电力系统继电保护

1、供配电系统的继电保护与自动装置供配电系统的继电保护与自动装置第一节 保护装置的任务和要求第二节 过电流保护第三节 单相接地保护第四节 电动机和电容器保护第五节 电力变压器保护第六节 自动重合闸装置第七节 备用电源自动投入装置第八节 微机保护与变电站综合自动化第一节 保护装置的任务和要求（1）发生故障时：）发生故障时：能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统切除。防止故障元能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统切除。防止故障元件继续遭受破坏，保证该系统中非故障元件迅速恢复正常运行。件继续遭受破坏，保证该系统中非故障元件迅速恢复正常运行。 （2）出现不正常运行状态时：）出现不正常运行状态时：

2、能根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出信号、减负荷能根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出信号、减负荷或延时跳闸。或延时跳闸。一、继电保护装置的任务一、继电保护装置的任务1.选择性：选择性：离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的其它部离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的其它部分仍然正常运行。分仍然正常运行。图图71单侧电源网络中，保护选择性动作说明单侧电源网络中，保护选择性动作说明 如如k2k2点短路故障时，应由距短路点最近的保护点短路故障时，应由距短路点最近的保护6 6动作使断路器动作使断路器QF6QF6跳闸切除故障。如果保护跳闸切除故障。如果保护6 6或断路器或断路

3、器QF6QF6拒动，则应由保护拒动，则应由保护5 5动动作使断路器作使断路器QF5QF5跳闸切除故障跳闸切除故障 。满足四性：满足四性：1.选择性、选择性、2.速动性、速动性、3.可靠性、可靠性、4.灵敏性灵敏性2.2.速动性：应尽快地动作，切除故障元件。速动性：应尽快地动作，切除故障元件。3.3.可靠性可靠性: :不应拒动；也不应误动。不应拒动；也不应误动。4.灵敏性灵敏性:表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。用灵敏系数表示力的一个参数。用灵敏系数表示1senK保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值保护装置的动

4、作参数1senK保护装置的动作参数保护区末端金属性短路时故障参数的最大计算值反应故障参数增大而动作的保护：反应故障参数增大而动作的保护： 反应故障参数降低而动作的保护反应故障参数降低而动作的保护 ：例如过电流保护保护例如过电流保护保护 ：.min.11ksenopIKI 在在GB50062-92 GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范电力装置的继电保护和自动装置设计规范中，对继电保中，对继电保护装置的灵敏度都有一个最小值的规定。护装置的灵敏度都有一个最小值的规定。保护装置的任务类型1.主保护主保护反应被保护元件自身故障并以尽可能短的时限切除被保护区域内故障。2.后备保护后备

5、保护应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。后备保护可分为远后备和近后备两种形式： 远后备远后备当主保护或断路器拒绝动作时，由相邻设备或线路的保护实现后备。 近后备近后备对每个被保护设备（或元件）上装设分别起主保护和后备保护作用的独立的两套保护，当主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另一套保护实现后备。3.辅助保护辅助保护为了补充主保护某种保护性能的不足（如方向元件的死区）或加速切除某部分故障而装设的简单保护，例如无时限电流速断。三、继电保护装置的基本原理三、继电保护装置的基本原理利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定值时，利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定值时，启

6、动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号（见启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号（见原理框原理框图图）。）。继电保护装置继电保护装置的的原理框图原理框图定值调整输入信号测量部分逻辑部分执行部分输出信号电流或电压电流或电压报警或跳闸报警或跳闸三、继电保护装置的基本原理三、继电保护装置的基本原理n利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定值时，利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号（见启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号（见原理框图原理框图）。）。n利用电流的增加，可构成电流速断、过电流等保护；利用电流的增加，可构

7、成电流速断、过电流等保护；n利用电网电压改变，可构成低电压或过电压保护。利用电网电压改变，可构成低电压或过电压保护。n根据故障前后非电气量的变化构成保护，如变压器的瓦斯保护和过根据故障前后非电气量的变化构成保护，如变压器的瓦斯保护和过温保护。温保护。I.利用阻抗降低，可构成距离保护等。利用阻抗降低，可构成距离保护等。UIZ第第二二节节 过电流保护过电流保护 保护继电器分类保护继电器分类: : 机电型机电型( (有有电磁式电磁式、感应式感应式）电子型电子型（又称静态继电器）（又称静态继电器）微机型微机型（又称数字式保护继电器）（又称数字式保护继电器）按组成元件按组成元件 继电器是一种在其输入的物

8、理量（电量或非电量）达到规定值时，继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规定值时，其电气输出电路被接通（导通）或分断（关断）的自动电器。其电气输出电路被接通（导通）或分断（关断）的自动电器。 测量继电器：测量继电器： （主）（主）有或无继电器：有或无继电器： （辅助辅助）按功能按功能作为起动元件，如电流继电器、电压继电器、作为起动元件，如电流继电器、电压继电器、气体继电器气体继电器、温度继电器等。、温度继电器等。实现特定逻辑功能，如时间继电器、信号实现特定逻辑功能，如时间继电器、信号继电器、中间继电器等。继电器、中间继电器等。一、常用保护继电器一、常用保护继电器 文字符号：文字符号：

