第一章保护装置组成及配置原则

1、.第一章 继电保护装置组成及配置原那么在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性的切除故障元件，这是保证电力系统平安运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到非常之几甚至百分之几秒，理论证明只有装设在每个电气元件的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电力部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词

2、那么指各种详细的装置。 继电保护装置，就是指能反响电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的根本任务是： 1自动、迅速、有选择性的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，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行； 2反响电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件例如有无经常值班人员，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而时根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。第一节 继电保护装置的组成一、继电保护装置的组成在一般的情况下，发生短路之后，总是伴随有电流增大、

3、电压降低、线路始端测量阻抗的减小，以及电压与电流之间相位角的变化。因此，利用正常运行与故障时这些根本参数，便可以构成各种不同原理的继电保护，例如：反响于电流增大而动作的过电流保护；反响于电压降低而动作的低电压保护；反响于短路点到保护安装地点之间的间隔 或测量阻抗的减小而动作的间隔 保护或低阻抗保护等。利用每个电器元件在内部故障与外部故障包括正常运行情况时，两侧电流相位或功率方向的差异，就可以构成各种差动原理的保护，如纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。差动原理的保护只能在被保护元件的内部故障时动作，而不反响外部故障。因此被认为具有绝对的选择性。在按照上述原理构成各种继电保护装置时，可以

4、使它们的参数反响于每相中的电流和电压如相电流、相或线电压，也可以使之仅反响于其中的某一全对称分量如负序、零序或正序的电流或电压。由于在正常运行情况下，负序和零序分量不会出现，而在发生不对称接地短路时，它们都具有较大的数值，在发生不接地的不对称短路时，虽然没有零序分量，但负序分量却很大，因此，利用这些分量构成的保护装置，一般都具有良好的选择性和灵敏性，这正是这种保护装置获得广泛应用的原因。 除上述反响于各种电气量的保护以外，还有根据电气设备的特点实现反响非电气量的保护。例如，当变压器油箱内部的绕组短路时，反响于油被分解所产生的气体而构成的瓦斯保护；反响于电动机绕组的温度升高而构成的过负荷或过热保

5、护等。二、电力系统继电保护工作的特点继电保护在电力系统中作用及其对电力系统平安连续供电的重要性，要求继电保护必须具备有一定的性能、特点，动作于跳闸的继电保护，在技术上一般满足四个根本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性，为了更好的处理好四个根本要求之间的辨证统一关系。三、继电保护装置的开展在继电保护原理的开展过程中，构成继电保护装置的元件、材料、保护装置的构造型式和制造工艺也发生了宏大的变革。50年代以前的继电保护装置都是由电磁型、感应型或电动型继电器组成的。上世纪50年代，由于半导体晶体管的开展，开场出现了晶体管式继是保护装置。这种保护装置体积小，功率消耗小，动作速度快，无机械转动部分，称

6、为电子式静态保护装置晶体管保护装置易受电力系统中或外界的电磁干扰的影响而误动或损坏，当时其工作可靠性低于机电式保护装置。但经过20余年长期的研究和理论，抗干扰问题从理论上和理论上都得到了满意的解决，使晶体管继电保护的正确动作率到达了和机电式保护装置同样的程度。70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采用的时期，满足了当时电力系统向超高压、大容量方向开展的需要。电子式业方面集成电路技术的开展，有可能将数十全或更多的晶体管集成在一个半导体芯片上，从而出现了体积更小、工作更加可靠的集成运算放大器和其它集成电路元件。这促使静态继电保护装置向集成电路化方向开展。80年代后期，标志着静态继电保护从第一代晶体

7、管式向第二代集成电路式的过渡。目前，集成电路继电保护装置已取代晶体管继电保护装置，成为静态继电保护装置的主要形式。在60年代，有人担出用小型计算机实现继电保护的设想。因当时小型计算机价格昂贵，难以在实用上采用。但由此开场了对继电保护计算机算法的大量研究，对后来微机计算机式继电保护简称微机保护的开展奠定了理论根底。随着微处理器技术的迅速开展及其价格急剧下降，在70年代后半期，出现了比较完善的微机保护样机，并投入到一些国家推广应用，这就是第三代的静态继电保护装置。微机保护具有宏大的计算、分析和逻辑判断才能，有存储记忆功能，因此可用以实现任何性能完善且复杂的保护原理。微机保护可用同一硬件实现不同的保

