1、 毕业设计（论文）题 目 500kV 变电站继电保护的设计 系 别 电力工程系 专 业 电气工程及其自动化 班 级 姓 名 指导教师 下达日期 2011 年 2 月 21 日设计时间自 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 26 日毕业设计（论文）任务书一、设计题目：1、题目名称 500kV变电站继电保护的设计2、题目来源 现场与教学结合二、目的和意义通过设计，使学生了解变压器保护、母线保护、高压线路保护的发展水平和发展趋势；掌握它们的设计、配置、选型和整定计算；熟悉它们在现场的使用情况，达到理论与实践相结合；同时，也使学生将各门专业课所学的知识能够融会贯通，达到学以致用之
2、目的。三、原始资料1500kV 变电站电气一次主接线,见附图。2主变压器：3250MVA 的自耦变压器；3500kV、220kV 各发电厂、变电站之间，均铺设有专用或复用光纤；4各保护厂家说明书。四、设计说明书应包括的内容1各主要元件保护的配置原则；2所选保护的原理、特点说明；3各保护之间的相互配合说明；4对所选保护的评价；5对本次设计的评价。五、设计应完成的图纸1各保护屏屏面布置图；2各保护屏压板图；3保护配置图。六、主要参考资料1电力系统继电保护原理 贺家李编2电力系统继电保护 李骏年编3继电保护和安全自动装置技术规程4保护厂家有关说明书七、进度要求1、实习阶段 第 8 周（ 4 月 11
3、 日）至第 10 周（ 5 月 01 日）共 3 周2、设计阶段 第 1 周（ 2 月 21 日）至第 07 周（ 4 月 10 日）共 7 周第 11 周（ 5 月 02 日）至第 18 周（ 6 月 26 日）共 8 周3、答辩日期 第 18 周（ 2010 年 6 月 26 日） 八、其它要求附图：500kV 变电站电气一次系统图日 期 图 号制 图设 计审 定 150kV变 电 站 主 接 线 图华 晋 I线 华 晋 I线 1母2母501 5021 5031 301 35 354 35 356 1 10 3 30 3I0 2I0 5 75 17 67 10 30 3 0 1 2 201
4、253 254 25 256 5012 502 5032 5013 5023 503 1 17 2 27 1 17 2 67 27 1 17 2 27华 长 线 华 东 I线 华 东 I线 华 阳 线20 2I92I902I92I90 1 2 20 100500KV变电站系统继电保护的设计摘要随着我国电力行业的高速发展，电力系统继电保护正在向计算机化、网络化方向发展，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务，也开辟了研究开发的新天地。本次设计主要针对 500kV 变电站继电保护，包括各线路母线保护，线路保护，断路器保护以及变压器保护，其中母线保护和线路保护又分为了
5、500kV，220kV 各自的保护。根据继电保护和安全自动装置技术规程要求进行保护功能的配置，参照我国南京自动化和南瑞继电保护的保护产品，选取了本系统的保护装置并对其原理、特点进行了分析和评价。关键词：母线保护；线路保护；断路器保护；变压器保护1Design of 500KV Substation System ProtectionAbstract With the rapid development of Chinas power industry, power system protection is the computerized, network-oriented developme
6、nt, protection, control, measurement, data communications integration and artificial intelligence made on the challenging task of protection, but also open up the research and development of the new world. This design mainly for 500kV substation relay protection, including the line bus protection, l
7、ine protection, circuit breaker protection and transformer protection, busbar protection and line protection which is divided into a 500KV, 220KV their protection. Under the protection and security automatic equipment technical specification requirements for protection of the configuration, with ref
