2022电力系统继电保护原理讲义

电力系统继电保护原理培训讲义2023电流保护继电特性继电器的动作明确干脆，不可能停留在某一个中间位置,保证其动作确切可靠一、电流速断保护(I段)

反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，满足快速性要求整定动作值选择性条件实际整定（引入可靠系数）

2.短路电流变化规律

(1)短路距离故障离电源越远,短路电流越小(2)故障类型根据电力系统故障分析,相间短路时(3)系统运行方式最大方式:通过保护的短路电流为最大的方式(ZS.min)最小方式:通过保护的短路电流为最小的方式(ZS.max)最大运行方式下三相短路通过保护的短路电流为最大最小运行方式下两相短路时通过保护的短路电流最小两种方式下分别有最大\最小保护范围(4)最大/最小短路电流曲线2.校验保护范围对保护A要求:解法析令解得最小保护范围越长，电流速断保护动作越灵敏单位线路长度的阻抗：

Z1＝0.4/km（简化计算时）二、电流定时限速断保护(II段)切除本线路速断范围以外的故障，保护本线路的全长作为速断的后备1.动作原理保护范围延伸到下一条线路为保证选择性，必须使保护的动作带有一定的时限为了使动作时限尽量缩短，考虑使它的保护范围不超出下一条线路速断保护的范围其动作时限比下一条线路的速断高出一个时间阶段2.整定动作值选择性条件实际整定（引入可靠系数)3.保护装置灵敏性的校验

校验条件:

系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路(即最不利情况下，动作最不灵敏)

灵敏性不能满足要求时,考虑进一步延伸限时电流速断的保护范围，使之与下一条线路的限时电流速断相配合

三、定时限过电流保护（III段）保护本线路及相邻下条线路的全长本线路I、II段保护的近后备（装置故障）相邻线路的保护的远后备（装置故障及开关失灵）1.工作原理起动电流大于（躲开）最大负荷电流起动电流大于（躲开）最大自起动电流保护定值不能保证选择性为保证选择性，必须使保护的动作带有一定的时限相邻线路动作时限配合关系：阶梯时限特性2.整定动作值（1）自起动电流故障切除后电压恢复时，电动机有一个自起动的过程，且自起动电流大于正常工作电流

（2）动作值整定（引入可靠系)整定条件：返回电流大于最大自起动电流Kfh越小，则保护的起动电流越大，其灵敏性就越差，因此要求电流继电器应有较高的返回系数。(3)动作时间整定保护动作值不能保证选择性：（故障电流流过保护时过电流继电器均起动）按阶梯时限特性整定动作时间：单侧电源网络中过电流保护动作时限的选择说明

3.保护装置灵敏度的校验

校验条件:

系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路(即最不利情况下，动作最不灵敏)（1）近后备（校验点取本线路末端）（2）远后备（校验点取相邻线路末端）

四、电流保护的接线方式1、接线方式（LJ与LH二次绕组连接关系）2、不同接线方式性能比较

中性点直接接地、非直接接地电网各种接线方式均能正确反应各种相间故障中性点非直接接地电网（35KV以下）（1）单相接地故障特点故障相电压为零，非故障相电压升高倍只存在很小对地电容电流，无短路故障电流保持三相相间电压对称，允许继续短时运行要求：不同点两点接地短路时，只切除一个短路点以减少停电范围（2）不完全星形接线两继电器方式AB、BC异地两点接地故障：B相无LH、LJ，只切除A或C相故障（2/3几率）AC异地两点接地故障：同时切除A、C相故障（1/3几率）（3）变压器后两相短路故障分析AB相故障三角形侧故障相量分析故障特殊相为C相，有可作三角形侧电流向量图变压器高、低压侧序分量相位关系：

可作星形侧电流向量图（4）不完全星形接线三继电器方式根据降压变压器后两相短路故障分析，变压器高压侧B相电流是其它两相电流的2倍在电流保护接于降压变压器的高压侧以作为低压侧线路故障的后备保护时，如果保护是采用三相星形接线，保护灵敏系数增大一倍

实际系统中多采用不完全星形接线三继电器方式五、三段式电流保护整定计算举例例题

如图所示网络中中，对保护A进行三段式电流保护整定计算，并计算继电器的动作电流。线路AB的负荷电流为230A,Z1=0.4(欧姆/公里),Kk1=1.25;Kk2=1.1；Kk3=1.2;Kzq=1.5;Kh=0.85。nCT=300/5。1.线路AB的保护A速断保护求动作电流为保证选择性，按躲开线路BC末端的最大短路电流Id(3).B.max整定速断不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作电流动作时间(固有动作时间)：灵敏度校验：满足要求2.线路AB的保护A的II段保护求动作电流与下条线路电流速断动作值配合：不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作电流动作时间：灵敏度校验：

系统最小运行方式下，本线路末端发生两相短路

(最不利情况下，动作最不灵敏)

满足要求3.线路AB的保护A的III段保护求动作电流躲过本线路最大负荷电：不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作电流动作时间（阶梯时限特性）：灵敏度校验（1）：近后备：系统最小运行方式下，本线路末端发生两相短路

(最不利情况下，动作最不灵敏)

满足要求灵敏度校验（2）：远后备：系统最小运行方式下，相邻线路末端发生两相短路

(最不利情况下，动作最不灵敏)

满足要求六、功率方向继电器的900接线方式按相接线时存在动作的电压死区保护出口故障时例如：故障类型为时，A相功率方向继电器工作电压为零，出现动作死区改进：使用非故障相间电压参与比相，即采用900

接线方式（另以电压记忆消除三相出口短路电压死区）

接线方式：纯有功时，以上电压电流间相位差为最大灵敏角为（电流滞后电压为正角度）为GJ内角多电源网络中方向电流III段保护按单侧电源电流III段整定方式计算动作时间不能完全保证其选择性一般应配置GJ保证其选择性以下情况可不设GJ（1）同一母线上动作时间最长的电流III段，其动作时间可保证其选择性（2）负载线路的保护。因无电源，其反向故障时无短路电流对方向性电流保护的评价多电源网络中，必须采用方向性保护才有可能保证各保护的选择性应用方向元件以后将使接线复杂，投资增加，同时保护出口附近正方向发生三相短路时，出现方向保护的“死区”只在必需时使用方向元件，如：

电流速断保护定值不能保证选择性过电流保护动作时限不能保证选择性方向电流II段保护按单侧电源电流II段整定方式计算,但需考虑:

分支系数有助增电流时，方向II段保护的整定分支电路中有电源时,故障线路中的短路电流增大的现象，称为助增。如果前一级II段保护仍按原方式整定,则保护范围将大大缩短需考虑分支系数以保证II段保护足够的灵敏度实际整定保护AII段与保护BI段的保护范围配合(消除助增电流的影响)

