220kV线路保护

故障的概念
短路故障（横向故障）指的是电力系统正常运行情况外相与相之间或相与地之间的短路。

其类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。

我国电力系统中中性点接地方式有几种？它们对继电保护的原则要求是什么？
我国电力系统中中性点接地方式有三种：1）中性点直接接地方式；2）中性点经消弧线圈接地方式；3）中性点不接地方式。

220kV线路保护相关知识
1、220kV线路保护配置原则及情况
220kV线路保护遵循相互独立的原则按双重化配置，也就是说220kV线路保护无论是主保护还是后备保护均配置两套独立、完整的保护。

相关定义
A、主保护：技术规程对主保护定义为“满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性地切除保护设备和线路故障的保护”毫无疑问，纵联保护属于主保护的定义范围，特别注意，与以前不同的是距离一段保护和零序电流一段等瞬时动作的保护也在该主保护的定义范围。

B、后备保护：是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。

后备保护可分远后备保护和近后备保护两种。

a) 远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

b) 近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。

C、辅助保护：是补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

如过压远跳保护装置RCS-925A称为辅助保护，当配置两套时，分别简称为辅A保护和辅B保护。

D、纵联保护
a)定义：仅反应线路一侧的电气量不可能区分本线路末端和对侧母线（或相邻线始端）故障，只有反应线路两侧的电气量才能区分上述两点故障，达到快速故障切除的目的。

为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，也就是说在线路两侧之间发生了纵向的联系。

这种保护称为输电线的纵联保护。

为了交换信息，需要利用通信通道，最常用的通信通道有载波（包括专用和复用）和光纤通道。

b)分类：纵联保护按通信通道划分为导引线纵联保护、电力线载波纵联保护、微波纵联保护和光纤纵联保护；按构成原理划分为纵联方向保护、纵联距离保护、纵联差动保护。

前两者比较两端逻辑量（间接比较式），后者比较两端电流量（直接比较式）。

如果将两侧保护的原理图绘在一张图上（实际每侧只是整个单元保护的一半），那么纵联方向保护、纵联距离保护的通道是在逻辑图中将两侧保护联系起来，而纵联差动保护的通道是将两侧的交流回路联系起来。

c)纵联保护在电网中的重要作用：由于纵联保护在电网中可实现全线速动，因此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善与后备保护的配合性能。

因此纵联保护是220千伏及以上输电线的主保护。

220kV线路保护与110kV线路保护的最大区别在于220kV线路保护根据稳定要求，要求有选择性地快速切除全线故障，快速切除故障是提高电力系统暂态稳定最有效的措施，2009年南网220千伏及以上故障快速切除率≥99.8%，2010年该指标要求达到100％。

2、最常见的纵联保护及其原理
最常见的纵联保护可分为电力线载波纵联保护（简称高频保护）和光纤纵联保护（简称光纤保护）两种。

高频保护包括专用载波（专用收发信机）和复用载波（与通信或远动合用收发信机）两种。

光纤保护包括专用光纤、复用光纤和光纤纵联电流差动保护三种。

高频保护就是比较线路两端的工频电气量特征，并将该电气量特征转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频电流通道，以载波通信的方式将此特征量交换、传递，并将此信号送至对端，以使保护比较线路两端的工频电气量特征，从而决定是否动作的一种保护。

这类保护是间接比较两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。

高频保护按照判别方向所用的继电器又可一分为方向高频（如RCS-901）和距离高频（如RCS-902）。

（1）方向高频保护是比较线路两端各自看到的故障方向，以判断是线路内部故障还是外部故障。

如果以被保护线路内部故障时看到的故障方向为正方向，则当被保护线路外部故障时，总有一侧看到的是反方向。

（2）高频距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装设作为基本保护，增加相应的发信与收信设备，通过通道构成纵联距离保护。

光纤纵联保护就是利用光纤通道来传送输电线路两端比较信号的继电保护装置。

在现场实际运行中，光纤纵联保护采用光纤通道的方式主要有专用光纤、复用光纤和光纤纵联电流差动保护。

光纤纵联电流差动保护就是利用光纤通道来传送输电线路两端电流的幅值和相位，根据比较的结果区分是区内还是区外故障。

可见纵联电流差动保护在每侧都直接比较两侧的电气量。

类似于差动保护，因此称为纵联电流差动保护。

3、最常见的纵联保护通道
（1）220kV线路纵联保护通道大部分采用的是光纤通道，且优先采用复用2M光纤通道。

要求两套纵联保护通道路由相互独立，保护装置及接口装置具有地址识别功能。

（2）20km及以下短线路应配置两套完全独立的全线速动保护，至少配置一套电流差动保护，通道优先采用专用光纤芯传输方式。

4、3/2断路器接线方式在二次线上的特点
相对于单断路器接线（如单母线、单母线分段、双母线），3/2断路器接线方式在二次线上的特点有：
（1）线路的保护电压量多取自线路电压互感器、电流量采用和电流。

（2）为判别断路器拒动，需在每台断路器的电流互感器回路中，装设电流判别元件（和电流不能判别是哪台断路器拒动）。

（3）断路器失灵保护需要有远方跳闸装置与之配合。

（4）断路器配有独立的断路器保护（按断路器配置）。

（5）重合闸顺序有先重、后重之分(先重失败闭锁后重) （重合闸按断路器配置）。

（6）对一个半等非单断路器接线方式，在间隔出线或主变停运，出线隔离刀闸拉开而开关合环运行时，投入作为该间隔两个开关之间短引线的保护称为短引线保护，即短引线差动保护。