8、erence to protection of NARI Nanjing Automation and protection products, select the protection of the system and its principle, characteristics are analyzed and evaluated. Keywords: busbar protection; Line protection; Circuit breaker protection; Transformer protection0目录前言 .4继电保护的重要性 4500KV 变电站继电保护的
9、意义 .5第 1章 概述 61.1 继电保护的基本原理 .61.2.1 主保护 61.2.2 后备保护 61.2.3 辅助保护 .61.2.4 异常运行保护 .6第 2章 保护配置 72.1 母线保护 .72.1.1 对 220kV 500kV 母线，应装设快速有选择地切除故障的母线保护： .72.1.3 专用母线保护应满足以下要求： .72.2 线路保护 82.2.1 220KV 线路保护 .82.2.2 500KV 线路保护 .92.3 断路器失灵保护 .102.4 变压器保护 11第 3章 保护的原理、特点 .133.1 母线保护的原理、特点 1313.1.1 RCS-915E 微机母线
10、保护 .133.1.2 WMZ-41A 的保护原理 163.1.3 RCS-915AB 保护原理 213.2.1 RCS-902A(B/C/D)型超高压线路成套保护装置 243.2.2 RCS-925A 过电压保护及故障启动技术 .283.2.3 PSL 602 数字式线路保护装置 303.3.1 RCS-921A 断路器失灵保护及自动重合闸装置 313.3.2 CZX-22R 操作继电气装置 .333.3.3 RCS-923A 断 路器失 灵及辅助保护装置 .353.3.4 CZX-12R 型操作继电器装置 373.3.4 PSL 631A 数字式断 路器保护装置 .383.4.1 RCS-
11、974A 变压器非电量及辅助保护装置 .393.4.2 RCS-978 系列变压器成 套保护装置 .403.4.2 WBZ-500H 微机变压器保护装置技术 .423.5 辅助保护 453.5.1 RCS-922A 短引线保护 装置 .453.5.2 WDK-600 微机电抗器保护装置 .46第 4章保护配置图 49第 5章保护评价 505.1 所选 WBZ-41A 母线保护装 置的评价 505.2 所选 RCS-931 线路保护装置的评价 .505.3 所选 RCS-978 微机变压器保 护装置的评价 .512结论 52参考文献 53原文及译文 54指 导 教 师 评 语 表 593前言继电
12、保护的重要性电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态。故障和不正常运行状态都可能在电力系统中引起事故。故障一旦发生，必须迅速而有选择性的切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。而这种保护装置直到目前为止，大都是由单个继电器或者一点气与其附属设备的组合构成，因而称之继电保护装置。电力系统继电保护的基本任务是： (1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。 (2) 反应电气元件的不正
13、常运行状态，并根据运行维护的条件(如有无经常值班人员)而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。 (3) 继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。对电力系统继电保护的基本要求继 电 保 护 装 置 为 了 完 成 它 的 任 务 ， 必 须 在 技 术 上 满 足 选 择 性 、 速 动
14、 性 、 灵 敏 性 和可 靠 性 四 个 基 本 要 求 。 对 于 作 用 于 继 电 器 跳 闸 的 继 电 保 护 ， 应 同 时 满 足 四 个 基 本 要 求 ，而 对 于 作 用 于 信 号 以 及 只 反 映 不 正 常 的 运 行 情 况 的 继 电 保 护 装 置 ， 这 四 个 基 本 要 求 中有 些 要 求 可 以 降 低 。 1） 选 择 性 选 择 性 就 是 指 当 电 力 系 统 中 的 设 备 或 线 路 发 生 短 路 时 ， 其 继 电 保 护 仅 将 故 障 的 设备 或 线 路 从 电 力 系 统 中 切 除 ， 当 故 障 设 备 或 线 路 的
15、保 护 或 断 路 器 拒 动 时 ， 应 由 相 邻 设备 或 线 路 的 保 护 将 故 障 切 除 。 2） 速 动 性 速 动 性 是 指 继 电 保 护 装 置 应 能 尽 快 地 切 除 故 障 ， 以 减 少 设 备 及 用 户 在 大 电 流 、 低电 压 运 行 的 时 间 ， 降 低 设 备 的 损 坏 程 度 ， 提 高 系 统 并 列 运 行 的 稳 定 性 。 一 般 必 须 快 速 切 除 的 故 障 有 ： (1) 使 发 电 厂 或 重 要 用 户 的 母 线 电 压 低 于 有 效 值 (一 般 为 0.7 倍 额 定 电 压 )。 (2) 大 容 量 的 发
