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无线电电子与电气工程百科全书
第 3 节 保护和自动化 继电器保护。 一般要求
无线电电子与电气工程百科全书 / 电气装置安装规则 (PUE) 3.2.2. 电气装置必须配备继电保护装置，其设计用于： a) 使用开关将损坏的元件与电气系统（电气装置）的其余未损坏部分自动断开； 如果损坏（例如，具有隔离中性线的网络中的接地故障）不会直接扰乱电气系统的运行，则允许继电保护仅对信号起作用。 b) 对电气系统元件的危险、异常操作模式的响应（例如，水轮发电机定子绕组的过载、电压升高）； 根据电气装置的运行模式和运行条件，继电保护必须通过对信号执行动作或关闭那些如果继续运行可能导致损坏的元件来执行。 3.2.3. 为了降低电气安装成本，如果满足以下条件，应使用熔断器或断路熔断器代替断路器和继电保护：
当使用熔断器或断路熔断器时，根据缺相模式的不平衡程度和供电负载的性质，有必要考虑是否需要在受电变电站安装缺相模式保护。 3.2.4. 继电保护装置应提供尽可能短的短路断开时间，以维持系统未损坏部分的不间断运行（电气系统和用户电气装置的稳定运行，确保通过成功运行恢复正常运行的可能性）自动重合闸、自动转换、电动机自启动、同步回缩等）以及元件损坏面积和程度的限制。 3.2.5. 通常，在关闭时起作用的继电保护必须提供动作选择性，以便如果电气装置的任何元件损坏，则仅关闭该损坏的元件。 允许非选择性保护操作（通过后续 AR 或 ATS 操作纠正）： a) 如有必要，确保加速脱扣短路（见 3.2.4）； b) 当在线路或变压器电路中使用带有隔离器的简化主电路时，隔离器在死区时间内断开损坏的元件。 3.2.6. 保证动作选择性的延时继电保护装置，如果满足以下条件，则允许执行： 当延时断开短路时，满足 3.2.4 的要求； 保护充当备份（见3.2.15）。 3.2.7. 继电保护功能的可靠性（在触发条件不存在时触发，在没有触发条件时不动作）必须通过使用参数和设计符合其预期目的的设备以及正确的维护来确保这些设备。 必要时，应采取特殊措施，提高运行的可靠性，特别是电路冗余、连续或周期性的状态监测等。还应考虑维护人员在对继电保护进行必要操作时误动作的概率。考虑到。 3.2.8. 当继电保护有电压电路时，应提供以下装置：
3.2.9. 当在带有管状避雷器的电力线路上安装高速继电保护时，必须提供使其与避雷器运行失谐的装置，为此：
3.2.10. 对于带有延时的继电保护，在每种具体情况下，都需要考虑在短路时从电流或电阻的初始值起提供保护的可行性，以排除保护动作失败（由于短路电流的衰减）随着时间的推移，由于振荡、故障部位出现电弧等）。 3.2.11. 110kV及以上电网中的保护，如果这些网络中可能出现摆动或异步运行，而保护可能不必要地动作，则必须有在摆动或异步运行时闭锁其动作的装置。 允许在 110 kV 以下的线路上使用类似的设备，互连电源（基于振荡或异步运行的可能性以及过度停机的可能后果）。 如果及时调整防摆动保护（保护延时约1,5-2秒），则可以在摆动过程中不闭锁地进行保护。 3.2.12. 继电保护的动作应通过指示继电器、继电器内置的操作指示器、操作计数器或其他装置来记录，以说明和分析保护的操作。 3.2.13. 应安装记录继电保护停机动作的装置，以便发出每个保护的动作信号，并且在复杂保护的情况下，其各个部分（不同级别的保护、针对不同类型损坏的单独保护组等） .)。 3.2.14. 在电气装置的每个元件上，应提供主保护，设计为在整个受保护元件损坏的情况下运行时间比安装在该元件上的其他保护更短。 3.2.15. 对于相邻元件的保护或开关失效时的动作，应提供后备保护，旨在提供远程后备动作。 如果该元件的主保护具有绝对选择性（例如高频保护、纵向和横向差动保护），则必须在该元件上安装后备保护，该后备保护不仅执行远距离的功能，而且还执行后备保护的功能。短程冗余，即在该元件的主保护发生故障时采取行动或将其从工作中移除。 例如，如果采用差相保护作为相间短路的主要保护，则可以采用三级距离保护作为备用。 如果110kV及以上的主线路保护具有相对选择性（例如带延时的分级保护），则：
