中国南方电网整定原则正式版综述.docx

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中国南方电网整定原则正式版综述

 

中国南方电网220~500kV系统

继电保护整定原则

 

中国南方电网电力调度通信中心

2007年10月

 

1.总则

1.1本整定原则主要依据下列规程,并结合南方电网的实际情况编写,作为《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的补充。

引用规程:

DL/T559-94220~500kV电网继电保护装置运行整定规程

DL/T553-94220~500kV电力系统故障动态记录技术准则

DL/T684-1999大型发电机变压器继电保护整定计算导则

GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程

1.2本整定原则适用于南方电网220~500kV系统,南方电网各级调度机构和发、输、变、供电单位以及在南方电网从事继电保护的科研、设计、施工、制造等单位,均应遵守本规定。

1.3本整定原则由中国南方电网电力调度通信中心(以下简称总调)负责组织编制、修订和解释。

2.基本原则

2.1继电保护整定计算以电网年度运行方式为依据,考虑正常运行方式下被保护设备相邻一个元件检修的方式。

2.2220~500kV电网继电保护的运行整定,应以保证电网全局的安全稳定运行为根本目标。

如果由于电网运行方式、装置性能等原因,不能同时兼顾速动性、选择性或灵敏性要求时,应遵循局部电网服从整个电网、下一级电网服从上一级电网、局部问题自行消化的原则,同时应尽量考虑局部电网和下一级电网的需要。

2.3保护正常按金属性短路整定,整定配合一般情况下按照相同动作原理的保护装置之间进行配合,保护在定值和动作时间上应遵循逐级配合的原则。

为了保证灵敏度而在定值上无法配合时,可考虑反应同类故障不同原理之间保护配合。

特殊情况下可设解列点。

2.4双回线环网配合困难时,按正常双回线路及相邻双回线路正常运行,考虑其它相邻一个元件检修的方式进行配合整定。

在平行双回线一回检修时,相邻线的纵联、母差保护应投运,保留运行的一回线路的后备保护延时段在区外发生故障时允许无选择性动作。

同时允许双回线路的后备延时保护段之间对双回线路内部故障的整定配合无选择性。

2.5为了加快故障切除时间,保证系统的安全稳定运行,在保护的整定配合上,遵循加强主保护,合理简化后备保护的整定原则。

2.6南方电网220~500kV线路保护均采用近后备保护的配置原则。

当主保护拒动时,由本线后备保护动作切除故障。

当断路器拒动时,由断路器失灵保护动作切除故障。

2.7线路保护为保证线末有灵敏度、伸出变压器时,变压器后备保护的整定应满足电网定值配合的限额及系统稳定的要求,即在低一级电网发生故障而保护或开关拒动时,应由变压器后备保护跳闸,而不应影响到上一级电网。

2.8线路最大负荷及最大事故过负荷电流按方式提供的电流值进行整定。

线路阻抗保护动作时间应与防止线路过载的安稳装置相配合。

2.9为防止交流系统故障导致直流闭锁,500kV线路要求距离Ⅱ段动作时间不大于2秒。

2.10电厂涉网保护整定应与系统保护配合。

若因设备原因无法满足定值配合要求时,应与相应调度机构协商解决。

2.11线路串补电容投运后将对串补线路及其相邻线路的距离保护和零序过流保护产生影响,整定时应考虑串补电容的影响。

2.12为了缩短配合时间,全网各保护间配合的时间级差根据装置的时间精度及配合情况分别取以下值:

(1)集成电路型保护:

0.4~0.5秒;

(2)微机型保护:

0.3~0.5秒。

3.线路保护整定原则

3.1纵联保护两侧保护型号及版本宜一致。

纵联保护两侧定值应按照下列原则进行配合:

3.1.1纵联保护两侧对应启动值的一次值应取相同。

电流二次值不宜小于0.08In。

3.1.2纵联保护两侧正反方向元件灵敏度应有配合,即本侧正方向元件灵敏度应小于对侧反方向元件灵敏度、本侧反方向元件灵敏度应大于对侧正方向元件灵敏度,一般可按1.2—1.4倍整定。