16、 电 机 、 变 压 器 和 电 动 机 内 部 故 障 。 (3) 中 、 低 压 线 路 导 线 截 面 过 小 ， 为 避 免 过 热 不 允 许 延 时 切 除 的 故 障 。 (4) 可 能 危 及 人 身 安 全 、 对 通 信 系 统 或 铁 路 信 号 造 成 强 烈 干 扰 的 故 障 。 故 障 切 除 时 间 包 括 保 护 装 置 和 断 路 器 动 作 时 间 ， 一 般 快 速 保 护 的 动 作 时 间 为0.04s 0.08s， 最 快 的 可 达 0.01s 0.04s， 一 般 断 路 器 的 跳 闸 时 间 为0.06s 0.15s， 最 快 的 可 达
17、0.02s 0.06s。 4对 于 反 应 不 正 常 运 行 情 况 的 继 电 保 护 装 置 ， 一 般 不 要 求 快 速 动 作 ， 而 应 按 照 选 择性 的 条 件 ， 带 延 时 地 发 出 信 号 。 3） 灵 敏 性 灵 敏 性 是 指 电 气 设 备 或 线 路 在 被 保 护 范 围 内 发 生 短 路 故 障 或 不 正 常 运 行 情 况 时 ，保 护 装 置 的 反 应 能 力 。 能 满 足 灵 敏 性 要 求 的 继 电 保 护 ， 在 规 定 的 范 围 内 故 障 时 ， 不 论 短 路 点 的 位 置 和 短路 的 类 型 如 何 ， 以 及 短 路
18、点 是 否 有 过 渡 电 阻 ， 都 能 正 确 反 应 动 作 ， 即 要 求 不 但 在 系 统最 大 运 行 方 式 下 三 相 短 路 时 能 可 靠 动 作 ， 而 且 在 系 统 最 小 运 行 方 式 下 经 过 较 大 的 过 渡电 阻 两 相 或 单 相 短 路 故 障 时 也 能 可 靠 动 作 。 系 统 最 大 运 行 方 式 ： 被 保 护 线 路 末 端 短 路 时 ， 系 统 等 效 阻 抗 最 小 ， 通 过 保 护 装 置的 短 路 电 流 为 最 大 运 行 方 式 ； 系 统 最 小 运 行 方 式 ： 在 同 样 短 路 故 障 情 况 下 ， 系 统
19、 等 效 阻 抗 为 最 大 ， 通 过 保 护 装置 的 短 路 电 流 为 最 小 的 运 行 方 式 。 保 护 装 置 的 灵 敏 性 是 用 灵 敏 系 数 来 衡 量 。 4） 可 靠 性 可 靠 性 包 括 安 全 性 和 信 赖 性 ， 是 对 继 电 保 护 最 根 本 的 要 求 。 安 全 性 ： 要 求 继 电 保 护 在 不 需 要 它 动 作 时 可 靠 不 动 作 ， 即 不 发 生 误 动 。 信 赖 性 ： 要 求 继 电 保 护 在 规 定 的 保 护 范 围 内 发 生 了 应 该 动 作 的 故 障 时 可 靠 动 作 ，即 不 拒 动 。 继电保护的误
20、动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。500KV变电站继电保护的意义电力系统运行中常常会出现故障和一些异常运行状态，而这些现象会发展成事故，使整个系统或其中一部分不能正常工作从而造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不能容许的地步，甚至造成设备损坏和人身伤亡。而电力系统各原件之间是通过电活磁建立的联系，任何一原件发生故障时都可能立即在不同程度上影响到系统的正常工作。因此切除故障元件的时间常常要求短到 1/10S 甚至更短。而这个任务靠人完成是不可能的，所以要有一套自动保护装置来执行这一任务。继电保护的作用不只限于切出故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务） ，还要保证系统的安全稳定运行
21、。这就是要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据。各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，实现整个保护装置的网络化。这样，继电保护装置能够得到的系统故障越多，对故障性质，故障位置的判断和故障距离的检测越准确，大大提高保护性和可靠性。5第 1 章 概述1.1继电保护的基本原理被保护设备的电气量在故障前后的突变信息，是构成继电保护装置的基本原理。为实现上述基本任务，继电保护应能区分电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态。故障的明显是电源剧增、电压大幅度下降、线路测量阻抗减小、功率方向变化、负序或零序分量出现等，此外，还有其它物理量如气体、温度的变化等。根据不同
