现代电气工程基础五

1、1第第五五章章 发电厂和变电站的二次系统发电厂和变电站的二次系统内容提要内容提要: :二次系统是指对一次系统和一次设备进行控二次系统是指对一次系统和一次设备进行控制、测量、保护、指示的所有电路。制、测量、保护、指示的所有电路。（1 1）二次接线图）二次接线图（2 2）断路器的控制与信号、绝缘监察）断路器的控制与信号、绝缘监察（3 3）输电线路的继电保护）输电线路的继电保护（重点、难点）（重点、难点）（4 4）自动装置）自动装置（5 5）操作电源）操作电源25 5.1 .1 概述概述二次回路二次回路：对一次设备进行监视、控制、：对一次设备进行监视、控制、测量、保护的电路。测量、保护的电路。二次回

2、路的类型二次回路的类型：测量回路、（开关）控：测量回路、（开关）控制回路、信号回路、继电保护回路、自动制回路、信号回路、继电保护回路、自动装置回路、操作电源（交流、直流）装置回路、操作电源（交流、直流）二次回路图二次回路图： 原理接线图原理接线图 展开接线图展开接线图 安装接线图安装接线图35 5.1.1 .1.1 原理接线原理接线图图表示二次元件的电气联系与工作原理。表示二次元件的电气联系与工作原理。特点：二次元件以整体图形表示。工程上较少采特点：二次元件以整体图形表示。工程上较少采用。用。5 5.1.2 .1.2 展开式接线展开式接线图图按操作电源分别画出回路，二次元件的不同部分按操作电源

3、分别画出回路，二次元件的不同部分（如线圈、接点）画在不同的回路中。（如线圈、接点）画在不同的回路中。5 5.1.3 .1.3 安装接线图安装接线图所有元件都按实际位置、接线画出，用于施工安所有元件都按实际位置、接线画出，用于施工安装、检修装、检修包括：平面布置图、屏后接线包括：平面布置图、屏后接线图图、端子排、端子排图图4交流回路交流回路直流回路直流回路操动机构操动机构操作电源操作电源5交流电流回路交流电流回路直流电流回路直流电流回路看图方法：先交流后直流；从上到下，从左到右看图方法：先交流后直流；从上到下，从左到右6不连线，采用对面标号法，跨屏接线必须通过端子排不连线，采用对面标号法，跨屏接

4、线必须通过端子排785 5.2 .2 控制与信号系统控制与信号系统断路器控制断路器控制：分合闸控制电路。根据操动机构、：分合闸控制电路。根据操动机构、操作电源种类不同而多种多样。操作电源种类不同而多种多样。信号信号：位置信号、预告信号、事故信号、中央信：位置信号、预告信号、事故信号、中央信号；灯光、音响、警铃、光字牌号；灯光、音响、警铃、光字牌5.2.1 控制开关控制开关对断路器控制电路进行操作的操作元件。对断路器控制电路进行操作的操作元件。又叫万能式转换开关，又叫万能式转换开关，LW2、LW5有有6个位置：个位置：910115 5.2.2 .2.2 操动机构操动机构驱动断路器、隔离开关等分合

5、闸的传动机驱动断路器、隔离开关等分合闸的传动机构。构。高压断路器用：手动式、电磁式、弹簧式、高压断路器用：手动式、电磁式、弹簧式、液压式、气压式、电动机式、永磁式液压式、气压式、电动机式、永磁式125 5.2.3 .2.3 断路器控制回路断路器控制回路5 5.2.3.1 .2.3.1 断路器控制回路的基本要求断路器控制回路的基本要求（1 1）自动、手动分合闸；分、合闸后，能自）自动、手动分合闸；分、合闸后，能自动切断跳、合闸线圈回路电流。动切断跳、合闸线圈回路电流。（2 2）防跳；）防跳；（3 3）位置信号；）位置信号；（4 4）自动合闸、跳闸的信号；）自动合闸、跳闸的信号；（5 5）控制回路

6、完好性监视；）控制回路完好性监视；（6 6）接线简单。）接线简单。135 5.2.3.2 .2.3.2 简化的断路器控制回路简化的断路器控制回路手动合闸手动合闸手动跳闸手动跳闸自动跳闸自动跳闸自动合闸自动合闸防跳：合闸于防跳：合闸于“预伏故障预伏故障”，且控制电路，且控制电路一直处于合闸操作一直处于合闸操作断路器跳跃。断路器跳跃。14KO-合闸接触器QF1、QF2是QF的动断、动合触点YR-跳闸线圈YO-合闸线圈KLB-防跳继电器KM0-继电保护KM1-自动装置SA-控制开关控制母线控制母线合闸母线合闸母线ONOFF动合或常开触点动断155 5.2.3.3 .2.3.3 简化的断路器信号回路简

