电流保护和比率差动保护课件

电流保护和变压器比率差动保护2018.022.故障3.不正常运行断线

短路三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短路等单相断线两相断线过负荷、过电压频率降低、系统振荡等1.正常电力系统运行状态

1.当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。

2.当电力系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。继电保护的任务根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。测量逻辑执行被测物理量整定值跳闸或信号测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。二、保护装置构成基本原理和组成继电保护装置按保护对象分按保护原理分按故障类型分按保护技术分按保护作用分输电线路保护发电机保护变压器保护电动机保护母线保护机电型保护整流型保护晶体管型保护集成电路型保护微机保护电流保护电压保护距离保护差动保护方向保护零序保护主保护后备保护辅助路保护相间短路保护接地故障保护匝间短路保护断线保护失步保护失磁保护及过激磁保护继电保护装置的分类对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求:

选择性速动性灵敏性可靠性电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围的一种性能。

保护快速切除故障的性能。故障切除时间包括继电保护动作时间和断路器的跳闸时间。在规定的保护范围内，保护对故障情况的反应能力。要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作；而在不该动作时，它能可靠不动，即不发生错误动作。该动则动，不该动则不动三、对继电保护的基本要求1、2跳闸5、6跳闸7、8跳闸若7QF拒动，保护5动作跳开5QF将故障切除，停电范围扩大了。但是如果保护5不动作跳闸，故障线路就无法切除，因此，此时保护5的动作也是有选择性动作，若保护7和7QF正确动作于跳闸同时，保护5也动作跳开5QF，则保护5的动作就是非选择性动作，称为越级跳闸。选择性举例

灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为，也称为灵敏度。在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑：1.在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的运行方式；2.在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作的短路类型；3.在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵敏度校验点（计算所选的短路点）。灵敏性线路相间短路的电流保护一、无时限电流速断保护二、限时电流速断保护三、定时限过电流保护四、阶段式电流保护流过保护1的短路电流大于整定的动作电流时:保护动作.1.工作原理

线路上发生三相短路时,流过保护1的短路电流:—系统等效电源的相电动势

—系统等效电源到保护安装处之间的正序阻抗

—保护安装处之间的至短路点之间的正序阻抗

0最大运行式下最小运行方下为了保证选择性，电流速断保护的动作电流应躲过下一线路首端（或本线路末端）短路故障时流过本保护的短路电流

最大运行方式下，被保护线路末端N发生金属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。

无时限保护不能保护线路全长,保护范围随运行方式而变化第一节无时限电流速断保护2.接线原理信号

电流互感器电流继电器中间继电器信号继电器第一节无时限电流速断保护1.工作原理00由于无时限电流速断保护一般不能保护线路全长，为切除本线路无时限电流速断保护范围以外的短路故障，为此增设第二套电流速断保护，即限时电流速断保护

限时电流速断保护。它的动作范围应包括被保护线路全长。为了获得动作选择性，第二套电流速断保护必须带时限，以便和相邻线路Ⅰ段电流速断保护相配合，

所带的时限只比瞬时电流速断保护大一个或两个时限级差⊿t，所以称它为限时电流速断保护。此情况下，它的保护范围不超越相邻线路Ⅰ段或Ⅱ段电流保护的保护范围保护2无时限电流速断范围保护1限时电流速断范围保护1无时限电流速断范围2.动作电流整定保护1的限时电流速断动作电流应为:

考虑到电流计算和整定误差等不利因素，故引入可靠系数后写为:

3.动作时限选择保护1的限时电流速断保护区延伸到m点,为使在nm之间发生故障时不误动作,动作时间应为:

第二节限时电流速断保护4.灵敏度校验

为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵敏度。通常用灵敏系数来表示。—在最小运行方式下被保护线路末端发生两相金属性短路故障时流经保护的电流。第二节限时电流速断保护5.原理接线

限时电流速断保护与无时限电流速断保护接线的主要区别是将中间继电器换成了时间继电器。当电流继电器动作后，须经过时间继电器的延时后，才能动作于跳闸。第二节限时电流速断保护

限时电流速断保护虽能保护线路的全长，但不能作为下一线路保护的后备。而定时限过电流保护不仅能保护本线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后备保护的作用。这是因为过电流保护不是按躲过某一短路电流，而是按躲过最大负荷电流来整定的，故它的动作电流值较低，灵敏度较高，保护范围大。

第三节定限时过电流保护定时限过电流保护也是靠适当选取动作电流和动作时限来获得选择性的。

一、定时限过电流保护动作电流的整定原则

1）动作电流应整定得大于该线路上可能出现的最大负荷电流2）在外部短路故障切除后，电流继电器能可靠返回。

第三节定限时过电流保护二、定时限过电流保护动作时限的整定原则

1）过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择

第三节定限时过电流保护三、定时限过电流保护限的灵敏度校验

灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑：(1)当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点应选在本线路末端（2）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时，其校验点应选在相邻线路（元件）末端，当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能更好的保护方式。第三节定限时过电流保护

