供配電技術(shù)第3版第七章ppt課件

1、第7章 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù) 內(nèi)容：繼電保護(hù)的作用是防止因短路故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)造成的電氣設(shè)備或供配電系統(tǒng)的損壞，提高供電可靠性，繼點(diǎn)保護(hù)是變電所二次回路的重要組成部分，也是供電設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 重點(diǎn):電力變壓器的繼電保護(hù)、電力線路的繼電保護(hù)本章講述繼電保護(hù)的基本知識和理論，及整定計(jì)算方法。7.1 繼電保護(hù)的基本知識 7.2 常用的保護(hù)繼電器7.3 電力線路的繼電保護(hù)7.4電力變壓器的繼電保護(hù)7.5高壓電動機(jī)的繼電保護(hù)7.6 610kV電力電容器的繼電保護(hù)7.7微機(jī)保護(hù)小結(jié)思考題與習(xí)題 7.1 繼電保護(hù)的基本知識 繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)供配電系統(tǒng)中電器設(shè)備發(fā)生的故障或異常運(yùn)行狀態(tài),并能動作于

2、斷路器跳閘或啟動信號裝置發(fā)出預(yù)告信號的一種裝置。7.1.1 繼電保護(hù)的任務(wù) 1自動地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備從供配電系統(tǒng)中切除， 使其它非故障部分迅速恢復(fù)正常供電。 2正確反應(yīng)電器設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)告信號，以便運(yùn)行 人員采取措施，恢復(fù)電器設(shè)備的正常運(yùn)行。 3與供配電系統(tǒng)的自動裝置如自動重合閘裝置，備用電源自動投 入裝置等配合，提高供配電系統(tǒng)的供電可靠性。 7.1.2 繼電保護(hù)的分類電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和電力線路，應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置。電力設(shè)備和電力線路短路故障應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可增設(shè)輔助保護(hù)。1主保護(hù)主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇

3、地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。2后備保護(hù)后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)兩種方式。（1近后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)拒動時(shí)，由該電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)。（2遠(yuǎn)后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)。3輔助保護(hù)輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。4異常運(yùn)行保護(hù)異常運(yùn)行保護(hù)是反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備或線路異常運(yùn)行狀態(tài)的保護(hù)。 7.1.3 繼電保護(hù)的要求1.可靠性 繼電保護(hù)在其所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生故障或不正

4、常運(yùn)行狀態(tài)，要準(zhǔn)確 動作，不應(yīng)該拒動作；發(fā)生任何保護(hù)不應(yīng)該動作的故障或不正常運(yùn)行狀 態(tài)，不應(yīng)誤動作。如圖7-1所示系統(tǒng)K點(diǎn)發(fā)生短路，保護(hù)3不應(yīng)該拒動作， 保護(hù)1和保護(hù)2不應(yīng)該誤動作。 2.選擇性 當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動作，只切除故障設(shè)備，使 停電范圍最小，保證系統(tǒng)中無故障部分仍正常工作。 4.速動性 發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)該盡快地動作切除故障，減小故障引起的損失，進(jìn)步 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.靈敏性 靈敏性是指繼電保護(hù)在其保護(hù)范圍內(nèi)，對發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能 力。 在繼電保護(hù)的保護(hù)范圍內(nèi)，不論系統(tǒng)的運(yùn)行方式、短路的性質(zhì)和短路的位置如 何，保護(hù)都應(yīng)正確動作。繼電保護(hù)的

5、靈敏性通常用靈敏度KS來衡量，靈敏度愈 高，反應(yīng)故障的能力愈強(qiáng)。 靈敏度Ks按下式計(jì)算： 7.1.4 繼電保護(hù)的工作原理 供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會引起電流增大、電壓降低、電壓和電流間相位角改變，利用上述狀態(tài)參量故障時(shí)與正常時(shí)的差別，可分別構(gòu)成電流保護(hù)、電壓保護(hù)、方向保護(hù)，利用線路始端測量阻抗降低和兩側(cè)電流之差還可構(gòu)成距離保護(hù)和差動保護(hù)等。繼電保護(hù)的種類很多，但其構(gòu)成基本相同，繼電保護(hù)裝置主要由測量比較單元、邏輯判斷單元和執(zhí)行輸出單元三部分組成，如圖7-2所示。 圖7-2繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成框圖1.測量比較單元 測比較單元測量被保護(hù)設(shè)備的某狀態(tài)參量，和保護(hù)裝置的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，判斷被

6、保護(hù)設(shè)備是否發(fā)生故障，保護(hù)裝置是否應(yīng)該起動。常用的測量比較元件有過電流繼電器、低電壓繼電器、差動繼電器和阻抗繼電器等。2.邏輯判斷單元邏輯判斷單元根據(jù)測量比較單元輸出邏輯信號的大小、性質(zhì)、先后順序、持續(xù)時(shí)間等，按一定的邏輯關(guān)系判斷故障量，確定是否應(yīng)使斷路器跳閘、發(fā)出信號或不動作，輸出相應(yīng)信號到執(zhí)行輸出單元。3.執(zhí)行輸出單元執(zhí)行輸出單元根據(jù)邏輯判斷單元的輸出信號驅(qū)動保護(hù)裝置動作，使斷路器跳閘、發(fā)出報(bào)警信號或不動作。 7.1.5繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展 隨著電力系統(tǒng)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)也得到快速發(fā)展。繼電保護(hù)也從電磁式、感應(yīng)式或電子式繼電器構(gòu)成的模擬保護(hù)發(fā)展到以微機(jī)保護(hù)構(gòu)

7、成的數(shù)字保護(hù)。電磁式或感應(yīng)式繼電器構(gòu)成的模擬保護(hù)，雖然結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉，但難以滿足系統(tǒng)可靠性對保護(hù)的要求，主要表現(xiàn)在：（1沒有自診斷功能，元件損壞不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，易造成嚴(yán)重后果。（2動作速度慢，一般超過0.02s。（3定值整定和修改不便，準(zhǔn)確度不高。（4難以實(shí)現(xiàn)新的保護(hù)原理或算法。（5元件多、體積大、維護(hù)工作量大。微機(jī)保護(hù)構(gòu)成的數(shù)字保護(hù)充分利用和發(fā)揮微型控制器的存儲記憶、邏輯判斷和數(shù)值運(yùn)算等信息處理功能，克服模擬式繼電保護(hù)的不足，獲得更好的保護(hù)特性和更高的技術(shù)指標(biāo)。微機(jī)保護(hù)的發(fā)展還是近50年的事，上世紀(jì)60年代末，70年代初美國、澳大利亞等國學(xué)者開始研究微機(jī)保護(hù)，我國70年代末也開始研究微機(jī)保

