NB/T 35010-2013 水力发电厂继电保护设计规范（附条文说明）

NB ICS 27.140 P61

备案号J1625—2013

中华人民共和国能源行业标准

NB/T 35010—2013代替DL/T 5177—2003

水力发电厂继电保护设计规范Specification for design of relaying protection in hydraulic power plants

2013-06-08 发布2013-10-01 实施

国家能源局 发布

根据《国家能源局关于下达2009年第一批能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技〔2009〕163号）的要求对DL/T5177—2003《水力发电厂继电保护设计导则》进行修订，并更名为NB/T35010—2013《水力发电厂继电保护设计规范》。

本标准对水力发电厂发电机、发电电动机、变压器等厂内电力设备保护的配置和相关回路及设备的要求作了原则性的规定。

1.0.1 本标准规定了水力发电厂继电保护设计共同遵守的基本原则。

1.0.2 本标准适用于水力发电厂单机容量为6MW及以上800MW 及以下的发电机、350MW及以下的发电电动机、容量8MVA及以上890MVA及以下的主变压器和联络变压器、厂用变压器、励磁变压器、母线、联络线及短引线、断路器、并联电抗器、近区及厂用线路、厂用电动机等厂内电力设备的继电保护装置。

1.0.3 对 800MW 以上的发电机、350MW 以上的发电电动机、890MVA 以上的主变压器和联络变压器的继电保护设计，可参照执行。

2.0.1 在确定继电保护配置和构成方案时，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，水力发电厂自动化水平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 水力发电厂近期规划。4 经济上的合理性。5 国内和国外的经验。6 应具有一定的先进性。7 便于运行和维护。

2.0.2 水力发电厂继电保护的选型、配置应满足电力网结构和电厂电气主接线的要求，保证发电厂主设备和电网运行的安全性，并考虑电力网和电厂运行方式的灵活性。

2.0.3 对导致水力发电厂继电保护不能保证电力系统安全运行的电厂电气主接线形式和运行方式，应限制使用。

2.0.4 水力发电厂继电保护装置应与被保护设备同步投运。

2.0.5 水力发电厂继电保护装置的新产品，应按国家规定的要求和程序进行检测或鉴定，合格后，方可推广使用。

2.0.6 水力发电厂中的电力设备、联络线及短引线和近区及厂用线路，应装设短路故障和异常运行的保护装置，电力设备、联络线及短引线和近区及厂用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。

1 主保护。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。

2 后备保护。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。后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种方式。

1） 近后备保护是指当主保护拒动时，由该电力设备或

线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备的保护。

2）远后备保护是指当主保护或断路器拒动时，由相邻

电力设备或线路保护来实现后备的保护。

3 辅助保护。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。

4 异常运行保护。异常运行保护是指反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。

2.0.7 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵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，宜选用性能满足要求、原理尽可能简单的保护方案，应采用由可靠的硬件和软件构成的保护装置。所选用的保护装置应具有必要的自动检测、闭锁、告警等措施，且便于整定、调试和运行维护。

2 选择性是指首先由发生故障的电力设备、联络线及短引线、近区及厂用线路本身的保护切除故障，当发生故障的电力设备、联络线及短引线、近区及厂用线路本身的保护或断路器拒动时（含死区故障），才允许由相邻电力设备、联络线及短引线、近区及厂用线路的保护或断路器失灵保护切除故障。

为保证选择性，对相邻的电力设备、联络线及短引线、近区及厂用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（如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件），其灵敏系数及动作时间应相互配合。

3 灵敏性是指在电力设备、联络线及短引线、近区及厂用线路的被保护范围内发生故障时，保护装置具有的正确动作能力的裕度，一般以灵敏系数来描述。灵敏系数应根据不利的正常（含正常检修）运行方式和不利的故障类型（仅考虑金属性短路及接地故障）计算。各类短路保护的灵敏系数，不宜低于表2.0.7所列数值。

4 速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障电力设备、联络线及短引线和近区及厂用线路的损坏程度，缩小故障波及范围等。

2.0.8 当采用远后备方式时，在短路电流水平低且对电网不致造成影响的情况下（如变压器或电抗器后面发生短路，或电流助增作用很大的相邻线路上发生短路等），如果为了满足相邻保护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实现时，可以缩小后备保护作用的范围。必要时，可加设近后备保护。

2.0.9 制定保护配置方案时，对两种故障同时出现的稀有情况可仅保证切除故障。

2.0.10 在各类保护装置接于电流互感器二次绕组时，同时考虑既要消除保护死区，又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生的影响。电流互感器的布置位置应使保护区划分清晰，使相邻元件主保护范围有效搭接。

