串联电容补偿装置保护技术规范概述.docx

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串联电容补偿装置保护技术规范概述

Q/CSG

ICS

备案号：

中国南方电网有限责任公司发布

20--实施

20--发布

串联电容补偿装置保护技术规范

TechnicalSpecificationfortheProtectionofFixedSeries

Capacitor

Q/CSG—

代替Q/—

P

中国南方电网有限责任公司企业标准

目次

前言III

1范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

5基本技术要求2

6保护配置3

7保护功能4

8配合要求5

9组屏及二次回路要求6

附录A8

附录B9

1前言

本技术规范是按照《关于下达2013年技术标准修编计划的通知》（南方电网设备[2013]23号文）的安排，根据GB/T1.1-2009相关规则编制。

本技术规范对网内串联电容器补偿保护装置的配置原则、技术要求及相关的二次回路进行规定，以进一步提高现场作业标准化水平，降低继电保护现场作业风险，减少继电保护“三误”事故

本技术规范由南方电网公司系统运行部归口。

本技术规范主要起草单位：

中国南方电网有限责任公司系统运行部、南京南瑞继保电气有限公司、超高压输电公司、南方电网科学研究院、中电普瑞科技有限公司、中南电力设计院、广东省电力设计研究院、西南电力设计院。

本技术规范主要起草人员：

黄佳胤、朱韬析、丁晓兵、王德昌、周启文、田庆、李明、宋阳、李甲飞、吴向军、李倩、伦振坚。

串联电容补偿装置保护技术规范

1范围

本规范规定了南方电网固定串联电容补偿装置保护的标准化技术原则和设计准则，适用于南方电网220kV-500kV电压等级固定串联电容补偿装置保护，其他串联电容补偿装置保护可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2887-2011电子计算机场地通用规范

GB/T6115.1-2008电力系统用串联电容器第1部分：

总则性能、试验和额定值安全要求安装导则（IEC60143-1：

1994Seriescapacitorsforpowersystems-Part1:

General，IDT）

GB/T6115.2-2002电力系统用串联电容器第2部分：

串联电容器组用保护设备（IEC60143-2：

2012）

GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程

GB/T14598.3-2006电气继电器第5部分：

量度继电器和保护装置的绝缘配合要求和试验

GB/T14733.12-1993电信术语光纤通信

GB/T15145-2001微机线路保护装置通用技术条件

GB/T16929.2-2013高电压试验技术第2部分：

测量系统

GB50171-1992电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范

DL/T478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件

GB/T28565-2012高压交流串联电容器用旁路开关

DL/T995-2006继电保护和电网安全自动装置检验规程

SJ2668-1986光纤光缆衰减测量方法

Q/CSG110010-2011南方电网继电保护通用技术规范

3术语和定义

下列术语与定义适用于本标准。

3.1

固定串联电容器（FSC）fixedseriescapacitor

将电容器串接于输电线路中，并配有旁路开关、隔离开关、串补平台、支撑绝缘子、控制保护系统等辅助设备组成的装置，简称串补。

3.2

串补平台SCplatform

对地具有足够绝缘水平的结构平台，用来支撑串补装置相关设备。

3.3

金属氧化物限压器（MOV）metal-oxidevaristor

由电阻值与电压呈非线性关系的电阻组成的电容器过电压保护设备。

3.4

光纤柱opticalfibercolumn

用于串补平台与地面的测量、控制、保护设备之间的通信，以及送能光信号传输的设备，其绝缘水平和串补平台对地绝缘水平相同。

3.5

触发型间隙triggeredgap

在规定时间内承载被保护部分的负载电流或故障电流，以防止电容器过电压或MOV过负荷的受控触发间隙。

3.6

间隙触发时间gaptriggertime

从串补保护动作到间隙完全导通的时间，包括串补保护动作后发出间隙触发指令的时间、触发指令信号传输时间、触发装置动作时间与间隙击穿时间。

3.7

阻尼功率振荡（POD）poweroscillationdamping

对发电机与系统间波动性功率交换导致的低频振荡进行抑制的功能。

3.8

事件顺序记录（SOE）sequenceofevent

在发生事故时，记录保护、开关动作的顺序，按时间先后显示。

3.9

暂时旁路temporarybypass

串补装置保护动作闭合旁路开关，持续一段时间后自动分断旁路开关，重新投入电容器组。

3.10

永久旁路permanentbypass

串补装置保护动作闭合旁路开关，并对分断旁路开关进行闭锁式保护，需人工解闭锁后才能分断旁路开关。

3.11

重投reinsertion

负荷电流从旁路支路恢复到串联电容器。

3.12

暂时闭锁temporarylockout

串补旁路的原因与系统故障有关，暂时闭锁串补重投功能，可自动复归。

3.13

次同步谐振振荡（SSR）SubSynchrousResonance

当高压远距离输电采用串联电容补偿时，电容C与电感L形成固有谐振频率fs，当发电机轴系的自然扭振频率fv与串补产生的电磁谐振频率fs相加等于电网频率时，将形成“机-电谐振”；由于fs低于电网频率，称为“次同步谐振”。