8、護(hù)，1984年原華北電力學(xué)院研制成功輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置，其后微機(jī)保護(hù)得到迅速發(fā)展，80年代末微機(jī)保護(hù)開始得到工業(yè)應(yīng)用，以后微機(jī)保護(hù)由初期的微機(jī)繼電器發(fā)展到以保護(hù)為核心的具有多種綜合功能的微機(jī)保護(hù)和測控裝置。目前國外和國內(nèi)很多廠商生產(chǎn)此類產(chǎn)品，如通用電氣公司生產(chǎn)的數(shù)字配電繼電保護(hù)系統(tǒng)Digital Distribition Protective Relaying System）、BBC公司生產(chǎn)的微機(jī)配電保護(hù)系統(tǒng)（Microprocessor-based Distribution Protection System）、ABB公司生產(chǎn)的微機(jī)配電保護(hù)裝置Circuit-shield Distribu

9、tion Protection Unit）、南京自動化研究院生產(chǎn)的ISA-1微機(jī)保護(hù)裝置、許繼電氣公司生產(chǎn)的WBK-1型微機(jī)保護(hù)裝置，等等。這類微機(jī)保護(hù)裝置一般都具有測量、保護(hù)、重合閘、事件記錄、通訊和自檢等功能。我國20世紀(jì)90年代已開始大量使用微機(jī)保護(hù)。目前，電力系統(tǒng)已全部實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)，一般用戶供配電系統(tǒng)仍使用以繼電器保護(hù)為主的模擬保護(hù)，現(xiàn)代大型用戶都采用微機(jī)保護(hù)，新建的用戶供配電系統(tǒng)一般選用微機(jī)保護(hù)。微機(jī)保護(hù)的工作原理與繼電器保護(hù)的工作原理基本相同或相似，只是實(shí)現(xiàn)的方法不同。所以，本章內(nèi)容仍以講述繼電器保護(hù)為主，微機(jī)保護(hù)為輔。 7.2 常用的保護(hù)繼電器 保護(hù)繼電器的種類： （1按繼電器的

10、結(jié)構(gòu)原理分，有電磁式、感應(yīng)式、數(shù)字式、微機(jī)式 等繼電器； （2按繼電器反應(yīng)的物理量分有電流繼電器、電壓繼電器、功率方 向繼電器、氣體繼電器等； （3按繼電器反應(yīng)的物理量變化分，有過量繼電器和欠量繼電器， 如過電流繼電器、欠電壓繼電器； （4按繼電器在保護(hù)裝置中的功能分，有起動繼電器、時(shí)間繼電 器、信號繼電器和中間繼電器等。 常用的繼電器主要是電磁式和感應(yīng)式繼電器。7.2.1 電磁式繼電器 1.電磁式電流繼電器 （1DL電磁式電流繼電器 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7-3，內(nèi)部接線圖和圖形符號如圖7-4。 文字符號：KA 圖7-4 DL電磁式電流繼電器的內(nèi)部接線圖和圖形符號 圖7-3 DL電磁式電流繼電器的內(nèi)部

11、結(jié)構(gòu)圖1-線圈2-電磁鐵3-Z形鐵片4-靜觸頭5-動觸頭6-動作電流調(diào)整桿7-標(biāo)度盤8-軸承 9-反作用彈簧 10-軸 （2結(jié)構(gòu)和工作原理 使過電流繼電器動作的最小電流稱為繼電器的動作電流，用Iop.kA 表示。 使繼電器返回到起始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流，用 Ire.KA 表示。 繼電器的返回電流與動作電流之比稱為返回系數(shù)Kre，即 電磁式電流繼電器的返回系數(shù)通常為0.85（3動作電流的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)電磁式電流繼電器的動作電流的方法有兩種： 改變調(diào)整桿6的位置來改變彈簧的反作用力，進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)。 改變繼電器線圈的連接。當(dāng)線圈由串聯(lián)改為并聯(lián)時(shí)，繼電器的 動作電流增大一倍，進(jìn)行級進(jìn)調(diào)節(jié)。

12、2.電磁式電壓繼電器（1文字符號和圖形符號 文字符號：KV（2結(jié)構(gòu)和工作原理 與DL型電磁式電流繼電器基本相同。不同之處僅 是電壓繼電器的線圈為電壓線圈，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，與電壓互感器 的二次繞組并聯(lián)。 電磁式電壓繼電器有過電壓和欠電壓繼電器兩種。過電壓繼電器的 返回系數(shù)通常為0.8；欠電壓繼電器的返回系數(shù)通常為1.25。 3.電磁式時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器用于繼電保護(hù)裝置中，使繼電保護(hù)獲得需要的延時(shí)，以滿 足選擇性要求。 （1文字符號和圖形符號 文字符號：KT （2結(jié)構(gòu)和工作原理 由電磁系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、鐘表機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和時(shí)間調(diào)整系統(tǒng)等組 成。 （3動作時(shí)限調(diào)整：通過改變主靜觸頭的位置，即改變主

13、動觸頭的行 程獲得。4.電磁式信號繼電器 信號繼電器在繼電保護(hù)裝置中用于發(fā)出指示信號，表示保護(hù)動作，同 時(shí)接通信號回路，發(fā)出燈光或者音響信號。 （1文字符號和圖形符號 文字符號：KS 5.電磁式中間繼電器 中間繼電器在繼電保護(hù)裝置中用于彌補(bǔ)主繼電器觸頭容量或觸頭數(shù)量 的不足。（1文字符號和圖形符號 文字符號：KM 7.2.2 感應(yīng)式電流繼電器 GL型感應(yīng)式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7-8所示，它主要由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成：感應(yīng)系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)。其內(nèi)部接線圖和圖形符號如圖7-9，文字符號也是KA。 圖7-9 GL-10，GL-20型感應(yīng)式電流繼電器內(nèi)部接線圖和圖形符號圖 圖7-8 GL型感應(yīng)式電流繼電器的內(nèi)

14、部結(jié)構(gòu)圖1-線圈 2-電磁鐵 3-短路環(huán) 4-鋁盤 5-鋼片 6-鋁框架 7-調(diào)節(jié)彈簧8-永久磁鐵 9-扇形齒輪 10-蝸桿 11-扁干 12-觸頭 13-時(shí)限調(diào)節(jié)螺桿14-速斷電流調(diào)節(jié)螺釘 15-銜鐵 16-動作電流調(diào)節(jié)插銷 2.結(jié)構(gòu)和工作原理 感應(yīng)式電流繼電器有兩個(gè)系統(tǒng)：感應(yīng)系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)。 反時(shí)限動作:繼電器線圈中的電流越大，動作時(shí)限越短。 速斷動作:繼電器線圈中的電流增大到繼電器的速斷電流整定值時(shí)，電磁鐵將 銜鐵瞬時(shí)吸下。 感應(yīng)式電流繼電器的這種有一定限度的反時(shí)限動作特性，稱為“有限反時(shí)限特性”。 3.動作電流和動作時(shí)限的調(diào)節(jié) (1)繼電器的動作電流的調(diào)節(jié) 用插銷16改變線圈抽頭匝數(shù)進(jìn)

