【电力行业标准(DL)】 水力发电厂继电保护设计导则

DL /T 5177 — 2003
本标准足根据国家经济贸易委员会电力司《关丁确认1999年搜度电力行业标准制，修订计划项自将通知》（电力工200022号文安排编写的。
本标准对水力发电厂水轮发电机组，抽水蓄能机组、丰变压器、自耦变压器等厂内完件保护的配置方案和整定计算方法等作了原则的规定。
本标准由国家电力公司水电水利规划设计总院提出、归口并解释。
本标准起草单位：国家电力公司中南勘测设计研究院。本标准参加起草单位：珠江委员会设计院。木标准主要起草人：叶维爱、陈祖华、陈学雷。IIbzxZ.net
1范围
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1.0.1本标准规定水力发电厂继电保护设计共同遵的基本原则，水力发电！主要设备的继电保扩设计，1.0.2本标准适用丁3kV及以上，单机容量为6MW以.上550MW及以下的水轮发电机组和抽水蓄能机组，容量8MVA以上600MVA及以下的主变压器和联络变压器、厂用及近区变压器、励磁变压器、母线和短（联）线、断路器和隔离开关、并联电抗器、10kV（6kV）近区和）用线路、厂用低压电动机等厂内电力设备的继电保护装置。
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2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用丁本标维，然而，鼓励根锯本标准达成树议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB14285一1993继电保扩和安全自动装置技术规程电安生19941191号，关于颁发《电力系统继电保护及安全白动装置反事故措施要点》的通知2
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3.0.1继电保护装置应符合间靠性（信赖性和安全性）、选择性：灵敏性和速动性的要求。在确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面：
1电力设备和电力网的结构特点和水力发电厂采用计算机监控系统及运行值班方式的特点：2故障出现的概率和可能造成的后果；3
经济的合理性
国内和国外的经验；
应具有定的先进性；
使于运行和维护。，
3.0.2水力发电厂继电保护的设计除应按本导则设计外，还应符合现行的有关国家标准、行业标准，以及主管部门关于继电保护反事故措施的有规定。
3.0.3水力发电厂中的电力设备，短（联）线和线路，应装设短路故障和异常运行保护装置，电力设、短（联）线和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护（近后备或远后备），必要时可增设辅助保护，
3.0.4继电保护装置应满足可靠性、选择性、录敏性和速动性的要求。
1可靠性包括信赖性和安全性。
1）信赖性是指保护该动作时不拒动，是继电保护装置可靠性的一个方面；
2）安全性是指保护不该动作时不误动，是继电保护装置可靠性的另一个方面：
为保证可靠性，宜选用可能的最简单的保护方式，应来用由3
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可靠的元件和尽可能简单的回路构成的性能良好的装置，并应具有必要的检测、闭锁和双重化等措施。保护装置应便丁整定、调试和运行维护。
2选择性是指曾先由故障设备知（联）线、以及线路本身的保护切除故障：当故障设备或（联）线、线路本身的保护或断路器拒动时（含死区故障），才允许由相邻设备、线路的保护或断路器铁灵保护切除敏障。
为保证选择性、对相邻设备、短（联）线、和线路有配合要求的保护和可-保护内有配合婴求的两元件（如起动与跳闻光件或闭锁与动作元件），具灵敏系数及动作时间应互配合。3灵敏性是指在设备、短（联）线或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保扩装置应具有必要的灵敏系数。灵敏系数应根韬不利正常（含正常检修）运行方式和不利的故障类型计算。各类短路保护的灵敷系数，不有低表3,0.4所列数值。4，速动性是指保护装育应能尽快地切除短路故障，其的是，提高系统稳定性，减轻故障设备、短（联）线和线路的损环程度，缩小故障波及范围等，
