5.2 继电保护

5.2.1 继电保护设计应符合下列规定：
    1 电力设备和线路应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。
    2 继电保护装置的接线应简单可靠，并应具有必要的检测、闭锁等措施。保护装置应便于整定、调试和运行维护。
    3 为保证继电保护装置的选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件，其上下两级之间的灵敏性及动作时间应相互配合。
    当必须加速切除短路时，可使保护装置无选择性动作，但应利用自动重合闸或备用电源自动投入装置，缩小停电范围。
    4 保护装置应具有必要的灵敏性。各类短路保护装置的灵敏系数不低于表5.2.1的规定。

表5.2.1 短路保护的最小灵敏系数

    注：灵敏系数应根据不利的正常运行方式(含正常检修)和不利的故障类型计算。

    5 保护装置与测量仪表不宜共用电流互感器的二次线圈。保护用电流互感器(包括中间电流互感器)的稳态比误差不应大于10％。
    6 在正常运行情况下，当电压互感器二次回路断线或其他故障能使保护装置误动作时，应装设断线闭锁或采取其他措施，将保护装置解除工作并发出信号；当保护装置不致误动作时，应设有电压回路断线信号。
    7 在保护装置内应设置由信号继电器或其他元件等构成的指示信号，且应在直流电压消失时不自动复归，或在直流恢复时仍能维持原动作状态，并能分别显示各保护装置的动作情况。
    8 为了便于分别校验保护装置和提高可靠性，主保护和后备保护宜做到回路彼此独立。
    9 当用户10(6)kV断路器台数较多、负荷等级较高时，宜采用直流操作。
    10 当采用蓄电池组作直流电源时，由浮充电设备引起的波纹系数不应大于5％，电压波动范围不应大于额定电压的±5％，放电末期直流母线电压下限不应低于额定电压的85％，充电后期直流母线电压上限不应高于额定电压的115％。
    11 当采用交流操作的保护装置时，短路保护可由被保护电力设备或线路的电压互感器取得操作电源。变压器的瓦斯保护，可由电压互感器或变电所所用变压器取得操作电源。
    12 交流整流电源作为继电保护直流电源时，应符合下列要求：
        1)直流母线电压，在最大负荷时保护动作不应低于额定电压的80％，最高电压不应超过额定电压的115％，并应采取稳压、限幅和滤波的措施；电压允许波动应控制在额定电压的±5％范围内，波纹系数不应大于5％；
        2)当采用复式整流时，应保证在各种运行方式下，在不同故障点和不同相别短路时，保护装置均能可靠动作。
    13 交流操作继电保护应采用电流互感器二次侧去分流跳闸的间接动作方式。
    14 10(6)kV系统采用中性点经小电阻接地方式时，应符合下列规定：
        1)应设置零序速断保护；
        2)零序保护装置动作于跳闸，其信号应接入事故信号回路。

5.2.2 变压器的保护应符合下列规定：
    1 对变压器下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护：
        1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；
        2)绕组的匝间短路；
        3)外部相间短路引起的过电流；
        4)干式变压器防护外壳接地短路；
        5)过负荷；
        6)变压器温度升高；
        7)油浸式变压器油面降低；
        8)密闭油浸式变压器压力升高；
        9)气体绝缘变压器气体压力升高；
        10)气体绝缘变压器气体密度降低。
    2 400kVA及以上的建筑物室内可燃性油浸式变压器均应装设瓦斯保护。当因壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器；当变压器电源侧无断路器时，可作用于信号。
    3 对于密闭油浸式变压器，当壳内故障压力偏高时应瞬时动作于信号；当压力过高时，应动作于断开变压器各侧断路器；当变压器电源侧无断路器时，可作用于信号。
    4 变压器引出线及内部的短路故障应装设相应的保护装置。当过电流保护时限大于0.5s时，应装设电流速断保护，且应瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。
    5 由外部相间短路引起的变压器过电流，可采用过电流保护作为后备保护。保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷，并应带时限动作于跳闸。
    6 变压器高压侧过电流保护应与低压侧主断路器短延时保护相配合。
    7 对于400kVA及以上、线圈为三角-星形联结、低压侧中性点直接接地的变压器，当低压侧单相接地短路且灵敏性符合要求时，可利用高压侧的过电流保护，保护装置应带时限动作于跳闸。
    8 对于400kVA及以上，线圈为三角-星形联结的变压器，叫采用两相三继电器式的过电流保护。保护装置应动作于断开变压器的各侧断路器。
    9 对于400kVA及以上变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。 
    过负荷保护可采用单相式，且应带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。
    10 对变压器温度及油压升高故障，应按现行电力变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。
    11 对于气体绝缘变压器气体密度降低、压力升高，应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。

