安全的要求，能以最快的速度有选择性的切除电力设备及输电线路故障的保护。对于220KV及以上线路,变压器，母线，要求主保护全线速动，则其主保护为纵联方向，纵联距离,纵联差动，距离保护不是主保护.后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护.后备保护可分为远后备保护和近后备保护。近后备保护：当主保护或断路器拒动时，由本线路其它保护或本电力设备其它保护切除故障，当开关失灵时，由开关失灵保护切除故障。第七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻线路或元件保护切除故障.辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能，或当主保护，后备保护退运行时而增设的保护。如：一个半开关接线的短线保护，运方跳闸保护，过电压保护异常运行保护：反应被保护线路和设备异常运行状态的保护。如：过负荷、过励磁振荡鲜列，低周减负荷等。振荡解列装置：当系统正常运行时，两个系统发生振荡，将两系统分开的装置第八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第二部分500KV变电站继电保护的配置一、500KV变电站的特点1）容量大、一般装750MVA主变1-2台，容量为220KV变电站5-8倍。2）出线回路数多一般500KV出线4-10回220KV出线6-14回3）低压侧装大容量的无功补偿装置（2×120MAR）4）在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。其地位重要，变电站的事故或故障将直接影响主网的安全稳定运行。5）500KV系统容量大，一次系统时常数大（50-200ms）。保护必须工作在暂态过程中，需用暂态CT（TP级），PT一般选用CVT。第九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五二、500KV变电站主设备继电保护的要求1）500KV主变、线路、220KV线路，500KV‘220KV母线均采用双重化配置。2）近后备原则，3)复用通道（包用复用截波通道，微波通道，光纤通道）。三、500KV线路保护的配置1、500KV线路的特点a)长距离，重负荷可达150万千瓦。b)500KV线路有许多同杆并架双回线，因其输送容量大，发生区内异名相跨线故障时，不允许将两回线同时切除。否则将影响系统的安全运行,靠近线路一端跨线故障时，远端距离保护，会看成相间故障。需采用分相通道命令，或采用分相电流差动保护。第十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五c)500KV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合环，需加短线保护。d)线路输送功率大，稳定储备系数小，要保证系统稳定，要求保护动作速度快，整个故障切除时间小于100ms。保护动作时间一般要≤40ms。（全线任一点故障）e)线路分布电容大线路空载、接地故障、甩负荷等，未端电压升高。要加并联电抗器限制,并联电抗器保护、过电压保护、开关失灵保护等需跳对侧开关,应加远方跳闸保护。。f)500KV线路一般采用单相重合闸，为限制潜供电流，中性点要加小电抗器第十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五2、配置原则500KV线路保护配置原则：保护双重化：1）每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行。2）两套主保护的电压回路宜分别接入电压互感器的不同二次绕组。3）电流回路应分别取自电流互感器互相独立的二次绕组，并合理分配电流互感器二次绕组，避免可能出现的保护死区。分配接入保护的互感器二次绕组时，还应特别注意避免运行中一套保护退出时可能出现的电流互感器内部故障死区问题。第十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3）双重化配置保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段。4）两套保护的跳闸回路应与断路器的两个跳圈分别一一对应。5）双重化的线路保护应配置两套独立的通信设备（含复用光纤通道、独立光芯、微波、载波等通道及加工设备等），两套通信设备应分别使用独立的电源。6）双重化配置保护与其他保护、设备配合的回路应遵循相互独立的原则。第十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五500KV线路后备保护的配置原则采用近后备方式：每条线路均应配置反映系统D1、D1-1、D2、D3等各种类型故障的后备保护，当双重化的主保护均有完善后备保护时可不另配。对相间短路，配三段式距离、对接地故障，配三段接地距离和反时限零序保护（过度电阻>300欧）配三相过电压和远方跳闸保护。第十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3、500KV线路保护的配置3.1主保护：3.1.1纵联保护：由继电保护和通讯两部分组成3.1.1.1纵联方向保护：由线路两侧方向元件分别对故障方向作出判断，并将判断结果通过通道传送给对侧， 两侧保护根据方向元件和通道接收到的信号进行综合判断，区分区内、区外故障。根据通道信号在综合判断中的作用，纵联方向保护可分为允许式和闭锁式。3.1.1.1.1纵联闭锁式方向保护500KV线路用得较少（仅行波）第十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.1.1.1.2纵联允许式方向保护：第十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五纵联方向保护中的方向元件：

