繼電保護死區(qū)分析精選(九篇)

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第1篇：繼電保護死區(qū)分析范文

關鍵詞: 井下供電；越級跳閘；原因；對策方法

中圖分類號：U665.12文獻標識碼： A 文章編號：

煤礦井下電網(wǎng)多采用短電纜組成級數(shù)較多的輻射狀的干線式級聯(lián)網(wǎng)絡。由于采煤工作面工作條件較差、環(huán)境惡劣，電纜在回采過程中來回再拖拽，更容易受損，以致造成電纜絕緣擊穿形成相間短路，引起短路故障。系統(tǒng)阻抗較小，發(fā)生短路故障時，短路電流比較大，超過上級裝置速斷保護整定值，使的保護啟動形成越級跳閘（有時越過多級）。上級變電所的跳閘，將使井下大面積停電，影響礦井安全生產(chǎn)，以致于人身安全受到影響。

一、越級跳閘的起因

1）供電設計不合理。此原因造成保護死區(qū)或保護上下級無法配合。2）操作電源的原因。因其會造成開關拒動或保護動作后不能跳閘。3）開關機構原因。因機械工藝原因或開關機構卡澀等原因，造成高防開關拒動，引發(fā)上級后備保護動作，系統(tǒng)越級跳閘。4）整定值整定不當。計算不準確、定值輸入不當、或由于運行方式改變后，沒有重新計算定值，都會引起線路跳閘。5)繼電保護原因。某種原因造成保護不動作、動作但出口不跳閘、或繼電保護動作時延不準、離散性較大造成越級跳閘。6)其它設備原因。沒有嚴格把好質量關，設備質量較差的影響。

二、主要問題分析

1）線路短，短路電流較大的問題。井下供電線路較長時，首端和末端的短路電流級差較大，短路電流的變化趨勢較陡，保護范圍也較大；較短時，短路電流的變化趨勢平緩，速斷保護的整定值即使考慮可靠系數(shù)，保護范圍也很小。井下高壓電網(wǎng)多采用長度較短的多段電纜線路構成網(wǎng)絡，上下級的短路電流難以區(qū)分，有的線路的速斷保護范圍基本為零。當下一級回路發(fā)生短路故障時，由于短路電流很大，即使上下級回路在速斷保護整定值上有一定級差，卻起不到級差作用，以致上下級速斷保護同時啟動，或上級搶先動作形成越級跳閘。有的線路雖長但電纜截面較大，短路電流也很大，短路故障時也容易引起保護越級跳閘。對微機保護，短路電流超過定值，就會啟動保護，而不影響保護動作時間了。所以，當上級保護啟動時，無時限的速斷保護將同時與下級保護動作。

2）速斷保護及時限問題。傳統(tǒng)的速斷保護，上下級保護動作時限按Δt為0.5s的階梯配合，下級保護應比上級保護時限少0.5s。而為了迅速、準確地切除故障，一般將6kV電源饋出線電流速斷保護動作時限多數(shù)定為0s，即兩級中央變電所進線饋出柜速斷保護采用0s動作時限，這使得井下各級速斷保護時限只能整定為0s。即使能夠滿足時限配合，若速斷保護不能瞬時動作，而采用延時動作，就需要增強電纜在故障時通過大故障電流的導電能力，也要增加電纜絕緣和防爆性能，顯然需要增加大量投資，系統(tǒng)安全性還會變差。所以，井下供電系統(tǒng)保護只能按兩段過流保護，且保護功能欠缺，無法實施新型速斷保護。

3）繼電保護的質量問題。因受經(jīng)濟因素制約，井下高壓電網(wǎng)一直使用老式數(shù)字化保護，嚴重滯后于電力系統(tǒng)的發(fā)展。老式保護使用了大量電位器、撥碼開關作為時間定值、電流定值。隨工作的時間延長，電位器還會出現(xiàn)偏移或損壞造成定值不準；潮濕的環(huán)境常使撥碼開關因腐蝕而接觸不良，這都可能造成保護裝置拒動或誤動。雖然有的開始使用微機保護，但只是在老式數(shù)字化保護基礎上的局部改造，沒有摒除電位器；缺少完善的軟硬件自檢系統(tǒng)；缺少完備的抗干擾、抗擾動的措施，裝置也容易因為外界擾動造成拒動、誤動或超前動作。

三、解決方法

1）改進供電方式。對重要負荷，如風機等采用獨立供電方式。影響到礦井安全的負荷，采用不同供電等級的雙回路供電。在供電設計、優(yōu)化供電組合上尋求妥當?shù)慕鉀Q方案。

