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第七章电气设备的控制与保护 电气工程概论 1 主要内容 概述 1 操作电源 2 高压断路器的控制 3 电气设备的保护 4 2 第一节概述 随着我国电力系统的快速发展 人们对供电可靠性的要求也越来越高 为了更好地保证安全 经济运行 电气设备的运行越来越依赖于继电保护和控制技术 系统发生事故后 一方面要迅速找出发生事故的电气元件 将其切除或报警 另一方面为防止事故扩大应对某些电气设备进行反事故操作 这些任务由电力系统继电保护装置和自动控制装置来完成 3 概述 电力系统继电保护就是一门研究这种自动识别故障并排除故障元件的自动装置的技术学科 也就是说 继电保护装置是能反应电力系统中电气元件故障或不正常运行状态并动作于断路器跳闸或发出指示信号的一种自动装置 4 概述 电力系统继电保护的基本任务 自动 迅速 有选择地将故障元件从电力系统中切除 使故障元件免于继续遭到破坏并保证非故障元件迅速恢复正常运行 反应电气元件的不正常工作状态并根据实际运行条件做出不同反应 5 概述 电力系统自动装置是针对电力系统的系统性事故采取相应对策的自动操作装置 基本任务 是对系统性事故时电气元件的信息进行综合分析 按控制要求对电气设备进行操作 以实现预期的控制目标 6 第二节操作电源 Text 在电力系统中 供给继电保护 自动装置 控制回路 信号回路以及事故照明 通信 远动装置等其他二次回路的工作电源 称为操作电源 什么是操作电源 7 一 操作电源的基本要求和分类 对操作电源的基本要求 1 保证供电的可靠性 2 具有足够的容量 3 电压纹波系数小于5 4 使用寿命 维护工作量 设备投资 布置面积等应合理 8 按操作电源的性质 按操作电源的电压等级 按其电压等级分为220V 110V 48V和24V等 一 操作电源的基本要求和分类 9 二 直流操作电源 1 蓄电池直流操作电源 蓄电池组是用得最多的一种直流操作电源 由多个蓄电池串联而成 蓄电池的数目决定于直流系统电源的工作电压一般有220V 110V 48V和24V等几种蓄电池的容量则决定于直流负荷和放电时间 10 二 直流操作电源 酸性蓄电池 酸性蓄电池主要由正极板 又称正极板组 负极板 又称负极板组 电解液和容器组成 其正极板的活性物质是二氧化铅 负极板的活性物质是灰色海绵状的金属铅 又叫绒状铅 故酸性蓄电池又称为铅蓄电池 11 蓄电池的工作方式 12 整流操作电源 2 整流操作电源 由硅整流器替代蓄电池组的操作电源 优点 节省投资 降低有色金属和器材消耗 运行维护简单等 缺点 整流直流系统受电力网电压的影响较大 一般要求能有两个独立交流电源给硅整流器供电 当电力系统发生故障时 交流电压大幅度降低甚至消失时 硅整流器输出的直流电压可能很低 以致无法保证直流系统正常工作 解决方法 般采用硅整流电容器储能等措施 13 三 交流操作电源 交流操作电源直接使用交流电源 利用每个电器元件 线路 变压器等 本身都有的电流互感器供电 采用交流操作电源可以使操作回路单元化 并可以减少二次回路之间的相互影响 从而简化二次接线 节省操作电缆和占地面积 降低造价由于交流操作电源的可靠性不如直流操作电源 故目前交流操作电源还仅限于在中 小型水电厂和变电站中应用 14 第三节高压断路器的控制 Text 15 一 控制开关和操动机构 发电厂和变电站中常用的控制开关主要有两种类型 一种是跳 合闸操作都分两步进行 手柄有两个固定位置和两个操作位置的控制开关 用于火力发电厂和有人值班的变电站中另一种是跳 合闸操作只用一步进行 手柄有一个固定位置和两个操作位置的控制开关 用于遥控及无人值班的变电站中 1 控制开关 16 一 控制开关和操动机构 LW2系列封闭式万能转换开关在发电厂和变电站中应用很广 