9、 KA图形符号：图形符号：I测量线圈测量线圈动作动作触点触点常开常开触点触点常闭常闭触点触点电磁式电流继电器实物图片电磁式电流继电器实物图片电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁动静触点动静触点1电磁式电流继电器电磁式电流继电器KA线圈线圈KA常开触点常开触点KA常闭触点常闭触点图图73 DL10系列电磁式电流继电器的内部结构系列电磁式电流继电器的内部结构1-线圈；2-电磁铁；3-钢舌片；4-静触点；5-动触点；6-启动电流调节螺杆；7-标度盘；（铭牌）；8-轴承；9-反作用弹簧；10-轴归总图符号归总图符号KA续上页续上页 动作电流动作电流Iop线圈线圈中的使继电器动作的最小中的使继电器动作的最小

10、电流。电流。 返回电流返回电流Ire线圈线圈中的使继电器由动作状态中的使继电器由动作状态返回到起始位置的最大电返回到起始位置的最大电流。流。电磁式电流继电器电磁式电流继电器动作特性动作特性 返回系数：返回系数：IreYIIop0110.85rereopIKI一般取GL型一般取型一般取0.8 越接近于越接近于1，说明继电器越灵敏。，说明继电器越灵敏。 图图74 DL10系列电磁式电流继电器系列电磁式电流继电器（a）DL11型；（b）DL12型；（c）DL13型；（d）集中表示的图形；（e）分开表示的图形A12动断（常闭）触点；A34动合（常开）触点 动作电流的调整 ：（1）改变线圈的连接方式 ：

11、串联时，流入继电器的电流与通过线圈的电流相等 ；并联时，通入线圈电流是流入继电器电流的1/2 ，此时，刻度盘的数值应该乘以2。（2）通过调整把手改变弹簧的反作用力矩 。电磁型电压继电器电磁型电压继电器n电磁型电压继电器的基本结构与DL10相同 ，当在线圈上加电压时，即在线圈上产生电流：Ir= Ur/Z,即Ur= IrZ。n电压继电器分为低电压继电器和过电压继电器两种 ：n过电压继电器，其动作电压、返回电压和返回系数的概念和过电流继电器相似。 n低电压继电器，是一种欠量继电器。DJ122是典型的低电压继电器，它具有一对常闭触点,正常情况下,继电器加的是电网的工作电压（电压互感器二次电压）,触点断

12、开。当电压降低到“动作电压”时,继电器动作,触点闭合。使继电器动作的最大电压称为继电器的动作电压,当电压再继续增高时,使继电器触点重新打开的最小电压称为继电器的返回电压。其返回系数大于1，一般为1.25。 2.电磁式时间继电器电磁式时间继电器 用电磁式电流继电器用电磁式电流继电器KA构成保护装置时，还要用到电磁式时间继电构成保护装置时，还要用到电磁式时间继电器器KT、信号继电器、信号继电器KS以及中间继电器以及中间继电器KM作为辅助继电器。作为辅助继电器。电磁式电流继电器的电流时间特性曲线电磁式电流继电器的电流时间特性曲线具有具有“定时限特性定时限特性”。由时间继电器由时间继电器KT预先整定预

13、先整定动作电流由电流继电器动作电流由电流继电器KA预先整定预先整定ItIoptop0图75电磁型时间继电器内部结构图图7 75 5电磁型时间继电器内部结构电磁型时间继电器内部结构11线圈；线圈；22电磁铁；电磁铁；33衔铁；衔铁；44返回弹簧；返回弹簧；55扎头；扎头；66可瞬动触点；可瞬动触点；7 7、88固定瞬时动断、动合触点；固定瞬时动断、动合触点；99曲柄杠杆；曲柄杠杆；1010时钟机构；时钟机构；1111动触点；动触点；1212静触点；静触点；1313刻度盘刻度盘 图76 时间继电器的图形符号 （a）时间继电器的缓吸线圈及延时闭合触点；（b）时间继电器的缓放线圈及延时断开触点KT3.

14、电磁式信号继电器图77 DX11型信号继电器结构图1电磁铁；2线圈；3衔铁；4动触点；5静触点；6弹簧；7信号牌显示窗口；8复归旋钮；9信号牌图78 DX11型信号继电器的图形符号KS电磁式信号继电器实物图片电磁式信号继电器实物图片3.电磁式信号继电器电磁式信号继电器电磁式中间继电器实物图片电磁式中间继电器实物图片文字符号：文字符号： KM图形符号：图形符号：I测量线圈测量线圈动作动作触点触点常开常开触点触点常闭常闭触点触点电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁动静触点动静触点4.电磁式中间继电器电磁式中间继电器4.电磁式中间继电器 1.特点：n 触点容量大，可直接作用于断路器跳闸；n 触点数目多,

15、可实现时间继电器难以实现的延时。2.结构：吸引衔铁式。3.文字符号：KM。图79中间继电器的图形符号 感应式电流继电器实物图片感应式电流继电器实物图片电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁感应元件感应元件电磁元件电磁元件KAI先合后断转换触点先合后断转换触点转换触点转换触点动作指示动作指示5.5.感应式电流继电器感应式电流继电器5.5.感应式电流继电器感应式电流继电器图图7 710 GL10 GL1010、2020系列感应式电流继电器的内部结构系列感应式电流继电器的内部结构1.1.线圈；线圈；2.2.电磁铁；电磁铁；3.3.短路环；短路环；4.4.铝盘；铝盘；5.5.钢片；钢片；6.6.铝框架；铝框

16、架；7.7.调节弹簧；调节弹簧；8.8.制动永久磁铁；制动永久磁铁；9.9.扇形齿轮；扇形齿轮；10.10.蜗杆；蜗杆；11.11.扁杆；扁杆；12.12.继电器触点；继电器触点；13.13.时限调节螺杆；时限调节螺杆；14.14.速断电流调节螺钉；速断电流调节螺钉；15.15.衔铁；衔铁；16.16.动作电流调节插销动作电流调节插销 感应式电流继电器的受力分析感应式电流继电器的受力分析永久磁铁铁心与电磁线圈制动磁通、制动转矩M2主动磁通1、2、主动转矩M1感应式电流继电器 的工作原理作用于铝盘上电磁的转矩：作用于铝盘上电磁的转矩： 22111223sinsinMKK iK i 永久磁铁制动力