a)另序方向元件b)负序方向元件c)相电压补偿式方向元件d)工频变化量方向元件e)行波方向元件g)阻抗方向元件，3.1.1.2纵联距离保护3.1.1.2.1纵联闭锁式距离保护3.1.1.2.2纵联允许式距离保护3.1.1.2.2.1纵联超范围允许式距离保护第十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.1.1.2.2.2纵联欠范围允许式距离保护当方向元件由距离元件构成时，其构成方式有两种，由距离I段发讯的为欠范围允许式（POTT）IIIII段发讯的叫超范围允许式（PUTT）POTTK1-3通PUTTK2-3通T11-8ms抗干扰延时记忆50ms保证对侧可靠跳闸。第十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五纵联保护的通道：（1）专用通道：①专用载波通道：保护装置自配高频收发机，直接利用电力线载波通道的一相或经分频器与其他保护和稳定装置复用（一般用220KV系统，常用单频制）第二十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五②专用光纤通道：保护装置与光、接点转换装置如POX-40E，ZSJ-900配合，直接利用OPGW的光纤芯传送保护信息（一般用于小于60KM的线路）500KV线路保护、远跳公用光、接点转换装置。第二十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五（2）复用通道：①复用载波通道：一般载波机提供保护装置2个快速命令（A、B）2个慢速命令（C、D）主保护利用A或B命令，远跳利用C命令，稳定装置利用D命令（同杆并架双回线，载波机提供保护装置4个快速命令（A、B、C、D）②复用光纤通道：保护装置与光、接点转换装置如POX-40E，ZSJ-900配合，利用64K/S经PCM复用SDH或PDH，或利用2M/S复用SDH或PDH，保护、远跳公用光、接点转换装置POX-40E，ZSJ-900保护输出接点时第二十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五保护输出光接口时第二十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.1.2相差高频保护：一般500KV线路不用。3.1.3导引线差动保护：短线路用。3.1.4光纤电流差动保护：比较被保护线路两侧电流的幅值和相位，而两侧电流的幅值、相位、需用光纤通道传输。工作原理：（1）│Im+In│－K│Im-In│≥IoK制动系数IO最小启动电流正常运行或外部故障时ImIn相差1800Im+In=0Im-In=2Im或2In内部故障ImIn相差00Im+In较大Im-In较小且乘＜1的K值。（2）│Im+In│－K{│Im│+│In│}≥Io

第二十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五电流采样同步的概念：线路各侧保护装置受各自晶振的控制，以相同的频率采样。两侧开始采样的时刻不相同。按差动保护算法要求，参加差动运算的两侧电流量，必须是同时刻的采样值。因此，差动保护装置必须采取措施，保证两侧同时采样或对两侧采样数据进行同步处理。电流采样同步的方法：（1）采样数据修正法：第二十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五M侧在第一个采样点向N侧传送信息，含采样点的序号。采样的时刻，N侧在收到M（1）的信息时，计算收到M（1）时刻与N侧上一个采样点的时间差△t（N2）N侧在紧随的下一采样点（N3）向M侧发送信息，含△t1的值，M（1）N3的时刻及电流数据量。M侧在收到N3点的信息时计算收到N3与本侧上一采样点M（6）的时间差△t2，并可由此计算通道延时。第二十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五M侧用收到N3的时间—Td延时。可知N侧N3的采样时间对应本侧的采样时间，进而确定两侧电流采样数据。在M侧同一时标下时间差△t，即和M（4）的时间差。M侧在进行差动计算时，将N3的电流修正△t时间所对应的角度即可。优缺点：①线路两侧装置各自独立，地位相等，无主从之分。当通道收、发路由相同时，Td测好以后，一般不会变化。偶尔的通道干扰或通信中断时，不会影响采样同步。通道恢复后，根据收到的电流数据迅速进行差动计算。②每次要计算Td延时，每帧数据要修正处理，只能用于传送相量的差动，瞬时值差动不能用。第二十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五（2）采样时刻调整法假设：两采样周期相等，通道收发延时相同。未调整前，两侧采样间隔相等，Ts+△t=Td+Tm(1)Ts=△t+Td+Tn(2)则△t=Tm—Tn/2从端（同步端）先发出一帧同步请求命令问主端（参考端）。主端收到从端同步命令时，计算从收到时刻到下一个采样点的时间Tm，并在紧随的采样点向从端发送信息，将Tm的值通知从端。从端收到信息后，将计算收到主端信息与下一采样点时间求差，即可算出两采样时间差，经过数次调整△t=0，本侧按主侧时钟采样。

第二十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五优缺点：优：采样同步后，差动保护算法处理简单，即可传送矢量方式也可传送瞬时值方式缺：通道中断后，同步较为复杂（3）时钟校正法：同步端在tss时间向参考端发一帧报文，含tss时刻，参考端在tmr时刻收到同步端报文，并在tms时刻向同步端返一帧报文，并告知tmr时刻。tms时刻及tms-tms时间差，同步端在tsr时刻收到报文，并可计算Td=【(Tsr—Tss)—(Tms—Tmr)】/2若两侧时钟无偏差，Td1=tsr-tms与上式计算相等。若两侧时钟无偏差，则不等。同步端根据Td-Td1来校正自己的时钟，消除偏差。时钟同步后，传输电流数据时带上时标，便可进行计算。

