繼電保護(hù)原理基礎(chǔ)_第六章課件

1、四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬第六章 電力變壓器的繼電保護(hù)v變壓器的故障（1）油箱內(nèi)部故障:u 各相繞組之間的相間短路；u 單相繞組部分線匝之間的匝間短路；u 單相繞組通過外殼發(fā)生的單相接地故障 （2）油箱外部故障：u 引出線的相間短路；u 引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路v變壓器不正常工作狀態(tài)：u 外部短路或過負(fù)荷（ 過電流） u 油箱漏油造成油面降低 u 外加電壓過高或頻率降低（過勵(lì)磁）四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬v應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置（1）瓦斯保護(hù)：重瓦斯 跳閘; 輕瓦斯 信號(hào) （變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低）（2）縱差動(dòng)保護(hù)和電流速斷保護(hù) 變壓器繞組和引出線的多

2、相短路、大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路（3）相間短路的后備保護(hù)： 作為（1）(2)的后備u 過電流保護(hù)；u 復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)；u 負(fù)序過電流（4）零序電流保護(hù)：大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路（5）過負(fù)荷保護(hù)：變壓器對(duì)稱過負(fù)荷 （6）過勵(lì)磁保護(hù)：變壓器過勵(lì)磁四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬第二節(jié) 變壓器縱差動(dòng)保護(hù)v構(gòu)成變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原則四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬構(gòu)成變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原則v 各側(cè)電流額定電流不同，需適當(dāng)選擇各側(cè)電流互感器變比各側(cè)電流額定電流不同，需適當(dāng)選擇各側(cè)電流互感器變比v 各側(cè)電流相位不同，需適當(dāng)調(diào)整各側(cè)電流相位各側(cè)電流相位不同

3、，需適當(dāng)調(diào)整各側(cè)電流相位v LHLH勵(lì)磁特性不同產(chǎn)生的勵(lì)磁特性不同產(chǎn)生的不平衡電流不平衡電流需考慮穩(wěn)態(tài)不平衡電流需考慮穩(wěn)態(tài)不平衡電流v 變壓器差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù): :包含磁路藕合包含磁路藕合需考慮暫態(tài)不平衡電流需考慮暫態(tài)不平衡電流四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法（1）由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流：（Y/-11）Y.d11 接線方式，兩側(cè)電流的相位差30 消除方法：相位校正 差動(dòng)臂中的電流同相位，但大小增大了，為使正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)， Ij=0，則應(yīng)使：BAlllAlnnnnn111221113/3 即：高壓側(cè)電流互感器變比應(yīng)加大3倍.四川大學(xué)電氣信

4、息學(xué)院 呂飛鵬（2）由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流:CT的變比是標(biāo)準(zhǔn)化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5很難完全滿足CT變比選擇計(jì)算公式消除方法：利用差動(dòng)繼電器的平衡線圈進(jìn)行磁補(bǔ)償.四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬（3）由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流:(CT變換誤差) Ibp.CT = Ktx10Id.max/ nl1 其中：Ktx =1 此不平衡電流在整定計(jì)算中應(yīng)予以考慮（4）由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流: 改變分接頭改變nB破壞nl2/ nl1= nB的關(guān)系 產(chǎn)生新的不平衡電流; CT二次側(cè)不允許開路,即nl2, nl1不能改變,

5、Ibp. U=U Id.max/ nl1 無(wú)法消除.此不平衡電流在整定計(jì)算中應(yīng)予以考慮.四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬暫態(tài)情況下的不平衡電流v 非周期分量的影響: 比穩(wěn)態(tài)Ibp大，且含有很大的非周期分量，持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)(幾十周波)。最大值出現(xiàn)在短路后幾個(gè)周波，引入非周期分量系數(shù)Kfzq，Ibp.CT=Kfzq10KtxId.max/ nl1 措施:快速飽和中間變流器,抑制非周期分量. 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬暫態(tài)情況下的不平衡電流v 由勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流: 勵(lì)磁涌流： 當(dāng)變壓器空載投入和區(qū)外短路切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電壓突然增加，可能出現(xiàn)很大的勵(lì)磁電流，可達(dá)(6-8) Ie勵(lì)磁涌流特點(diǎn):包

