第7章-供配电系统的继电保护(自动化).ppt

,第7章供配电系统的继电保护,第一节继电保护的基本知识第二节常用的保护继电器第三节电力线路的继电保护第四节电力变压器的继电保护第五节高压电动机的继电保护第六节610kV电容器的继电保护第七节配电系统微机保护,第一节继电保护的基本知识,继电保护防止因短路故障或不正常运行状态造成电气设备或供配电系统的损坏，提高供电可靠性，因此，电保护是变电所二次回路的重要组成部分，也是供电设计的主要内容。,继电保护装置：就是能反应供配电系统中电器设备发生的故障或不正常运行状态,并能动作于断路器跳闸或启动信号装置发出预告信号的一种装置。,一、继电保护的任务1自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从供配电系统中切除，使其它非故障部分迅速恢复正常供电。2正确反应电器设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便运行人员采取措施，恢复电器设备的正常运行。3与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置，备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。,二、对继电保护的要求1.选择性：只切除故障设备，使停电范围最小，不影响其它部分。2.可靠性：不误动、不拒动。4.灵敏性：表示继电保护装置对发生故障或不正常运行状态时的反应能力，用KS表示。例如，对于电流保护，KS=发生故障的最小电流/动作电流（要求大于1）,三、继电保护的基本工作原理,四、电流保护的接线方式和接线系数接线系数Kw，它是流入继电器的电流IKA与电流互感器二次绕组电流I2的比值，即,1.三相三继电器接线方式,流入继电器的电流IKA与电流互感器二次绕组电流I2相等。,三相三继电器接线方式又称完全星形接线。它能反应各种短路故障。,2.两相两继电器接线方式,两相两继电器接线方式又称不完全星形接线。,由于B相没有装设电流互感器和电流继电器，它不能反应单相短路，只能反应相间短路，其接线系数在各种相间短路时均为1。,3.两相一继电器（两相电流差）接线方式,KW=2,KW=1,可反应各种相间短路，但其接线系数随短路种类不同而不同，保护灵敏度也不同，主要用于高压电动机的保护。,三相对称短路时，流入继电器的电流是互感器二次侧电流的倍，因此A、C两相短路时，KW=2；A、B或B、C两相短路时，KW=1；,第二节常用的保护继电器,保护继电器的种类：（1）按继电器的结构原理分，有电磁式、感应式、数字式、微机式等继电器；（2）按继电器反应的物理量分有电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、气体继电器等；（3）按继电器反应的物理量变化分，有过量继电器和欠量继电器，如过电流继电器、欠电压继电器；（4）按继电器在保护装置中的功能分，有起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等。常用的继电器主要是电磁式和感应式继电器。,一、电磁式继电器1.电磁式电流继电器（1）结构和工作原理：当在继电器线圈中通入电流时，电磁铁产生的电磁力，当电磁力大于弹簧的反作用力和摩擦力时，继电器触点切换，继电器动作。,DL-10型电磁式电流继电器结构图1线圈2电磁铁3钢舌片4静触点5动触点6起动电流调节转杆7标度盘（铭牌）8轴承9反作用弹簧10转轴,使过电流继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流，用Iop.kA表示。使继电器返回到起始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用Ire.KA表示。继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数Kre，即,电磁式电流继电器的返回系数通常为0.85。,调节动作电流的方法：改变调整杆6的位置来改变弹簧的反作用力，进行连续调节。改变继电器线圈的连接方式。当线圈由串联改为并联时，继电器的动作电流增大一倍，进行级进调节。,电磁型电流继电器的动作迅速，是一种瞬时继电器。,DL-10型电磁式电流继电器结构图1线圈2电磁铁3钢舌片4静触点5动触点6起动电流调节转杆7标度盘（铭牌）8轴承9反作用弹簧10转轴,2.