正文
总则
继电保护和安全自动装置应符合可靠性(信赖性和安全性)、选择性、灵敏性和速动性的要求。当确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面：
a.电力设备和电力网的结构特点和运行特点；
b.故障出现的概率和可能造成的后果；
c.电力系统的近期发展情况；
d.经济上的合理性；
e.国内和国外的经验。
继电保护和安全自动装置的分类
a、电力变压器保护；
b、中性点直接接地电力网中的线路保护 ；
c、中性点直接接地电力网中的线路保护 ；
d、母线保护；
e、断路器失灵保护；
f、电力电容器保护；
g、并联电抗器保护等。
安全自动装置
a、重合闸；
b、自动投入；
c、自动低频减载；
d、系统安全自动控制;
e、同步并列 l其次还有用于与继电保护和安全自动装置有关的二次回路。
1.继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分。确定电力网结构、厂站主接线和运行方式时，必须与继电保护和安全自动装置的配置统筹考虑，合理安排。继电保护和安全自动装置的配置方式要满足电力网结构和厂站主接线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。对导致继电保护和安全自动装置不能保证电力系统安全运行的电力网结构形式、厂站主接线形式、变压器接线方式和运行方式，应限制使用。
2、应根据审定的电力系统设计或审定的系统接线图及要求，进行继电保护和安全自动装置的系统设计。在系统设计中，除新建部分外，还应包括对原有系统继电保护和安全自动装置不符合要求部分的改造设计。为便于运行管理和有利于性能配合，同一电力网或同一厂站内的继电保护和安全自动装置的型式，不宜品种过多。
3、电力系统中，各电力设备和线路的原有继电保护和安全自动装置，凡能满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求的，均应予以保留。凡是不能满足要求的，应逐步进行改造。
4、继电保护和安全自动装置的新产品，应按国家规定的要求和程序进行鉴定，合格后，方可推广使用。设计、运行单位应积极创造条件支持新产品的试用。
一、继电保护在电力系统的作用及其分类
继电保护与安全自动装置(以下简称保护装置)是保证电网安全运行、保护电气设备的主要装置，是组成电力系统整体的不可缺少的重要部分。保护装置配置使用不当或不正确动作，必将引起事故或使事故扩大，损坏电气设备，甚至造成整个电力系统崩溃瓦解。因此，继电保护人员与电网调度及基层单位运行人员一样，是电网生产第一线人员。 l系统故障的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击、鸟粪污染等）一般都是由于设备本身的制造问题、人员安装检修质量不高而引起的，山东电网2004年上半年统计：继电保护动作5101次，正确率为99%。
继电保护的分类：
1、继电保护 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，必要时可再增设辅助保护。
1.1 主保护——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 后备保护——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——当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备。
b.近后备——当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；是当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。
1.3 辅助保护——为补充主保护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。
1.4 异常运行保护——反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。
a可靠性——指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。
为保证可靠性，宜选用可能的最简单的保护方式，应采用由可靠的元件和尽可能简单的回路构成的性能良好的装置，并应具有必要的检测、闭锁和双重化等措施。保护装置应便于整定、调试和运行维护。
b选择性——指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。
