繼電保護原理基礎_第六章課件

1、四川大學電氣信息學院 呂飛鵬第六章 電力變壓器的繼電保護v變壓器的故障（1）油箱內部故障: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（過勵磁）四川大學電氣信息學院 呂飛鵬v應裝設的繼電保護裝置應裝設的繼電保護裝置（1）瓦斯保護：重瓦斯 跳閘; 輕瓦斯 信號 （變壓器油箱內各種短路故障和油面降低）（2）縱差動保護和電流速斷保護 變壓器繞組和引出線的多

2、相短路、大接地電流系統側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： 作為（1）(2)的后備u 過電流保護；u 復合電壓起動的過電流保護；u 負序過電流（4）零序電流保護：大接地電流系統中變壓器外部接地短路（5）過負荷保護：變壓器對稱過負荷 （6）過勵磁保護：變壓器過勵磁四川大學電氣信息學院 呂飛鵬第二節(jié) 變壓器縱差動保護v構成變壓器縱差動保護的基本原則四川大學電氣信息學院 呂飛鵬構成變壓器縱差動保護的基本原則v 各側電流額定電流不同，需適當選擇各側電流互感器變比各側電流額定電流不同，需適當選擇各側電流互感器變比v 各側電流相位不同，需適當調整各側電流相位各側電流相位不同

3、，需適當調整各側電流相位v LHLH勵磁特性不同產生的勵磁特性不同產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 變壓器差動保護變壓器差動保護: :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電氣信息學院 呂飛鵬不平衡電流產生的原因和消除方法（1）由變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流：（Y/-11）Y.d11 接線方式，兩側電流的相位差30 消除方法：相位校正 差動臂中的電流同相位，但大小增大了，為使正常運行或區(qū)外故障時， Ij=0，則應使：BAlllAlnnnnn111221113/3 即：高壓側電流互感器變比應加大3倍.四川大學電氣信

4、息學院 呂飛鵬（2）由計算變比與實際變比不同而產生的不平衡電流:CT的變比是標準化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5很難完全滿足CT變比選擇計算公式消除方法：利用差動繼電器的平衡線圈進行磁補償.四川大學電氣信息學院 呂飛鵬（3）由兩側電流互感器型號不同而產生的不平衡電流:(CT變換誤差) Ibp.CT = Ktx10Id.max/ nl1 其中：Ktx =1 此不平衡電流在整定計算中應予以考慮（4）由變壓器帶負荷調整分接頭而產生的不平衡電流: 改變分接頭改變nB破壞nl2/ nl1= nB的關系 產生新的不平衡電流; CT二次側不允許開路,即nl2, nl1不能改變,

5、Ibp. U=U Id.max/ nl1 無法消除.此不平衡電流在整定計算中應予以考慮.四川大學電氣信息學院 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)時間比較長(幾十周波)。最大值出現在短路后幾個周波，引入非周期分量系數Kfzq，Ibp.CT=Kfzq10KtxId.max/ nl1 措施:快速飽和中間變流器,抑制非周期分量. 四川大學電氣信息學院 呂飛鵬暫態(tài)情況下的不平衡電流v 由勵磁涌流產生的不平衡電流: 勵磁涌流： 當變壓器空載投入和區(qū)外短路切除后電壓恢復時，電壓突然增加，可能出現很大的勵磁電流，可達(6-8) Ie勵磁涌流特點: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間斷波形間出現間斷措施:采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器;間斷角原理的差動保護;利用二次諧波制動;利用波形對稱原理的差動保護。四川大學電氣信息學院 呂飛鵬帶有速飽和變流器帶有速飽和變流器BLHBLH的差動繼電器的差動繼電器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，使繼電器動作；周期分量容易通過速飽和

7、變流器變換到二次側，使繼電器動作；非周期分量不容易通過速飽和變流器變換到二次側，繼電器不動作；非周期分量不容易通過速飽和變流器變換到二次側，繼電器不動作；在被保護元件內部故障的暫態(tài)過程中，短路電流也包含有非周期分量，需待非在被保護元件內部故障的暫態(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，保護才能功作將故障切除；被保護的機組容量越大，周期分量衰減以后，保護才能功作將故障切除；被保護的機組容量越大，時間時間常數很大，非周期性電流衰減很慢常數很大，非周期性電流衰減很慢，動作時間越長。動作時間越長。廣泛用于中、小容量廣泛用于中、小容量發(fā)電機、變壓器發(fā)電機、變壓器差動差動保護保護四川

8、大學電氣信息學院 呂飛鵬帶加強型速飽和變流器的差動繼電器BCH2v 由個帶有短路線圈(Wd, Wd)的速飽和變流器和一個作為執(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、 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的勵磁涌流。四川大學電氣信息學院 呂飛鵬帶制動特性的BCH1型差動繼電器 在速飽和變流器的基礎上，增加一組制動線圈，在速飽和變流器的基礎上，增加一組制動線圈，利用外部故障時的短路電流來實現制動；利用外部故障時的短路電流來實現制動； 繼電器的起動電流隨制動電流的增加而增加繼電器的起動電流隨制動電流的增加而增加， 它能夠可靠地躲過外部故障時的不

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

10、Idz迅速增加，特性曲線上翹。 uIzhIdzuWzhIdzv制動系數：tg 四川大學電氣信息學院 呂飛鵬v 具有制動特性的差動繼具有制動特性的差動繼電器的整定：電器的整定： 選擇選擇Wzh匝數使制動曲匝數使制動曲線通過線通過a 點，即：點，即：Izh=Id.max時，使時，使: Idz.J=Kk*Ibp.max v 起動電流隨著制動電流起動電流隨著制動電流(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，繼電器的實際起動電流均大于相實際起動電流均大于相應的不平衡電流，繼電應的不平衡電流，繼電器都不會誤動作器都不會誤