8、护原理，这使保护装置的制造大为简化，也容易实行保护装置的标准化。微机保护除了保护功能外，还可兼有故障录波、故障测距、事件顺序记录和调度计算机交换信息等辅助功能，这对简化保护的调试、事故分析和事故后的处理等都有生重大意义。由于微机保护装置的宏大优越性和潜力，因此受到运行人员的欢送，进入90年代以来，在我国得到大量应用，将成为继电保护装置的主要型式。可以说微机保护代表着电国系统继电保护的将来，将成为将来电力系统保护、控制、运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。第二节 主保护、后备保护及辅助保护在电网的继电保护中，可根据保护的不同作用而分为种：主保护、后备保护和辅助保护。 一、主保护 主保护

9、作用：满足系统稳定及设备平安要求切除被保护设备和全线路的故障。 当系统某元件发生故障时，保护装置必须以最快的速度将间隔 故障点最近的断路器断开，使系统无故障部分能继续正常运行，这样才能保护系统的稳定和设备的平安。根据以上所述，可以起到主保护作用的有：电流电压保护例如三段式过流中的第段、平行线路的横联差动保护及电流平衡保护、能从线路两端快速切除故障的纵差动保护和高频保护等。 某些后备保护在特殊情况下也可以起到主保护的作用。例如：平行线路当其中有一路退出运行时，横联差动保护就要退出运行，此时就有接于两回线电流之和的阶段式过流保护担任主保护工作；当系统动稳定允许线路一侧以保护第段时限切除故障时，那么

10、可以用带时限阶段特性的间隔 保护和零序电流保护中的I段和第段作为主保护。 二、后备保护 后备保护是指：当主保护或断路器拒动时，用于切除故障的保护。 后备保护与主保护的不同点是：主保护只对本元件 100的范围进展保护，而后备保护却大大超过了这一范围；主保护是无时限或有短时限地切断故障点，而后备保护却有较长的时限。例如过流保护三段式过流保护的第段以及间隔 保护的第段，就可以作为本元件主保护的后备保护以及相邻元件的后备保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。 一远后备当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备，称为远后备。电力系统中各个元件原那么上都应当有两套保护，即装在本元件上

11、的主保护和装在相邻元件的后备保护。如图1-1所示，装在线路断路器QF1上的保护，除作为本线路L1的主保护外，还要作为相邻元件线路L2和变压器的后备保护。这两种任务往往可由一套保护装置来承担，如采用三段式过流或三段式间隔 保护就是这样。图11L为保护1和保护2的延时特性。由图看出，保护1可作为保护2的后备。例如，在线路L2的K点发生短路，而保护2或断路器QF2回绝动作时，保护1经段延时后动作于QF1跳闸。 某些主保护如差动保护等只对本元件的故障作出反响，而在被保护元件的外部故障时不反响，那么就应该装设后备保护，作为本元件和相邻元件的后备。例如变压器主保护采用纵联差动保护，在保护两侧连接差动保护的

12、电流互感器以外发生短路，变压器差动就不能反响。当降压变压器低压侧所连接的母线上没有安装保护装置而发生短路时，变压器的后备保护就能起到保护的作用。 远后备的优点是简单，对相邻元件的保护、断路器以及有关设备都起到后备作用，所以在335kV及110KV网络中得到广泛应用。在220KV的线路保护中，如能实现远后备时，那么采用远后备方式，或同时采用远近结合的后备方式。 远后备保护的缺点是： 1在许多情况下后备保护的灵敏度不够。例如间隔 保护，当在保护安装处与故障点之间连接有其他分支电源时，这些电源将供给附加的短路电流助增电流，使通过故障线路的电流大于流入保护装置的电流，如图1-2所示。Ik=IAB+IC

13、B，由于ICB的参加使得B母线上的残压升高，结果导致A母线的残压升高，而阻抗继电器测量元件得到的实际值为Z=UA/IAB升高，使Z也变大，从而后备保护的动作范围大大缩短，甚至起不到相邻元件后备保护的作用。 2动作时限比较长，因为它必须与相邻线路的后备保护相配合，所以动作时限往往不能满足系统稳定的要求。3在连接复杂的电网中，远后备不能实现有选择的阶段后备。 二近后备 实现近后备有两种方式，一种是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备；另一种是当断路器拒动时，由断路器失灵保护实现后备。 近后备本质上是对主保护在一定程度上的补充。我们知道，主保护就是对被保护元件的全部实现保护。例如，

14、对线路的100范围进展保护，而近后备的本质也就是当线路在 100范围内发生故障，且主保护拒动时实现保护作用。另外，在超高压电网中的元件保护中也往往采用双重保护，例如电压等级在220kV及以上的变压器保护和母线保护中装设双重差动保护等。双重保护的作用就是互为备用，当某一套保护拒动时，另一套保护可以动作跳闸，其本质也是一种近后备的作用。还有一些属于远近结合的备用保护，例如三段式电流保护中的第段等；作为高频保护后备的零序保护和间隔 保护的第段等。 近后备的优点是：能可靠地起到后备作用，动作速度快，在构造复杂的电网中，可以实现有选择的阶段后备。 当然，近后备作为主保护的补充，将增加保护的复杂性和投资费