2）高品質的智能化微機保護裝置的應用。電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求是選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。井下高壓電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置必須以盡可能短的時間、有選擇地將故障與系統(tǒng)切除，非故障部分能繼續(xù)運行，使影響限制在最小范圍內。要求保護該動作時不應拒動、不該動作時不應誤動作。按《煤礦安全規(guī)程》要求，應用高品質的微機保護裝置，實現(xiàn)在線監(jiān)測電壓、電流、功率、電度等交流參數(shù)，具備各項常規(guī)保護功能，且需集保護、測控、通信為一體，便于實現(xiàn)與礦井調度系統(tǒng)、煤礦瓦斯安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)礦井的綜合自動化。

3）采用優(yōu)良的速斷保護方法。井下應加裝限時電流速斷保護，原則要求保護本線路的全長。但上下級同時要求投入速斷保護(無時限速斷保護)時，如果短路電流較大，上級線路速斷保護仍然可能啟動并出口跳閘，不能起到有效的防止越級跳閘的作用。應用單片機和串行通信的新型過流保護系統(tǒng)，在電網(wǎng)發(fā)生短路故障后0.2s內實現(xiàn)有選擇性的快速斷電，避免井下電網(wǎng)越級跳閘。有的利用接點形成各級保護間的選擇性聯(lián)鎖，構建一種在井下高壓電網(wǎng)可行的選擇性過流保護系統(tǒng)，但不能確定出相鄰故障級。短延時在多級情況下，上下級保護動作時限按Δt為0.5s的階梯配合，將造成上級保護短延時整定過長。如果短延時都是躲過下級開關拉弧時間整定，在下級開關拒動時，上級開關甚至再上一級開關都有可能經(jīng)過短延時動作，造成故障范圍擴大，不便于查找故障點。因此，必須充分利用微機保護的實時性、可靠性的特點，構造出一套可選擇出故障級和相鄰故障級，這既可保證速斷保護的速動性，又可保證速斷保護的選擇性。

四、結語

從井下電網(wǎng)越級跳閘的原因分析可知，采用高品質的新型智能化的微機保護裝置，利用優(yōu)良的速斷保護方式，能有效地降低越級跳閘事故的發(fā)生，保障礦井安全生產(chǎn)秩序的持續(xù)進行。

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第2篇：繼電保護死區(qū)分析范文

關鍵詞：變電站；技術改造；母線保護；雙重化；失靈回路

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0089-02

220 kV濱河變電站全站規(guī)模為3臺主變，容量為3x180 MVA。220 kV配電裝置采用雙母單分段接線，有2回220 kV出線。220 kV母線目前僅配置單套母差保護，型號為RCS915C，由南瑞繼保有限公司生產(chǎn)，失靈保護借助母差保護出口跳閘。當母差失靈保護因缺陷或定檢等工作退出時，220 kV母線將失去主保護，220 kV線路和變壓器將失去近后備保護，僅能將站內所有線路對側的相間及接地距離II段保護（遠后備）的動作時間縮短為 0.2 s（無縱聯(lián)保護臨時定值區(qū)），不滿足《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施2014版（修改稿）》（調繼[2015]5號）中“在 220 kV及以上母線應采用雙重化保護配置”的要求。 為解決上述問題，需要對220 kV濱河站進行220 kV母差保護雙重化改造，將單套舊母差屏更換為雙套母差及失靈保護屏，本文對此改造進行分析和總結。

1 施工方案分析

1.1 CT調整

220 kV濱河變電站各220 kV間隔的4個保護級CT二次繞組均已使用，因此實現(xiàn)母差失靈雙重化改造需要對保護CT二次繞組進行調整，并改造原有啟動失靈回路。CT繞組調整采用以下原則：

①母差保護與線路（主變）保護范圍交叉，確保任一保護退出后無保護死區(qū)；

②母差保護和主變保護差動繞組不應串接任何其他裝置；

③失靈保護功能電流判據(jù)宜在母差保護中進行判別；由開關保護實現(xiàn)失靈電流判別的CT保護繞組應位于線路（主變）與母差保護之間；

④CT繞組二次不應超過額定負載，同一個CT二次繞組接入裝置的數(shù)量不宜超過3個；主變變高的備自投、減載、錄波裝置宜選用主變套管CT；

⑤同一站內各間隔CT繞組布置順序宜相同；

⑥斷路器非全相保護應選用開關CT。因此本次對220 kV線路間隔CT及主變高壓側CT二次繞組作如下調整，如圖1（a）（b）（c）（d）所示。

1.2 直流及跳閘回路的配置

為了保證回路的可靠性，雙套配置的母線保護的直流供電電源必須取自不同蓄電池組供電的直流母線，2組直流之間不允許直流回路采用自動切換。同一套保護裝置的保護和控制電源必須取自同一組直流電源。本次母差保護改造必須嚴格按照以上規(guī)范進行設計，具體做法，如圖2所示。