2.0.11 保护装置在电压互感器二次回路一相、两相或三相同时断线、失压时，应发告警信号，并闭锁可能误动作的保护。

保护装置在电流互感器二次回路不正常或断线时，应发告警信号，除母线保护外，允许跳闸。

2.0.12 除预先规定的以外，保护装置不应因系统振荡引起误动或拒动。

2.0.13 在确定继电保护装置的配置方案时，应优先选用具有成熟运行经验的数字式保护装置。

2.0.14 当装设双重化数字式保护装置时，应满足∶

1 应配置两套完整、独立的继电保护装置，每套保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。

2 两套保护装置之间不应有电气联系，其中一套保护故障或退出时不应影响另一套保护的运行。

3 宜将主保护（包括纵、横联保护等）及后备保护综合在一套保护装置内。

2.0.15 对仅配置一套主保护的设备，应采用主保护与后备保护相互独立的装置。

2.0.16 为便于运行管理和有利于性能配合，同一水电厂内的继电保护装置的形式、品种不宜过多。

2.0.17 使用于220kV及以上电压或100MVA及以上容量的变压器、电抗器的非电量保护应相对独立，并具有独立的电源回路和跳闸出口回路。

3发电机保护
3.1般原则
3.1.1容量在6MW及以上80OMW及以下的发电机应按本节中的规定，对下列故障及异常运行方式装设相应的保护：
1定子绕组相间短路。
2定子绕组匝间短路
3定子绕组分支断线。
4定子绕组接地
5发电机外部相间短路。
6定子绕组过电压
7定子绕组过负荷。
8转子表层（负序）过负荷
9励磁绕组过负荷。
10励磁回路一点接地。
11励磁电流异常下降或消失。
12定子铁芯过励磁
13调相运行时与系统解列。
14发电机逆功率
15失步。
16频率异常。
17轴绝缘破坏。
18发电机突然加电压。
19其他故障及异常运行。
3.12所设各项保护，宜根据故障和异常运行方式的性质，按本节各条的规定，分别动作于：

1停机：断开发电机断路器、灭磁，关闭导水叶。
2解列灭磁：断开发电机断路器、灭磁，关闭导水叶至空载位置。
3解列：断开发电机断路器，关闭导水叶至空载位置。
4减出力：将水轮机出力减到给定值。
5缩小故障影响范围：例如断开预定的其他断路器。
6程序跳闸：先将导水叶关闭至空载位置，再断开发电机断路器并灭感。
7信号：发出声光信号。
3.13对10OMW及以上发电机应装设双重化保护。
3.1.4如发电机有电气制动要求，所有电气保护动作时应闭锁电气制动投入。电气制动停机过程中，应闭锁可能发生误动的保护。
3.2发电机定子绕组及其引出线的相间短路、定子匝间短路保护
3,2.16MW及以上的发电机，应装设纵联差动保护，作为定子绕组及其引出线的相间短路的主保护，保护应瞬时动作于停机。
1对100MW以下发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机应装设单独的纵联差动保护。
2对100MW及以上发电机变压器组，应装设双重化保护，每一套主保护应具有发电机纵联差动保护和变压器纵联差动保护功能。
3,22对于定子绕组为星形接线，每相有并联分支且中性点有分支引出端子的发电机，应装设零序电流型横差保护或裂相横差保护，作为发电机内部匝间短路的主保护，保护应瞬时动作于停机。
3.2.350MW及以上的发电机，当定子绕组为星形接线、中性点只有三个引出端子时，根据用户和制造厂的要求，也可装设专用的匝间短路保护，保护应动作于停机。

4发电电动机保护
4.1一般原则
4.1.1容量在350MW及以下的发电电动机，应根据发电电动机的特点和同步起动的要求装设下列保护：
1逆功率保护。
2低功率保护。
3低频保护。
4低频过电流保护。
5定子一点接地保护。
6失步保护。
7转子表层（负序）过负荷保护。
8电压相序保护。
9低电压保护。
4.1.2本章未作规定的保护，应按第3章的规定装设保护。
4.13发电电动机在电动工况起动过程中起作用的继电保护装置应有良好的频率和电压特性，在起动过程中能正确检测保护范围内的故障。频率和电压特性不能满足基本保护要求时，应装设辅助保护。
4.1.4发电电动机在某种工况下设置的保护，在其他工况下可能误动时，应可靠被闭锁。
4.2逆功率保护
4,2.1发电电动机在发电运行工况下可能出现反水泵异常运行方式，向系统吸收有功功率，应装设逆功率保护，保护带时限动作于解列灭磁或停机。
4,22发电电动机的逆功率保护由灵敏的方向功率元件组成，按发电工况接线，方向指向发电机。
43低功率保护
43.1发电电动机在抽水工况下，可能出现输入功率过低和失去电源的异常情况，应装设低功率保护，保护动作于停机。
43.2发电电动机的低功率保护由功率元件和抽水工况下导叶正常位置辅助触点按“与”逻辑组成，功率元件按电动工况接线。
4.4低频保护
发电电动机在电动运行工况下可能发生失去电源的异常情况，应装设低频保护，保护动作于停机。
4.5低频过电流保护
对同步起动过程中定子绕组及其连接母线设备的相间短路故障，应装设低频过电流保护，保护动作于停机。
4.6定子一点接地保护
对发电电动机定子绕组及其引出线的单相接地故障应装设定子一点接地保护，保护宜采用外加电源原理，也可采用基波零序电压原理，保护动作于停机。

前言……………………………………………………………………………………I

1总则…………………………………………………………………………………1

2基本规定…………………………………………………………………………2

3发电机保护…………………………………………………………………7

4发电电动机保护…………………………………………………………16

5主变压器和联络变压器保护……………………………………………20

6厂用变压器保护………………………………………………………………26

7励磁变压器保护……………………………………………………………29

8 SFC输入和输出变压器保护…………………………………………30

9母线保护…………………………………………………………………………32

10联络线及短引线保护……………………………………………………35

11断路器失灵及三相不一致保护…………………………………………36

12并联电抗器保护……………………………………………………………38

13近区及厂用线路保护……………………………………………………40

14厂用电动机保护………………………………………………………………42

15对相关回路及设备的要求………………………………………………45

本标准用词说明……………………………………………………………………56

引用标准名录………………………………………………………………………57

附：条文说明……………………………………………………………………59

投稿会员：古德

土木圣经9.9