15、用，这是它的缺点。 当保护元件的断路器失灵回绝跳闸时，另一种近后备保护方式就称为断路器失灵保护。断路器失灵保护是通过故障元件的保护，作用于同一变电所相邻元件断路器并使其跳闸的接线。断路器失灵保护是近后备中防止断路器拒动的一项有效措施，当远后备不能满足系统要求时，可考虑装设断路器失灵保护。断路器失灵保护主要用于110kV及以上电压等级的电网中。 三、辅助保护 为了补充主保护的缺乏例如为了消除主保护或后备保护元件的死区或为加速切除某部分故障而增加的保护称为辅助保护。例如单独装的电流速断即属于这种保护如三段式过流保护的第1段。第三节 各电压等级的保护及自动装置的配置 一、1一10KV电网的保护 在1

16、-lOkV中性点非直接接地电网中的架空线和电缆线路上，应装设相间短路及单相接地的保护装置。 相间短路保护一般采用两相式接线。保护装置如由电流继电器构成，应接于两相电流互感器上，并在同一网络的所有线路上均装于一样的两相上例如A、C相，以保证在大部分两点接地故障时，切除一个故障点。保护装置采用远后备方式。 对于单侧电源辐射形电网的单回路，可装设两段过电流保护；第一段为不带时限的电流速断保护；第二段为带时限的过电流保护，可采用定时限或反时限特性的继电器。对带电抗器的线路，如断路器不能切除电抗器前的短路，那么不应装设电流速断。这时，电抗器前的故障应由母线保护或其他保护来切除。 对于由发电厂母线引出的不

17、带电抗器的线路，应装设无时限电流速断，其保护范围应包括所有使母线剩余电压低于 50%一60%额定电压的短路点。为满足这一要求，必要时允许电流速断无选择性动作，并以自动重合闸装置或备用电源自动投入装置来补救。保护装置应装在线路的电源侧。 对于双侧电源辐射形网络和单侧电源环形网络，可以装设方向过电流保护整定时限按逆向阶梯原那么设定和方向电流速断保护。对于短线路1-2km，以纵联差动保护为主保护，带方向或不带方向的过电流保护作后备保护。在多侧电源的环形网络中，由于方向过电流保护不能按逆向阶梯原那么选择动作时限，此时也可以采用纵联差动保护。对并列运行的平行线路，以方向横联差动保护或电流平衡保护作主保护

18、，以接于两回线电流之和的电流保护，作为两回线同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护和后备保护，如两回线路较短，也可采用纵差保护。 对于单相接地故障，在出线不多的情况下，一般装设反响于零序电压的信号。在出线较多的情况下，那么应装设接地保护动作于信号。只有在根据人身及设备平安的要求需要时，才装设动作于跳闸的接地保护。 对运行中可能出现过负荷的电缆线路或者元件保护，可装设过负荷保护，一般动作于信号，必要时动作于跳闸。 二、35kv及以上中性点非直接接地电网的保护 在35kV及以上中性点非直接接地电网的线路上，应装设相间短路的保护装置。对单相接地故障，一般装设网络单相接地信号装置，有条件时，应装设单

19、相接地保护。 相间短路保护如由电流继电器构成，应按两相式接线，并在同一电压的所有线路上均装在一样的两相上。保护装置应采用远后备方式。 在单侧电源的辐射形单回线路上，应尽量采用阶段式的电流电压保护，当不能满足快速性和灵敏性要求时，可允许速断保护无选择地动作，而以自动重合闸来补救。此时，速断保护应躲开降压变压器低压母线的短路。 在多电源的单回线路上，一般装设阶段式电流电压保护，必要时应加方向元件。当这种保护不能满足选择性、灵敏性和快速动作的要求，或保护构成过于复杂时，宜采用间隔 保护。对电缆短线路，以及采用电流电压保护不能满足选择性、灵敏性和速动性要求的架空短线路，可采用纵联差动保护，以带方向或不

