IEEE电站继电保护配置介绍

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IEEE 电站继电保护配置介绍IEEE 电站继电保护配置介绍 来源：输配电产品应用开关卷 总第 78 期 1.0 概述 近年来，国内电力设备企业的出口业务有逐渐加速的趋势。中国电力企业在 保持明显制造成本优势的同时， 技术上也开始具有与国际知名电力设备制造商抗 衡的实力。除了由设备出口向项目承包型出口转变外，对外投资也是一个方向。 这就要求我们电力工程师要熟悉和掌握国际标准和工程规范的要求。 本文主要介绍按照 IEEE 导则的要求，电站继电保护的配置情况，供大家参 考。励磁系统保护，线路和变电站保护不包括。此外，特殊保护须根据具体工程 实际要求进行配置。 一般说来，继电保护的配置应符合下列规定： 当系统异常时，保护装置应能尽快地切除故障或发出报警指示； 把损害限制在故障设备上； 最大限度的降低火灾或爆炸的可能性； 最大限度的降低人身伤害的可能性； 单个继电器或多功能保护继电器的灵敏性和动作时间应相互配合。完全的配 合有时可能无法实现，可允许保护装置无选择性动作或人工干预，但这种情况应 尽可能避免。 2.0 配置原则 2.1 名称和保护装置编号 IEEE 标准 C37.2-1996 定义了各种继电保护装置的功能和编号. 表 2.1-1 列出了部分常用到的保护装置: 表 2.1-1, 保护装置编号 编号 2 21 25 27 30 32 37 名称 延时 Time-delay 距离 Distance 同期检测 Synchronism-check 低电压 Undervoltage 信号装置 Annunciator 功率方向 Directional power 低电流或低功率 Undercurrent or 69 63 64 67 68 编号 60 62 名称 电压或电流平衡 Voltage or current balance 时间 Timing 压力 Pressure 装置接地 Apparatus ground 方向过流 AC directional overcurrent 闭锁 Blocking 容许 Permissive

编号

名称 Underpower 轴承 Bearing 磁场 Field 反相 Reverse-phase 相序电压 Phase-sequence voltage 热保护 Thermal 瞬时过流 Instantaneous overcurrent 时间过流 AC time overcurrent 断路器 AC circuit breaker 过电压 Overvoltage

编号

名称 报警 Alarm 直流过流 DC overcurrent 失步 Out-of-step 重合闸 AC Reclosing 频率 Frequency 载波 Carrier 出口继电器 Lock out 差动继电器 Differential 跳闸继电器 Tripping

38 40 46 47 49 50 51 52 59

74 76 78 79 81 85 86 87 94

2.2 继电保护装置的功能 保护装置应能尽快地切除短路故障。电力系统中设备元件的不正常状况可能 会引起设备的损坏或影响到其他部分的正常运行， 保护装置回动作与断路器来切 除故障元件。 除了降低短路故障危害，保护装置还应能动作于其它异常运行情况。保护装 置的其他功能应包括：发出报警信号，指示故障类型和故障点等。 2.3 保护区 可以通过调整定值来设定保护元件的保护区，为消除保护死区，保护

区会有 重叠。主保护是第一道防线，但主保护失灵时，后备保护动作。 后备保护可以设在远方也可设在就地。远后备保护和相邻元件主保护的保护 范围会有搭接， 需要加时限来保证选择性。 近后备保护需要一整套冗余保护装置， 采用不同原理，不同信号源，不同供电电源。近后备保护方案一般用于重要保护 对象，如发电机。 2.4 保护装置的输入 保护装置的电流信号来自电流互感器 (CTs) ,电压信号来自电压互感器(VT s)。互感器二次侧一般分为测量级和保护级。 2.4.1 电流互感器(CTs) 在美国，电流互感器二次侧的额定电流一般为 5A。1A 的也有但不普遍。当 电流互感器与保护装置之间的距离较大时，采用 1A 的额定电流优点突出。保护 用 CT 的性能应满足继电保护正确动作的要求， 首先应保证在稳态对称短路电流 下的误差不超过规定值。对于短路电流非周期分量和 CT 剩磁等的暂态影响，应 根据系统暂态问题的严重程度﹑继电保护装置的特性等因素来综合考虑。 一般要 求 CT 在保护装置启动前不应饱和。