第二十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五（4）GPS同步法：用GPS对两侧装置对时，和时钟调法相同（5）参考矢量同步法利用线路模型计算出代表同一个量的两个矢量，利用两个矢量的相位差实现同步。光纤差动保护的通道⑴专用光纤通道使用专用光纤芯作为保护信息传送通道，一般留两芯备用。其专用光纤芯中的信息根据保护装置不同，可以是64k/s，也可以是2M/s。时钟应设为主-主方式。即保护发送数据，采用装置时钟（也称内时钟方式）接收时从打包的数据流中提取时钟。

第三十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五⑵复用光纤通道：时钟设置为从-从方式（外时钟方式）要用提取时钟作为写入时钟。第三十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五光纤差动保护的时钟设置：1）专用光纤通道发送数据采用内部时钟，两侧装置发送时钟工作在主一主方式,接收时钟采用从接收数据流中提取时钟。2）复用方式：若经PCM复用SDH（PDH）时，两侧保护装置发送时钟工作在从一从方式下，数据发送和接收均为同一时钟源，但为2M/S复用SDH（PDH）时，两侧保护装置设为主时钟，若主通道为PDH时，其PDH设备，一侧设为主时钟，另一侧设为从时钟。第三十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.2500KV线路的后备保护3.2.1配三段相间距离3.2.2配三段接地距离3.2.3配三段另序方向或另序反时限3.3500KV线路的辅助保护3.3.1三相过电压保护，第一时间跳本侧，第二时间跳对侧3.3.2短线保护（合环运行时用）3.3.3远方跳闸保护（加就地判拒）第三十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.4500KV线路重合闸3.4.1线路重合闸配置：按开关配置，每个开关仅配置一套重合闸装置3.4.2重合闸启动方式：保护启动、开关位置不对应启动。3.4.3重合闸沟三跳：只能沟开关本身三跳，不能沟线路保护三跳。3.4.4重合闸优先合闸：回路优先、时间优先。3.4.5重合闸长、短延时：220KV有纵联保护，用短延时，无纵联保护用长延时，500KV无纵联保护，线路不能运行，优先合闸，用短延时，后合闸用长延时。第三十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.5500KV开关失灵保护：3.5.1开关失灵保护配置：按开关配置，每个开关每个开关仅配置一套失灵保护，但应跳开关的两个跳圈。3.5.2500KV变压器保护、500KV电抗器保护启动失灵保护时，应加负序电流、零序电流、低功率因数等作为相电流辅助判据。3.5.3相邻开关的含义：电气上的相邻，3.5.4变压器高、中压开关失灵保护在跳相邻开关的同时，应跳变压器各电源侧开关。3.5.5断路器死区保护3.5.6断路器充电、过流保护3.5.7断路器三相不一致保护第三十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.6500KV线路保护的运行维护：3.6.1断路器充电、过流保护在线路正常运行时，应停用，即停用出口压板。3.6.2500KV线路短线保护在线路正常运行时，应停用，即停用出口压板。线路停电（合环运行时用）保护应加用。3.6.3500KV线路保护在线路正常运行时，发TA断线报警时，在小负荷时，可停用电流差动保护出口压板。并强令运行人员立即检查TA二次回路，若发现是某一开关TA二次回路断线，应断开该开关，若发现是和电流回路TA二次断线，停线路或停保护按系统情况定，但在重负荷时，若发现是某一开关TA二次回路断线，应立即断开该开关，若发现是和电流回路TA二次断线，且二次断线处放电严重时，为防止火灾和保护TA，建议停线路。3.6.4500KV线路保护，在线路正常运行时，发TV断线报警时，若两套保护同时报警，应停线路，仅一套报警时，停距离保护或全套保护。第三十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.6.5500KV线路保护在线路正常运行时，发复用载波通道报警时，若两套保护载波机同时报警，则为主通道问题，应停线路。仅一套报警时，应停本套主保护、远跳、安稳装置，。3.6.6500KV线路保护在线路正常运行时，发复用光纤通道报警时，若两套保护同时报警，则为主通道问题，应停线路。仅一套报警时，应停本套主保护、远跳、安稳装置，。3.6.7500KV线路保护在线路定检送电前，纵联保护应进行通道调试。3.6.8500KV线路纵联保护停用时，应在两侧同时停用，以免主保护误动作。3.6.9500KV线路保护在保护换型、二次回路改接线后，送电时应带负荷检查保护极性。第三十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五四、500kV电力变压器保护的配置1、500kV变压器保护的特点1.1压变器工作电压高、通过容量大、在电网中的地位特别重要。1.2变压器故障或其保护误动造成变压器的停电，将引起重大经济损失。1.3变压器造价高，组装、拆卸工作量大，抢修时间长。1.4500kV电力变压器的低压侧，一般装有大容量无功补偿装置（3×60MaV电抗器，2×60Mavr）。大容量的电容器在变压器内部故障时，将提供谐波电流，影响保护动作的正确性。第三十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五1.5高压大电网的出现，大容量机组增加，电力系统短路电流幅值增大，衰减时间常数大。短路的暂态时间加长，其保护必须在变压器故障的暂态过程中动作，因此，用于主变保护的CT、PT必须适合暂态工作条件。1.6500kV变压器体积大（运输尺寸7×4×4m），重量（充氮165t），为了减少重量，提高材料的利用率，降低造价，其工作铁芯磁通密度高（一般在1.7t以上），铁芯采用冷扎硅钢片，磁化曲线硬，变压器过励磁时，励磁电流增加大，过励磁对变压器影响大。1.7为保证可靠性，500kV变压器保护采用双重化配置。第三十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五2、电力变压器的故障2.1油箱内部故障：匝间短路，单相接地短路，相间短路（500kV变压器为单相式，不存在相间短路）。内部故障电流将产生电弧，会烧坏线圈的绝缘和铁芯，引起绝缘油气化使变压器爆炸。2.2油箱外部故障：主要是绝缘套管和引出线的故障（包括引线相间短路，单相接地短路等）。2.3变压器的异常运行方式：a）油箱内油位降低；b）外部短路引起的过流；c）甩负荷引起的过励磁；d）过负荷；e）温度、压力、冷却器全停。第四十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3、变压器保护的配置3.1纵联差动保护：（主保护）3.1.1基本要求：1）应能躲过励磁涌流和外部故障的不平衡电流，以免变压器在空载投入或切除外部穿越性故障时，出现励磁涌流误动。2）在变压器过励磁时，差动保护不误动。3）在变压器内部故障、CT饱和时，不拒动。4）在变压器内部故障、短路电流中含有谐波分量时，不拒动。5）保护应反应区内各种短路故障，动作速度快，一般不大于30ms。第四十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.1.2差动保护的构成：基本原理：基尔霍夫定理：正常运行时或外部短路时，变压器三侧电流的向量和为0（归算到同一侧）。正常运行或外部故障时 内部故障时

