電網(wǎng)招聘-電力系統(tǒng)繼電保護

電力系統(tǒng)繼電保護

1、電力系統(tǒng)繼電保護的概念及作用

1.1、電力系統(tǒng)的各種故障和不正常運行狀態(tài)

電力系統(tǒng)由很多設備組成，在電力系統(tǒng)運行過程中，由于各種因素的存在，如自然條件（雷擊、鳥獸害等）、設備質(zhì)量、

運行維護及認為誤操作等，可能出現(xiàn)各種形式的故障和異常運行（工作）狀態(tài)，而一旦設備出現(xiàn)故障或異常運行狀態(tài)，即

將對設備及設備所在系統(tǒng)產(chǎn)生種種不良后果甚至嚴重的后果。因此，為了保護設備及系統(tǒng)的平安，有關(guān)?規(guī)程?規(guī)定：電力

系統(tǒng)中所有投入運行的設備，都必須配置相應的繼電保護裝置。

故障：包括各種短路［三相短路K⑶、兩相短路K（2）、單相接地短路K⑴、兩相接地短路K?！梗┮约半姍C和變壓器繞組

的匝間短路和斷線（單相和兩相），其中三相短路、兩相短路又稱相間短路，單相接地短路、兩相接地短路又稱接地短路，

并以三相短路最為危險，以單相接地短路最為常見。

在發(fā)生短路時可能產(chǎn)生以下的后果：

（1）通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞。

（2）短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命。

（3）電力系統(tǒng)中局部地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解.

不正常運行狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運行狀態(tài)。如：過負荷、頻率降低、過

電壓、電力系統(tǒng)振蕩等。

事故：系統(tǒng)或其中一局部的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人身

傷亡和電石設備的損壞。

1.2.電力系統(tǒng)繼電保護

電力系統(tǒng)繼甩保護是繼電保護技術(shù)或繼電保護裝置的統(tǒng)稱。

繼電保護技術(shù)是一個完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護原理及實現(xiàn)、繼電保護配置設計、繼電保護

運行及維護等技術(shù)構(gòu)成。

繼電保護裝置是能反響電力系統(tǒng)中電氣兀件發(fā)生故障或不止常運行狀態(tài)，并動作十斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動

裝置。

1.3、繼電保護的根本任務

（1）自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障局部迅速

恢復正常運行。

（2）反響電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件（例如有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)出信號、減負荷或

跳閘。

2、繼電保護裝置的根底元件

2.1＞電壓互感器

一、原理

電壓互感器（TV,現(xiàn)場一般稱作PT）是隔離高電壓，供繼電保護、自動裝置和測量儀表獲取一次電壓信息的傳感器。

是一種特殊型式的變換器。

特點：

①容量?。ㄍǔＶ挥袔资不驇装俜玻?/p>

②一次電壓（即電網(wǎng)電壓）不受二次電壓的影響

③正常運行時近似空載，二次電壓根本上等于二次感應電動勢。

④二次側(cè)嚴禁短路，一次、二次一般接有熔斷器保護

⑤二次額定電壓一?般為100/J3V、100/3V、100V

二、結(jié)構(gòu)形式：

分為電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器、光電式互感器

（1）電磁式電壓互感器

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，暫態(tài)響應特性較好。

缺點：因鐵芯的非線性特性，容易產(chǎn)生鐵磁諧振，引起測量不準確和造成電壓互感器的損壞。典型接

（2）電容式電壓互感器（CVT）

優(yōu)點：沒有諧振問題，裝在線路上時可以兼作高頻通道的結(jié)合電容器。

缺點：暫態(tài)響應特性較電磁式差。

帶載波附件的電容式電壓互感器原理接線如下圖，電容分壓后的電壓經(jīng)T變換輸出。

合并器單元

采集器單元OESOEMU

OESC

電

力

線

數(shù)

合并居單元

供徙比蟆福

光電窿量

臨

轉(zhuǎn)限組件(溝徙提供單元》

出

數(shù)

據(jù)

is號我押輸

*元

入

初

擬

?

輸

入

獷限I/O

室外部分：室內(nèi)部分

光電互感器原理

三、誤差

額定變比：

(1)變比誤差

定義：用電壓互感器測出的電壓〃7vU2與實際電壓U1之差與實際電壓U1之比的百分值表示，即:

△U%=n*—，X100

Ui

(2)角誤差

角誤差是指電壓互感器一次電壓向量與反向二次電壓向量之間的夾甭5。

(3)電壓互感器的準確度級

a:對于測量用電壓互感器的標準準確度級有：().1、0.2、0.5、1.0、3.()五個等級

測量用電壓互感器的誤差限值

相位差

準確級比誤差土（%）

士（'）士(radxl0-2)

0.10.150.15

0.20.2100.3

0.50.5200.6

1.01.0401.2

3.03.0不規(guī)定不規(guī)定

b：繼目保護用電壓互感器的標準準確度級有3P和6P兩個等級

保護用電壓互感器的誤差限值

相位差

準確度級電壓誤差土（%）

土（'）±(radxl0-2)