15、行級進(jìn)調(diào)節(jié)；也可以用調(diào)節(jié)彈 簧7的拉力進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)。 (2)繼電器的動作時(shí)限的調(diào)節(jié) 用螺桿13改變扇形齒輪頂桿行程的起點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。繼電器速斷電 流倍數(shù)可用螺釘14改變銜鐵與電磁鐵之間的氣隙進(jìn)行調(diào)節(jié)。7.3 電力線路的繼電保護(hù) 7.3.1 電力線路的常見故障 1.常見故障： 相間短路、單相接地、過負(fù)荷。 2.保護(hù)配置： 配置相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。 電力線路裝設(shè)帶時(shí)限的過電流保護(hù)和瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，保護(hù)動作 于斷路器跳閘，作為相間短路的保護(hù)。 電力線路裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置零序電壓保護(hù)或單相接地保護(hù)零 序電流保護(hù)），保護(hù)動作于信號，作為單相接地故障保護(hù)。 可能經(jīng)常過負(fù)荷的電纜線路，裝設(shè)

16、過負(fù)荷保護(hù)，動作于信號。7.3.2 電流保護(hù)的接線方式和接線系數(shù) 電流保護(hù)的接線方式是指電流保護(hù)中的電流繼電器與電流互感器二 次繞組的連接方式。為了便于分析和保護(hù)的整定計(jì)算，引入接線系 數(shù)Kw，它是流入繼電器的電流IKA與電流互感器二次繞組電流I2的 比值，即 1.三相三繼電器接線方式 三相三繼電器接線方式又稱完全星形接線。它能反應(yīng)各種短路故障， 流入繼電器的電流與電流互感器二次繞組電流相等，其接線系數(shù)在任 何短路情況下均等于1,即Kw=1。這種接線方式主要用于高壓大接地電 流系統(tǒng)，保護(hù)相間短路和單相短路。 2.兩相兩繼電器接線方式 兩相兩繼電器接線方式又稱不完全星形接線。由于B相沒有裝設(shè)電流

17、互 感器和電流繼電器，它不能反應(yīng)單相短路，只能反應(yīng)相間短路，其接 線系數(shù)在各種相間短路時(shí)均為1。 此接線方式主要用于小接地電流系統(tǒng)作相間短路保護(hù)用。3.兩相一繼電器接線方式 流入繼電器的電流為兩電流互感器二次繞組電流之差， 因此又稱兩相電流差接線。 A、C兩相短路時(shí)，KW=2，；A、B或B、C兩相短路時(shí)，KW=1；可反應(yīng)各種 相間短路，但其接線系數(shù)隨短路種類不同而不同，保護(hù)靈敏度也不同，主要用 于高壓電動機(jī)的保護(hù)。7.3.3 過電流保護(hù) 當(dāng)通過線路的電流大于繼電器的動作電流，保護(hù)裝置起動，并用時(shí)限保證動作的選擇性，這種繼電保護(hù)裝置稱為過電流保護(hù)。由于采用的繼電器不同，其時(shí)限特性有兩種：由電磁式

18、電流繼電器等構(gòu)成的定時(shí)限過電流保護(hù)和由感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成的反時(shí)限過電流保護(hù)。分為定時(shí)限過電流保護(hù)、反時(shí)限過電流保護(hù)。1.過電流保護(hù)的接線和工作原理（1定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的接線和工作原理（2反時(shí)限過電流保護(hù)裝置的接線和工作原理 2.保護(hù)整定計(jì)算 過電流保護(hù)的整定計(jì)算有動作電流整定，動作時(shí)限整定和靈敏度校驗(yàn) 三項(xiàng)內(nèi)容。（1動作電流整定 過電流保護(hù)裝置的動作電流必須滿足下列兩個(gè)條件： a.正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置不動作，即保護(hù)裝置一次側(cè)的動作電流 Iop1應(yīng)大于線路的最大 負(fù)荷電流IL.max正常過負(fù)荷電流和尖峰 電流），即 Iop1IL.max b.保護(hù)裝置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置,即

19、保護(hù)裝置一次側(cè)的返回 電流Ire1大于線路的最大負(fù)荷電流IL.max應(yīng)包含電動機(jī)的自起動電流）， 即 Ire1IL.max 由于過電流保護(hù)Iop1大于Ire1，所以，以Ire1IL.max整定動作電流，同時(shí)引入可靠系數(shù)Krel，將不等式改寫成等式。繼電器的動作電流Iop.KA為 式中,Krel為可靠系數(shù),DL型繼電器取1.2，GL型繼電器取1.3；Kw為接線系 數(shù)，由保護(hù)的接線方式?jīng)Q定；Kre為繼電器的返回系數(shù)，DL型繼電器取0.85，GL型 繼電器取0.8；Ki為電流互感器變比。 IL.max=（1.53.0Ic 保護(hù)裝置一次側(cè)的動作電流為 （2動作時(shí)限整定 a.定時(shí)限過電流動作時(shí)限整定 為

20、保證動作的選擇性，自負(fù)載側(cè)向電源側(cè)，后一級線路的過電流保護(hù)裝置 的動作時(shí)限應(yīng)比前一級線路保護(hù)的動作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級差t，即按階梯 原則進(jìn)行整定： t1 = t2+t 式中,t為時(shí)限級差，定時(shí)限過電流保護(hù)取0.5s。 b.反時(shí)限過電流保護(hù)動作時(shí)限整定 在整定反時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限時(shí)應(yīng)指出某一動作電流倍數(shù)通常為10 倍時(shí)的動作時(shí)限。為保證動作的選擇性，反時(shí)限過電流保護(hù)時(shí)限整定也應(yīng)按 照“階梯原則來確定，即上下級線路的反時(shí)限過電流保護(hù)在保護(hù)配合點(diǎn)K點(diǎn)發(fā) 生短路時(shí)的時(shí)限級差為t = 0.7s。 動作時(shí)限整定具體步驟如下： a、計(jì)算線路2WL首端K點(diǎn)三相短路時(shí)保護(hù)2的動作電流倍數(shù)n2。 式中， 為K

21、點(diǎn)三相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)2繼電器的電流， ，Kw.2和Ki.2分別為保護(hù)2的接線系數(shù)和電流互感器變 比。 b、由n2從特性曲線2求K點(diǎn)三相短路時(shí)保護(hù)2的動作時(shí)限t2。 c、計(jì)算K點(diǎn)三相短路時(shí)保護(hù)1的實(shí)際動作時(shí)限t1，t1應(yīng)較t2大一個(gè)時(shí)限級差t，以保證動作的選擇性，即 d、計(jì)算K點(diǎn)三相短路時(shí)，保護(hù)1的實(shí)際動作電流倍數(shù)n1。 為K點(diǎn)三相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)1繼電器的電流， ，Kw.1和Ki.1分別為保護(hù)1的接線系數(shù)和電流互感器 變比。（3保護(hù)靈敏度校驗(yàn) 過電流保護(hù)的靈敏度用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端的兩相短路電流 進(jìn)行校驗(yàn)。 式中，Iop1為保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流。 )(2 . 1)(5 . 11)2