6、含有很大成分的非周期分量包含有很大成分的非周期分量有很大的諧波分量，尤以二次諧波為主有很大的諧波分量，尤以二次諧波為主波形間出現(xiàn)間斷波形間出現(xiàn)間斷措施:采用具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器;間斷角原理的差動(dòng)保護(hù);利用二次諧波制動(dòng);利用波形對(duì)稱原理的差動(dòng)保護(hù)。四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬帶有速飽和變流器帶有速飽和變流器BLHBLH的差動(dòng)繼電器的差動(dòng)繼電器v 速飽和變流器速飽和變流器BLHBLH的工作原理：的工作原理： 在差動(dòng)回路中接入具有快速飽和特性的中間變流器BLH，是防止哲態(tài)過程中不平衡電流（非周期分量）影響的有效方法。周期分量容易通過速飽和變流器變換到二次側(cè)，使繼電器動(dòng)作；周期分量容易通過速飽和

7、變流器變換到二次側(cè)，使繼電器動(dòng)作；非周期分量不容易通過速飽和變流器變換到二次側(cè)，繼電器不動(dòng)作；非周期分量不容易通過速飽和變流器變換到二次側(cè)，繼電器不動(dòng)作；在被保護(hù)元件內(nèi)部故障的暫態(tài)過程中，短路電流也包含有非周期分量，需待非在被保護(hù)元件內(nèi)部故障的暫態(tài)過程中，短路電流也包含有非周期分量，需待非周期分量衰減以后，保護(hù)才能功作將故障切除；被保護(hù)的機(jī)組容量越大，周期分量衰減以后，保護(hù)才能功作將故障切除；被保護(hù)的機(jī)組容量越大，時(shí)間時(shí)間常數(shù)很大，非周期性電流衰減很慢常數(shù)很大，非周期性電流衰減很慢，動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。廣泛用于中、小容量廣泛用于中、小容量發(fā)電機(jī)、變壓器發(fā)電機(jī)、變壓器差動(dòng)差動(dòng)保護(hù)保護(hù)四川

8、大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬帶加強(qiáng)型速飽和變流器的差動(dòng)繼電器BCH2v 由個(gè)帶有短路線圈(Wd, Wd)的速飽和變流器和一個(gè)作為執(zhí)行元件的電流繼電器組成；v 短路線圈可使繼電器避越非周期分量的作用得到加強(qiáng)、 從而更易于躲暫態(tài)過程中的不平衡電流以及變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流。四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬帶制動(dòng)特性的BCH1型差動(dòng)繼電器 在速飽和變流器的基礎(chǔ)上，增加一組制動(dòng)線圈，在速飽和變流器的基礎(chǔ)上，增加一組制動(dòng)線圈，利用外部故障時(shí)的短路電流來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；利用外部故障時(shí)的短路電流來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)； 繼電器的起動(dòng)電流隨制動(dòng)電流的增加而增加繼電器的起動(dòng)電流隨制動(dòng)電流的增加而增加， 它能夠可靠地躲過外部故障時(shí)的不

9、平衡電流，并它能夠可靠地躲過外部故障時(shí)的不平衡電流，并提高內(nèi)部故障時(shí)的靈敏性。提高內(nèi)部故障時(shí)的靈敏性。四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬v主要組成部分Wg：工作線圈，I2I2，磁通g在W2中感應(yīng)電勢(shì)相加，使繼電器動(dòng)作；W2: 二次線圈，磁通zh感應(yīng)的電勢(shì)互相撤銷，對(duì)zh 無(wú)輸出；僅對(duì)g有輸出Wzh: 制動(dòng)線圈, I2，磁通zh在兩個(gè)邊柱形成回路，不流入中間鐵心Wph: 平衡線圈 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬vI2h=0 最小起動(dòng)電流：IdzJ0v I2h0 Izhzh鐵心飽和動(dòng)作電流Idz增大 u當(dāng)Izh很小時(shí)，鐵芯還未飽和，Idz變化不大，制動(dòng)特性起始部分比較平緩。u當(dāng)Izh很大時(shí)，鐵芯嚴(yán)重飽和，