20、带方向的电流保护作后备保护。 对于环形电网，为了简化保护，可采用故障时先将网络自动解列，然后自动恢复的方法。或者正常时就开环运行，而在故障后利用备用电源自动投入装置来恢复对用户的供电。 对于并列运行的平行线路，一般应装设横联差动方向保护或电流平衡保护作主保护。而已接于两回线电流之和的电流保护或间隔 保护作为后备保护，以及单回线运行时的主保护和后备保护。 对单相接地故障，可采用1一10KV线路接地保护的各种装置。 在运行中可能经常出现过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护，一般作用于信号。必要时动作于跳闸。 三、110220KV中性点直接接地电网的保护 在110220kV中性点直接接地的电网中，应装

21、设接地短路和相间短路的保护装置，而且一般均应经振荡闭锁。 后备保护应按以下原那么配置：110KV线路宜采用远后备方式，但电网主要部分的某些线路，如技术上难以实现远后备时，也可采用近后备；220kV线路宜采用近后备方式，但某些线路，如能实现远后备时，那么宜采用远后备。当保护采用近后备时，零序电流保护应能同时实现远后备。 对于单相接地短路，一般装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护。在短线路的环网中，假设这种保护不能满足选择性、灵敏性和快速性的要求时，可采用接地间隔 保护，并以阶段式零序电流保护为后备保护。在平行线路上一般装设零序横差动保护作为主保护，以接于每一回线路的阶段式带方向或不带方向的零

22、序电流保护作为后备保护。为了进步保护的灵敏度，作为相邻线路的后备保护，可接于两回线零序电流之和上。 对于单侧电源单回线路，可以先考虑装设阶段式电流或电流电压保护，如不能满足选择性、灵敏性和快速性要求时，那么应装设间隔 保护。 对于双侧电源线路，可装设带方向或不带方向的阶段式电流保护，如不能满足要求时，应安装阶段式间隔 保护。 对于相连续路，除了上述阶段电流及间隔 保护作主保护和后备保护外，当在保护安装处电流速断保护有1.2以上的灵敏度时，也可以电流速断作辅助保护。 根据系统稳定的要求，以及当线路发生短路，使发电厂或重要用户的电压低于60%额定电压时，应装设全线速动的高频保护或纵联差动保护一般指

23、不长于7km的短线路。 对于并列运行的平行线路，一般装设相间横联差动方向保护作为主保护。以带方向或不带方向的电流保护或间隔 保护作为后备保护，以及单回线运行时的主保护和后备保护。当采用近后备方式时，后备保护分别接于每一回线路。当采用远后备方式时，后备保护一般接于两回线电流之和上。 四、瓦斯保护 1、对0.8MVA及以上的油浸变压器和0.4MVA及以上的车间内油浸变压器，应装设瓦斯保护。当变压器内产生细微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。 2、对变压器引出线、套管及内部故障，应装设主保护。 1对6.3MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器、以

24、及10MVA以下用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5s时，应装设电流速断保护。 2对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器、10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，2MVA及以上用电流速断保护灵敏度不够的变压器，应装设纵联差动保护。 3对高压侧电压为2200kV及以上的变压器，可装设双重纵联差动保护。 4当变压器纵联差动保护对单相接地短路灵敏度不符合要求时，可增设零序差动保护。 3、对由外部相间短路引起的变压器过电流，可采用以下保护装置作为后备保护。 1对于降压变压器采用过电流保护。 2对于升压变压器和过电流保护不符合灵敏度要求的降压变压器，采用复合电

25、压起动的过电流保护。 36.3MVA及以上的升压变压器，采用负序电流和单相式低电压起动的过电流保护。 4对于升压变压器，当采用以上过电流保护不能满足灵敏性、选择性要求时，可采用阻抗保护。 4、对0.4MVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。 五、母线保护 对35500kV电压的母线，在以下情况下应装设专用的母线保护： 1、110kV及以上双母线。 2、110kV及以上单母线、110kV及以上主要变电所的35-66kV母线，假设系统稳定有必要及线路发生三相短路使重要用户电压低于60额定电压，需要快速切除母线上的故障时。 3、3566kV电力网中

26、主要变电所的3566kV双母线或分段单母线，当在母联或分段断路器上装设解列装置，并考虑与自动重合闸或备用电源自动切入相配合后，仍不满足电力系统平安运行的要求时。 对330500kV母线，应装设能快速有选择地切除故障的专用保护，必要时可考虑装设两套专用母线保护。 对主要变电所的110kV分段母线及并列运行的双母线，当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路或必须快速而有选择地切除一段母线上的故障时，应装设专用的母线保护。 六、自动装置 一自动重合闸 1、lkV及以上的架空线和电缆与架空线的混合线路当具有断路器时，应装设自动重合闸装置。对110KV及以下电压等级的线路可采用三相一次重合闸，对双侧电源