7、化的断路器信号回路手动合闸：手动合闸：RDRD平光平光手动跳闸：手动跳闸：GNGN平光平光自动（事故）跳闸：自动（事故）跳闸：GNGN闪光，事故音响信号闪光，事故音响信号自动合闸：自动合闸：RDRD闪光闪光16限流电阻限流电阻音响信号母线音响信号母线预备合闸合闸跳闸后跳闸闪光信号闪光信号小母线小母线预备跳闸175 5.2.3.4 .2.3.4 中央信号回路中央信号回路控制室：事故音响、光字牌控制室：事故音响、光字牌( (不正常运行状态不正常运行状态) )（1 1）简易中央音响信号回路）简易中央音响信号回路事故音响信号事故音响信号个别解除式个别解除式（图）（图）中央复归不能重复动作中央复归不能重

8、复动作（图）（图）预告音响信号预告音响信号不能重复动作的中央复归式不能重复动作的中央复归式（2 2）重复动作中央复归式）重复动作中央复归式（图）（图5.3 .3 绝缘监视绝缘监视交流系统：中性点不接地系统或经消弧线交流系统：中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统圈接地系统接地保护接地保护直流系统：出现两点接地时，可能导致相直流系统：出现两点接地时，可能导致相应的继电保护和自动装置误动作。应的继电保护和自动装置误动作。直流回路绝缘监视装置：及时发现一点接直流回路绝缘监视装置：及时发现一点接地故障地故障电桥：信号电桥：信号+ +测量测量235 5.3.1 .3.1 信号电桥

9、信号电桥电位电阻电位电阻R1=R2R1=R2；R R（+ +）、）、R R（- -）为直流正负母线绝缘）为直流正负母线绝缘电阻；电阻；KVIKVI为绝缘监察继电为绝缘监察继电器。器。正常时，电桥平衡，正常时，电桥平衡，KVIKVI不不动作。动作。当一条直流母线绝缘电阻下当一条直流母线绝缘电阻下降时，电桥失去平衡，下降降时，电桥失去平衡，下降到到101020k20k 时时KVIKVI动作。动作。245 5.3.2 .3.2 测量电桥测量电桥255 5.4 .4 电力系统继电保护基本概念与要求电力系统继电保护基本概念与要求5 5.4.1 .4.1 电力系统故障及非正常运行状态电力系统故障及非正常运

10、行状态 单相接地（短路）单相接地（短路） 故障故障 两相接地短路两相接地短路 两相短路两相短路 三相短路三相短路 断线断线 过负荷过负荷 不正常运行不正常运行 过电压过电压 非全相运行非全相运行 事故事故265 5.4.2 .4.2 继电保护任务和作用继电保护任务和作用继电保护装置：反应故障或不正常运行状继电保护装置：反应故障或不正常运行状态而动作于跳闸或给出报警信号的自动装态而动作于跳闸或给出报警信号的自动装置。置。任务：任务：（1 1）自动、迅速、有选择地跳开断路器，切）自动、迅速、有选择地跳开断路器，切除故障部分，保证无故障部分继续运行。除故障部分，保证无故障部分继续运行。（2 2）反应

11、不正常运行状态，动作于信号、减）反应不正常运行状态，动作于信号、减负荷和跳闸。负荷和跳闸。275 5.4.3 .4.3 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求（1 1）选择性）选择性-只有离故障点最近的保护动作。途径：动只有离故障点最近的保护动作。途径：动作时间、动作电流（电压）作时间、动作电流（电压）28（2 2）速动性）速动性故障切除时间故障切除时间= =继电保护装置动作时间（最继电保护装置动作时间（最快可达快可达10ms)+10ms)+断路器动作时间（固有分闸断路器动作时间（固有分闸时间时间+ +电弧熄灭时间电弧熄灭时间, ,最快可达最快可达50-68ms50-68ms）。）。(3)(

12、3)灵敏性灵敏性保护装置对保护范围内发生的故障和不正常保护装置对保护范围内发生的故障和不正常运行状态的反应能力。运行状态的反应能力。用灵敏度定量描述用灵敏度定量描述29（4 4）可靠性）可靠性-不误动作和拒动作不误动作和拒动作 速动性和选择性是相互制约的。速动性和选择性是相互制约的。6.4.4 6.4.4 继电保护的基本原理继电保护的基本原理故障时特征量：电流、电压及其序分量；阻抗故障时特征量：电流、电压及其序分量；阻抗继电保护装置的构成：测量部分、逻辑部分、执继电保护装置的构成：测量部分、逻辑部分、执行部分。行部分。测量部分测量部分逻辑部分逻辑部分执行部分执行部分整定值整定值输出信号输出信号