为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件(如起动与跳闸元件或闭锁与动作元件)，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。 当重合于本线路故障，或在非全相运行期间健全相又发生故障时，相邻元件的保护应保证选择性。在重合闸后加速的时间内以及单相重合闸过程中，发生区外故障时，允许被加速的线路保护无选择性。
在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护无选择性动作，但必须采取补救措施。例如采用自动重合闸或备用电源自动投入来补救。
c灵敏性——指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。
灵敏系数应根据不利正常(含正常检修)运行方式和不利的故障类型计算。
d速动性——保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。
4、主保护、近后备、远后备顺口溜：
故障来了保护动，主要事故主切除
如果开关有毛病，失灵保护来帮助
还有远跳做后盾，“二取二”的立大功
平时扎实做传动，万事如意保安平
出乎意外靠后备，齐心协力缩范围
远近保护不能少，万无一失警惕到。
在各类保护装置接于电流互感器二次绕组时，应考虑到既要消除保护死区，同时又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生的影响。
5、当采用远后备方式，变压器或电抗器后面发生短路时，由于短路电流水平低，而且对电网不致造成影响以及在电流助增作用很大的相邻线路上发生短路等情况下，如果为了满足相邻保护区末端短路时的灵敏性要求，将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可以缩小后备保护作用的范围。
6、如由于短路电流衰减、系统振荡和电弧电阻的影响，可能使带时限的保护拒绝动作时，应根据具体情况，设置按短路电流或阻抗初始值动作的瞬时测定回路或采取其他措施。但无论采用哪种措施，都不应引起保护误动作。
7、电力设备或电力网的保护装置，除预先规定的以外，都不允许因系统振荡引起误动作。
电力变压器保护
在电力网的继电保护中，变压器保护根据保护不同作用而分为三种：主保护、后备保护、辅助保护。继电保护快速切除故障对电力系统的好处有：
（1）提高电力系统的稳定性；
（2）电压恢复快，电动机容易自启动并迅速恢复正常，从而减少对用户的影响；
（3）减轻电力设备的损坏程度，防止故障进一步扩大；
（4）短路点易于去游离，提高重合闸的成功率。 l 除去变压器保护，非电量保护可以补充变压器保护的不足之处，例如变压器的轻瓦斯、重瓦斯、压力释放、冷却器全停、油位、油温、线圈温度等称为非电量保护，其中的重瓦斯为主保护动作跳闸，其它用于发信号。
以RCS-978系列数字式变压器保护为例，介绍保护范围：适用于500kV及以下电压等级、需要提供双套主保护、双套后备保护的各种接线方式的变压器，RCS-978用于500kV系统时的技术说明如下。
1 对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应按本节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在中性点直接接地侧的单相接地短路；
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.油面降低；
h.变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。
2、0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护：当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。
3、对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应按下列规定，装设相应的保护作为主保护。保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。
非电量的原理如下
⑴瓦斯继电器
原理：在油箱与油枕的连接中部安装。当变压器内部故障时，绝缘物产生一定数量气体，气体顺连通管进人油枕时冲动气体继电器，气体数量不多时，继电器油位下降，接通信号装置，发出信号。短路严重时大量油及气体冲动内挡扳，迅速接通保护装置，自动切断各侧电源。
接线： 接线前注意其安装，应解开固定开口杯绳子，用探针检查接点动作灵活，重瓦斯两个干簧接点按照国家反措要求必须串联接线使用。水平安装箭头方向指向储油柜，并且沿继电器方向变压器有3 % 的高度。跳闸及信号联动接线正确，瓦斯继电器装防雨罩（塑料或不锈钢），并且装设牢固。