电磁式电压继电器（1）结构和工作原理与DL型电磁式电流继电器基本相同。不同之处仅是电压继电器的线圈为电压线圈，匝数多，导线细，与电压互感器的二次绕组并联。（2）文字符号和图形符号（KV）电磁式电压继电器有过电压和欠电压继电器两种。过电压继电器的返回系数通常为0.8；欠电压继电器的返回系数通常为1.25。,3.电磁式时间继电器时间继电器用于继电保护装置中，使继电保护获得需要的延时，以满足选择性要求。文字符号：KT,4.电磁式信号继电器文字符号：KS信号继电器在继电保护装置中用于发出指示信号，表示保护动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号。,5.电磁式中间继电器文字符号：KM中间继电器在继电保护装置中用于触头容量和数量的扩展。,二、感应式电流继电器,1.结构和工作原理感应式电流继电器有两个系统：感应系统和电磁系统。2.图形文字符号：KA,转动原理示意图,工作特性当继电器线圈电流增大到Iqb时，继电器开始动作。“反时限特性”。当继电器线圈电流进一步增大到整定的速断电流Iqb迅速动作，具有“电流速断特性”。开始速断时的动作电流与反时限动作电流之比为速断电流倍数，即,动作电流与动作时限调节方法,动作电流调节：改变线圈的匝数（级进调节）；改变弹簧的拉力（平滑调节）。,速断电流调节：改变衔铁与电磁铁之间的气隙。其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的28倍。,动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整（2，2.5，34.5，5，69，10A）。,感应系统的动作时限：改变扇形齿轮顶杆行程的起点，使动作特性上下移动。注意：继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以10倍动作电流的动作时限来标度的。例如，若将继电器10倍动作电流时间调整为2.0秒，那么当实际动作电流倍数为4倍时，实际动作时间等于2.7秒。,第三节电力线路的继电保护,一、电力线路的常见故障,1.常见故障：相间短路、单相接地、过负荷。2.保护配置的设置：相间短路保护，装设带时限的过电流保护和瞬时电流速断保护，保护动作于断路器跳闸。单相接地保护，装设绝缘监视装置，作为小电流单相接地故障保护，保护动作于信号。过负荷保护，装设过负荷保护，动作于信号。,二、过电流保护,当通过线路的电流大于继电器的动作电流，保护装置起动，并用时限保证动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。由于采用的继电器不同，其时限特性有两种：A.由电磁式电流继电器等构成的定时限过电流保护B.由感应式电流继电器构成的反时限过电流保护。,1.定时限过电流保护的接线和工作原理（1）定时限过电流保护装置的接线和工作原理当发生短路故障，继电器KA电流大于其动作电流IOP.KA时：KA动作，常开触点闭合，使时间继电器KT线圈通电，KT延时触点闭合，使中间继电器KM和信号继电器KS线圈通电，KM常开触点闭合，跳闸线圈YR通电，断路器QF跳闸，切断短路故障；KS常开触点闭合，发出故障信号，指示牌掉下，表示发生短路故障。跳闸完成后，继电保护装置中除了信号继电器KS需要手动复位之外，其它的继电器均能自动返回到初始状态。,定时限过流保护的接线图,（2）反时限过电流保护装置的接线和工作原理由GL型感应式电流继电器组成，具有反时限特性、采用交流操作，采用“去分流跳闸”起动跳闸线圈。,线路发生短路时，继电器动作，其常闭触点打开，常开触点闭合，电流互感器二次侧电流流经跳闸线圈，断路器QF跳闸，切除故障线路。动作过程中，感应式电流继电器的常开常闭触点的动作顺序“先合后断”，即常开触点先闭合，然后常闭触点再断开，避免都断开造成电流互感器二次侧带开路，同时也可能会使得继电器失电返回，保护失败。,GL型反时限过流继电器保护的特点接线比较简单，设备少，省去了中间继电器，提高了保护灵敏度；但要求感应式电流继电器的触点具有足够的分断能力。目前的电流继电器触点容量相当大，短路时分断能力可达到150A，完全能够满足去分流跳闸的要求，因此这种去分流跳闸的操作方式现在在工厂供配电系统线路保护中应用相当广泛。