22、(min.下級線路本級線路opKsIIK例7-1試整定圖所示線路1WL的定時(shí)限過電流保護(hù)。已知1TA的變比為750/5A，線路最大負(fù)荷電流含自啟動電流670A，保護(hù)采用兩相兩繼電器接線，線路2WL定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限0.7s，最大運(yùn)行方式時(shí)K1點(diǎn)和K2點(diǎn)三相短路電流分別為3.2kA和2.2kA，最小運(yùn)行方式時(shí)K1和K2點(diǎn)三相短路電流分別為2.6kA和1.8kA。 解：1、整定動作電流 選DL-31/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流7A過電流保護(hù)一次側(cè)動作 電流為2、整定動作時(shí)限 線路1WL定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限應(yīng)較線路2WL定時(shí)限過電流保護(hù) 動作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級差t。3、校驗(yàn)保

23、護(hù)靈敏度 保護(hù)線路1WL的靈敏度按線路1WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn)： 線路2WL后備保護(hù)靈敏度，用線路2WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn)： 由此可見，保護(hù)整定滿足靈敏度要求。 5 . 115. 21050106 . 287. 031)2(min.opKsIIK2 . 149. 11050108 . 187. 031)2(min.opKsIIK7.3.4 電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)有瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和時(shí)限電流速斷保護(hù)兩種，通稱為兩段式電流速斷保護(hù)。多級線路的短路故障越靠近電源，短路電流就越大，危害也越大，但過電流保護(hù)的動作時(shí)限反而越長，這是過電流保護(hù)的缺乏。因而，GB50062-2019規(guī)定當(dāng)過電流

24、保護(hù)動作時(shí)限超過0.50.7s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。1.電流速斷保護(hù)的接線和工作原理 2.瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的整定 （1動作電流整定 為了保證瞬時(shí)速斷保護(hù)動作的選擇性，在下一級線路首端發(fā)生最大短路電流時(shí)電流速斷保護(hù)不應(yīng)動作，即瞬時(shí)速斷保護(hù)動作電流Iop1IK.max，瞬時(shí)速斷保護(hù)動作電流整定值為 式中，IK.max為線路末端最大三相短路電流；Kre1為可靠系數(shù)，DL型繼電器取 1.2，GL型繼電器取1.5；Kw為接線系數(shù)；Ki為電流互感器變比。 對GL型電流繼電器 ，還要整定速斷動作電流倍數(shù)，即 需要注意的是，電流速斷保護(hù)的動作電流大于線路末端的最大三相短路電流，電流速 斷保護(hù)存在保護(hù)死區(qū)

25、。只能保護(hù)線路的一部分，線路不能被保護(hù)的部分稱為保護(hù)死 區(qū)，線路能被保護(hù)的部分稱為保護(hù)區(qū)。 （2靈敏度校驗(yàn) 只能用線路首端最小兩相短路電流 校驗(yàn)，即 0 . 21)2(min.opKsIIK例7-2 試整定例7-1中線路1WL的電流速斷保護(hù)。已知線路1WL首端最小三相短路電流 為9.2kA。 解：電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)共用電流互感器和出口中間繼電器。 （1動作電流整定 選DL-31/50電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流26A。 速斷保護(hù)一次側(cè)動作電流為 （2靈敏度校驗(yàn) 以線路1WL首端最小兩相短路電流校驗(yàn);瞬時(shí)電流速斷保護(hù)整定滿足要求。 所以，線路1WL瞬時(shí)電流速斷保護(hù)整定滿足要求。AIK

26、KKIKiwreKAop6 .25320015012 . 1)3(max.1.AIKKIKAopwiop3900261150.10 . 205. 23900102 . 987. 031)2(min.opKsIIK例7-3 圖7-22所示的10kV線路1WL和2WL都采用GL-15/10電流繼電器構(gòu)成兩相兩繼電器接線的過電流保護(hù)。已知1TA的變比為100/5A，2TA的變比為75/5A，1WL的過電流保護(hù)動作電流整定9A，10倍動作電流的動作時(shí)間為1s，2WL的計(jì)算電流為36A，2WL首端三相短路電流為1160A，末端三相短路電流320A。試整定線路2WL的保護(hù)。 圖7-22 例7-3的電力線路

27、解：線路由GL-15/10感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成兩相式過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù) （1過電流保護(hù) 動作電流 整定繼電器動作電流8A，過電流保護(hù)一次側(cè)動作電流為 由n1查GL-15電流繼電器t|n=10=1s特性曲線，得t1 = 1.2s b、計(jì)算K1點(diǎn)短路2WL保護(hù)的動作電流倍數(shù)n2和動作時(shí)限t2。 c、由n2和t2從GL-15電流繼電器動作特性曲線查得10倍動作電流動作時(shí)限 0.6s 動作時(shí)限整定 由線路1WL和2WL保護(hù)配合點(diǎn)K1，整定2WL的電流繼電器動作時(shí)限 曲線。 a、計(jì)算K1點(diǎn)短路1WL保護(hù)的動作電流倍數(shù)n1和確定動作時(shí)限t1： sttt5 . 07 . 02 . 1124.69120

28、1160)1(1)3(1opKiIIn7 . 91201160)2(1)3(2opKiIIn靈敏度校驗(yàn) 2WL過電流保護(hù)整定滿足要求 （2瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 動作電流整定 整定速斷保護(hù)動作倍數(shù)4倍，一次側(cè)動作電流為 靈敏度校驗(yàn) 2WL電流速斷保護(hù)整定滿足要求。 210. 2480116087. 01)2(min.opKsIIKAInIocopliociocop4801204)()(15 . 13 . 212032087. 01)2(min.opKsIIKA311.5IKKKIK2iwre1op.KA2320153）（4832)(.)(.ocKAopiocKAopiocIIn3.時(shí)限電流速斷保護(hù)的

29、整定 （1動作電流整定 由于要求時(shí)限電流速斷保護(hù)必須保護(hù)線路全長，它的保護(hù)范圍必然延伸到下級線路，但下級線路發(fā)生短路時(shí)又不應(yīng)動作。因而，該保護(hù)裝置的動作電流須滿足下列二個(gè)條件：1應(yīng)躲過下級線路末端短路時(shí)的最大短路電流；2應(yīng)與下級線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動作電流相配合。而下級線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動作電流是按該線路末端最大短路電流整定，所以，時(shí)限電流速斷保護(hù)的動作電流應(yīng)大于下級線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動作電流 ，從而，帶時(shí)限速斷保護(hù)繼電器的動作電流整定值為 式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.2；Kw為接線系數(shù)；Ki為電流互感器變比。)(1 iocOPII)(11.iocOPiwreKAopKKKI（2

30、動作時(shí)限整定為了保證動作的選擇性，其動作時(shí)限應(yīng)比下級線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級差t。由于瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動作時(shí)限很短（0s），所以，時(shí)限電流速斷保護(hù)的動作時(shí)限整定0.50.6s，（3靈敏度校驗(yàn) 時(shí)限速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端的兩相短路電流 進(jìn)行校驗(yàn)。即 1.2綜上所述，時(shí)限電流速斷保護(hù)的選擇性是由動作電流和動作時(shí)限共同實(shí)現(xiàn)，動作電流按下級線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動作電流整定，保護(hù)范圍除本級線路外，還包括下級線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍首端的一部分，動作時(shí)限為0.50.6s，保護(hù)動作較快。)2(min.KI1)2(min.opKsIIK 7.3.5 階段式電流保護(hù)