其中对应保护BI段的保护范围末端故障时流过保护A的故障电流分支系数（减小了保护AII段定值）整定得:有助增电流时，分支系数的计算U=I1*Z1//ZS2I2=U/Z1Kfz=

I1/I2=(Z1+ZS2)/ZS2=1+Z1/ZS2=1+(ZS1+ZAB)/ZS2七、例题：在双电源系统中，负荷潮流方向、馈电线路过电流保护动作时限如图所示。问:(1)输电线路过电流保护动作时间;(2)哪些线路过电流保护必须安装功率方向元件?(3)在给定潮流方向的情况下,线路Lab,Lbc上功率方向元件的动作行为如何？解：(1)按阶梯时间特性计算保护1—4的过电流保护动作时限。考虑电源EM

单独作用:保护8为其末端线路保护，以其为基准进行计算：

t3=t8+

t=1.5+0.5=2st1=max{t3,t6,t7}+

t=t3+

t=2.5考虑电源EN

单独作用时保护5为其末端线路保护，以其为基准进行计算：

t2=t5+

t=1+0.5=1.5st4=max{t2,t6,t7}+

t=t7+

t=2.5s(2)必须安装功率方向元件的过电流保护a.母线A出线的保护：保护5为负载线路保护，则保护1不需设置功率方向元件。b.母线C出线的保护：保护8为负载线路保护，则保护4不需设置功率方向元件。c.母线B出线的保护：保护3，7的动作时间相等，均为最大动作时间:tmax=t3=t7=2s则保护2，3均需设置功率方向元件（方向标于图中，与保护正方向相同）保护6，7为负载线路保护，则保护6，7不需设置功率方向元件。(3)给定潮流方向下功率方向元件动作行为分析a.线路Lab上潮流方向与保护2动作正方向相反：保护2功率方向元件不动作。b.线路Lbc上潮流方向与保护3动作正方向相同：保护3功率方向元件动作。（但此时保护3电流元件不动作，因此方向性电流保护不动作。）八、(方向性)零序电流保护

零序电流的分布:取决于变压器中性点接地的位置与数量要点：零序方向电流保护的主要特点灵敏I段和不灵敏I段保护的差别与使用条件限时零序电流速断保护的灵敏系数不满足要求时所采取的措施（四段式零序电流保护）零序方向电流保护的主要特点(1)零序方向电流保护的灵敏度高，动作时限短，无电压死区。(2)零序电流保护受运行方式变化的影响较小。(3)零序保护不受三相对称的系统振荡、短时过负荷等的影响。(4)在110kV及以上的高压系统中，单相接地故障约占全部故障的70％——90％，采用专门的零序保护具有显著的优越性。灵敏I段和不灵敏I段保护的差别与应用区别:零序电流灵敏I段与零序电流不灵敏I段的定值整定原则不同，动作灵敏度不同应用：零序电流灵敏I段动作灵敏度高，作为全相运行、发生接地故障时的接地保护，非全相运行时需退出运行；零序电流不灵敏I段的动作灵敏度低，作为非全相运行、发生接地故障时的接地保护越靠近故障点的零序电压越高，因此零序方向元件没有电压死区

当故障点距保护安装地点很远时，由于保护安装处的零序电压较低，零序电流较小，可能存在动作死区作为相邻元件的后备保护时，必须校验方向元件的灵敏系数:采用相邻元件末端短路时，保护安装处的最小零序功率与GJ的最小起动功率之比来计算，并要求

Klm>2零序电流速断保护(灵敏I段和不灵敏I段保护)采用单相自动重合闸时，若不能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流，则：（a)设置灵敏一段：用于切除全相运行时接地故障；非全相运行状态时退出运行（闭锁灵敏一段）（b)设置不灵敏一段：用于切除非全相运行状态下又发生接地故障距离保护距离保护要点

圆特性阻抗继电器的动作方程、动作特性、交流接线圆特性阻抗继电器性能分析比较（允许Rg、躲Zf.min、躲振荡能力）三段式距离保护的整定计算原则和整定计算方法系统振荡及其影响一、阻抗继电器的动作特性分析与实现方法接线方式：相间/接地（零序补偿）阻抗继电器00接线方式

ZJAB(UJAB,IJAB)/ZJA(UJA,IJA+k3I0)1.全阻抗继电器动作特性(1)幅值比较方式阻抗比幅方程|ZJ|

|Zzd|

电压比幅方程|UJ|=|ZJIJ|

|ZzdIJ|

(2)相位比较方式阻抗比相方程

电压比相方程

比相电压D为工作电压，比相电压C为极化电压（即比相参考电压）2.方向阻抗继电器动作特性

(最大特点：动作具有方向性)以整定阻抗Zzd

为直径的过原点的圆(1)幅值比较方式阻抗比幅方程

电压比幅方程(2)相位比较方式阻抗比相方程

电压比相方程

比相电压D为工作电压，比相电压C为极化电压（即比相参考电压）,出口故障时存在电压死区，需使用电压记忆回路消除死区正方向故障时，继电器的起动阻抗随测量阻抗角变化当

J=

d

时，继电器的起动阻抗最大，为整定阻抗Zzd，对应的阻抗角为最大灵敏角

lm

lm<

d时，允许Rg能力增强改变电抗变换器DKB副边线圈中的电阻大小，可以改变最大灵敏角

lm方向阻抗继电器方向性明确，要求电流、电压线圈接入电流电压时不要接错极性；否则方向阻抗继电器正向故障拒动或反向故障误动3.偏移阻抗继电器动作特性偏移阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗

(1+)Zzd为直径的过原点(保护安装点)的圆其正向整定阻抗(I相限)为Zzd

其反向整定阻抗(III相限)为

Zzd(=0.1~0.2)继电器的圆心向量为

Z0=(1–)Zzd/2

继电器的半径为

Zr=(1+)Zzd/2(1)幅值比较方式阻抗比幅方程电压比幅方程(2)相位比较方式阻抗比相方程

电压比相方程

（3）

=0时，为方向阻抗继电器

=1时，为全阻抗继电器+R轴方向动作区域越大，受过渡电阻影响越小；但同时躲负荷能力越小，受振荡影响越大。单侧电源时，过渡电阻使得测量阻抗增大，区内故障可能拒动双侧电源时，过渡电阻使得测量阻抗增大/减小，区内/区外故障可能拒动/误动交流接线与动作方程的关系二、分支系数的影响与分支系数的考虑1.助增电流的影响有助增电流时的测量阻抗有助增电流时分支系数使测量阻抗大于实际短路阻抗距离保护II段区内故障可能被反应为区外故障，使实际保护范围缩短保护灵敏度校验时取可能的最大分支系数，对应实际保护范围最小的最不利情况Kfz=IBC/IAB=IBC/[IBCZ