,2保护整定第一步：为保证正常运行时保护装置不动作，动作电流必须躲过线路中的最大负荷电流，即,第二步：故障切消失后，线路上仍然维持最大负荷电流下，继电器还要可靠返回到原始位置，才能不误动(体现可靠性)。因此，继电器返回电流对应的一次侧电流也应躲过线路的最大负荷电流（即最大负荷电流小于返回电流）：,由此可见，要求继电器的动作电流满足两个条件：不仅一次侧动作电流大于最大负荷电流，Iop.1IL.max而且返回电流也大于最大负荷电流，Ire.1IL.max由于返回电流与动作电流有固定比例关系（返回系数Kre），要想增大继电器的返回值Ire.1，只能增加继电器的动作值Iop.1。,计入可靠系数Krel（reliabilitycoefficient）考虑互感器变比，保护装置互感器二次侧动作电流为考虑接线系数，最终得出WL1保护装置继电器KA1动作电流,（2）过电流保护动作时限整定A、定时限过电流动作时限的整定即确定时间继电器的动作时间。遵循“阶梯保护”的原则。若只考虑单个继电器保护本级线路，不考虑上下级之间的保护配合时，动作时间比较自由，取一个合适的时间就可以了，如0.7s。不宜过长，过长可能造成设备损害；不宜过短，应该给暂时性故障一定的时间自行消除，否则“捕风捉影”，容易造成误跳。,对于多级保护同时存在的时候，故障一旦发生，多级保护可能都会起动，为保证选择性，必须下一级先动作，上一级保护后动作，上一级时限t1比下一级时限t2多一个级差t（一般0.5s），即t1=t1+t这就是“阶梯保护”的原则。,定时限阶梯保护图,下级保护,上级保护,（3）保护灵敏度校验过电流保护的灵敏度采用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流进行校验：主保护后备保护过电流保护的范围包括本级线路和下级线路，本级线路为过电流保护的主保护，下级线路为其后备保护。,若过电流保护的灵敏度达不到要求，可采用低电压闭锁的过电流保护。此时，降低电流继电器动作值Iop.1，使得KS升高，为防止误动作，引入低电压闭锁，只有同时发生低电压，保护才动作。,例题：试整定如图所示线路1Wl的定时限过电流保护。已知1TA的变比为750/5A，线路最大负荷电流（含自起动电流）为670A，保护采用两相两继电器接线，线路2WL定时限过电流保护的动作时限为0.7s，最大运行方式时K1、K2点三相短路电流为4kA、2.5kA，最小运行方式时K1、K2点三相短路电流分别为3.2kA和2kA。,2.5kA,2kA,4kA,3.2kA,解：（1）整定过电流保护动作电流值选择整定动作电流为过电流保护互感器一次侧动作电流,2.5kA,2kA,4kA,3.2kA,（2）过电流保护动作时限整定。线路2WL定时限过电流保护动作时限为t2=0.7s；线路1WL定时限过电流保护的动作时限t1应较线路2WL定时限过电流保护动作时限t2大一个时限差,2.5kA,2kA,4kA,3.2kA,（3）校验过电流保护灵敏度。先校验线路WL1的主保护过电流保护灵敏度线路1WL主保护的灵敏度，按线路1WL末端最小两相短路电流校验：由此可见，保护整定满足灵敏度要求,2.5kA,2kA,4kA,3.2kA,再校验线路2WL的后备保护灵敏度，用线路2WL末端最小两相短路电流校验，即：由此可见，保护整定满足灵敏度要求。,2.5kA,2kA,4kA,3.2kA,三、电流速断保护（currentquick-breakprotector）为什么要用电流速断保护？过电流保护中，由于采用阶梯保护的时限原则，越靠近电源，过电流保护的动作时限越长。即短路电流越大，危害也越大。GB5006292规定，当过电流保护动作时限超过0.50.7S时，应装设瞬动的电流速断保护。,电磁型电流继电器组成的电流速断保护接线,1电磁型电流速断保护的接线和工作原理电流继电器直接接通信号继电器和中间继电器，发出信号、执行跳闸；相当于没有时间继电器、不带时限（瞬时动作）的过电流保护；在实际中电流速断保护常与定时限过电流保护配合使用。共用电流互感器和中间继电器，单独使用电流继电器和信号继电器。如果采用GL系列电流继电器，则利用该继电器感应元件（转盘）实现反时限过流保护，利用电磁元件实现电流速断保护，简单经济。,动作原理：当线路发生短路，流经继电器的电流大于电流速断的动作电流，电流继电器动作，接通KS2、KM回路，KS2动作起动信号指示电流速断保护动作，KM动作使断路器跳闸。,2电流速断保护的整定电流整定值（按躲过本线路末端最大短路电流整定）：注意：没有返回系数！