220 kV母差保護型號分別為南瑞繼保的PCS-915NC型和長園深瑞的BP-2C型。PCS-915NC的保護及操作電源取自I段直流母線，動作跳閘第一套斷路器跳閘線圈。BP-2C的保護及操作電源取自II段直流母線，動作跳閘第一套斷路器跳閘線圈。

1.3 失靈啟動

近三年的南方電網(wǎng)保護動作數(shù)據(jù)表明，開關失靈已成為一種常見故障。220 kV濱河變電站改造前的失靈電流判據(jù)是在主變斷路器輔助保護裝置中實現(xiàn)，而且全站只配置了一套斷路器失靈保護。為提高失靈保護動作的可靠性，根據(jù)深圳供電局有限公司繼電保護反事故措施匯編2014版要求，220 kV配置雙套斷路器失靈保護，按間隔區(qū)分起動失靈，并且失靈啟動的電流判別在220 kV（母差）失靈保護裝置中實現(xiàn)，有利于簡化二次回路。（母差）失靈保護裝置在主變220 kV開關失靈時，除出口跳母線上相關開關外，還需開出接點啟動主變非電量跳閘回路聯(lián)跳主變各側開關。

此次改造220 kV母線失靈保護已采用南網(wǎng)新技術規(guī)范的裝置，故要求采用保護動作接點開入至裝置PCS-915NC及BP-2C。

2 母線雙重化改造中的可靠性研究

2.1 間隔區(qū)分

改造配置的雙套斷路器失靈保護可按間隔區(qū)分起動失靈。主變和母聯(lián)間隔僅接入三相跳閘接點，220 kV線路間隔同時接入三相和分相跳閘接點，用于區(qū)別不同間隔的220 kV斷路器，實現(xiàn)不同間隔的失靈跳閘功能。

2.2 主變解復壓閉鎖

構建主變失靈回路時，考慮到變壓器中、低壓側故障時高壓側開關失靈，變壓器內部阻抗引起高壓側殘壓過高，而母線保護中的失靈電壓閉鎖元件靈敏度不夠，此時雖然主變保護動作同時啟動了母差保護，但母差保護由于受到電壓閉鎖控制不能出口。因此，高壓側開關啟動失靈需同時解除電壓閉鎖，邏輯如圖3所示。

3 停電施工方案

為確保改造過程中各間隔的母差失靈功能至少具備一套母差失靈功能，可采取連個階段各間隔輪停接入的方式：

①立新母差失靈屏，各間隔交、直流電纜布置到位；

②各間隔輪停接入新母差失靈屏，并進行CT繞組調整；

③結合舊母差保護技改工作，各間隔輪停改造第一套母差失靈保護。

過渡階段及終期保護配置表，見表1。

過渡階段舊220 kV母線保護裝置RCS915C保留運行，裝置不具備失靈電流判據(jù)的功能，失靈啟動的電流判別由主變及220線路斷路器輔助保護實現(xiàn)，同時將保護動作接點開入至斷路器輔助保護裝置。失靈電流邏輯判斷后，主變斷路器輔助保護裝置應能提供接點用于啟動220 kV斷路器失靈保護。為了保證可靠性，在相應失靈啟動、解除復壓、聯(lián)跳主變各側回路中電流判別接點還應串接保護動作接點，以實現(xiàn)雙重式把關。

本期改造過渡階段保留第一套母差保護的此種失靈回路，如圖4、圖5所示。同時將220 kV線路保護、主變保護動作接點接入新增的第二套母差失靈屏。待第二套母差失靈屏接線完成并且投運，繼而拆除站內原有的220 kV母線保護屏。

4 結 語

筆者結合深圳地區(qū)220 kV濱河變電站220 kV母線保護改實例，針對改造工程中遇到的CT配置、直流回路及跳閘回路等問題，提出了相應的解決方案，并總結了220kV母線保護改造的一些技術原則。通過改造，220 kV濱河變電站實現(xiàn)配置了220 kV雙母差失靈保護，提高了全站運行的安全性，保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，希望此次改造能為南方電網(wǎng)其他220 kV母線保護改造提供一定的技術參造。

第3篇：繼電保護死區(qū)分析范文

關鍵詞：發(fā)電機過激磁保護；過勵磁；改進

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;