13、输入输入信号信号30动作电流动作电流I IOPOP（整定电流）（整定电流）返回电流返回电流I Irere: :使电流继电器返回的电流临界值使电流继电器返回的电流临界值返回系数：返回系数：k krere=I=Irere/I/IOPOP (0.85-0.9) (0.85-0.9)31电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁动静触点动静触点323334感应式电流继电器实物图片感应式电流继电器实物图片356.4.5 继电保护技术的发展概况元件：感应型（元件：感应型（19011901）电磁型电磁型晶体管晶体管型（型（7070年代）年代）集成电路型集成电路型微机型（除微机型（除实现复杂的保护功能外，还能够实现故障

14、实现复杂的保护功能外，还能够实现故障录波、故障测距、事件顺序记录）录波、故障测距、事件顺序记录）原理：反应单侧电气量的电流、电压、方原理：反应单侧电气量的电流、电压、方向、距离保护向、距离保护反应双侧电气量的纵差、反应双侧电气量的纵差、高频、微波、光纤保护（通信方式）高频、微波、光纤保护（通信方式）365 5.5 .5 输电线路的继电保护输电线路的继电保护5 5.5.1 .5.1 输电线路的电流保护输电线路的电流保护输电线路相间短路时，产生短路电流，电压输电线路相间短路时，产生短路电流，电压下降，从而可构成过电流保护和低电压保护。下降，从而可构成过电流保护和低电压保护。输电线路的电流保护：定时

15、限过电流保护、输电线路的电流保护：定时限过电流保护、瞬时电流速断保护、限时电流速断保护（电瞬时电流速断保护、限时电流速断保护（电流三段保护）流三段保护）37微机型保护继电器实物图片微机型保护继电器实物图片38电流三段保护电流三段保护39最大运行方式与最小运行方式最大运行方式与最小运行方式 三相、两相短路稳态电流三相、两相短路稳态电流 kskkskXXEIXXEXEI23)2()3(最大运行方式：最大运行方式：I Ik.maxk.max(3)(3)最小运行方式最小运行方式:I :Ik.mink.min(3)(3)、 I Ik.mink.min(2)(2) 40415 5.5.5.1 .5.5.1

16、 定时限过电流保护定时限过电流保护( (第三段第三段) )定时限定时限: :动作时间与故障电流大小无关动作时间与故障电流大小无关. .42动作电流的整定动作电流的整定整定原则整定原则: :按躲过最大负荷电流整定按躲过最大负荷电流整定. .（1）一次侧动作电流）一次侧动作电流Iop.1IL.max（2）在相邻线路最大自起动电流）在相邻线路最大自起动电流Ist下能可靠返回。下能可靠返回。Ire.1Ist=kstIL.max，即，即Iop.1kstIL.max/kremax. 1 .LrestrelIIIopIkkkIKrel-可靠系数，1.151.25Kst-自起动系数，11.5Kre-返回系数，

17、0.8543动作时间的整定动作时间的整定阶梯原则：阶梯原则：t=0.5s44灵敏度灵敏度 按保护范围最小相间短路电流进行校验。按保护范围最小相间短路电流进行校验。I Ikminkmin(2)(2)-系统最小运行方式下，线路末端两系统最小运行方式下，线路末端两相短路电流。相短路电流。k ks s-灵敏度系数，灵敏度系数，1.21.21.5。 1 .)2(min.opksIIk 45定时限过电流保护的适用范围定时限过电流保护的适用范围 由于越靠近电源，动作时间越长，所以不由于越靠近电源，动作时间越长，所以不能作为能作为主保护主保护，一般用于，一般用于后备保护后备保护（本线（本线路的路的近后备近后备

18、，下一相邻线路的，下一相邻线路的远后备远后备）。）。466.5.1.2 6.5.1.2 瞬时电流速断保护瞬时电流速断保护特点特点：无人为延时，严重故障情况下快速切除障。：无人为延时，严重故障情况下快速切除障。构成构成：定时限保护装置中去掉时间继电器。：定时限保护装置中去掉时间继电器。中间继电器的作用中间继电器的作用:(1):(1)触点容量大触点容量大, ,可直接接跳闸回路可直接接跳闸回路; ; (2) (2)防止管型避雷器放电时防止管型避雷器放电时 引起保护误动作引起保护误动作. .47整定原则整定原则：躲过本线路未端的最大短路电流。：躲过本线路未端的最大短路电流。（保证下一级线路短路时不动作