3.14

接地刀闸earthswitch

用于将串补装置接地的机械式开关装置，接地刀闸一般与隔离刀闸组装在一起。

4总则

4.1本规范旨在规范南方电网固定串联电容补偿装置（简称串补）保护的配置原则、功能要求、技术性能、组屏（柜）原则、端子排设计、压板设置和二次回路要求，提高串补保护设备的标准化水平，为串补保护的制造、设计、管理和运行维护工作提供有利条件，提升串补保护运行管理水平。

4.2优先通过继电保护装置自身实现相关保护功能，尽可能减少外部输入量，以降低对相关回路和设备的依赖。

5基本技术要求

5.1串补控制保护系统包括保护部分、控制部分和操作执行部分，控制功能和保护功能应相互独立；

5.2控制部分实现如下功能：

获取站内电气量信息和开关量信息，实现对装置刀闸、开关的控制功能；

5.3保护部分实现如下功能：

获取串补装置一次电气量信息，监视相关开关量信息，完成装置一次设备的保护算法，当系统故障或装置故障时，给出相应保护动作指令，如触发间隙、合旁路开关等；

5.4操作执行部分接收控制部分和保护部分的动作指令，并动作于开关、刀闸等；

5.5保护系统的单一元件（出口继电器除外）损坏时不应造成保护系统的误动作，并具备在线自动监测功能；

5.6所有外接端子不允许同系统内部弱电回路有电气联系，针对不同回路，可分别采用光电耦合、继电器转换、带屏蔽层的变压器耦合或电磁耦合等隔离措施；

5.7具有自复位能力，因干扰而造成程序走死时，能自动恢复正常工作；

5.8具有通信接口，控制保护系统的所有动作、告警信息均可通过通信接口上传至监控系统或后台，保护和控制系统的所有定值均可在监控系统或后台上进行设置；

5.9装置掉电时，不应造成定值信息丢失；

5.10能正确显示电源工作状态、通讯状态、动作类别；

5.11具有对时功能，以便故障事后分析；

5.12支持IEC-61850、IEC60870-5-103等通信规约；

5.13具有故障记录功能，记录保护动作全过程的所有信息，并能存储8次以上最新动作报告，为分析保护动作行为提供详细、全面的数据信息；

5.14保护设备采用双套冗余配置，以提高可靠性，保护设备和测控设备应独立；

5.15保护设备的平台测量部分采用双冗余电源供电，以提高供电的可靠性；

5.16双套保护系统均不能正常工作时，应能紧急合上旁路开关；

5.17当串补装置为独立的分段接线时，每段串补装置的保护系统应相互协调配合。

6保护配置

6.1配置要求

6.1.1电容器不平衡保护

6.1.2电容器过负荷保护

6.1.3MOV高电流保护

6.1.4MOV能量保护

6.1.5MOV温度保护

6.1.6MOV不平衡保护

6.1.7间隙自触发保护

6.1.8间隙拒触发保护

6.1.9间隙延迟触发保护

6.1.10间隙持续导通保护

6.1.11平台闪络保护

6.1.12旁路开关三相不一致保护

6.1.13旁路开关合闸失灵保护

6.1.14旁路开关分闸失灵保护

6.1.15开关刀闸位置异常告警

6.1.16线路联动串补保护

6.1.17分段串补联动保护

6.1.18SSR保护

6.1.19阻尼回路异常监视

6.2模拟量输入

6.2.1电容器组保护

a）电容器电流CT：

IcapA、IcapB、IcapB

b）电容器不平衡电流CT：

IunbA、IunbB、IunbC

6.2.2MOV保护

a）附录2CT配置方案一、二：

MOV电流CT：

ImovA、ImovB、ImovC

MOV分支电流CT：

Imov1A、Imov1B、Imov1C

b）附录2CT配置方案三：

MOV分支1电流CT：

Imov1A、Imov1B、Imov1C

MOV分支2电流CT：

Imov2A、Imov2B、Imov2C

c）附录2CT配置方案四：

MOV电流CT：

ImovA、ImovB、ImovC

6.2.3间隙保护

间隙电流CT：

IgapA、IgapB、IgapC

