保护系列之“华东设计审查要点”(二)

输变电项目管理2021-09-13 07:20:19

4  线路保护


4.1  配置原则

4.1.1 500kV线路保护配置应双重化,即装设两套完全独立的全线速断的标准化设计的主保护,每套保护均采用双通道型式。两套独立的快速主保护装置应分别安装在独立的柜上,接用两组独立的直流蓄电池组、两组独立的电流、电压互感器次级绕组,其跳闸出口回路也应分别接到相关断路器的两组跳闸线圈,并分别一一对应。

4.1.2 500kV线路纵联保护应采用分相电流差动保护并应优先考虑采用OPGW作为线路保护的通道。

4.1.3 每套线路保护除了全线速断的纵联保护外,还应具有分相跳闸的三段式接地相间距离零序反时限过流保护作为后备保护

4.1.4 线路保护配置有三段式相间及接地距离保护,Ⅰ、Ⅱ段是否经振荡闭锁可选,Ⅲ段固定不经振荡闭锁;

4.1.5 500kV线路保护零序反时限过流保护方向可投退,PT断线后自动改为不带方向的零序反时限过流保护。

4.1.6 每套分相电流差动保护具备两个光纤通道接口,两个通道同时工作。在任一个通道且仅一个通道故障时,不影响线路分相电流差动保护的运行。

4.1.7 分相电流差动保护在任一通道发生异常时应能分别发出告警信号。

4.1.8 对以OPGW作为保护通道的线路,分相电流差动保护设备直接接光纤芯采用2Mbit/s接口复用通信的光端机设备

4.1.9 分相电流差动保护的两个通道采用两条不同光纤通道路由,在复用通信光端机时应采用两套独立的光通信设备

4.1.10 分相电流差动保护应避免采用外置光功率放大器作为增大线路保护光纤传输距离的手段。


4.2  技术要求

4.2.1 线路在空载、轻载、满载等各种状态下,在保护范围内发生金属性和非金属性的各种故障(包括单相接地、两相接地、两相不接地短路、三相短路及复合故障、转换性故障等)时,保护应能正确动作。保护范围外发生金属性和非金属性故障时,装置不应误动。此外,对外部故障切除、故障转换、功率突然倒向及系统操作等情况下,保护应正确动作。

4.2.2 当系统在全相或非全相运行时发生振荡,均应可靠闭锁可能误动的线路保护元件,这时当本线路发生各种故障,应瞬时或经短延时有选择地可靠切除故障。系统振荡时,外部故障或系统操作,保护不应误动。

4.2.3 在线路一侧弱馈,各种负荷条件下或线路单侧充电情况下,线路发生各类故障,线路保护应能正确动作。

4.2.4 非全相运行时发生区内故障,应能三相瞬时跳闸,无故障或区外故障时,不应误动。

4.2.5 线路保护应采取措施,防止由于零序功率方向元件的电压死区导致零序功率方向纵联保护拒动。

4.2.6 当需要配置线路过电压保护时,过电压保护应采用分相电压测量元件线路配置的过电压保护动作条件是本侧线路断路器在三相断开位置,过电压保护动作后经延时通过远方跳闸回路跳线路对侧的断路器。过电压保护远方跳闸信号的发送和接收,与失灵保护远跳共用。

4.2.7 手动合闸或自动重合于故障线路上时,线路保护应可靠瞬时三相跳闸;手动合闸或自动重合于无故障线路时线路保护应可靠不动作。

4.2.8 保护装置的定值要求如下:

a)      保护装置软压板与保护定值相对独立,软压板的投退不应影响定值;

b)      线路保护装置至少设16个定值区

c)      保护装置具有可以实时上送定值区号的功能。

4.2.9 纵联电流差动保护装置应具有通道监视功能,如实时记录并累计丢帧、错误帧等通道状态数据,具备通道故障告警功能,在本套装置双通道交叉、通道断链等通道异常状况时两侧均应发相应告警报文并闭锁纵联差动保护,且收到对侧传输来的数据除经过硬件校验外还需经严格的软件校验。