19、（保证下一级线路短路时不动作）max. 1 .krelIopIkIKrel=1.21.348保护范围与灵敏度保护范围与灵敏度n不能保护线路全长。不能保护线路全长。n要求（灵敏度）：最大运行方式下，发生三要求（灵敏度）：最大运行方式下，发生三相短路时，保护范围相短路时，保护范围Lmax达到线路全长的达到线路全长的50%；最小运行方式下，发生两相短路时，；最小运行方式下，发生两相短路时，保护范围保护范围Lmin达到线路全长的达到线路全长的1520%。)23(1(%)max. 1minsIOPABxIUxL49瞬时电流速断保护的特点与应用瞬时电流速断保护的特点与应用n简单可靠，动作迅速；但不能保护线

20、路全简单可靠，动作迅速；但不能保护线路全长，且受系统运行方式影响。长，且受系统运行方式影响。n不能单独使用，必须与定时限过电流保护不能单独使用，必须与定时限过电流保护配合使用，作为主保护，定时限过电流保配合使用，作为主保护，定时限过电流保护作后备保护。护作后备保护。505 5.5.1.3 .5.1.3 限时电流速断保护限时电流速断保护定义：带有时限的电流速断保护定义：带有时限的电流速断保护构成：与定时限过电流保护类似，只构成：与定时限过电流保护类似，只是动作电流、动作时间的整定不一样。是动作电流、动作时间的整定不一样。要求的保护范围：线路全长，但不能要求的保护范围：线路全长，但不能超过下一级线

21、路瞬时电流速断保护的超过下一级线路瞬时电流速断保护的范围。范围。51动作电流的整定动作电流的整定 原则：躲过下一级线路瞬时电流速断保护的动作原则：躲过下一级线路瞬时电流速断保护的动作电流。电流。动作时间的整定动作时间的整定 -比下一级线路瞬时电流速断保护的动作比下一级线路瞬时电流速断保护的动作时间（约时间（约0.1s)长长t (参考下页图）参考下页图）2 . 11 . 1. 2 . 1 .relIoprelIIOPkIkI52t53限时电流速断保护的灵敏度限时电流速断保护的灵敏度 I Ik.mink.min(2)(2)-系统最小运行方式下，本线路系统最小运行方式下，本线路末端两相短路电流。末端

22、两相短路电流。5 . 13 . 1. 1 .)2(min.IIopksIIk545 5.5.1.4 .5.1.4 电流保护的接线方式电流保护的接线方式指电流继电器线圈与电流互感器二次线圈之指电流继电器线圈与电流互感器二次线圈之间的连接。间的连接。一般采用三相三继电器（星形）（一般采用三相三继电器（星形）（图图）、两）、两相两继电器（不完全星形）接线（相两继电器（不完全星形）接线（图图）。接）。接线系数线系数k k = =继电器电流继电器电流/ /电流互感器二次电电流互感器二次电流流=1=155KC1ATA3TA2TA1QFTA1aKC2cbKC3TA32S2TA22S22S22S1B2S1C2

23、S1III56acTA 1TA 2AQ F2S22S2C2S12S1TA 1TA 2K C 2K C 1II575 5.5.1.5 .5.1.5 三段式电流保护装置三段式电流保护装置II瞬时电流速断保护瞬时电流速断保护 II- II-限时电流速断保护限时电流速断保护 III- III-定时限过流速断保护定时限过流速断保护 （后备保护）（后备保护）应用应用 （1 1）对末端线路：可用两段（）对末端线路：可用两段（I+IIII+III或或II+IIIII+III），也可只装），也可只装IIIIII（0.5s)0.5s)三段式电流保护的接线及相互配合（下图）三段式电流保护的接线及相互配合（下图）主保

24、护主保护5859605 5.5.2 .5.2 方向电流保护方向电流保护又叫功率方向保护又叫功率方向保护5 5.5.2.1 .5.2.1 方向性过电流保护方向性过电流保护（功率方向保护）（功率方向保护）为什么要用方向保护为什么要用方向保护？-两端电源网络中的选择性动作两端电源网络中的选择性动作61构成构成：电流保护：电流保护+ +功率方向元件（反映功率功率方向元件（反映功率的方向）的方向）功率方向功率方向：母线流入线路为正方向。功率：母线流入线路为正方向。功率方向继电器在功率方向为正时才动作，再方向继电器在功率方向为正时才动作，再按电流保护的选择性动作。按电流保护的选择性动作。625 5.5.2