3P3.01203.5

6P6.02407.0

2.2＞電流互感器

一、工作原理

電流互感器（TA,現(xiàn)場一般叫CT）就是把大電流按比例降到可以用儀表直接測量的數(shù)值，以便用儀表直接測量，并作

為各種繼電保護的信號源。且其?、二次繞組之間有足夠的絕緣，從血保證所有低壓設備與高電壓相隔離。

特點：

①二次側(cè)接的是儀表和繼電器的電流線圈，阻抗很小，接近于短路工作狀態(tài)；

②二次側(cè)阻抗很小，N2/N|也很小，故對一次側(cè)的電流幾乎無影響，一次側(cè)電流取決于電網(wǎng)負載；

③I尸N1/N2I2，如測得H而Ni，N2，就可得到h。

④電流互感器運行時，應特別注意防止二次繞組開路。

⑤二次額定電流一般為5A、1A

電流互感器在使用中應考前須知：

1、運行中的電流互感器二次側(cè)決不允許開路，在二次側(cè)不能安裝熔斷器、刀開關(guān)。這是因為電流互感器二次側(cè)繞組匝數(shù)遠

遠大于一次側(cè)匝數(shù)，在開路的狀態(tài)卜，電流互感器相當于一臺升壓變壓器。根據(jù)有關(guān)資料顯示，其電壓值可達1000V左右。

危及工作人員平安。故在一次側(cè)有電流的情況下，二次側(cè)除了采用相應短接措施外（電流互感器在工作時近似處于短路狀

態(tài)，故可將K1、“直接短接并接地），不得施工。切記。

2、電流互感器安裝時，應將電流互感器的二次側(cè)的一端（一般是七）、鐵芯、外殼做可靠接地。以預防一、二側(cè)繞組因絕

緣損壞，一次側(cè)電壓串至二次側(cè)，危及工作人員平安。

3、電流開感器安裝時.應考慮精慢等級.精度高的接測量儀表,精度低的用干保護.選擇時應予注意c

4、電流互感器安裝時，應注意極性（同名端），一次側(cè)的端子為L、U（或I\P2）,一次側(cè)電流由L流入，由L2流出。

而二次側(cè)的端子為&、電（或8、SJ即二次側(cè)的端子由絡流出，由K2流入。L與M.L?與電為同極性（同名端），不得弄

錯，否那么假設接電度表的話，電度表將反轉(zhuǎn)。

5、電流互感器一次側(cè)繞組有單匝和多匝之分，LQG型為單匝。而使用LMZ型［穿心式）時那么要注意銘牌上是否有穿心數(shù)

據(jù)，假設有那么應按要求穿出所需的匝數(shù)。注意：穿心匝數(shù)是以穿過空心中的根數(shù)為準，而不是以外圍的匝數(shù)計算（否那

么將誤差一匝）。

6、電流互感器的二次繞組有一個繞組和二個繞組之分，假設有二個繞組的，其中一個繞組為高精度（誤差值較?。┑囊话?/p>

作為計量使用，另一個那么為低精度（誤差值較大）一般用于保護。

7、電流互感器的聯(lián)接線必須采用2.5mm1的銅心絕緣線聯(lián)接，有的電業(yè)部門規(guī)定必須采用4mnT'的銅心絕緣線。

二、電流互感器極性

在繼電保護中按''減極性"原那么標示.即一次電流由“*”端流入電流互感器作為它的假定正方向，而二次電流由“*"

端流出電流互感器作為它的假定正方向。如以下圖所示:

11

輸

電

線

路

三、電流互感器接線方式

兩相不完全星形接線用于35kV及以下電壓等級小電流接地系統(tǒng)?？梢垣@得A、C相電流。

QF\1KA2KA

(a)兩相不完全星形接線

三相完全星形接線用ruokv及以上電壓等級大電流接地系統(tǒng)，可以獲得三相相電流。

(b)三相完全星形接線

三相完全星形接線的中線上可以獲得三相電流之和，即3倍的零序電流。

四、電流互感器的誤差

(a)-次符號(b)二次符號(c)等值電路

如上圖所示：TA的誤差主要來自于勵磁電流，一次電流中有一局部流入勵磁支路而不變換至二次側(cè)。

影響TA誤差的主要因素是二次負載及一次電流大小。

(d)等值電路相量圖

二次負載T-勵磁電流T-TA誤差T

一次電流T-TA鐵芯趨向飽和T勵磁阻抗下降1-勵磁電流增大T-TA誤差增大T

五、電流互感器的準確度級

a：測量用電流互感器的準確度級為：0.1、0.2、0.5、1、3、5等六個標準

b：保護用電流互感器的準確度級有5P和10P兩個準確度級

IEC規(guī)定5P、10P的誤差極限

準確比值誤差土（％）復合誤差土（%）額定一次電流下相位差

度級（額定一次電流下）（額定準確限值的

一次電流下）

±(')±(radxlO-2)

