继电保护死区分析精选(九篇)

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第1篇：继电保护死区分析范文

关键词: 井下供电；越级跳闸；原因；对策方法

中图分类号：U665.12文献标识码： A 文章编号：

煤矿井下电网多采用短电缆组成级数较多的辐射状的干线式级联网络。由于采煤工作面工作条件较差、环境恶劣，电缆在回采过程中来回再拖拽，更容易受损，以致造成电缆绝缘击穿形成相间短路，引起短路故障。系统阻抗较小，发生短路故障时，短路电流比较大，超过上级装置速断保护整定值，使的保护启动形成越级跳闸（有时越过多级）。上级变电所的跳闸，将使井下大面积停电，影响矿井安全生产，以致于人身安全受到影响。

一、越级跳闸的起因

1）供电设计不合理。此原因造成保护死区或保护上下级无法配合。2）操作电源的原因。因其会造成开关拒动或保护动作后不能跳闸。3）开关机构原因。因机械工艺原因或开关机构卡涩等原因，造成高防开关拒动，引发上级后备保护动作，系统越级跳闸。4）整定值整定不当。计算不准确、定值输入不当、或由于运行方式改变后，没有重新计算定值，都会引起线路跳闸。5)继电保护原因。某种原因造成保护不动作、动作但出口不跳闸、或继电保护动作时延不准、离散性较大造成越级跳闸。6)其它设备原因。没有严格把好质量关，设备质量较差的影响。

二、主要问题分析

1）线路短，短路电流较大的问题。井下供电线路较长时，首端和末端的短路电流级差较大，短路电流的变化趋势较陡，保护范围也较大；较短时，短路电流的变化趋势平缓，速断保护的整定值即使考虑可靠系数，保护范围也很小。井下高压电网多采用长度较短的多段电缆线路构成网络，上下级的短路电流难以区分，有的线路的速断保护范围基本为零。当下一级回路发生短路故障时，由于短路电流很大，即使上下级回路在速断保护整定值上有一定级差，却起不到级差作用，以致上下级速断保护同时启动，或上级抢先动作形成越级跳闸。有的线路虽长但电缆截面较大，短路电流也很大，短路故障时也容易引起保护越级跳闸。对微机保护，短路电流超过定值，就会启动保护，而不影响保护动作时间了。所以，当上级保护启动时，无时限的速断保护将同时与下级保护动作。

2）速断保护及时限问题。传统的速断保护，上下级保护动作时限按Δt为0.5s的阶梯配合，下级保护应比上级保护时限少0.5s。而为了迅速、准确地切除故障，一般将6kV电源馈出线电流速断保护动作时限多数定为0s，即两级中央变电所进线馈出柜速断保护采用0s动作时限，这使得井下各级速断保护时限只能整定为0s。即使能够满足时限配合，若速断保护不能瞬时动作，而采用延时动作，就需要增强电缆在故障时通过大故障电流的导电能力，也要增加电缆绝缘和防爆性能，显然需要增加大量投资，系统安全性还会变差。所以，井下供电系统保护只能按两段过流保护，且保护功能欠缺，无法实施新型速断保护。

3）继电保护的质量问题。因受经济因素制约，井下高压电网一直使用老式数字化保护，严重滞后于电力系统的发展。老式保护使用了大量电位器、拨码开关作为时间定值、电流定值。随工作的时间延长，电位器还会出现偏移或损坏造成定值不准；潮湿的环境常使拨码开关因腐蚀而接触不良，这都可能造成保护装置拒动或误动。虽然有的开始使用微机保护，但只是在老式数字化保护基础上的局部改造，没有摒除电位器；缺少完善的软硬件自检系统；缺少完备的抗干扰、抗扰动的措施，装置也容易因为外界扰动造成拒动、误动或超前动作。

