大庆石油学院
电力系统保护报告
报告题目 电弧光保护系统继电保护
教 师 赵 玉 峰
所在院（系）电气工程学院电气工程及其自动化
班 级
学生姓名
学 号
20 年 月 日
目 录
1 电力系统保护基本原理 .............................................................................................................. 1
1.1 电路原理 ............................................................................................................................... 1
1.2 理论分析 ............................................................................................................................... 1
2 电弧光保护系统继电保护在中低压母线保护中的应用 ............................................................ 2
2.1 电弧光保护系统继电保护的特点 ....................................................................................... 2
2.2 电弧光保护系统继电保护的现场应用 ............................................................................... 2
2.3 电弧光保护系统继电保护的评价 ....................................................................................... 7
3 课程学习心得 ................................................................................................................................ 9
电力系统保护（报告）
1 1 电力系统保护基本原理
在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害呢）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。
电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。
电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。
1.1 电路原理
一般由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。
（1）测量元件：
作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。
（2）逻辑元件：
作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。
逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。
（3）执行元件：
作用；根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时→跳闸；不正常运行时→发信号；正常运行时→不动作。
1.2 理论分析
继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等，用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间电力系统保护（报告）
2 投入，合闸后自动解除。另外，还应装设过电流保护，对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括：①线路保护：一般采用二段式或三段式电流保护，其中一段为电流速断保护，二段为限时电流速断保护，三段为过电流保护。②母联保护：需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。③主变保护：主变保护包括主保护和后备保护，主保护一般为重瓦斯保护、差动保护，后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。④电容器保护：对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。随着继电保护技术的飞速发展，微机保护的装置逐渐投入使用，由于生产厂家的不同、开发时间的先后，微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面，但基本原理及要达到的目的基本一致。
2 电弧光保护系统继电保护在中低压母线保护中的应用
2.1 电弧光保护系统继电保护的特点
在电力系统中，35KV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。
近年来,由于各种原因开关设备被严重烧毁，有的甚至发展成“火烧连营”的事故时有发生。而主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故也逐年增加，这些配网事故处理不当甚至被扩大发展为输电网事故，造成重大的经济损失，已引起电力部门的广泛关注。究其原因大多是因为没有装设中低压母线保护，未能快速切除故障造成的。所以，为了保证变压器及母线开关设备的安全运行，根据继电保护快速性的要求，迫切需要配置专用中低压母线保护。
2.2 电弧光保护系统继电保护的现场应用
开关柜内部燃弧耐受时间及变压器动稳定时间指标
1、开关柜内部电燃弧耐受时间
IEC298标准附录AA中规定的内部燃弧时间是100MS，目前市场上销售的开电力系统保护（报告）
3 关柜基本上是按照IEC298标准生产的，也就是说，开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100MS。由于发生弧光故障在断路器动作前，故障短路电弧是一直在燃烧的，即保护动作时间加上断路器分闸时间之和，即为电弧燃烧的持续时间。也就是说，从保护开关柜方面考虑，保护动作时间应在小于100MS切除故障以防止弧光短路故障进一步发展扩大造成更大的危害。
国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度：35MS——没有显著的损坏，一般可以在检验绝缘电阻后投入使用。100MS——设备损坏较小，在开关柜在次投入运行以前仅需要进行清洁或可能的某些小的修理。500MS——设备损坏严重，现场人员可能受到严重伤害，必须更换部分设备才可以再次投入运行。
图1为各种燃弧时间下产生的电弧能量及对开关柜材料的损坏程度。
2、变压器的动稳定时间
据有关资料统计，一些地区110KV及以上等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50%以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。这类故障的案例很多，特别是变压器低压侧出口（低压母线）短路时形成的故障一般需要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失。
国标规定的110KV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2秒，动稳电力系统保护（报告）
4 定时间为0.25秒。但实际上，在低压侧出口短路故障靠过流后备保护切除的动作时间往往在2秒以上，离0.25秒的变压器的动稳定时间相差甚远。所以，可以说，继电保护的不完善也是造成变压器损坏的重要原因。
目前针对近区（低压母线）短路故障引起变压器损坏的保护的动作时间太长，远大于变压器允许承受的短路电流持续时间，显然不能满足保护变压器的要求，迫切需要改善变压器保护，使其保护动作满足小于变压器允许动稳定时间0.25秒的要求。
3、开关柜弧光短路故障的防护措施
（1）消极性防护措施：
采用这种措施的目的是限制故障电弧产生的各种效应，如加强开关柜的结构，密封隔离各单元室、设置释放板和泄压通道等。采用这种措施在一定程度上能减少损坏程度；另一方面，如果要采用通过加强结构的方式来较大地提高开关柜的燃弧耐受时间的话，则需要增加很大的设备费用。下表为国外对增加开关柜内部燃弧耐受时间和相应增加成本进行评估的结果。
（2）积极性防护措施：
采用高速专用中压母线保护切除故障以限制故障电弧的持续时间，从根本上限制故障电弧，消除其各种效应对设备和人员的危害。如果中低压母线保护能在开关柜耐受燃弧时间以内切除故障的话，将最大限度地限制弧光故障对开关设备的损坏; 从另一方面看，限制开关设备的损坏，即阻断了故障发展的可能性，从而可避免主变压器长时间遭受短路电流的冲击而损坏。这也是目前迫切需要的最有效的限制弧光短路故障损坏开关设备及变压器的防护措施。
4、现有的中压母线保护方案及存在的问题
从以上讨论的保护开关设备目前普遍采用的中压母线保护方案如下：
（1）变压器后备过流保护方案:
这是目前国内应用最广泛的中压母线保护方案。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合，保护跳闸时间一般整定为1.0 - 1.4秒，有的甚至更长，达2.0秒以上。这一动作速度很显然是远远不能满足快速切除中压母线故障要求的。
（2）馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案:
这是近年来微机过流保护在中压馈线广泛应用，国外提出的利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护的应用较为广泛的过流闭锁式保护方案。这一方案与变压器后备过流保护方案相比其动作速度有了一定的提高，典型动作时间为300 -
400MS。但对于要求100MS以内切除故障显然也是不能满足要求。
（3）采用环流原理的高阻抗母线保护方案:
这是国外某些重要项目曾采用的专用电流差动中压母线保护方案，典型的保