5、断路器失灵保护
（1）定义及构成:母线引出线上发生故障，当故障所在线路的保护动作而断路器拒绝动
作时，为了缩小事故范围，利用故障线路的动作保护，在较短的时间内跳开母线上其它有关断路器的装置称为断路器失灵保护，又称母线后备接线（失灵保护是近后备保护）。

断路器失灵保护包括启动元件、时间元件和跳闸出口元件。

（2）失灵保护的启动条件
由于断路器失灵保护动作切除的元件范围大，影响面广，因此，为提高其可靠性，只有在同时具备下列条件时才允许动作:
1）故障设备的保护装置能瞬时复归的出口继电器动作后不返回。

2）在保护范围内故障持续存在，即由快速复归相电流继电器组成的检查故障电流的鉴别元件动作不返回。

不允许瓦斯等非电量保护动作启动失灵保护
3）动作时间整定：应在保证断路器失灵保护动作选择性的前提下尽量缩短，应大于断路器动作时间和保护返回时间之和，再考虑一定的时间裕度。

双母线接线方式下，经较短时限（0.25－0.3S）动作于断开母联或分段断路器，以较长时间（约0.5S）动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有断路器。

一个半断路器接线方式下，经较短时限0.15S再跳一次本断路器，以较长时间（约0.25S）跳相邻断路器及本断路器，包括经远方跳闸通道断开对侧的线路断路器。

6、高频保护投停时应注意哪些事项，为什么？
高频保护投停时应注意投入跳闸前，必须交换线路两侧的高频信号，确认正确后，方可将线路高频保护两侧同时投入跳闸。

对环网运行中的线路两侧高频保护必须同时投入跳闸或停用，不允许单侧投入跳闸，否则，在区外故障时，由于停用侧高频保护不能向对侧发闭锁信号，从而造成单侧投入跳闸高频保护误动作跳闸。

7、同一条线路两侧纵联保护必须同时退出，为什么？
纵联保护压板在线路本侧退出时，允许式就不会向对侧发允许信号，闭锁式会因远方启动向对侧发闭锁信号，差动保护本侧差动元件退出，所以对侧的纵联保护相当于退出了，研制厂家都应该考虑到纵联保护一侧退出时就保证两侧都退出，因为在时间上也不可能保证两侧都在同一瞬间退出压板。

在运行时为了安全起见，纵联保护压板在线路一侧退出时，另一侧也要求退出纵联保护压板。

8、哪些情况要退出纵联保护？
220kV线路保护装置有下列情况之一者，应立即汇报值班调度员，按照调度命令退出相应的纵联保护（主保护）做好记录：
（1）装置直流电源消失后没恢复之前。

（2）装置有故障，如运行灯不亮、装置告警、插件损坏或冒烟等。

（4）纵联保护通道（纵联通道或光纤通道）故障。

（5）纵联通道设备如耦合电容、阻波器、滤波器、纵联电缆等有检修工作。

（6）光纤通道设备如光缆、接口装置等有检修工作。

9、微机母差保护原理
微机母线差动保护由分相式比率差动元件构成。

差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。

母线大差是指除母联及分段断路器外所有支路构成的差动回路。

母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。

（1）采用复合电压闭锁元件的目的是防止母差保护误动作。

（2）微机母线差动保护回路包括为交流电流、交流电压、电流和出口切换（双母线接线）、出口跳闸回路等。

（3）交流电流用于母线大差、各段母线小差、母联过流及充电保护。

（4）交流电压用于母差和失灵保护的复合电压闭锁元件。

（5）电流和出口切换用于双母线接线时电流和出口切换，以保证一次系统、各段母线小差、出口跳闸一致。

10、哪些情况要退出220kV母差保护？
在下列情况应退出220kV母差保护（退出母差保护时必须将所有的跳闸出口连接片全部退出）：
母差保护装置故障；
母线连接元件CT断线（母联、分段断路器CT断线不应闭锁母差保护，此时自动切
换到单母线方式）；
更改微机母差保护的定值区及更改保护定值；
母线新（扩）建连接元件启动送电未进行相量检查前。

11、母线PT断线，继电保护如何投退？应退出那些保护？
对失去PT电压会引起不正确动作的保护，当PT停电或电压回路断线时，应向值班调度员申请退出运行，恢复电压后再投入，这些保护是：
（1）线路的距离保护（南瑞RCS系列的线路保护除外）；
（2）带方向的零序电流保护（南瑞RCS系列的线路保护除外）；
（3）检同期或检无压的重合闸功能；
（4）电容器的低电压保护。

（5）对应电压等级的备自投装置。

（6）500kV主变的距离保护。

PT二次电压消失时禁止退出光纤电流差动保护、母差保护和断路器失灵保护。

12、保护装置发“CT”断线，如何处理？是否需要退出保护？如需要退出保护应退出那些保护？
保护装置发“CT”断线时，说明电流回路断线或接触不良，应先分清故障属于
哪一组电流回路、开路的相别、对保护有无影响并汇报调度，申请退出可能误动的保护，如母差保护、主变差动保护、光纤纵联电流差动保护、零序（方向）电流保护等。

电流回路断线时，应转移负荷，尽量减小一次负荷电流，必要时停电检查处理。