17、矩：永久磁铁制动力矩：24MK n两个转矩达到平衡时铝盘将匀速旋转。此时：两个转矩达到平衡时铝盘将匀速旋转。此时： 1222233454MMKK iK nniK iK即：或蜗杆上升到顶部蜗杆上升到顶部使触点使触点12动作扇动作扇形齿轮的行程：形齿轮的行程： 25NntK i t225NKtK ii即即上式表明，继电器的动作时间与加入继电器的电流的平方成反比，上式表明，继电器的动作时间与加入继电器的电流的平方成反比，即所谓继电器的即所谓继电器的“反时限特性反时限特性” 。感应式电流继电器感应式电流继电器的电流时间特性曲线的电流时间特性曲线 电磁元件的作用使感应式电磁元件的作用使感应式继继电器兼有

18、电器兼有“电流速断特性电流速断特性”，如图，如图所示所示bb/d曲线。曲线。 速断电流速断电流Iqb是指继是指继电器线圈中的使电流速电器线圈中的使电流速断元件动作的最小电流。断元件动作的最小电流。 速断电流速断电流Iqb与感应与感应元件的动作电流元件的动作电流Iop之比之比称速断电流倍数称速断电流倍数nqb。 感应式电流继电器的电流时间特性曲线感应式电流继电器的电流时间特性曲线具有具有“反时限特性反时限特性”，如下图所示曲线如下图所示曲线 abc，这一特性是其感应元件所产生的。，这一特性是其感应元件所产生的。0acbdbIop10IopIqbtI反时限特性反时限特性速断特性速断特性图711感应

19、式电流继电器的动作特性曲线t动作时间；n动作电流倍数；abc感应元件的反时限特性；bbd电磁元件的速断特性n图712感应式电流继电器的图形符号 二、保护装置的二、保护装置的操作方式与操作方式与接线方式接线方式指电流继电器与电流互感器之间的连接方式。为了表述继电器电流与电流互感器二次电流的关系，引入结线系结线系数数：、大中型变配电所的继电保护装置一般采用直流操作电源、小型变配电所的继电保护装置一般采用交流操作电源要求继电器触头的分断能力足够大，而且先合后断、保护装置的操作方式：、保护装置的操作方式：、保护装置的接线方式、保护装置的接线方式K A2wIKI、保护装置的接线方式（续）、保护装置的接线

20、方式（续）1、三相三继电器完全星形接线方式、三相三继电器完全星形接线方式 接线系数接线系数KW：21kAWIKI、保护装置的接线方式（续）、保护装置的接线方式（续）2.两相两继电器不完全星形接线方式两相两继电器不完全星形接线方式 接线系数接线系数KW：21kAWIKI2.两相两继电器不完全星形接线方式两相两继电器不完全星形接线方式(续续)在635kV小电流接地系统中得到了广泛的应用 图715不同地点两点接地时工作分析 2.两相两继电器不完全星形接线方式两相两继电器不完全星形接线方式(续续)图716两互感器三继电器不完全星形接线 两相不完全星形接线,用于Y,d11接线变压器（设保护装在Y侧）,在

21、变压器的d侧发生两相短路时（如ab两相短路）,反应到Y侧,故障相的B相电流最大,是其他任何一相电流的两倍。但B相没装电流互感器,不能反映该相的电流,其灵敏系数是采用三相完全星形接线保护的一半。为克服这一缺点,可采用两互感器三继电器式接线,如图716所示。第三个继电器接在中性线上,流过的是A、C两相电流互感器二次电流的和,等于B相电流的二次值,从而可将保护的灵敏系数提高一倍,与采用三相完全星形接线相同。 bcaIIIIk3.两相一继电器电流差接线KAacIII3.两相一继电器电流差接线（续）图718两相一继电器式接线不同相间短路的相量分析（a）三相短路；（b）A、C两相短路；（c）A、B两相短路

22、；（d）B、C两相短路(3)(2)(2)2(2)3.2.1.1.ACkAWABBCKKIKIKK三、相间短路的过电流保护 （一）定时限过电流保护（一）定时限过电流保护（1）保护装置的原理）保护装置的原理图719定时限过电流保护的原理电路图（a）归总式原理接线图；（b）展开图式原理接线图QF断路器；KT时间继电器（DS型）；KS信号继电器（DX型）；KM中间继电器（DZ型）；YT跳闸线圈 K(AB)带时限过电流保护分为： 定时限过电流保护定时限过电流保护反时限过电流保护反时限过电流保护续上页续上页（1）保护装置的原理（续）保护装置的原理（续）-介绍另一种图纸介绍另一种图纸续上页续上页电流型信号继

23、电器电流型信号继电器图中忽略图中忽略了断路器了断路器的合闸回的合闸回路及信号路及信号回路。回路。ItIoptop0图图720（a）单电源网络）单电源网络（b）时限特性）时限特性12231max0.5nntttttttttts 称时限级差，取（2）保护的定时限特性及阶梯形时限配合）保护的定时限特性及阶梯形时限配合（3）定时限过电流保护动作电流整定计算 rereastRrelastRIKIIKKI，取1max1.5 3opLastRcIIKII1）躲过被保护线路的最大负荷电流，即 定时限过电流保护的动作电流一般按以下原则确定：定时限过电流保护的动作电流一般按以下原则确定：2）保护装置的返回电流应大