6.2.4平台闪络保护

平台闪络电流CT：

IpfA、IpfB、IpfC

6.2.5旁路开关保护

旁路电流CT：

IbyA、IbyB、IbyC

6.2.6线路电流监视

线路电流CT：

IlineA、IlineB、IlineC

7保护功能

7.1电容器保护

7.1.1电容器不平衡保护

a）电容器采用H型接线时，通过测量电容器组分支中点间的电流，检测电容器单元故障；电容器采用π型接线时，通过测量两个分支电流间的差流，检测电容器单元故障；

b）电容器不平衡保护分为告警段、低定值旁路段和高定值旁路段，低定值旁路段和高定值旁路段动作后，三相旁路，永久闭锁；

c）不平衡电流或不平衡度具有显示功能，并送至后台。

7.1.2电容器过负荷保护

a）通过检测流过电容器电流，判断是否发生过负荷故障，防止过负荷时间过长造成电容器组损坏；

b）电容器过负荷保护宜采用反时限特性曲线，反时限特性参照《GB/T6115.12008》标准10.3.1；

c）电容器过负荷保护分为告警段和动作段；

d）电容器过负荷保护动作后，暂时旁路，允许串补经整定延时后重投，但应避免在短时间内多次投入、退出；

e）在规定的时间内电容器发生过负荷的次数大于定值时，串补将永久旁路；否则，经整定延时后，串补将自动重投。

7.2MOV保护

7.2.1MOV高电流保护

a）为避免MOV因吸收能量过大而损坏，配置MOV高电流保护；

b）通过检测流过MOV的电流瞬时值，经短延时后出口动作；

c）MOV高电流保护动作后暂时旁路串补，若满足重投条件，串补自动重投。

7.2.2MOV能量保护

a）为MOV避免吸收能量超过安装容量而损坏，配置MOV能量保护；

b）MOV能量保护分为两段，一段动作后暂时旁路串补，二段动作后永久旁路串补。

7.2.3MOV温度保护

a）MOV吸收能量后内部的温度将升高，为避免MOV损坏，配置MOV温度保护；

b）MOV温度保护动作后旁路串补、闭锁重投；

c）旁路开关合上后MOV电流消失，温度逐渐下降，当温度低于高温重投闭锁定值后，闭锁返回，但不应自动重投。

7.2.4MOV不平衡保护

a）串补中MOV的安装容量较大，一般由多支MOV单元并联组成，配置MOV不平衡保护检测MOV单元损坏故障；

b）MOV单元一般分两组安装，MOV不平衡保护可通过检测MOV两个分支间的不平衡电流来实现；

c）如MOV并联单元数少，无法分组安装时，MOV不平衡保护可通过检测MOV电流和线路电流的比值来实现，如附录2方案四所示；

d）MOV不平衡保护动作后，永久旁路串补。

7.3间隙保护

7.3.1间隙自触发保护

a）为防止间隙自放电，配置间隙自触发保护；

b）自触发保护通过检测间隙电流、有无本套保护间隙触发命令及其他保护间隙触发命令来实现；保护未发出触发命令，且检测到间隙电流高于自触发定值，经延时后保护动作；

c）保护动作后将暂时闭锁，经延时后自动重投；在设定的时间内，间隙自触发保护持续动作次数超过定值，将永久旁路串补，不自动重投。

7.3.2间隙持续导通保护

a）为防止间隙长时间导通造成电极损坏，配置间隙持续导通保护；

b）检测到间隙电流高于持续导通保护定值，经延时后保护动作；

c）保护动作后将联跳线路本侧开关、启动远跳、永久旁路。

7.3.3间隙延迟触发保护

a）间隙动作迅速，为防止因间隙触发回路或其他原因导致间隙延迟导通，配置间隙延迟触发保护；

b）保护发出间隙触发命令后，经延时仍检测到间隙电流，保护动作；

c）保护动作后，永久旁路串补。

7.3.4间隙拒触发保护

a）当保护发出间隙触发命令后，为防止间隙未能正常导通，配置间隙拒触发保护；

b）保护发出间隙触发命令后，经延时仍未检测到间隙电流，保护动作；

c）保护动作后，永久旁路串补。

7.4平台闪络保护

a）为防止安装在平台上的电容器、MOV等一次设备对平台发生闪络放电造成损坏，将平台上的设备单点接至到平台并穿过平台电流互感器，配置平台闪络保护，检测闪络放电故障；