25、.2 .5.2.2 功率方向继电器功率方向继电器90arg)90（,arg90arg9090arg90-功率方向为率方向coskkiukikuKkkkkkIUkkIkUk：IUIUP则内角经电压形成回路变换后6364“死区死区”及其消除及其消除 保护安装处附近短路时，母线残余电压接近保护安装处附近短路时，母线残余电压接近于于0 0，继电器不能正确动作。继电器通过，继电器不能正确动作。继电器通过“记忆记忆”功能（即保持故障前电压的幅值功能（即保持故障前电压的幅值和相位）。和相位）。继电器接线继电器接线：9090接线，一相电流，另两接线，一相电流，另两相的线电压。相的线电压。原理接线图原理接线图6

26、5666.5.2.3 6.5.2.3 双侧电源网络中速断电流保护整定的特点双侧电源网络中速断电流保护整定的特点如图所示的保护如图所示的保护3 3的的I I段保护：既要躲过母线段保护：既要躲过母线C C处三处三相短路电流，又要躲过母线相短路电流，又要躲过母线B B的三相短路电流（反的三相短路电流（反方向故障），这就会导致动作电流整定得过大，灵方向故障），这就会导致动作电流整定得过大，灵敏度不够，此时应设置方向保护躲过反方向故障，敏度不够，此时应设置方向保护躲过反方向故障，以保证选择性。以保证选择性。676.5.3 6.5.3 接地保护接地保护接地保护类型取决于中性点接地方式接地保护类型取决于中性

27、点接地方式（1 1）大电流接地系统大电流接地系统（直接接地，（直接接地，110kV110kV及以上）：故障电流大，电流保护能反应，及以上）：故障电流大，电流保护能反应，但灵敏度低，动作时限长，故应设接地短但灵敏度低，动作时限长，故应设接地短路保护。路保护。（2 2）小电流接地系统小电流接地系统（不接地或经消弧线圈（不接地或经消弧线圈接地，接地，3 366kV66kV）：接地电流（对地电容）：接地电流（对地电容电流）较小，允许继续短时间（电流）较小，允许继续短时间（2h)2h)运行运行, ,但应该设零序保护，动作于信号。但应该设零序保护，动作于信号。685 5.5.3.1 .5.3.1 中性点直

28、接接地电网单相接地短路时中性点直接接地电网单相接地短路时电流和电压的特点电流和电压的特点69单相接地（短路）时，产生零序电压和零序单相接地（短路）时，产生零序电压和零序电流电流零序电流滤过器零序电流滤过器00003333kkAAkkCBAkkCkBkAUUIIIIIIIUUUUQ FQ STA 123+K Ea a 零序电流过滤器零序电流过滤器70b b 零序电流互感器零序电流互感器234+1KE5716.5.3.2 6.5.3.2 中性点直接接地电网的接地保护中性点直接接地电网的接地保护-设三段零序电流保护，原理接线图如下，设三段零序电流保护，原理接线图如下，整定方法类似于电流保护。整定方法

29、类似于电流保护。725 5.5.3.3 .5.3.3 中性点不接地电网单相接地时电流、中性点不接地电网单相接地时电流、电压的特点及接地保护电压的特点及接地保护特点特点（1 1）三相对地电压不对称，全系统产生零序）三相对地电压不对称，全系统产生零序电压。接地相对地电压为电压。接地相对地电压为0,0,其它两相对地其它两相对地电压升为线电压。电压升为线电压。（2 2）线电压不变，仍对称，不含零序分量。）线电压不变，仍对称，不含零序分量。（3 3）接地电流为零序电流，但各线路分布不）接地电流为零序电流，但各线路分布不一样，见图。一样，见图。73747576保护设置保护设置（1 1）绝缘监视装置绝缘监视

30、装置：利用一次系统接地后出现：利用一次系统接地后出现的零序电压给出信号或跳闸。（参考的零序电压给出信号或跳闸。（参考下页图下页图）（2 2）零序电流保护零序电流保护（参考（参考上页图上页图）（3 3）零序功率方向保护零序功率方向保护 -故障线路保护安装处的零序电流滞后零序电故障线路保护安装处的零序电流滞后零序电压压9090；非故障线路保护安装处的零序电流超；非故障线路保护安装处的零序电流超前零序电压前零序电压9090。77FU3WV(L3)WV(L2)TVWV(L1)FUKVFU1 FU2PV3PV2PV1VVPV4VVw电 压 互 感 器接地信号装置dM电压小母线dNvuTV绝缘检查电压表n