3.2.16. 对于35 kV及以上输电线路，为了增加线路起始故障断开的可靠性，可设置无延时电流切断作为附加保护，但须满足3.2.26的要求。 3.2.17. 如果全面提供远程冗余与保护的严重复杂性相关或在技术上不可能，则允许： 1) 不要在变压器后面、反应线路、110 kV 及以上线路（存在接近冗余的情况下）、6-35 kV 线路长相邻段的末端保留短路断路； 2）仅针对最常见的损坏类型具有远程冗余，不考虑罕见的运行模式和考虑保护的级联动作； 3）在相邻元件短路的情况下提供非选择性保护动作（具有远程备份动作），并且在某些情况下可以使变电站断电； 同时，应能保证这些非选择性跳闸通过自动重合闸或自动重合闸的动作得到纠正。 3.2.18. 110-500 kV 电气装置应配备断路器（RPF）故障时的冗余装置。 110-220kV电气装置允许不提供断路器故障，但须符合下列条件： 1) 提供所需的灵敏度和允许的远程备用设备断开时间； 2）后备保护动作时，不会因与故障断路器不直接相邻的断路器断开而造成附加元件损失（例如，没有分区母线、支线）。 在发电机采用定子绕组导体直接冷却的发电厂，为了防止110-500 kV断路器故障时损坏发电机，无论其他情况如何，都应提供断路器故障。 如果电气装置损坏元件（线路、变压器、母线）的其中一个开关发生故障，断路器故障必须采取行动，关闭与故障元件相邻的开关。 如果保护装置连接到远程电流互感器，则当这些电流互感器和断路器之间的区域发生短路时，断路器故障也应该动作。 允许使用简化的断路器，该断路器在短路情况下运行，但并非所有元件上都有断路器故障（例如，仅在线路短路的情况下）； 此外，在35-220kV电压下，允许使用仅用于关断母线连接（分段）开关的装置。 当远程冗余的有效性不足时，除了断路器故障外，还应考虑增加近程冗余的可靠性。 3.2.19. 当作为单独的装置执行后备保护时，通常应以能够在元件运行时单独检查或修理主保护或后备保护的方式进行。 在这种情况下，主保护和后备保护通常应由电流互感器的不同次级绕组供电。 220kV及以上输电线路的主、后备保护原则上应由不同运行直流自动断路器供电。 3.2.20. 主要继电保护类型的灵敏度评估应使用由下式确定的灵敏度系数进行：
数量的计算值应根据最不利的损坏类型来确定，但要针对电气系统实际可能的运行模式。 3.2.21. 在评估主要保护的敏感性时，需要从以下事实出发：应提供其敏感性的最小系数如下： 1. 带和不带电压启动的过流保护、有向和无向以及电流单级有向和无向保护，包含在负序或零序组件中：
对于0,23～0,4kV低压变压器的最大电流保护，灵敏度系数最小可取1,5左右。 2、阶跃电流或电流电压保护，有方向性和无方向性，接满电流电压或零序元件：
3、多相短路远程保护：
4、发电机、变压器、线路等元件的纵向差动保护，以及轮胎的全差动保护——2,0左右； 对于发电机电压母线不完全差动距离保护的电流启动机构，灵敏度应为2,0左右，对于第一级发电机电压母线不完全差动距离保护，采用截止形式，应该是1,5左右（轮胎短路）。 对于发电机和变压器的差动保护，应检查端子短路的灵敏度。 在这种情况下，无论绕组导体直接冷却的水轮发电机和汽轮发电机的灵敏度系数取值如何，保护动作电流均应取小于发电机的额定电流（见3.2.36）。 对于容量为63MVA及以上的自耦变压器和升压变压器，建议取不带制动的工作电流小于标称电流（对于自耦变压器-小于典型功率对应的电流）。 对于容量为25MVA及以上的其他变压器，不包括制动的运行电流建议取不大于变压器额定电流的1,5倍。 在下列情况下，允许将变压器或发电机-变压器单元的差动保护的灵敏度系数降低到约1,5的值（其中提供约2,0的灵敏度系数会导致保护或发电机组的显着复杂化）技术上是不可能的）：
对于通过打开其中一个供电元件向损坏轮胎供电的方式，允许将轮胎差动保护的灵敏度系数降低至1,5左右的值。 规定的系数1,5也适用于安装在变压器低压侧并进入其差动保护区域的电抗器之后的变压器差动保护。 若电抗器后有其他保护覆盖且满足短路灵敏度要求的，则可不提供变压器此时短路时差动保护的灵敏度。 5、平行线路横向差动方向保护：
6. 具有高频阻断的方向保护：
7、差相高频保护：
8.无延时电流切断，安装在功率至1MW以下的发电机和变压器上，保护安装处短路-约2,0。 9. 具有隔离中性线的网络中电缆线路的接地故障保护（作用于信号或停机）：