除了在断路器及接触器等的控制回路中用作控制外 还在测量表计回路 信号回路 各种自动装置及监察装置回路中用作转换开关 LW2系列转换开关制成旋转式 它从一种位置切换到另一种位置是通过将手柄向左或向右旋转一定角度来实现的 为了说明操作手柄在不同位置时 各触点通 断情况 一般都列出触点图表 17 高压断路器的控制 18 一 控制开关和操动机构 2 操动机构 操动机构是断路器本身附带的跳 合闸传动装置 其种类很多 有电磁操动机构 弹簧操动机构 液压操动机构 气压操动机构等 其中应用最广的是电磁操动机构 对于电磁型操动机构 合闸线圈回路不能利用控制开关触点直接接通 必须采用中间接触器 利用接触器带灭弧装置的触点去接通合闸线圈回路 与电气二次接线关系比较密切的是操动机构中跳 合闸线圈的电气参数 19 二 对断路器控制回路的一般要求 为了实现远距离控制 断路器的控制回路必须完整 可靠 满足以下要求 操作完成后 应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈 断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸和跳闸 又能在自动装置和继电保护的作用下自动合闸和跳闸 当跳 合闸操作完成后 应能自动切断跳 合闸脉冲电流应有防止断路器多次连续跳 合闸的 跳跃 闭锁装置应能指示断路器的合闸与分闸位置的信号自动跳闸或合闸应有不同的显示信号应能监视熔断器的工作状态及跳 合闸回路的完整性对于分相操作的断路器 应有监视三相位置是否一致的措施接线简单可靠 使用电缆芯数应尽量少 20 三 断路器控制回路 1 断路器的简化控制回路 QF触点是在断路器的操动机构中 与断路器的传动轴联动 它有两种 一种触点为动合 常开 触点 其位置与断路器主触头的位置是一致的 另一种触点为动断 常闭 触点 其位置与断路器主触头的位置正好相反 为了实现自动跳 合闸 只需将保护继电器的触点KM0和自动装置 例如自动重合闸装置和备用自动投入装置 的触点KM1在相应的回路中与控制开关SA的触点并联接入即可 21 三 断路器控制回路 2 防止 跳跃 的闭锁装置 当断路器合闸后 如果由于某种原因造成控制开关的触点SA或自动装置的触点KM1未复归 例如操作手柄未松开 触点焊住等 此时如发生短路故障 继电保护动作使断路器自动跳闸 则会出现多次的 跳 合 现象 这种现象称为 跳跃 所谓 防跳 就是要采取措施防止这种 跳跃 的发生 带有电气 防跳 闭锁装置简化的断路器控制回路如图所示 22 三 断路器控制回路 3 断路器的分合闸位置指示灯回路 断路器的分合闸位置可利用信号灯来指示 其接线原理图如图所示 指示灯是利用与断路器传动轴一起联动的辅助触点QF来进行切换的 23 三 断路器控制回路 继电保护装置动作使断路器跳闸或自动装置动作将断路器合闸时 为了能给值班人员一个明显的信号 目前广泛采用指示灯闪光的办法 其接线图是按照不对应原则设计的 为此 在信号灯回路不仅需要利用断路器辅助触点来进行切换 而且需要利用控制开关的触点来加以区分其接线原理图如图所示 4 断路器自动跳闸或自动合闸的信号 24 三 断路器控制回路 所谓不对应原则就是指控制开关的位置与断路器的分合闸位置不一致 因此 可利用这一特征来发出自动跳 合闸信号 当断路器由继电保护装置动作跳闸后 为了引起值班人员注意 不仅已跳闸的断路器的绿色指示灯闪光 而且还要发出事故跳闸音响信号 事故跳闸音响信号也是利用上述的不对应原理实现的 25 高压断路器的控制 5 熔断器与跳 合闸回路完整性的监视 目前广泛采用的监视方式有两种 一种是灯光监视方式 另一种是音响监视方式 灯光监视的断路器控制回路如图所示 26 三 断路器控制回路 灯光监视的控制回路的优点是 结构简单 断路器的合分闸位置状态有红绿灯指示 比较明显 