三、解决方法

1）改进供电方式。对重要负荷，如风机等采用独立供电方式。影响到矿井安全的负荷，采用不同供电等级的双回路供电。在供电设计、优化供电组合上寻求妥当的解决方案。

2）高品质的智能化微机保护装置的应用。电力系统对继电保护的基本要求是选择性、速动性、灵敏性、可靠性。井下高压电网系统发生故障时，继电保护装置必须以尽可能短的时间、有选择地将故障与系统切除，非故障部分能继续运行，使影响限制在最小范围内。要求保护该动作时不应拒动、不该动作时不应误动作。按《煤矿安全规程》要求，应用高品质的微机保护装置，实现在线监测电压、电流、功率、电度等交流参数，具备各项常规保护功能，且需集保护、测控、通信为一体，便于实现与矿井调度系统、煤矿瓦斯安全监测监控系统等联网，实现矿井的综合自动化。

3）采用优良的速断保护方法。井下应加装限时电流速断保护，原则要求保护本线路的全长。但上下级同时要求投入速断保护(无时限速断保护)时，如果短路电流较大，上级线路速断保护仍然可能启动并出口跳闸，不能起到有效的防止越级跳闸的作用。应用单片机和串行通信的新型过流保护系统，在电网发生短路故障后0.2s内实现有选择性的快速断电，避免井下电网越级跳闸。有的利用接点形成各级保护间的选择性联锁，构建一种在井下高压电网可行的选择性过流保护系统，但不能确定出相邻故障级。短延时在多级情况下，上下级保护动作时限按Δt为0.5s的阶梯配合，将造成上级保护短延时整定过长。如果短延时都是躲过下级开关拉弧时间整定，在下级开关拒动时，上级开关甚至再上一级开关都有可能经过短延时动作，造成故障范围扩大，不便于查找故障点。因此，必须充分利用微机保护的实时性、可靠性的特点，构造出一套可选择出故障级和相邻故障级，这既可保证速断保护的速动性，又可保证速断保护的选择性。

四、结语

从井下电网越级跳闸的原因分析可知，采用高品质的新型智能化的微机保护装置，利用优良的速断保护方式，能有效地降低越级跳闸事故的发生，保障矿井安全生产秩序的持续进行。

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第2篇：继电保护死区分析范文

关键词：变电站；技术改造；母线保护；双重化；失灵回路

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）11-0089-02

220 kV滨河变电站全站规模为3台主变，容量为3x180 MVA。220 kV配电装置采用双母单分段接线，有2回220 kV出线。220 kV母线目前仅配置单套母差保护，型号为RCS915C，由南瑞继保有限公司生产，失灵保护借助母差保护出口跳闸。当母差失灵保护因缺陷或定检等工作退出时，220 kV母线将失去主保护，220 kV线路和变压器将失去近后备保护，仅能将站内所有线路对侧的相间及接地距离II段保护（远后备）的动作时间缩短为 0.2 s（无纵联保护临时定值区），不满足《南方电网电力系统继电保护反事故措施2014版（修改稿）》（调继[2015]5号）中“在 220 kV及以上母线应采用双重化保护配置”的要求。 为解决上述问题，需要对220 kV滨河站进行220 kV母差保护双重化改造，将单套旧母差屏更换为双套母差及失灵保护屏，本文对此改造进行分析和总结。

1 施工方案分析

1.1 CT调整

220 kV滨河变电站各220 kV间隔的4个保护级CT二次绕组均已使用，因此实现母差失灵双重化改造需要对保护CT二次绕组进行调整，并改造原有启动失灵回路。CT绕组调整采用以下原则：

①母差保护与线路（主变）保护范围交叉，确保任一保护退出后无保护死区；

②母差保护和主变保护差动绕组不应串接任何其他装置；

③失灵保护功能电流判据宜在母差保护中进行判别；由开关保护实现失灵电流判别的CT保护绕组应位于线路（主变）与母差保护之间；

④CT绕组二次不应超过额定负载，同一个CT二次绕组接入装置的数量不宜超过3个；主变变高的备自投、减载、录波装置宜选用主变套管CT；

⑤同一站内各间隔CT绕组布置顺序宜相同；

⑥断路器非全相保护应选用开关CT。因此本次对220 kV线路间隔CT及主变高压侧CT二次绕组作如下调整，如图1（a）（b）（c）（d）所示。

1.2 直流及跳闸回路的配置

为了保证回路的可靠性，双套配置的母线保护的直流供电电源必须取自不同蓄电池组供电的直流母线，2组直流之间不允许直流回路采用自动切换。同一套保护装置的保护和控制电源必须取自同一组直流电源。本次母差保护改造必须严格按照以上规范进行设计，具体做法，如图2所示。

