整理220kV线路保护.docx
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整理220kV线路保护
概述:
1、220kV电网必需满足四性要求(可靠性、速动性、选择性、灵敏性)。
可靠性由保护合理配置、本身的技术、正常运行来保证;速动性由高频、相间和接地的保护速断来保证;选择性和灵敏度由保护整定及快速切除故障来实现。
2、220kV系统不允许无保护运行;两套直流回路相互独立;线路保护双重化,跳圈双重化,线路应采用近后备保护方式,配断路器失灵保护。
近后备是指当主保护拒动时,由该线路的另一套保护实现后备的保护;或当断路器拒动时,由断路失灵保护来实现的后备保护。
3、对于配置两套全线速动保护的线路旁路代出线时,至少应保证有一套全线速动保护在运行。
4、以汊河变汊盘线保护配置为例,说明220kV线路保护的典型配置
5、汊盘线保护及开关配置情况:
PSL602+RCS931+PSL631+CZX-12R+GXC-01+3AQ1EE
6、采用开关本体防跳,采用开关本体三相不一致功能,操作箱防跳短接、631保护三相不一致停用(压板不投,保护控制字置0)。
7、除液压压力低闭锁重合闸接点之外,其它闭锁分合闸接点均采用开关本体压力接点,操作箱相关压力接点短接
8、220kV联络线重合闸时间是指由重合闸启动开始记时,到合闸脉冲发出为止这一段时间,该时间不含断路器合闸时间。
当线路高频(纵联)保护全停,重合闸停。
线路采用双微机保护,为简化保护与重合闸的配合方式,只启用602保护重合闸(两套微机保护均启动该重合闸实现重合闸功能),931重合闸不用
9、2公里及以下线路(对任何型号导线)微机保护其距离Ⅰ段和接地距离Ⅰ段停用。
PSL-602保护对于5公里及以下线路(对任何型号导线)快速距离Ⅰ段停用。
602部分:
主要性能特征:
1、PSL602保护装置以纵联距离和零序作为全线速动主保护(CPU1),以距离和零序方向电流保护作为后备保护(CPU2),配有自动重合闸功能(CPU3)。
与“GXC-01”光纤信号传输装置构成允许式光纤高频保护
2、动作速度快,线路近处故障动作时间小于10ms,线路70%处故障典型动作时间达到12ms,线路远处故障小于25ms。
3、完善可靠的振荡闭锁功能,能快速区分系统振荡与故障,在振荡闭锁期间,系统无论发生不对称故障还是发生三相故障,保护都能可靠快速动作。
4、采用电流电压复合选相方法,在复杂故障和弱电源系统故障时也能正确选相
5、纵联保护通道接口方式灵活,通过不同的接口转换装置,可以与多种通信设备连接,通道检查、位置听信等通道逻辑都由保护实现,发停信控制采用单接点方式,接点闭合为发信,接点断开为停信。
6、纵联保护功率倒向逻辑,采用反方向元件动作才延时发信(允许信号)的方法,可有效防止区外故障切除时功率倒向引起保护的误动。
7、完善的自动重合闸功能,可以实现单重检线路三相有压重合闸方式,专用于大电厂侧,以防止线路发生永久故障,电厂侧重合于故障对电厂机组造成冲击。
8、采用新母线PT断线识别方法,不同于“11”,发“PT断线”信号时不考虑开关位置,可有效防止交流电压小开关未合时不报“PT断线”在合线路开关时,虽然线路正常但距离后加速动作。
重合闸增加了线路PT断线判别的功能,需要用到线路PT而其断线时,闭锁重合闸。
原理说明:
启动元件:
包括相电流突变量启动元件、零序电流辅助启动元件和静稳破坏检测元件。
每个CPU的启动元件完全相同,出口回路完全独立,“602”保护正常运行采用“三取一”方式开放出口继电器的负电源,“三取一”方式是指CPU1、CPU2、CPU3其中有任一CPU启动元件动作即开放保护出口继电器负电源,并进入故障处理程序。
选相元件:
选相元件用于区分故障性质和相别,以满足保护分相跳闸的要求。
“602”保护的主保护和后备保护采用相同原理的选相元件,在复杂故障下能正确选相并有足够的灵敏度。
振荡闭锁:
在相电流突变量启动150ms内,距离保护及纵联距离保护短时开放,150ms后或者零序电流辅助启动、静稳定破坏启动后,保护进入振荡闭锁程序,此时,纵联距离及距离I、II段要在振荡闭锁开放元件动作后才投入。
振荡闭锁的开放元件要满足以下几点要求:
a、系统不振荡时开放
b、系统纯振荡时不开放
c、系统振荡又发生区内故障时能够可靠、快速开放
d、系统振荡又发生区外故障时,在距离保护会误动期间不开放
纵联保护:
一、工作原理:
允许式纵联保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向作出判断,然后通过通道允许信号作出综合的判断,即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。
一般规定从母线指向线路的方向为正方向,从线路指向母线的方向为反方向。
允许式纵联方向保护的工作方式是当任一侧允许对侧跳闸时,向对侧发允许信号,同时接收对侧可能发过来的允许信号(一定不能接收本侧自己发出的允许信号),本侧正方向元件动作,反方向元件不动作,并且收到对侧允许信号,就可以跳闸。
在外部故障时是近故障侧的方向元件判断为反方向故障,所以是近故障侧不发允许信号就闭锁了远离故障侧;在内部故障时两侧方向元件都判为正方向,两侧都发送允许信号,两侧都收到对侧的允许信号,于是两侧方向元件均作用于跳闸。
这就是允许式纵联保护。
在图一所示的双电源网络中,设在BC线上发生短路,各保护安装处所流过的电流或功率方向如图所示,其中保护1、3、4、6处电流或功率为正(即电流由母线流向线路),保护2、5处电流或功率为负(即电流由线路流向母线)。
假设上述网络中的各线路均安装有允许式纵联保护。
当F点发生故障时,对AB线而言,A侧电流为正,其保护发允许信号,B侧电流为负,其保护一直不发允许信号,故A侧收不到B侧的允许信号,B侧正方向元件没有动作,所以线路AB两侧的纵联保护都不会动作跳闸,1、2处的断路器不能跳闸;对BC线而言,两侧电流或功率方向均为正,两侧都发送允许信号,两侧都收到对侧的允许信号,于是两侧方向元件均作用于跳闸,故BC线两侧3、4处断路器立即跳闸;对CD线而言,和AB线类同,保护5处不发信,亦不能跳5、6处的断路器。
图一
二、发信回路:
允许式纵联保护发信回路包括:
正方向元件发信回路、其他保护动作发信、本保护动作发信、断路器位置发信和弱馈保护发信五种实现方式。
各发信回路的实现方式分别说明如下:
1、正方向元件发信回路:
其逻辑框图如图二所示。
在起动元件动作后整组复归前,在正方向元件动作、反方向元件不动作且断路器不处于三相断开状态,H5、Y7、Y9、Y10、H6、H2动作,保护发信;
在反向元件动作10毫秒后,如果正向元件再动作,需要经T7的40毫秒延时才能发信,此回路主要防止双回线路中其中的一回发生故障引起另一回线路功率倒向时可能误动
图二
2、其他保护动作发信:
其逻辑框图如图三所示
其他保护动作发信是在母差保护动作时发信,以便加速对侧的高频保护。
本装置内其他保护如后备保护动作时,由本保护动作发信回路发信。
同一线路如果还配有另外一套线路保护装置,一套线路保护的动作信号一般可以不接入另外一套线路保护的其他保护动作发信回路,以便减少两套独立保护间的功能交叉并便于动作分析。
为了接线方便,一般采用操作回路中的三相跳闸继电器TJR接点起动。
其他保护动作信号通过时间元件T23、H4、H2实现发信。
其他保护动作信号返回后,经T23元件120ms秒撤回发信,以保证对侧纵联保护能可靠跳闸。
图三
3、本保护动作发信:
本保护动作发信逻辑框图如图四所示:
本保护动作发信回路的作用:
a)本保护装置的后备保护动作(如距离一段动作)而纵联保护正方向元件没有动作,比如线路正向出口和反向出口故障同时存在,距离一段能够动作,而纵联保护的正方向元件可能会被反向元件闭锁而不发信。
在这种情况下需要本保护动作信号去发信,加速对侧纵联保护的动作。
b)在线路上发生区内故障,对侧的纵联保护灵敏度不够,只有在本侧保护跳开后,对侧的纵联保护正方向元件才能相继动作,此时需要本侧的本保护动作发信延时120毫秒返回,以保证对侧能够可靠地相继动作。