/(Zs1+ZAB)]Kfz=[1+(Zs1+ZAB)/Zs2];Kfz.min=[1+(Zs1.min+ZAB)/Zs2.max]Kfz.max=[1+(Zs1.max+ZAB)/Zs2.min]有助增电流时分支系数2.有外吸电流的影响有外吸电流时的测量阻抗有外吸电流时分支系数使测量阻抗小于实际短路阻抗距离保护II段区外故障可能被反应为区内故障，使实际保护范围延伸保护整定时取可能的最小分支系数，对应实际保护范围最大的情况，以保证其选择性（不延伸进入下条线路II段保护范围）Kfz=IBC/IAB=[IAB(Zd//

Zd’)/Zd]/IAB=Zd’/(Zd+Zd’)=[ZBC’+(1-K1)ZBC]/2ZBC=1-K1/2有外吸电流时分支系数三、距离保护的整定计算（一）、距离保护I段（速断）

反应于阻抗降低而瞬时动作；不能保护本线路的全长对线路AB的距离保护I段，有保护范围为线路全长的80~85%，不受系统运行方式变化的影响动作时间:(二)、距离保护II段（限时速断）与相间电流保护类似,需考虑分支系数的影响1.与相邻线路I段配合2.躲开线路末端变压器低压侧出口短路实际整定值取1，2计算值中的最小值3.动作时间:

4.灵敏度校验距离保护II段保护本线路全长,则校验点为本线路末端:5.不满足要求时,与相邻线路II段配合动作时间为:(三)、距离保护III段1.按躲开最小负荷阻抗整定与相间电流保护III段类似,在考虑电机自启动时保证距离III段可靠返回注意整定2.灵敏度的校验

(1）近后备（校验点取本线路末端）（2）远后备（校验点取相邻线路末端）在校验灵敏度时,取Kfz=max(使灵敏系数减小的最不利情况)变压器容量很小时,ZT

很大,难以满足远后备灵敏度要求,允许KLM<1.23.用方向阻抗继电器

提高灵敏度按躲开最小负荷阻抗条件整定时,高于全阻抗继电器线路阻抗角大于负荷阻抗角

d>f整定:4.动作时间:

保护动作值不能保证选择性；需按阶梯时限特性整定动作时间5.

一次测量阻抗与二次测量阻抗ZJ=UJ/IJZj=Uj/Ij=(UJ/ny)/(IJ/nl)=(UJ/IJ)(nl/ny)四、系统振荡时电流电压的变化规律

以双侧电源网络为例分析:振荡中心

Z

/2考虑全相运行振荡三相对称，只需分析单相系统（1）M母线处测量阻抗为（2）任意点保护安装处测量阻抗的变化规律保护安装处背侧阻抗为ZM

时，有保护安装处测量阻抗为

m=1/2，测量阻抗轨迹过原点

m<1/2，测量阻抗轨迹在保护正方向

m>1/2，测量阻抗轨迹在保护反方向

系统振荡对阻抗继电器的影响振荡中心位于保护范围的正方向(m<0.5)若测量阻抗轨迹进入阻抗继电器动作区，阻抗继电器将受振荡影响而周期性误动作阻抗继电器将受振荡影响的程度与阻抗继电器的动作特性有关振荡中心在保护范围的反方向时(m>0.5)，阻抗继电器不受振荡影响一般距离保护III段动作时间大于振荡周期，因此不受振荡影响

反应测量阻抗变化速度的振荡闭锁振荡时，如果振荡中心在保护I段范围内，测量阻抗沿振荡中心周期性移动；测量阻抗按Z,Z’’,Z’顺序进入动作区；短路初瞬，测量阻抗突变为为短路阻抗，

Z’,Z’’,Z同时动作(短路点在I段范围内)可根据Z’,Z’’,Z动作时间的差别识别振荡五、例题：

如图所示，在一百一十千伏输电线路中，线路AB的负荷电流为335A,Kzq=1.5;Kfh=1.15,Kk’=0.85;Kk=1.25。负荷电流功率因数为cos

=0.8,其余参数见附图(电力图书馆公众号)。

110KV25KM36KM18KM

计算：线路AB零度接线相间方向阻抗距离保护一段、三段动作值。其中：阻抗继电器最大动作灵敏角为:75度；短路阻抗角为:75度；系统阻抗为:Xs=9.5欧姆；单位线路长度的阻抗为:X1=0.4(欧姆/公里)；电流互感变比为NLH=1200/5。解：（1）距离保护一段动作值整定Zdz.A’

=Kk’

ZAB=0.850.425=8.5Zdz.A’.J=Zdz.A’.NLH/NYH=1.86

（2）距离保护三段动作值ZfA.max=0.9UN/IfA.max=170.62全阻抗动作值：Zdz.A=ZfA.max/(KkKzqKh)=79.13方向阻抗动作值：

f=arccos(0.8)=36.870Zdz.A*=Zdz.A

/cos(d-f)=79.13/cos(750

-36.870)=100.6Zdz.A*J=Zdz.A*.NLH/NYH=21.95

高频保护高频（载波保护）保护要点高频保护保护范围为线路全长，动作时间为0秒（不考虑装置固有动作时间），用于220KV及以上超高压输电线路主保护高频通道的工作方式(故障时发信、长期发信和移频(混合)方式)及其特点高频信号(闭锁、允许和跳闸信号)的性质及其特点高频闭锁方向保护相差高频保护高频通道工作方式短时发讯方式正常不发讯，仅线路故障时发讯优点：减少干扰，延长发讯机寿命缺点：需定时手动发讯，检查通道完好性长时发讯方式正常发讯,优点：加快保护动作速度；可实时检测通道完好性缺点：对其它通讯干扰强；对发讯机性能要求高混合方式正常时只发小功率监频讯号，实现对通道完

好性的检测线路故障时增大发讯功率，发出跳频信号应用广泛的复用载波机均采用混合方式工作优点：减少干扰，延长发讯机寿命自动检查通道完好性讯号的作用方式保护动作：P=1；收讯动作：GSX=1保护动作跳闸：L=1（1）跳闸讯号常以一端的电流速断、零序速断、距离I段启动发讯，则收讯即可跳闸收讯为跳闸的充分必要条件：

L=P+GSX（2）允许讯号常以一端的电流、零序、距离II段配合允许讯号工作，收讯为跳闸的必要条件：

L=P·GSX（3）闭锁讯号常以一端的方向零序、距离III段配合闭锁讯号工作，停讯为跳闸的必要条件：

高频闭锁方向保护（一）基本原理保护区内故障：两侧保护方向元件S+动作，均不发讯，保护动作跳闸保护区外故障：近故障侧保护方向元件S+不动作，启动发讯，闭锁对侧保护（二）电流启动方式的高频闭锁方向保护1.原理框图2.元件功能说明故障起动元件I，I’灵敏度不同I为灵敏电流元件，起动发讯I’为不灵敏电流元件，开放功率方向元件区外故障时，远故障侧I’