3.1.3纵联保护每侧正反方向元件灵敏度亦有配合,即每侧正方向元件灵敏度应小于本侧反方向元件灵敏度。

3.2在小电源端纵联保护灵敏度不足时宜投入弱馈保护,但仅允许单端投弱馈保护。

3.3光纤电流差动

3.3.1差动起动电流按可靠躲过最大负荷时不平衡电流和线路最大稳态电容电流(可靠系数不低于1.5)整定,并保证高阻接地故障有灵敏度。

3.3.2光纤电流差动两侧一次定值应取一致,不带时限高定值电流一次值宜不大于600A,带时限的低定值一次值宜不大于480A。

零序差动动作电流应按保证高阻接地故障有灵敏度整定,一次值宜不大于600A。

3.3.3为保护设备和人身的安全,TA断线时可不闭锁差动保护。

TA断线差流定值按躲本线最大负荷电流整定。

3.4纵联距离

3.4.1纵联距离元件应尽可能躲过线路最大负荷电流对应的负荷阻抗。

3.4.2纵联距离元件按全线有灵敏度整定。

灵敏度取值:

50km以下线路,不小于1.5;50~200km线路,不小于1.4;200km以上线路,不小于1.3。

互感较大的线路应考虑互感影响,适当提高灵敏度系数。

3.4.3超范围工频变化量距离定值的整定,应保证正方向区内故障方向判别的可靠性,又要防止反向故障不误判,对于弱馈侧,以整定到对侧电源为宜。

按照下式整定:

且Zzd>1.5

式中:

为对侧电源阻抗;

ZL为线路阻抗;

Zzd为工频变化量距离整定值。

3.5纵联零序方向

纵联零序方向元件按躲最大负荷时不平衡电流整定,尽可能实现高阻接地故障能可靠起动,通常动作电流一次值不大于500A。

互感较大的线路应考虑互感影响。

3.6阶段式距离保护

3.6.1距离Ⅰ段按可靠躲过区外发生金属性故障整定。

相间距离Ⅰ段可靠系数可取80%,接地距离Ⅰ段可靠系数可取70%。

当距离Ⅰ段、快速距离Ⅰ段及突变量阻抗不能可靠躲过线末故障或二次值小于装置允许的最小可整定值时应退出。

3.6.2距离Ⅱ段的整定

3.6.2.1距离Ⅱ段的定值按本线路末端发生金属性短路故障有灵敏度并与相邻线距离Ⅰ段或纵联保护、主变差动保护配合,并尽量躲变压器另一侧母线故障整定。

相间距离Ⅱ段动作时间可取0.3~0.5秒;接地距离Ⅱ段还应考虑与相邻元件失灵配合,动作时间可取0.4~1秒。

若无法配合,则与相邻线距离Ⅱ段配合。

若与相邻线距离Ⅱ段仍无法配合,则采用定值不配时间配合的原则。

3.6.2.2距离Ⅱ段灵敏度应满足规程要求,当按灵敏度要求整定而与相邻线路配合困难时,长线路可考虑适当降低距离Ⅱ段的灵敏度,具体可参考下表,但此时纵联保护灵敏度必须满足3.4.2的要求。

线路长度

灵敏度

50kM以下

不小于1.5

50~100kM

不小于1.4

100~150kM

不小于1.35

150~200kM

不小于1.3

200kM以上

不小于1.25

3.6.2.3当距离Ⅱ段保护范围伸出变压器时,上一级电网应给下一级电网限额。

3.6.3距离Ⅲ段的整定

3.6.3.1相间距离Ⅲ段定值按可靠躲过本线路最大事故过负荷电流[注1]对应的最小阻抗整定,并与相邻线路距离Ⅱ段配合;若配合有困难则与相邻线路距离Ⅲ段配合。

3.6.3.2考虑躲系统振荡,距离Ⅲ段动作时间应大于系统最长振荡周期,一般取2.0秒以上。

3.6.3.3接地距离保护Ⅲ段定值按本线路末端发生金属性短路故障有灵敏度1.8以上进行整定。

3.6.3.4500kV主变的后备保护应按照上一级电网的稳定要求及限额进行整定。

3.6.3.5在线路出现事故过负荷时,为满足安稳装置和线路保护的配合,确保防止线路过载的安稳装置和线路保护距离Ⅲ段均正确动作,确定以下原则:

1、防止线路过载的安稳装置动作定值按线路热稳极限整定,动作时间小于等于2.5秒;

2、线路保护距离三段按躲线路热稳极限的对应的负荷阻抗0.7倍整定,动作时间大于等于3秒。

3.6.4四边形特性阻抗元件的电阻和电抗特性根据配合结果整定。

电阻特性按躲最小负荷电阻整定,并应综合考虑暂态超越问题和允许过渡电阻的能力。

3.7零序过流保护

3.7.1500kV线路零序过流保护方案:

零序过流保护配置一段定时限和一段反时限。

零序过流保护定时限带方向,正方向指向线路,按本线路末端发生金属性接地故障有灵敏度整定。

反时限零序过流保护一般情况下取消方向。

零序过流保护定时限段的整定:

(1)按本线路末端发生金属性接地故障有灵敏度整定。

(2)与相邻元件纵联保护、零序过流Ⅱ段或接地距离Ⅱ段配合。

(3)按躲对侧主变中压侧母线故障整定。

若定值上无法躲过,变压器中压侧应按上级电网限额整定。

(4)躲非全相运行时的零序电流,若定值上无法躲过,则时间上与非全相运行时间配合。

3.7.2采用光纤电流差动的500kV线路保护,因差动保护对保护区内高阻接地故障有较高灵敏度,零序过流保护可只配置一段反时限零序过流保护。

3.7.3220kV系统线路零序过流保护方案:

零序过流保护可按两段定时限配置。

定时限零序过流保护带方向,正方向指向线路,第一段——零序过流Ⅱ段(或四段式中的Ⅲ段),第二段——零序过流Ⅲ段(或四段式中的Ⅳ段)。

零序方向过流Ⅱ段的整定同3.7.1。

零序方向过流Ⅲ段的整定:

(1)按躲最大负荷时的不平衡电流整定;

(2)按本线路发生高电阻接地故障能可靠起动整定,定值应不大于300A。

(3)与相邻线零序方向过流Ⅱ段配合,若无法配合则与相邻线路零序方向过流Ⅲ段配合。

(4)动作时限应躲过单相重合闸的最长周期。

3.7.4反时限零序过流一般情况下不带方向,宜采用IEC正常反时限

特性,反时限曲线基准电流一次基准值取300A,反时限曲线时间常数取1秒,具体见附录。

3.8TV断线及振荡闭锁过流元件

3.8.1TV断线时相过流元件按躲最大事故过负荷电流整定,一般宜不小于1.1倍最大事故过负荷电流。

TV、TA均采自不同线圈的线路保护,不考虑TV回路同时断线,动作时间不小于1.5秒。

对于共用TV线圈绕组的线路保护,若本线有差动保护,动作时间宜不小于1.5秒;若本线无差动保护,动作时间宜取0.3~1.5秒。

3.8.2TV断线时零序过流元件按区内发生金属性接地故障有灵敏度整定(灵敏度不低于1.3),时间取不小于1.5秒。

3.8.3TV断线时相过流和零序过流时间元件宜分开单独整定。

如无法分开,只能采用同一时间元件,整定时宜取1.5秒。

3.

8.4振荡闭锁过流元件按躲最大事故过负荷电流整定,一般取不小于1.1倍最大事故过负荷电流

[注1]。

3.9重合闸后加速

3.9.1重合闸后加速距离元件通常为距离Ⅱ段,当距离Ⅱ段灵敏度不足时加速距离Ⅲ段。

3.9.2重合闸后加速零序过流元件应取消方向,按区内发生接地故障有足够灵敏度整定。

3/2接线方式时,配置有光纤电流差动的线路保护可退出零序后加速。

3.10平行双回线间零序互阻抗对距离保护的影响

平行双回线路间零序互阻抗的存在,使平行双回线路接地距离的保护区伸长或缩短,伸长或缩短的程度不仅与平行双回线路运行方式有关,而且随接地故障点的位置发生变化,还受系统参数的影响。

对于平行双回线路间零序互阻抗的影响,在整定时作如下考虑:

3.10.1平行双回线中一回线检修(退出运行,两端接地),因互感的影响将导致保护测量阻抗小于线路的实测阻抗,从而造成接地距离

段超越。

为防止距离

段保护超越,应缩小接地距离

段保护的定值。

3.10.2双回线并列运行时,因互感的影响导致保护测量阻抗大于线路的实测阻抗,接地距离

段的实际保护范围缩短,此时应校核接地距离

段的灵敏度是否满足要求。

3.11500kV变压器后备保护配置和整定要求

3.11.1变压器保护正常整定应和上级电网系统保护配合,满足电网定值配合的限额及系统稳定的要求,即在低一级电网发生故障而保护或开关拒动时,应由变压器后备保护跳闸,而不应影响到上一级电网。

3.11.2为满足系统的整定配合需要,要求500kV变压器在高、中压侧均应配置相间和接地阻抗保护。

500kV侧阻抗后备保护宜配置两段,每段均带偏移特性,正方向指向变压器,反方向指向母线。

220kV侧阻抗后备保护宜配置两段,每段均带偏移特性,I段正方向指向变压器,反方向指向母线。

3.11.3500kV线路保护伸出变压器中压侧时,变压器500kV侧的阻抗后备保护Ⅱ段应与之配合,确保220kV系统故障时在1.7秒内可靠切除故障。

当变压器220kV侧的阻抗保护Ⅱ段指向母线时,变压器500kV侧的阻抗后备保护Ⅱ段在定值和时间上与该段配合;当变压器220kV侧的阻抗保护Ⅱ段指向变压器时,变压器500kV侧的阻抗后备保护Ⅱ段在定值和时间上与变压器220kV出线配合。