本保护动作跳闸信号经H30、H4、H7使保护发信;本保护动作跳闸信号返回后的120毫秒之内,通过T21继续发信,以保证对侧保护有可靠的动作跳闸时间。
在此段时间内,若反方向元件动作,则通过Y8马上禁止这120毫秒时间的发信回路,以防止此时转换为反向故障本侧仍然发信。
图四
4、三跳位置发信:
三跳位置发信逻辑框图如图五所示。
三跳位置是指三相跳闸位置继电器都动作并且三相电流均无流,简称三跳位置。
三跳位置发信的作用是在断路器断开的情况下,收到对侧允许信号就发信。
当本侧手动充电合闸于故障线路时,如果对侧的允许式纵联保护装置未被处于断开状态的断路器三跳位置控制于发信状态,就可能使本侧的允许式纵联保护无法动作切除故障线路。
为了防止对侧断路器处于合闸状态,本侧手动合闸或重合闸时,由于断路器三相不同时合闸,对侧的某种正方向元件会瞬时发信,而本侧三相跳闸位置继电器还没有来得及返回而处于发信状态,会引起对侧允许式纵联保护误动作。
因此,在本侧合闸时,由三相均无流开放三相跳闸位置继电器发信(本侧断路器和电流互感器之间故障由其他保护动作发信和对侧配合,而不由三跳位置发信)。
在有收信情况下,三跳位置信号通过门Y6、H4、H7使保护一直发信,保证了对侧保护合于故障时纵联保护能动作跳闸。
图五
三、功率倒向的处理措施
如图六所示系统接线,保护装在甲线的1侧和2侧,如果图示短路点发生故障(乙线靠近4侧),甲线上故障电流由M侧流向N侧,1侧的正方向元件动作并发信,2侧的反方向元件动作不发信;当乙线保护动作,4侧断开而3侧还没有断开时,甲线上故障功率由N侧流向M侧,故障功率方向和4侧没有断开前的方向是相反的,故称此现象叫功率倒向。
此时,可能1侧的反方向元件动作,2侧的正方向元件动作,如果2侧发信的速度快于1侧停信,则2侧可能瞬间出现正方向元件动作同时还能有收信输入的情况,2侧的纵联保护可能因此而误动作。
所以在功率倒向时纵联保护可能会误动作,需要采取特殊措施来防止这种误动情况的发生。
实际系统中功率倒向的情况经常出现,因此导致的误动也时有发生。
图六
纵联保护对于功率倒向的处理措施分两个方面,一是发生功率倒向现象时如何判断出来,二是判断出功率倒向后如何增加延时来防止误动。
判断功率倒向方法是通过反向元件动作转为正向元件动作来判断,原理是:
在发生区外故障时,如果远故障侧的正方向元件动作,那么近故障侧的反方向元件一定能够动作,因为从保护原理上要求近故障侧的反方向元件比远故障侧的正方向元件更灵敏,区外故障切除出现功率倒向时,近故障侧的反方向元件才返回。
因此可以用反向元件动作来判断功率倒向。
这种功率倒向判断方法优点:
a)即便新型的断路器动作越来越快,在30ms内切除故障,反向元件在故障后10毫秒动作再确认10毫秒,在故障20ms左右就能判出可能出现功率倒向;b)在非全相运行时或扰动引起保护起动,然后再发生故障等没有功率倒向的情况下,不会因为功率倒向逻辑额外增加纵联保护的动作延时。
在判断出功率倒向后,可采用延时发信方式,来延时跳闸
图七为利用反方向元件判断,延时发信的功率倒向处理示意图
图七
弱馈保护:
当发生区内故障时,某一端纵联保护的所有正方向元件灵敏度都不够时,线路的该端可称为弱馈侧,需投入弱馈保护。
如果是联络线,该功能不用。
距离保护:
工作原理:
距离保护就是反映故障点至保护安装处之间的距离,并根据该距离的大小确定动作时限的一种保护。
当故障点距离保护安装处越近时,保护感受到的距离越小,保护动作的时限就越短;反之,当故障点距保护安装处越远时,保护装置感受的距离就越大,保护的动作时限就越长。
PSL602距离保护由三段相间距离、三段接地距离及快速距离I段构成。
相间距离主要反映相间短路故障,接地距离主要反映接地故障。
距离保护采用四边形阻抗特性,有较高的保护弧光电阻能力。
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- 整理 220 kV 线路 保护