22、电气量或物理量的变化，可构成不同原理的继电保护装置。不论反应哪种电气量，当期测量值超过一定数值时，继电保护将有选择的切除故障或显示电气设备的异常情况。1.2 继电保护的分类：电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行的保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。1.2.1 主保护主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 1.2.2 后备保护后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。a.远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。
23、 b.近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。 1.2.3 辅助保护为补充主保护辅助保护是和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。 1.2.4 异常运行保护异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。6第 2 章 保护配置2.1母线保护根据继电保护和安全自动装置技术规程条例2.1.1 对 220kV500kV 母线，应装设快速有选择地切除故障的母线保护： a.对一个半断路器接线，每组母线应装设两套母线保护； b.对双母线、双母线分段等接线，为防止母线保护因检修退出失去保护，母线发
24、生故障会危及系统稳定和使事故扩大时，宜装设两套母线保护。2.1.2 对发电厂和变电所的 35kV110kV 电压的母线，在下列情况下应装设专用的母线保护： a.110kV 双母线； b.110kV 单母线、重要发电厂或 110kV 以上重要变电所的 35kV66kV 母线，需要快速切除母线上的故障时；2.1.3 专用母线保护应满足以下要求： a.保护应能正确反应母线保护区内的各种类型故障，并动作于跳闸； b.对各种类型区外故障，母线保护不应由于短路电流中的非周期分量引起电流互感器的暂态饱和而误动作； c.对构成环路的各类母线 (如一个半断路器接线、双母线分段接线等 )，保护不应因母线故障时流出
25、母线的短路电流影响而拒动； d.母线保护应能适应被保护母线的各种运行方式： (1)应能在双母线分组或分段运行时，有选择性地切除故障母线； (2)应能自动适应双母线连接元件运行位置的切换。切换过程中保护不应误动作，不应造成电流互感器的开路；切换过程中，母线发生故障，保护应能正确动作切除故障；切换过程中，区外发生故障，保护不应误动作； (3)母线充电合闸于有故障的母线时，母线保护应能正确动作切除故障母线。 e.双母线接线的母线保护，应设有电压闭锁元件。（1）对数字式母线保护装置，可在起动出口继电器的逻辑中设置电压闭锁回路，而不在跳闸出口接点回路上串接电压闭锁触点；（2）对非数字式母线保护装置电压闭
26、锁接点应分别与跳闸出口触点串接。母联或分段断路器的跳闸回路可不经电压闭锁触点控制。 f.双母线的母线保护，应保证： (1)母联与分段断路器的跳闸出口时间不应大于线路及变压器断路器的跳闸出口时间。 (2)能可靠切除母联或分段断路器与电流互感器之间的故障。 g.母线保护仅实现三相跳闸出口；且应允许接于本母线的断路器失灵保护共用其跳闸出口回路。 7h.母线保护动作后，除一个半断路器接线外，对不带分支且有纵联保护的线路，应采取措施，使对侧断路器能速动跳闸。 i.母线保护应允许使用不同变比的电流互感器。 j.当交流电流回路不正常或断线时应闭锁母线差动保护，并发出告警信号，对一个半断路器接线可以只发告警信
27、号不闭锁母线差动保护。 k.闭锁元件起动、直流消失、装置异常、保护动作跳闸应发出信号。此外，应具有起动遥信及事件记录触点。根据保护以上配置原则：500KV 母线选用 RCS-915E 微机母线保护配置、WMZ-41A微机母线保护配置；220KV 母线选用 RCS-915AB 微机母线保护配置 、WMZ-41A 微机母线保护配置。2.2 线路保护根据继电保护和安全自动装置技术规程条例2.2.1 220KV 线路保护220kV 线路保护应按加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定。 a.加强主保护是指全线速动保护的双重化配置，同时，要求每一套全线速动保护的功能完整，对全线路内发生的各种类型故障，
28、均能快速动作切除故障。对于要求实现单相重合闸的线路，每套全线速动保护应具有选相功能。当线路在正常运行中发生不大于 100 电阻的单相接地故障时，全线速动保护应有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸。b.简化后备保护是指主保护双重化配置，同时，在每一套全线速动保护的功能完整的条件下，带延时的相间和接地，段保护 (包括相间和接地距离保护、零序电流保护 )，允许与相邻线路和变压器的主保护配合，从而简化动作时间的配合整定。如双重化配置的主保护均有完善的距离后备保护，则可以不使用零序电流，段保护，仅保留用于切除经不大于 100 电阻接地故障的一段定时限和 /或反时限零序电流保护。 c.线路主保护和后备保