31、电压表786.5.4 6.5.4 距离保护距离保护距离保护又叫距离保护又叫阻抗保护阻抗保护。原理原理（1 1）故障点到保护安装处的阻抗与距离成线）故障点到保护安装处的阻抗与距离成线性关系。性关系。（2 2）阻抗）阻抗= =保护安装处的电压保护安装处的电压/ /电流。电流。（3 3）根据）根据Z Z就可确定故障点位置，从而判断就可确定故障点位置，从而判断保护是否应该动作（根据电流保护的选择保护是否应该动作（根据电流保护的选择性要求）。性要求）。795 5.5.4.1 .5.4.1 阻抗继电器阻抗继电器基本原理基本原理 距离保护只要求掌握以上基本原理，其它内容不作要距离保护只要求掌握以上基本原理，

32、其它内容不作要求。求。805 5.5.5 .5.5 高频保护高频保护高频保护高频保护：借助高频通道（通信），传送：借助高频通道（通信），传送故障电气量特征信息，综合线路两侧的故故障电气量特征信息，综合线路两侧的故障电气量特征，当判断出故障是本线路内障电气量特征，当判断出故障是本线路内时，迅速发出跳闸命令，切除故障。时，迅速发出跳闸命令，切除故障。815 5.5.5.1 .5.5.1 高频通道的构成高频通道的构成高频信号高频信号：一端的矩形脉冲信号（允许信号、跳：一端的矩形脉冲信号（允许信号、跳闸信号、闭锁信号）闸信号、闭锁信号）高频信号（高频信号（5050300kHz300kHz）通信通道（输

33、电线路）通信通道（输电线路）对端保护。对端保护。高频通道高频通道：“相相- -相相”制、制、“相相- -地地”制制（1 1）高频阻波器：电感线圈）高频阻波器：电感线圈+ +可变电容并联，工作可变电容并联，工作于谐振状态（高频载波频率下）（于谐振状态（高频载波频率下）（图图）（2 2）结合电容器）结合电容器（3 3）连接滤波器）连接滤波器（4 4）高频收发信机）高频收发信机8283阻波器阻波器84阻波器阻波器855 5.5.5.2 .5.5.2 方向高频保护方向高频保护K1K1短路时，保护短路时，保护3 3、4 4功率方向为正，停止功率方向为正，停止发信，保护动作，发信，保护动作，3QF3QF、

34、4QF4QF跳闸；保护跳闸；保护2 2、5 5功率方向为负，发信机持续发信，两侧保功率方向为负，发信机持续发信，两侧保护不动作，防止误动。护不动作，防止误动。865 5.5.5.3 .5.5.3 相差高频保护相差高频保护规定电流从母线流向线路为正方向。比较规定电流从母线流向线路为正方向。比较故障两端故障电流相位，故障线路两端电故障两端故障电流相位，故障线路两端电流相位相同，非故障线路两端电流相位相流相位相同，非故障线路两端电流相位相反。反。875 5.5.6 .5.6 电力变压器保护电力变压器保护故障故障内部故障：相间短路、接地短路、匝间短路内部故障：相间短路、接地短路、匝间短路外部故障：套管

35、和引出线相间和接地短路外部故障：套管和引出线相间和接地短路不正常运行状态不正常运行状态 外部电路短路引起的过电流及中性点过电压、过负荷、外部电路短路引起的过电流及中性点过电压、过负荷、过励磁、油面下降过励磁、油面下降保护配置保护配置 瓦斯（气体）保护、差动保护（或电流速断保护）、瓦斯（气体）保护、差动保护（或电流速断保护）、过电流保护、过负荷保护、过励磁保护等。过电流保护、过负荷保护、过励磁保护等。88瓦斯（气体）保护瓦斯（气体）保护l反应变压器油箱内气体变化或油面下降的反应变压器油箱内气体变化或油面下降的高灵敏保护装置。高灵敏保护装置。l分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护，前者在轻分为轻瓦斯保护和重

36、瓦斯保护，前者在轻微故障引起少量气体或变压器漏油导致油微故障引起少量气体或变压器漏油导致油面下降时动作于信号；后者是内部短路产面下降时动作于信号；后者是内部短路产生大量气体时，动作于断路器跳闸。生大量气体时，动作于断路器跳闸。l室内室内400kVA以上、室外以上、室外800kVA以上变压以上变压器均需安装瓦斯保护。器均需安装瓦斯保护。89罩罩项针项针气塞气塞咀子咀子套管套管探针探针磁铁磁铁开口杯开口杯重锤重锤支架支架 调节杆调节杆轻瓦斯触点轻瓦斯触点弹簧弹簧磁铁磁铁挡板挡板螺杆螺杆重重瓦斯触点瓦斯触点QJQJ型气体继电器型气体继电器90KG KTM引P变压器体本自33471218PKA QFS