试验：内部检查良好，引线绝缘合格，国家《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》DL/T684-1999中规定：动作容积10MVA以上的变压器，整定为250 - 300 ml，500kV变压器QJ-80型冷却方式强迫油循环流速试验整定1.3 - 1.4m/s，可用专用试验仪在室内进行。
⑵ 压力释放阀
原理与接线：喷油口径为130 mm²时，开启压力70 - 85 kpa，关闭压力37.5 -45.5 kpa。事故时将油箱内压力释放出来，动作时间2 mS左右, 防止油箱变形及破裂，同时启动微动接点用于发信号，通知检修人员迅速处理。 接线 ：通常压力释放阀本体箱盖左右各一个，使用电缆与瓦斯继电器等电缆一起在本体上敷设整齐至端子箱。
注意
1 . 接线盒引出三头，一是公共头，常闭和常开。
2.接线接常开接点（手动复归后的状态），不能接微动接点弹出保持状态时的开接点，以防继电保护误动。 没有插头连接的采用焊接并包扎后使用热缩塑料管工艺固定。试验 ：外观、微动开关灵活、可靠。压力释放器由厂家经过一系列的严格试验和检查，各项技术指标应达到设计要求，安装时可以手动释放器按扭动作、返回，使用电池灯、万用表检查，确定信号接点接触良好。
在某500kV输变电工程开关站对安装在5组电抗器上的20只释放阀，都用以上方法进行了认真的检查，效果良好。要经常清扫护罩里的可能积存的灰尘、积雪等杂物，使释放器正常工作。
⑶温度计
原理：
1、利用电流互感器二次电流变送测量绕组温度、整定跳闸例如BWR-04Y温度控制器，同时利用PT100热电阻进行远方变压器在线监视的XMZ-Y数字温度显示器。
2、利用PT100热电阻进行就地监视油温例如WTYK - 802A（TH）温度控制器和远方变压器在线监视的XMT数字温度显示器。
接线 ：采用三线引线连接热电阻，虽然克服线长度对仪表的影响，也应线径及长度相同，远传KVV4×1.5电缆应取最短长度，且应采用电缆沟方式敷设。因导线过渡多，为接线正确，使用数字式万用表检查R1、R2之间阻值为线阻，R1、R2与R3之间为100欧姆左右。这样控制室与就地显示温度数值一致，误差<±5% 。
试验 ：验收设备试验恒温槽必须使用油浴，在50 - 100ºC内，恒定10分钟后读数误差 <±2°C。数显温度计的检验可根据Pt100分度值采用标准电阻箱作为信号输入，信号接点可靠。温控器在出厂时已设定为第一上限55ºC、第二上限80ºC。温度设定值及试验动作可以通过温控器的两只控温开关调整，其它部分如温度指针不可拨动，以免造成误差及损坏。在无人值班时通过TT系列变压器温度变送器对变压器的上层油温遥测，实现对电力变压器的冷却器的自动控制。
⑷油位表
原理：当油枕中的油位由于温度和其它原因而升高、降低时，油位计的浮球与机械部分传动，当油上升MAX或下降MIN时，报警，实现对油位的远方监视。接线电缆线绝缘>10MΩ，接点情况要求在油枕在未安装之前测量正确，检查当提杆静止时，指针是否指到MIN，提杆转动120º后，指针应指到MAX，并无卡涩现象，接点动作返回接触良好，为远方测量作好准备。
⑸强油通风冷却系统
变压器冷却系统起着控制、自动投入、过载短路保护及发出冷却系统故障信号。在工地安装时，首先检查厂家汇控箱是否符合设计要求，自动装置联动风冷 、备自投、辅助系统投入、电源相序正确等。分控箱中的热继电器应在冷却器正常运行时用钳型电流表测量出油泵和风扇的工作电流，按测得的工作电流进行整定。中间、时间继电器按试验大纲、设计要求试验和整定，控制箱的各继电器、控制开关、设备应用标签纸注明编号及用途。
RCS－978装置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一TA。这些保护包括：稳态比率差动 、差动速断 、工频变化量比率差动 、零序比率差动/分侧比率差动 、复合电压闭锁方向过流 、零序方向过流、过激磁、相间阻抗、零序过压、间隙零序过流
后备保护可以根据需要灵活配置于各侧。
当变压器区外故障时，有较大的穿越性短路电流流过变压器，这时变压器的差动保护不应动作 。谐波制动的变压器纵联差动保护中，设置差动速断元件的主要原因是为了防止在区内故障，较高的短路水平时，由于电流互感器的饱和产生高次谐波量增加，导致差动元件拒动。 另外还包括以下异常告警功能：
过负荷报警 、起动冷却器、过载闭锁有载调压 、零序电压报警 、差流异常报警 、零序差流异常报警 、差动回路TA断线
在电力网的继电保护中，变压器保护根据保护不同作用而分为三种：主保护、后备保护、辅助保护。继电保护快速切除故障对电力系统的好处有：