第四十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.1.2.1差动速断保护：保护变压器内部严重故障产生较大的短路电流，其整定值大于压力磁涌流，一般取大于（6-8）即可。3.1.2.2比率制动功能：K值取0.6-0.8之间。比率制动回路的几种接法：a）单侧电源双绕组变压器：一侧制动，制动绕组接负荷侧；b）双侧电源双绕组变压器：两侧制动，各接一侧电流；c）单侧电源三绕组变压器：两侧制动，均接负荷侧；d）多电源三绕组变压器：采用三侧制动。

（门坎）第四十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五比率制动的目的：

1）防止外部故障时，产生的不平衡电流（主要是一侧CT饱和的情况）。2）正常运行的不平衡电流。a）各侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流型号不同，饱和特性不一样，压力磁电流不同，不平衡电流较大。b）计算变比与实际变比不同而引起的不平稳电流CT采用的标准变比（与计算相近的）

或三者关系不能完全满足等式

c）带负荷调整抽头引起的变化产生不平衡电流。第四十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.1.2.3谐波制动功能：基本原理：利用磁涌流中的谐波分量制动。励磁涌流：当变压器空载投入和外部故障切除后，电压恢复时，可能出现数值很大的励磁电流（即励磁涌流）。可达此励磁涌流经变压器的一侧，如不采取措施，差动保护会误动。采取的措施：利用谐波制动。分析励磁涌流可发现其有如下特点：①很大的非周期分量，偏于时间轴一侧；②含有大量高次谐波，其中二次谐波为主，占基波30-50%。③波形之间出现间断，在一个周期中间断角为60-65°。

的几十倍，其值可达额定电流的6-8倍。第四十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.1.2.4间断角制动功能原理：利用励磁涌流波形出现间断的特点，检测间断角当某一角度时，闭锁。3.1.2.5速饱和制动功能原理：利用励磁涌流的非周期分量使铁芯饱和制动。

第四十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3.2分侧差动保护上述差动保护，采取了许多措施来防止其误动。（但其正确动率仅有60%）在大型变压器中，低压侧均装设大电容补偿装置，使得内部故障时短路电流谐波分量加大，可能造成差动拒动。基本原理：流入变压器各侧绕组的电流，流出该绕组另一侧（外部故障和空载时），则流入差动继电器的差流为0，不误动。

