第八章 繼電保護(hù)

第一節(jié)概述

第二節(jié)電網(wǎng)的過(guò)電流保護(hù)

第三節(jié)電網(wǎng)的接地保護(hù)

第四節(jié)電力變壓器的保護(hù)FLASH動(dòng)畫(huà)：6、10、23、29、41、43、52、54、57、61、64、67第八章繼電保護(hù)第一節(jié)概述一、繼電器保護(hù)裝置的作用與要求1、繼電保護(hù)裝置的作用1）不正常運(yùn)行狀態(tài)：過(guò)負(fù)荷、一相斷線、一相接地。2）故障：短路。3）繼電保護(hù)裝置及作用：不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)出信號(hào)，提醒工作人員及時(shí)采取措施；故障時(shí),切斷故障電路。2、對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求。1）選擇性：切除故障部分，保證無(wú)故障部分繼續(xù)運(yùn)行。2）速動(dòng)性：快速切斷故障，減少故障存在的時(shí)間。3）靈敏性：指故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反映能力,用靈敏系數(shù)來(lái)反映。兩種情況：對(duì)反映故障時(shí)參數(shù)量增加的：對(duì)反映故障時(shí)參數(shù)量降低的：靈敏系數(shù)整定：四級(jí)：1.2、1.25、1.5、2。井下：主保護(hù)Kr≥1.5，后備保護(hù)Kr≥1.25。4）可靠性不拒動(dòng)、不誤動(dòng)。要求質(zhì)量好、接線簡(jiǎn)單、整定正確、加強(qiáng)維護(hù)。二、常用保護(hù)繼電器1、作用：用來(lái)接通或控制保護(hù)回路。2、種類(lèi)：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、晶體管繼電器。1）電磁式電流繼電器①工作原理②整定方法：A、平滑調(diào)節(jié)。B、級(jí)進(jìn)調(diào)節(jié)。③動(dòng)作時(shí)間：0.01s-0.05s。④特點(diǎn)：接點(diǎn)容量較小移動(dòng)鼠標(biāo)察看部件名稱(chēng)2）電磁式中間繼電器（1）作用：A、提供足夠數(shù)量的觸點(diǎn)以便同時(shí)控制不同的電路。B、增加觸點(diǎn)容量，以便接通斷開(kāi)較大的電流回路（如跳閘回路）。C、提供必要的延時(shí)特性，以滿(mǎn)足保護(hù)及自動(dòng)裝置的要求。（2）特點(diǎn)：延時(shí)動(dòng)作（3）原理：電磁理論（4）種類(lèi)：電壓式、電流式，瞬動(dòng)、延時(shí)動(dòng)作瞬動(dòng)時(shí)間：0.05s-0.06s。3）電磁式時(shí)間繼電器

（1）特點(diǎn)延時(shí)動(dòng)作（2）原理4）電磁式信號(hào)繼電器（1）種類(lèi)：電流型、電壓型。（2）作用：動(dòng)作指示，以便判別故障性質(zhì)。（3）原理移動(dòng)鼠標(biāo)察看部件名稱(chēng)5）感應(yīng)式繼電器（1）結(jié)構(gòu)組成與工作原理Ａ、組成：由感應(yīng)系統(tǒng)（反時(shí)限）和電磁系統(tǒng)（瞬時(shí)）組成。Ｂ、動(dòng)作時(shí)限：從繼電器動(dòng)作到觸點(diǎn)閉合的時(shí)間。Ｃ、反時(shí)限特性。Ｄ、電磁系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)間：0.05s-0.1s。（2）動(dòng)作電流與動(dòng)作時(shí)限的調(diào)節(jié)Ａ、動(dòng)作電流：使蝸桿與扇形齒輪嚙合的最小電流。Ｂ、感應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)作電流調(diào)整：利用插銷(xiāo)改變繼電器線圈的匝數(shù)來(lái)調(diào)整。Ｃ、感應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)限調(diào)整：改變扇形齒輪的起始位置。（3）優(yōu)、缺點(diǎn)：接點(diǎn)容量大；直接作用于斷路器跳閘。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精確度較低。6）晶體管繼電器（1）優(yōu)缺點(diǎn)：質(zhì)量輕，體積小，耗電少，壽命長(zhǎng)，工作可靠。（2）電路結(jié)構(gòu)組成：電壓形成回路，啟動(dòng)回路，時(shí)限回路，出口信號(hào)回路等。（3）電路的工作原理三、微機(jī)保護(hù)裝置1、微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性1）電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)。2）微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。2、微機(jī)保護(hù)的硬件組成1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2）主機(jī)。3）開(kāi)關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)。四、電流保護(hù)裝置的接線方式是指電流繼電器與電流互感器的連接方式。

