变电站保护配置及保护原理2级

继电保护继电保护变电站保护范围的划分及配置原则线路保护的配置及原理母线保护的配置及原理变压器保护的配置及原理以西万庄变电站为例说明保护的配置原则及具体配置继电保护的定义继电保护：电力系统继电保护及自动装置是电力系统安全、稳定运行的可靠保证。对系统发生的故障或异常情况进行检测，而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。继电保护装置是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护的定义对继电保护的四项基本要求：1、可靠性正常不动作，故障或异常情况可靠动作。2、迅速性指保护动作速度要快。3、选择性指继电保护仅将故障设备切除，使停电范围尽可能减小。4、灵敏性指继电保护反应故障的能力。第一部分：(变电站)保护范围的划分

变电站保护范围的划分线路保护范围：线路两侧CT之间的一次设备。包括各侧CT、线路侧刀闸、输电线路、线路PT等，均属于线路保护范围。母线保护范围：各断路器CT至母线所有的一次设备。包括各断路器CT、断路器、母线侧隔离开关、母线、母线PT和避雷器等，均属于母线保护范围。主变保护范围：主变三侧断路器TA之间的一次设备。包括三侧TA、三侧主变侧刀闸、主变油箱内外、三侧避雷器（PT）引线等，均属于主变保护范围。（2台）变电站保护范围的划分电容器保护范围：电容器断路器TA至电容器的一次设备。包括TA、刀闸、限流电抗器及电容器等，均属电容器保护范围。站用变保护范围：站用变断路器TA至站用变低压空开之间。或高压熔断路器至站用变低压空开之间。第二部分：线路保护的配置及原理二、线路保护的分类及原理三、线路保护配置原则一、线路故障及特点1、线路故障(1)单相接地故障(2)相间故障（两相短路）(3)两相接地故障(4)三相短路(5)各类性质的开路一、线路故障及特点2、故障时电气量的变化：电流增大电压降低电流电压间相角发生变化

电流与电压的比值Z=U/I电流和

正常I入=I出，短路I入≠I出出现I2

、I0

序分量

接地故障必然产生零序分量；不对称故障必然产生负序分量启动元件本保护的启动元件包括：●

电流突变量启动●

零序电流辅助启动●

静稳失稳的启动元件●

不对应启动元件。任一启动元件启动后保护都将启动保护及开放出口继电器的正电源。本保护启动元件主要用于启动保护及开放出口继电器的正电源，启动元件在保护整组复归时返还。二、线路保护的分类及原理线路保护配置：1、纵联保护2、过流保护3、阻抗保护4、零序过流保护5、自动重合闸6、后加速

输电线路的纵联保护是指用某种通信通道(简称通道)将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量(电流、功率的方向等)传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在范围之外，从而决定是否切断被保护线路。由于纵联保护在电网中可实现全线速动，因此它可保证电力系统并列运行的稳定性、提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度以及改善与后备保护的配合性能。1、纵联保护图1输电线路纵联保护结构框图

规定TA的正极性端指向母线侧，电流的参考方向以母线流向线路为正方向。

区内故障时，两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流就很大，满足差动方程，差流元件动作。

区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零，差流元件不动作。差动保护-基本原理2、三段式过流保护故障电流I>Iset，保护动作；过流保护一般分为一段（速断）、二段（过流）、三段；①过流Ⅰ段(瞬时过流速断保护)(60%)瞬时过流速断保护按躲过线路末端短路时的最大运行方式下三相短路电流整定。②过流Ⅱ段(限时过流速断保护)限时过流速断保护按躲过相邻元件的过流Ⅰ段的电流值整定，动作时间与过流Ⅰ段相配合。③过流Ⅲ段过流Ⅲ段保护按躲过线路的最大过负荷电流来整定。

电压元件整定，低电压按躲母线最低运行电压整定。2、三段式过流保护最大运行方式：是指发电机发电容量最大，系统阻抗最小。如果是变电站，最大运行方式是所有进出负荷和变压器都正常运行，220kV、110kV的双母线并列运行。最小运行方式：是指发电机发电容量较小，系统阻抗最大。如果是变电站，最大运行方式是所有进出负荷和变压器都正常运行，220kV、110kV的双母线并列运行。最小运行方式一般规定为每条母线上只有一进、一出两个设备运行。过流保护动作条件：A、B、C三相，该相电流大于定值低电压动作正方向（母线指向线路）总启动元件动作经延时跳闸过流保护接线图：过流保护原理框图3、零序电流保护零序电流保护是比较零序电流大小和定值点的关系；零序电流只有在接地系统中才会出现，只反映接地性质故障。零序电流的保护范围较为稳定，但是受系统接地点和运行方式的影响较大在220kV线路中零序电流保护一般作为后备保护；在110kV线路中零序电流保护一般作为主保护；4、阻抗保护(距离保护)阻抗保护的基本原理是：Z=U/I阻抗保护分为接地阻抗和相间阻抗保护；接地阻抗保护一般反应各类性质的接地故障（单相接地和两相接地故障）；相间阻抗一般反应各类性质的相间故障。相间距离一段一般保护线路全长的80％，0S动作；重合闸经1S延时。相间阻抗二段一般保护线路的全长并且和下级线路的一段有重合部分，0.3S动作；相间阻抗三段作为全部线路的后备保护，按躲过最大负荷阻抗整定。接地距离一段一般保护线路全长的70％，0S动作；接地距离二段一般保护线路全长，0.3S动作。零序保护同接地距离保护(阻抗一段动作时，故障一般在本线路内部；