此时当该变电站220kV的母差保护及出线的纵联保护退出时必须采取措施以确保与上级保护配合。

3.11.4500kV侧阻抗保护的整定

3.11.4.1500kV侧阻抗保护Ⅰ段正方向指向变压器,按躲过本变压器220kV侧母线故障整定(可靠系数取0.7),动作时限取0.5秒,出口跳变压器各侧开关。

反向段按5%阻抗Ⅰ段正向定值整定,应小于本侧母线引出线最短线路阻抗保护Ⅰ段的动作值。

3.11.4.2500kV侧阻抗保护Ⅱ段方向指向变压器,按保变压器220kV侧母线故障有不小于1.3倍灵敏度整定:

(1)当变压器220kV侧的阻抗保护Ⅱ段指向变压器时,500kV侧阻抗保护Ⅱ段与220kV侧出线的纵联、距离保护I、Ⅱ段定值配合整定,要求跳开500kV侧开关的动作时限不大于1.7秒。

(2)当变压器220kV侧的阻抗保护Ⅱ段指向220kV母线时,500kV侧阻抗保护Ⅱ段与变压器220kV侧指向线路的后备保护段配合整定,要求跳开500kV侧开关的动作时限不大于1.7秒。

3.11.5220kV侧阻抗保护的整定

3.11.5.1220kV侧阻抗保护Ⅰ段正方向指向变压器,按躲本变压器500kV侧母线故障整定(可靠系数取0.7),动作时限取0.5秒,出口跳变压器各侧开关。

反向段按5%阻抗Ⅰ段正向定值整定,应小于本侧母线引出线最短线路阻抗保护Ⅰ段的动作值。

3.11.5.2220kV侧阻抗保护Ⅱ段正方向指向220kV母线时,定值与220kV出线的纵联、距离保护I、Ⅱ段配合。

动作可分两时限:

第一时限跳220kV侧母联或分段开关;第二时限跳变压器各侧开关,该动作时限不大于1.7秒。

3.11.5.3220kV侧阻抗保护Ⅱ段正方向指向变压器时,定值与500kV出线的纵联、距离保护I、Ⅱ段配合并确保500kV母线故障有足够灵敏度(不小于1.3),出口可先跳500kV侧开关,再跳变压器各侧开关。

要求该动作时限不大于1.7秒。

3.11.6变压器500kV侧零序电流保护宜配置一段定时限和一段反时限。

定时限零序过流保护正常带方向,指向母线。

零序反时限过流保护正常不带方向。

若500kV出线仅配置一段反时限零序过流保护时,变压器零流后备保护亦可仅配置一反时限段。

变压器220kV侧零序电流保护配置定时限保护。

3.11.7500kV侧零序电流保护定时限段的整定

3.11.7.1零序电流保护采用变压器套管CT的,方向指向500kV侧母线,定值按确保本侧母线接地故障有不小于1.5倍灵敏度整定。

变压器后备保护配置接地距离的,动作时间与500kV出线的接地距离Ⅱ段或零序定时限段配合。

变压器后备保护未配置接地距离的,动作时间与500kV出线快速保护配合。

3.11.7.2零序电流保护采用开关CT的,方向指向变压器,定值按确保高压侧引线接地故障有不小于1.5倍灵敏度、并躲变压器中、低压母线故障整定。

动作时间与220kV侧出线快速保护配合。

3.11.8220kV侧零序电流保护定时限段的整定

3.11.8.1零序电流保护采用变压器套管CT的,方向指向220kV侧母线,定值按确保本侧母线接地故障有不小于1.5倍灵敏度整定。

变压器后备保护配置接地距离的,动作时间与220kV出线的接地距离Ⅱ段或零序定时限段配合。

变压器后备保护未配置接地距离的,动作时间与220kV出线快速保护配合。

3.11.8.2零序电流保护采用开关CT的,方向指向变压器,定值按确保本侧引线接地故障有不小于1.5倍灵敏度、并躲变压器高、低压母线故障整定。

动作时间与550kV侧出线快速保护配合。

3.11.9500kV侧零序电流保护反时限段的整定

500kV侧零序电流保护反时限段均不带方向,与500kV线路零序反时限配合,动作后跳主变各侧开关。

反时限曲线可取线路反时限曲线相同公式,基准电流一次基准值取300A,时间常数取1.2秒,具体可参考附件,

3.11.10自耦变中性点公共绕组零序过流

3.11.10.1公共绕组零序过流作为变压器内部接地故障的总后备保护。

配置一段定时限和一段反时限零序过流。

3.11.10.2定时限过流保护与500kV侧和220kV侧定时限零序过流保护配合,出口跳变压器各侧开关。

3.11.10.3反时限零序过流保护与500kV侧零序反时限保护配合。

反时限曲线可取线路反时限曲线相同公式,基准电流一次基准值取300A,时间常数取1.5秒,具体可参考附件。

3.12500kV线路过电压保护

过电压保护按线路任一相过电压动作(“三取一”方式)方式整定:

