电力系统继电保护的基本知识

电力系统继电保护

董双桥

2009年3月

第一部分电力系统继电保护的基本知识

电力系统：由发电电厂中的电气部分、变电站、输、配电线路、用电设备等组成的统一体，它包括发电机、变压器、线路、用电设备以及相应的通信、安全自动装置、继电保护、调度自动化设备等。

电力系统运行有如下特点：

1、电能的生产，输送和使用必须同时进行。

2、与生产及人们的生活密切相关。

3、暂态过程非常短，一个正常进行的系统可能在几分钟，甚致几秒钟内瓦解。

电力系统的故障或不正常工作状：

电力系统故障：

1、外部原因：雷击、大风、地震造成的倒杆、线路覆冰造成冰闪、

绝缘污秽造成污闪等。

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。两个或以上故障同时发生称为复

故障。

电力系统短路故障的后果：

1、短路电流在故障点引起电弧烧坏电气设备。

2、造成部分地区电压下降。

3、使系统电气设备，通过短路电流造成热效应和电动力。

4、电力系统稳定性被破坏，可能引起振荡，甚至鲜列。

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。

电力系统不正常工作状态：

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：就是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。

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）发出告警信号通知运行值班人员，系统发生不正常工作状态或自动调整使系统恢复正常工作状态。

电力系统对继电保护的基本要求：

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。

35kV及以下要求故障切除时间05-1秒

110kV 要求故障切除时间 1000 ms

220kV 要求故障切除时间近端故障≯80ms

远端故障≯120ms 500kV 要求故障切除时间近端故障≯80ms

远端故障≯90ms 快速切除故障，可提高重合闸成功率，提高线路的输送容量。

3）灵敏性：继电保护装置在它的保护范围内发生故障和不正常工作状态的反应能力（各种运行方式，最大运行方式、最小运行方式），

用灵敏系数K表示

K=通入继电保护装置的故障量/继电保护装置的整定值。反映过量动作的装置

K=继电保护装置的整定值/通入继电保护装置的故障量。反映欠量动作的装置

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。

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以上线路,要求主保护全线速动，则其主保护为高频方向，高频距离,光纤差动等，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。

远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻线路保护切除故障.

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。

振荡鲜列装置：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，（单机容量30万千瓦、70万千瓦机组）短路电流大，一次系统时常数增大（50-200ms）。保护必须工作在暂态过程中，需用暂态CT。

6）500kV变电站。电压高，电磁场强，电磁干扰严重，包括对一些仪器仪表工作的干扰。

二、500kV变电站主设备继电保护的要求

1）500kV主变、500kV线路、220kV线路、500kV母线、220kV母线均采用双重化配置。

继电保护双重化配置的基本要求：

1、两套保护装置的交流电压应分别取自电压互感器的不同二次绕组；

2、两套保护装置的交流电流应分别取自电流互感器的不同二次绕

组绕组。其保护范围应交叉重叠，避免死区