24、于外部短路故障切除后流过保护装置的最大自起动电流。即 111rererelastreopRoprereoprelastwopwRireiIIKKKIIIKKIKKKIKIKK KDL型继电器取1.2GL型继电器取1.3 （4）定时限过电流保护的灵敏度校验）定时限过电流保护的灵敏度校验(2)min11.51.2ksenopIKI，主保护，后备保护TA2TA1TA3KC1 KC1 KC2YCT1YCT2KC2 KC3 KC3YCT3QF2S12S2TA2TA12S2KC1KC22S1TA32S2KC32S1反 时 限 过 电 流 保 护 及 电 流 脱 扣电 流 回 路0acbdbIop10Iop

25、IqbtI（1）保护装置的原理）保护装置的原理 一般仅由感应式电流继电器组成，利用其感应元件来实现反时限过电流保护 。（1）保护装置的原理（续）保护装置的原理（续）图图721反时限过电流保护原理电路图反时限过电流保护原理电路图（a）归总式原理接线图；）归总式原理接线图；（b）展开图式原理接线图）展开图式原理接线图QF断路器；断路器；TA电流互感器；电流互感器；KA电流继电器（电流继电器（GL15、25型）；型）；YT跳闸线圈跳闸线圈 （2）反时限过电流保护的时限配合）反时限过电流保护的时限配合图图722反时限过电流保护的时限整定说明反时限过电流保护的时限整定说明 配合点应选在配合点应选在L2的

26、始端的始端k点点 图图723反时限过电流保护的动作时间整定反时限过电流保护的动作时间整定1relastwopRreiKKKIIK K(3)、反时限过电流保护的动作电流整定：、反时限过电流保护的动作电流整定：（参数含义同定时限过电流保护）（参数含义同定时限过电流保护）(2)min11.51.2ksenopIKI，主保护，后备保护（4）、反时限过电流保护的灵敏度校验：）、反时限过电流保护的灵敏度校验：（参数含义同定时限过电流保护）（参数含义同定时限过电流保护）2211opKopKII，nIIn（3）反时限过流保护与定时限过流保护比较）反时限过流保护与定时限过流保护比较t0t1Lt2KC1tKC20

27、KC1KC2Ltt1tt2KC2KC1定时限过电流反时限过电流（或）TA1QF1KC1WL1TA2QF2KC2kWL21ItI1ItI t t=0.5s=0.5s t t=0.7s=0.7s按按“阶梯原则阶梯原则”t1 t2+ t动作时间的整定比较动作时间的整定比较（三）低电压闭锁过流保护（三）低电压闭锁过流保护1、设置理由：提高灵敏度设置理由：提高灵敏度2、原理电路：图原理电路：图724图图724具有低电压闭锁的过电流保护装置原理电路图具有低电压闭锁的过电流保护装置原理电路图KV1KV4电压继电器；电压继电器；KA1、KA2电流继电器；电流继电器；KT时间继电器；时间继电器；KS信号继电器；

28、信号继电器；KM中间继电器；中间继电器；YT跳闸线圈跳闸线圈3 3、低电压闭锁过流保护的整定计算、低电压闭锁过流保护的整定计算 30relwopreiKKIIAKK（ ）min0.60.6 10060( )NoprelreuuUUUVKK KK母线最低工作电压 ，取（0.850.95） 可靠系数，可取1.2 返回系数，取1.25 电压互感器变比 线路额定电压 接线系数 计算电流 电流互感器变比可靠系数1.2或1.3 返回系数0.85或0.8 低电压闭锁过流保护的灵敏度校验与无闭锁时完全相同低电压闭锁过流保护的灵敏度校验与无闭锁时完全相同比无闭锁时少乘以一个比无闭锁时少乘以一个Kast（四）相间

29、短路的电流速断保护（四）相间短路的电流速断保护 国标规定，在过电流保护动作时间超过国标规定，在过电流保护动作时间超过0.50.7s时，还应装设时，还应装设瞬动的电流速断保护装置。瞬动的电流速断保护装置。 1 1、电流速断保护的构成、电流速断保护的构成 过电流保护为过电流保护为定时限时，可采用定时限时，可采用电磁式电磁式KA、KS、KM构成构成电流速断电流速断保护保护。 t0IopItopIqb续上页续上页TA2TA1TA3KC1 KC1 KC2YCT1YCT2KC2 KC3 KC3YCT3QF2S12S2TA2TA12S2KC1KC22S1TA32S2KC32S1反 时 限 过 电 流 保 护

30、 及 电 流 脱 扣电 流 回 路续上页续上页 对于对于过电流保护采用反时限感应电流继电器时过电流保护采用反时限感应电流继电器时，则可利用该则可利用该继电器的电磁元件（继电器的电磁元件（速断速断）来实现电流来实现电流速断保护。速断保护。 0acbdbIop10IopIqbtI续上页续上页2 2、速断电流的整定、速断电流的整定 依靠动作电流（速断电流）的特殊整定来实现前后两级保护依靠动作电流（速断电流）的特殊整定来实现前后两级保护的的选择性配合。选择性配合。 速断电流速断电流Iqb应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流 ，其，其整定计算公式是：整定计算公式是