（1）提高电力系统的稳定性；
（2）电压恢复快，电动机容易自启动并迅速恢复正常，从而减少对用户的影响；
（3）减轻电力设备的损坏程度，防止故障进一步扩大；
（4）短路点易于去游离，提高重合闸的成功率。 l 除去变压器保护，非电量保护可以补充变压器保护的不足之处，例如变压器的轻瓦斯、重瓦斯、压力释放、冷却器全停、油位、油温、线圈温度等称为非电量保护，其中的重瓦斯为主保护动作跳闸，其它用于发信号。
纵联差动保护应符合下列要求：
a.应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。
b.应在变压器过励磁时不误动。
c.差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。
但在某些情况下，例如60kV或110kV电压等级的终端变电所和分支变电所，以及具有旁路母线的电气主接线，在变压器断路器退出工作由旁路断路器代替时，纵联差动保护亦可以利用变压器套管内的电流互感器，而对引出线可不再采取快速切除故障的辅助措施。
330～500kV中性点直接接地电力网中的线路保护 一般情况下，应按下列原则实现主保护双重化：
1 设置两套完整、独立的全线速动主保护；
2 两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立；
3 每一套主保护对全线路内发生的各种类型故障(包括单相接地、相间短路、两相接地、三相短路、非全相运行故障及转移故障等)，均能无时限动作切除故障；
4 每套主保护应有独立选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸；
5 断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别起动一组跳闸线圈；
6 两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。
若保护采用专用收发信机，其中至少有一个通道完全独立，另一个可与通信复用。如采用复用载波机，两套主保护应分别采用两台不同的载波机。
330～500kV线路的后备保护应按下列原则配置：
1 线路保护采用近后备方式。
2 每条线路都应配置能反应线路各种类型故障的后备保护。当双重化的每套主保护都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无后备，则应再设一套完整的独立的后备保护。
3 对相间短路，后备保护宜采用阶段式距离保护。
4 对接地短路，应装设接地距离保护并辅以阶段式或反时限零序电流保护；对中长线路，若零序电流保护能满足要求时，也可只装设阶段式零序电流保护。接地后备保护应保证在接地电阻不大于300Ω时，能可靠地有选择性地切除故障。
5 正常运行方式下，保护安装处短路，电流速断保护的灵敏系数在1.2以上时，还可装设电流速断保护作为辅助保护。
6 根据一次系统过电压的要求装设过电压保护。
7 对各类双断路器接线方式的线路，其保护应符合有关规定。
母线上发生短路故障的机率虽然比输电线路少，但母线是多元件的汇合点，母线故障如不快速切除，会使事故扩大，甚至破坏系统稳定，危及整个系统的安全运行，后果十分严重。在双母线系统中，若能有选择性的快速切除故障母线，保证健全母线继续运行，具有重要意义。因此，在高压电网中要求普遍装设母线保护装置。
对发电厂和变电所的35～110kV电压的母线，在下列情况下应装设专用的母线保护：
1、110kV双母线。
2、110kV单母线，重要发电厂或110kV以上重要变电所的35～66kV母线，按需要快速切除母线上的故障时。
3、35～66kV电力网中，主要变电所的35～66kV双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。
4、对220～500kV母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。对1个半断路器接线，每组母线宜装设两套母线保护。
5、对于发电厂和主要变电所的3～10kV分段母线及并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。
在下列情况下，应装设专用母线保护：
1、须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时。
2、当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。
以RCS-915AB保护为例：母线保护装置的断路器失灵保护有两种方式可供选择。