5P15601.8

10P310——

2.3＞變換器

一、變換器的作用

保護裝置動作判據(jù)主要為母線電壓(線路電壓)、線路電流。因此需要將母線(線路)電壓互感器、電流互感器輸出的二

次電壓、電流再經(jīng)變換器進行線性變換后送入繼電保護裝置的測量電路。變換器的根本作用如下：

⑴電量變換:將互感器二次側(cè)電壓(額定100V)、電流(額定5A或1A),轉(zhuǎn)換成弱電壓(數(shù)伏)，以適應弱電元件的要求。

(2)電氣隔離:電流、電壓互感器二次側(cè)的保安、工作接地，是用于保證人身和設備平安的，而弱電元件往往與直流電源連

接，直流回路不允許直接接地，故需要經(jīng)變換器實現(xiàn)電氣隔離。

(3)調(diào)節(jié)定值:整流型、晶體管型繼電保護可以通過改變變換器一次或二次線圈抽頭來改變測量繼電器的動作值。

二、變換器的分類

繼電保護中常用的變換器有電壓變換器(UV)、電流變換器(UA)和電抗變壓器(UX),UV作用是電壓變換，UA、UX作

用是將電流變換成與之成正比的電壓。

三、電壓變換器(UV)

如上圖所示：UV原方與電壓互感器相聯(lián)，TV二次側(cè)有工作接地，UV副方的“直流地〃為保護電源的0V,電容C容

量很小，起抗干擾作用。

UK

從UV原方看進去，輸入阻抗很大，對于負載而言UV可以看出一個電壓源，UV兩側(cè)電壓成正：2=UU1

四、電流變換器（UA）

保護裝置

如上圖所示：從UA原方看進去，輸入阻抗很小，對于負載而言UA可以看成一個電流源。

UA二次電流（一般為mA級）與一次電流成正比，二次電流在電阻上形成二次電壓：

U2=RKIU1

五、電抗變壓器(UX)

c

UX等效電路如圖上所示，UX輸入阻抗很小，串于TA二次回路;對于負載，UX近似為電壓源。UX勵磁阻抗相對于

負載來說很小，二次回路近似于開路，可以認為一次電流全部用于勵磁，這樣二次電壓

Ci2=Zmii=kii

其中Ki稱為UX的轉(zhuǎn)移阻抗。與使UA的電壓變換電路不同，UX輸出電壓超前輸入電流一定相位角，具有“電抗特

性"。

2.4＞電磁繼電器

一、電磁型繼電器的工作原理

電磁型繼電器主要有三種不同的結(jié)構(gòu)型式，即螺管線圈式、吸引銜鐵式和轉(zhuǎn)動舌片式，如以下圖所示。

螺管線圈式繼電器

O

OO

增大電流形成磁通產(chǎn)生動作減小電流

吸引銜鐵式繼電器

增大電流形成磁通產(chǎn)生動作減小電流

轉(zhuǎn)動舌片式繼電器

電磁型繼電器的根本工作原理如下：

當在繼電器的線圈3中通入電流IK時，就在鐵芯中產(chǎn)生磁通6,鐵芯、空氣隙和銜鐵構(gòu)成閉合磁路。銜鐵被磁化后，產(chǎn)

生電磁力F和電磁力矩M,當IK足夠大時，電磁力矩足以克服彈簧的反作用力矩，銜鐵被吸向電磁鐵，動合觸點閉合，

繼電器動作。

電磁力矩與電流平方成正比，與通入線圈中電流方向無關(guān)，為一恒定旋轉(zhuǎn)方向力矩。

Me=K\(!)2=K2將

二、電磁型電流繼電器(KA)

s

0

當機繼電器動作，其切合觸點閉合。

式中：Me—電磁力矩

ML彈簧力矩

ML摩擦力矩

［動合觸點：當繼電器無輸入量時翻開，繼電器動作后閉合,也稱為常開接點,意思是常態(tài)時觸點為翻開狀態(tài)J

當也《仇一M即電流減小到電磁力矩缺乏以對抗彈簧力矩時，繼電器返回，動合觸點斷開。

1.動作電流：能使電流繼電器動作的最小電流，以I.表示；

2.返回電流：能使電流繼電器返回的最大電流，以Ire表示。

3.返回系數(shù)：返回電流與動作電流之比，即

1act

注：電流繼電器返回系數(shù)小于1,一般為0.85?0.9。

4.電流繼電器特性：

當輸入電流IK>LI時，繼電器動作，動合觸點閉合：假設IK<L，繼電器返回，觸點又斷開。

三、電磁型電壓繼電器（KV）

其線圈所用導線細且匝數(shù)多，流入繼電器中的電流正比與加于繼電器線圈上的電壓。

1.分類：分為過電壓繼電器和低電壓維電器

2.低電壓繼電器的工作原理：電力系統(tǒng)正常運行時，電壓較高，低電壓繼電器動斷觸點斷開，當發(fā)生故障，電壓低于動

作電壓時，繼電器動作，觸點閉合；故障切除后系統(tǒng)電壓升高時，繼電器返回，觸點再次斷開。（動斷觸點，也稱為常閉：

指不參加電壓時其觸點是閉合的。）

繼電器實際上可分為兩大類：過動作量繼電器（電流繼電器、過電后繼電器）和欠動作量繼電器：低電壓繼電器）

四、輔助繼電器

1.時間繼電器（KT）

作用是以建立保護裝置動作時限。

結(jié)構(gòu)：

H

0

時間元件有如下功能:

0

2.中間繼電器(KCO)

作用是以同時接通或斷開幾條獨立回路和用以代替小容量觸點或者帶有不大的延時來滿足保護的需要。

結(jié)構(gòu)：

0

0

應用:

3.信號繼電器(KX)

作用是在保護動作時，發(fā)出燈光和音響信號，并對保護裝置的動作情況有記憶作用，以便記錄保護裝置動作情況和分析電

力系統(tǒng)故障性質(zhì)、保護動作的正確性。

2.5現(xiàn)場微機保護裝置:

采用微機來實現(xiàn)的保護稱為微機保護，具有如下優(yōu)點:

(1)可靠性高；

(2)靈活性強;

(3)性能改善，功能易于擴充；

(4)維護調(diào)試方便；

(5)有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化

微機保護裝置從功能上可以分為六個局部，如圖所表示:

BUS

模擬量輸入系統(tǒng)CPU主系統(tǒng)

r-用

?為

模

TV]光耦一開入信

電壓形成數(shù)fi

TA?并行_____.^

二?.變接口

次,：換PIOAw'

測1光耦f開出量

I電壓形成

HS系.

統(tǒng)

鍵盤人

電源部分串行通訊SIO機

顯示設備對

話

打印機

各局部的功能如下：

1.模擬量輸入系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))一一采集由被保護設備的電流電壓互感器輸入的模擬信號，將

此信號經(jīng)過濾波，然后轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量。

2.CPU主系統(tǒng)一一包括微處理器CPU,只讀存儲器(EPROM).隨機存取存儲器(RAM)及定時器(TIMER)

等。CPU執(zhí)行存放在EPROM中的程序，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進行分析處理，并與存

放于E2PROM中的定值比擬，以完成各種保護功能。

3.開關(guān)量輸入/輸出回路一一由并行口、光電耦合電路及有接點的中間繼電器等組成，以完成各種保

護的出口跳閘、信號指示及外部接點輸入等工作。

4.人機接口局部一一包括打印、顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)等，其主要功能用于人機對話，如調(diào)試、

定值調(diào)整等。

5.通訊接口一一用于保護之訶通訊及遠動。

6.電源一一提供整個裝置的直流電源。

3、變壓器保護

3.1、變壓器的故障

①油箱內(nèi)的故障：繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等。

②油箱外的故障：主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。

3.2、變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有

①由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；

②由于負荷超過額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。

③大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行方式的過勵磁故障

3.3、變壓器的保護方式

(1)瓦斯保護

①瓦斯保護作用：反響變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低

②瓦斯保護根本原理：反響油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作.

③瓦斯保護分類：輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。

(2)縱差動保護或電流速斷保護

作用：反響變壓器繞組、套管及引出線上的故障。

上述各架護動作后，均應跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。

(3)反響外部相間短路時引起的過電流和作為變壓器的后備保護

①過電流保護

②復合電壓起動的過電流保護靈敏度不滿足要求的降壓變壓器上

③負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護

④阻抗保護

(4)外部接地短路時，

對中性點直接接地電力網(wǎng)內(nèi)，由外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運行，應裝設零序電流保護。

對自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點都直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時，增設零序方向元件。

當電力網(wǎng)中局部變壓器中性點接地運行，為防止發(fā)生接地短路時，中性點接地的變壓跳開后，中性點不接地的變壓器(低

壓側(cè)有電源)仍帶接地故障繼續(xù)運行，應根據(jù)具體情況，裝設專用的保護裝置，如零序過電壓保護，中性點裝放電間隙加零

序電流保護等。

(5)過負荷保護

(6)過勵磁保護

(7)其它保護

對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行變壓器標準的要求，裝設作用于信號或動作于跳閘的裝置。

3.4變壓器差動保護

1、變壓器差動保護的工作原理

與線路縱差保護的原理相同，都是比擬被保護設備各側(cè)電流的相位和數(shù)值的大小。

2、變壓器差動保護與線路差動保護的區(qū)別：

由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不相等再加上變壓器各側(cè)電流的相位往往不相同。因此，為了保證縱差動保護

的正確工作，須適中選擇各側(cè)電流互感器的變比，及各側(cè)電流相位的補償使得正常運行和區(qū)外短路故障時，兩側(cè)二次電流

,f

v2=j2=J±-=￡

相等。例如以下圖所示的雙繞組變壓器，應使nTAIHTA2

變壓器縱差動保護的原理接線圖

3、變壓器縱差動保護的特點

勵磁涌流的特點及克服勵磁涌流的方法

(1)勵磁涌流：

在空載投入變壓器或外部故障切除后恢更供電等情況下在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復供電等情況卜，變壓器