IEEE 标准对 CT 精确等级的定义与 IEC 标准有所不同。在 IEEE 标准中， 保护装置的标准负载是 1﹑2﹑4﹑和 8 欧姆 (阻抗角是 60 度),按 20 倍标 称电流时 CT 二次侧的端电压来定义精确等级。对于二次侧的额定电流一般为 5 A 的电流互感器，保护级分为 C100﹑C200﹑C400﹑和 C800。与 IEC600441 定义的方法换算关系如下：

代入:

和

,

我们得到:

举例：IEC 60044-1:600/5, 25VA 10P20 IEEE C57.13: , 即： C100 级.

表 2.4.1-1 列出了 IEEE 和 IEC 电流互感器精确等级的对应关系 表 2.4.1-1,电流互感器精确等级对应关系IEEE C57.13 IEC 60044-1 C100 C200 C400 C800 25 VA 5P20 50 VA 5P20 100 VA 5P20 200 VA 5P20

2.4.2 电压互感器 (VTs) 当电力系统操作或其他暂态过程引起电压互感器暂态饱和而感抗降低，可能 出现铁磁谐振。谐振是零序性质，输出的三相有功负荷对谐振不起作用。抑制谐 振的方法可在零序回路采取阻尼吸能措施， 如在电压互感器开口三角端子上接入 低值电阻或在电压互感器一次绕组中性点与地之间接入非线性电阻。 在美国，电压互感器二次侧额定线电压一般为 120 伏。 3.0 发电机保护 3.1 发电机保护配置原则 发电机的重要性勿须多言，对下列故障及异常运行方式，需装设相应的保护 装置。 ·内部故障 定子绕组相间和接地故障 转子(励磁绕组)接地故障 ·异常运行方式 失磁或欠激磁 过负荷 过电压 低频和超频

电流不平衡

失去原动力（电动机运行） 调相运行与系统解列 失步

次同步振荡

保护双重化/独立电源：发电机保护的配置应保证主保护和后备保护不相互影响。当采用微机型综合保护装置时，应配置两台或多台微机保护装置。每套保护应有独立的电源系统，电流和电压信号应尽可能取自不同的VT 和 CT

发电机带/不带出口断路器： 发电机出口装设断路器和不装断路器的接线方案如下：

不装断路器方案: 在这个方案，发电机和主变﹑厂变采用单元制接线。发变组和系统的分断点在主变压器高压侧断路器，通常布置在开关场内。发电机定子绕组一般为Y接，中性点经高阻接地。主变压器的接线组别一般为Yn,d11。高厂变可能是一台或两台，也可能是双绕组或三绕组，取决于机组的容量。高厂变一般采用中阻接地。

装设断路器方案: 这种接线方案通常用于联合循环机组或大容量发电机组。同期点在发电机出口断路器，在主变低压侧。主变和高厂变的配置与不设发电机断路器方案基本相同。发电机定子绕组一般为Y接，中性点经高阻接地。 发电机保护出口方式: 发电机保护出口通常分为四类，见表 3.1-1。

a) 全跳：保护动作，断开发电机断路器(或发电机变压器组高压侧断路器) ﹑灭磁开关﹑关闭主汽门。这种方式可以快速的把发电机和系统分开，用于发电 机内部故障和发电机保护区内异常状况。这种保护出口方式有可能造成汽机超 速。 b)发电机跳闸： 保护动作，断开发电机断路器(或发电机变压器组高压侧断 路器)﹑灭磁开关。这种方式可以不关闭主汽门，一旦故障清除，允许在短时间 内重起机组。这种出口方式用于系统故障引起的保护跳闸。 c)解列：保护动作，断开发电机变压器组高压侧断路器。这种方式推荐用于 不装发电机断路器方案，可以保持厂用负荷继续运行，不停锅炉和汽机。 d)程序跳闸：对于锅炉或汽机故障建议采用这种出口方式。保护动作，首先 关闭主汽门，待逆功率保护继电器动作后，再断开发电机断路器并灭磁。可防止 汽机超速。 表 3.1-1 发电机保护出口方式 跳闸方式 全跳 发电机跳 …… 此处隐藏：12088字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……