500kV變電站電氣二次部分介紹及保護(hù)配置葛磊電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本知識(shí)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用：電力系統(tǒng)的故障類型：電力系統(tǒng)故障可分為：?jiǎn)蜗嘟拥毓收螪（1）、兩相接地故障D（1.1）、兩相短路故障D（2）、三相短路故障D（3）、線路斷線故障電力系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因：外部原因：雷擊，大風(fēng)，地震造成的倒桿，線路覆冰造成冰閃，線路污穢造成污閃；內(nèi)部原因：設(shè)備絕緣損壞，老化；系統(tǒng)中運(yùn)行，檢修人員誤操作。電力系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)：電力系統(tǒng)不正常工作狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常工作遭到破壞，但未發(fā)展成故障。如：電力設(shè)備過負(fù)荷，如：發(fā)電機(jī)，變壓器線路過負(fù)荷；電力系統(tǒng)過電壓；電力系統(tǒng)振蕩；電力系統(tǒng)低頻，低壓。繼電保護(hù)的基本任務(wù)：繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)是當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件發(fā)生故障時(shí)，向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，或者向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展。電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求：（四性）選擇性：電力系統(tǒng)故障時(shí)，使停電范圍最小的切除故障的方式。快速性：電力系統(tǒng)故障對(duì)設(shè)備人身，系統(tǒng)穩(wěn)定的影響與故障的持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)，故障持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，設(shè)備損壞越嚴(yán)重；對(duì)系統(tǒng)影響也越大。因此，要求繼電保護(hù)快速的切除故障。靈敏性：繼電保護(hù)裝置在它的保護(hù)范圍內(nèi)（一般指末端）發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)的反應(yīng)能力?？煽啃裕孩俦Ｗo(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置可靠動(dòng)作切除故障,不拒動(dòng)。②保護(hù)范圍外發(fā)生故障和正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)可靠閉鎖,不誤動(dòng)。繼電保護(hù)的幾個(gè)名詞解釋：雙重化配置：為了滿足可靠性及運(yùn)行維護(hù)的需要，500KV線路保護(hù)應(yīng)按兩套“獨(dú)立”能瞬時(shí)切除線路全線各類故障的主保護(hù)來(lái)配置。其中“獨(dú)立”的含義：各套保護(hù)的直流電源取自不同的蓄電池；各套保護(hù)用的電流互感器、電壓互感器的二次側(cè)各自獨(dú)立；各套保護(hù)分別經(jīng)斷路器的兩個(gè)獨(dú)立的跳閘圈出口；套保護(hù)擁有獨(dú)立的保護(hù)通道（或復(fù)用通道）；各套保護(hù)擁有獨(dú)立的選相元件；主保護(hù)：滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全的要求，能以最快的速度有選擇性的切除電力設(shè)備及輸電線路故障的保護(hù)。對(duì)于220KV及以上線路,變壓器，母線，要求主保護(hù)全線速動(dòng)，則其主保護(hù)為縱聯(lián)方向，縱聯(lián)距離,縱聯(lián)差動(dòng)，距離保護(hù)不是主保護(hù).后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用來(lái)切除故障的保護(hù).后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由本線路其它保護(hù)或本電力設(shè)備其它保護(hù)切除故障，當(dāng)開關(guān)失靈時(shí)，由開關(guān)失靈保護(hù)切除故障。