220 kV母差保护型号分别为南瑞继保的PCS-915NC型和长园深瑞的BP-2C型。PCS-915NC的保护及操作电源取自I段直流母线，动作跳闸第一套断路器跳闸线圈。BP-2C的保护及操作电源取自II段直流母线，动作跳闸第一套断路器跳闸线圈。

1.3 失灵启动

近三年的南方电网保护动作数据表明，开关失灵已成为一种常见故障。220 kV滨河变电站改造前的失灵电流判据是在主变断路器辅助保护装置中实现，而且全站只配置了一套断路器失灵保护。为提高失灵保护动作的可靠性，根据深圳供电局有限公司继电保护反事故措施汇编2014版要求，220 kV配置双套断路器失灵保护，按间隔区分起动失灵，并且失灵启动的电流判别在220 kV（母差）失灵保护装置中实现，有利于简化二次回路。（母差）失灵保护装置在主变220 kV开关失灵时，除出口跳母线上相关开关外，还需开出接点启动主变非电量跳闸回路联跳主变各侧开关。

此次改造220 kV母线失灵保护已采用南网新技术规范的装置，故要求采用保护动作接点开入至装置PCS-915NC及BP-2C。

2 母线双重化改造中的可靠性研究

2.1 间隔区分

改造配置的双套断路器失灵保护可按间隔区分起动失灵。主变和母联间隔仅接入三相跳闸接点，220 kV线路间隔同时接入三相和分相跳闸接点，用于区别不同间隔的220 kV断路器，实现不同间隔的失灵跳闸功能。

2.2 主变解复压闭锁

构建主变失灵回路时，考虑到变压器中、低压侧故障时高压侧开关失灵，变压器内部阻抗引起高压侧残压过高，而母线保护中的失灵电压闭锁元件灵敏度不够，此时虽然主变保护动作同时启动了母差保护，但母差保护由于受到电压闭锁控制不能出口。因此，高压侧开关启动失灵需同时解除电压闭锁，逻辑如图3所示。

3 停电施工方案

为确保改造过程中各间隔的母差失灵功能至少具备一套母差失灵功能，可采取连个阶段各间隔轮停接入的方式：

①立新母差失灵屏，各间隔交、直流电缆布置到位；

②各间隔轮停接入新母差失灵屏，并进行CT绕组调整；

③结合旧母差保护技改工作，各间隔轮停改造第一套母差失灵保护。

过渡阶段及终期保护配置表，见表1。

过渡阶段旧220 kV母线保护装置RCS915C保留运行，装置不具备失灵电流判据的功能，失灵启动的电流判别由主变及220线路断路器辅助保护实现，同时将保护动作接点开入至断路器辅助保护装置。失灵电流逻辑判断后，主变断路器辅助保护装置应能提供接点用于启动220 kV断路器失灵保护。为了保证可靠性，在相应失灵启动、解除复压、联跳主变各侧回路中电流判别接点还应串接保护动作接点，以实现双重式把关。

本期改造过渡阶段保留第一套母差保护的此种失灵回路，如图4、图5所示。同时将220 kV线路保护、主变保护动作接点接入新增的第二套母差失灵屏。待第二套母差失灵屏接线完成并且投运，继而拆除站内原有的220 kV母线保护屏。

4 结 语

笔者结合深圳地区220 kV滨河变电站220 kV母线保护改实例，针对改造工程中遇到的CT配置、直流回路及跳闸回路等问题，提出了相应的解决方案，并总结了220kV母线保护改造的一些技术原则。通过改造，220 kV滨河变电站实现配置了220 kV双母差失灵保护，提高了全站运行的安全性，保障了电网安全稳定运行，希望此次改造能为南方电网其他220 kV母线保护改造提供一定的技术参造。

第3篇：继电保护死区分析范文

关键词：发电机过激磁保护；过励磁；改进

Abstract: Guohua Taicang Power Company has two set of 600MW turbo-generator. Two sets of generator microcomputer protection use G60 device of UR series which the GE company has, and the device over-excitation protection device voltage sampling is the generator phase voltage, when the generator stator appears the single phase grounding, over-excitation protection element will start falsely and act on the trip, through introducing the configuration and function of the G60 over excitation protection device, we analyze the solving solution when the generator stator is in the ground, how to prevent the over-excitation protection malfunction.