31、：(3)maxrelwqbkiKKIIKQF1反时限电流速断（或）KC1TA1IWL1QF210kV定时限电流速断KC1Ik- 1IKC2TA2WL2k- 2IKC2K1点最大三相短路电流续上页续上页 电流速断保护电流速断保护不可能保护线路的不可能保护线路的全长全长，存在，存在保护保护“死区死区”。 3 3、电流速断保护的、电流速断保护的“死区死区”问题问题 在在 “ “死区死区”内，一般由带时内，一般由带时限的过电流保护限的过电流保护实现实现主主保护。保护。IIk-1k-2Ik.maxIk.maxIqb.1QF20IkQF1IWL1TA1反时限电流速断（或）KC1LTA2KC2WL210kV

32、定时限电流速断IKC1KC2保护区死区续上页续上页4 4、电流速断保护的灵敏度、电流速断保护的灵敏度 按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两相短路按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流电流作为最小短路电流Ik.min来检验。来检验。 对于较短的对于较短的10kV配电线路，则上级线路速断保护的灵敏度往往配电线路，则上级线路速断保护的灵敏度往往不够，此时应采用带有一定时限不够，此时应采用带有一定时限（0.5s）的延时电流速断保护来代替的延时电流速断保护来代替瞬时电流速断保护。瞬时电流速断保护。 延时电流速断保护通过延时电流速断保护通过0.5s的延时来保

33、证选择性，因而其动作电的延时来保证选择性，因而其动作电流只要按大于下级瞬时电流速断保护动作电流的流只要按大于下级瞬时电流速断保护动作电流的1.1倍整定即可（其倍整定即可（其值不大），因而能保护本级线路全长。值不大），因而能保护本级线路全长。(2)min1.5 2WkpiqbK ISK I零序电压保护；零序电压保护；零序电流保护两种。零序电流保护两种。（一）（一）零序电压保护零序电压保护 （绝缘监视装置绝缘监视装置）1.原理接线原理接线图图72830( )opUV电压继电器的动作电压继电器的动作 值应躲值应躲过正常运行时的不平衡电过正常运行时的不平衡电压，一般取：压，一般取： 利用单相接地故障线

34、路的零序电流较非故障线路大的特点，实利用单相接地故障线路的零序电流较非故障线路大的特点，实现有选择性地跳闸或发出信号。现有选择性地跳闸或发出信号。QFQSTA123+KEa a 零序电流过滤器零序电流过滤器 1 1零序电流保护的基本原理零序电流保护的基本原理 对架空线路采用图对架空线路采用图a a的零序电流过滤器，对电缆线路采用图的零序电流过滤器，对电缆线路采用图b b的的零序电流互感器。零序电流互感器。b b 零序电流互感器零序电流互感器234+1KE5KA（1）、）、Iop（E）应该躲过在其它线路上发生单相接地时在本应该躲过在其它线路上发生单相接地时在本线路上引起的电容电流线路上引起的电容

35、电流IC，即，即relop(E)CiKIIKC.Ciop(E)1.5senIIKK I（2 2）单相接地的零序电流保护的）单相接地的零序电流保护的，应按被保护线路末端发生单，应按被保护线路末端发生单相接地故障时流过接地线的不平衡相接地故障时流过接地线的不平衡电流作为最小故障电流来检验电流作为最小故障电流来检验，即，即 2零序电流保护的整定零序电流保护的整定图图730零序电流互感器零序电流互感器（a）结构图；（）结构图；（b）接线图）接线图 12(35 )( )350NcUllIAUN网络系统的额定电压，kV；l1本网络系统架空线路的总长度，km；l2本网络系统电缆线路的总长度，km。第第四四节

36、节 电动机和电容器保护电动机和电容器保护 一、电动机保护一、电动机保护 （一）故障的特点及保护的配置（一）故障的特点及保护的配置 按规定：对电压为按规定：对电压为3kV及以上的异步电动机和同步电动机的下列故障及异常运行及以上的异步电动机和同步电动机的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：方式，应装设相应的保护装置：定子绕组相间短路定子绕组相间短路采用采用电流速断保护或纵联差动保护电流速断保护或纵联差动保护。定子绕组单相接地定子绕组单相接地采用采用过负荷保护。过负荷保护。定子绕组过负荷定子绕组过负荷采用采用过负荷保护。过负荷保护。定子绕组低电压定子绕组低电压采用采用低电压保护。低电压保护

37、。同步电动机失步同步电动机失步采用采用失步保护。失步保护。同步电动机失磁同步电动机失磁采用采用失磁保护。失磁保护。同步电动机出现非同步冲击电流。同步电动机出现非同步冲击电流。 1、电动机的过负荷保护和电流速断保护、电动机的过负荷保护和电流速断保护图图731高压电动机的过负荷保护与瞬时电流速断保护的电路图高压电动机的过负荷保护与瞬时电流速断保护的电路图（a）两相差式接线；）两相差式接线；（b）两相式接线）两相式接线保护的动作电流整定 .电流速断保护的动作电流：电流速断保护的动作电流： maxrelwqbstiKKIIK可靠系数，DL型取1.41.6，GL型取 1.82 电动机的最大起动电流 .过

38、负荷保护的动作电流：过负荷保护的动作电流： ()relwop oLN MreiKKIIK K可靠系数，对 GL型1.3 返回系数，一般为0.8 电动机的额定电流 2纵差动保护纵差动保护图图732高压电动机差动保护原理电路图高压电动机差动保护原理电路图()relop dN MiKIIK2）保护的动作电流按躲过电动机）保护的动作电流按躲过电动机额定电流整定，即：额定电流整定，即： 可靠系数，DL型取1.52；BCH2型取1.3 3）灵敏度校验：）灵敏度校验：(2)min()2dseniop dIKK I电动机出口最小两相短路电流 1）、工作原理：）、工作原理：1210.KAIIII正常时内部短路3