27、的线路，应根据实际情况装设检查同步和无电压检定或不检查同步的三相重合闸。对供电给重要负荷的110KV单回线路及电网中某些重要线路，为进步供电可靠性，也可以采用综合重合闸。对220500kV线路应根据电力网构造和线路的特点并符合有关装设三相重合闸的规定时，可采用三相重合闸。目前，220500kV的电力网因系统稳定和供电可靠性等要求，大多装设综合重合闸。 2、旁路断路器和兼作旁路的母线联络断路器或分段断路器，宜装设自动重合闸装置。 3、低压侧不带电源的降压变压器，应装设自动重合闸装置。4、必要时母线可装设自动重合闸。 二自动投入装置 1、用电源的变电所所用电源。 2、由双电源供电，其中一个电源经常

28、断开作为备用的变电所。 3、降压变电所内有备用变压器或有互为备用的母线段。 对双电源供电的变电所，可采用解列运行方式，即正常时分别送两个负荷点，当其中一路电源失去时，可通过联络断路器实现自动投人，从而由另一路电源供给两个负荷点。同时，应考虑线路供电容量情况。 对降压变电所，在变压器低压侧的母线上，用母线或段联络断路器实现自动投入，当母线上没有另外电源时，应充分考虑变压器可能的过负荷情况。 三自动低频减载 我国电力系统的额定频率为50HZ。对小型电力系统允许频率范围为500.5HZ，对大型电力系统允许频率范围为 500.2HZ，当系统频率低于49.8HZ时为事故频率。所以在事故频率以下时应采取各

29、种措施以恢复正常频率，自动低频减载就是一种主要的防范措施。 电力系统应装设以下自动低频减载装置： 1、根本段，以较快速度动作，目前根本段按频率分为 6级。从49.047.5HZ。每级级差0.250.5HZ。 2、后备段，带较长时限动作，后备段按频率分为假设干级。动作；时间可为1025S。 为防止反响低电动势影响及防止继电器误动。频率继电器设置df/dt闭锁。当系统df/dt设定值时，闭锁频率继电器。目前df/dt设定515HZs。 四电网中其它自动装置 1、在变电所中，当有调相机时，或有经常解列和并列的线路时，应装设带相位闭锁的手动准同步装置。必要时，还可装设半自动准同步装置或自动捕捉同步装置

30、。 2、同步调相机和同步电动机均应装设自动调节励磁装置及自动灭磁装置。 3、220kV及以上的变电所和110kV重要变电所，应装没故障录波器或其他类型的故障自动记录装置。第二章 电力变压器的继电保护第一节 电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式 电力变压器是电力系统中非常重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时大容量的电力变压器也是非常贵重的元件，因此。必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。 变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等，对变

31、压器来讲，这些故障都是非常危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈气化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。上述接地短路均系对中性点直接接地电力网的一侧而言。 变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因此引起的油面降低。 此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。 根据上述故障类型和不正常运行状

32、态，对变压器应装设以下保护。 1、瓦斯保护 对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反响于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。 应装设瓦斯保护的变压器容量界限是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。 2、纵差动保护或电流速断保护 对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装没纵差动保护或电流速断保护。 纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300kVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000kVA以上时；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量

33、为 6300kVA以上时。 电流速断保护用于10000kVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S时。 对2000kVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。 上述各保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。 3、外部相间短路时，应采用的保护 对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用以下保护： 1过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流； 2复合电压起动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压器上； 3负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和系统联络

34、变压器； 4阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器当采用2、3的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。4、外部接地短路时应采用的保护 对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装没零序电流保护。 对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件：。 当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器低压侧有电源仍带接地故障继续运行，应根据详细情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。 5、过负荷保护 对400K

35、VA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。对于无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。 6、过励磁保护 高压侧电压为330KV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，动作于跳闸。过励磁保护反响于实际工作磁密和额定工作磁密之比 称为过励磁倍数而动作。 7、其它保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求装设可作用于信号或动

36、作于跳闸的装置。 变压器的瓦斯保护 当在变压器油箱内部发生故障包括细微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因部分受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反响于上述气体而动作的保扩装置，称为瓦斯保护。 瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它安装在油箱与油枕之间的连接收道上，这样油箱内产生的气体必须通过瓦斯继电器才能流向油枕。为了不阻碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器的方向

37、与程度面具有1一1.5的升高坡度，通往继电器的连接收具有2一4的升高坡度。 瓦斯保护的原理接线如图3-3所示，上面的触点表示“轻瓦斯保护，动作后经延时发出报警信号。下面的触点表示“重瓦斯保护，动作后起动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。当油箱内部发生严重故障时，由于油流的不稳定可能造成干簧触点的抖动，此时为使断路器能可靠跳闸， 应选用具有电流自保持线圈的出口中间继电器月BCJ，动作后由断路器的辅助触点来解除出口回路的自保持。此外，为防止变压器换油或进展试验时引起重瓦斯保护误动作跳闸，可利用切换片QP将跳闸回路切换到信号回路。 瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反响油