10. 具有隔离中性线的网络中架空线路的接地故障保护，作用于信号或停机 - 大约 1,5。 3.2.22. 在确定 3.2.21 第 1、2、5 和 7 段规定的灵敏度系数时，必须考虑以下因素： 1、感应电源方向继电器的功率灵敏度仅在其接通时检查反序和零序电流和电压分量。 2.根据比较电路（绝对值或相位）制作的功率方向继电器的灵敏度，检查：全电流和电压接通时-按电流； 当连接到反向和零序的电流和电压分量时 - 通过电流和电压。 3.2.23. 对于在母线上运行的发电机，用于跳闸的定子绕组接地故障电流保护的灵敏度由其跳闸电流决定，跳闸电流不应超过 5 A。允许跳闸电流增加至 5,5 A，因为一个例外。 对于带有变压器的机组运行的发电机，覆盖整个定子绕组的单相接地故障保护灵敏度系数必须至少为2,0； 对于不覆盖整个定子绕组的零序电压保护，响应电压不得大于15V。 3.2.24. 按照脱扣电磁铁分流方案进行的交流操作电流保护的灵敏度，应根据分流后电流互感器的实际电流误差进行校核。 在这种情况下，为保证其可靠工作的条件而确定的脱扣电磁铁灵敏度系数的最小值应比相应保护所接受的值高约20%（见3.2.21）。 3.2.25. 当相邻元件的末端或冗余区中包含的几个连续元件中最远的元件发生故障时，后备保护的最小灵敏度系数应为（另见 3.2.17）：
在评估提供短程冗余的后备保护级的敏感性时（见3.2.15），应从3.2.21中给出的相应保护的敏感性系数出发。 3.2.26. 对于安装在线路上起附加保护作用的无延时电流切断器，根据灵敏度条件，以最有利的方式在保护安装处短路时，灵敏度系数应为1,2左右。 3.2.27. 如果由于前一个元件的保护灵敏度不够而导致下一个元件的保护可能动作，则这些保护的灵敏度必须相互协调。 如果由于后续元件的保护（例如发电机负序保护）灵敏度不够而无法断开短路，则允许不协调这些保护的级数，以实现远程冗余。 、自耦变压器）可能导致严重后果。 3.2.28. 在中性点不接地的网络中，应根据继电保护的情况选择这种电力变压器中性点接地方式（即放置中性点接地的变压器），其中电流和电压值在接地故障期间，确保电气系统所有可能的运行模式下网络元件继电保护的运行。 对于升压变压器和具有两侧和三侧电源（或同步电动机或同步补偿器的显着馈电）的变压器，如果中性端子一侧的绕组绝缘不完全，通常会发生不可接受的操作应排除专用母线上具有隔离中性点的模式或具有一相接地故障的 110-220 kV 网络的一部分（见 3.2.63）。 3.2.29. 设计用于为短路继电保护装置的电流电路供电的电流互感器必须满足以下要求： 1、为防止保护区外短路时保护不必要的动作，电流互感器的误差（总误差或电流误差）原则上不应超过10%。 使用保护措施（例如，制动轮胎的差动保护）时允许出现较高的错误，随着错误的增加，通过特殊措施确保其正确操作。 必须满足这些要求：
对于差动电流保护（轮胎、变压器、发电机等），必须考虑总误差，对于其余保护 - 电流误差，以及当后者开启时两个或多个电流的总和电流互感器和外部短路模式下的总误差。 计算电流互感器允许负载时，允许以总误差作为初始误差。 2、为防止保护区起始处发生短路时保护失效，电流互感器的电流误差不应超过：
3、保护区内发生短路时，电流互感器二次绕组端子上的电压不应超过RPA装置允许的值。 3.2.30. 电气测量仪器（连同仪表）和继电保护的电流电路通常应连接到电流互感器的不同绕组。 允许连接至电流互感器的一个绕组，但须满足1.5.18和3.2.29的要求。 同时，根据工作原理，如果电流电路受到干扰，保护电路可能无法正常工作，因此仅允许通过中间电流互感器包含电气测量仪表，并且电流互感器满足3.2.29 具有开路二次电路的中间电流互感器的要求。 3.2.31. 如果可能的话，建议使用直接作用继电器（初级和次级）以及交流工作电流保护，这样可以简化电气安装并降低成本。 3.2.32. 作为防止短路的交流电源，通常应使用受保护元件的电流互感器。 也允许使用电压互感器或辅助变压器。 根据具体情况，必须采用以下方案之一：断路器分闸电磁铁分流、使用电源、使用带电容器的充电器。 3.2.33. 由于网络模式条件、动作选择性或其他原因而停止运行的继电保护装置，必须有专门的装置供运行人员停止运行。 为了确保操作检查和测试，保护电路应在必要时提供测试块或测试夹。
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