但在大型发电厂和变电站中 因控制屏很多 如用灯光监视 则某一断路器的控制回路断线 信号指示灯的熄灭可能长时间不会引起值班人员注意 因此 在大型发电厂和变电站内可考虑采用音响监视的控制回路接线 27 第四节电气设备的保护 Text 电力系统继电保护是电力系统的重要组成部分 也是电力系统中的一种反事故技术和措施 这种技术随着电力系统的不断发展和新技术的不断涌现而迅速发展 一 概述 28 一 继电保护的基本原理和构成 Text 从所完成的功能看 保护的构成如图有输入 测量 逻辑判断 输出和执行等主要部分 继电保护从装置构成的材料与元件看 已由最原始的熔断器发展到了当今的微型计算机保护 从构成原理看 已由过电流原理保护发展到了故障分量行波保护 保护的各组成部分根据保护的类型和所使用的电路 元件等不同而有不同的种类 29 二 对继电保护装置的基本要求 Text 对于动作于断路器跳闸的继电保护在技术上一定要满足选择性 速动性 灵敏性和可靠性等要求 在满足上述对保护的要求的前提下 还应考虑保护装置的经济性 30 二 对继电保护装置的基本要求 1 有选择性 对用户来说 快速切除故障可以减少非故障用户元件在低电压下运行的时间 利于电动机自启动 保持用户电气设备的不间断运行 保护动作越快 对通过故障电流的电气设备损坏越小 对电力系统中并列运行的发电机而言 保护动作太慢 可能将使发电机之间失去同步 严重时出现振荡甚至系统瓦解 所谓有选择性指电力系统故障时 保护装置仅切除其故障元件 尽可能地缩小停电范围 保证电力系统中的非故障部分继续运行 2 动作迅速 31 二 对继电保护装置的基本要求 3 灵敏度好 保护的可靠性高是指属于保护范围内的短路或故障 保护应百分之百的动作 对于保护范围外的故障则应分之百的不动作 否则 该动作时不动作称为保护拒动作 不该动作时却动作称为保护误动作 保护拒动或误动都会给用户 电力系统和电气设备带来不应该的损失 灵敏度好则指保护在系统任何运行方式下对于自己保护范围内任何地方发生的该反应的所有类型的故障均应可靠反应 保护的灵敏度一般用灵敏系数Ksen来衡量 灵敏系数的定义因保护的类型而异灵敏度计算时故障参数的最大 小 值应考虑用实际可能的最不利保护运行方式 最不利短路类型和最不利的短路点等进行计算 4 可靠性高 32 三 电力系统继电保护的配置原则 Text 按技术规程要求 对于电力系统中的电力设备和线路 应装设反应各种短路故障和异常运行的保护装置 反应电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护 必要时可再增设辅助保护 各个相邻元件的保护范围必须有重叠区 对于电力设备和线路的异常运行状态 如过负荷等 应有反应异常运行的异常运行保护 33 三 电力系统继电保护的配置原则 Text 电力系统中的电力设备包括发电机 电力变压器 输配电线路 母线 断路器 同步调相机 电力电容器 并联电抗器和异步 同步电动机等 这些电力设备和线路因结构及电压等级等情况不同 发生短路和出现异常运行情况的种类 部位等会不同 因而对不同的电力设备和线路应配置不同种类的保护装置 原则上 电力设备和线路可能出现什么类型短路和异常运行状态则必须配置与之对应的保护 34 三 电力系统继电保护的配置原则 Text 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 后备保护是在主保护或断路器拒动时 用以切除故障的保护 在主保护拒动时用以切除故障的保护称近后备保护 而在断路器拒动时用以切除故障的保护则称为远后备保护 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能不足或在主 后备保护退出运行时而增设的简单保护 35 二 输电线路的继电保护 Text 当输电线路上发生相间短路时 