38、箱内部发生的各种故障。其缺点那么是不能反响油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护互相配合、互相补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。第三章 微机保护 随着电子技术和机算机技术的开展，电力系统的继电保护也打破了传统的继电器保护形式，出现了以微处理器为核心的电力系统继电保护形式。我们把以微处理器为核心组成的电力系统继电保护称为电力系统微机保护。一、电力系统微机保护的应用和开展概况 早在20世纪60年代后期，就有人提出了利用计算机构成电力系统继电保护的设想。但是，由于当时机算机的质量和可靠性还不能满足要求，目其价格昴

39、贵，囚此。这一设想未能付诸施行。 70年代初，数字计算机首先在电力系统离线计算方面得到应用。此后在电力系统微机保护方面的理沦探究与也有了进展，特别是保护算法、数字滤波等方面的研究开展尤为迅速。 70年代中期，大规模集成电路和数字技术的飞速开展，特别是价格便易的微处理器的出现，给微机在电力系统继电保护上的开展应用提供了有利条件，从而引起了广阔继电保护工作者的兴趣和关注，促使微机保护的研究出现了热潮。 l975年初，英国GEC公司应用微处理机于变电所的控制和自动重合闸上的情况已有报道。1979年，美国电气和电子工程师学会1EEE的教育委员会组织了第一次世界性的机算机保护研究班。之后，世界各大继电器

40、制造商都先后推出了各种商业性微机保护装置，微机保护逐渐趋于实用。在电力系统微机保护技术方面,日本、美同、英国、德国开展最快。从70年代后期开场，各国都在此方面继续作了很多努力，使电力系统微机保护技术逐渐成熟起来。 80年代初，我国在微机保护方面开场起步。1984年初，华北电力学院杨奇逊教授研制的第一套微机型线路保护样机试运行后通过鉴定。1984年底，在华中工学院召开了我国第一次计算机继电保护学术会议，标志着我国微机保护工作进入了重要的开展阶段，后来又有更多的高校和科研机构作了许多探究。目前。微机保护技术已趋于成熟，各种类型的微机保护装置已在全国各大电力网络中投入运行。 二、电力系统微机保护装置

41、的特点 电力系统微机保护装置之所以能被推广和应用，是因为它具有传统继电保护无法比较的优越性。 1、性能优 微机具有高速运算、逻辑判断和记忆才能，微机保护是通过软件程序实现的，因此微机保护可以实现很复杂的保护功能，也可以实现许多传统保护形式无法实现的新功能。许多传统保护形式存在的技术问题，在微机保护中找到理解决方法。例如，间隔 保护的阻抗继电器动作特性的复杂形状现实，间隔 保护中系统振荡和短路的区别，变压器差动保护中励磁涌流和内部故障的鉴别等问题，都有了新的解决方法。 微机保护还具有故障参数追忆、故障测距等功能，可以自动打印记录故障前后各电气参数的数值、波形以及各种保护的动作情况等，供故障分析用

42、。 此外。微机保护的软件不受电源电压波动、周围环境温度变化及元件老化的影响，故微机保护的性能比较稳定。 显然，微机保护的性能优于传统保护。 2、可靠性高 微机保护具有自诊断才能，能不断地对装置各部位进展自动检测，可以准确地发现装置故障部位，及时报警，以利处理。 在抗干扰方面，微机保护除在硬件上采取电磁屏蔽、光电隔离、加退耦电容等一系列抗干扰措施外，还采取数据有效性分析、屡次重复计算、自动校核等软件措施，使微机保护能自动纠错，即能自动地识别干扰和排除干扰，防止干扰引起微机保护误动作。此外，装置还采用多重化措施，进一步进步保护的可靠性。 可靠性是继电保护的生命。微机保护采用了许多传统保护无法实现的

43、抗干扰措施，有效地防止了保护的误动和拒动。目前，微机保护的平均无故障时间长达十万小时以上，说明微机保护是非常可靠的。 3、灵敏性强 各种类型的微机保护所使用的硬件和外围设备可通用不同原理、特性和功能的微机保护主要取决于软件。 微机保护功能通过软件来实现，使其具有极大的灵敏性。通常，可以在一套软件程序中设置不同的保护方案，用户根据需要来选择，也可以根据系统实际运行条件或故障情况随机变化，使保护具有自适应才能。例如，当运行方式改变需要改变保护整定值时，只需在存储器中预置几套保护整定值，临时在装置面板上用小开关进展切换即可旁路保护改定值尤为方便。当系统开展需要改变保护原理或性能时，那么只需将其程序加