10、Idz迅速增加，特性曲線上翹。 uIzhIdzuWzhIdzv制動(dòng)系數(shù)：tg 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬v 具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器的整定：電器的整定： 選擇選擇Wzh匝數(shù)使制動(dòng)曲匝數(shù)使制動(dòng)曲線通過線通過a 點(diǎn)，即：點(diǎn)，即：Izh=Id.max時(shí)，使時(shí)，使: Idz.J=Kk*Ibp.max v 起動(dòng)電流隨著制動(dòng)電流起動(dòng)電流隨著制動(dòng)電流(即外部短路電流即外部短路電流)不同而不同而改變改變v 在任何大小的外部短路在任何大小的外部短路電流作用下，繼電器的電流作用下，繼電器的實(shí)際起動(dòng)電流均大于相實(shí)際起動(dòng)電流均大于相應(yīng)的不平衡電流，繼電應(yīng)的不平衡電流，繼電器都不會(huì)誤動(dòng)作器都不會(huì)誤

11、動(dòng)作四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬為什么能改善內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)的靈敏性 (1)單側(cè)供電變壓器 B側(cè)無(wú)電源，Wzh接于負(fù)荷側(cè)，內(nèi)部故障時(shí)， Izh=0繼電器動(dòng)作電流為Idz.J0，顯然靈敏度提高很多。四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬（2）單側(cè)供電變壓器 B側(cè)無(wú)電源，Wzh接于電源側(cè)Ig=Id2直線4（這是最不利的電流）它與制動(dòng)電流特性曲線交于b點(diǎn)，實(shí)際動(dòng)作電流為Idz.J2，在b點(diǎn)以上，是繼電器的動(dòng)作區(qū)（直線4高于制動(dòng)特性曲線3），可見靈敏度提高很多 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬v（3）雙側(cè)供電變壓器 假設(shè)兩側(cè)供給的短路電假設(shè)兩側(cè)供給的短路電流相等，則：流相等，則：Ig=2*Izh直線直線5與制動(dòng)特性曲

12、線交與制動(dòng)特性曲線交于于c點(diǎn)（點(diǎn)（Idz.J1）在在c點(diǎn)之上（點(diǎn)之上（5高于高于3）動(dòng)）動(dòng)作。作。四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬v 在各種可能的運(yùn)行方式下變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，繼電器各種可能的運(yùn)行方式下變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，繼電器的起動(dòng)電流均在的起動(dòng)電流均在Idzj0，Idzj1, Idzj2之間變化，制動(dòng)特性之間變化，制動(dòng)特性曲線起始部分變化平緩，起動(dòng)電流數(shù)值實(shí)際相差不大，但曲線起始部分變化平緩，起動(dòng)電流數(shù)值實(shí)際相差不大，但卻比無(wú)制動(dòng)的差動(dòng)繼電器的起動(dòng)電流小得多。卻比無(wú)制動(dòng)的差動(dòng)繼電器的起動(dòng)電流小得多。v 保護(hù)裝置的靈敏度比無(wú)制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)要高。保護(hù)裝置的靈敏度比無(wú)制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)的靈

13、敏系數(shù)要高。v 另外，制動(dòng)線圈的接入方式時(shí)，保護(hù)靈敏度是有影響的。另外，制動(dòng)線圈的接入方式時(shí)，保護(hù)靈敏度是有影響的。 制動(dòng)線圈的接入原則：制動(dòng)線圈的接入原則： 在外部故障時(shí)，使制動(dòng)作用最大，保護(hù)不誤動(dòng)在外部故障時(shí)，使制動(dòng)作用最大，保護(hù)不誤動(dòng) 在內(nèi)部故障時(shí)，使制動(dòng)作用最小，保護(hù)靈敏度最好。在內(nèi)部故障時(shí)，使制動(dòng)作用最小，保護(hù)靈敏度最好。 在雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的接線中，在雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的接線中，其制動(dòng)線圈原則其制動(dòng)線圈原則上應(yīng)該接于無(wú)電源或小電源的一側(cè)上應(yīng)該接于無(wú)電源或小電源的一側(cè)四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬v 一般差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性：一般差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性： RSv 帶制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)特性：帶制動(dòng)