输电线路故障相上的电流会增大 故障相间的电压会下降 根据这些特点 可以构成电流电压保护 电流电压保护装置由各种继电器组成 按作用原理继电器可分为电磁型 感应型 整流型和晶体管型等 36 一 电磁型继电器的工作原理 Text 电磁型继电器的典型代表是电磁型电流继电器 它既是实现电流保护的基本元件 也是反映故障电流增大而自动动作的一种电器 37 电气设备的保护 Text 二 输电线路的相间短路的电流保护 当线路发生故障时 电源与故障点之间的电流会增大 根据这个特点可以构成电流保护 电流保护有三种 第一 无时限电流速断保护 第二 带时限电流速断保护第三 定时限过电流保护 这三种相间短路电流保护分别称为相间短路电流保护第I段 第II段和第III段 其中第I II段作为线路主保护 第III段作为本线路主保护的近后备保护和相邻线路或元件的远后备保护 这第I II III段统称为线路相间短路的三段式电流保护 38 1 无时限电流速断保护 电流I段 1 无时限电流速断保护的动作原理与整定计算 无时限电流速断保护在任何情况下只切除本线路上的故障 其原理可用下图所示的单电源辐射网络来说明 假定图中断路器1QF 2QF处均装无时限电流速断保护 以AB线路断路器1QF处的无时限电流速断保护为例 则必须首先计算AB线路各处三相和两相短路时的短路电流以确定如何计算该保护的动作电流和如何校验该保护的灵敏度 39 1 无时限电流速断保护 电流I段 若忽略线路的电阻分量 归算至断路器1QF处的系统等效电源的相电势为ES 等效电源的阻抗最大值为Xsmax 对应该等效电源为系统最小运行方式 最小值为Xsmin 对应该等效电源为系统最大运行方式 故障点至保护安装处的距离为l 设每公里的线路电抗为x0 则在线路各点三相和两相短路时的短路电流分别为 如右图中的曲线1和2所示 40 若将断路器1QF处无时限电流速断保护装置中使测量元件动作的一次电流称为保护的动作电流 用IIop1表示 断路器1QF处的无时限电流速断保护的动作电流IIop1应整定为 称为电流保护第I段的可靠系数 大于1 可取1 2 1 3 以保证在有各种误差的情况下 如元件整定误差和非周期分量影响等 该保护在区外短路时不动作 Ik Bmax 为母线B处短路即被保护线路AB末端短路时的最大短路电流 无时限电流速断保护依靠动作电流保证选择性 即被保护线路外部短路时流过该保护的电流总小于其动作电流 不能动作 而只有在内部短路时才有可能使流过保护的电流大于其动作电流 使保护动作 1QF处电流保护第I段的人为延时即电流保护第I段的动作时间为tIop1 0 1 无时限电流速断保护 电流I段 41 如下图所示 当系统在最大运行方式下三相短路时保护范围最大 为lmax 而系统在最小运行方式下两相短路时保护范围最小 为lmin 无时限电流保护不能保护线路全长 应采用最不利情况下保护的保护范围来校验保护的灵敏度 一般要求保护范围不少于线路长度的15 如lmin 15 lAB 从下图可知 按最小运行方式下二相短路求得lmin 即 无时限电流速断保护的灵敏度可用保护范围即它所保护线路长度的百分数来表示 1 无时限电流速断保护 电流I段 42 1 无时限电流速断保护 电流I段 1 无时限电流速断保护的构成 无时限电流速断保护的构成可用下图所示的单相原理框图表示 43 2 带时限电流速断保护 电流II段 在任何情况下 带时限电流速断保护均能保护本线路的全长 包括本线路的末端 为此 保护范围必须延伸至相邻的下一线路 以保证在有各种误差的情况下仍能保护线路的全长 为了保证在相邻下一线路出口处短路时保护的选择性 本线路的带时限电流速断保护在动作时间和动作电流两个方面均必须和相邻线的无时限电流速断保护配合 44 为保证选择性及最小动作时限 首先考虑保护范围不超出相邻下一条线路第1段的保护范围 