37、AXB1KGFU1KS2 KS3KAYTR1W C(L1)FU2R2QFKS1KA保 护 回 路信 号温 度信 号轻瓦斯信号重 瓦 斯跳 闸控制回路回 路跳 闸控制小母线熔断器T A 1 T A 3T A 2Q F变变压压器器瓦瓦斯斯保保护护与与温温度度保保护护的的接接线线图图 91K A6 1 0 k V-Y T 2Q F 2k -122k -2K S 2Q F 2信 号+1 2K D+Y T 111Q F 13 5 k V-Q F 1+信 号K S 2+IIIII IT A 2T A 1 变压器差动保护变压器差动保护是利用保护区内发是利用保护区内发生短路故障时变压生短路故障时变压器两侧电流

38、在差动器两侧电流在差动回路中引起的不平回路中引起的不平衡电流衡电流I Idsqdsq（= =I I1 1/ /I I2 2/ /）动作的一种保）动作的一种保护。护。5 5.5.6.1 .5.6.1 变压器的变压器的纵差动保护纵差动保护（1 1）原理）原理92选择合适的互感器变比和接线方式，使得正常情况选择合适的互感器变比和接线方式，使得正常情况下流入差动继电器的不平衡电流为下流入差动继电器的不平衡电流为0 0。 22122 111 22)(0III：nnnnInIIIIKTTATATATAK内部短路时变压器变比93（2 2）不平衡电流的消除）不平衡电流的消除变压器纵差动保护应躲过在正常运行及外

39、部短路变压器纵差动保护应躲过在正常运行及外部短路时各种因素造成的不平衡电流。时各种因素造成的不平衡电流。励磁涌流引起的不平衡电流励磁涌流引起的不平衡电流变压器空载投入时（突然加上电压），由于铁心变压器空载投入时（突然加上电压），由于铁心中的磁通不能突变，将出现暂态过程（与电网短中的磁通不能突变，将出现暂态过程（与电网短路类似），产生很大的非周期磁通，铁心严重饱路类似），产生很大的非周期磁通，铁心严重饱和，励磁阻抗大幅下降，于是产生励磁涌流，最和，励磁阻抗大幅下降，于是产生励磁涌流，最大可达到额定电流大可达到额定电流6-86-8倍。倍。94稳 态暂 态0.01s00ti0t稳态暂态励 磁 涌 流

40、0.01s0i0i0t励磁涌流特点：励磁涌流特点：n 含有的非周期分量幅值含有的非周期分量幅值很大；很大；n 含有大量的高次谐波，含有大量的高次谐波，尤其是二次谐波可达到尤其是二次谐波可达到15以上以上n； 波形间有明显的间断。波形间有明显的间断。95减弱励磁涌影响的措施减弱励磁涌影响的措施a.a.采用速饱和电流互感器，防止涌流进入差采用速饱和电流互感器，防止涌流进入差动继电器；动继电器；b.b.鉴别波形间断角，分辨出励磁电流；鉴别波形间断角，分辨出励磁电流；c.c.用二次谐波构成制动量，当出现励磁涌流用二次谐波构成制动量，当出现励磁涌流时制动保护。时制动保护。由变压器接线由变压器接线(Y,d

41、11)(Y,d11)而引起的不平衡电流而引起的不平衡电流-通过配置电流互感器的接线方式和变比来通过配置电流互感器的接线方式和变比来解决。解决。96I2 AI2 BI2 CI2 C AI2 B CI2 A BI2 a bI2 b cI2 c aI2 a bI2 b cI2 c aIIIIIIIIIB C2B2A B2 A2C2C A2b c2a b2c a2I2 AI2 BI2 CI2 C AI2 B CI2 A BI2 a bI2 b cI2 c aI2 a bI2 b cI2 c aIIIIIIIIIB C2B 2A B2 A2C 2C A2b c 2a b 2c a 2acb1ca1b1c

42、1ab1a1bc1C一次侧1B1AI1AI1BI1CI1aI1bI1c二次侧IIIIIIIII97由两侧电流互感器变流比选择而引起的不平衡电流由两侧电流互感器变流比选择而引起的不平衡电流-可接入平衡线圈可接入平衡线圈由于电流互感器型号不同引起的不平衡电流由于电流互感器型号不同引起的不平衡电流电流误差、相角误差电流误差、相角误差变压器分接头变化引起变比变化而产生不平衡电流变压器分接头变化引起变比变化而产生不平衡电流i2Ti13KKK98（3 3）变压器差动保护的整定计算原则）变压器差动保护的整定计算原则为防止正常运行时电流互感器二次断线引为防止正常运行时电流互感器二次断线引起保护误动，差动保护动