Key words: generator over-excitation protection; over excitation ;improvement;

中图分类号: TE42文献标识码:A文章编号：2095-2104（2012）

0 前言

国华太仓发电有限公司发电机过激磁保护由GE公司UR系列微机型保护装置G60 VOLTS/HZ 1定时限过激磁元件和G60 VOLTS/HZ 2反时限过激磁元件组成，定时限过激磁保护动作于发信号，反时限过激磁保护动作于全停，G60过激磁保护用三相电压中的最大值做为元件的电压信号，过激磁保护电压采样源取自机端第一组PT，该PT中性点直接接地。由于发电机中性点非直接接地，当发电机内部或机端发生单相接地时，非故障相电压将瞬间升高，过激磁保护因其电压元件取三相电压中最大值为电压信号，势必因感受某相电压异常升高，而引发保护误动跳闸，因此有必要对过激磁保护进行改进。

1 国华太电发电机过激磁保护的构成

国华太仓发电有限公司2台600MW汽轮发电机组，2台机组均采用发电机变压器单元接线，以500kV电压接入系统。发电机出口不设断路器。发电机采用自并励静止励磁系统。每台机组设两台双圈高压厂变，每台高压厂变的低压侧接一段6kV厂用母线。每两台机组设两台双圈起备变，起备变接于220kV母线。

国华太仓发电有限公司发变组保护采用GE公司UR系列微机型保护装置，发电机保护配置两套完全相同的（G60）装置，每套装置的交流电压和交流电流分别取自电压互感器和电流互感器互相独立的绕组，其保护范围交叉重迭，避免了保护死区。

发电机过激磁也称发电机过励磁，转速低时如励磁未按U/f限制减少对发电机来说会使铁芯过度饱合，铁心温度升高超过规定值，使绝缘漆起泡或损坏。过激磁发电机铁芯过饱合，铁心温度升高，损坏绝缘，它对发电机的危害是严重的。

过激磁保护保护发电机过激磁，即当电压升高或频率降低时工作磁通密度过高引起绝缘过热老化的保护装置。国华太电发电机G60过激磁保护主要功能如下：

1）保护装置设有定时限和反时限两个部分，其中反时限曲线同发电机过激磁特性近似匹配。

2）在变压器出现励磁涌流时保护不误动作。

3）当电压互感器回路断线时能闭锁装置并发出报警信号。

发电机过激磁保护电压采样取自发电机机端第一组PT（中性点直接接地），发电机机端共三组PT， 第二组励磁专用，第三组机端PT的中性点连在发电机中性点上，并通过接地变压器一次绕组接地，供匝间保护使用。

每套G60过激磁保护元件共有两个（V/HZ）， 过激磁保护用三相电压中的最大值或辅助电压V作为输入电压（如果没有为G60相电压设置SOURCE采样源）。V/HZ元件可以做为瞬时动作元件、定时限或反时限元件。定时限 TD乘数，将TD设置为1.0，则意味当V/HZ大于启动值是，将延时1秒动作。

国华太电发电机G60 VOLTS/HZ 1定时限过激磁元件为低定值过激磁元件，动作于信号，取1.1倍；G60 VOLTS/HZ2反时限过激磁元件为高定值过激磁元件，动作于全停。

2 国华太电发电机过激磁保护的整定

国华太电发电机过激磁保护整定值按发电机过激磁能力整定。

发电机过激磁能力如下：

当允许长期运行

当 延时55秒，停机灭磁

当 延时18秒，停机灭磁

当 延时6秒，停机灭磁

当 延时2秒，停机灭磁

根据导制造厂提供的发电机过激磁能力，低定值段的过激磁倍数取1.05倍，动作时间取60秒。

反时限过激磁保护启动值Pickup 和时间常数TMD的确定则根据G60提供的反时限曲线方程C以及发电机过激磁能力对比来确定。定值为Pickup=1.09，TMD= 0.61。