分侧差动保护，要求变压器的每侧绕组要装电流互感器，这对500kV电力变压器的高、中压侧可以做到。低压绕组有困难时，可以不装。

第四十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五用于另序差动保护的各侧CT，必须选用相的变比。原因是：①低压侧为小电流接地系统单相故障不跳闸，500kV变压器为单相式，内部不可能有相间短路。②500kV变压器高、低、中低之间阻抗大，低压侧短路对系统影响。一般在低压组装电流速断。3.3另序差动保护，当有耦变压器的差动保护，对接地故障的灵敏度不够时，应装设另序差动保护。第四十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五4、相间后备保护为了运行方便，目前我国500kV变压器均是单相式，变压器内部相间故障不可能存在。配置相间后备保护的目的是防止引线相间短路和相邻母线相间短路的后备。①目前500kV变压器均配2套主电量保护，能可靠切除引线相间故障。220kV线路已按双重化配置，220kV母线也接双重比配置。②引线相间故障相率小，500kV相间7.5m，220kV相间3.5m。③500kV、220kV主要故障是单相接地和相间接地故障，这种故障主要由接地保护完成。因此，目前500kV变压器仅在高、中压侧各配一套带偏移特性的阻抗保护，低压侧配电流电压保护。方向：220kV阻抗，正方向指向变压器，反向10%偏移到母线220kV。第四十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五5、接地后备保护5.1接地阻抗保护，一般装于高、中压侧，方向与相间阻抗相同。5.2另序电流方向保护（普通变压器不带方向）5.2.1普通三绕组变压器500kV接地保护第五十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五时限跳主变各侧Ⅲ段按躲线路出口相间短路的不平衡电流整定以大于Ⅰ段与500kV出线另序Ⅰ段配合，若500kV为双母线或单相分段接线，则从大于线路另序Ⅰ段时限，跳母联或分段开关另序过流保护分为二段：

跳500kV侧开关，跳主变各侧。

若为1个半开关接线，线路另序Ⅰ段时限跳500kV侧开关

时限跳主变三侧

500kV变压的220kV中性点是采取分级绝缘的，允许直接地运行和经间隙接地运行，一般装二套另序过流（装一套用定位切换），其段数和动作时间与500kV另序过流相同。第五十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五5.2.2自耦变压器的接地保护：有两个特点：1）自耦变压器高、中压侧有电的联系，有其公接地中性点，当高压侧或中压侧单相接地时，另序电流可以在高、中压之间流动，流经中性点的另序电流大小，随短路点的位置和系统动量另序阻抗有关。2）自耦变压器另序电流保护需加方向元件。自耦变压器另序保护的接线为其它与普通三绕组变压器相同。第五十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五一般大型变压器铁芯正常工作磁密比较高（1.7-1.8），T接近饱和状态（1.8-1.9），磁化曲线硬，过励磁时，铁芯饱和，励磁阻抗下降，激磁电流增加，当达到1.3-1.4时，

6、过励磁保护：过励磁的危害：（1）铁芯饱和，励磁电流增加，铁芯损耗增加，铁芯发热。无功功率增加，传输有功功率能力降低，（2）铁芯饱和，导致电压波形畸变（3次、5次谐波）产生过电压，影响主绝缘，还可能引起系统谐波共振。变压器绕组的感应电压谐振第五十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五一般厂家对变压器过励磁都进行时间限制，以下是法国、日本变压器过励磁特性：法国 日本运载条件满载运载条件满载过电压倍数1.051.11.21.31.4过压倍数1.051.21.3允许时间长期20min1min10s1s允许时间长期10min3min一般装在500kV侧、220kV调压影响定值，分两段，一段报警，一段延时跳闸。微机变压器保护，过励磁设计成反时间特性。第五十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五7、自耦变压器过负荷保护自耦变压器高、中、低压绕组的容量比100/100/30～50，高、中变比为2，其公绕组长期允许的电流与高压绕组相同。正常运行时，起始负荷的等效起始电流变压器允许过负荷时间（小时）起始负荷倍数过负荷倍数=(负荷电流/定额电流)1.11.21.30.7541.20.54.51.50.5第五十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五8、低压绕组过电流保护T1时间跳低压开关，T2时间变压器三侧公共绕组零序过电流保护变压器非电量保护瓦斯保护：（主保护）当变压器内部发生绕组的匝间短路、层间短路、绕组断线、调压开关接触不良、铁芯故障、绝缘老化、油位降低、套管内部故障及油箱内部各种接地和相间故障。其中铁芯故障、绝缘老化、油位降低等故障差动保护无法保护。工作原理：当油浸式变压器内部发生故障时，故障点的电弧会使绝缘材料分解并产生大量气体，产气的多少、产气的速度与故障的性质和严重程度有关，瓦斯保护就是利用反映气体变化状态的瓦斯继电器来保护的。结构：当前瓦斯继电器一般采用复合式结构，既轻瓦斯采用开口杯、重瓦斯采用挡板，第五十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五整定：动作值按油流速度整定重瓦斯有强迫油循环1-.1.5m/s无强迫油循环0.6-.1m/s轻瓦斯按气体在瓦斯继电器内部占有空间整定范围250-300cm³安装注意事项：安装时,应使油箱本体向油枕方向倾斜1-1.5%即油枕方向高，油管向油枕方向倾斜2-4%，以保证变压器内部发生故障时，气体顺利进入瓦斯继电器。第五十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五运行注意事项：变压器投入运行时，瓦斯保护应加用，（大修后也一样）新投产、长期备用、大修后的变压器，在投入正常运行后，应根据各网、省公司运行规程将重瓦斯投信号48小时后，检查瓦斯继电器无气体再投跳闸。在对变压器带电进行滤油、补油、换潜油泵、开、关瓦斯继电器连接管道上的阀门时，瓦斯保护应停用。在瓦斯继电器二次回路上工作，瓦斯保护应停用瓦斯保护反事故措施：为防止瓦斯继电器及接线盒渗水、受潮，应加防雨罩并有防振措施。瓦斯继电器的下浮筒应改为挡板、接点改为立式。瓦斯继电器的引出线应采用防油电缆瓦斯继电器的出口中间继电器应采用大功率继电器。第五十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五压力释放保护：当变压器内部发生严重故障时，故障点的电弧会使绝缘材料分解并产生大量气体，使本体内部压力增大，利用压力释放阀将油排泻，防止变压器爆炸。一般仅发信号。变压器的温度保护：当变压器内部油或绕组的温升超过厂家规定值时，发出告警信号或将变压器停运。为使绕组对空气的平均温升不超过极限值，在环温＋40℃时自然油循环、风冷，顶层油温不得超过95℃强返油循环、风冷，顶层油温不得超过80℃