勵磁電流的數(shù)值可達變壓器額定6?8倍變壓器勵磁電流通常稱為勵磁涌流。

(2)產(chǎn)生勵磁涌流的原因

因為在穩(wěn)態(tài)的情況下鐵心中的磁通應滯后于外加電壓9()。，在電壓瞬時值u=0瞬間合閘，鐵芯中的磁通應為-①m。但由

于鐵心中的磁通不能突變，因此將出現(xiàn)一個非周期分量的磁通+①m,如果考慮剩磁①r,這樣經(jīng)過半個周期后鐵心中的磁通

將到達20)m+①r,其幅值為如下圖。此時變壓器鐵芯將嚴重飽和，此時變壓器的勵磁電流的數(shù)值將變得很大，到達額定電

流的6?8倍，形成勵磁涌流。

變壓器空載投入時的電壓和磁通波形圖

(a)(b)

單相變壓器勵磁電流的圖解法

(a)變壓器鐵心的磁化曲線(b)勵磁涌流

A

勵磁涌流的波形

⑶勵磁涌流的特點:

①勵磁電流數(shù)值很大，并含有明顯的非周期分量，使勵磁電流波形明顯偏于時間軸的一側(cè)。

②勵磁涌流中含有明顯的高次諧波，其中勵磁涌流以2次諧波為主。

③勵磁涌流的波形出現(xiàn)間斷角。

(4)克服勵磁涌流對變壓器縱差保護影響的措施：

①采用帶有速飽和變流器的差動繼電器構(gòu)成差動保護；

②利用二次諧波制動原理構(gòu)成的差動保護：

③利用間斷角原理構(gòu)成的變壓器差動保護：

④采用模糊識別閉鎖原理構(gòu)成的變壓器差動保護。

2、不平衡電流產(chǎn)生的原因

(I)穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流

①變壓器兩側(cè)電流相位不同

電力系統(tǒng)中變壓器常采用Y,dll接線方式，因此，變壓器兩側(cè)電流的相位差為30。，如以下圖所示，Y側(cè)電流滯后△側(cè)

電流30。，假設兩側(cè)的電流互感器采用相同的接線方式，那么兩側(cè)對?應相的二次電流也相差3()。左右，從而產(chǎn)生很大的不平

衡電流。

變壓器Y,d11聯(lián)結(jié)相量圖

(a)繞組接線圖(b)相量圖

②電流互感器計算變比與實際變比不同

由于變比的標準化使得其實際變比與計算變比不一致，從而產(chǎn)生不平衡電流。

③變壓器各側(cè)電流互感器型號不同

由于變壓器各側(cè)電壓等級和額定電流不同，所以變壓器各側(cè)的電流互感器型號不同，它們的飽和特性、勵磁電流(歸算

至同一側(cè))也就不同，從而在差動回路中產(chǎn)生較大的不平衡電流。

④變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭

變壓器帶負荷調(diào)整分接頭，是電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的一種方法，改變分接頭就是改變變壓器的變比。整定計算中，差動

保護只能按照某一變比整定,選擇恰當?shù)钠胶饩€圈減小或消除不平衡電流的影響C當差動保護投入運行后，在調(diào)用抽頭改

變時，一般不可能對差動保護的電流回路重新操作，因此又會出現(xiàn)新的不平衡電流。不平衡電流的大小與調(diào)壓范圍有關(guān)。

(2)哲態(tài)情況下的不平衡電流

暫態(tài)過程中不平衡電流的特點：

①暫態(tài)不平衡電流含有大量的非周期分量，偏離時間軸的一側(cè)。

②暫態(tài)不平衡電流最大值出現(xiàn)的時間滯后一次側(cè)最大電流的時間(根據(jù)此特點靠保護的延時來躲過其暫態(tài)不平衡電流必

然影響保護的快速性，甚至使變壓器差動保護不能接受)。

3、減小不平衡電流的措施

(I)減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流

變壓器差動保護各側(cè)用的電流互感器，選用變壓器差動保護專用的D級電流互感器；當通過外部最大穩(wěn)態(tài)短路電流時，

差動保護回路的二次負荷要能滿足10%誤差的要求。

(2)減小電流互感器的二次負荷

這實際上相當于減小二次側(cè)的端電壓，相應地減少電流互感器的勵磁電流。減小二次負荷的常用方法有：減小控制電纜

的電阻(適當增大導線截面，盡量縮短控制電纜長度)；采用弱電控制用的電流互感器(二次額定電流為IA)等。

(3)采用帶小氣隙的電流互感器

這種電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側(cè)電流較大的情況下，電流互感器不容易飽和。因而勵磁電流較小，有利于減

小不平衡電流。同時也改善了電流互感器的暫態(tài)特性。

(4)減小變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流采用相位補償

變壓器相間短路的后備保護可采用過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護或負序電流保

護等。

3.5、過電流保護

1、變壓器過電流保護的單相原理接線如以下圖所示。

2、保護的起動電流按躲過變壓器的最大負荷電流整定

Krel1

actJ'乂L.max

-A-rp

3、變壓器的最大負荷電流的確定

(1)對并聯(lián)運行的變壓器，應考慮切除一臺變壓器后的負荷電流。當各臺變壓器的容量相同時，可

按下式計算?