b）平台闪络保护设置高定值段与低定值段，高定值段采用瞬时值进行判别，低定值段采用有效值进行判别；

c）保护动作后，永久旁路串补。

7.5旁路开关三相不一致保护

a）检测旁路开关三相位置不一致故障；

b）保护动作后，串补永久旁路。

7.6旁路开关失灵保护

a）检测旁路开关失灵故障；

b）旁路开关失灵保护包括开关合闸失灵保护与开关分闸失灵保护；

c）旁路开关三相不一致保护不启动失灵；

d）旁路开关分闸失灵后，如果永久旁路合闸再次失灵，则不再启动失灵保护；

e）开关合闸失灵动作后将联跳线路本侧开关、启动远跳，永久旁路；

f）开关分闸失灵动作永久旁路串补。

7.7分段串补联动保护

a）当串补采用分段设计时，配置分段串补联动保护；

b）当收到分段串补联动信号时，该保护动作并永久旁路串补。

7.8SSR保护

应提供次同步谐振接口，必要时配置次同步谐振保护。

7.9阻尼回路异常监视

宜配置阻尼回路异常监视功能，对阻尼回路设备运行情况进行监视，动作后发出告警信号。

8配合要求

8.1间隙触发的要求

8.1.1间隙触发采用光触发方式，从故障电流超过保护定值到整个间隙完全导通，所需时间不应大于1ms；

8.1.2间隙触发控制系统按双套冗余配置，与串补保护装置相对应，两套控制系统互为备用。

8.1.3间隙触发装置采用双路激光（或采用取能互感器）供电，任意一路供能系统异常后，不影响间隙触发装置正常工作；

8.1.4间隙触发装置具有自检测功能，实时检测间隙触发装置的工作状态，当间隙触发装置出现异常时发出告警信号；

8.1.5间隙触发装置具有较强的抗电磁干扰能力，在串补绝缘平台强电磁干扰环境条件下应能正常工作；

8.1.6具有间隙触发次数计数功能。

8.2电流互感器及其二次回路的要求

8.2.1保护用电流互感器准确级和动态范围应不低于5P20级；

8.2.2电容器不平衡电流互感器的准确级应不低于0.2级，准确级与保护灵敏度相匹配；

8.2.3所有电流互感器需配置两个独立的线圈，用于传输测量值的光纤信号柱不低于两根，分别对应两套串补保护；

8.2.4光电转换模块宜按“二备一”的方式配置，对应的光纤信号柱内部光纤按“二备一”方式配置；

8.2.5电流互感器及其二次回路所有设备具备良好的抗电磁干扰能力，设备的布置应防止电磁干扰，在隔离开关分合以及间隙放电等情况下，不应造成保护装置误动；

8.2.6光电转换模块可采用激光供能或取能互感器供能，供能系统发生异常时发出异常告警信号；

8.2.7具有自检功能，实时监测光电转换模块、光纤回路的工作状态，发生异常时给出告警信号。

8.3旁路开关的要求

用于串补装置的旁路开关，除应满足《GB/T28565-2012》标准所规定的一般性技术条件之外，还应符合下列要求：

8.3.1旁路开关通常选用瓷柱式，断口绝缘与电容器组电压水平相对应，对地绝缘与系统电压水平相对应，断口绝缘通常低于对地绝缘；

8.3.2旁路开关应能关合串联电容器组高频放电电流和系统短路电流，能承受切合电容器时产生的应力；

8.3.3旁路开关应能开断重投时的电流，承受较长持续时间的恢复电压作用而不出现重击穿；

8.3.4旁路开关不开断线路短路电流；

8.3.5旁路开关能实现快速自动重分闸及防止分闸跳跃；

8.3.6旁路开关具备频繁操作的能力和较高的可靠性；

8.3.7旁路开关具有较高的合闸可靠性和快速合闸时间（合闸时间不大于50ms），应配置双合闸线圈。

8.4与线路保护的配合要求

串补保护装置应配置与线路保护配合的线路保护联动串补功能，以及串补远跳线路的保护功能。

9组屏及二次回路要求

9.1组屏原则

串补保护采用双重化冗余配置，按段配置独立串补控制保护装置，保护系统与测控系统独立组屏。

9.2二次回路要求

9.2.1双重化配置的两套保护，每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。

两套保护之间不应有任何电气联系，充分考虑运行和检修时的安全性，当一套保护退出时应不影响另一套保护的运行；