4.2.10 线路差动保护控制字及软压板投入状态下,差动保护因其他原因退出后,两侧均应有相关告警。

4.2.11 分相电流差动保护装置在电流二次回路断线时应能发出告警信号,不闭锁差动保护。

4.2.12 两套线路保护均使用独立的TPY型CT次级。3/2接线的500kV 线路分相电流差动保护电流回路在条件允许时优先采用分电流接入方式。采用分电流接入保护装置之后的电流二次回路不允许再并接

4.2.13 线路分相电流差动保护应允许使用两侧不同的CT变比,应能应用于两侧CT变比相差不大于4倍的线路。线路分相电流差动保护在发生区内或区外故障CT饱和时应能正确动作。

4.2.14 不论一次主接线为何种接线形式,线路保护应采用独立的线路侧电压互感器

4.2.15 双通道光纤接口方式的线路保护应按装置设置通道识别码保护装置自动区分不同通道

4.2.16 安装在通信机房的线路保护通信接口设备的直流电源采用通信专业的直流电源

4.2.17 智能站线路保护直样,断路器;经GOOSE网络启动断路器失灵重合闸

4.2.18 两套保护的跳闸回路应与两个智能终端分别一一对应。两个智能终端应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应。

4.2.19 智能化装置过程层GOOSE 信号应直接链接,不应由其它装置转发。当装置之间无网络连接,但又需要配合时,宜通过智能终端输出触点建立配合关系。如:三重方式下两套保护间的闭锁重合闸信号。

4.2.20 智能化保护装置跳闸触发录波信号应采用保护GOOSE 跳闸信号。

4.2.21 保护装置、智能终端等智能电子设备间的相互启动、相互闭锁、位置状态等交换信息可通过GOOSE 网络传输,双重化配置的保护之间不直接交换信息。

4.2.22 以电力线复用载波作为线路保护的通道,线路保护及载波通道均应能收发三个或四个快速命令,分别表示A、B、C相或A、B、C单相及多相故障。

4.2.23 电力线复用载波通道在通道阻塞时载波机应能给出解除闭锁(UNBLOCKING)信号。保护装置在判断为相间故障时,UNBLOCKING信号才有效。

4.2.24 电力线复用载波通道的两台载波机快速通道与保护接口的收、发讯回路采用对应的线路主保护直流电源。若载波机光耦输入接口经抗干扰大功率继电器转接,则此载波机光耦输入接口宜采用通信专业电源。 


4.3  组屏方案

500kV线路按双重化原则配置两套全线速断的数字式保护,每套保护应包含完整的主保护和后备保护;按双重化原则配置两套远方跳闸保护,采用一取一经就地判别方式;当系统需要配置过电压保护时,过电压保护集成在远方跳闸保护中。

500kV线路保护按两面屏方案配置:

a)     线路保护1屏(柜):线路保护1(含出口继电器)+过电压及远方跳闸保护1(含出口继电器)

b)    线路保护2屏(柜):线路保护2(含出口继电器)+过电压及远方跳闸保护2(含出口继电器)。


5  母线保护


5.1  配置原则

5.1.1 500kV 3/2接线方式(母线有分段断路器的按两段母线考虑)、内桥接线方式和双内桥接线方式的每段母线(桥引线)应配置两套完全独立的母线保护(含桥引线保护)对于双母线接线方式的母线,也应配置各自独立双重化母线保护

5.1.2 500kV双母双分段接线的两个分段的母线保护相对独立

5.1.3 母线的母联(分段)断路器配置断路器充电解列失灵保护

5.1.4 用于母线差动保护的断路器和隔离刀闸的辅助接点、电流电压互感器次级、切换回路、辅助变流器以及与其他保护配合的相关回路亦应遵循相互独立的原则按双重化配置。