43、作电流应躲过变起保护误动，差动保护动作电流应躲过变压器最大负荷电流（换算到电流互感器二压器最大负荷电流（换算到电流互感器二次侧的值）次侧的值）躲过外部短路时的最大不平衡电流。躲过外部短路时的最大不平衡电流。躲过励磁涌流的影响，通常是动作电流躲躲过励磁涌流的影响，通常是动作电流躲过变压器额定电流，并通过空载投入检验。过变压器额定电流，并通过空载投入检验。99变压器差动保护的灵敏度变压器差动保护的灵敏度I Ik.mink.min-取变压器二次母线两相短路电流取变压器二次母线两相短路电流0 . 2.min.KOPTAkSInIkK1005 5.5.6.2 .5.6.2 变压器的电流、电压保护变压器的

44、电流、电压保护（1 1）过电流保护：定时限、速断（）过电流保护：定时限、速断（原理图原理图） - -用于变压器内部短路保护的后备保护，构成与用于变压器内部短路保护的后备保护，构成与整定计算与线路保护完全一样。整定计算与线路保护完全一样。（2 2）零序电流保护）零序电流保护 - -针对变压器内部单相接地短路（针对变压器内部单相接地短路（原理接线图原理接线图）（3 3）低电压起动的过电流保护、复合电压起动的）低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护过电流保护、负序过电流保护-当过电流保护灵敏度不够时采用，这些保护在负当过电流保护灵敏度不够时采用，这些保护在负荷自起动时不会误

45、动作。荷自起动时不会误动作。1011 Q F2 Q FT A 2I反 时 限 过 电 流 （ 或 ）1K CT A 1t定 时 限 过 电 流K CIT A 3II2 Q F反 时 限 电 流 速 断 （ 或 ）T A 1K C1 Q F定 时 限 电 流 速 断T A 2T A 3K C102Q FQ ST A 1T A 3T A 2T A NQ FL 1K EL 3Y T零零序序电电流流保保护护1035 5.5.7 .5.7 发电机保护发电机保护故障及保护配置故障及保护配置l 定子绕组的相间短路定子绕组的相间短路-纵差动保护；纵差动保护；l 定子绕组的接地短路定子绕组的接地短路-接地保护接

46、地保护l 匝间短路匝间短路-匝间短路保护匝间短路保护l 转子绕组的一点、两点接地短路转子绕组的一点、两点接地短路-接地保护接地保护l 失磁失磁-失磁保护失磁保护不正常运行不正常运行：过负荷；外部短路引起的过电流；：过负荷；外部短路引起的过电流；励磁回路过负荷；过电压；逆功率励磁回路过负荷；过电压；逆功率 -过电流保护、负序电流保护过电流保护、负序电流保护1045 5.5.7.1 .5.7.1 发电机纵差动保护发电机纵差动保护相间短路主保护相间短路主保护1055 5.5.7.2 .5.7.2 发电机匝间短路的横差动保护发电机匝间短路的横差动保护同一相绕组内部或之间的短路同一相绕组内部或之间的短路

47、环流环流构成构成1065 5.5.7.3 .5.7.3 发电机定子单相接地保护发电机定子单相接地保护发电机定子绕组中性点采用不接地或经消发电机定子绕组中性点采用不接地或经消弧线圈接地弧线圈接地单相接地时，产生零序电压单相接地时，产生零序电压利用零序电压可构成单相接地保护利用零序电压可构成单相接地保护1075 5.5.8 .5.8 母线保护母线保护-差动保护1086.5.9 6.5.9 微机型继电保护概论微机型继电保护概论109电压形成环节模拟量低通滤波器采样保持器多路转换开关 A/D转换器模拟量电压电流等输入电压形成环节模拟量低通滤波器采样保持器模拟量低通滤波器电压形成环节采样保持器开关量(开

48、关状态等)输入光电隔离电路并行接口光电隔离电路并行接口出口电路开关量(保护跳闸，信号等)输出计算机系统打印机通 信键 盘整定调试110电 压 回 路微机电压监测WV(L1)QF微 机 保 护 单 元TA4TA12S2TA3TA22S1TA2TA1单 元微机保护WV(L3)2S22S22S12S1TA3TA4S2WV(L2)S1电 流 回 路电流速断与过电流保护电流回路接地保护元单护保机微配电变压器采用微机保护的实例接线图配电变压器采用微机保护的实例接线图1115 5.6 .6 常用自动装置常用自动装置5 5.6.1 .6.1 自动重合闸自动重合闸电力系统的故障特别是架空线路上的故障电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂时性的，多数能很快地自行消除。大多是暂时性的，多数能很快地自行消除。