时间比其大一个时间差 t 断路器1QF处带时限电流速断保护的动作电流和动作时间应分别整定为 tIIop1 tIop2 t 式中 为断路器2QF处无时限电流速断保护的动作电流 等于 t为断路器1QF处带时限流速断保护的动作时间 为断路器2QF处无时限电流速断保护的动作时间 一般为0s KIIrel为电流保护第II段的可靠系数 一般取1 1 1 2 t为时限阶段 它与断路器的动作时间 被保护线路的保护的动作时间误差 相邻保护动作时间误差等因素有关 一般取0 3 0 6S 在我国通常取0 5s Kbmin 分支系数最小值 分支系数Kb的定义为在相邻线路第I段保护范围末端即k1点短路时 流过故障线的短路电流与流过被保护线短路电流的比值 如图7 11中 其分支系数为 2 带时限电流速断保护 电流II段 45 当电流保护第II段的整定值确定后也须校验其灵敏度是否满足技术规程的要求 即要求满足下式 式中 IkBmin为在本线末端短路时流过1QF处保护的最小短路电流 为带时限电流速断保护的灵敏度 其值在技术规程中规定 当线路长度小于50km时 大于等于1 5 当线路长度在50km 200km时 大于等于1 4 当长度大于200km时 大于等于1 3 当该保护灵敏度不满足要求时 动作电流可采用和相邻线路电流保护第II段整定值配合 以降低本线路电流保护第II段的整定值而提高其灵敏度 即整定值为 动作时间亦和相邻线电流保护第II段动作时间配合 即 可见这种提高灵敏度的办法牺牲了断路器1QF处电流保护第II段的速动性 2 带时限电流速断保护 电流II段 46 3 定时限过电流保护 电流III段 定时限过电流保护的作用是作本线主保护的后备保护即近后备保护 并做相邻下一线路 或元件 的后备保护即远后备保护 因此它的保护范围要求超过相邻线路 或元件 的末端 47 电流保护第III段的动作电流应按以下条件进行整定 1 正常运行并伴有电动机自启动而流过保护的最大负荷电流为时该电流保护不动作 即要求动作电流满足下式 式中 Kss为电动机的自启动系数 由具体接线 负荷性质 试验数据及运行经验等因素确定 一般Kss 1 ILmax为正常情况下流过被保护线路可能的最大负荷电流 2 外部故障切除后 非故障线的定时限过流保护在下一母线有电动机启动且流过最大负荷电流时应能可靠返回 即要求满足以下公式 式中 Ire为电流测量元件的返回电流 3 定时限过电流保护 电流III段 48 式中 为电流保护第III段的可靠系数 大于1 一般取1 15 1 25 Kre为电流测量元件的返回系数 小于1 在0 85 0 99之间 一般取0 85 为了保证选择性 各线路第III段电流保护均需增加延时元件且各线路第III段保护的延时必须相互配合 各线路第III段保护的动作时间之间应有如下关系 3 定时限过电流保护 电流III段 49 例如在下图中 断路器1QF处第III段电流保护的动作时间应和相邻线路断路器2QF所在线段的第III段电流保护动作时间配合 断路器2QF所在线路的第III段保护的动作时间应和断路器3QF所在线路第III段保护的动作时间配合 如此类推之 线路定时限过流保护动作时间的相互配合关系为两相邻线路电流保护第III段动作时间之间相差一个时限阶段 这种整定方法称阶梯原则整定方法 3 定时限过电流保护 电流III段 50 当它作为近后备保护时 灵敏度要求满足 对于所计算的动作电流必须按其保护范围末端最小可能的短路电流进行灵敏度校验 当它作为远后备保护时 灵敏度要求满足 式中 为被保护线路末端短路时流过该保护处的最小短路电流 为相邻线路末端短路时流过该保护处的最小短路电流 当灵敏度不满足要求时 可采用低电压启动的过电流保护 3 定时限过电流保护 电流III段 51 4 电流保护的接线方式 所谓电流保护的接线是指电流互感器和电流测量元件间的连接方式 为反应相间短路 