29、护的功能及作用能够快速有选择性地切除线路故障的全线速动保护以及不带时限的线路 I 段保护都是线路的主保护。每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障均有完整的保护功能，两套全线速动保护可以互为近后备保护。线路段保护是全线速动保护的近后备保护。通常情况下，在线路保护段范围外发生故障时，如其中一套全线速动保护拒动，应由另一套全线速动保护切除故障，特殊情况下，当两套全线速动保护均拒动时，如果可能，则由线路段保护切除故障，此时，允许相邻线路保护段失去选择性。线路段保护是本线路的延时近后备保护，同时尽可能作为相邻线路的远后备保护。 对 220kV 线路，为了有选择性的快速切除故障，防止电网事故扩大，
30、保证电网安全、优质、经济运行，一般情况下，应按下列要求装设两套全线速动保护，在旁路断路器代线路运行时，至少应保留一套全线速动保护运行。 a两套全线速动保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立。对双母线接线，两套保护可合用交流电压回路； b每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障； c. 对要求实现单相重合闸的线路，两套全线速动保护应具有选相功能； d. 两套主保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈。 e. 两套全线速动保护分别使用独立的远方信号传输设备。 8f.具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障： 20ms；对远端故障： 30ms（不包括
31、通道时间）。 220kV 线路的后备保护宜采用近后备方式。但某些线路，如能实现远后备，则宜采用远后备，或同时采用远、近结合的后备方式。 对接地短路，应按下列规定之一装设后备保护。对 220kV 线路，当接地电阻不大于 100 时，保护应能可靠地切除故障。 a.宜装设阶段式接地距离保护并辅之用于切除经电阻接地故障的一段定时限和/或反时限零序电流保护。 b.可装设阶段式接地距离保护，阶段式零序电流保护或反时限零序电流保护，根据具体情况使用。c.为快速切除中长线路出口短路故障，在保护配置中宜有专门反应近端接地故障的辅助保护功能。符合第 4.6.2.1 条规定时，除装设全线速动保护外，还应按本条的规定
32、，装设接地后备保护和辅助保护。 对相间短路，应按下列规定装设保护装置： a.宜装设阶段式相间距离保护； b.为快速切除中长线路出口短路故障，在保护配置中宜有专门反应近端相间故障的辅助保护功能。符合本规程第 4.6.2.1 条规定时，除装设全线速动保护外，还应按本条的规定，装设相间短路后备保护和辅助保护。根据以上母线保护配置原则 220kV 线路保护选用 RCS-931 系列超高压线路成套保护装置和 PSL-602 数字式线路保护装置。2.2.2 500KV线路保护330kV500kV 线路对继电保护的配置和对装置技术性能的要求，除按 4.6.2 及4.6.3 条要求外，还应考虑下列问题：a.线
33、路输送功率大，稳定问题严重，要求保护动作快，可靠性高及选择性好；b.线路采用大截面分裂导线、不完全换位及紧凑型线路所带来的影响；c.长线路、重负荷，电流互感器变比大，二次电流小对保护装置的影响；d.同杆并架双回线路发生跨线故障对两回线跳闸和重合闸的不同要求；e.采用大容量发电机、变压器所带来的影响；f.线路分布电容电流明显增大所带来的影响；g.系统装设串联电容补偿和并联电抗器等设备所带来的影响；h.交直流混合电网所带来的影响；i.采用带气隙的电流互感器和电容式电压互感器，对电流、电压传变过程所带来的影响；j.高频信号在长线路上传输时，衰耗较大及通道干扰电平较高所带来的影响以及采用光缆、微波迂回
34、通道时所带来的影响。330kV500kV 线路，应按下列原则实现主保护双重化：a.设置两套完整、独立的全线速动主保护；b.两套全线速动保护的交流电流、电压回路，直流电源互相独立（对双母线接线，两套保护可合用交流电压回路）；c.每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障；9d.对要求实现单相重合闸的线路，两套全线速动保护应有选相功能，线路正常运行中发生接地电阻为 4.7.3 条 c 中规定数值的单相接地故障时，保护应有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸；e.每套全线速动保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈；f.每套全线速动保护应分别使用互相独立的远方信号传输设备；g.