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰線路保護(hù)切除故障.輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能，或當(dāng)主保護(hù)，后備保護(hù)退運(yùn)行時(shí)而增設(shè)的保護(hù)。如：短線保護(hù)、運(yùn)方跳閘保護(hù)、過電壓保護(hù)。異常運(yùn)行保護(hù)：反應(yīng)被保護(hù)線路和設(shè)備異常運(yùn)行狀態(tài)的保護(hù)。如：過負(fù)荷、過勵(lì)磁、振蕩解列、低周減負(fù)荷等。電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)的自動(dòng)裝置的分類：維持系統(tǒng)穩(wěn)定：快速勵(lì)磁、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、電氣制動(dòng)、快速汽門及切機(jī)、自動(dòng)解列、自動(dòng)切負(fù)荷、串聯(lián)電容補(bǔ)償、靜止補(bǔ)償器及穩(wěn)定控制裝置等。維持頻率：按頻率（電壓）自動(dòng)減負(fù)荷、低頻自啟動(dòng)、高頻切機(jī)、高頻減出力等。預(yù)防過負(fù)荷：過負(fù)荷切電源、減出力、過負(fù)荷切負(fù)荷等。二、應(yīng)用于500kV變電站的主要自動(dòng)裝置簡(jiǎn)介1、故障錄波器：故障錄波器是常年投入運(yùn)行的監(jiān)視電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的一種自動(dòng)裝置。系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，錄波裝置不錄波，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地、準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平起到重要的作用。故障錄波器啟動(dòng)方式：（1）、模擬量啟動(dòng)（正序電流、正序電壓、負(fù)序電流、負(fù)序電壓、零序電流、零序電壓）；（2）、開關(guān)量啟動(dòng)；（3）、手動(dòng)啟動(dòng)。目前采用的微機(jī)型故障錄波器啟動(dòng)方式有：電流突變、電流越限、零序電流突變、零序電流越限、低電壓、零序過電壓、負(fù)序電流越限、保護(hù)跳閘信號(hào)、空接點(diǎn)變位、手動(dòng)試驗(yàn)等。2、備用電源自動(dòng)投入裝置：備用電源自動(dòng)投入裝置就是當(dāng)工作電源因故障或斷開以后，能自動(dòng)而迅速地將備用電源投入工作或?qū)⒂脩羟袚Q到備用電源上去，從而使用戶不致于停電的一種自動(dòng)裝置。3、遠(yuǎn)方切機(jī)切負(fù)荷裝置：當(dāng)電網(wǎng)中的某個(gè)電氣元件因故障跳閘后，可以借助遠(yuǎn)方跳閘裝置來(lái)執(zhí)行遠(yuǎn)方切機(jī)（送電側(cè)）、切負(fù)荷（受電側(cè)）的使命，使故障后的電網(wǎng)能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行，用于這一用途的遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)，通常稱之為遠(yuǎn)方切機(jī)切負(fù)荷裝置。4、自動(dòng)重合閘：自動(dòng)重合閘裝置是將因故跳開后的斷路器按需要自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時(shí)性的，永久性故障一般不到10%，因此，在繼電保護(hù)動(dòng)作切除短路故障之后，電弧將自動(dòng)熄滅，絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動(dòng)恢復(fù)。所以將斷路器重合，不僅提高了供電的安全性，減少了停電損失，而且還提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，增大了高壓線路的送電容量。所以架空線路要采用自動(dòng)重合閘裝置。500KV變電站繼電保護(hù)的配置一、500kV變電站的特點(diǎn)：1、容量大、一般裝750MVA主變1-2臺(tái)，容量為220KV變電站5-8倍。