14、差動(dòng)保護(hù)特性： PQSu無(wú)制動(dòng)工作區(qū)：無(wú)制動(dòng)工作區(qū)：PQ u制動(dòng)工作區(qū)：制動(dòng)工作區(qū)：QS 無(wú)制動(dòng)工作區(qū)：無(wú)制動(dòng)工作區(qū)：PQ正常工作或外部短路電流較小正常工作或外部短路電流較小時(shí)時(shí),LH處于不飽和工作狀態(tài)，處于不飽和工作狀態(tài)， IJ.bp很小，無(wú)需制動(dòng)；很小，無(wú)需制動(dòng)；最小動(dòng)作電流大于正常運(yùn)行時(shí)最最小動(dòng)作電流大于正常運(yùn)行時(shí)最大不平衡電流大不平衡電流制動(dòng)工作區(qū)：制動(dòng)工作區(qū)：QS外部短路電流大時(shí)外部短路電流大時(shí), LH進(jìn)入飽進(jìn)入飽和工作狀態(tài)：和工作狀態(tài)： IJ.bp ，Izd , Idz 定義制動(dòng)系數(shù)定義制動(dòng)系數(shù): Kzd=Idz/ Izd考慮考慮PQ段特性后，段特性后， Kzd并非常并非常數(shù)數(shù)常用

15、常用QS斜率表示制動(dòng)性能：斜率表示制動(dòng)性能：m=PR/NK制動(dòng)電流制動(dòng)電流動(dòng)作電流動(dòng)作電流四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬具有比率制動(dòng)和二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器比率制動(dòng)（穿越電流制動(dòng)）回路比率制動(dòng)（穿越電流制動(dòng)）回路 （1）在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，）在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，W1中兩部分電流（穿越電流）中兩部分電流（穿越電流）I2，I2方向相同，繼電器的起動(dòng)電流隨著制動(dòng)電流的增大而自方向相同，繼電器的起動(dòng)電流隨著制動(dòng)電流的增大而自動(dòng)增加，制動(dòng)作用與穿越電流的大小成正比。動(dòng)增加，制動(dòng)作用與穿越電流的大小成正比。 （2）當(dāng)變壓器保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，有一側(cè)的電流要改變方向，）當(dāng)變壓器保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，有

16、一側(cè)的電流要改變方向，W1中兩部分的電流方向相反，二次側(cè)感應(yīng)電勢(shì)減小，制動(dòng)作用中兩部分的電流方向相反，二次側(cè)感應(yīng)電勢(shì)減小，制動(dòng)作用也就隨之減弱，當(dāng)兩部分中的電流相等時(shí)，制動(dòng)作用消失，繼也就隨之減弱，當(dāng)兩部分中的電流相等時(shí)，制動(dòng)作用消失，繼電器動(dòng)作最靈敏。電器動(dòng)作最靈敏。二次諧波制動(dòng)（穿越電流制動(dòng)）回路二次諧波制動(dòng)（穿越電流制動(dòng)）回路 （1）在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，）在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，W1中流過不平衡電流。中流過不平衡電流。 （2）當(dāng)變壓器保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，）當(dāng)變壓器保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)， W1中流過短路電流，輸中流過短路電流，輸出二次諧波電壓。出二次諧波電壓。工作回路工作回路 （1）在正

17、常運(yùn)行及外部故障時(shí)，）在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，W1中流過不平衡電流。中流過不平衡電流。 （2）當(dāng)變壓器保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，）當(dāng)變壓器保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)， W1中流過短路電流，輸中流過短路電流，輸出基波電壓。出基波電壓。 （3）對(duì)基波分量的電壓有最大的輸出，對(duì)不平衡電流中的非周）對(duì)基波分量的電壓有最大的輸出，對(duì)不平衡電流中的非周期分量和高次諧波分量則起一個(gè)濾波的作用。期分量和高次諧波分量則起一個(gè)濾波的作用。四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 呂飛鵬第三節(jié) 變壓器的電流和電壓保護(hù)v一、變壓器的過電流保護(hù) 反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流 在變壓器內(nèi)部故障時(shí)作為差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備 保護(hù)動(dòng)作后、應(yīng)跳開變壓器各側(cè)斷路器。 起動(dòng)電流應(yīng)按照躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流Ifmax來(lái)整定。 往往不能滿足作為相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)四川大學(xué)電氣信息學(xué)院