中圖分類號: TE42文獻標識碼:A文章編號：2095-2104（2012）

0 前言

國華太倉發(fā)電有限公司發(fā)電機過激磁保護由GE公司UR系列微機型保護裝置G60 VOLTS/HZ 1定時限過激磁元件和G60 VOLTS/HZ 2反時限過激磁元件組成，定時限過激磁保護動作于發(fā)信號，反時限過激磁保護動作于全停，G60過激磁保護用三相電壓中的最大值做為元件的電壓信號，過激磁保護電壓采樣源取自機端第一組PT，該PT中性點直接接地。由于發(fā)電機中性點非直接接地，當發(fā)電機內部或機端發(fā)生單相接地時，非故障相電壓將瞬間升高，過激磁保護因其電壓元件取三相電壓中最大值為電壓信號，勢必因感受某相電壓異常升高，而引發(fā)保護誤動跳閘，因此有必要對過激磁保護進行改進。

1 國華太電發(fā)電機過激磁保護的構成

國華太倉發(fā)電有限公司2臺600MW汽輪發(fā)電機組，2臺機組均采用發(fā)電機變壓器單元接線，以500kV電壓接入系統(tǒng)。發(fā)電機出口不設斷路器。發(fā)電機采用自并勵靜止勵磁系統(tǒng)。每臺機組設兩臺雙圈高壓廠變，每臺高壓廠變的低壓側接一段6kV廠用母線。每兩臺機組設兩臺雙圈起備變，起備變接于220kV母線。

國華太倉發(fā)電有限公司發(fā)變組保護采用GE公司UR系列微機型保護裝置，發(fā)電機保護配置兩套完全相同的（G60）裝置，每套裝置的交流電壓和交流電流分別取自電壓互感器和電流互感器互相獨立的繞組，其保護范圍交叉重迭，避免了保護死區(qū)。

發(fā)電機過激磁也稱發(fā)電機過勵磁，轉速低時如勵磁未按U/f限制減少對發(fā)電機來說會使鐵芯過度飽合，鐵心溫度升高超過規(guī)定值，使絕緣漆起泡或損壞。過激磁發(fā)電機鐵芯過飽合，鐵心溫度升高，損壞絕緣，它對發(fā)電機的危害是嚴重的。

過激磁保護保護發(fā)電機過激磁，即當電壓升高或頻率降低時工作磁通密度過高引起絕緣過熱老化的保護裝置。國華太電發(fā)電機G60過激磁保護主要功能如下：

1）保護裝置設有定時限和反時限兩個部分，其中反時限曲線同發(fā)電機過激磁特性近似匹配。

2）在變壓器出現(xiàn)勵磁涌流時保護不誤動作。

3）當電壓互感器回路斷線時能閉鎖裝置并發(fā)出報警信號。

發(fā)電機過激磁保護電壓采樣取自發(fā)電機機端第一組PT（中性點直接接地），發(fā)電機機端共三組PT， 第二組勵磁專用，第三組機端PT的中性點連在發(fā)電機中性點上，并通過接地變壓器一次繞組接地，供匝間保護使用。

每套G60過激磁保護元件共有兩個（V/HZ）， 過激磁保護用三相電壓中的最大值或輔助電壓V作為輸入電壓（如果沒有為G60相電壓設置SOURCE采樣源）。V/HZ元件可以做為瞬時動作元件、定時限或反時限元件。定時限 TD乘數(shù)，將TD設置為1.0，則意味當V/HZ大于啟動值是，將延時1秒動作。

國華太電發(fā)電機G60 VOLTS/HZ 1定時限過激磁元件為低定值過激磁元件，動作于信號，取1.1倍；G60 VOLTS/HZ2反時限過激磁元件為高定值過激磁元件，動作于全停。

2 國華太電發(fā)電機過激磁保護的整定

國華太電發(fā)電機過激磁保護整定值按發(fā)電機過激磁能力整定。

發(fā)電機過激磁能力如下：

當允許長期運行

當 延時55秒，停機滅磁

當 延時18秒，停機滅磁

當 延時6秒，停機滅磁

當 延時2秒，停機滅磁

根據(jù)導制造廠提供的發(fā)電機過激磁能力，低定值段的過激磁倍數(shù)取1.05倍，動作時間取60秒。

反時限過激磁保護啟動值Pickup 和時間常數(shù)TMD的確定則根據(jù)G60提供的反時限曲線方程C以及發(fā)電機過激磁能力對比來確定。定值為Pickup=1.09，TMD= 0.61。