5.2.3 中性点非直接接地的供电线路保护，应符合下列规定：
    1 线路的下列故障或异常运行，应装设相应的保护装置：
        1)相间短路；
        2)过负荷；
        3)单相接地。
    2 线路的相间短路保护，应符合下列规定：
        1)当保护装置由电流继电器构成时，应接于两相电流互感器上；对于同一供配电系统的所有线路，电流互感器应接在相同的两相上；
        2)当线路短路使配变电所母线电压低于标称系统电压的50％～60％，以及线路导线截面过小，不允许带时限切除短路时，应快速切除短路；
        3)当过电流保护动作时限不大于0.5～0.7s，且没有本款第2项所列的情况或没有配合上的要求时，可不装设瞬动的电流速断保护。
    3 对单侧电源线路可装设两段过电流保护，第一段应为不带时限的电流速断保护，第二段应为带时限的过电流保护，可采用定时限或反时限特性的继电器。保护装置应装在线路的电源侧。
    4 对10(6)kV变电所的电源进线，可采用带时限的电流速断保护。
    5 对单相接地故障，应装设接地保护装置，并应符合下列规定：
        1)在配电所母线上应装设接地监视装置，并动作于信号；
        2)对于有条件安装零序电流互感器的线路，当单相接地电流能满足保护的选择性和灵敏性要求时，应装设动作于信号的单相接地保护；
        3)当不能安装零序电流互感器，而单相接地保护能够躲过电流回路中不平衡电流的影响时，也可将保护装置接于三相电流互感器构成的零序回路中。
    6 对可能过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护。保护装置宜带时限动作于信号，当危及设备安全时可动作于跳闸。

5.2.4 并联电容器的保护应符合下列规定：
    1 对10(6)kV的并联补偿电容器组的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：
        1)电容器内部故障及其引出线短路；
        2)电容器组和断路器之间连接线短路；
        3)电容器组中某一故障电容器切除后所引起的过电压；
        4)电容器组的单相接地；
        5)电容器组过电压；
        6)所连接的母线失电压。
    2 对电容器组和断路器之间连接线的短路，可装设带有短时限的电流速断和过电流保护，并动作于跳闸。速断保护的动作电流，应按最小运行方式下，电容器端部引线发生两相短路时，有足够灵敏系数整定。过电流保护装置的动作电流，应按躲过电容器组长期允许的最大工作电流整定。
    3 对电容器内部故障及其引出线的短路，宜对每台电容器分别装设专用的熔断器。熔体的额定电流可为电容器额定电流的1.5～2.0倍。
    4 当电容器组中故障电容器切除到一定数量，引起电容器端电压超过110％额定电压时，保护应将整组电容器断开。对不同接线的电容器组可采用下列保护：
        1)单星形接线的电容器组可采用中性导体对地电压不平衡保护；
        2)多段串联单星形接线的电容器组，可采用段间电压差动或桥式差电流保护；
        3)双星形接线的电容器组，可采用中性导体不平衡电压或不平衡电流保护。
    5 对电容器组的单相接地故障，可按本规范第5.2.3条第3款的规定装设保护，但安装在绝缘支架上的电容器组，可不再装设单相接地保护。
    6 电容器组应装设过电压保护，带时限动作于信号或跳闸。
    7 电容器装置应设置失电压保护，当母线失电压时，应带时限动作于信号或跳闸。
    8 当供配电系统有高次谐波，并可能使电容器过负荷时，电容器组宜装设过负荷保护，并应带时限动作于信号或跳闸。

5.2.5 10(6)kV分段母线保护应符合下列规定：
    1 配变电所分段母线宜在分段断路器处装设下列保护装置：
        1)电流速断保护；
        2)过电流保护。
    2 分段断路器电流速断保护仅在合闸瞬间投入，并应在合闸后自动解除。
    3 分段断路器过电流保护应比出线回路的过电流保护增大一级时限。

5.2.6 备用电源和备用设备的自动投入装置，应符合下列规定：
    1 备用电源或备用设备的自动投入装置，可在下列情况之一时装设：
        1)由双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用；
        2)变电所和配电所内有互为备用的母线段；
        3)变电所内有备用变压器；
        4)变电所内有两台所用变压器；
        5)运行过程中某些重要机组有备用机组。
    2 自动投入装置应符合下列要求：
        1)应能保证在工作电源或设备断开后才投入备用电源或设备；
        2)工作电源或设备上的电压消失时，自动投入装置应延时动作；
        3)自动投入装置保证只动作一次；
        4)当备用电源或设备投入到故障上时，自动投入装置应使其保护加速动作；
        5)手动断开工作电源或设备时，自动投入装置不应启动；
        6)备用电源自动投入装置中，可设置工作电源的电流闭锁回路。
    3 民用建筑中备用电源自动投入装置多级设置时，上下级之间的动作应相互配合。