35、具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障：20ms对远端故障：30ms（不包括通道传输时间）。330kV500kV 线路，应按下列原则设置后备保护：a.采用近后备方式；b.后备保护应能反应线路的各种类型故障；c.接地后备保护应保证在接地电阻不大于下列数值时，有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸；330kV 线路：150500kV 线路：300d.为快速切除中长线路出口故障，在保护配置中宜有专门反应近端故障的辅助保护功能。当 330kV500kV 线路双重化的每套主保护装置都具有完善的后备保护时，可不再另设后备保护。只要其中一套主保护装置不具有后备保护时，则必须再设一套完
36、整、独立的后备保护。330kV500kV 同杆并架线路发生跨线故障时，根据电网的具体情况，当发生跨线异名相瞬时故障允许双回线同时跳闸时，可装设与一般双侧电源线路相同的保护；对电网稳定影响较大的同杆并架线路，宜配置分相电流差动或其他具有跨线故障选相功能的全线速动保护，以减少同杆双回线路同时跳闸的可能性。根据一次系统过电压要求装设过电压保护，保护的整定值和跳闸方式由一次系统确定。过电压保护应测量保护安装处的电压，并作用于跳闸。当本侧断路器已断开而线路仍然过电压时，应通过发送远方跳闸信号跳线路对侧断路器。装有串联补偿电容的 330kV500kV 线路和相邻线路，应按 4.7.2 条和 4.7.3 条
37、的规定装设线路主保护和后备保护，并应考虑下述特点对保护的影响，采取必要的措施防止不正确动作：1 由于串联电容的影响可能引起故障电流、电压的反相；2 故障时串联电容保护间隙的击穿情况；3 电压互感器装设位置（在电容器的母线侧或线路侧）对保护装置工作的影响。根据以上线路保护配置原则 500kV 线路保护选用 RCS-902A 型超高压线路成套保护装置和 PSL-602A 数字式线路保护装置。2.3 断路器失灵保护根据继电保护和安全自动装置技术规程条例2.3.1 在 220kV500kV 电力网中，以及 110kV 电力网的个别重要部分，应按下列原则装设一套断路器失灵保护：a.线路或电力设备的后备保
38、护采用近后备方式；10b.如断路器与电流互感器之间发生故障不能由该回路主保护切除形成保护死区，而其他线路或变压器后备保护切除又扩大停电范围，并引起严重后果时(必要时，可为该保护死区增设保护，以快速切除该故障)；c.对 220kV500kV 分相操作的断路器，可仅考虑断路器单相拒动的情况。2.3.2 断路器失灵保护的起动应符合下列要求：为提高动作可靠性，必须同时具备下列条件，断路器失灵保护方可起动：a.故障线路或电力设备能瞬时复归的出口继电器动作后不返回（故障切除后，起动失灵的保护出口返回时间应不大于 30ms）；b.断路器未断开的判别元件动作后不返回。若主设备保护出口继电器返回时间不符合要求时
39、，判别元件应双重化。失灵保护的判别元件一般应为相电流元件；发电机变压器组或变压器断路器失灵保护的判别元件应采用零序电流元件或负序电流元件。判别元件的动作时间和返回时间均不应大于 20ms。2.3.3 失灵保护动作时间应按下述原则整定：a.一个半断路器接线的失灵保护应瞬时再次动作于本断路器的两组跳闸线圈跳闸，再经一时限动作于断开其他相邻断路器。b.单、双母线的失灵保护，视系统保护配置的具体情况，可以较短时限动作于断开与拒动断路器相关的母联及分段断路器，再经一时限动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有有源支路的断路器；也可仅经一时限动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有有源支路的断路器