G60提供的反時限曲線方程C如下：

過激磁曲線與廠家曲線的對比如下：

比較定時限和反時限定值可以看出整定值有需要改進之處，當為1.1時，反時限延時33秒，而定時限為60秒，綜合比較，定時限時間過長，因次可以考慮減少定時限延時時間，取為30秒是可行的。

國華太電發(fā)電機勵磁調節(jié)器V/F限制啟動值為1.05倍，發(fā)電機過激磁保護定值與勵磁調節(jié)器中V/F限制定值是相配合的。

此外國華太電發(fā)電機主變壓器同樣配置了過激磁保護，保護采用GE公司UR系列的T60裝置過激磁元件， VOLTS/HZ 1反時限過激磁元件為高定值過激磁元件，動作于全停。

整定值為Pickup=1.248，TMD=0.064。主變過激磁曲線與主變變壓器廠家曲線的對比如下：

不難看出，發(fā)電機反時限過激磁保護曲線遠遠低于主變反時限過激磁保護曲線，所以主變過激磁在這種情況下已無實際意義，可以取消。

3 國華太電發(fā)電機過激磁保護存在的問題及改進的必要性

G60過激磁保護元件電壓采樣算法屬于固定設計，即用裝置輸入端三相電壓中的最大值作為輸入電壓，由于目前整定值定義的過激磁保護電壓源取自第一組PT，中性點直接接地，因此輸入到裝置內部電壓就是實際的相電壓，當任何一相電壓有異常升高時，過激磁保護都將動作。國華太電的發(fā)電機中性點經(jīng)變壓器接地，屬于非直接接地系統(tǒng)，當發(fā)電機定子內部或機端出現(xiàn)接地故障時，非故障相電壓將瞬間升高，在這種情況下，發(fā)電機過激磁保護將會動作，2006年3月3日，國華太電8號機組由于主變低壓側封閉母線絕緣墊脫落，造成B相對地放電，8號發(fā)電機兩套G60反時限過激磁元件和定子接地保護元件同時啟動，由于發(fā)電機定子接地保護延時較長，所以反時限過激磁保護率先出口，跳開發(fā)電機。圖一為故障時發(fā)電機三相電壓錄波曲線。實際錄波圖中看出，在B相對地放電時刻，A、C相電壓升高到額定電壓的1.4倍，因此過激磁元件啟動，經(jīng)0.8S的延時，反時限保護動作于機組跳閘。

這種現(xiàn)象在使用GE保護的機組中發(fā)生過多次，華東電網(wǎng)公司也曾專門發(fā)文強調這一現(xiàn)象，雖然保護動作于實實在在的故障，而且切除故障的時間很短，但是根據(jù)保護配置的原則來分析，這種動作是不恰當?shù)模虼擞斜匾獙E的發(fā)電機過激磁保護進行改進。改進的目的，就是使過激磁保護能夠準確區(qū)分發(fā)電機接地與發(fā)生過激磁的真實工況。

圖二為國華太電發(fā)變組保護PT配置接線圖，經(jīng)分析，有兩種可行的辦法，其一是對G60過激磁保護元件電壓采樣程序進行改進，電壓采樣計算線電壓。其二是對外部電壓輸入回路進行改進，使發(fā)電機機端PT二次電壓進入過激磁元件之前已經(jīng)為線電壓，綜合分析，第一種方法由于設計到裝置廠家進行設計變更實現(xiàn)比較困難，但是第二種方法實現(xiàn)是很容易的，由發(fā)變組保護PT配置接線圖我們可以看出，發(fā)電機機端第三組PT中性點是經(jīng)中性點變壓器接地的，從錄波圖上可以看出，當發(fā)生接地故障時，這一組PT二次相電壓受接地影響，最簡單的辦法，就是對目前的過激磁保護元件電壓采樣進行重新定義，將原來SRC2（機端第一組PT），改為SRC1（機端第三組PT），這樣的改進無需對外部回路及保護內部原理做任何變動。

圖一國華太電發(fā)電機過激磁保護動作故障錄波圖

圖二國華太電發(fā)變組保護PT配置接線圖

4 結束語

國華太倉發(fā)電有限公司發(fā)電機過激磁保護改進是必要的，其一，定時限過激磁時間過長，由60S減小到30S，即能滿足定時限過激磁和反時限過激磁相配合的要求，其二，對過激磁元件的電壓采樣進行重新定義，由源2改為源1，過激磁元件電壓采樣為發(fā)電機匝間保護專用PT電壓，避免發(fā)電機定子一點接地時，發(fā)電機過激磁保護動作。

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