39、单相接地保护单相接地保护 图图733高压电动机的单相接地保护高压电动机的单相接地保护KA电流继电器；电流继电器；KS信号继电器；信号继电器；M中间继电器；中间继电器；TAN零序电流互感器零序电流互感器 ()relop EC MiKIIK保护装置的动作电流保护装置的动作电流 可靠系数，取45 TAN的变比 电动机外部发生单相接地故障时，流经TAN的被保护电动机及电缆的最大接地电容电流 灵敏系数灵敏系数 :()1.5CC Mseniop EIIKK I整个电网的单相接地电容电流（三）电动机低压保护从略（三）电动机低压保护从略二、电力电容器保护二、电力电容器保护 电力电容器的主要故障形式是短路故障。

40、电力电容器的主要故障形式是短路故障。 对于低压并联电容器和容量不超过对于低压并联电容器和容量不超过450kvar的高压并联电容器，的高压并联电容器，可装设熔断器作为相间短路保护。可装设熔断器作为相间短路保护。 对于容量较大的高压并联电容器，则需采用高压断路器控制，对于容量较大的高压并联电容器，则需采用高压断路器控制，装设瞬时或短延时过电流保护作为相间短路保护。装设瞬时或短延时过电流保护作为相间短路保护。 如果电容器组安装在含有大型整流设备或电弧炉等谐波源的电如果电容器组安装在含有大型整流设备或电弧炉等谐波源的电网上时，电容器组宜装设过负荷保护，带时限动作于信号或跳闸。网上时，电容器组宜装设过负

41、荷保护，带时限动作于信号或跳闸。 电容器安装处的电网电压可能超过其额定电压电容器安装处的电网电压可能超过其额定电压10时，应装设时，应装设过电压保护。过电压保护装置可发出报警信号，或带时限动作于跳过电压保护。过电压保护装置可发出报警信号，或带时限动作于跳闸。闸。 1、电容器组瞬时或短延时过电流保护、电容器组瞬时或短延时过电流保护 图图735并联电容器组瞬时过电流保护原理电路图并联电容器组瞬时过电流保护原理电路图（a）用熔断器保护；（）用熔断器保护；（b）采用）采用T11型脱扣器直动式保护；型脱扣器直动式保护；（c）采用电磁型继电器保护）采用电磁型继电器保护 1op23.1.31.5.NCopr

42、elNCrelwreliIIKIIKKKK瞬时短延时或，式中(2)min12ksenopIKI电容器组馈线末端，两相最小短路电流值 2电容器组的过电压保护 过电压保护动作电压可按下式计算21.1opNUU电压互感器二次额定电压，通常为100V 3电容器组单相接地保护电容器组的单相接地保护常按最小灵敏度大于1.5进行整定，故单相接地保护装置的动作电流可按下式计算 11.5copII联接电容器电网的单相接地总的电容电流 第第五五节节 电力变压器保护电力变压器保护 变压器的常见故障与异常状态：变压器的常见故障与异常状态： 油箱内的故障：绕组的相间短路、匝间短路、接地短路、铁芯烧损。油箱内的故障：绕组

43、的相间短路、匝间短路、接地短路、铁芯烧损。油箱外的故障：绝缘套管和引出线上发生的相间短路与接地短路。油箱外的故障：绝缘套管和引出线上发生的相间短路与接地短路。异常状态：过负荷、温度过高、油箱的油面降低。异常状态：过负荷、温度过高、油箱的油面降低。变压器内部故障和引出线的相间短路变压器内部故障和引出线的相间短路设置设置变压器外部短路而引起的过电流变压器外部短路而引起的过电流设置设置变压器中性点直接接地侧的单相接地短路变压器中性点直接接地侧的单相接地短路设置设置过负荷而引起的过电流过负荷而引起的过电流设置设置油浸式变压器油箱内部故障和油面降低油浸式变压器油箱内部故障和油面降低设置设置变压器温度升高

44、和油冷却系统的故障变压器温度升高和油冷却系统的故障设置设置一、保护配置一、保护配置 二、电力变压器的瓦斯保护二、电力变压器的瓦斯保护 瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按规定，障的一种基本的保护装置。按规定，800kVA及以上的一般油浸式变及以上的一般油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。压器，均应装设瓦斯保护。 可以反应可以反应变压器油箱内部变压器油箱内部是否是否发生轻微故障发生轻微故障、严重故障严重故障、油箱漏油箱漏油油等情况。等情况。 规范还规定容量在规范还规定容量在1000kVA及以上的油浸式变

45、压器应装设温度及以上的油浸式变压器应装设温度保护。保护。 瓦斯保护的主要元件是瓦斯保护的主要元件是气体继电器气体继电器。它有两个触点：一个是。它有两个触点：一个是“轻轻瓦斯触点瓦斯触点”，另一个是，另一个是“重瓦斯触点重瓦斯触点”。图图736 气体继电器安装示意图气体继电器安装示意图1气体继电器；气体继电器；2油枕；油枕；3变压器顶盖；变压器顶盖；4连接管道连接管道（一）气体继电器的结构和工作原理（一）气体继电器的结构和工作原理QJS型气体继电器，是安装在800kVA及以上的油浸式变压器(有载分接开关)的一种保护装置，该继电器安装在变压器与储油柜之间的连接管路中安装在变压器与储油柜之间的连接管