动作时，近故障侧I必然动作，可靠起动发讯闭锁对侧（考虑CT误差的影响）S+

：保护正方向故障时动作的功率方向元件区内故障：两侧S+

，I’

动作后停讯，经t2延时后出口跳闸区外故障：近故障侧S+

不动作，I动作后起动发讯闭锁对侧延时t1作用：区外故障切除后，近故障端保护继续发讯t1以闭锁对端保护用于防止近故障端保护I先返回（停止发讯）、远故障端S+

，I’

后返回时引起的误动延时t2作用：通道配合延时区外故障时，远故障端S+

，I’动作，需经t2延时才能出口，以保证可靠收到对侧闭锁信号（三）功率方向元件启动方式的高频闭锁方向保护1.原理框图（S–

：保护反方向故障时动作的功率方向元件）2.动作过程说明区内故障：两侧S+

元件动作，S–不动作，经t2延时后出口跳闸区外故障：近故障侧S+

不动作，S–

动作后起动发讯闭锁对侧要求：S–

动作灵敏度高于S+

，保证区外故障时近故障侧S–可靠发讯3.高频闭锁方向的功率方向元件（1）基本要求

1)可反应所有类型的故障

2)没有电压死区

3)振荡时不误动分析900接线功率方向元件有电压死区，振荡时可能误动零序功率方向元件只能反应K(1),K(1,1)都不能满足要求（2）负序功率方向元件的特点1)可反应所有不对称故障;增加电压记忆后,也可反应三相对称故障;2)没有电压死区;保护区外故障时,近故障侧负序电压(功率)高于远故障侧负序电压(功率),容易实现灵敏度配合3)振荡时三相对称,不存在负序分量,负序功率方向元件不误动因此,负序功率方向元件在高频闭锁保护中得到了广泛的应用相差高频保护基本原理原理框图

元件功能说明故障起动元件(I2+KI0)低定值元件为灵敏电流元件，起动发讯高定值元件为不灵敏电流元件，开放相差保护比相元件区外故障时，远故障侧高定值元件动作时，近故障侧低定值元件必然动作，可靠起动发讯闭锁对侧，防止单侧发讯导致保护误动(I2+KI0)可反应各种不对称故障；对于三相对称故障，故障初瞬(I2+KI0)短暂动作后以记忆回路保持其动作状态，或以电流、阻抗元件辅助起动操作电流元件(I1+KI2)相差高频保护中，将三相电流综合为复合电流(I1+KI2)比相，可正确反映各种不同类型的故障(I1+KI2)控制高频发讯机发讯（对高频电流进行调制），称为操作电流K=6~8，保证了各种区内各种不对称故障的灵敏性；

I1保证了在区内三相对称故障时操作元件的可靠工作相差保护相继动作区区内故障最不利情况：K(3),

max=arg(EM/EN)=700M侧考虑线路阻抗角：

d=600N侧考虑电机、变压器阻抗角：

d=900

max=arg(IM/IN)=1000考虑LH误差角(电流互感器容量满足10%误差曲线时，二次电流角度误差小于70)、信号传输延迟产生的误差角度，有

max=1220

60×l/100N侧保护高频信号相位差为

max=1220–60×l/100

高频信号间断角

=1800

–

max>

b,保护动作M侧保护高频信号相位差为

max=1220+60×l/100

高频信号间断角

=1800

–

max<

b,保护拒动注意：此时M侧高频信号相位差大于(1800-

b)

N侧保护动作跳闸后停止发讯，M侧保护单侧发讯，高频信号间断角为1800，可靠跳闸：称为：相继动作第五章自动重合闸5.1自动重合闸的作用1、输电线路特点—易发生瞬时性故障瞬时性故障（又称自消性故障、暂时性故障）由继电保护装置动作断开电源后，故障点的电弧自行熄灭，绝缘介质重新恢复强度，故障自行消除，此时若重新合上断路器，就能恢复供电。永久性故障在故障线路电源被断开之后，若重新合上断路器，由于故障依然存在，线路还要被继电保护装置切除，因而就不能恢复正常的供电。1kV及以上电压的架空线路或电缆与架空线路的混合线路上，只要装有断路器，一般应装设ARC。2、自动重合闸概念自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置，简称ARC（旧称ZCH）。瞬时性故障☞重合成功永久性故障☞重合不成功3、自动重合闸的作用：（1）对暂时性故障，可迅速恢复供电，提高供电的可靠性。输电线路80%~90%为瞬时性故障；一次重合成功率60%~70%

二次重合成功率80%~90%（2）对两侧电源线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量。联络线跳开☞功率不平衡☞功角δ↑☞失步

P（Q）不足→→f↓（U↓）

P（Q）过剩→→f↑（U↑）（3）可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。误跳闸：继保动作、QF操作机构不良、认为误碰（4）加快事故后电力系统电压恢复速度。电机未完全制动，自起动电流小（5）节省建设输电线路投资。缓建或不建第二回线（6）弥补输电线路耐雷水平降低的影响。4、自动重合闸的不利影响采用自动重合闸后，当重合于永久性故障时，也将带来一些不利影响。(1)电力系统将再次受到短路电流的冲击，对超高压系统还可能降低并列运行的稳定性，可能引起系统振荡。(2)使断路器的工作条件更加恶劣。因在短时间内连续两次切断短路电流，对于油断路器必须予以注意，因为第一次跳闸时，由于电弧的作用，已使绝缘介质的绝缘强度降低；在重合后第二次跳闸时，是在绝缘强度已经降低的不利条件下进行的，因此，油断路器在采用了重合闸以后，其遮断容量也要不同程度的降低(一般降低到80%左右)。5.2自动重合闸的基本要求（1）ARC动作应迅速；（2）由运行人员手动或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸装置不应动作；