31、 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)、時(shí)限速斷保護(hù)和過電流保護(hù)都是反應(yīng)電流增大的電 流保護(hù)。它們之間的區(qū)別在于動作電流和動作時(shí)限的整定原則不同，因而 保護(hù)范圍也不同。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)按照躲開本級線路末端最大短路電流 整定，動作無時(shí)限或稱瞬時(shí)動作，但只能保護(hù)本級線首端的一部分，有保 護(hù)死區(qū)。帶時(shí)限速斷保護(hù)按照躲開下級線路無時(shí)限電流速斷保護(hù)的動作電 流整定，動作較快，動作時(shí)限為0.50.6s，能保護(hù)本級線和下級線路的一 部分。過電流保護(hù)按照躲開本級線路最大負(fù)荷電流整定，動作時(shí)限較下級 線路過電流保護(hù)動作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級差t，可以保護(hù)本級線路和下級線 路全長。 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)雖然能迅速切除短路故障，但不能保護(hù)線路全

32、長，而 時(shí)限電流速斷保護(hù)雖能保護(hù)線路全長，卻不能作為相鄰線路的后備保護(hù)， 過電流保護(hù)可以保護(hù)本級線路和相鄰線路的短路故障，作為本級線路的近 后備保護(hù)和相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，但動作時(shí)間往往較長。因而，三種保 護(hù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。為了保證快速而有選擇性地可靠切除故障，常常將瞬時(shí) 電流速斷、時(shí)限電流速斷和過電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成階段式電流保 護(hù)，使之相互配合和補(bǔ)充。 310kV線路可采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)加過電流保護(hù)，瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 靈敏度不滿足要求時(shí)采用時(shí)限電流速斷保護(hù)加過電流保護(hù)，35kV線路可采 用一段或兩段電流速斷或電壓閉鎖過電流保護(hù)加過電流保護(hù)。分別稱為二 段式電流保護(hù)和三段式電流保護(hù)。 三

33、段式電流保護(hù)的接線 圖7-23 三段式電流保護(hù)接線圖 電動機(jī)M保護(hù)4可采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，動作電流按電動機(jī)最大起動電流整定，電動機(jī)發(fā)生短路故障保護(hù)瞬時(shí)動作，切除故障。 線路3WL保護(hù)3采用瞬時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)構(gòu)成的二段式保護(hù)，過電流保護(hù)動作時(shí)限0.5s，若線路3WL發(fā)生短路故障無瞬時(shí)切除的要求，也允許只裝設(shè)過電流保護(hù)。 線路1WL和2WL的保護(hù)1和保護(hù)2，裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷、時(shí)限速斷和過電流保護(hù)的三段式保護(hù)，時(shí)限速斷保護(hù)動作時(shí)限0.5s；瞬時(shí)電流速斷保護(hù)為主保護(hù)，時(shí)限速斷保護(hù)為輔助保護(hù)，過電流保護(hù)為近后備保護(hù)。 在同一網(wǎng)絡(luò)的所有線路上，電 流繼電器應(yīng)接于相同兩相的電 流互感器上。 由圖可見

34、，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)任意點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，都可以在0.5s以內(nèi)切除故障。 7.3.6 單相接地保護(hù) 1.多線路系統(tǒng)單相接地分析 分析線路3WL的C相發(fā)生單相接地時(shí)電容電流和接地電流的分布。 (1流過接地線路的總接地電流IE等于所有在電氣上有直接聯(lián)系的接地電容電流之和IC減去接地線路的接地電容電流Ic。 （2流過非接地線路的接地電容電流就是該非接地故障線路的接地電容電流Ici。2單相接地保護(hù) （1單相接地保護(hù)的接線和工作原理 架空線路用三只電流互感器構(gòu)成零序電流互感器，電纜線路用一只零序電流互器。 實(shí)現(xiàn)有選擇性的單相接地保護(hù)，又稱零序電流保護(hù)。 （2動作電流整定 系統(tǒng)中其它線路發(fā)生單相接地，被保護(hù)線路流過接地電

35、容電流IC時(shí)，單相接地保護(hù)不 應(yīng)動作，即 式中，Kre1為可靠系數(shù)，保護(hù)裝置不帶時(shí)限時(shí)，取Kre1=45，保護(hù)裝置帶時(shí)限時(shí)， 取Kre1=1.52；Ki為零序電流互感器的變比。（3靈敏度校驗(yàn) 被保護(hù)線路發(fā)生單相接地，流過接地電容電流 單相接地保護(hù)應(yīng)可靠動作，3.絕緣監(jiān)視裝置 在變電所每段母線上裝一只三相五柱電壓互感器或三只單相三繞組電壓互感器，在接成Y的二次繞組上接三只相電壓表，在接成開口三角形的二次繞組上接一只電壓繼電器。系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地相對地電壓近似為零，非 故障相對地電壓升高 倍，近似為線電壓。同時(shí)，開口三角形繞組兩端電壓也升高，近似為100V，電壓繼電器動作，發(fā)出單相接地信

36、號。因而，絕緣監(jiān)視裝置又稱為零序電壓保護(hù),無選擇性。 運(yùn)行人員可根據(jù)接地信號和電壓表讀數(shù)，判斷哪一段母線、哪一相發(fā)生單相接地，但不能判斷哪一條線路發(fā)生單相接地，因此絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的。只能采用依次拉合的方法，判斷接地故障線路。7.3.7 過負(fù)荷保護(hù)1.接線和工作原理 線路一般不裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。只有經(jīng)?？赡馨l(fā)生過負(fù)荷的電纜線路，才裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，延時(shí)動作于信號。由于過負(fù)荷電流對稱，過負(fù)荷保護(hù)采用單相式接線，并和相間保護(hù)共用電流互感器。2.保護(hù)整定 (1)過負(fù)荷保護(hù)的動作電流按線路的計(jì)算電流Ic整定，即 式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.21.3；Ki為電流互感器之比。 (2)動作時(shí)間 一般整

37、定10s15s。7.4 電力變壓器的繼電保護(hù)7.4.1 電力變壓器的常見故障和保護(hù)配置1.常見故障 常見故障分短路故障和異常運(yùn)行狀態(tài)。(1)變壓器的短路故障 按發(fā)生在變壓器油箱的內(nèi)外，分內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部短路故障有繞組的匝間短路和相間短路。外部短路故障有引出線的相間短路，外部相間短路引起的過電流，中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的接地短路引起的過電流及中性點(diǎn)過電壓。(2)變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài) 有過負(fù)荷、油面降低和變壓器溫度升高等。 2.保護(hù)配置(1)裝設(shè)過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)裝置用于保護(hù)相間短路；(2)800kVA以上油浸式變壓器和400kVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)裝置用