3.0.5制定保护配置方案时，对稀有故障，应根据其对电网影响程度和后果采取相应措施，对两种故障同的出现的稀有情况，保证切除故障。
3.0.6在各类保护装置接电流互感器布置位置时，同时考既婴消除保护死区，又要尽可能碱轻电流互感器本身故障时所产的影响。断路器与电流万感器的布置位置应使保护区划分清晰，主接线中的切断点应以小确切断短路点为原卿，使相邻元件主保扩范围有效搭接。
3.0.7当采用远后备方式时，变压器或电抗器后面发牛短路，由于短路电流水平低，而且对电网不致造成影呵以及升电流助增作用狼大的相邻线路「发生短路等情况下，如果为了满足相邻保扩区末端短路时的灵敏性要求，将使保护过分复杂或在技术上难以4
实现时，可以缩小后备保护作用的范围。表3.0.4
保护分类
主保护
后备保护
辅助保护
保护类型
带方向的电流保护或
电下保护
发电机、变压器及电
动机联差动保护
变压器及电动机电流
速断保护
电流保护和电压保护
母线完个养动保护
丹线不完全差动保
远后备保扩
近后备保护
电流速断保护
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继电保护的最小灵敏系数表
绍成元件
电流、电压元件
零序、负序方向元件
差电流元件
电流元件
电流、电压元件
差电流元件
差电流元件
电流、电压及阻抗
零序或负序方间元件
电流、电压及阻抗元
负序或零序方向元件
中流元件
灵敏系数
按保护安装处
短路计算
按相邻电力设
备和线路末端
短路计算
注1：土保护的烫敏系数除表中注出者以及单机容量为200MW及以上的水轮发电机和抽水蓄能机组外，均按保扩区木端短路计算。注2：保扩装置如反应故障时增长的量，其灵敏系数为金展性知路让算值与保护整定值之比；如反应故障时减少的量，则为保护整定值与会属性短路计算值之比。注3：各种类型的保护中，接于个电流和全出压的为问店件的炎敏系数不作现定。汗4：本表内卡包括的其他类型的保扩，其灵敏系数另作规定。注5：单机容量为200MW及以上的水轮发电机和水蓄能机组，宜按其内部短路来计算，并同时校验横联差动保护的灵敏系数，不应小十2.3.0.8如出于短路电流衰减，系统振荡和电孤电阻的影响，可能使带时限的保护拒绝动作时，应根据具体情况采取措施。但无论采取种措施，不应引越保护误动作。1自并励励磁系统的发电机，发电电动机的保护装置宜采用电流保持低电压过流保护，也可采用精确工作电流足够小的低阻5
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抗保护装置。
2因系统振荡可能引起误动作的保扩装置应装设振荡闭锁装置，必要时也可按振荡时不误动作的条件来选取保护整定值。3.0.9般采用加强工保护，简化后备保护的原则，使继电保护装置化故障检测，迅速隔离有大电网的短事故和扰动方面有足够的借赖性和安全性。
1提高信赖性（防拒动）的描翘：1）采用反应同一种短敌障的两套主保护。2两套丰保护交流电流回路分别与客自的电流互感器二次绕组连接，交流电压可路应分别与一组电压互感器两个二次绕组联接。
3）断路器，灭磁开关有两个跳闸线圈肘，每跳闸线阖应分别与每一套生保护相连，
4）两套主保护布置应分开，可分设在不同屏上，亦刊设在同一屏的两个独立部位：每套主保护应有独立的跳闸出口，直流电源座分别供给，
保护跳闻出自应具有证忆功能
2提高安全性（防误动）的措施：1）静态继电器内部故障应有町锁点路，并置具有内部故障检测与信号；
2）机型保护装置，应采取自诊渐及闭锁措施。3.0.10为了分析和统计继电保护动作情况，保护装置应设置指示情号，开符合下列要求：
1在真流电压消头时不自动复旧，或在直流电源恢复时，能保持原来的1作状态。
2分别显示各保的动作情况：
3在由著干部分组成的保护装置中，能分别显示答部分及各段的动作情况。
4，对复杂的保扩装置，宜设置友应内部异營的信号。6
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5用于起动顺序记录或微机蓝控的信导触点应为时复动作触点，其信号宽度大了10ms。6继电保护装置应有足够的信号触点和通信接口（微机型）并要求与监控系统接口要求相匹配。3.0.11保护用电流互感器（包括中闻电流h感器）的稳态比误差不应人于10%，必要时还应考虑哲态误差，并应进行负荷计算；对35kV及以下的电力网，当技术难以满足要求，月不致使保护不正确动作时，才充许较大的误差。原则1保护装置与测量仪表不共用电流互感器的二次绕组，当必须共用一组二次绕组时，则仪衣回路应通过中间电流互感器或试验部件连接。当采用中间电流互感器时，其二次开路情况下，保护用电流节感器的比误差极不大于10%。1330kV及以上保护用电流互藏器应满足：1）保护用电流互感器暂态误差应满足保护装置的要求、一次系统时间常数可按0.1s.考虑。