5.2  技术要求

5.2.1 母线保护主保护技术原则如下:

a)      母线保护应具有比率制动特性,在CT饱和时应能正确动作;

b)      母线保护应具有可靠的CT饱和判别功能,区外故障CT饱和时不应误动;

c)      母线保护应能快速切除区外转区内的故障;

d)      母线保护应允许使用不同变比的CT,并通过软件自动校正;

e)      具有CT断线告警功能,除母联CT断线不闭锁差动保护外,其余支路CT断线后固定闭锁差动保护;

f)       双母线接线的差动保护应设有大差元件和小差元件;大差用于判别母线区内和区外故障,小差用于故障母线的选择;

g)      对构成环路的各种母线,保护不应因母线故障时电流流出的影响而拒动。

5.2.2 单母线、双母线接线方式的出线元件若存在电流互感器与断路器之间死区故障情况在母线保护动作时,应有措施快速远跳或联跳出线元件的对侧或各侧断路器。

5.2.3 母线差动保护各支路CT变比差不宜大于4倍

5.2.4 在一套500kV母线保护中不允许不同类型的CT次级混接新建工程应采用TPY级如母线保护所接CT次级非TPY次级,则各间隔CT改造时应预留TPY次级,以便母线保护最终统一接入TPY次级。


5.3  500kV双母线母差保护的技术要求

5.3.1  考虑到断路器与CT之间死区故障及CT次级配置存在差异,500kV双母线母差保护动作直接通过相应的线路保护发远跳命令到对侧厂站。远跳命令传输采取“一对一”的形式,即第一套母差保护的远跳命令通过对应的第一套线路保护通道传输第二套母差保护的远跳命令通过对应的第二套线路保护通道传输。两套母差保护同时启动对应线路的断路器失灵保护。

5.3.2  母差内部的充电保护、过流保护均不用。母联(分段)断路器应配置独立于母线保护的充电过流保护装置。

5.3.3  母联(分段)失灵保护同时启用外部母联(分段)断路器失灵保护和母差内部母联(分段)失灵保护。母联(分段)充电过流保护动作应启动外部母联(分段)失灵保护,其失灵保护接点外部开入两套母差保护,并经母差内部母联(分段)失灵逻辑出口;母差保护动作只经母差内部母联(分段)失灵逻辑出口。外部母联(分段)断路器保护中的失灵电流定值和母差保护内部母联(分段)失灵电流定值相同。

5.3.4  母线保护装置与分相隔离刀闸辅助接点的接线方式由设计院和各保护厂家讨论明确。原则上各厂家母差保护在满足Q/GDW1175-2013技术原则的基础上,分相隔离刀闸辅助接点异常时母差保护的动作行为应考虑对系统影响降到最低。

5.3.5  母差保护逻辑不考虑两条母线的电压并列。母联断路器联接的两条母线电压可在外回路二次并列;分段断路器联接的两条母线电压不考虑二次并列。

5.3.6  电厂发变组断路器的失灵保护双重化配置于两套发变组保护内,该失灵保护和母差保护采取一对一方式接入,需防止失灵和母差保护之间因交叉停役而失去保护的情况,具体规定等由现场把关。

5.3.7  双母线接线的母差保护、断路器失灵保护,除跳母联、分段的支路外,应经复合电压闭锁。

5.3.8  双母线接线的母线保护,当发生PT断线时,允许母线保护解除该段母线电压闭锁。


5.4  组屏方案

500kV每段母线按双重化原则配置两套数字式电流差动保护,每套母线保护应具有断路器失灵经母线保护跳闸功能。

500kV每段母线的母线保护按两面屏方案配置:

a)  母线保护1屏(柜):母线保护1(含出口继电器)。

b)  母线保护2屏(柜):母线保护2(含出口继电器)。


6 断路器保护(含重合闸、短引线保护)


6.1  配置原则

6.1.1 500kV断路器保护按断路器配置,常规站单套配置,智能站双套配置单挂母线的主变配置两套断路器保护(并联冗余配置)

6.1.2 3/2接线方式的线路(主变)有出线闸刀时应双重化配置两套完全独立的短线保护,每套保护应包含差动保护和过流保护。两套短线保护安装在母线侧断路器保护屏上。短线保护应有方便可靠的操作措施,在本间隔元件投入运行时闭锁跳闸。