5.2.7 继电保护可根据需要采用智能化保护装置或采用变电所综合自动化系统，并宜采用开放式和分布式系统。

5.2.8 当所在的建筑物设有建筑设备监控(BA)系统时，继电保护装置应设置与BA系统相匹配的通信接口。

条文说明

5.2.1 继电保护设计的规定
    第1款 规定了民用建筑中的电力设备和线路应装设的保护。其中主保护是指满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护是指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。辅助保护是指为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。异常运行保护是反映被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。
    第2款 规定了继电保护装置的接线回路应尽可能简单并且尽量减少所使用的元件和接点的数量。
    第3款 本规定是为了保证继电保护装置的选择性。
    第4款 保护装置的灵敏系数，应根据不利正常运行方式和不利故障类型进行计算，必要时应计及短路电流衰减的影响。
    第5款 保护装置与测量仪表一般不宜共用电流互感器的二次线圈，当必须共用一组二次线圈时，则仪表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，保护用电流互感器的稳态比误差仍不应大于10％。当技术上难以满足要求且不致使保护装置误动作时，可允许有较大的误差。
    第8款 本款规定是为了便于分别校验保护装置和提高可靠性。
    第9款 本款规定“当用户10(6)kV断路器台数较多、负荷等级较高时，宜采用直流操作”。
    经多年的实践证明，弹簧储能交流操动机构也是比较可靠的，而且对中小型配变电所来说也是经济的。

5.2.2 变压器的保护
    第1款 气体绝缘变压器如发生故障将造成气体压力升高，气体泄漏将造成气体密度降低，所以应按本节规定装设相应的保护装置。
    第2款 油浸式变压器产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器，如变压器电源侧采用熔断器保护而无断路器时，可作用于信号。

5.2.3 第2款 1)此项做法主要是保证当发生不在同一处的两点或多点接地时可靠切除短路。

5.2.4 并联电容器的保护
    第3款 用熔断器保护电容器，是一种比较理想的保护方式，只要熔断器选择合理，特性配合正确，就能满足安全运行的要求，这就需要熔断器的安秒特性和电容器外壳的爆裂概率曲线相配合。电容器箱壳为密闭容器，当内部故障时，由于电弧高温分解绝缘物质产生气体而使内部压力增高，分解气体的数量与绝缘物质的性质有关，液体绝缘介质分解出的气体较多。在同样介质的情况下，分解出气体数量和电弧的能量大小有关，即和I：t有关。当分解出的气体产生的压力大于箱壳的机械强度时，箱壳就可能产生爆裂，箱体发生爆裂时I和t的关系曲线称为箱壳的爆裂特性曲线。实际上，密闭箱壳发生爆裂和许多随机因素有关。例如：箱壳的原始压力大小，加工质量好坏，钢板厚度是否均匀等等。所以，爆裂特性曲线只能给出以某个概率发生爆裂的I和t的关系。本应在规范中要求电容器的熔丝保护的特性与电容器的爆裂特性相配合，但目前很多电容器制造企业还给不出爆裂特性曲线，故本规范未做具体规定。
    第7款 从电容器本身的特点来看，运行中的电容器如果失去电压，电容器本身并不会损坏，但运行中的电容器突然失压可能产生以下两个后果：其一，如变电所因电源侧瞬时跳开或主变压器断开，而电容器仍接在母线上，当电源重合闸或备用电源自动投入时，母线电压很快恢复，而电容器上的残余电压还未来得及放电降到额定电压的10％以下，这就有可能使电容器承受高于1.1倍的额定电压而造成损坏。其二，当变电所失电后，电压恢复，电容器不切除，就可能造成变压器带电容器合闸，而产生谐振过电压损坏变压器和电容器。此外，当变电所停电后电压恢复的初期，变压器还未带上负荷，母线电压较高，这也可能引起电容器过电压。所以，本款规定了电容器应装设失压保护，该保护的整定值既要保证在失压后，电容器尚有残压时能可靠动作，又要防止在系统瞬间电压下降时误动作。一般电压继电器的动作值可整定为额定电压的50％～60％，动作时限需根据系统接线和电容器结构而定，一般可取0.5～1s。
    第8款 在供配电系统中，并联电容器常常受到谐波的影响，特殊情况，还可能在某些高次谐波发生谐振现象，产生很大的谐振电流。谐波电流将使电容器过负荷、过热、振动和发出异声，使串联电抗器过热，产生异声或烧损。谐波对电网的运行是有害的，首先应该对产生谐波的各种来源进行限制，使电网运行电压接近正弦波形，否则应按本款规定装设过负荷保护。

5.2.5 第1款 由于民用建筑中10(6)kV配变电所一般采用单母线分段接线，正常时分段运行，母线的保护仅保证在一个电源工作、分段开关闭合时，一旦发生故障不至使全部负荷断电。