,可靠系数，1.3或1.5,接线系数,本线路末端最大短路电流,3、电流速断保护的“死区”问题由于动作电流大于线路末端的最大三相短路电流，导致线路远端短路时电流速断不动作，电流速断不能有效保护电路的全长。存在“死区”问题（deadband）。,“死区”的弥补办法加装带时限的过电流保护。,在电流速断保护的区域内，速断保护是主保护，过电流保护是后备保护，速断按不动作时，过流动作。在电流速断保护的死区内，过电流保护为主保护。,4、灵敏度校验用线路首端最小两相短路电流进行校验：,例题1：电磁式速断保护的整定试整定如图所示线路1Wl的电流速断保护。已知1TA的变比为750/5A，线路最大负荷电流（含电机自起动电流）为670A，保护采用两相两继电器接线，线路2WL定时限过电流保护的动作时限为0.7S，最大运行方式时K1、K2点三相短路电流为4kA、2.5kA，最小运行方式时K1、K2点三相短路电流分别为3.2kA和2kA。线路1WL的首端最小三相短路电流为9.2KA。,2.5kA,2kA,4kA,3.2kA,9.2kA,解：（1）动作电流的整定取整定动作电流为35A。对应的速断保护一次侧动作电流为,2.5kA,2kA,4kA,3.2kA,9.2kA,750/5,（2）灵敏度校验以线路1WL的首端最小两相短路电流进行校验，即：电流速断保护满足要求。,2.5kA,2kA,4kA,3.2kA,9.2kA,750/5,例题2：感应式（用GL-15型）过流和速断保护的整定已知TA1的变比为100/5A，2TA的变比为75/5A，1WL的过电流保护动作电流整定为9A，10倍动作电流动作时间1s，28A，2WL的计算电流为36A，首端三相短路电流为900A，末端三相短路电流为320A。试整定线路2WL的保护。,320A,9A,1s,900A,100/5A,75/5A,KA1,KA2,解：（1）KA2过流保护整定动作电流过电流保护一次侧动作电流为,320A,9A,1s,900A,100/5A,75/5A,KA1,KA2,动作时限整定由线路1WL和2WL保护配合点K1，整定2WL的电流继电器动作时限曲线。a、计算K1点短路1WL保护的动作电流倍数n1和动作时限t1。由n1查GL-15电流继电器t|n=10=1s特性曲线，得t1=1.4s,320A,9A,1s,900A,100/5A,75/5A,KA1,KA2,b、计算K1点短路2WL保护的动作电流倍数n2和动作时限t2。c、由n2、t2从GL-15电流继电器动作特性曲线查得10倍动作电流动作时限t|n=10=0.6s,320A,9A,1s,900A,100/5A,75/5A,KA1,KA2,灵敏度校验2WL过电流保护整定满足要求,320A,9A,1s,900A,100/5A,75/5A,KA1,KA2,（2）KA2速断保护整定动作电流因此，需整定速断保护动作倍数4倍，对应的速度按保护动作电流,320A,9A,1s,900A,100/5A,75/5A,KA1,KA2,灵敏度校验速断保护整定满足要求。,320A,9A,1s,900A,100/5A,75/5A,KA1,KA2,四、单相接地保护（single-phaseearthingprotector）1单相接地故障特点（1）电流小，为非故障相的所有回路的对地分布电容电流之和；（2）非故障相的相电压升为线电压，但三相之间的线电压对称；（3）可以持续运行一段时间，但需要给出指示信号，以免其余两相对地电压升高之后长时间运行引起相间短路；,某一回路单相接地后电容电流若3WL的C相线接地，C相线要流回本回路A、B线形成的电容电流IC1，还要流回其它回路电缆A、B线形成的电容电流IC2、IC3。因此，3WL的C相接地后的总的接地电流,2.单相接地保护（又称零序电流保护）工作原理,3.单相接地保护动作电流整定单相接地保护的动作Iop.KA电流应躲过其他线路上发生单相接地故障时，在本线路上引起的电容电流IC,因此式中，Kre1为可靠系数，保护装置不带时限时，取4-5，保护装置带时限时，取1.5-2；Ki为零序电流互感器的变比。保护装置一次侧动作电流为,4.单相接地保护灵敏度被保护线路末端发生单相接地时，流过继电器的电容电流为时能可靠动作，即,单相接地电流工程估算式,1.5架空线路1.25电缆线路,五、线路的过负荷保护（over-loardprotector）整定电流，按照躲过线路的计算电流整定：动作时间一般取10-15s。