方式一：与线路的失灵起动装置配合，将其失灵接点与电压切换接点串联提供给本装置，本保护检测到此接点动作时，断路器失灵保护专用起动元件动作并展宽500ms。经过失灵保护电压闭锁，经跳母联时限跳开母联，经失灵时限切除该元件所在母线的各个连接元件。线路保护采用近后备方式，对220～500kV分相操作的断路器，可只考虑断路器单相拒动的情况。
方式二：由保护跳闸接点起动，当失灵保护检测到此接点动作时，若该元件的任一相电流大于失灵相电流定值（可整定是否再经零序电流或负序电流闭锁），则经过失灵保护电压闭锁起动失灵保护。失灵保护起动后经跟跳延时再次动作于该线路断路器，经跳母联延时动作于母联，经失灵延时切除该元件所在母线的各个连接元件。
电力系统的断路器是发电厂和变电所中重要的电气设备之一，是投切负荷高压电流，保护瞬时切除各种短路电流的重要设备。随着我国电力系统向大电网、大机组、超高压、大容量迅猛发展，220~500kV断路器投运量以25%~35%的速率增长，并且SF6断路器以技术先进为电力系统安全稳定运行作出了贡献。但是通过2001年的设备定检中，断路器拒跳、压力异常现象时有发生。
例如：
1、某500kV变电站定检中的220kV某线断路器B相拒跳，检查为跳闸线圈由于机械原因严重烧坏；
2、某500kV变电站定检中的#2变压器高压侧的B相断路器合闸后突然失灵，液压泄露严重，表计指示为零，拒分闸。高压线路保护为永久性故障，故障线路、变压器的断路器不正常跳开，线路保护采用远后备方式。
如果由其它线路或变压器的后备保护切除故障将扩大停电范围，则断路器失灵保护短延时动作，断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路的断路器。因此，断路器失灵故障率尽管少，却是电气设备中最严重的故障，后果十分严重，母线失灵保护动作，将造成电力系统瓦解，使大面积用户遭受停电，并使电气设备遭到破坏，因而首先重视断路器本身质量的可信赖性，同时对断路器失灵保护装置的 动作可靠、灵敏、迅速性要求更为严格。必须根据原理要求，试验正确，实现失灵保护100%的投入正确性。
RCS-923断路器失灵保护，为断路器失灵起动及辅助保护，也可作为母联或分段开关的电流保护 。
(1)失灵起动；
(2) 过流保护；
(3)充电保护；
(4) 不一致保护。
RCS-921断路器失灵保护，失灵保护及自动重合闸 ，接线与角形结线的断路器 保护。
(1) 跟跳本开关；
(2) 失灵保护；
(3) 死区保护；
(4) 充电保护；
(5) 不一致保护；
(6) 沟通三跳；
(7) 后合跳闸。
在什么情况下使用断路器保护？
A、线路保护采用远后备方式，如果由其他线路或变压器的后备保护切除故障将扩大停电范围(例如采用多角形接线，双母线或分段单母线等时)，并引起严重后果时。
B、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，而由其他线路和变压器后备保护切除又将扩大停电范围，并引起严重后果时。
断路器失灵保护应符合下列要求：
A、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：
B、故障线路或设备的保护能瞬时复归的出口继电器动作后不返回；
C、断路器末断开的判别元件，可采用能够快速复归的相电流元件。相电流判别元件的定值，应在保证线路末端故障有足够灵敏度的前提下，尽量按大于负荷电流整定。
D、一般不考虑由变压器保护起动断路器失灵保护。如变压器保护起动断路器失灵保护时，也必须设有相电流元件，并不允许由瓦斯保护动作起动失灵保护。
E、发电机变压器组的保护，宜起动断路器失灵保护。考虑到发电机故障时，发电机保护可能延时返回，为了提高安全性，断路器末断开的判别元件，宜采用双重化构成和回路的方式。
断路器失灵保护动作时间，应按下述原则整定：
a.宜无时限再次动作于本断路器跳闸；
b.对双母线(或分段单母线)接线，以较短时限(大于故障线路或电力设备跳闸时间及保护装置返回时间之和)动作于断开母联或分段断路器；
c.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电源支路的断路器。
断路器失灵保护，当采用多元件公用出口时，其出口回路应经闭锁触点控制，以减少较多一次元件被误切除的可能性。断路器失灵保护的出口回路可与母差保护共用，也可单独设置。
当与母差保护共用时，闭锁元件的灵敏系数应按失灵保护的要求整定。断路器失灵保护动作时，应对有关断路器的自动重合闸装置进行闭锁。
1个半断路器接线方式的断路器失灵保护中，反映断路器动作状态的相电流判别元件宜分别检查每台断路器的电流，以判别那台断路器拒动。当一串中的中间断路器拒动时，则应采取使对侧断路器跳闸的措施，并闭锁重合闸。
（本文未完）
联系客服