44、以修改，置换相应的预编程序的存储器芯片或改写EPROM中的程序即可。 微机保护的灵敏性是传统保护不可比较的 4、调试维护工作量小 传统的继电保护装置，如机电型、整流型、晶体管型继电保护装置，调试工作量都很大，尤其是一些复杂保护，例如调试一套高压输电线路保护装置，常需要三周或更长时间。而微机保护几乎不用调试。微机保护装置是由硬件和软件程序两大部分组成，假设硬件完好，对于已成熟的软件，只要程序和设计一样，就会到达设计要求。因此，微机保护用不着像传统保护那样，逐台做各种模拟试验来检验保护装置每一种功能是否正确。再者，微机保护具有自诊断才能，能对硬件和软件进展自检，一旦发现异常就会发出报警。通常，只要

45、加电后没有警报信号，就可确认装置完好，因此调试维护工作量很小。 5、经济性好 经济性包括装置的投资费用和运行维护费用。随着大规模集成电路技术的开展和微机的广泛应用，微机硬件价格不断下降，而传统的继电器价格在同期内却一直上升。目前我国的微机保护装置价格已和传统保护价格持平或更低，在性能价格比方面更具优势。可以预期，这种开展趋势将会继续下去。 此外，微机是一个可编程的智能装置，可实现多种功能，微机保护的多功能化也进步了其经济性。至于运行维护费用，由于微机保护装置的功耗较传统保护装置功耗小，其运行费用较低。同时，微机保护具有自诊断功能，能及时发现装置故障，使维护工作量大为减少，改变保护整定值和调试的

46、方便那么可缩短停电时间和节省人力，其经济效益也是可观的。 综上所述，微机保护的经济性优于传统保护，特别是从开展的观点来看更是如此。 6、多功能化和综合应用 微机保护很容易实现保护以外的其他功能。例如，微机保护可以对故障时发生的全部暂态现象进展故障录波和记录，借助几个微机保护装置之间故障后暂态数据的交换，可对事故进展周详分析。微机保护还可根据需要，随机打印出当前各电气量数值，省去了人工记录。 微机保护可以扩大数据应用范围，如利用变电所的远动装置，为中心调度所提供功率潮流等运行数据，也可以进一步将保护、控制和监视等功能统一设计、协调配合，实现电力系统监视、控制、保护的综合自动化，进一步实现电力系统

47、计算机网络控制管理。 微机保护已成为当代继电保护的更新换代产品，展示了其广阔的开展前景。三、电力系统微机保护的根本组成电力系统微机保护由软件和硬件两个部分组成。软件是指微机执行的程序。它用来实现各种输入量的实时采集、运算处理和逻辑判断功能，控制各硬件电路的有序工作，发出各种保护出口命令。 微机保护的硬件系统主要由CPU微处理器主机系统、模拟量数据采集系统和开关量输入输出系统三部分组成。CPU主机系统是保护装置的控制中心，它的作用是由微处理器执行存放在EPROM程序存贮器中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区数据存贮器中的原始数据进展分析和运算处理，以完成各种保护功能。 模拟量数据采集系统的作

48、用是将从电力系统中取到的电压，电流等模拟量转换成数字量，送入RAM区中，供CPU主机系统读取运算。 开关量输入输出系统的作用是完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部开关的输入及人机对话等功能。第一节 微机保护的硬件系统微机继电保护的硬件一般由数据采集系统、主机和开关量输入输出系统二大部分组成， 开关量输入输出系统由并行接口扩展芯片8255等、光电隔离器件以及中间继电器等组成，其任务是完成各种保护的出口跳闸、信号报警、外部信号输入、信息输出和人机对话等功能。第二节 微机保护数字信号处理 微型计算机是对数字量进展运算处理的设备。微机保护装置对于通过硬件电路从电力系统中取到的电压、电流等模拟量并不能

49、直接运算处理，而首先以一定的时间间隔采样这些模拟量，然后通过模数转换装置将模拟量转换成微机能承受的数字量，再对数字量进展运算和判断。这个由模拟量到数字量的过程就是对信号数字化处理的过程。 电力系统在故障起始瞬间，电压和电流信号中含有衰减的直流分量和复杂的谐波成分。目前，绝大多数保护装置的原理是建立在反映正弦基波或某些整数次谐波根底上的，所以在微机保护中，对模数转换后得到的数字信号进展分析运算和判断之前，一般要先经过数字滤波，以获得信号的有用分量去掉无用分量。采用数字滤波器还可以抑制数据采集系统引入的各种噪声，例如模数转换的整量化噪声，电压形成回路中各中间变换器的励磁电流造成的波形失真等。另外，