(3)手动合闸于故障线路时，继电保护跳开后，自动重合闸装置不应动作；（4）对于双侧电源，应考虑合闸时两侧电源间的同步问题；采用重合闸的目的有两点：一是保证并列运行系统的稳定性；二是尽快恢复瞬时故障元件的供电，从而自动恢复整个系统的正常运行。（5）动作的次数应符合预先的规定。如一次重合闸就只能重合一次；当重合于永久性故障而断路器再次跳闸后，就不应再重合。（6）动作后应能自动复归，为下一次动作做好准备；（7）重合闸时间应能整定，并有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作，以便更好地与继电保护相配合，加速故障地切除。（8）当断路器处于不正常状态时(如操动机构中使用的气压、液压异常等)，应将ARC装置闭锁。自动重合闸的类型按照自动重合闸装置作用于断路器的方式可分为：1.三相重合闸不论发生单相短路还是相间短路，继保动作后均使断路器三相同时断开，然后重合闸再将三相同时投入。当前一般只允许重合闸一次，故称三相一次自动重合闸装置。2.单相重合闸在110kV及以上系统，架空线路的线间距大，相间故障机会很少，主要是单相接地故障。在单相接地只把故障相断开，再进行单相重合，其余两相继续运行，这样大大提高供电的可靠性和系统并列的稳定性。如果是永久性故障，且系统又不允许非全相长期运行，则重合后保护将跳闸，并不再重合。3.综合重合闸单相重合闸和三相重合闸综合到一起，发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作；当发生相间短路时，采用三相重合闸方式工作。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸装置。对一个具体的线路，究竟使用何种重合闸方式，要结合系统的稳定性分析选取，一般遵循下列原则：(1)没有特殊要求的单电源线路，采用一般的三相重合闸；(2)凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线路，都应选用三相重合闸；(3)当发生单相接地短路时，如果使用三相重合闸不能满足稳定性要求而出现大面积停电或重要用户停电者，应当选用单相重合闸和综合重合闸。5.3单侧电源输电线路的三相一次自动重合定义：当输电线路上不论发生单相接地短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器断开，然后自动重合闸装置启动，经预定延时(一般为0.5s～1.5s)发出重合脉冲，将三相断路器同时合上。对单侧电源线路三相自动重合闸的基本要求安装地点：线路电源侧适用范围：35kV及以下线路（三相一次重合闸）线路特点：只有一个电源供电（不存在非同期合闸问题）重合闸的实现元件有电磁型、晶体管型、集成电路型及微机型等，它们的工作原理是相同的，只是实现的方法不同。主要由重合闸启动、重合闸时间、一次合闸脉冲、手动跳闸后闭锁、手动合闸于故障时保护加速跳闸等元件组成。(1)重合闸启动。当断路器由继电保护动作跳闸或其他非手动原因而跳闸后，重合闸均应启动。(2)重合闸时间。启动元件发出启动指令后，时间元件开始记时，达到预定的延时后，发出一个短暂的合闸命令。(3)一次合闸脉冲。当延时时间到后，它立即发出一个可以合闸的脉冲命令，并且开始记时，准备重合闸的整组复归，复归时间一般为15s～25s。在这个时间内，即使再有重合闸时间元件发出命令，它也不再发出可以合闸的第二次命令。三相一次重合闸的构成(4)手动跳闸后闭锁。当手动跳开断路器时，也会启动重合闸回路，为消除这种情况造成的不必要合闸，常设置闭锁环节，使其不能形成合闸命令。(5)重合闸后加速保护跳闸回路。对于永久性故障，在保证选择性的前提下，尽可能地加快故障的再次切除，需要保护与重合闸配合。5.4双侧电源线路的三相一次自动重合闸双侧电源应考虑的两个因素：（1）时间的配合：考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，此时须保证两侧均跳闸后，故障点有足够的去游离时间。（2）同期问题：重合时两侧系统是否同步的问题以及是否允许非同步合闸的问题。2、两侧电源线路上的主要合闸方式（1）快速自动重合方式：当线路上发生故障时，继电保护快速动作而后进行自动重合。其特点是快速，须具备下列条件：a、线路两侧均装有全线瞬时保护。b、有快速动作的DL，如快速空气断路器。c、冲击电流<允许值。（P158，下表）（2）非同期重合闸方式：就是不考虑系统是否同步而进行自动重合闸的方式（期望系统自动拉入同步，须校验冲击电流，防止保护误动）。（3）检查双回线另一回线电流的重合闸方式在没有其他旁路联系的双回线路上，当不能采用非同步合闸时，可采用检定另一回线路上有无电流的重合闸。采用这种重合方式的优点是因为电流检定比同步检定简单。（4）自动解列重合闸方式：双侧电源单回线上d点短路，保护1动→1DL跳闸，小电源侧保护动→跳3DL，1DL处ZCH检无压后重合，若成功，恢复对非重要负荷供电，在解列点实行同步并列→恢复正常供电。5.5具有同步检定和无压检定的重合闸：在两侧的断路器上，除装有单侧电源线路的ZCH外，在一侧（M侧）装有低电压继电器，用以检查线路上有无电压（检无压侧），在另一侧（N侧）装有同步检定继电器，进行同步检定（检同步侧）。1）工作过程：2）两点说明：a、通常两侧都装设低电压继电器和同步检定继电器，利用连结片定期切换其工作方式，以使两侧工作条件接近相同。b、在检无压侧也同时投入同步检定继电器，使两者的触点并联工作。注：在使用同步检定的一侧，绝对不允许同时投入无压检定继电器。5.6、重合闸动作时限的选择原则1、单侧电源线路的三相重合闸：原则上越短越好，但应力争重合成功，保证：（1）故障点电弧熄灭、绝缘恢复；（2）断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳闸，否则可能发生DL爆炸，如果采用保护装置起动方式，还应加上DL跳闸时间。根据运行经验，采用1s左右。2、两侧电源线路的三相重合闸除上述要求外，还须考虑时间配合，按最不利情况考虑：本侧先跳，对侧后跳。动作时限配合示意图不对应起动方式保护起动5.7自动重合闸与继电保护的配合1、重合闸前加速保护（简称“前加速”）当任一线路发生故障，保护瞬时动作予以切除，若重合不成功，第二次动作切除故障是有选择性的切除故障。L1、L2、L3上任一点故障，保护1速断动，跳1DL——>ZCH重合，若成功，恢复正常供电；若不成功，按选择性动作。优点：(1)能快速切除暂时性故障。(2)可能使暂时性故障来不及发展成为永久性故障，从而提高重合闸的成功率。(3)能保证发电厂和重要变电站的母线电压在0.6～0.7倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量。（4）使用设备少，只需一套ARC，简单、经济。缺点：(1)装有ARC线路的断路器工作条件恶劣，动作次数较多。(2)重合于永久性故障时，再次切除故障的时间会延长。(3)若重合闸装置或QF1拒动，则将扩大停电范围，甚至在最末一级线路上故障时，都会使连接在这条线路上的所有用户停电。主要用于35kV以下由发电厂或重要变电所引出线，以便快速切除故障，保证母线电压。2、重合闸后加速保护（简称“后加速”）所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合。如果重合于永久性故障，则在断路器合闸后，再加速保护动作，瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。采用后加速的优点：(1)第一次跳闸是有选择性的，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中，一般不允许保护无选择性的动作，而后以重合闸来纠正(前加速的方式)。(2)保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然具有选择性。(3)和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般来说是有利而无害的。采用后加速的缺点是：(1)第一次切除故障可能带时限。(2)每个断路器上都需要装设一套重合闸，相比较为复杂。广泛应用于35kV以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上。2、应考虑潜供电流的影响：3、考虑非全相运行状态的影响（1）I2对发电机的影响：在转子中产生倍频交流分量，产生附加发热。（2）零序电流对邻近的通信线路直接产生干扰。（3）继电保护的影响：保护性能变坏，甚至不能正确动作。对会误动的保护采取闭锁措施等。当故障相线路自两侧切除后，由于非故障相与断开相之间存在有静电（通过电容）和电磁（通过互感）的联系，在故障点的弧光短路通道中仍有一定数值的电流，此电流即为潜供电流。三、故障选相元件对选相元件的基本要求有：(1)应保证选择性，即选相元件与继电保护相配合只跳开发生故障的一相，而接于另外两相上的选相元件不应动作。(2)在故障相末端发生单相接地短路时，接于该相上的选相元件应保证足够的灵敏性。（3）故障选相元件拒动时，应能延时的跳开三相线路。常用选相元件有如下几种：①电流选相元件：在每相上装设一个过电流继电器，其启动电流按照大于最大负荷电流的原则进行整定，以保证动作的选择性。这种选相元件适于装设在电源端，且短路电流比较大的情况，它是根据故障相短路电流增大的原理而动作的。②低电压选相元件：用三个低电压继电器分别接于三相的相电压上，低电压继电器是根据故障相电压降低的原理而动作。它的启动电压应小于正常运行时以及非全相运行时可能出现的最低电压。这种选相元件一般适于装设在小电源侧或单侧电源线路的受电侧，因为在这一侧如用电流选相元件，则往往不能满足选择性和灵敏性的要求。③阻抗选相元件、相电流差突变量选相元件等，由于其有较高的灵敏度和选相能力，故常用于高压输电线路上。相间电容、相间电感提供潜供电流，使熄弧时间长，所以单相重合闸动作时间一般应比三相重合闸的动作时间长。(1)不论是单侧电源还是双侧电源，均应考虑两侧选相元件与继电保护以不同时限切除故障的可能性。(2)潜供电流对灭弧所产生的影响。四、动作时限的选择五、对单相重合闸的评价主要优点：(1)能保证对用户的连续供电，从而提高供电的可靠性；(2)在双侧电源的联络线，可以两个系统之间的联系，提高系统并列运行的动态稳定性。缺点：(1)需要有按相操作的断路器。(2)需要专门的选相元件与继电器保护相配合，接线较为复杂。上在实现单相重合闸时，也总是把实现三相重合闸的问题结合在一起考虑，故称为“综合重合闸”5.9综合重合闸简介d(1)——>跳单相——>合单相。（单重方式）相间d——>跳三相——>合三相。（三重方式）四种运行方式：单重、三重、综重、直跳。作业：实现综合重合闸回路接线时，应考虑哪些因素？第九章发电机的继电保护