在有特殊整定要求的线路上，线路阻抗一段能保护线路全长；

阻抗二段动作，故障点一般在本线路末端或者下一级线路始端。)故障范围判断示意图保护范围较为稳定，不受负荷电流和系统方式变化的影响；能反映各种性质的故障；阻抗保护带方向。不受系统运行方式的影响，但是保护范围受过渡电阻（短路点的电弧、放电点物体等）的影响较大。阻抗保护的特点电力系统运行经验表明，送电线路绝大部分的故障都是瞬时故障，永久性故障一般不超过10％，即由继电保护动作切除短路故障后，电弧自动熄灭，绝大多数情况下故障处的绝缘可以自动恢复。为此电力系统采用了自动重合闸装置，当断路器跳闸后能够自动将断路器重新合闸，迅速恢复正常送电，提高供电可靠性。重合闸作用：提高供电可靠性，弥补瞬时故障或误跳带来的停电。重合闸的启动有两种方式:分别为保护跳闸启动重合闸、断路器位置启动重合闸。前者主要解决线路故障保护动作跳闸，后者主要解决正常运行下开关偷跳。5、自动重合闸110kV及以下的输电线路一般采用三相式自动重合闸。220kV及以上系统的架空线路，由于线间距离大，绝大多数故障都是单相接地故障，此时将发生故障的一相断开，再进行单相重合，而未发生故障的两相继续运行，可大大提高供电可靠性和系统并列运行的稳定性。因此，一般采用单相重合闸方式，重合不成功则跳开三相开关。

(a)单相重合闸：单相故障跳单相，单相重合，重合不成功跳三相；相间故障跳三相不重合。

(b)三相重合闸：任何故障跳三相，三相重合，重合不成功跳三相。

(c)综合重合闸：单相故障跳单相，单相重合，相间故障跳三相，三相重合，重合不成功跳三相。

(d)停用重合闸：任何故障跳三相不重合。按照重合闸作用于断路器的方式，可以分为三相重合闸、单相重合闸、和综合重合闸。220kV线路一般配有综合重合闸装置，通过切换开关可实现如下方式：

综合重合闸装置线路故障跳闸重合闸未动，不一定是重合闸拒动，可能为以下原因闭锁重合闸：（1）停用重合闸方式时，直接闭锁重合闸；（2）手动跳闸时，直接闭锁重合闸；（3）不经重合闸的保护跳闸时（断路器失灵、母差、远方跳闸、距离Ⅱ段、Ⅲ段*），闭锁重合闸；（4）在使用单相重合闸方式时，断路器三跳，用位置继电器触点闭锁重合闸；保护经综重三跳时，闭锁重合闸*。（5）断路器气压或液压降低到不允许重合闸时，闭锁重合闸。（6）线路保护后加速动作，闭锁重合闸。6、重合闸后加速保护

重合闸后加速，是指当线路发生故障后，保护将有选择性地跳开断路器，然后进行重合闸，若是瞬时性故障，在线路断路器跳开后故障随即消失，重合闸成功，线路将恢复送电。若是永久性故障，重合闸后，保护装置的时间元件将被退出，保护将无选择性地瞬时跳开断路器切除故障。三、线路保护配置原则线路保护配置方法：点对点即一条线路至少配一套保护。1）配置全线范围的主保。具体要求为：110kV及以上联络线路采用全线速动的主保护，如光纤差动保护、光纤距离保护。单电源线路可采用三段式的电流或距离保护。2）配置全线范围的后备保护，后备保护易采用远后备和近后备相结合的方。3）配置重合闸4）配置后加速保护。