38、于保護(hù)變壓器的內(nèi)部故障和油面降低； (3)單臺運(yùn)行的變壓器容量在10000kVA及以上和并列運(yùn)行的變壓器每臺容量在6300kVA及以上或電流速斷保護(hù)的靈敏度不滿足要求時(shí)應(yīng)裝設(shè)差動保護(hù)裝置用于保護(hù)內(nèi)部故障和引出線相間短路； (4)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)和溫度保護(hù)裝置分別用于保護(hù)變壓器的過負(fù)荷和溫度升高。 7.4.2 變壓器二次側(cè)短路時(shí)的穿越電流和接線方式變壓器電流保護(hù)的基本原理與電力線路保護(hù)類似，但由于變壓器的接線組別和保護(hù)的接線方式，變壓器二次側(cè)短路時(shí)流經(jīng)一次側(cè)的穿越電流分布不同，將影響變壓器保護(hù)的靈敏度。1Yyno聯(lián)結(jié)組變壓器二次側(cè)單相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流Yyno聯(lián)結(jié)組變壓器，二次側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)

39、，一次側(cè)穿越短路電流分布不對稱，B相為 A相和C相為 （K為變壓器的變比）。2Yd11聯(lián)結(jié)組變壓器二次側(cè)兩相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流Yd11聯(lián)結(jié)組變壓器二次側(cè)a、b相發(fā)生兩相短路，一次側(cè)的短路穿越電流B相為 A、C相為 3Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器二次側(cè)單相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器，二次側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)，一次側(cè)穿越短路電流分布不對稱，B相為 零。 A相和C相為 )1(31KIK 4變壓器電流保護(hù)的接線方式(1)兩相兩繼電器式接線 適用于相間短路保護(hù)。 對Yyno聯(lián)結(jié)組變壓器，二次側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)裝置穿越電流僅為二次側(cè)的三分之一設(shè)變壓器變比為1），保護(hù)靈敏度只有相間保護(hù)的

40、三分之一；Dyn11聯(lián)結(jié)組二次側(cè)發(fā)生單相短路和a，b兩相短路，流經(jīng)保護(hù)裝置的穿越電流僅為二次側(cè)的，保護(hù)靈敏度將降低；對Yd11聯(lián)結(jié)組變壓器二次側(cè)ab兩相短路，流經(jīng)保護(hù)裝置的穿越電流僅為二次側(cè)的 ，保護(hù)靈敏度也將降低。(2)兩相一繼電器式接線 保護(hù)靈敏度隨短路種類而異，但Yd11、Yyno和Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路，保護(hù)裝置可能不動作；Yyno和Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器二次側(cè)發(fā)生單相短路，保護(hù)裝置也可能不動作。因而，該連線方式不能用于Yd11、Yyno和Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器的電流保護(hù)。 3/13/17.4.3 變壓器的電流保護(hù) (1)接線和工作原理和線路過電流保護(hù)的接線、工作原理

41、完全相同。(2)變壓器過電流保護(hù)整定和線路過電流保護(hù)的整定類似。a.繼電器的動作電流整定 式中，I1N為變壓器一次側(cè)額定電流；可靠系數(shù)Kre1、接線系數(shù)Kw、返回系數(shù)Kre同線路過電流保護(hù)；Ki為電流互感器的變比。 )3(max.Kiw1reKA.opIKKKI1.變壓器的過電流保護(hù) b.動作時(shí)限 變壓器過電流保護(hù)動作時(shí)限應(yīng)比二次側(cè)出線過電流保護(hù)的最大動作時(shí)限大一個(gè)t。對車間變電所的變壓器過電流保護(hù)動作時(shí)限，一般取0.50.7s。 c.靈敏度校驗(yàn)： 式中， 為變壓器二次側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流。 )2(min.KI1.51)2(min.opKSIIK2. 電流速斷保

42、護(hù)(1)接線和工作原理 和線路速斷保護(hù)的接線、工作原理完全相同。(2)變壓器電流速斷保護(hù)整定和線路過電流保護(hù)的整定類似。 a.動作電流 式中， 為變壓器二次側(cè)母線在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三 相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流；Kre1為可靠系數(shù)，同線路的電流速斷保護(hù)。 )3(max.Kiw1reKA.opIKKKI)3(max.KIb.靈敏度校驗(yàn) 與線路速斷保護(hù)靈敏度校驗(yàn)一樣，以變壓器一次側(cè)最小兩相 短路電流 進(jìn)行校驗(yàn)，即 若電流速斷保護(hù)靈敏度不滿足要求，應(yīng)裝設(shè)差動保護(hù)。21)2(min.opKSIIK)2(min.KI運(yùn)行中可能出現(xiàn)過負(fù)荷的變壓器應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。接線和工作原理同線路的過負(fù)荷保護(hù)；動作電流

43、整定按變壓器一次側(cè)額定電流整定；動作時(shí)間一般整定10s15s。例7-5某總降變電所有一臺35/10.5kV、2500kVA、Yd11聯(lián)結(jié)組變壓器一臺。如下圖，已知變壓器10kV母線的最大三相短路電流1.4kA，最小三相短路電流1.3kA，35 kV母線的最小三相短路電流1.25 kA，保護(hù)采用兩相兩繼電器接線，電流互感器變比為100/5A，變電所10 kV出線過電流保護(hù)動作時(shí)間1s，試整定變壓器的電流保護(hù)。解：因無過負(fù)荷可能，變壓器裝設(shè)定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，保護(hù)采用兩相兩繼電器接線。3. 變壓器的過負(fù)荷保護(hù)1定時(shí)限過電流保護(hù)（1動作電流整定 選DL-31/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，動

44、作電流整定Iop.KA(oc)=6A保護(hù)一次側(cè)動作電流 （2動作時(shí)間整定（3靈敏度校驗(yàn)AIKKIocKAopwiop12060.120)(.1sttt5.15.00.1215.154.1120375.10130023311)2(min.2opKSIIKA8 .5353250022085.00 .12 .1I )0 .35 .1(KKKKIN1irewrel)oc(KA.op2電流速斷保護(hù) （1動作電流整定選DL-31/50電流繼電器，線圈串聯(lián)，動作電流整定Iop.KA(qb)=25A保護(hù)一次側(cè)動作電流（2靈敏度校驗(yàn)A8 .25375 .101400200 . 13 . 1IKKKI)3(max

45、. 2Kiw1re)qb(KA.opAIKKIqbKAopwiop500250 . 120)(.10 . 22 . 2500125087. 01)2(min. 1opKSIIK7.4.4變壓器的氣體保護(hù)氣體保護(hù)是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種主要保護(hù)裝置。按GB50062-92規(guī)定， 800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝氣體保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)，電弧的高溫使變壓器油分解為大量的油氣體，氣體保護(hù)就是利用這種氣體來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置。1.氣體繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理 變壓器正常運(yùn)行：氣體繼電器容器內(nèi)充滿油，上、下兩對干簧觸點(diǎn)處于斷開位置。輕瓦斯動作：