不同变压器有不同的规定，并与负荷相关负荷100%额定值 20分钟负荷75%额定值 45分钟负荷50%额定值 60分钟空载运行 4小时此时应严密监视上层油温，其温升不得大于55℃。第五十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五10.4冷却器全停保护：（指风扇、油泵均停）冷却器全停＋30分＋75℃跳闸。非电量保护除瓦斯必须投入跳闸外，温度、压力、冷却器全停等保护各网省局有不同要求。变压器保护运行注意的一些问题：当差动保护发出CT断线告警信号时，应立即停用该保护，并查找原因。当保护发出PT断线告警信号时，应立即停用阻抗保护、过励磁保护，并查找原因。新投入变压器或大修后投入变压器，应检查瓦斯管道上的阀门在打开状态，呼吸器工作正常，其全套保护应加用，待运行正常后再按有关规定将重瓦斯保护改投信号变压器重瓦斯保护不能启动开关失灵保护。变压器瓦斯保护接线盒应有防雨措施。对运行变压器进行补油、滤油等工作时，应停用瓦斯保护。第六十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五在瓦斯保护二次回路上工作时，应停瓦斯保护。变压器双母线接线侧开关失灵时，应启动开关失灵保护并解除复压闭锁。（变压器低压侧故障，中压侧复压元件灵敏度不够。）BP-2B开关失灵是利用变压器启动中压侧开关失灵的另一对接点开人BP-2B装置，当此接点开人时，复压闭锁解除RCS-915是利用变压器启动中压侧开关失灵保护支路KG字来解除复压闭锁。变压器保护启动高压侧开关失灵时，应加零序、负序、低功率因数等作为相电流辅助判据。第六十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五五、母线保护的配置1、母线保护的特点及配置原则（1）500KV母线保护的特点：a)母线发生短路的机率比线路少，但母线故障不能迅速可靠切除，对系统的影响大。b)500KV母线大多采用一个半开关接线，母线故障，保护动作切除时，可不中断对用户供电，即不怕误动，怕拒动。c)母线运行方式变化大，在最大运行方式下发生区外故障时，CT可能饱和，不平衡电流大；最小运行方式，区内故障时，短路电流可能较小，灵敏度不够。（2）500KV一个半开关接线母差保护配置：一般配置两套母差保护第六十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五（3）220kV母线保护的特点：a）220kV母线大多采用双母线接线，母线故障，保护动作切除时，中断对用户供电，即怕误动，也怕拒动，需加复合电压闭锁。b）母线运行方式变化大，在最大运行方式下发生区外故障时，CT可能饱和，不平衡电流大；最小运行方式，区内故障时，短路电流可能较小，灵敏度不够。（4）220KV双母线接线母差保护配置：一般配置两套母差保护（对于TA二次回路采用硬接点切换的保护，按每段母线配置，微机型母差保护以双母线或双母线分段为单元配置）第六十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五2、微机型母线差动保护应具备的主要功能2.1母线运行方式变化时，自适应能力。2.2倒母操作时，保护无需退出。2.3无触点自动切换差动电流回路和差动出口回路2.4抗CT饱和能力强。2.5母线上各线路单元CT变比可任意选择，可由用户在现场设定。2.6适时监视CT，PT二次回路，开关量输入回路。2.7母线故障应能正确选择故障母线。2.8母联失灵（死区）保护回路2.9母线充电保护2.10复合电压闭锁2.11CT断线闭锁，PT断线告警回路2.12断路器失灵保护功能第六十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五BP-2A微机母线差动保护简介：第六十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3、装置的主要特点1）采用复式电率差动原理，区外故障时，有极强的制动特性，区内故障时,灵敏性高。2）具有母线运行方式变化时，自适应能力，倒母操作时，保护无需退出，无触点自动切换差动电流回路和差动出口回路。3）以大差动判别故障，各段小差动选择故障母线。4）完善的保护方案，抗CT饱和能力强。5）母线上各线路单元CT变比可任意选择，可由用户在现场设定。6）适时监视CT，PT二次回路，开关量输入回路。第六十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五4、装置的主要功能1）母线分相比率差动保护2）失灵保护的出口回路3）母联失灵（死区）保护回路4）母线充电保护5）复合电压闭锁6）CT断线闭锁，PT断线告警回路第六十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五5、装置的基本原理1）复式比率制动原理：动作判据 <1>