,*用于监测单相接地故障的绝缘监视装置,正常工作时：三个电压表读数近似相等，开口三角形绕组两端电压近似为零；单相接地故障时：接地相电压近似为零；非故障相电压升高为倍的相电压；开口三角形绕组的开口电压（近似）为100V，电压继电器动作，发出预告信号。但不能直接指示出具体故障线路，只能判断出接地属于哪一相。,第四节电力变压器的继电保护,一、电力变压器的常见故障和保护配置1.常见故障常见故障分短路故障和不正常运行状态。（1）变压器的短路故障按发生在变压器油箱的内外，分内部故障和外部故障。内部故障有匝间短路、相间短路和单相碰壳故障。外部故障有套管及其引出线的相间短路、单相接地故障。（2）变压器的不正常运行状态有过负荷、油面降低和变压器温度升高等。,2.保护配置(1)装设过电流保护和电流速断保护装置用于保护相间短路；(2)800kVA以上油浸式变压器和400kVA及以上车间内油浸式变压器应装设气体保护装置用于保护变压器的内部故障和油面降低；(3)单台运行的变压器容量在10000kVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kVA及以上、或电流速断保护的灵敏度不满足要求时应装设差动保护装置，用于保护内部故障和引出线相间短路；(4)装设过负荷保护和温度保护装置分别用于保护变压器的过负荷和温度升高。,二、变压器二次侧短路流经一次侧的穿越电流和电流保护的接线方式变压器电流保护的基本原理与电力线路保护类似，但由于变压器的接线组别和保护的接线方式，变压器二次侧短路时流经一次侧的穿越电流分布不同，将影响变压器保护的灵敏度。,1Yyno联结的变压器二次侧单相短路时一次侧的穿越电流,故障相，非故障相,2Yd11联结的变压器二次侧两相短路时一次侧的穿越电流,Yd11联结的变压器二次侧a、b相发生两相短路，一次侧的短路穿越电流B相为，A、C相为。,对称分量法分析副边，变压器Yyn0接法时，b相对地短路，Ib=Ik，副边电流为,三相电流总结为,副边每相电流为,对应的原边电流为（变比为K原边电流没有零序分量）,原边每相电流为,对应的相量图为,变压器Yyn0接法时，b相对地短路，Ib=Ik，副边电流为变压器Yyn0接法时，原边不能流过零序电流，原边电流为：,变压器Yd11接法时，副边a、b相间短路，短路电流Ia=Ik,Ib=-Ik,副边电流，原边电流为：,3变压器电流保护的接线方式(1)两相两继电器式接线（适用于相间短路保护）对Yyno联结的变压器，二次侧发生单相短路时，流经保护装置穿越电流仅为二次侧的三分之一（设变压器变比为1），保护灵敏度只有相间保护的三分之一。对Yd11联结的变压器二次侧ab两相短路，流经保护装置的穿越电流仅为二次侧的，保护灵敏度也将降低。,(2)两相一继电器式接线的保护灵敏度随短路种类而异，但Yyno联结的变压器二次侧发生单相短路和yd11联结的变压器二次侧发生两相短路，保护装置不动作，因此，该连线方式不能用于Yyno联结的变压器的电流保护。,三、变压器电流保护1、变压器的过电流保护,过电流保护电流整定电流整定以变压器的正常负荷电流为基值灵敏度检验以副边最小短路电流反映到原边的电流进行检验如果灵敏度不够，可以采用低压侧低电压闭锁的过流保护。,时限过电流保护电流，按照级差原则整定，比二次侧出线的过电流保护的最大动作时限大一个时间级差；但对于终端变电所变压器，动作时间可以为最小值，如0.5秒。,2、变压器电流速断保护速断保护电流整定值（以二次侧最大短路电流为基础）：过电流保护灵敏度检验（以原边最小短路电流进行检验）：存在保护死区，只能保护一次绕组和部分二次绕组；若灵敏度不能满足需要，设置差动保护。考虑到变压器的励磁涌流，为避免速断保护误动作，可再将变压器空载试投若干次，检验之。,3、变压器过负荷保护过负荷保护电流整定值（以二次侧最大短路电流为基础）时限：10-15秒；,3.变压器的零序电流保护Yyn0连接的变压器二次侧单相短路时，若变压器过电流保护的灵敏度不满足要求，可在变压器二次侧零线上装设零序电流保护。,(1)接线和工作原理,(2)整定a.动作电流零序电流保护的动作电流按躲过变压器二次侧最大不平衡电流整定，最大不平衡电流取变压器二次侧额定电流的25%，即,式中，Krel为可靠系数，取1.2；Ki为零序电流互感器的变比；I2N为变压器二次侧的额定电流。,b.动作时间零序电流保护的动作时间一般取0.50.7s，以躲过变压器瞬时最大不平衡电流。,c.