G60提供的反时限曲线方程C如下：

过激磁曲线与厂家曲线的对比如下：

比较定时限和反时限定值可以看出整定值有需要改进之处，当为1.1时，反时限延时33秒，而定时限为60秒，综合比较，定时限时间过长，因次可以考虑减少定时限延时时间，取为30秒是可行的。

国华太电发电机励磁调节器V/F限制启动值为1.05倍，发电机过激磁保护定值与励磁调节器中V/F限制定值是相配合的。

此外国华太电发电机主变压器同样配置了过激磁保护，保护采用GE公司UR系列的T60装置过激磁元件， VOLTS/HZ 1反时限过激磁元件为高定值过激磁元件，动作于全停。

整定值为Pickup=1.248，TMD=0.064。主变过激磁曲线与主变变压器厂家曲线的对比如下：

不难看出，发电机反时限过激磁保护曲线远远低于主变反时限过激磁保护曲线，所以主变过激磁在这种情况下已无实际意义，可以取消。

3 国华太电发电机过激磁保护存在的问题及改进的必要性

G60过激磁保护元件电压采样算法属于固定设计，即用装置输入端三相电压中的最大值作为输入电压，由于目前整定值定义的过激磁保护电压源取自第一组PT，中性点直接接地，因此输入到装置内部电压就是实际的相电压，当任何一相电压有异常升高时，过激磁保护都将动作。国华太电的发电机中性点经变压器接地，属于非直接接地系统，当发电机定子内部或机端出现接地故障时，非故障相电压将瞬间升高，在这种情况下，发电机过激磁保护将会动作，2006年3月3日，国华太电8号机组由于主变低压侧封闭母线绝缘垫脱落，造成B相对地放电，8号发电机两套G60反时限过激磁元件和定子接地保护元件同时启动，由于发电机定子接地保护延时较长，所以反时限过激磁保护率先出口，跳开发电机。图一为故障时发电机三相电压录波曲线。实际录波图中看出，在B相对地放电时刻，A、C相电压升高到额定电压的1.4倍，因此过激磁元件启动，经0.8S的延时，反时限保护动作于机组跳闸。

这种现象在使用GE保护的机组中发生过多次，华东电网公司也曾专门发文强调这一现象，虽然保护动作于实实在在的故障，而且切除故障的时间很短，但是根据保护配置的原则来分析，这种动作是不恰当的，因此有必要对GE的发电机过激磁保护进行改进。改进的目的，就是使过激磁保护能够准确区分发电机接地与发生过激磁的真实工况。

图二为国华太电发变组保护PT配置接线图，经分析，有两种可行的办法，其一是对G60过激磁保护元件电压采样程序进行改进，电压采样计算线电压。其二是对外部电压输入回路进行改进，使发电机机端PT二次电压进入过激磁元件之前已经为线电压，综合分析，第一种方法由于设计到装置厂家进行设计变更实现比较困难，但是第二种方法实现是很容易的，由发变组保护PT配置接线图我们可以看出，发电机机端第三组PT中性点是经中性点变压器接地的，从录波图上可以看出，当发生接地故障时，这一组PT二次相电压受接地影响，最简单的办法，就是对目前的过激磁保护元件电压采样进行重新定义，将原来SRC2（机端第一组PT），改为SRC1（机端第三组PT），这样的改进无需对外部回路及保护内部原理做任何变动。

图一国华太电发电机过激磁保护动作故障录波图

图二国华太电发变组保护PT配置接线图

4 结束语

国华太仓发电有限公司发电机过激磁保护改进是必要的，其一，定时限过激磁时间过长，由60S减小到30S，即能满足定时限过激磁和反时限过激磁相配合的要求，其二，对过激磁元件的电压采样进行重新定义，由源2改为源1，过激磁元件电压采样为发电机匝间保护专用PT电压，避免发电机定子一点接地时，发电机过激磁保护动作。

参考文献

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