3.12.1过电压保护一般按被保护装置的绝缘配合水平整定。

3.12.2如果运行维护单位未能提供设备承受过电压能力要求,根据规程要求按1.3倍UN整定(UN按550kV/

考虑)。

3.12.3过电压保护动作时间一般宜整定为0.3—0.5秒。

4.断路器保护整定原则

4.1断路器失灵保护

4.1.1500kV断路器失灵保护动作后,瞬时分相跳本断路器,延时0.13秒跳本断路器三相,延时0.2秒跳相邻断路器。

4.1.2220kV断路器失灵保护动作后,不大于0.5秒跳失灵母线上的开关。

4.1.3线路失灵保护相电流判别元件的整定

(1)保证在本线路末端接地故障时有足够的灵敏度

Idz=Ik.min/Klm

式中:

Klm----灵敏系数,取Klm>1.3

Ik.min----在本线路末端接地故障时最小故障电流

(2)尽可能躲过正常运行负荷电流

Idz≥Kk×Ifh.max

式中:

Kk----可靠系数,Kk≥1.3

Ifh.max----在正常情况下的负荷电流

4.2变压器失灵起动在变压器各侧故障时应有灵敏度。

4.3断路器三相不一致保护的时间应与本线重合闸时间配合。

4.4自动重合闸

4.4.1重合闸的使用方式和重合时间应由方式部门根据稳定等要求提供。

4.4.2500kV系统单相重合闸先合时间一般为0.7~1秒,延时0.3~0.5秒合后合断路器。

若线路较长,无辅助消弧装置(如高压电抗器),单相重合时间可适当延长。

220kV有纵联保护运行的线路单相重合闸时间一般为0.7~1秒。

5母线保护的整定原则

为防止220kV及35kV系统的保护问题影响500kV主网的安全稳定运行,改善500kV主变保护的整定计算条件,对于500kV变电站的220kV母线应配置两套母差保护,主变35kV母线应配置一套母差保护。

5.1差电流启动元件定值的整定:

(1)保证母线故障最小短路电流时有足够的灵敏度

Idz=Ik.min/Klm

式中:

Klm----灵敏系数,Klm≥2;

Ik.min----母线故障最小短路电流。

(2)尽可能躲过母线出线的最大负荷电流(不考虑事故过负荷同时CT断线情况)

Idz≥Kk×Ifmax

式中:

Kk----可靠系数,Kk≥1.1;

Ifmax----母线上诸元件在正常情况下的最大支路负荷电流。

5.2TA断线

5.2.1TA断线差电流

(1)躲CT测量误差按10%考虑。

(2)躲正常运行时最大不平衡电流,即Id-ct≥KCT*K*N*Ifmax/nct

式中:

KCT——正常运行时CT的变比误差,一般取0.01;

K——可靠系数,可取2;

N——一个半接线方式下母线所连接设备串数。

5.2.2母线保护中TA回路断线经不小于5秒的延时告警并闭锁差动保

护,告警消失后应自动恢复差动保护。

5.33/2接线方式时,边开关失灵通过母差保护出口,母差保护装置中失灵动作延时为抗干扰整定经0.03秒延时出口。

 

附录:

线路零序保护反时限曲线

式中:

Ip为反时限曲线基准电流,一次值取300A;Tp为反时限曲线时间常数,取1.0秒。

反时限曲线详见表1。

表1反时限电流曲线

零序电流I0(A)

动作时间t0(s)

零序电流I0(A)

动作时间t0(s)

400

24.2625

6000

2.2674

600

10.0290

8000

2.0627

800

7.0670

10000

1.9271

1000

5.7444

20000

1.5978

2000

3.6202

30000

1.4511

3000

2.9706

40000

1.3618

4000

2.6330

50000

1.2995

5000

2.4187

60000

1.2524

注1:

最大事故过负荷电流应由运行方式部门根据电网实际运行情况提供;若方式部门未提供,整定时可取线路的热稳电流。

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