灵敏度校验按变压器二次侧干线末端最小单相短路电流校验。,4.变压器的过负荷保护运行中可能出现过负荷的变压器应装设过负荷保护。接线和工作原理同线路的过负荷保护；动作电流整定按变压器一次侧额定电流整定；动作时间一般整定10s15s。,例7-4某总降变电所有一台35/10.5kV、2500kVA、Yd11联结组变压器一台。已知变压器10kV母线的最大三相短路电流1.4kA，最小三相短路电流1.3kA，35kV母线的最小三相短路电流1.25kA，保护采用两相两继电器接线，电流互感器变比为100/5A，变电所10kV出线过电流保护动作时间1s，试整定变压器的电流保护。,解：因无过负荷可能，变压器装设定时限过电流保护和电流速断保护，保护采用两相两继电器接线。1定时限过电流保护（1）动作电流整定,选DL-11/10电流继电器，线圈并联，动作电流整定Iop.KA(oc)=6A保护一次侧动作电流,（2）动作时间整定,（3）灵敏度校验,1.5,2电流速断保护（1）动作电流整定,选DL-11/50电流继电器，线圈串联，动作电流整定Iop.KA(qb)=25A,保护一次侧动作电流,（2）灵敏度校验,2.0,变压器电流保护灵敏度满足要求.,四、变压器的气体保护,气体保护是保护油浸式电力变压器内部故障的一种主要保护装置。按GB50062-92规定，800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器均应装气体保护。,1气体继电器的结构和工作原理FJ3-80型开口杯挡板式气体继电器的结构示意图。当变压器油箱内部故障时，电弧的高温使变压器油分解为大量的油气体，气体保护就是利用这种气体来实现保护的装置。变压器正常运行：气体继电器容器内充满油，上、下两对干簧触点处于断开位置。,轻瓦斯动作：变压器油箱内部发生轻微故障时，产生的气体较少，气体缓慢上升，上干簧触点闭合，发出报警信号。重瓦斯动作：变压器油箱内部发生严重故障时，产生大量的气体，油汽混合物迅猛地从油箱通过联通管冲向油枕，下干簧触点闭合，发出跳闸信号，使断路器跳闸。变压器油箱严重漏油：随着气体继电器内的油面逐渐下降，首先上触点闭合，发出报警信号，接着下触点闭合，发出跳闸信号，使断路器跳闸。,2气体保护的接线（如图）,3气体保护的安装和运行气体继电器安装在变压器的油箱与油枕之间的联通管上，要求变压器安装时应有11.5%的倾斜度；变压器在制造时，联通管对油箱上盖也应有24%倾斜度。,五、变压器的差动保护,GB50062-92规定10000kVA及以上的单独运行变压器和6300kVA及以上的并列运行变压器，应装设差动保护；6300kVA及以下单独运行的重要变压器，也可装设差动保护。当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜装设差动保护。,1差动保护的工作原理变压器的差动保护原理接线如图所示。在变压器两侧安装电流互感器，其二次绕组串联成环路，继电器KA（或差动继电器KD）并接在环路上，流入继电器的电流等于变压器两侧电流互感器的二次绕组电流之差，即,Iub为变压器一、二次侧的不平衡电流。,变压器正常运行或差动保护的保护区外短路时，流入差动继电器的不平衡电流小于继电器的动作电流，保护不动作。在保护区内短路时，对单端电源供电的变压器，远大于继电器的动作电流，继电器KA瞬时动作，通过中间继电器KM，使变压器两侧断路器跳闸，切除故障。,2变压器差动保护中不平衡电流产生的原因和减小措施（1）变压器联结组引起的不平衡电流将变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线，变压器三角形接线侧的电流互感器接成星形接线，这样变压器两侧电流互感器的二次侧电流相位相同，消除了由变压器联结组引起的不平衡电流。,（2）电流互感器变比引起的不平衡电流利用差动继电器中的平衡线圈或自耦电流互感器消除由电流互感器变比引起的不平衡电流。（3）变压器励磁涌流引起的不平衡电流利用速饱和电流互感器或差动继电器的速饱和铁心减小励磁涌流引起的不平衡电流。,3变压器的差动保护方式变压器差动保护需要解决的主要问题是采取各种有效措施消除不平衡电流的影响。目前我国广泛应用下列几种类型继电器构成差动保护：（1）带短路线圈的BCH-2型差动继电器；,（2）带磁制动特性的BCH-1型差动继电器；（3）多侧磁制动特性的BCH-4型差动继电器；（4）鉴别涌流间断角的差动继电器；（5）二次谐波制动的差动继电器。