电流保护要求至少在两相线路上应装有电流互感器和电流测量元件 如图7 13示 图7 13 a 为完全星形接线 一般用于大接地电流系统 图7 13 b 为不完全星形接线 一般用于小接地电流系统 52 4 电流保护的接线方式 两种接线的相同点 两种接线方式均能反应所有的相间短路 且进入电流测量元件电流与电流互感器的二次电流之比为1 即保护的接线系数均等于1 两种接线的不同特点 两种接线的投资不同 在大接地电流系统中 完全星形接线能反应所有单相接地故障 不完全星形接线不能反应B相接地故障 在小接地电流系统中 当在不同线路上发生两点接地时 一般情况下只要求切除一个接地点而允许带一个接地点继续运行一段时间 但当在保护动作时间相同的并行线路上发生两点接地时 在接地电流足够大的情况下 不完全星形接线只有三分之一的机会切除两条线 而完全星形接线则均切除两条线 因此 前者供电可靠性较高 在串联运行的两相邻线路上发生两点接地时 不完全星形接线方式的电流保护有三分之一的机会无选择性动作 而完全星形接线则百分之百有选择性 对于星形 三角形接线的变压器后发生两相短路时 完全星形接线方式电流保护的灵敏度是不完全星形接线电流保护的灵敏度的二倍 53 5 三段式电流保护的原理图及延时特性 1 三段式电流保护的功能框图 54 5 三段式电流保护的原理图及延时特性 2 三段式电流保护的延时特性 同一线路断路器处电流保护第I II III段的动作时间与其保护范围之间的关系称为三段电流保护的延时特性 图中 为断路器1QF处第I III段电流保护的动作时间 为在一定运行方式下该处电流保护第I III段的保护范围 从图可见 不仅同一断路器处各段电流保护之间的动作时间和灵敏度有相互配合的关系 而且相邻线路保护之间的动作电流和动作时间也有互相配合关系 55 三 方向电流保护的工作原理 Text 当图中的k3点发生短路时 按照选择性的要求应由距故障点最近的保护5和保护6动作切除故障 但保护4也通过短路电流 若保护4采用电流速断 且通过的短路电流大于其速断的启动电流时 速断保护4将误动作 若保护4采用过电流保护 则保护4的动作时限应大于保护5的动作时限 即要求t4 t5来保证选择性 但k1点发生短路时 应由保护3和保护4动作切除故障 同理保护5的电流速断也可能误动作 若保护5采用过电流保护 则要求保护4的动作时限应小于保护5的动作时限 即t4 t5 显然 这种相互矛盾的要求无法通过简单的电流保护来实现 56 三 方向电流保护的工作原理 Text 为了实现双侧电源网络的保护 考虑在每个断路器的电流保护中增加一个功率方向测量元件 该功率方向测量元件在短路功率从母线流向线路 为正 时动作 而线路流向母线 为负 时不动作 对电流保护第I段来说 因反方向短路时功率方向测量元件不动作 其整定值就只需躲过正方向线路末端短路电流最大值而不必躲过反方向短路的最大短路电流整定 因而提高了灵敏度 这种增加了功率方向测量元件 它和电流测量元件均动作后才启动逻辑元件 的电流保护即为方向电流保护 在双电源网络或其他复杂网络中 可以采用带方向的三段式电流保护 称三段式方向电流保护 以满足各种保护性能的要求 57 三 电力变压器的继电保护 一 电力变压器的故障类型及保护措施 三 电力变压器的继电保护 故障类型 内部故障 外部故障 主要是绕组的相间短路 匝间短路和接地短路等 是引出线绝缘套管的故障 变压器不正常工作情况有 由于外部短路或过负荷引起的过电流 油面的降低和电压的升高等 58 三 电力变压器的继电保护 对于上述故障和不正常工作状态 一般电力变压器应配置如下保护 1 对于油浸式变压器 应装轻 重瓦斯保护 2 电流速断保护和纵差动保护 3 后备保护 4 对外部单相接地引起的过电流应装零序过电流保护 5 反应变压器过负荷的过负荷保护 6 反应变压器上工作磁通密度过高的过励磁保护 