9.1发电机的故障、不正常工作状态

及其保护配置（一）发电机的故障1.定子绕组（1）定子绕组及引出线上的相间短路（2）定子绕组的匝间短路（3）定子绕组的单相接地故障2.转子绕组（1）转子绕组两点接地（2）转子励磁回路励磁电流消失

（二）发电机的不正常工作状态（1）外部短路引起的定子绕组过电流（2）外部不对称短路或不对称负荷引起的负序过电流和过负荷；（3）突然甩负荷引起的定子绕组过电压（4）失步（5）低励、失磁（6）逆功率（7）过励磁（8）频率异常（9）转子绕组的一点接地（10）发电机的误上电（11）断路器断口闪络（三）发电机应装设的保护（1）纵联差动保护（2）定子绕组匝间短路保护（横差动保护）（3）定子绕组接地保护（4）发电机外部相间短路保护（5）定子绕组过负荷保护（6）定子绕组过电压保护（7）转子表层过负荷保护（8）励磁绕组过负荷保护（9）励磁绕组一点及两点接地保护（10）失磁保护（11）过励磁保护（12）逆功率保护（13）失步保护（14）大容量发电机还应考虑配置低频保护、过频保护、起停机保护、误上电保护、断口闪络保护等；（15）发电机非电量保护，如采用水冷却发电机应配置断水保护；各种保护可动作于：（1）停机：跳闸、灭磁、关闭主汽门（2）解列、灭磁：跳闸、灭磁、原动机甩负荷（3）解列：跳闸、原动机甩负荷（4）增减出力：增加、减小原动机出力（5）缩小故障影响范围：跳母联断路器（6）程序跳闸：首先关主汽门、跳闸、灭磁（7）信号（一）保护原理接线

两组TA特性、变比一致

正常运行或区外故障时：

内部故障时：

一、纵联差动保护9.2发电机的纵差动保护（二）整定计算

1.按躲外部故障时的最大不平衡电流整定

互感器稳态最大误差非周期分量系数1.5～2同型系数0.5或1外部短路时的最大短路电流二次值2.当电流互感器二次回路断线时不误动

当纵联差动保护区外部发生短路故障时，按照图中所示极性关系可知，流入制动线圈的两个电流大小相等、方向相同，制动回路有输出；而流人工作线圈的电流为零，差动回路无输出。因此，纵联差动保护不动作。当纵联差动保护区内部发生短路故障时，如果流入制动线圈的两侧短路电流大小相等、方向相反，则两侧制动线圈的制动作用相抵消；而流入工作线圈的电流为两侧电流之和，差动回路有输出。因此，纵联差动保护动作于跳闸。无制动特性的纵联差动保护定值高，保护的灵敏度低，一般用于中小型发电机；对于100MW及以上的发电机，广泛采用具有比率制动特性的纵联差动保护；当工作线圈匝数与制动线圈匝数人关系为：

保护的动作量为：

保护的制动量为：

（三）采用比率制动特性的差动保护

最小动作电流：拐点电流：（三）采用比率制动特性的差动保护

最大制动系数：一般取0.2~0.4；（三）采用比率制动特性的差动保护

比率制动特性的斜率（四）发电机纵差动保护的灵敏性

计算条件：（1）发电机与系统并列运行以前，其出口发生两相短路；（2）发电机采用自同期并列时，在系统最小运行方式下，其出口发生两相短路；要求（五）评价(1)中性点附近存在死区距中性点处发生三相短路，故障点电阻为有必要设法减小定值以提高灵敏度，减小死区(2)不能反应匝间短路

(3)不能反映接地故障

短路电流很小，差动保护不能动作（三）评价(4)不受过负荷和系统振荡的影响1.原理接线二、发电机的不完全纵联差动保护

机端侧的全电流和中性点侧的分支电流构成不完全纵差保护。ABCTA2TA1

不仅可以反应相间短路，也可以反应匝间短路、分支开焊等故障。2.互感器变比的选择：ABCTA1TA2(1)变比匹配二、发电机的不完全纵联差动保护(2)由软件实现平衡2.互感器变比的选择：ABCTA1TA2二、发电机的不完全纵联差动保护3.中性点侧电流的选取