11、動作四川大學電氣信息學院 呂飛鵬為什么能改善內部故障時保護的靈敏性 (1)單側供電變壓器 B側無電源，Wzh接于負荷側，內部故障時， Izh=0繼電器動作電流為Idz.J0，顯然靈敏度提高很多。四川大學電氣信息學院 呂飛鵬（2）單側供電變壓器 B側無電源，Wzh接于電源側Ig=Id2直線4（這是最不利的電流）它與制動電流特性曲線交于b點，實際動作電流為Idz.J2，在b點以上，是繼電器的動作區(qū)（直線4高于制動特性曲線3），可見靈敏度提高很多 四川大學電氣信息學院 呂飛鵬v（3）雙側供電變壓器 假設兩側供給的短路電假設兩側供給的短路電流相等，則：流相等，則：Ig=2*Izh直線直線5與制動特性曲

12、線交與制動特性曲線交于于c點（點（Idz.J1）在在c點之上（點之上（5高于高于3）動）動作。作。四川大學電氣信息學院 呂飛鵬v 在各種可能的運行方式下變壓器發(fā)生內部故障時，繼電器各種可能的運行方式下變壓器發(fā)生內部故障時，繼電器的起動電流均在的起動電流均在Idzj0，Idzj1, Idzj2之間變化，制動特性之間變化，制動特性曲線起始部分變化平緩，起動電流數值實際相差不大，但曲線起始部分變化平緩，起動電流數值實際相差不大，但卻比無制動的差動繼電器的起動電流小得多。卻比無制動的差動繼電器的起動電流小得多。v 保護裝置的靈敏度比無制動的差動保護的靈敏系數要高。保護裝置的靈敏度比無制動的差動保護的靈

13、敏系數要高。v 另外，制動線圈的接入方式時，保護靈敏度是有影響的。另外，制動線圈的接入方式時，保護靈敏度是有影響的。 制動線圈的接入原則：制動線圈的接入原則： 在外部故障時，使制動作用最大，保護不誤動在外部故障時，使制動作用最大，保護不誤動 在內部故障時，使制動作用最小，保護靈敏度最好。在內部故障時，使制動作用最小，保護靈敏度最好。 在雙繞組變壓器差動保護的接線中，在雙繞組變壓器差動保護的接線中，其制動線圈原則其制動線圈原則上應該接于無電源或小電源的一側上應該接于無電源或小電源的一側四川大學電氣信息學院 呂飛鵬v 一般差動保護動作特性：一般差動保護動作特性： RSv 帶制動差動保護特性：帶制動

14、差動保護特性： PQSu無制動工作區(qū)：無制動工作區(qū)：PQ u制動工作區(qū)：制動工作區(qū)：QS 無制動工作區(qū)：無制動工作區(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時,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，無需制動；很小，無需制動；最小動作電流大于正常運行時最最小動作電流大于正常運行時最大不平衡電流大不平衡電流制動工作區(qū)：制動工作區(qū)：QS外部短路電流大時外部短路電流大時, LH進入飽進入飽和工作狀態(tài)：和工作狀態(tài)： IJ.bp ，Izd , Idz 定義制動系數定義制動系數: Kzd=Idz/ Izd考慮考慮PQ段特性后，段特性后， Kzd并非常并非常數數常用

15、常用QS斜率表示制動性能：斜率表示制動性能：m=PR/NK制動電流制動電流動作電流動作電流四川大學電氣信息學院 呂飛鵬具有比率制動和二次諧波制動的差動繼電器比率制動（穿越電流制動）回路比率制動（穿越電流制動）回路 （1）在正常運行及外部故障時，）在正常運行及外部故障時，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，繼電器的起動電流隨著制動電流的增大而自方向相同，繼電器的起動電流隨著制動電流的增大而自動增加，制動作用與穿越電流的大小成正比。動增加，制動作用與穿越電流的大小成正比。 （2）當變壓器保護范圍內部故障時，有一側的電流要改變方向，）當變壓器保護范圍內部故障時，有

16、一側的電流要改變方向，W1中兩部分的電流方向相反，二次側感應電勢減小，制動作用中兩部分的電流方向相反，二次側感應電勢減小，制動作用也就隨之減弱，當兩部分中的電流相等時，制動作用消失，繼也就隨之減弱，當兩部分中的電流相等時，制動作用消失，繼電器動作最靈敏。電器動作最靈敏。二次諧波制動（穿越電流制動）回路二次諧波制動（穿越電流制動）回路 （1）在正常運行及外部故障時，）在正常運行及外部故障時，W1中流過不平衡電流。中流過不平衡電流。 （2）當變壓器保護范圍內部故障時，）當變壓器保護范圍內部故障時， 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、常運行及外部故障時，）在正常運行及外部故障時，W1中流過不平衡電流。中流過不平衡電流。 （2）當變壓器保護范圍內部故障時，）當變壓器保護范圍內部故障時， 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）對基波分量的電壓有最大的輸出，對不平衡電流中的非周）對基波分量的電壓有最大的輸出，對不平衡電流中的非周期分量和高次諧波分量則起一個濾波的作用。期分量和高次諧波分量則起一個濾波的作用。四川大學電氣信息學院 呂飛鵬第三節(jié) 變壓器的電流和電壓保護v一、變壓器的過電流保護 反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流 在變壓器內部故障時作為差動保護和瓦斯保護的后備 保護動作后、應跳開變壓器各側斷路器。 起動電流應按照躲開變壓器可能出現的最大負荷電流Ifmax來整定。 往往不能滿足作為相鄰元件的遠后備保護四川大學電氣信息學院