6.1.3 短引线保护的电流回路应采用分电流接入方式

6.1.4 采用GIS设备的3/2接线方式,备用空间隔亦可考虑配置短线保护。

6.1.5 应采用断路器机构内本体三相不一致保护。


6.2  技术要求

6.2.1  断路器保护应具有失灵保护重合闸沟通三跳充电过流(2段过流+1段零序电流)死区保护等功能。

6.2.2 断路器失灵回路技术原则:

a)  断路器的失灵保护动作需要联跳母线上其他相邻断路器时与母差保护共出口;

b)  变压器各侧断路器失灵宜通过变压器保护失灵联跳功能跳开变压器其他侧断路器

c)  除变压器后备保护动作跳母联或分段断路器不启动失灵保护外,其他能够瞬时返回的电气量保护动作跳断路器的同时均应启动失灵;

d)  安全自动装置、非电气量保护动作不应启动断路器失灵;

e)  失灵保护动作应闭锁重合闸。

6.2.3 启动失灵的保护为线路、母线、短线、远方跳闸(就地判别)、变压器(高抗)、发变组的电气量保护。

6.2.4 断路器失灵保护的启动逻辑:三个分相跳闸之一开入,相电流元件,零或负序电流元件与门逻辑判别,以提高非全相运行时电流判别的安全性。三个分相跳闸同时开入、或一个三相跳闸开入,任一相相电流元件动作,同时伴随带展宽的电流突变量或该相低功率因素角元件动作,作为三相故障三相失灵判据;零负序电流元件动作,作为不对称故障失灵的判据。一般情况对于分相操作的断路器不考虑三相故障三相失灵,如断路器采用三相操作,应考虑三相故障三相失灵的情况。

6.2.5 500kV 3/2接线方式断路器失灵保护的动作原则为:瞬时分相重跳本断路器的两个跳闸线圈经延时(失灵保护动作)三相跳本断路器及相邻断路器的两个跳闸线圈和启动两套线路远方跳闸(或母差、变压器、发变组保护)并闭锁相应的断路器重合闸

6.2.6 500kV主变500kV侧断路器失灵通过主变保护A屏和B屏失灵联跳三侧;220kV侧断路器失灵通过主变保护A屏和B屏失灵联跳三侧220kV侧断路器失灵保护功能由220kV母差保护实现,如220kV母差保护不能实现失灵电流判据和延时时间,可增加220kV侧断路器独立的失灵保护装置来实现其功能。

6.2.7  发变组断路器三相不一致保护需要启动失灵时,采用发变组保护装置中具有电气量判别的三相不一致保护,跳闸可共用断路器的失灵跳闸出口。

6.2.8 智能变电站断路器保护跳本断路器采用点对点直接跳闸;本断路器失灵时,经GOOSE网络通过相邻断路器保护或母线保护跳相邻断路器。

6.2.9  重合闸功能应包括综合重合闸三相重合闸单相重合闸以及重合闸停用等方式。一次故障过程中自动重合闸应能保证只在条件满足的情况下重合一次。

6.2.10  下列功能动作应闭锁重合闸:过电压保护或远方跳闸保护动作;短引线或T区保护动作;不允许重合闸的母线保护动作;电缆线路、GIL线路、变压器、线路并联电抗器或线路串补电容器保护(含电气量保护和非电量保护)动作;单重方式下的反映相间或三相故障的保护动作;断路器保护(含充电保护、失灵和死区保护)动作。

6.2.11  500kV 3/2接线方式的断路器保护应在本断路器无法重合时(断路器低气压、重合闸停用、重合闸装置故障、重合闸被其他保护或断路器辅接点三取二闭锁、重合闸整组复归期间等)准备好三跳回路,在线路保护发出单跳令时,本断路器三跳,而该线路的另一个断路器仍能单跳单重。

6.2.12 用于电厂出线的电厂侧重合闸装置,应具有避免电厂侧先合的措施,防止电厂侧重合于永久性故障,以减少对发电机可能造成的冲击。

6.2.13  单套配置的断路器保护,其出口继电器应具有两组独立的跳闸回路。


6.3  组屏方案

6.3.1 500kV断路器保护按断路器配置组屏

6.3.2 断路器保护及短引线保护组屏(柜)方案如下:

a)母线侧断路器保护屏(柜)1台断路器保护装置(含出口继电器)+2台短引线保护装置(如需)(含出口继电器)

b)中间断路器保护屏(柜)1台断路器保护装置(含出口继电器)