每相并联分支数为n，中性点处接入差动保护的支路数为N，一般应满足下面关系：A二、发电机的不完全纵联差动保护（一）定子绕组匝间短路的形式和特点

同相一分支的匝间短路同相不同分支之间的匝间短路9.3发电机横差动保护（1）在中性点连线上产生零序电流；（2）发生匝间短路时，在机端专用电压互感器的开口三角绕组两端，产生零序电压；（3）产生负序功率，其方向为由发电机内部指向外部；（a）正常情况（b）某一绕组内部匝间短路（c）同相不同绕组匝间短路（二）单元件横差动保护

（零序横差动保护）起动电流（二）单元件横差动保护

（零序横差动保护）1.接线简单，经济；2.对相间短路、匝间短路及分支开焊等故障都能反映；3.没有由于互感器的误差产生的不平衡电流，定值小，灵敏度高；

（三）裂相横差动保护

用于每相多个分支的发电机，将全部分支分成两部分构成差动保护，可反应几乎发电机内部的所有故障，是大型多分支发电机的有效保护方式。（三）裂相横差动保护

用于每相多个分支的发电机，将全部分支分成两部分构成差动保护1)正常运行或外部故障时

各分支电流大小相同，选择合适的TA变比，使此时的差动电流为0。2)内部故障时

相间、匝间短路或分支开焊故障时，各分支电势不再平衡，各分支电流不再满足正常时的关系，会有差动电流出现。（一）发电机定子绕组单相接地的特点故障点的各相对地电压为：9.4发电机的单相接地保护（一）发电机定子绕组单相接地的特点

零序电压的特点为：

故障点和机端的零序电压随故障点位置的不同而改变，而发电机机端零序电压与故障点零序电压相等；定子单相接地时零序电流的特点：发电机内部故障时：

当发电机定子绕组内部发生单相接地时，机端零序电流互感器中流过的电流为外接元件电容电流，方向由发电机流向母线；定子单相接地时零序电流的特点：发电机外部故障时：

当发生外部单相接地时，机端零序电流互感器中流过的电流为发电机本身的电容电流，方向由外部流向发电机；（1）有零序电压出现，其大小与α成正比；（2）接地点通过容性零序电流，大小与α及C0G、C0l有关；（3）当发电机定子绕组内部发生单相接地时，机端零序电流互感器中流过的电流为外接元件电容电流，方向由发电机流向母线；（4）当发生外部单相接地时，机端零序电流互感器中流过的电流为发电机本身的电容电流，方向由外部流向发电机；零序分量的特点：（二）利用零序分量的定子接地保护

1.零序电流保护

（1）零序电流互感器装在发电机出口；

当发电机定子绕组在中性点附近接地时，a很小，因而通过TA0的接地电容电流很小，保护存在死区；2.基波零序电压保护

动作电压整定值应躲开正常运行时的不平衡电压（包括三次谐波电压），以及变压器高压侧接地时在发电机端所产生的零序电压；

一般为15V

在中性点附近发生接地故障时，a很小，零序电压很小，也将存在死区；由于开口三角侧电压为100Ｖ，当定值为15Ｖ时，则死区为15%；（三）发电机100%定子接地保护

+发电机中性点加固定的工频偏移电压零序电压保护（85%）

附加直流或低频（20Hz或25Hz）电源利用发电机固有的三次谐波电势用于消除死区

两部分的保护区应相互重叠1.利用三次谐波电压构成的定子接地保护(1)各种发电机中都存在三次谐波电压；(2)

三次谐波电压具有零序分量的特点，提取方便；(3)

三次谐波回路与主变高压侧系统无关。三次谐波电压的优势：正常运行时的三次谐波电压E·3U·N3U·T33LNTCg2Cg2Ct结论：在正常运行时，发电机中性点侧的三次谐波电压总是大于发电机机端侧的三次谐波电压；单相接地时三次谐波电压时：时：比值的变化可以反应中性点侧50%范围内的接地故障；2.发电机100%定子接地保护装置的构成

保护发电机定子绕组中性点侧50%范围内的单相接地故障，且当故障点越靠近中性点时灵敏度越高；第一部分：零序电压保护

两部分的保护区应有一部分相互重叠

第二部分：利用三次谐波电压比值构成定子绕组接地保护

保护定子绕组机端侧的85%以上，当故障点越靠近机端侧时灵敏度越高；（一）负序过电流保护的作用

发电机负序过流保护是针对定子绕组电流不平衡而引起的转子过热的一种保护；负序电流在转子中引起的热量，正比于负序电流的平方和所持续的时间的乘积；采用负序电流作为后备保护，可以提高不对称短路的灵敏性；由于负序电流保护不能反应三相短路，需加装一个低电压起动的过电流保护，专门反应三相短路；9.5发电机相间短路的后备保护（二）定时限负序过电流保护

1234567两段式跳闸信号

保护时限特性与负序电流曲线不能很好配合。此外，也不能反应负序电流变化时发电机转子的热量积累过程，当出现负序电流忽升忽降或在较大的负序电流下持续一段时间后又降低到较小的数值时，保护来不及动作可能使转子损坏。因此在100MW及以上A<10的发电机装设负序反时限过电流保护。（三）反时限负序过电流保护

保护动作特性

或9.6发电机的失磁保护（一）发电机的失磁运行及其影响系统功角特性关系：转子运动方程式：失步前开始失步完全失步(二)失磁发电机机端测量阻抗的变化轨迹1.失磁后到失步前（等有功阻抗圆）

系统机端测量阻抗的轨迹与P有密切关系，对应不同的P值有不同的阻抗圆，且P越大时圆的直径越小；2.临界失步点（临界失步阻抗圆，等无功阻抗圆）

3.失步后的异步运行阶段

(三)其他运行方式下发电机机端测量阻抗

发电机与系统间发生振荡时的机端阻抗发电机外部故障时的机端阻抗发电机正常运行且向外输送有功和感性无功时的机端阻抗发电机正常运行且只输出有功时的机端阻抗发电机正常运行且输出有功，同时吸收部分感性无功时时的机端阻抗(四)失磁保护的构成方式（1）虽失磁，但未形成危害时，及时发信号；失磁后，危及发电机和系统安全运行时，动作于切机；（2）水轮发电机失磁后，瞬时发信号。而在临近失步或电压降低到某一临界值附近时，切机；（3）对于汽轮发电机，Q足够时，应瞬时或经短延时动作于信号和自动减负荷装置，或切换至备用励磁系统，并以发电机允许无励磁运行的时限切除发电机；Q不足时，立即发信号，在临近失步或电压降低到某一临界值附近时，切机；1.功能（1）静稳边界阻抗圆判据