其中： 矢量和 标量和为母线上各支路二次电流量。差动电流定值比率制动系数

<2>第六十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五分析：两种极端情况①理想情况，外部短路时差电流为0。即

〈2〉式的，即<2>条件不满足，不误动。②区内故障时大>>可信动作第六十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五6、母线差动保护的构成a）大差动回路，双母线上除母联开关CT，和分段开关CT外其余各元件CT量均采集，构成差动。b）各段母线小差动，连接该段母线上的所有元件CT，含与该段母线相连的分段和母联CT。c）大差判别区内，区外故障，小差选择故障母线。d）小母差经母线刀闸位置的选择电流回路。e）动作逻辑第七十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五母联失灵保护（含死区保护）母线保护动作跳母联开关。若母联开关失灵或在死区范围，则由母联失灵保护，跳另一母线。第七十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五线路失灵保护出口逻辑失灵的复合电压定值与母差的复合电压定值不一致，可单独整定。1）母线充电及过流保护2）CT、PT次断线闭锁。

第七十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五7、RCS-915A/B微机母差保护示例：主要功能：母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联死区保护、母联失灵保护、母联非全相保护、（仅A型有）短路器失灵保护第七十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五母差保护工作原理：母差保护原理接线图第七十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五工作原理：大差：将双母线看成一个大的基尔荷夫节点。正常运行时，流进二母线的电流必定流出二母线。I、II小差，将本母线作为一个基尔荷夫节点。正常运行时，流进本母线电流必定流出本母线。母联单元，分段单元应看作该母线的一条线路。⑴大差，I、II小差均采用比例制动原理动作判据：为防止母线分列运行时，弱电源侧母线故障时，大差动保护灵敏度不够，此时采用较小K值，即减小制动系数第七十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五⑵工频变化量比例差动：动作判据：△DIT差流浮动门坎DI0差流固定门坎母差另设一段后备，当抗饱和母差动作（当TA饱和检查为内部故障且无母线跳闸，250ms后跳母线上所有元件）第七十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五检测CT饱和的原理：1、⑴母线内部故障、△差流、△U、△Z⑵母线区外故障，△U、△Z同时动作，△差流在前5ms不动因CT未饱和，5ms后△差流才会动作、。2、⑴TA饱和时差流波形畸变有谐波分量⑵有线性变化区第七十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第七十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第七十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第八十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第三部分变电站的二次设备及回路1、电力系统中一次设备和二次设备的分类：1）一次设备：主变压器、电流互感器、电压互感器、静止补偿电容器、开关、刀闸、电抗器、母线、阻波器、结合电容器、避雷器等，发送分配电能。2）二次设备：对电力系统中的一次设备的运行工况进行控制测量、保护和监视的设备叫二次设备。包括：继电保护、测量仪表、控制开关、按钮、端子箱、控制电丝、故障录波器、事件记录器、RTU装置、综合自动化、信号报警装置、变压器冷控设备、调压开关的控制元件等，防误闭锁装置，包括给二次设备供电的蓄电池、充电的整流器等。3）二次回路、联结二次设备的回路，即二次回路。第八十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五 交流电流回路①按电源的性质分 交流电压回路 直流回路 保护回路 测量回路 控制回路②按回路的作用分 信号回路 RTU回路 电源回路 防误闭锁回路

2、二次回路的划分第八十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五变电站的二次回路介绍一、500kV变电站安装单位的划分划分安装单位，是为了便于在回路上分组，方便设计和运行。1）500kV一个半断路器接线安装单位划分一个半断路器接线安装单位划分示意图第八十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五2）220kV双母带旁路安装单位的划分安装单位划定后，把同一单位的保护、控制、测量、信号回路及二次设备放在同一个安装单位之内，保护和控制可共直流电源。第八十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五1）500kV1按线PT配置。2）220kV双母线PT配置。

二、交流电压回路第八十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五500kV每条线路配三相CVT，母线配单相CVT（作测量和同期用）200kV按母线配三相CVT，每年出线配单相CVT，作同期。220kV保护、测量要进行自动或手动切换。典型的二次回路介绍：1、交流电压回路：a）电容式电压互感器原理接线图：分压比