2、出線回路數(shù)多：一般500KV出線4-10回，220KV出線6-14回3、低壓側(cè)裝大容量的無(wú)功補(bǔ)償裝置（2×120MAR）4、在電力系統(tǒng)中一般都是電力輸送的樞紐變電站。其地位重要，變電站的事故或故障將直接影響主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。5、500KV系統(tǒng)容量大，一次系統(tǒng)時(shí)常數(shù)大（50-200ms）。保護(hù)必須工作在暫態(tài)過程中，需用暫態(tài)CT。6、500KV變電站，電壓高、電磁場(chǎng)強(qiáng)、電磁干擾嚴(yán)重，包括對(duì)一些儀器儀表工作的干擾。二、500kV變電站主設(shè)備繼電保護(hù)的要求1、500kV主變、線路、220kV線路，500kV—220kV母線均采用雙重化配置。2、近后備原則3、復(fù)用通道（包用復(fù)用截波通道，微波通道，光纖通道）。三、500kV線路保護(hù)的配置1、500kV線路的特點(diǎn)a)長(zhǎng)距離200-300km，重負(fù)荷可達(dá)100萬(wàn)千瓦。b)500KV線路有許多同桿并架雙回線，因其輸送容量大，發(fā)生區(qū)內(nèi)異名相跨線故障時(shí)，不允許將兩回線同時(shí)切除。否則將影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行,線路末端跨線故障時(shí)，首端距離保護(hù)，會(huì)看成相間故障。c)500KV一般采用1個(gè)半開關(guān)接線，線路停電時(shí)，開關(guān)要合環(huán)，需加短線保護(hù)。（帶線路側(cè)隔離開關(guān)）d)線路輸送功率大，穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)小，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定，要求保護(hù)動(dòng)作速度快，整個(gè)故障切除時(shí)間小于100ms。保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般要≤50ms。（全線故障）e)線路分布電容大，500KV線路、相間距離為13m、線分裂距離45cm、正四角分裂、相對(duì)地距離12m。線路空投時(shí)，未端電壓高。要加并聯(lián)電抗器,并聯(lián)電抗器保護(hù)需跳對(duì)側(cè)開關(guān),需加遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)。。f)500KV線路一般采用單相重合閘，為限制潛供電流，（即當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)立即斷開該相線路，待故障處電弧熄滅后再重合該相。但由于輸電線路存在線間電容和電感，故障相斷開短路電流后，非故障相將經(jīng)這些電容、電感向故障相繼續(xù)提供電弧電流，即“潛供電流”，使電弧難于熄滅。如果線路上有并聯(lián)電抗器，其中性點(diǎn)經(jīng)小電抗器接地，小電抗器容量小而感抗值高，就可以限制或消除單相接地電弧的潛供電流，使電弧熄滅，重合閘成功。）中性點(diǎn)要加小電抗器2、保護(hù)配置原則：1)、500kV線路保護(hù)配置原則：①、500kV線路保護(hù)滿足雙重化配置原則，配置兩套完整、獨(dú)立、不同原理、能反映各種類型故障、具有故障選相功能的全線速動(dòng)微機(jī)保護(hù)作為主保護(hù)，每套保護(hù)均具有完整的后備保護(hù)。兩套主保護(hù)的交流電流、電壓回路、直流電源相互獨(dú)立，分別連接不同的遠(yuǎn)方信號(hào)傳輸設(shè)備，分別啟動(dòng)不同的斷路器跳閘線圈。②、兩套保護(hù)應(yīng)采用不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，線路兩端應(yīng)采用同一型號(hào)的保護(hù)裝置。③、具有光纖通道的輸電線路或超短線路，必須配置一套分相電流縱差保護(hù)，另一套可以配置與載波復(fù)用的高頻距離（或方向）保護(hù)。④、當(dāng)有兩條光纖時(shí)，每回線配置兩套分相電流差保護(hù)，兩套保護(hù)通道分別采用不同的光纖通道。⑤、對(duì)于沒有光纖通道的線路，配置一套高頻方向保護(hù)、一套高頻距離保護(hù)，分別復(fù)用不同的載波通道。⑥、相間后備保護(hù)采用相間距離，接地后備保護(hù)采用接地距離加上兩段式零序電流保護(hù)或反時(shí)限零序電流保護(hù)。⑦、根據(jù)系統(tǒng)工頻過電壓的要求，在相應(yīng)的500kV線路上裝設(shè)兩套過電壓保護(hù)。