Il.maxn—［【NT

(2)對降壓變壓器，應考慮負荷中電動機自起動時的最大電流。

?^L.niax^^Ms-^N.T

4、保護的靈敏系數(shù)按下式校驗:

要求：作為近后備保護，取變壓器低壓側(cè)母線為校驗點，要求Kscn=1.5?2.0；作為遠后備保護，取相鄰線路

末端為校驗點，要求Ksc侖1.2。

5、保護的動作時限

應比相鄰元件保護的最大動作時限大一個階梯時限

3.6、低電壓啟動的過電流保護

1、低電壓啟動的過電流保護原理接線如以下圖所示。

至信號

+二斤+^^<QF1

KS|~NZIKOM

至電壓回路下J

斷線信號?）」III.

>

￡

a

b

e

低電壓啟動的過電流保護原理接線圖

2、低電壓啟動的過電流保護工作原理

保護的啟動元件包括電流繼電器和低電壓繼電器，只要當電流元件和電壓元件同時動作后，才能起動時間繼

電器經(jīng)預定時間后，起動出口中間繼電器動作與跳閘。

4、電動機保護

電動機的故障

主要有定子繞組的相間短路、單相接地短路和一相繞組的匝間短路。

對電動機定子繞組的相間短路應裝設相間短路保護。容量在2MW以下的電動機裝設電流速斷保護

（保護宜采用兩相式）；容量在2MW以上或容量小于2MW彳目靈敏度不滿足要求的電動機裝設縱差保護。

保護裝置動作于跳閘，對同步電動機還應進行滅磁。

對電動機的單相接地應裝設單相接地短路保護，并動作于跳閘。對3?6kV電動機因電網(wǎng)中性點不

接地，只有當接地電流大于5A時，才裝設單相接地保護裝置，動作于跳閘或信號。

電動機的不正常運行狀態(tài)

有過負荷、相電流不平衡、低電壓、堵轉(zhuǎn)、同步電動機還有異步運行和失磁等。

對經(jīng)常過負荷的電動機可裝設過負荷保護，保護應根據(jù)負荷特性，帶時限動作于信號或跳閘。

為反響相電流的不平衡，對容量為2MW及以上的電動機，可裝設負序過流保護，動作丁信號或跳

閘。

電網(wǎng)電壓降低時，為保證重要電動機的正常運行，在次要電動機上應裝設低電壓保護。此外，在運

行中不允許自起動的電動機也應裝設低電壓保護。低電壓保護動作于跳閘。

同步電動機需裝設失步保護司失磁保護。

電壓在500V以下的電動機，特別是容量為0.075MW及以下的電動機，廣泛采用熔斷器或自動空

氣開關(guān)作為相間短路和單相接地短路保護；用磁力起動器或接觸器中的熱繼電器作為過負荷和兩相運行

保護。只有對不能采用熔斷器保護的較大容量高壓電動機，才裝設專用的保護裝置。

4.1、相間短路保護

一、電流速斷保護

容量在2000KW以下的電動機上廣泛裝設電流速斷保護作為相間短路保護，為了在電動機內(nèi)部及電

動機與斷路器之間的連接電纜上發(fā)生故障時保護均能動作，電流互感器盡可能安裝在斷路器側(cè)。通常對

于不易過負荷的電動機，宜采用兩相不完全星形接線，可采用DL—11型電流繼電器.對易產(chǎn)生過負荷

的電動機，宜采用兩相電流差接線，可采用感應型電流繼電器［如GL-14型），其中的速斷局部用作相

間短路保護，反時限局部用作過負荷保護。

二、縱差動保護

電動機容量在5MW以下時，縱差動保護采用兩相式接線，在5MW以上時，采用三相式接線，

以保證一點在保護區(qū)內(nèi)另一點在保護區(qū)外兩點接地時的快速跳閘。

4.2、單相接地保護

中性點非直接接地電網(wǎng)中的高壓電動機，當發(fā)生單相接地且接地電流大于5A時，應裝設單相接地

保護。

電動機單相接地保護接線如下圖，其中TA為零序電流互感器，電纜頭的接地線應通過TA鐵心窗口

接地。零序電流繼電器KAZ的動作。

O

電動機單相接地保護原理接線圖

電動機縱差保護的原理接線圖

4.3、低電壓保護

3?6kV廠用電動機低電壓保護接線圖

在圖(a)的交流回路中，1QS為電壓互感器一次側(cè)的隔離開關(guān)，當電壓互感器停用時，通過輔助觸點

1QS1JQS6將二次回路全部斷開，消除電壓互感器二次側(cè)向一次側(cè)倒送電的可能；同時，通過1QS7觸

點解除了圖(b)直流回路的控制電源，防止保護誤動作(注意，此時直流電源監(jiān)視繼電器KVS處于失磁

狀態(tài)，光字牌H1亮)。1KVU~3KVU為接于相間電壓上的低電壓繼電器，KV1為接于電壓互感器TV

開口三角形繞組上的對地絕緣監(jiān)視繼電器。當發(fā)生接地短路時，KV1處于動作狀態(tài)。

電動機的低電壓保護一般設兩個時限，以較短的時限(一般取0.5s)跳開次重要電動機，如圖(b)