40、；变压器断路器的失灵保护还应动作于断开变压器接有电源一侧的断路器。2.3.4 失灵保护装设闭锁元件的原则是：a.一个半断路器接线的失灵保护不装设闭锁元件。b.有专用跳闸出口回路的单母线及双母线断路器失灵保护应装设闭锁元件。c.与母差保护共用跳闸出口回路的失灵保护不装设独立的闭锁元件，应共用母差保护的闭锁元件，闭锁元件的灵敏度应按失灵保护的要求整定；对数字式保护，闭锁元件的灵敏度宜按母线及线路的不同要求分别整定。d.设有闭锁元件的，闭锁原则同 e 条。e.发电机、变压器及高压电抗器断路器的失灵保护，为防止闭锁元件灵敏度不足应采取相应措施或不设闭锁回路。2.3.5 双母线的失灵保护应能自动适应连接
41、元件运行位置的切换。2.3.6 失灵保护动作跳闸应满足下列要求：a.对具有双跳闸线圈的相邻断路器，应同时动作于两组跳闸回路。b.对远方跳对侧断路器的，宜利用两个传输通道传送跳闸命令。c.应闭锁重合闸。根据以上断路器保护配置原则：500kV 侧断路器保护选择 RCS-921A 断路器失灵保护及重合闸，220kV 侧断路器保护选择 RCS-923A 断路器失灵保护及辅助保护和 PSL-631A数字式断路器保护装置。2.4变压器保护根据继电保护和安全自动装置技术规程条例112.4.1 对升压、降压、联络变压器的下列故障及异常运行状态，应按本条的规定装设相应的保护装置；a.绕组及其引出线的相间短路和中
42、性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路；b.绕组的匝间短路；c.外部相间短路引起的过电流；d.中性点直接接地或经小电阻接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；e.过负荷；f.过励磁；g.中性点非有效接地侧的单相接地故障；h.油面降低；i.变压器油温、绕组温度过高及油箱压力过高和冷却系统故障。2.4.2 电压为 220kV 及以上的变压器装设数字式保护时，除非电量保护外，应采用双重化保护配置。当断路器具有两组跳闸线圈时，两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈。2.4.3 纵联差动保护应满足下列要求：a.应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；b.在变压器过励磁时不应误动作；c.
43、在电流回路断线时应发出断线信号，电流回路断线允许差动保护动作跳闸；d.在正常情况下，纵联差动保护的保护范围应包括变压器套管和引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。在设备检修等特殊情况下，允许差动保护短时利用变压器套管电流互感器，此时套管和引线故障由后备保护动作切除；如电网安全稳定运行有要求时，应将纵联差动保护切至旁路断路器的电流互感器。2.4.4 对自耦变压器和高、中压侧均直接接地的三绕组变压器，为满足选择性要求，可增设零序方向元件，方向宜指向各侧母线。普通变压器的零序过电流保护，宜接到变压器中性点引出线回路的电流互感器；零序方向过电流保护宜接到高、中压侧三相电流互感器的零
44、序回路；自耦变压器的零序过电流保护应接到高、中压侧三相电流互感器的零序回路。对自耦变压器，为增加切除单相接地短路的可靠性，可在变压器中性点回路增设零序过电流保护。为提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性，可增设只接入高、中压侧和公共绕组回路电流互感器的星形接线电流分相差动保护或零序差动保护。2.4.5 对于高压侧为 330kV 及以上的变压器，为防止由于频率降低和/或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器，应装设过励磁保护。保护应具有定时限或反时限特性并与被保护变压器的过励磁特性相配合。定时限保护由两段组成，低定值动作于信号，高定值动作于跳闸。变压器非电气量保护不应启动失灵保护根据以上