9.2.2双重化配置的每套保护的电流回路、电压回路、直流电源和跳闸回路相互独立；

9.2.3双重化配置的每套保护的电流分别取自电流互感器的不同绕组或光电转换模块；

9.2.4保护设备的机箱、机柜、以及电缆屏蔽层均应可靠接地；

9.2.5保护装置应能根据测量回路及装置自检的故障信号闭锁相关保护，防止不正确动作；

9.2.6对于装置间不经附加判据直接起动跳闸的开入量，应经有效的防抖、抗干扰措施。

9.3编号原则

9.3.1保护装置编号原则：

同屏内保护装置编号应不重复；

9.3.2保护端子编号原则：

端子统一编号，同屏内不重复，根据保护屏（柜）端子排功能，分段设置端子排，段内连续编号。

9.4端子排的布置

9.4.1保护屏（柜）端子排设置应遵循“功能分区，端子分段”的原则，根据保护屏（柜）端子排功能，分段设置端子排；

9.4.2端子排按段独立编号，每段应预留备用端子，总备用端子不少于10％；

9.4.3端子上连线的编号标记为连线对侧端子号或板卡接线端子号；

9.4.4公共端、同名出口端采用端子连线；

9.4.5交流电流和交流电压采用试验端子；

9.4.6一个端子的每一端只能接一根导线；

9.4.7跳闸出口采用红色端子，并与直流正电源端子适当隔开。

9.5保护压板、转换开关及按钮的设置

9.5.1设置以下功能压板：

电容器保护压板、MOV保护压板、间隙保护压板、平台闪络保护压板、旁路开关保护压板；

9.5.2设置以下出口压板：

旁路开关合闸压板、旁路开关跳闸压板、联跳线路压板；

9.5.3设置保护复归按钮和紧急合闸按钮。

附录A

（资料性附录）

典型固定串补保护动作配置表

表A.1典型固定串补保护动作配置表

保护

功能

报警

旁路

触发

间隙

永久

旁路

暂时

闭锁

重投

其他

电容器保护

电容器过负荷告警

●

电容器过负荷旁路

●

●

●①

●

②

电容器不平衡告警

●

电容器不平衡低定值保护

●

●

电容器不平衡高定值保护

●

●

M

O

V

保

护

MOV高电流保护

●

●

●

●

MOV能量低定值

●

●

●

●

MOV能量高定值

●

●

●

MOV高温保护

●

●

●

MOV不平衡保护

●

●

●

间隙

间隙自触发保护

●

③

④

间隙持续导通保护

●

●

联跳线路本侧开关、启动远跳

间隙拒/延迟触发

●

●

旁路开关

旁路开关合闸失灵

●

●

联跳线路本侧开关、启动远跳

旁路开关分闸失灵

●

●

旁路开关三相不一致

●

●

其他

平台闪络保护

●

●

线路联跳串补保护

●

⑤

●

●

次同步谐振保护

●

线路电流检测

●

闭锁重投

触发回路监视

●

备注：

①电容器过负荷次数大于定值时将永久旁路，且电容器过负荷计数不分相；

②电容器过负荷次数小于定值时，经整定延时后，若无其他闭锁，保护将发三相重投命令；

③间隙自触发次数大于定值将永久闭锁，且间隙自触发次数分相计数；

④间隙自触发次数小于定值时，经整定延时后，若无其他闭锁，保护将发三相重投命令；

⑤线路联跳串补保护动作时，是否触发间隙将根据电容器两端电压大小确定。

附录B

（资料性附录）

CT配置要求

电容器采用H桥型接线时，应采用如方案一所示的CT配置方案；

电容器采用π型接线时，应采用母线差流的方式，即如方案二所示的CT配置方案；

对于MOV电流CT的配置，也可以采用测量两个分支电流CT的方式，如方案三所示；

对于串补主旁路隔离刀闸，可以配置接地刀闸，如方案一所示；

对于MOV并联单元数较少时，可以仅配置MOV总电流CT，如方案四所示。

CT配置方案一

图B.1CT配置方案一

CT配置方案二

图B.2CT配置方案二

CT配置方案三

图B.3CT配置方案三

CT配置方案四

图B.4CT配置方案四