220kV线路保护一般都按双重化配置，可靠性较高。220kV开关一般也装设两组跳闸线圈，并接至不同的操作电源，防止因线圈断线、短路和操作电源故障等导致拒动。尽管如此，开关仍然有拒动的可能，例如SF6压力低闭锁分闸、机构故障等。开关拒动不能切除故障，就要靠后备保护切除故障。110kV及以下开关拒动，一般采用远后备，由靠近电源侧的相邻元件保护动作切除故障，所需时间较长。220kV开关拒动，一般采用近后备，即装设开关失灵保护。当发生故障保护动作而开关拒动时，启动开关失灵保护，跳开连接在同一母线上的所有开关。1、220KV线路保护配置纵差保护距离保护(相间距离和接地距离)零序保护失灵保护重合闸断路器保护两套保护保护A保护B主保护：纵联距离、光纤差动、纵联方向等后备保护：相间距离三段、接地距离三段、零序过流四段重合闸、后加速：220kV线路保护的配合1、线路内部故障时：(1)由线路两侧的双套光差主保护0S动作跳两侧开关(2)若由于通道异常，主保护拒动时，由本线路的近后备距离保护0S动作，跳两侧开关，切除故障。(3)若由于保护装置异常或故障，保护拒动时，则由各侧上级元件的后备保护动作切除故障。(4)当两侧保护正确动作，但某侧开关拒动时，则由本侧失灵保护启动(母差保护动作)经0.15S延时，再跳一次本侧开关，未跳开，以0.3S跳母联200，再经0.5S跳拒动开关所在母线上的所有开关切除故障。2、当线路的下一级(变电站)主变发生故障时，若主变保护拒动，则下一级变电站220kV所有带电源线路对侧的后备保护动作跳开(上一级)线路侧开关，切除故障使下一级变电站全站失电。3、当开关在操作过程中，发生三相不一致时，由开关本体经2.5S延时跳三相4、若保护动作跳三相，发生某相开关未跳开，则经2.5S延时跳三相，仍拒动则由本侧失灵保护动作。5、若无故障发生某相开关偷跳时，经2.5S延时，非全相保护动作跳三相，并闭锁重合闸。断路器保护母差保护启动失灵总出口A相跳闸出口操作箱线路保护B相跳闸出口C相跳闸出口A相启动失灵出口B相启动失灵出口C相启动失灵出口断路器失灵保护动作的过程

具体配置（以220kV线路为例）线路保护1：PSL603G线路保护2：RCS-931

断路器保护：PSL631C

操作继电器箱：CZX-12R见仿真系统(同万线保护屏)

2、110KV线路保护类型主保护：

有距离、零序、接地距离一段。

后备保护：距离、零序、接地距离二、三及其它段

重合闸及后加速：

说明距离、零序I段保护范围都为线路全长的70-80%，II段延伸到下一级、III、四段更远，动作后跳开本断路器。每套保护的重合闸都为三相重合闸110KV线路保护配置110KV线路保护配合一、配一套光差保护当线路内部故障时：(1)由线路两侧的光差主保护0S动作跳两侧开关(2)若由于通道异常，主保护拒动时，由本线路的近后备距离保护(80%范围)0S动作，跳两侧开关，切除故障。(3)若由于保护装置异常或故障，保护拒动时，则由各侧上级元件的后备保护动作切除故障。二、无光差保护1、当线路首端故障时，距离1段0S动作跳三相，重合1S合开关，…2、当线路末端故障时，距离2段0.3S动作跳三相，重合1S合开关，…3、当线路的下一级(变电站)主变110kV侧发生故障时，若主变保护拒动，则本线路2段0.3S延时跳本线路开关切除故障。3、35KV线路保护

35/10kV线路保护配置

1）装设过流（零序）三段式保护，既作为本线路的主保护，又作为本线路及下一级相邻线路的后备。

2）装设三相一次重合闸以弥补瞬时故障跳闸停电的不足。为配合重合闸重合于永久性故障，宜装设后加速保护。

具体配置：

35kV各线路均配有：CSC-212

35/10kV线路保护配置35/10kV线路保护配合1、当线路首端故障时，过流1段0S动作跳三相，重合1S合开关，…2、当线路末端故障时，过流2段0.3S动作跳三相，重合1S合开关，…3、当线路的下一级(变电站)变压器低压侧发生故障时，若保护或拒动，则本线路过流3段1.3S延时跳本线路开关。4、如本线路保护拒动或开关拒动时，则由变压器低后备动作。小电流接地系统的线路保护的接线方式小电流接地系统的线路保护一般采用两相式接线。优点：当发生两条线路不同相接地时，可以在三分之二的情况下只切除一条线路，大大缩小停电范围。要求：所有线路保护所接电流互感器的相别必须一致（一般接A、C相）。

第三部分：母线保护

1、母线保护原理

2、母线保护配置1、母线保护原理2、母线保护配置：BP-2B刀闸位置确认装置:装置利用母线侧刀闸辅助触点判别