46、路中。当变压器(或有载分接开关)内部故障时，产生的气体或油流冲动板，使跳闸接点接通，自动切断电源，起保护变压器(或有载分接开关)作用，它是变压器(有载分接开关)的主要安全保护装置。它采用挡板式磁力接点结构。当变压器(或有载分接开关)在运行中、出现故障时，继电器内气体达到一定容积时，开口杯下沉，上磁铁使上干簧接点闭合，接通信号回路；当油流冲动挡板，下磁铁使下干簧接点闭合，接通信号回路。信号接点接通，并发出报警信号，起到保护变压器的作用。QJS型气体（瓦斯）型气体（瓦斯）继电器继电器图图737 开口杯挡板式气体继电器结构图开口杯挡板式气体继电器结构图（二）变压器瓦斯保护的接线（二）变压器瓦斯保护的

47、接线图738瓦斯保护原理接线图轻微故障（轻瓦斯）时，气体继电器KG的上触点闭合，动作于报警信号。严重故障（重瓦斯）时，KG的下触点闭合，动作后经过信号继电器KS发出跳闸信号，同时经中间继电器KOM，跳开变压器两侧断路器。由于气体继电器下触点在重瓦斯故障时可能有“抖动”（接触不稳定）的情况，因此为了使断路器足够可靠地跳闸，利用具有自保持触点的中间继电器KOM。为了防止变压器在换油或进行气体继电器实验时误动作，可通过连接片XB将重瓦斯暂接到信号回路运行。三、差动保护三、差动保护（一）保护的原理接线（一）保护的原理接线 1.正常运行或保护区外正常运行或保护区外k1点发生短路时点发生短路时 ：2.保护

48、区内保护区内k2点发生短路时点发生短路时: 图图739纵联差动保护的单相原理电路纵联差动保护的单相原理电路 120KAIII12110KAIIIII超过动作电流超过动作电流KA瞬时动作瞬时动作出出口继电器口继电器KM动作动作断路器断路器QF跳跳闸闸 同时同时KS发信号。发信号。 实际上，正常运行和外部故障时存在实际上，正常运行和外部故障时存在不不平衡电流平衡电流的影响。下面简述不平衡电流的影响。下面简述不平衡电流产生的原因及其减小或消除的措施。产生的原因及其减小或消除的措施。 1 1变压器两侧电流相位不同变压器两侧电流相位不同（二）变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施（二）变压器差动保护中

49、的不平衡电流及其减小措施图740Y,d11变压器纵联差动保护接线a.两侧电流互感器的接线；b.电流相量分析112221211122212113333ABaabAABAabiiabAiiiaiAbbTIIIIIKKIIKIIIKKIKK，令得：即：相位补偿办法：相位补偿办法：1.Y侧的电流互感器二次侧接成，侧的电流互感器二次侧接成Y。2.数值补偿办法：恰当地选择变压器高低压两侧电流互感器的变比。如：如：Yd11变压器两侧电流互感器计算变比的选择条件：变压器两侧电流互感器计算变比的选择条件：112221211122212113333ABaabAABAabiiabAiiiaiAbbTIIIIIKKI

50、IKIIIKKIKK，令得：即：，实际选择的电流互感器变比与计算变比往，实际选择的电流互感器变比与计算变比往往不相等，因此会在差动回路中引起不平衡电流。往不相等，因此会在差动回路中引起不平衡电流。n消除这一不平衡电流的方法：利用差动继电器中的消除这一不平衡电流的方法：利用差动继电器中的进行平衡。进行平衡。 2电流互感器的实际变比与计算变比不等电流互感器的实际变比与计算变比不等n 正常运行时，变压器的励磁电流很小，一般不超过额定正常运行时，变压器的励磁电流很小，一般不超过额定电流的电流的210。n 发生外部短路时发生外部短路时,由于电压降压由于电压降压,励磁电流更小励磁电流更小, 一般可以一般可

51、以不考虑。不考虑。n 当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，励磁当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，励磁电流大大增加，其值可达到变压器额定电流的电流大大增加，其值可达到变压器额定电流的68倍，称倍，称为励磁涌流。为励磁涌流。n 变压器的励磁电流只通过变压器的原边线圈变压器的励磁电流只通过变压器的原边线圈,它通过电流它通过电流互感器进入差动回路形成不平衡电流互感器进入差动回路形成不平衡电流。3变压器励磁涌流变压器励磁涌流 t稳态暂态励 磁 涌 流0.01s0i0i0t稳 态暂 态0.01s00ti0励磁涌流特点：励磁涌流特点：含有的非周期分量幅值很大，含有的非周期分量幅值很大，常使

52、励磁涌流偏于时间轴的一侧；常使励磁涌流偏于时间轴的一侧；含有大量的高次谐波，尤其是二次谐含有大量的高次谐波，尤其是二次谐波可达到波可达到15以上；以上； 波形间有明显的间断。波形间有明显的间断。 ti04变压器各侧电流互感器型号不同变压器各侧电流互感器型号不同 问题：问题： 变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，故会在差动回路中引起较大的不平衡电流。 措施：措施： 此不平衡电流应在保护的整定计算中予以考虑，即适当增大保护的动作电流。计算时需引入电流互感器同型系数，若同型取0.5；若不同型取1。问题：问题：电力系统运行方式变化时，往往需要调整变压器的调