常用接線方式有三種1、完全星型接線（三相三繼電器接法）1）接法：圖8-10a2）接線系數(shù)：KW=Ik/I23）特點(diǎn)：正確反映各類(lèi)短路故障。相間短路、單相接地短路。4）應(yīng)用：中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。2、不完全星形接線（兩相繼電器接法）1）接線：圖8-10b2）接線系數(shù):3）特點(diǎn)：相間短路保護(hù)。4）應(yīng)用：中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)。5）改進(jìn)：圖8-12兩相三繼電器不完全星形接線，其目的是提高兩相兩繼電器接線方式的靈敏度。3.兩相電流差接線（圖8-10c）1）兩相一繼電器的差接接線方式：2）接線系數(shù)：

（三相短路）

Kw=1（U、V或V、W相間短路）Kw=2（U、W相間短路）3）V相單相接地時(shí)不能反映。4）應(yīng)用：相間短路。一般用作電動(dòng)機(jī)、不重要的10KV及以下線路的過(guò)流保護(hù)。小結(jié)1、對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。2、常用的繼電保護(hù)繼電器：電磁式繼電器（電流、中間、時(shí)間、信號(hào)）、感應(yīng)式繼電器、晶體管繼電器。3、微機(jī)保護(hù)裝置：特性、組成。4、繼電保護(hù)裝置的接線方式：接法、接線系數(shù)、特點(diǎn)、應(yīng)用等。作業(yè)：P218：2第二節(jié)電網(wǎng)的過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)：就是利用過(guò)流時(shí)電流增大的特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)裝置。分類(lèi)：定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)，有時(shí)限電流速斷保護(hù)。一、開(kāi)式電網(wǎng)的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)1、保護(hù)裝置的工作原理1）接線2）組成3）原理２、保護(hù)裝置的時(shí)限特性

1）時(shí)限配合：采用階梯原則。2）時(shí)限級(jí)差：定時(shí)限△t=0.5s-0.7s

反時(shí)限△t=0.7s-0.9s3、保護(hù)裝置的整定計(jì)算動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)限。1）動(dòng)作電流的整定（1）躲開(kāi)最大工作電流。

Iop>Iwmax，Iop=KstIwmax（2）返回電流Ire應(yīng)大于最大工作電流定時(shí)限過(guò)流保護(hù)的時(shí)限特性1、動(dòng)作電流的整定

整定計(jì)算、靈敏度校驗(yàn)與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置類(lèi)同。2、動(dòng)作時(shí)限整定按階梯原則整定，要滿(mǎn)足時(shí)限的配合:

t1.s1=t2.s1＋△t；△t=0.7～0.9S

四、電流速斷保護(hù)1、瞬時(shí)電流速斷保護(hù)2、限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置1）限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限比無(wú)時(shí)限速斷保護(hù)大一時(shí)限差△t（0.5s）。2）兩階段速斷保護(hù)裝置：由無(wú)時(shí)限電流速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置組成。第一級(jí)速斷裝置：瞬時(shí)電流速斷保護(hù)裝置。第二級(jí)速斷裝置：限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置。上一級(jí)線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流要比下一級(jí)線路的瞬時(shí)速斷裝置的動(dòng)作電流大些。3）限時(shí)電流速斷裝置的靈敏度應(yīng)按線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)，其值不應(yīng)小于1.25。

4）三段式電流保護(hù)裝置（1）三段式電流保護(hù)裝置：

瞬時(shí)電流速斷稱(chēng)為第一段保護(hù)，限時(shí)電流速斷稱(chēng)為第二段，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)稱(chēng)為第三段保護(hù)。（2）應(yīng)用①3～10KV：一般用兩段式電流保護(hù)裝置。②35KV及以上：三段式電流保護(hù)裝置。第三節(jié)電網(wǎng)的接地保護(hù)一、絕緣監(jiān)視裝置

電網(wǎng)絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖1、作用：監(jiān)視電網(wǎng)的對(duì)地絕緣。2、絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖及工作原理。

3、組成：由三相五柱式電壓互感器、電壓表和電壓繼電器組成。4、三相五柱式電壓互感器結(jié)構(gòu)。

5、信號(hào)顯示：音響、燈光和指示牌。6、缺點(diǎn)：動(dòng)作無(wú)選擇性。二、零序電流保護(hù)利用故障線路零序電流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。1、原理2、接線