46、變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體較少，氣體緩慢上升，上干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)警信號。重瓦斯動作：變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生大量的氣體，油汽混合物迅猛地從油箱通過聯(lián)通管沖向油枕，下干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘信號，使斷路器跳閘。變壓器油箱嚴(yán)重漏油：隨著氣體繼電器內(nèi)的油面逐漸下降，首先上觸點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)警信號，接著下觸點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘信號，使斷路器跳閘。 2氣體保護(hù)的接線 7.4.5變壓器的差動保護(hù)電流速斷保護(hù)雖然動作迅速，但它有保護(hù)“死區(qū)”，不能保護(hù)整個(gè)變壓器。過電流保護(hù)雖然能保護(hù)整個(gè)變壓器，但動作時(shí)間較長。氣體保護(hù)雖然動作靈敏，但它也只能保護(hù)變壓器油箱內(nèi)部故障。GB50062-2019

47、規(guī)定電壓為10kV以上、容量為10000kVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器和容量為6300kVA及以上并列運(yùn)行的變壓器應(yīng)裝設(shè)差動保護(hù)，容量為10000kVA以下單獨(dú)運(yùn)行的重要變壓器可裝設(shè)差動保護(hù)，電壓10kV的重要變壓器或容量為2000kVA及以上的變壓器當(dāng)電流速斷保護(hù)的靈敏度不滿足要求時(shí)宜采用差動保護(hù)。1差動保護(hù)的工作原理變壓器的差動保護(hù)原理接線如圖7-39所示。在變壓器兩側(cè)安裝電流互感器，其二次繞組串聯(lián)成環(huán)路，繼電器KA或差動繼電器KD并接在環(huán)路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差，即 ，Iub為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流。 圖7-39 變壓器差動保護(hù)原理接線圖變壓器

48、正常運(yùn)行或差動保護(hù)的保護(hù)區(qū)外短路時(shí)，流入差動繼電器的不平衡電流小于繼電器的動作電流，保護(hù)不動作。在保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時(shí)，對單端電源供電的變壓器 ， ，遠(yuǎn)大于繼電器的動作電流，繼電器KA瞬時(shí)動作，通過中間繼電器KM，使變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，切除故障。 2變壓器差動保護(hù)中不平衡電流產(chǎn)生的原因和減小措施（1變壓器聯(lián)結(jié)組引起的不平衡電流將變壓器星形接線側(cè)的電流互感器接成三角形接線，變壓器三角形接線側(cè)的電流互感器接成星形接線，這樣變壓器兩側(cè)電流互感器的二次側(cè)電流相位相同，消除了由變壓器聯(lián)結(jié)組引起的不平衡電流。（2電流互感器變比引起的不平衡電流利用差動繼電器中的平衡線圈或自耦電流互感器消除由電流互感器變比引起的

49、不平衡電流。（3變壓器勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流利用速飽和電流互感器或差動繼電器的速飽和鐵心減小勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流。3變壓器的差動保護(hù)方式 變壓器差動保護(hù)需要解決的主要問題是采取各種有效措施消除不平衡電流的影響。 目前我國廣泛應(yīng)用下列幾種類型繼電器構(gòu)成差動保護(hù)： （1帶短路線圈的BCH-2型差動繼電器； （2帶磁制動特性的BCH-1型差動繼電器； （3多側(cè)磁制動特性的BCH-4型差動繼電器； （4鑒別涌流間斷角的差動繼電器； （5二次諧波制動的差動繼電器。 有關(guān)上述各種差動繼電器的接線和整定計(jì)算，因篇幅有限這里僅介紹BCH-2型差動保護(hù)。 4. BCH-2型變壓器差動保護(hù) （1BCH-2型

50、差動繼電器 BCH-2型差動繼電器，由一個(gè)帶短路線圈的速飽和變壓器和一個(gè)執(zhí)行元件DL-11/0.2電流繼電器組成，如圖7-41所示。 在速飽和變流器鐵芯的中間芯柱上繞有一個(gè)差動線圈 、兩個(gè)平衡線圈Weq1和Weq2和一個(gè)短路線圈WK。左側(cè)芯柱上繞有一個(gè)短路線圈WK, WK和WK接成閉合回路，它們產(chǎn)生的磁通在左側(cè)芯柱上是同相的。右側(cè)芯柱上繞有一個(gè)二次線圈W2，與執(zhí)行元件相接。平衡線圈的作用是用于平衡由于變壓器差動保護(hù)二側(cè)電流互感器二次電流不等所引起的不平衡電流。短路線圈的作用是消除勵(lì)磁涌流的影響。當(dāng)變壓器外部短路或空載投入，在差動回路出現(xiàn)不平衡電流或勵(lì)磁涌流存在較大的非周期分量時(shí)，速飽和變流器迅

51、速飽和，使周期分量的傳變工作變壞，從而繼電器不動作。（2BCH-2型變壓器差動保護(hù)接線 BCH-2型變壓器差動保護(hù)接線圖見圖7-42，7-42a為雙繞組變壓器BCH-2型 差動保護(hù)單相原理接線圖，若保護(hù)三繞組變壓器，變壓器第三側(cè)的電流互感器的 二次線圈接BCH-2型差動繼電器的端子，7-42b為變壓器差動保護(hù)展開圖， 采用兩相兩繼電器式接線。(3) BCH-2型變壓器差動保護(hù)的整定 按平均電壓及變壓器最大容量計(jì)算變壓器各側(cè)額定電流INT，按KW、INT選擇各側(cè)電流互感器一次額定電流。按下式計(jì)算出電流互感器二次回路額定電流IN2： 式中，KW為三相對稱情況下電流互感器的接線系數(shù)，星型接線時(shí)KW=

52、1，三角形接線時(shí)KW= ； Ki為電流互感器的變比。 取二次額定電流IN2最大的一側(cè)為基本側(cè)。 iNTWNKIKI23差動保護(hù)基本側(cè)的一次側(cè)動作電流整定差動保護(hù)基本側(cè)的一次側(cè)動作電流應(yīng)滿足下面三個(gè)條件：（a躲過變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流，即式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.3；I1N為變壓器一次側(cè)的額定電流。（b躲過變壓器外部短路時(shí)的最大不平衡電流Idsq.max式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.3；Idsq.max可按下式計(jì)算： N11re1opIKImax.11dsqreopIKI)3(max.max.)100%1 . 0(KceqdsqIfUKI式中，0.1為電流互感

53、器允許的最大相對誤差；為電流互感器的同型系數(shù)，型號相同時(shí)取0.5，型號不同時(shí)取1；U%為由變壓器調(diào)壓所引起的誤差百分?jǐn)?shù)，一般取調(diào)壓范圍的一半； 為采用的互感器變比或平衡線圈匝數(shù)與計(jì)算值不同時(shí)所引起的相對誤差,在計(jì)算之初不能確定時(shí)可取0.05； 為保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大短路電流。（c電流互感器二次回路斷線時(shí)不應(yīng)誤動作，即躲過變壓器正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流IL.max。負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可采用變壓器的額定電流INT。式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.3。按以上三個(gè)條件計(jì)算的一次側(cè)動作電流最大值進(jìn)行整定。在以上的計(jì)算中，所有短路電流值都是歸算到基本側(cè)的值，所求出的動作電流也是基本側(cè)的動作電流計(jì)算值