7 对于变压器温度升高 油箱内压力过高和冷却系统的故障均应装设相应的保护 59 三 电力变压器的继电保护 二 变压器的纵差动保护 1 变压器纵差动保护的基本原理 纵差动保护常常用来保护发动机 变压器 输电线路等重要电气设备 纵差动保护的基本工作原理是利用比较被保护设备两端 始端和末端 电流的大小和相位来构成的 当被保护范围 元件 内发生故障时该装置都能瞬时动作 切除故障 而正常运行或被保护元件外部故障时则不动作 60 三 电力变压器的继电保护 变压器的两侧装设有电流互感器 一次回路和二次回路按图示极性连接 差动继电器KD并联接入电流互感器的二次回路 这里假设变压器的变比KT为1 两侧电流互感器有相同的变比KTA 变压器两侧电流和的规定正方向为从母线流向变压器 差动继电器电流为两侧二次电流的向量和 即 在理想情况下 正常运行或被保护元件外部发生故障时 见图7 19 a 互感器二次电流的向量和为零 即 差动继电器不动作 当被保护元件内部发生故障时 见图7 19 b 若两侧均有电源 则两侧均供给短路电流流入短路点 短路电流 则继电器电流 时 继电器立即动作 跳开两侧断路器 61 三 电力变压器的继电保护 2 有关变压器纵差动保护的几个问题 1 变压器的变比KT一般情况下不会为1 变压器两侧电流的大小和相位都不同 因此实现变压器差动保护时 应首先考虑对两侧电流进行相位补偿和数值补偿 以保证正常运行和外部短路时差动继电器中的电流等于零 理想状态 2 在正常运行和外部短路时 流过差动继电器中的电流并不等于零 而是有一不平衡电流 不平衡电流主要是由两侧电流互感器特性不同 电流互感器标准变比不同 两侧电流相位不同 变压器带负荷调整分接头开关以及变压器励磁涌流所产生的 因此要针对不同情况 采取减小不平衡电流的措施 62 电气设备的保护 2 有关变压器纵差动保护的几个问题 3 变压器纵差动保护动作电流的整定应遵循以下原则 4 变压器纵差动保护的灵敏度校验灵敏度按下式计算 式中 Krel为可靠系数 取1 3 Iunbmax为最大不平衡电流电流 ILmax为变压器的最大负荷电流 IN为变压器的基本侧的额定电流 Ikmin为变压器内部短路时归算至基本侧的流过保护的最小短路电流 其值的计算应考虑是单侧电源供电 系统在最小运行方式下 变压器内部两相短路等因素 灵敏系数一般要求不小于2 63 三 电力变压器的继电保护 三 变压器的瓦斯保护 变压器的铁心和绕组通常浸在充满变压器油的油箱中 当变压器的绕组发生短路故障时 由于电弧的作用 变压器油受热膨胀直至汽化 造成大量油 汽冲向油枕 利用气体的能量及流速构成瓦斯保护 瓦斯继电器结构简单 灵敏度高 动作迅速 安装方便 能反映油箱内各种类型故障 同时 对油面降低也能及时预告 因此 瓦斯保护广泛用于变压器的主保护 但其不能反映油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障 64 四 发电机的继电保护 一 发电机的故障类型及保护方式 四 发电机的继电保护 发电机的故障主要有 定子绕组相间短路 定子绕组一相的匝间短路 定子绕组单相接地 转子绕组一点接地或两点接地 发电机失去励磁等 对于以上故障及不正常运行状态 发电机应装设的继电保护装置主要有纵差动保护 横差动保护 过电流保护 过负荷保护 定子绕组单相接地保护 失磁保护 励磁回路接地保护 过电压保护等 发电机的不正常运行状态主要有 外部短路引起的定子绕组过电流 三相对称过负荷 外部不对称短路或不对称负荷引起的负序过电流和定子绕组过电压 转子绕组过负荷等 65 四 发电机的继电保护 二 发电机纵差动保护 发电机纵差动保护它能反映和遏制发电机定子绕组相间短路 该保护是发电机内部故障的主保护 它既能快速而灵敏地切除内部短路故障 又能在正常运行及外部故障时保证动作的选择性 在中性