45、变压器保护配置原则选择 RCS-978 系列变压器成套保护装置、 WBZ-500H微机变压器保护装置、RCS-974A 变压器非电量及辅助保护装置。2.5 远方跳闸保护2.5.1 一般情况下 220kV500kV 线路，下列故障应传送跳闸命令，使相关线路对侧断路器跳闸切除故障：a.一个半断路器接线的断路器失灵保护动作；b.高压侧无断路器的线路并联电抗器保护动作；12c.线路过电压保护动作；d.线路变压器组的变压器保护动作；e.线路串联补偿电容器的保护动作且电容器旁路断路器拒动或电容器平台故障。2.5.2 对采用近后备方式的，远方跳闸方式应双重化。2.5.3 传送跳闸命令的通道，可结合工程具体情
46、况选取：a.光缆通道；b.微波通道；c.电力线载波通道；d.控制电缆通道；e.其他混合通道。一般宜复用线路保护的通道来传送跳闸命令，有条件时，优先选用光缆通道。2.5.4 为提高远方跳闸的安全性，防止误动作，对采用非数字通道的，执行端应设置故障判别元件。对采用数字通道的，执行端可不设置故障判别元件。2.5.5 可以作为就地故障判别元件起动量的有：低电流、过电流、负序电流、零序电流、低功率、负序电压、低电压、过电压等。就地故障判别元件应保证对其所保护的相邻线路或电力设备故障有足够灵敏度。2.5.6 远方跳闸保护的出口跳闸回路应独立于线路保护跳闸回路。2.5.7 远方跳闸应闭锁重合闸。根据以上保护
47、配置原则 500kV 保护选择 FOX-40E 继电保护光纤通信接口装置和RCS-915A 过电压保护及故障启动技术；CZX-22R 操作继电气装置。220kV 线路保护方案CZX-12R 型操作继电气装置13第 3 章 保护的原理、特点3.1母线保护的原理、特点500kV 母线保护采用了南瑞微机母线保护配置装置（RCS-915E）和南自微机母线保护装置（WMZ-41A）两套母线保护双重化配置，另外增加一套断路器失灵保护起动机辅助保护装置(RCS-922A)，提高母线安全运行。3.1.1 RCS-915E 微机母线保护一、应用范围RCS915E 型微机母线保护装置，主要适用于一个半断路器主接线
48、方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为 9 个。二、 保护配置RCS915E 型微机母线保护装置设有母线差动保护和断路器失灵保护功能。三、 性能特征允许 TA 变比不同，TA 调整系数可以整定高灵敏比率差动保护新型的自适应加权抗 TA 饱和判据完善的事件报文处理灵活的后台通讯方式，配有 RS-485 和光纤通讯接口(可选)支持电力行业标准 DL/T667-1999（IEC60870-5-103 标准）的通讯规约与 COMTRADE 兼容的故障录波 四、保护原理说明1、母线差动保护母线差动保护由分相式比率差动元件构成。1）起动元件a）电流工频变化量元件，当制动电流工频变化量大于门坎（由浮动门坎
49、和固定门坎构成）时电流工频变化量元件动作，其判据为：UUT+0.5IUN其中：si 为制动电流工频变化量瞬时值；0.5IN 为固定门坎；SIT 是浮动门坎，随着变化量输出变化而逐步自动调整。b）差流元件，当任一相差动电流大于差流起动值时差流元件动作，其判据为：IdIcdzd其中：Id 为大差动相电流；Icdzd 为差动电流起动定值。母线差动保护电流工频变化量元件或差流元件起动后展宽 500ms。142）比率差动元件a）常规比率差动元件动作判据为：其中：K 为比率制动系数；Ij 为第 j 个连接元件的电流；Icdzd 为差动电流起动定值。其动作特性曲线如图所示。主保护比例差动元件动作特性曲线b）工频变化量比例差动元件为提高保护抗过渡电阻能力，减少保护性能受故障前系统功角关系的影响，本保护除采用由差流构成的常规比率差动元件外，还采用工频变化量电流构成了工频变化量比率差动元件，与制动系数固定为 0.2 的常规比率差动元件配合