54、。 NTreLreopIKIKI1max.11cf)3(max.KI繼電器差動線圈匝數(shù)的確定a三繞組變壓器：基本側(cè)直接接差動線圈，其余兩側(cè)接相應(yīng)的平衡線圈?；緜?cè)繼電器的動作電流為基本側(cè)繼電器差動線圈計(jì)算匝數(shù)d.c為式中，AW0為繼電器動作安匝，無實(shí)測值時(shí)可采用額定值A(chǔ)W0=60安匝。按繼電器線圈實(shí)有抽頭選擇較小而相近的匝數(shù)作為差動線圈的整定匝數(shù)Wd.OP。 1.OPiWKDOPIKKIKDOPcdIAWW.0.式中，AW0為繼電器動作安匝，無實(shí)測值時(shí)可采用額定值A(chǔ)W0=60安匝。按繼電器線圈實(shí)有抽頭選擇較小而相近的匝數(shù)作為差動線圈的整定匝數(shù)Wd.OP。根據(jù)WOP再計(jì)算基本側(cè)實(shí)際的繼電器動作電

55、流 b雙繞組變壓器：兩側(cè)電流互感器分別接于繼電器的兩個(gè)平衡線圈上。確定基本側(cè)的繼電器動作電流及線圈匝數(shù)的計(jì)算與三繞組變壓器方法相同。依繼電器線圈實(shí)有抽頭，選用差動線圈的匝數(shù)Wd和一組平衡線圈匝數(shù) 之和，較差動線圈計(jì)算匝數(shù) 小而近似的數(shù)值?；緜?cè)的整定匝數(shù) 為KDOPI.OPdKDOPWAWI.0.cddeqOPdWWWW.1.1eqWcdW.OPdW.非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù)的確定a雙繞組變壓器平衡線圈的計(jì)算匝數(shù) 根據(jù)磁勢平衡原理確定：式中， 為接有平衡線圈 的電流互感器二次回路額定電流。選用接近 的匝數(shù)作為整定匝數(shù) 。三繞組變壓器平衡線圈計(jì)算匝數(shù)分別為式中，IN2為基本側(cè)電流互感器二次額定電流。

56、選用接近的平衡線圈計(jì)算匝數(shù)作為整定匝數(shù) ceqW. 2dNNOPdceqWIIWW2 . 21 . 2. 22 . 21 . 2NNII、21eqeqWW 、ceqW. 2OPeqW. 2OPdNNNceqWIIIW.1 . 21 . 22. 1OPdNNNceqWIIIW.2 . 22 . 22. 2OPeqW.計(jì)算 式中， 為平衡線圈計(jì)算匝數(shù)； 為平衡線圈整定匝數(shù)； 為差動線圈整定匝數(shù)。假設(shè) 時(shí)，則需將其代入重新計(jì)算動作電流。短路線圈抽頭的確定短路線圈有4組抽頭可供選擇，短路線圈的匝數(shù)越多，躲過勵(lì)磁涌流的性能越好，但繼電器的動作時(shí)間越長。對于中、小容量的變壓器可試選端子 或 ；對于大容量變

57、壓器,由于勵(lì)磁涌流倍數(shù)較小，而內(nèi)部故障時(shí)，電流中的非周期分量衰減較慢，又要求迅速切除故障，因此短路線圈應(yīng)采用較小匝數(shù)，可取抽頭端子 或 。所選抽頭匝數(shù)是否合適，應(yīng)在保護(hù)裝置投入運(yùn)行時(shí)，通過變壓器空載試驗(yàn)確定。 cfOPdceqOPeqceqcWWWWf. 2. 2. 2ceqW. 2OPeqW. 2OPdW.05. 0Cf21CC 21DD 21BB 21CC 靈敏系數(shù)校驗(yàn)式中， 、 、 為變壓器出口處最小短路時(shí)、側(cè)流進(jìn)繼電器線圈的電流； 、 、 為、側(cè)電流在繼電器的實(shí)際工作匝數(shù)工作匝數(shù)為各側(cè)平衡線圈匝數(shù)與差動匝數(shù)之和）。有時(shí)也用如下簡化公式：式中， 為最小故障時(shí)流入繼電器的總電流； 為繼電器

58、的整定電流。雙繞組變壓器靈敏度計(jì)算與上述相同，只是第三側(cè)數(shù)字為零。20AWWIWIWIKWKWKWKSKIKIKIWWWWWW2.KDOPKDSIIKKDIKDOPI.例7-6 試整定雙繞組變壓器的BCH-2型差動保護(hù)。已知變壓器技術(shù)參數(shù)：15MVA, 3522.5%/10.5kV, yd11, Uk%=7.5；變壓器35 kV母線三相短路電流 母線三相短路 歸算到35KV的短路電流 側(cè)最大負(fù)荷電流為780A。 解：1、計(jì)算變壓器額定電流、選出電流互感器變比、求出電流互感器二次回路額定電流，計(jì)算結(jié)果如表7-2所示。 由表7-2可見，10kV側(cè)電流互感器二次回路額定電流較35kV側(cè)大，因而，以1

59、0kV側(cè)為基本側(cè)。 2、計(jì)算差動保護(hù)10kV側(cè)的一次側(cè)動作電流。 （1按躲過勵(lì)磁涌流 kVkAIkAIKK10,14. 2,57. 3)3(min. 1)3(max. 1,35. 4,64. 5)3(min)3(maxkAIkAIKKkVkAIkAIKK10,235. 1,6 . 1)3(min.)3(max.AIKINTreOP10738253 . 1211248353150008255 .10315000542952483582556005100057. 35/600248313. 45/10008253名稱各側(cè)數(shù)值35kV10kV變壓器額定電流（A）變壓器繞組接線方式y(tǒng)d電流互感器接線方

60、式Y(jié)D電流互感器計(jì)算變比選用電流互感器變比電流互感器二次回路額定電流 （2按躲過外部最大不平衡電流 （3按躲過電流互感器二次回路斷線 因而，應(yīng)躲過外部最大不平衡電流選擇10KV側(cè)一次側(cè)動作電流為1466A。 3、確定線圈接法和匝數(shù) 10kV和35KV側(cè)電流互感器分別接平衡線圈 。 基本側(cè)10KV側(cè)繼電器動作電流為 基本側(cè)差動線圈計(jì)算匝數(shù)為 選擇繼電器實(shí)際整定匝數(shù)為 ， 其中取差動線圈匝數(shù)Wd 為 6匝,平衡繞組線圈匝數(shù)為2匝。 AIfUKKIKCeqreOP14661064. 5)05. 005. 011 . 0(3 . 1)100%1 . 0(3)3(max.11AIKIlreOP10147