有关上述各种差动继电器的接线和整定计算，因篇幅有限这里仅介绍BCH-2型差动保护。,4.BCH-2型变压器差动保护（1）BCH-2型差动继电器BCH-2型差动继电器，由一个带短路线圈的速饱和变压器和一个执行元件DL-11/0.2电流继电器组成，如图所示。,在速饱和变流器铁芯的中间芯柱上绕有一个差动线圈Wd、两个平衡线圈Weq1和Weq2和一个短路线圈WK。左侧芯柱上绕有一个短路线圈WK,WK和WK接成闭合回路，它们产生的磁通在左侧芯柱上是同相的。右侧芯柱上绕有一个二次线圈W2，与执行元件相接。平衡线圈的作用是用于平衡由于变压器差动保护二侧电流互感器二次电流不等所引起的不平衡电流。短路线圈的作用是消除励磁涌流的影响。当变压器外部短路或空载投入，在差动回路出现不平衡电流或励磁涌流存在较大的非周期分量时，速饱和变流器迅速饱和，使周期分量的传变工作变坏，从而继电器不动作。,（2）BCH-2型变压器差动保护接线BCH-2型变压器差动保护接线图见图，（a）为双绕组变压器BCH-2型差动保护单相原理接线图，若保护三绕组变压器，变压器第三侧的电流互感器的二次线圈接BCH-2型差动继电器的端子，（b）为变压器差动保护展开图，采用两相两继电器式接线。,(3)BCH-2型变压器差动保护的整定按平均电压及变压器最大容量计算变压器各侧额定电流INT，按KW、INT选择各侧电流互感器一次额定电流。按下式计算出电流互感器二次回路额定电流IN2：,式中，KW为三相对称情况下电流互感器的接线系数，星型接线时为1，三角形接线时为；Ki为电流互感器的变比。,差动保护基本侧的一次侧动作电流整定差动保护基本侧的一次侧动作电流应满足下面三个条件：a）躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流，即,式中，Kre1为可靠系数，取1.3；I1N为变压器一次侧的额定电流。,b）躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流Idsq.max,式中，Kre1为可靠系数，取1.3；Idsq.max可按下式计算：,式中，0.1为电流互感器允许的最大相对误差；Keq为电流互感器的同型系数，型号相同时取0.5，型号不同时取1；U%为由变压器调压所引起的误差，一般取调压范围的一半；为采用的互感器变比或平衡线圈匝数与计算值不同时，所引起的相对误差,在计算之初不能确定时可取5%；为保护范围外部短路时的最大短路电流。,c）电流互感器二次回路断线时不应误动作，即躲过变压器正常运行时的最大负荷电流IL.max。负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流INT。,式中，Kre1为可靠系数，取1.3。,继电器差动线圈匝数的确定a三绕组变压器：基本侧直接接差动线圈，其余两侧接相应的平衡线圈。基本侧继电器的动作电流为,基本侧继电器差动线圈计算匝数d.c为,式中，AW0为继电器动作安匝，无实测值时可采用额定值AW0=60安匝。按继电器线圈实有抽头选择较小而相近的匝数作为差动线圈的整定匝数WOP。,根据WOP再计算基本侧实际的继电器动作电流,b双绕组变压器：两侧电流互感器分别接于继电器的两个平衡线圈上。确定基本侧的继电器动作电流及线圈匝数的计算与三绕组变压器方法相同。依继电器线圈实有抽头，选用差动线圈的匝数Wd和一组平衡线圈匝数Weq1之和，较差动线圈计算匝数Wdc小而近似的数值。基本侧的整定匝数Wd.op为,非基本侧平衡线圈匝数的确定,a双绕组变压器平衡线圈的计算匝数,式中，为接有平衡线圈、的电流互感器二次侧额定电流。,三绕组变压器平衡线圈计算匝数分别为,式中，IN2为基本侧电流互感器二次额定电流。,计算,式中，为平衡线圈计算匝数；为平衡线圈整定匝数；为差动线圈整定匝数。,若时，则需将其代入上式重新计算动作电流。,短路线圈抽头的确定短路线圈有4组抽头可供选择，短路线圈的匝数越多，躲过励磁涌流的性能越好，但继电器的动作时间越长。因此所选抽头匝数是否合适，应在保护装置投入运行时，通过变压器空载试验确定。,灵敏系数校验,式中，IIK、IIIK、IIIIK为变压器出口处最小短路时、侧流进继电器线圈的电流；WIW、WIIW、WIIIW为、侧电流在继电器的实际工作匝数（工作匝数为各侧平衡线圈匝数与差动匝数之和）。有时也用如下简化公式：,式中，IKD为最小故障时流入继电器的总电流；IOP.KD为继电器的整定电流。