中的時間繼電器1KT；以較長的時限(一般取9?10s)跳開重要電動機，如圖(b)中的時間繼電器2KTo

當電源三相短路消失或三相電壓降低到低電壓繼電器的動作值時，1KVU、2KVU、3KVU動斷觸點閉合,

動合觸點斷開，1KC失磁，于是1KT起動，經(jīng)0.5s,控制電壓”+〃極加于小母線W1上，切除次重要

電動機。如電壓仍不能恢復，那么4KVU仍處于動作狀態(tài)，時間繼電器2KT也處于動作狀態(tài)，經(jīng)8?9s,

控制電壓”+〃極加于小母線W2上，切除不允許自起動的重要電動機。低電壓保護動作后，光字牌H3

亮。

當電壓互感器一次側(cè)或二次側(cè)發(fā)生斷線時，1KVU?3KVU相應的動斷觸點閉合，因不是三相斷線，

1KVU~3KVU的動合觸點總有一個閉合，于是1KC起動。1KC動作后，一方面斷開了1KT、2KT的起

動回路，防止低電壓保護誤動作；另一方面光字牌H1亮，發(fā)出電壓回路斷線信號。

當直流控制電源消失時，KVS失磁，光字牌H1亮

4.4、微機型電動機的保護

一、電流速斷保護

電流速斷保護，作為電動機相間故障的主保護。該保護分別設置高靈敏度定值I/，低靈敏度定值I四。

能有效地防止啟動過程中因啟動電流過大引起的誤動，同時還能保證正常運行中保護具有較高的靈敏

度。

其動作判據(jù)為：

Imax=maX(IaJb,L)

Iraax>Isdg在額定啟動時間內(nèi)

Iraax>Isdd在額定啟動時間后

二、負序過流保護

防止電動機電流不對稱，出現(xiàn)較大的負序電流；而負序電流在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生2倍工頻的電流，使轉(zhuǎn)子發(fā)

熱大大增加，危及電動機的平安運行。負序過電流保護分兩段：

(1)負序過電流一段保護

當電動機發(fā)生斷相、反向或匝間短路時，將產(chǎn)生負序電流，裝置根據(jù)負序電流值提供保護。

1=(0.6J)IN按躲過開關(guān)不同期合閘出現(xiàn)的暫態(tài)過程的時間整定。負序過電流一段跳閘動作條件如下:

I2>It>t

式中I——電動機負序電流一段定值(A);

h——負序電流(A);

t——負序電流一段保護動作時間(s);

(2)負序過電流二段保護

當電動機嚴重不平衡，按電動機承受不平衡工況整定.

其動作判據(jù)為

Il>It>t

式中I——電動機負序電流二段定值(A);

h------負序電流(A);

t——負序電流二段保護動作時間(s);

三、定子單相接地保護

對于電動機所在的低壓電網(wǎng)，中性點一般不接地或經(jīng)消弧線圈/電阻接地，其定子單相接地主要由絕

緣損壞引起，其零序電流主要為電容電流，采用零序電流互感器獲取電動機的零序電流.構(gòu)成電動機的

單相接地保護。為防止在電動機較大的啟動電流下.由于零序不平衡電流引起本保護誤動作，本保護采

用了最大相電流【max作制動量Ibrk，其動作特性見圖。

接地保護特性曲線

四、堵轉(zhuǎn)保護

為了保證電動機不因堵轉(zhuǎn)而燒壞，用電動機轉(zhuǎn)速開關(guān)和相電流構(gòu)成堵轉(zhuǎn)保護。其動作條件如下:

>r

maxaact

Fact

條件滿足時，轉(zhuǎn)速開關(guān)觸點閉合。

式中Ida”——堵轉(zhuǎn)保護動作電流整定(A),

tdact—堵轉(zhuǎn)保護動作時間。

本保護引入電動機轉(zhuǎn)速開關(guān)信號，當電動機啟動時，堵轉(zhuǎn)保護元件自動退出。

六、起動時間過長保護

當電動機在規(guī)定的起動時間內(nèi)沒有完成起動時保護動作。起動時間按下式整定:

tqdj=(qdNyxt

^qdmyd

七、過負荷保護

過負荷保護主要防止由過負荷、定子斷線等引起的電動機過熱，也做電動機短路、起動時間過長、

堵轉(zhuǎn)等其他故障的后備保護。其動作判據(jù)如下:

max>ILact

t>tLad

式中小as過負荷保護電流動作值(A)；

/Lact過負荷保護動作時間(S)。

八、低電壓保護

當電源電壓降低或短時中斷，為了保證重要電機自啟動及根據(jù)生產(chǎn)過程和技術(shù)保安要求，電動機需配

置低電壓保護：三個線電壓均小于低電壓保護定值，電壓保護動作。TV斷線后設定閉鎖低電壓保護。

其動作判據(jù)如下：

(/max—max((Tab.Ube,L/ca)