50、也有一些保护在原理上需要利用某些谐波分量，例如，变压器差动保护需要利用二次谐波作为制动量以躲过变压器励磁涌流的影响。 当然，对于采用具有滤波功能算法的微机保护装置，可不用数字滤波器。 在数字信号处理领域，虽然对数字滤波器的研究已有完好的理论体系和成熟的设计方法。但由于电力系统信号具有自身的特点，有些方法并不是完全适用的。针对电力系统中各种故障信号的特点，又导出了许多具有针对性的新的数字滤波器。第三节 进步微机保护系统可靠性的措施在微机保护装置的工作环境中，电磁干扰往往非常严重，如何进步其可靠性，是微机保护装置设计的一个重要问题。运行中的微机保护装置的可靠性主要面临两个问题，一是元器件损坏，二是

51、干扰引起的功能障碍。由于微机系统的元器件数量大大减少，且使用了大规模集成电路，因此微机保护的可靠性主要是抗干扰问题。目前，进步微机保护装置的可靠性主要有三种方案：即防止故障和错误、故障自动检测及容错设计。防止故障和错误包括选用高质量的元件、装配工艺优良完善和采用屏蔽隔离等以防干扰； 故障自动检测在于防患于末然发现故障时及早报警或自动闭锁，不影响保护对象的正常工作；容错设计是利用冗余技术，使部分故障时不降低整套装置的性能，不中断保护装置的正常运行。一、 微机保护装置的干扰 干扰就是除有用信号以外的所有可能对装置的正常工作造成不利影响的装置内部或外部的电磁信号，干扰将造成微机保护装置机算或逻辑错误

52、、程序运行出轨，甚至元件的损坏等。 1、干扰的三个因素干扰的三个因素如图42所示包括寻：扰源、耦合途径和接收干扰源耦合途径接收电路 干扰的三个因素电路。对微机保护来说，要进步系统的可靠性，就是要明确干扰源、切断耦合途径和降低装置本身的敏感度。 1、干扰产生于于扰源。于扰源分为外部干扰源和内部干扰源。外部干扰是指那些与系统构造无关而由使用条件和外部环境因素所决定的干扰，主要有由其他物体或设备辐射的电磁波、产生的强电场或强磁场以及来自电源的工频干扰等；内部干扰是指由系统构造、元件布局和消费工艺等决定的干扰，主要有杂散电感和电容的结合引起的不同信号感应、长线传输造成的电磁波反射以及多点接地造成的电位

53、差千扰等。 干扰的形式一般分为两种，即横模于扰和共模于扰。 横模干扰是串联于信号源之中的干扰，即串联干扰，其产生的原因可归结为长线传输的互感、分布电容的互相于扰以及工频干扰等。 共模干扰是引起回路对地电位发生变化的于扰，即对地干扰，共模干扰可以是直流、也可以是交流，它呈造成微机保护装置故障的重要原因。 2、干扰的耦合途径分为场干扰和路干扰静电耦合方式、互感耦合方式、公共阻抗耦合方式和电磁辐射耦合方式四大类耦合方式。 3、干扰的接收电路对微机保护装置来说，微机装置本身就是一个接收电路，作为干扰的接收电路，降卑微机保护装置本身对干扰的灵敏度，是抗干扰设计的一个重要内容。 二、 微机保护干扰的抑制对

54、于微机保护主要采用切断干扰的耦合途径和防止窜入干扰措施来抑制干扰。主要讲切断干扰的耦合途径措施。 合理设计微机保护装置的硬件构造，可以有效地防止干扰进入微机弱电系统。可以说，切断干扰的耦合途径，将干扰“拒之门外，是最重要的抗干扰措施。 1、接地的处理 在微机保护装置中采用正确、合理的接地形式是抑制干扰的主要方法。接地处理包括两方面内容：一是装置外壳的接大地要求，另一个是设置装置内部的各种地，包括数字地、模拟地、功率地、屏蔽地等。 从抗干扰和平安考虑，微机保护装置要求其金属机壳必须接大地，且按地电阻小于10。 为了有效地抑制共模干扰，装置内部的零电位应全部悬浮，即不与机壳相连，并切且尽量进步零电位线与机壳之间的绝缘强度，减少分布电容。为此，应将印刷电路板周围都用零线或+5V电源线封闭起来，以减少板上其他部分与机壳间的直接耦合。这样，当共模干扰侵入时，系统各点对机壳电位随电源