双绕组变压器灵敏度计算与上述相同，只是第三侧数字为零。,例7-5试整定双绕组变压器的BCH-2型差动保护。已知变压器技术参数：15MVA,3522.5%/10.5kV,yd11,Uk%=7.5；变压器35kV母线三相短路电流母线三相短路归算到35KV的短路电流，10kV侧最大负荷电流为780A。,解：1.计算变压器额定电流、选出电流互感器变比、求出电流互感器二次回路额定电流，计算结果如表所示。,表:变压器额定电流、电流互感器变比、电流互感器二次回路额定电流,由表可见，10kV侧电流互感器二次回路额定电流较35kV侧大，因此，以10kV侧为基本侧。,2.计算差动保护10kV侧的一次侧动作电流（1）按躲过励磁涌流,（2）按躲过外部最大不平衡电流,（3）按躲过电流互感器二次回路断线,因此，应躲过外部最大不平衡电流选择10KV侧一次侧动作电流为1466A。,3.确定线圈接法和匝数35kV和10KV侧电流互感器分别接平衡线圈WeqI，WeqII基本侧（10KV侧）继电器动作电流为,基本侧差动线圈计算匝数为,其中取差动线圈匝数Wd6匝,平衡绕组线圈匝数WeqI2匝。,4.确定35KV侧平衡线圈的匝数,选择平衡绕组线圈匝数WeqII为3匝。,5.计算由实际匝数与计算匝数不等产生的相对误差,所以，不需要重新计算动作电流。,6.初步确定短路线圈的抽头：选用C1-C2抽头。,7.灵敏度校验按10kV侧最小两相短路电流校验，35kV侧继电器通过的电流为,校验结果，灵敏度满足要求。,第五节高压电动机的继电保护一、高压电动机的常见故障和保护配置,1.常见故障定子绕组相间短路；单相接地；电动机过负荷；低电压；同步电动机失磁、失步等。2.保护配置对2000kW以下的高压电动机相间短路，装设电流速断保护；对2000kW及以上的高压电动机或电流速断保护灵敏度不满足要求的高压电动机，装设差动保护。对易发生过负荷的电动机，应装设过负荷保护。对不重要的高压电动机或不允许自起动的电动机，应装设低电压保护。高压电动机单相接地电流大于5A时，应装设有选择性的单相接地保护。,二、高压电动机的过负荷保护和电流速断保护,1.保护用继电器一般采用GL型感应式电流继电器。不易过负荷的电动机，如风机、水泵的电动机，也可采用DL型电磁式继电器构成电流速断保护。,接线方式（如图）采用两相一继电器式接线，当灵敏度不符合要求或2000kW及以上电动机采用两相两继电器式接线。,3.电动机过负荷保护的动作电流整定过负荷保护的动作电流为,式中，Krel为可靠系数，取1.3；Kre为继电器的返回系数；IN.M电动机的额定电流。,4.电动机的电流速断保护动作电流整定动作电流按躲过电动机的最大启动缌?/spanIst.max整定，即,式中，Krel为可靠系数，对DL型继电器取1.41.6，GL型取1.82.0。,5.电流速断保护灵敏度校验：,2,式中，I（2）K.min为电动机端子处最小两相短路电流；Iopl为电流速断保护一次侧动作电流。,三、高压电动机的单相接地保护,1.接线和工作原理,2.单相接地保护动作电流整定单相接地保护动作电流按躲过其接地电容电流IC.M整定：,式中，Ic.M指躲过其接地电容电流；Krel为可靠系数，保护瞬时动作取45。,3.灵敏度校验单相接地保护灵敏度按电动机发生单相接地时的接地电容电流校验，即,第六节610kV电容器的继电保护一、610kV电容器的常见故障和保护设置,、常见故障和不正常运行状态：电容器组和断路器连接线上的相间短路、电容器引出线上的相间短路、电容器内部故障、单相接地等。、保护配置：容量在400kVar以上的电容器组一般采用断路器控制，装设电流速断保护，作为电容器的相间短路保护。容量在400kVar及以下的电容器一般采用带熔断器的负荷开关进行控制和保护。对电容器内部故障和引出线短路，一般将电容器分组，每组35只电容器，在每组电容器装设熔断器保护。,二、电容器的电流速断保护,1.接线和工作原理,2.电流速断保护的动作电流整定电流速断保护的动作电流按躲过电容器投入时的冲击电流整定，即,式中，Krel为可靠系数，取22.5；IN.c为电容器组的额定电流。,3.灵敏度校验灵敏度按电容器组端子上最小两相短路电流进行校验：,2,第七节配电系统微机保护一、配电系统微机保护的现状和发展,常规的模拟式继电保护缺点：（1）没有自诊断功能，元件损坏不能及时发现，易造成严重后果。（2）动作速度慢，一般超过0.02s。（3）定值整