2保护用电流打感器的一次流宜选用1A。2用于变压器差动保护的各侧电流互感器，宜具有相同的铁心型式。
3用于同一母线差动保护的电流互感器，宜具有相同的铁心型式。
4对采用GIS的断路器，其电流互感器根据用途宜布置于断器两侧。
5对具有330kV及以上主接线中的220kV电压等级电流互感器，当需要考虑暂态要求时，其铁心的技术条件除一次系统时间常数，对变压器向路按0.1s，对线路按0.06s外，其余条件应与330kV及以上电流互感器相应条款相同。3.0.12110kV~220kV电压互感器宜选用两个主二次绕组一个辅助二次绕组的电压互感器；330kV及以1电压互感器成有两个主二次绕组、一个辅助二次绕组，各绕组的容量和准确等级应满足7
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继电保护装置，安全自动装置和测量仪表的要求。在电力系统正常选行情况下，当电压感器二次回路脚断线或其他敬障能使保护装置误动作耐，应装设线闭锁或采取其他摧施，保护装置解除工作并发出信号。当保护装置不致误动时应设有电压回路断线信号。
3,0.13330V及以上超高压玉电网中应考虑电压互感器的暂态过程响，一般情说下电压互感器的暂态特性应满足如下要求：在其一次侧短路后，二次电压在20ms内应降低到短路前峰值的5%～10%以下：额定电压下，20ms后也不应再出现高十额定值（峰值。
5V电压互感器可采用电容式电卡红感器，其暂态特性和铁斑谱摄特性应满如下要求：
1在负载为25%～100%额定负载、功率因数在0.7~-1.0范围内，当一次缩子在额定电陆短路时，二次电无在20内降到短路前电压峰值的10%以下。
2在12倍额定电压乱负载为零的。电压互感器二次懒短露后又突然消除短路，其二次中压峰镇在02s内恢复剑与正常值相差不大于10%的数值，而在1.5倍额定电压，托在相同的短路条件下，其二次电压回路铁磁谐振持续时简不应超过2s。3014采用静态和微机探护装置时，对工作环境、电缆，真流电源和二次回路，应米取抗电磁干扰的措施。保护装置米用直流电源，额定电压220V，110V，允许波动范围：-20%～+10%：纹波系数：不大丁5%。
3.0.15运行方式的确定：
1最大运行方式：设计水平年内，系统实际的最大运行方式
2不利常运行方式：系指正常运行方式下有条线路鼓～：台电力设备检修的送行方式。
3.016计算校验所用的钜路电流一般不考惠周期分量的影响，8
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后备保护来用稳态电：主保护采用超群变电抗对应的短路电流值。
对保护的电缆联接电阻值宜进行核对计算，9
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4主要术语和符号
基本元件
Ii~2、lo
IpKB-s
la (p)
发电机：
变压器；
发电电动机：
电流互感器：
电压互感器。
额定电流；
动作电流：
-短路电流；
制动电流：
负荷电流：
不平衡电流：
止序、负序、零序电流；
外部短路时，流过接制动绒圈侧电流互感器的周期分量电流；
继电器制动线圈的电流；
继电器工作线圈中的电流；：
继电器基本侧1作电流；
电抗互感器的整定电流；
基本侧差动继电器的动作电流：外部短路时，流过高压侧电流互感器的电流周期性分量；
外部短路时，流过中压侧电流互感器的电流周期性分量；
计算不平衡电流：
继电器起始动作电流：
发电电动机同步起动电流：
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发电电动机电动工沈额定电流：发电电动机锁滞时的定子电流：发电机机端三次谐波电流：
相邻元件保护区末端金属性不对称短路时，流过保护的最小短路电源（1）；
发电机额定励磁电流：
强行励磁倍数。
差动线圈匝数：
乎衡线圈匝数：
起始制动安匝：
差动继电器动作安匝：
平衡线圈：
差动线圈整定匝数：
差动线圈计算匝数。
制动系数；
灵敏系数；
非周期分量系数：
返回系数：
接线系数：
同型系数；
平衡系数：
可靠系数：
负序电流分支系数：
零序电流分支系数。
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