⑧、對(duì)于500kV系統(tǒng)，一個(gè)半斷路器接線的斷路器失靈保護(hù)、無(wú)斷路器的并聯(lián)電抗器保護(hù)和過電壓保護(hù)應(yīng)遠(yuǎn)跳對(duì)側(cè)斷路器。為增加安全性，在500kV線路兩側(cè)應(yīng)配置遠(yuǎn)跳就地故障判據(jù)。遠(yuǎn)跳通道及故障判據(jù)必須雙重化，且分別裝于兩套主保護(hù)屏內(nèi)。2)、500kV主變壓器保護(hù)配置原則：1、500kV變壓器保護(hù)的特點(diǎn)1.1變壓器工作電壓高(500kV)，通過容量大（750MVA/750MVA/180-240MVA）在電網(wǎng)中的地位特別重要。1.2變壓器故障或其保護(hù)誤動(dòng)造成變壓的停電，將引起重大經(jīng)濟(jì)損失。1.3變壓器造價(jià)高，組裝、拆卸工作量大，搶修時(shí)間長(zhǎng)。1.4500kV電力變壓器的低壓側(cè)，一般裝有大容量無(wú)功補(bǔ)償裝置。大容量的電容器在變壓器內(nèi)部故障時(shí)，將提供諧波電流，影響保護(hù)動(dòng)作的正確性。1.5高壓大電網(wǎng)的出現(xiàn)，大容量機(jī)組增加，電力系統(tǒng)短路電流幅值增大，非周期分量衰減慢。短路的暫態(tài)時(shí)間長(zhǎng)，其保護(hù)必須在變壓器故障的暫態(tài)過程中動(dòng)作，因此，用于主變保護(hù)的CT、PT必須適合暫態(tài)工作條件。1.6500kV變壓器體積大（運(yùn)輸尺寸7×4×4m），重量（充氮165t），為了減少重量，提高材料的利用率，降低造價(jià)，其工作鐵芯磁通密度高（一般在1.7t以上），鐵芯采用冷扎硅鋼片，磁化曲線硬，變壓器過勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁電流增加大，過勵(lì)磁對(duì)變壓器影響大。1.7為保證可靠性，500kV變壓器保護(hù)采用雙重化配置。2、電力變壓器的故障2.1油箱內(nèi)部故障：匝間短路，單相接地短路，相間短路（500kV變壓器為單相式，不存在相間短路）。內(nèi)部故障電流將產(chǎn)生電弧，會(huì)燒壞線圈的絕緣和鐵芯，引起絕緣油氣化使變壓器爆炸。2.2油箱外部故障：主要是絕緣套管和引出線的故障（包括引線相間短路，單相接地短路等）。2.3變壓器的異常運(yùn)行方式：a）油箱內(nèi)油位降低；b）外部短路引起的過流；c）甩負(fù)荷引起的過勵(lì)磁；d）過負(fù)荷；e）溫度、壓力、冷卻器全停。3、500kV變壓器保護(hù)配置原則：3.1500kV主變壓器保護(hù)按雙重化配置，即配置兩套電氣量保護(hù)和一套非電量保護(hù)。3.2每套電氣量保護(hù)均按《繼電保護(hù)和自動(dòng)安全裝置技術(shù)規(guī)程》要求，配置完整的差動(dòng)及后備保護(hù)，能反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備的各種故障及異常狀態(tài)。3.3每套保護(hù)的主、后備保護(hù)安裝在同一屏（柜）內(nèi)，主、后備保護(hù)可以共用CT二次繞組，也可接不同的CT二次繞組。3.4與保護(hù)雙重化配置相適應(yīng)，斷路器和隔離刀閘的輔助接點(diǎn)、切換回路、輔助變流器以及其他保護(hù)配合的相關(guān)回路亦應(yīng)遵循相互獨(dú)立的原則按雙重化配置。3.5主變壓器組非電量保護(hù)應(yīng)設(shè)置單獨(dú)的電源回路（包括直流空氣小開關(guān)及其直流電源監(jiān)視回路）和出口跳閘回路，且必須與電氣量保護(hù)完全分開，其安裝位置也應(yīng)相對(duì)獨(dú)立。3.6兩套完整的電氣量保護(hù)和一套非電量保護(hù)的跳閘回路應(yīng)同時(shí)作用于斷路器的兩個(gè)跳閘線圈。3.7兩套差動(dòng)保護(hù)應(yīng)采用不同的原理，并分別接入開關(guān)CT的不同二次繞組，保護(hù)動(dòng)作于跳變壓器各側(cè)斷路器。3.8500kV側(cè)后備保護(hù)3.8.1阻抗保護(hù)應(yīng)采用帶偏移特性的阻抗保護(hù)，一段兩時(shí)限帶方向，方向指向變壓器，保護(hù)動(dòng)作第一時(shí)限跳3.8.2零序電流保護(hù)設(shè)三段。第一段帶兩時(shí)限帶方向，方向指向500kV側(cè)母線，不用；第二段帶一時(shí)限，無(wú)方向，不用；第一段帶兩時(shí)限，第一時(shí)限跳500kV側(cè)斷路器，第二時(shí)限跳3.8.3過激磁保護(hù)由反時(shí)限和定時(shí)限構(gòu)成，應(yīng)設(shè)一段低定值報(bào)警段，反時(shí)限跳