7  变压器保护

7.1  配置原则

7.1.1 500kV变压器应配置两套主、后备保护一体的双重化电气量保护一套非电量保护两套电气量保护分别组屏,其CT次级、电源和跳闸回路完全独立。500kV变压器的非电量保护单独组屏

7.1.2 变压器电气量保护应配有:差动电流速断保护、电流差动保护、后备保护(含阻抗保护、零序过流保护、复压过流保护、过负荷告警功能等),宜配有断路器失灵联跳功能,断路器失灵联跳功能宜设有灵敏的、不需整定的电流元件并带20~50ms固定延时。

7.1.3 500kV变压器主保护应为差动保护,差动保护的选择原则如下:

a)      分相变压器配置“纵差保护”或“分相差动保护”;

b)      三相变压器配置“纵差保护”;

c)      自耦变压器应配置有分侧差动保护,以提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性。

7.1.4 500kV变压器后备保护配置原则如下

a)      高压侧后备保护应配有:带偏移特性的阻抗保护、复合电压闭锁过流保护、带方向的零序电流保护、不带方向零序过流、过励磁保护和过负荷告警功能等;

b)      中压侧后备保护应配有:带偏移特性的阻抗保护、复合电压闭锁过流保护、带方向零序过流保护、不带方向的零序过流和过负荷告警功能等;

c)      低压侧后备保护应配有:过流保护、复合电压闭锁过流保护和过负荷告警功能等。

7.1.5 自耦变压器应另再配置不受励磁涌流影响的差动保护,且其公共绕组应配有过负荷告警功能和零序过流保护。

7.1.6 两套完整的电气量保护的跳闸回路应与断路器的两个跳圈分别一一对应。

7.1.7 变压器非电量保护独立于电气量保护配置,并具有独立电源回路跳闸出口回路

7.1.8 变压器非电量保护同时作用于断路器的两个跳闸线圈。未采用就地跳闸方式的变压器非电量保护应设置独立的电源回路(包括直流空气小开关及其直流电源监视回路)和出口跳闸回路,且必须与电气量保护完全分开。当变压器采用就地跳闸方式时,应向监控系统发送动作信号。

7.1.8.1 变压器非电量保护及动作后不能随故障消失而立即返回的保护(只能靠手动复位或延时返回)不应启动失灵保护。

7.1.9 在变压器低压侧未配置母差和失灵保护的情况下,为提高切除变压器低压侧母线故障的可靠性,宜在变压器的低压侧设置取自不同电流回路的两套电流保护。当短路电流大于变压器热稳定电流时,变压器保护切除故障的时间不宜大于2秒。

7.1.10 为实现主变低压侧无功设备的自投切应配置无功设备自动投切装置


7.2  技术要求

7.2.1 变压器过励磁保护应能实现定时限告警和反时限跳闸功能,反时限曲线应与变压器过励磁特性匹配,采用相电压“与门”关系,并可通过控制字选择是否跳闸。

7.2.2 用于跳闸的变压器非电量保护的启动功率应不小于5W,其最小动作电压应在55%~70%直流电源电压之间,应具有抗220V工频电压干扰的能力。

7.2.3 500KV变压器差动保护各侧电流互感器应采用TPY型次级中压侧包括公共绕组CT低压侧三角内部套管CT均应采用TPY型CT。高、中压侧宜按外部线路故障C-O-C-O工作循环校验暂态特性。

7.2.4 变压器保护各侧CT变比不宜使平衡系数大于10

7.2.5 当500kV或220kV电压互感器二次回路异常造成电压一相、两相断线或三相同时失压时,变压器阻抗保护应被闭锁不得误动,闭锁功能由保护内部实现,并同时发出告警信号。

 

7.3  组屏方案

500kV变压器配置双重化的、主后备保护一体的数字式电气量保护,以及一套数字式非电量保护,按三面屏配置:

a)       变压器保护A屏(柜):电气量保护1(含出口继电器)

b)       变压器保护B屏(柜):电气量保护2(含出口继电器)

c)     变压器辅助保护C屏(柜):非电量保护(含出口继电器)+中压侧失灵联跳装置