3、動(dòng)作電流4、靈敏度單相接地故障，按保護(hù)裝置最小零序電流來(lái)校驗(yàn)。1）計(jì)算公式：2）要求：電纜線路：Kr≥1.25，架空線路：Kr≥1.5。第四節(jié)電力變壓器保護(hù)變壓器故障類(lèi)型：內(nèi)部故障：主要有繞組的相間短路、繞組匝間短路和單相接地短路等。外部故障：引出線和絕緣線套管的相間短路或接地短路等。不正常運(yùn)行狀態(tài)：過(guò)負(fù)荷及油面過(guò)低和溫度升高等。一、變壓器的瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，短路電流所產(chǎn)生的電弧將使變壓器油和其它絕緣物分解而產(chǎn)生大量的氣體，利用這種氣體作為信號(hào)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置稱(chēng)為瓦斯保護(hù)裝置。1、瓦斯保護(hù)裝置保護(hù)范圍：油箱內(nèi)部故障和油面降低等不正常運(yùn)行狀態(tài)。2、結(jié)構(gòu)、組成。

瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，它安裝在變壓器油箱和油枕的連接處。瓦斯保護(hù)的接線如圖所示瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)作迅速，靈敏度高，接線和安裝簡(jiǎn)單，能反映變壓器油箱內(nèi)部各種類(lèi)型的故障。瓦斯保護(hù)的缺點(diǎn)是：不能反應(yīng)外部套管和引出線的短路故障，因而還必須與其它保護(hù)裝置配合使用。容量較小的變壓器在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，它與瓦斯保護(hù)互相配合，可以保護(hù)變壓器內(nèi)部和電源側(cè)套管及引出線上的全部故障。變壓器的電流速斷保護(hù)原理接線如圖所示。二、變壓器的速斷保護(hù)Iop、Iop.k——保護(hù)裝置一次側(cè)的動(dòng)作電流、繼電器的動(dòng)作電流，A；

——變壓器二次側(cè)母線最大三相短路電流，A；Kk——可靠系數(shù)，取1.2-1.3；Ki——電流互感的變比；KT——變壓器的變比。

電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)：式中——保護(hù)裝置安裝處最小短路電流。差動(dòng)保護(hù)是反應(yīng)變壓器兩側(cè)電流之差的保護(hù)裝置，其保護(hù)原理接線如圖所示。三、變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理

當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)（S1點(diǎn)），對(duì)于單側(cè)電源供電的變壓器，則僅變壓器一側(cè)電流互感器有電流，此時(shí)I2=0，Ik=I1，繼電器動(dòng)作，使變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，瞬時(shí)切除故障。兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，流過(guò)繼電器的電流:Ik=I1+I2故障變壓器的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，有選擇的將故障變壓器切除。保護(hù)原理如圖所示。2、差動(dòng)保護(hù)中不平衡電流的產(chǎn)生及克服方法適當(dāng)選擇變壓器兩側(cè)電流互感器變比和接線方式，使正常運(yùn)行及外部短路時(shí)，流過(guò)繼電器的電流為零，保護(hù)裝置不動(dòng)作。1）變壓器接線方式的影響為消除因變壓器兩側(cè)線圈接線方式不同而產(chǎn)生的不平衡電流，采用相位差補(bǔ)償?shù)姆椒?。即將變壓器星形接線側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成三角形；變壓器三角形接線側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成星形，消除相位差，如圖所示。2）電流互感器類(lèi)型和變比的影響3）變壓器勵(lì)磁涌流的影響3、采用BCH-2型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)的工作原理變壓器的差動(dòng)保護(hù)利用BCH-2型繼電器，可以躲過(guò)勵(lì)磁涌流和外部短路故障，當(dāng)保護(hù)區(qū)故障時(shí)，能可靠動(dòng)作。其接線原理圖如圖所示。

雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖如圖所示。圖中KD為BCH-2型差動(dòng)繼電器，KS為信號(hào)繼電器，KM為出口中間繼電器。四、變壓器的過(guò)電流保護(hù)變壓器過(guò)電流保護(hù)的單相原理接線圖.1、動(dòng)作電流整定應(yīng)按躲過(guò)變壓器的最大工作電流來(lái)整定，即式中：Iop——變壓器的最大工作電流，A；Kk——可靠系數(shù)，取1.2-1.3；Kre——返回系數(shù)，一般取0.85。2、靈敏度校驗(yàn)式中

——最小運(yùn)行方式下，保護(hù)范圍末端最小兩相短路電流，A。3、動(dòng)作時(shí)限整定按階梯原則整定，即比下一級(jí)保護(hù)裝置大一個(gè)時(shí)限階段Δt。五、變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)是反應(yīng)變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)，一般經(jīng)延時(shí)后動(dòng)作于信號(hào)。電路如圖所示。1、動(dòng)作電流：按躲過(guò)變壓器的額定電流整定，即式中：IN.T——變壓器的額定電流，A；Kre——返回系數(shù)，取0.8