53、压分接头，以保证系统的电压水平。措施：措施：调压分接头的改变将引起新的不平衡电流，在保护动作值计算时给予考虑。5变压器调压分接头改变变压器调压分接头改变变压器差动保护的动作电流应同时满足以下三个条件：变压器差动保护的动作电流应同时满足以下三个条件： l）应躲过变压器差动保护范围外部短路时出现的最大不平衡电流，即）应躲过变压器差动保护范围外部短路时出现的最大不平衡电流，即()maxop dreldsqIKI可靠系数，可取1.3 2）应躲过变压器的励磁涌流，即）应躲过变压器的励磁涌流，即 ()1op drelNTIKI变压器一次侧额定电流 可靠系数，可取1.31.53）在电流互感器二次回路断线且变

54、压器处于最大负荷时，差动保护不应误动作，因此）在电流互感器二次回路断线且变压器处于最大负荷时，差动保护不应误动作，因此 ()maxop drelLIKI最大负荷电流，取（1.2I.3） INT可靠系数，取1.3 以上三个条件，取其中最大值作为确定条件。以上三个条件，取其中最大值作为确定条件。图图742 BCH2差动继电器差动继电器 四、四、BCH2型差动继电器保护型差动继电器保护 12CBCKBCKAC工作磁通：工作磁通：（1）当短路线圈开路时：）当短路线圈开路时： 同普通带速饱和变流器的差动继同普通带速饱和变流器的差动继电器。电器。（2）当接入短路线圈后：）当接入短路线圈后：通入周期分量电流

55、通入周期分量电流, 与无短路线与无短路线圈时的动作值相同；圈时的动作值相同； 通入含有非周期分量的电流时通入含有非周期分量的电流时,因因非周期分量使铁心迅速饱和非周期分量使铁心迅速饱和,使变使变流器的传变性能变坏流器的传变性能变坏, 且去磁作且去磁作用大于助磁作用用大于助磁作用,使继电器更不容使继电器更不容易动作易动作,从而加强了躲开非周期分从而加强了躲开非周期分量的能力。量的能力。 图图743采用采用BCH2型差动继电器构成的差动保护内部接线图型差动继电器构成的差动保护内部接线图 注：此为单相图，三相图详见注：此为单相图，三相图详见接线全图接线全图五、过电流保护、电速断保护和过负荷保护五、过

56、电流保护、电速断保护和过负荷保护 变压器过电流保护的组成原理与线路变压器过电流保护的组成原理与线路过电流保护相同。过电流保护相同。 其动作时间亦按其动作时间亦按“阶梯原则阶梯原则”整定，整定，与线路过电流保护完全相同。与线路过电流保护完全相同。动作电流整定动作电流整定 1 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 3maxrelwopLreiKKIIKK取（1.53）I1NT 灵敏系数校验灵敏系数校验 (2)min1.5wkseniopK IKK IIKmin(2)变压器低压侧母线在系统最小运行方式变压器低压侧母线在

57、系统最小运行方式下发生两相短路时的高压侧穿越电流下发生两相短路时的高压侧穿越电流 。组成原理与线路的电流速断保护组成原理与线路的电流速断保护完全相同。完全相同。 变压器电流速断保护的速断电变压器电流速断保护的速断电流按躲过低压母线三相短路在高流按躲过低压母线三相短路在高压侧的穿越电流值来整定。即压侧的穿越电流值来整定。即 变压器电流速断保护的灵敏度，变压器电流速断保护的灵敏度，按保护装置装设处（高压侧）在按保护装置装设处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流来检验，要求路的短路电流来检验，要求Ksen1.5II2 Q F反 时 限 电 流 速 断 （

58、或 ）T A 1K C1 Q F定 时 限 电 流 速 断T A 2T A 3K C2变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护 maxrelwqbkiKKIIKn变压器过负荷是三相对称的，只需在一相上用一个电流继电器来实现。n过负荷保护经过延时作用于信号。n为防止外部短路时误发信号，过负荷保护动作时间，应大于变压器过电流保护时间。通常取为10s。n时间继电器的线圈应允许有较长时间通过电流，应选用线圈串有限流电阻的时间继电器。n变压器的过负荷保护，其组成、原理与线路的过负荷保护基本相同。n过负荷保护的动作电流应为： iKIKI/NTrelop可靠系数，采用 1.21.3 图图744变压器的定时限

59、过电流保护、电流速断保护和过负荷保护变压器的定时限过电流保护、电流速断保护和过负荷保护的综合电路的综合电路 六、变压器低压侧单相短路保护六、变压器低压侧单相短路保护对变压器低压侧的单相短路，可采取下列措施之一：（1）在变压器低压侧装设三相都带过流脱扣器的低压断路器，这一断路器，既作低压主开关，又可用来保护低压侧的相间短路和单相短路。（2）在变压器低压侧装设熔断器，熔断器可用来保护低压侧的相间短路和单相短路，但熔断器熔断后需更换熔体才能恢复供电，因此只用于不重要负荷的变压器。（3）在变压器低压侧中性点引出线上装设零序电流保护。这种零序电流保护的动作电流按躲过变压器低压侧最大不平衡电流来整定。（4

60、）采用两相三继电器结线或三相三继电器结线的过电流保护，这种保护使低压侧发生单相短路时的保护灵敏度大大提高。以上四项措施中，以第1项措施应用最广，既满足了低压侧单相短路保护要求，又操作方便，适于实现自动化的要求。 对对Dyn11联结的变压器，联结的变压器，由由于低压侧的单相接地故障电流比于低压侧的单相接地故障电流比较大。较大。可利用高压侧的过电流保可利用高压侧的过电流保护装置兼作低压侧的单相接地保护装置兼作低压侧的单相接地保护。护。六、变压器低压侧单相短路保护六、变压器低压侧单相短路保护要求要求保护灵敏度保护灵敏度(1)(1)k 2k.min3IIK(1).min1.5wkseniopK IKK