（2）异步阻抗圆判据（3）无功方向判据（4）系统三相电压降低3.失磁保护的主判据4.失磁保护的辅助判据（1）励磁电压下降

（2）不出现负序分量（3）用延时躲振荡2.失磁保护的判据利用失磁后发电机定子参数的变化如：机端测量阻抗由第一象限进入第四象限；无功功率方向改变；机端电压下降；功角增大；励磁电压降低；励磁低电压元件4.汽轮发电机失磁保护装置阻抗元件母线低电压元件1~1.5s0.5~1s按躲空载运行时的最低励磁电压整定4.汽轮发电机失磁保护装置按临界失步阻抗圆进行整定按保证系统安全运行所允许的最低电压整定1~1.5s0.5~1s5.整定值能自动随有功功率P变化的转子低电压失磁继电器当失磁后励磁电压降低到整定值时，ＵＬ－Ｐ动作，使发电机减载；当达到静稳边界时，反应定子判据的阻抗元件Ｚ动作，两者组成与门后跳闸；转子低电压继电器9.7发电机-变压器组继电保护（一）发电机-变压器组纵差动保护的特点1.当发电机和变压器之间无断路器时

发电机变压器组纵差动保护单相原理图发变组差动发电机变压器组纵差动保护单相原理图发变机差动发变组差动2.当发电机和变压器之间有断路器时

变压器差动发电机差动（二）发电机电压侧单相接地保护的特点采用普通零序电压保护或100%定子接地保护并作用于信号（三）发电机过电流保护的特点（1）当发电机和变压器间没有分支线时，可以用发电机的过电流保护作为整组的保护;（2）当发电机和变压器间有分支线时，发电机的过电流保护应有两个时限，第I段时限动作于高压侧断路器，第II段时限断开所有侧断路器及励磁开关;微机发电机差动保护（1）包括差动速断部分、比率制动部分、电流互感器二次断线及差流越限告警部分；差动速断部分主要为了快速切除严重司内部故障;9.9微机发电机差动保护的功能框图本章学习重点了解发电机可能产生的故障类型和异常运行状态，以及发电机应有的保护方式。熟练掌握发电机纵差动保护的基本工作原理及其特点。熟练掌握发电机横差动保护的基本工作原理及其特点。熟练掌握发电机接地保护的基本工作原理及其特点。掌握发电机失磁保护的基本工作原理及其特点。了解发电机相间短路保护的配置及特点。了解发电机－变压器组继电保护的应用及特点。变压器的继电保护第一节变压器的故障类型

不正常运行状态及其保护方式

变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是十分贵重的元件，因此需要根据变压器容量和重要程度装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。变压器内部故障

油箱内故障：绕组的相间短路、接地短路、 匝间短路、铁心烧损等.油箱外部故障：套管和引出线上发生相间短 路和接地短路

油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会烧毁绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果油箱内故障油箱外部故障变压器不正常运行状态主要包括：

由于变压器外部相间短路引起的过电流（相间短路——过电流）由于变压器外部接地短路引起的过电流和中性点过电压（接地短路——过电流、中性点过电压）由于负荷超过额定容量引起的过负荷（过负荷）

由于漏油等原因而引起的油面降低（油面降低）

在过电压或低频率等异常运行方式下，发生变压器的过励磁（过励磁）

变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星形接线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属构件的过热。

变压器不正常运行时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。

保护方式

瓦斯保护

特点：动作迅速，灵敏性高，安装接线简单。反应油箱内的各种故障，不反应油箱外部的故障。对变压器油箱内的各种故障、应装设瓦斯保护，它反应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。装设范围：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。纵差动保护或电流速断保护

特点：反应变压器油箱内外故障对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应装设差动保护或电流速断保护。纵差动保护范围：6300kVA以上并列运行的变压器；10000kVA以上单独运行的变压器；容量为6300kVA以上的发电厂厂用变压器和工业企业中的重要变压器。电流速断的保护适用：10000kVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5s时。纵差动保护和电流速断动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。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，应采用下列保护：a、过电流保护：用于降压变压器，保护的整定值考虑在事故状态下可能出现的过负荷电流b、复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保护：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c、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：用于大容量升压变压器和系统联络变压器d、阻抗保护：对升压变压器和系统联络变压器当采用b、c的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用阻抗保护。外部接地短路时，应采用的保护

a、中性点直接接地电力网内，应装设零序电流保护

b、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。过负荷保护

对400kVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过励磁保护

高压侧电压为500kV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。（在变压器过励磁允许的范围内，保护作用于信号，超过允许值，可动作于跳闸）

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，应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。第二节变压器纵差动保护

主要是变压器内部绕组故障、外部套管及引出线故障构成变压器纵差动保护的基本原则

双绕组变压器Ｉ-Ｉ高压侧低压侧为变压器两侧的一次电流参考方向均由母线指向变压器、分别为两侧电流互感器的变比。

则流入差动继电器KD的电流为：因此纵差动保护的动作判据为：为相应的电流互感器二次电流设变压器的变比为:忽略变压器的损耗，正常运行和区外故障时有:Ｉ-Ｉ高压侧低压侧则差动电流可表示为：若选择电流互感器的变比，使之满足:则有：正常运行和变压器外部故障时，差电流为零，保护不会动作；

由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，为确保纵差动保护的正常工作，必须适当选取电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，即应使：其中：高压侧电流互感器变比：变压器的变比：低压侧电流互感器变比基本原则要实现变压器的纵差保护，必须适当的选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比，即由于变压器常采用Y，d11的接线方式，因此，其两侧电流的相位差为，若两侧电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，也会有一个差电流流入继电器，为消除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位校正过来。Ｉ-ＩＩ-ＩＩ-Ｉ变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形外部故障时由于，三种制动电流都等于变压器的穿越电流；内部故障时，制动电流的大小是不一样的，在不考虑负荷电流影响时，后两种方法的制动电流比较小。但应该指出，在故障电流很大，负荷电流影响可以忽略的情况下，各种方法都有很高的灵敏度；只有在故障电流与负荷电流差不多甚至更小时，分析各种制动电流的相对大小才是有意义的。

第三节变压器的电流和电压保护为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时作为差动保护和瓦斯保护的后备（变压器主保护的近后备保护，相邻母线或线路的远后备保护），变压器应装设过电流保护，根据变压器容量和系统短路电流水平不同，实现保护的方式有：过电流保护，低电压启动的过电流保护，复合电压起动的过电流保护及负序过电流保护。对并列运行的变压器应考虑因故障突然切除一台所出现的过负荷，当各台变压器容量相同时，可按：其中：n并列运行变压器的最小台数I