UmaxV(/act

ttact

低壓保護啟動前(/max>1.05(/act

式中，Uact—低電壓保護電壓動作值(A)；

tact——低電壓保護動作時間(S)。

5、電動機繼電保護計算

5.1、異步電動機繼電保護計算

一、異步電動機繼電保護方式的選擇

(1)電壓低于是1000V的電動機一般功率不大，重要性較小，可采用以下保護：

①熔斷器煤護：

②在一臺電動機短路時，斷開幾臺電動機的公用斷路器；

③自動空氣開關(guān)作為低電壓保護。

(2)電壓為370KV、功率大于150KW、小丁2000KW的電動機,應裝設電流速斷保護；當電流速斷保護不能滿足靈敏度要

求時需裝設縱聯(lián)差動保護。

(3)電壓為3?10KV的電動機，假設生產(chǎn)過程中易發(fā)生過負荷時，或起動、自起動等條件嚴重時，均應裝設過負荷保護。

另外，當單相接地電流大于5A時，需裝設單相接地保護，一般5?10A時可作用于信號，也可作用于跳閘；大于10A時作

用于跳閘。

(4)3?35KV網(wǎng)絡的中性點是不接地的，為保護電動機，應在電動機母線上裝設“絕緣監(jiān)視”裝置。

(5)當電動機必要裝設低電壓保護裝置時，可采用在線電壓上的低電壓繼電器將電動機斷開；必要時可采用兩個繼電器的

低電壓保護。

二、異步電動機繼電保護的整定

電壓低于1000V異步電動機的繼電保護整定計算

監(jiān)稱i的整定值t動作時限

J電流正常起動的電動機H呆險器的特性動作時斤器的電流（A）

?2.5J機的起動電流（A）

三氣開關(guān)實現(xiàn)過亍況下起動的電動機Ir=Iq/l.6?動空氣開關(guān)整定電流值（A）

1開關(guān)的動作電流整定值IDj<Iq動空氣開關(guān)整定電壓值（V）

t電壓線圈的電（開關(guān)的動作電壓整定值

U機的額定電壓（V）

U空氣開關(guān)實現(xiàn)

U

電壓高于1000V異步電動機的繼電保護整定計算

t名稱加勺整值i動作時限S

7呆護￡動作電流整定值/系數(shù)，采用DL型電流繼電器報1.4-1.6

<KjxIq/nl.8?2

E護（可與電流速斷共J機起動的全部化

線系數(shù)，接于相電流時取1接于相電流差1

L流繼電器）

<jxled/khnl

科系數(shù)，動作于信號時取

b架護E電流

10,動作于掉閘時取L2?1.25

E/1.25

艮護b機2器返回系數(shù)，取0.58

7?0.8)Ue/ny1互感器變比

士動機E互感器變比

7動機額定電流（A）

J機的起動電流（A）

”網(wǎng)的總單相接地電容電流（A）

J機額定電壓（V）

注：對于一般電動機tdz=(L1?1.2)tq(其中tdz為保護裝動作時間；tq為電動機起動及自起動時間)。對于傳動風機負荷

的電動機tdz=(1.2?1.4)Iq

3、電流速斷保護靈敏度校驗

K(2)m=Kmxdr'(3)d?min/Idz^2,Idz=Idzjnl/kjx；其中Kmxd一相靈敏系數(shù)，I'(3)d?min—最小運行方式下,

電動機出線端三相適中時流過保護安裝處的超瞬變電流(A)；Idz—俁護裝置的一次動作電流(A),nl—電流互感器變

比；

kjx一接線系數(shù)，接于相電流時取1,接于相電流差時取31/~

例：試選擇一臺6K￥、380KW電動機的保護。電動機裝在經(jīng)常有人值班的機房內(nèi)，運行過程中有過負荷的可能。電動機的額

定電流led為47.5A,起動電流倍數(shù)kq為4。在最小運行方式下電動機出線端三相短路時，流過保護安裝處的超瞬變電流

I''(3)d-nin為6500A,穩(wěn)態(tài)電流「⑶d?min為4800A

解(1)保護裝置的選擇：因電動機在運行過程中有過負荷的可能性，故需裝過負荷保護。電動機由于經(jīng)常有值班人員照

顧，因此不需裝防止長時間失壓的低電壓保護。裝設電流速斷保護和過電流保護(與電流速斷共用一感應型電流繼電器)

采用接于兩相電流差的DL-11/100型電流繼電器。

(2)保護裝置整定計算及靈敏度校驗：

①電流速斷保護繼電器的動作電流：Idzj=kkkjxkqIed/nl=1.6X3X1(5x475/15)=35.2A,取40A

保護裝置的一次動作電流為Idz=Idzjnl=40X15=600A

靈敏度校驗k(2)m=kmxdI'(3)d,min/Idz=0.5X6500/600=5.4>2

②過電流保護繼電器的動作電流Idzj=k'<jxled/khnl=l.25X3X匕G%/0.85X15)=8.0A,取8A

保護裝置的一次動作電流為Idz=Idzjnl=8X15=120A

靈敏度校驗

K(2)m=KmxdI''(3)d?min/Idz=0.5X4800/120=11.7>1.5

二、同步電動機繼電保護計算

1、同步電動機繼電保護方式的選擇

(1)電壓為3?10KV、功率小于2000KW的電動機裝設電流速斷保護；當電流速斷保護不能滿足靈敏度要求

時應裝設縱聯(lián)差動保護。

(2)同異步電動機繼電保護方式的選擇3。

(3)電壓為3?10KV的電動機，均需裝設失步保護

2、同步電動機繼電保護的整定

3、靈敏度校驗

(1)