三个二次绕组准确级不一样，0.5，测量，1.3P级保护第八十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五c）用于220kV双母线时第八十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五d）电压二次回路应注意的问题①二次侧中性点按地的问题②电压回路及充电的问题③3U0的电线与主二次绕组地分开的问题三、交流电流的回路1）500kV一个半开关接线CT的几种二次接线。每串4CT配置，边开关CT配6个二次绕组，中间开关CT配4个二次绕组。每串3CT配置，边开关CT配6个二次绕组，中间开关CT配7--9个二次绕组。GIS或罐式开关，每串6CT配置，每CT配4个二次绕组。第八十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五2）二次绕组的分配：消除CT内部故障的保护死区正确接线图错误接线图第八十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五正确接线图第九十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五缩小CT内部故障的停电范围，第九十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五3）和电流对测量和保护的影响a）正常两开关CT均运行时，CT铁芯不饱，励磁阻抗大（几千欧）吸取电流较小可忽略。b）某一开关停电时，该CT二次绕组，成为另一个的负载，此时流过停用CT二次绕组的激磁电流为吸取电流，使测量误差增大。c）对于TPY绕组，铁芯未饱和时，每台CT归算到二次的励磁电抗大约为1200Ω～2000Ω，而电流互感器所带负载阻抗约为15Ω，两CT关联后也有600～1000Ω。所以在短路故障时，对保护的影响不大第九十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五线路串电流互感器配置图线路变压器串电流串感器配置图第九十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五d）当一个开关停运行时，其二次压力磁阻抗大，接点电压高，对保护装置的影响也不是很大。所以一般不退出运行。e）和电流有两种接法：①在端子箱②在保护装置第九十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五四、同期回路500kV1接线方式的同期回路接线较复杂，一个完整串，有可能连接四个能相互分开的电源系统，两个母线和两条线路。第九十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五上图接线，虽然设计和施工复杂，但是运行方式灵活，任何一台开关均可同期有一种简化同期的接线，只考虑两台边开关作为指定的同期开关可以简化回路。五、防误电气闭锁回路利用刀闸、地刀、开关的辅助接点，按操作闭锁条件接入刀闸开关或电磁锁回路闭锁，现在的微机实际不用此接线。220kV断路器失灵保护回路：全站按母线配置断路失灵保护出口回路，经复合电压闭锁第九十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第四部分500kV变电站直流系统一．直流负荷：变电站继电保护、控制设备、计算和监控系统、UPS电源、RTU、信号报警装置等设备的运行工况直接影响系统的安全稳定运行。为此，有关规程规定此类设备的工作电源采用直流供电方式。正常运行时，由站内所用交流经充电、浮充电设备提供直流电源。当变电站所用交流全停或充电、浮充电设备故障时，由蓄电池供电，以保证电源的可靠性。二、直流系统接线：500kv变电站直流系统，典型设计为二电三充模式。经分控屏的辅射供电模式。正常运行时，两组电源无任何电的联系以满足保护双重化的要求。第九十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五第九十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五三、500kV变电站直流系统工作电压：强电110v或220v，弱电48v四、500kV变电站直流电源回路保护的配置1、直流电源回路一般采用熔断器和自动空气开关保护2、熔断器和自动空气开关的额定电流应其长期最大负荷电流的1.2-1.5倍3、同一系列熔断器和自动空气开关上、下级之间，应保证2-4级级差，电源侧选上限，负荷侧选下限。4、蓄电池总熔断器与分熔断器之间，应保证3-4级级差。5、直流系统保护特性配合：相邻元件保护设备配合方式：第九十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五熔断器与负荷开关上、下级配合系数（湖北规定）上级保护元件下级保护元件最小配合系数慢速熔断器负荷开关K≥⒉5慢速熔断器慢速熔断器K≥3负荷开关快速熔断器K≥4快速熔断器慢速熔断器K≥5快速熔断器负荷开关K≥5负荷开关负荷开关K≥8负荷开关慢速熔断器K≥9K=上级保护元件额定值/下级保护元件额定值

第一百页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五熔断器配合选择要求：1、同一系统熔断器形式应尽量一致。2、前、后级熔断器的额定电流比应满足选择性要求。3、当熔断器按辐射方式配置时，除按时间、电流特性选择外，还应校上、下级验熔断器的熔化值。充电装置额定电流的选定：1、无备用充电装置额定电流的选定：Ic=(1.0-1.25)I10+I0I0为经常性负荷2、有备用充电装置额定电流的选定：Ic=0.0I10+I0Ic=(1.0-1.25)I10I0为经常性负荷高频开关电源充电装置额定电流的选定：单个模块额定电流为上述1/10—1/5第一百零一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五蓄电池回路设备在选用蓄电池容量Ah1002003004005006008001000熔断器及刀闸额定电流A160200300400630自动空气开关额定电流A225400800电流测量范围A200-0-200300-0-300500-0-500750-0-750试验回路A100200第一百零二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期五充电回路设备在选用充电装置容量Ah3040506380100125160200250315400熔断器及刀闸额定电流A63100160200300400630自动空气开关额定电流A100225400630电流测量范围A0-500-1000-2000-3000-5