将无时限电流速断、限时电流速断及定时限过电流保护组合在一起，构成一整套保护，使之相互补充和配合，称为三段式电流保护。通常将无时限电流速断保护称为I段；限时电流速断保护称为Ⅱ段；定时限过电流保护称为Ⅲ段。

I段和Ⅱ段保护共同组成线路的主保护，Ⅲ段保护作为本线路I、Ⅱ段保护的近后备，也作为下一线路保护的远后备。第四节阶段式电流保护1保护I1段保护范围1保护1段保护范围2保护I段保护范围1保护II1段范围

三段式电流保护保护范围示意图相间短路的方向电流保护

二、中性点直接接地电网中单相接地故障的保护一、方向问题的提出及方向电流保护三、小接地电流系统单相接地故障的保护一.方向问题的提出K1点短路要求:K2点短路要求:如果还采用一般的电流保护作为相间短路保护时，往往满足不了选择性要求。

第一节方向问题的提出及方向电流保护二.解决问题的措施根据流经保护的短路功率方向加装功率方向元件

设母线向线路为功率方向的正方向,正方向动作,反方向不动作正方向正方向正方向正方向反方向反方向反方向正方向将两个方向的保护拆开看成两个单电源辐射形电网的保护。其中，保护1、3、5为一组，保护2、4、6为另一组，如各同方向保护的时限仍按阶梯原则来整定第一节方向问题的提出及方向电流保护三、接地故障时零序分量的分布特点

故障点处、母线M和N处的零序电压为

当K点发生单相接地短路时，故障点处的零序电流为

零序电压、零序电流的分布具有下特点：(1)故障点处的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零。

(2)零序电流是由故障点处零序电压产生，只在故障点与中性点接地的变压器之间流动。并由大地构成回路。(3)零序或负序功率方向与正序功率方向相反，即正序功率方向为由母线指向故障点，而零序功率方向却由故障点指向母线。第二节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护

1.无时限零序电流速断保护0工作原理和整定与相间短路的无时限电流速断保护类似1、躲过被保护线路末端接地短路故障时，流过本保护的最大零序电流。

可靠系数，一般取1.25-1.3。

N处发射接地故障时，最大零序电流。2、躲过断路器三相触头不同时合闸时，流过保护的最大零序电流。

—

可靠系数，一般取

1.1-1.2。

—

三相触头不同时合闸时，最大零序电流。3、当被保护线路采用单相自动重合闸时，保护还应躲过单相重合闸过程中出现非全相运行又伴随振荡时的零序电流。

-可靠系数，一般取

1.1-1.2。

—

非全相振荡时的零序电流。

零序电流I段的动作电流取上述三个条件计算的最大者。第二节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护

2.限时零序电流速断保护0限时零序电流速断保护工作原理和整定与相间短路的限时电流速断保护类似,其动作时限和电流与相邻线路零序I段配合。1、按与相邻线路的零序电流I段配合

__可靠系数，一般取1.25-1.3。

__分支系数.2、按躲过非全相运行时的零序电流整定“躲非全相运行Ⅱ段”

__本线路非全相运行时的最大零序电流。

零序Ⅱ段的灵敏度应按被保护线路末端接地故障时流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求Ksen≥1．3～1．5。

第二节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护

3.零序过电流速保护零序过电流速保护工作原理和整定与相间短路的过电流保护类似1．躲过相邻线路出口处发生三相短路时，流过保护的最大不平衡电流。

--相邻线路出口处发生三相短路时，零序电流滤过器所输出的最大不平衡电流。

可按下式计算

—非周期分量系数，取1-2

—电流互感器同型系数，三相同型时取0.５不同型时取1。

—电流互感器10%误差，取0．１；

—相邻线路出口处三相短路时，流经保护安装点的最大短路电流。2.与相邻线路III段零序电流保护的灵敏度取得配合第二节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护

一.中性点不接地系统单相接地的特点NU&CE&CI&AE&CE&BE&CI&第三节小接地电流系统单相接地故障的保护二、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点第三节小接地电流系统单相接地故障的保护瓦斯保护纵差动保护或电流速断保护

油箱外引出线相间短路油箱内故障过电流保护零序保护二、不正常运行：过负荷过负荷保护一、常见故障主保护（后备保护）外部相间短路外部相间短路外部接地短路外部接地短路变压器保护一、瓦斯保护原理及构成

反应变压器油箱内部故障产生的气体而动作,主要由瓦斯继电器构成,轻瓦斯动作于信号,重瓦斯动作于跳闸.瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，它安装在变压器的油箱和油枕之间的连接管道中.变压器保护变压器纵差动保护1、基本原理及实现的特点:

变压器纵差动保护通常采用环流法接线。原理与输电线路类似，但在实现时应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位不同。变压器保护变压器星形侧电流互感器按角形接线变压器角形侧电流互感器按星形接线2、影响差动保护的因素及措施:分析励磁涌流的特点励磁涌流影响的措施变压器差动保护的构成

正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流的3％～5％，所以对保护无影响。而当变压器空载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电流可达额定电流的6～8倍，这称为励磁涌流，可引起差动保护误动作。

含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧；励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量；励磁涌流相邻波形之间存在“间断角”。

采用具有速饱和变流器的BCH型