《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》PPT課件

1、供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置,第一節(jié) 保護(hù)裝置的任務(wù)和要求 第二節(jié) 過電流保護(hù) 第三節(jié) 單相接地保護(hù) 第四節(jié) 電動(dòng)機(jī)和電容器保護(hù) 第五節(jié) 電力變壓器保護(hù) 第六節(jié) 自動(dòng)重合閘裝置 第七節(jié) 備用電源自動(dòng)投入裝置 第八節(jié) 微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動(dòng)化,第一節(jié) 保護(hù)裝置的任務(wù)和要求,（1）發(fā)生故障時(shí)： 能自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)切除。防止故障元件繼續(xù)遭受破壞，保證該系統(tǒng)中非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 （2）出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)： 能根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。,一、繼電保護(hù)裝置的任務(wù),二、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求,1.選擇性：離故障元件最近的保護(hù)裝置

2、動(dòng)作，而供電系統(tǒng)的其它部分仍然正常運(yùn)行。,圖71單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，保護(hù)選擇性動(dòng)作說明 如k2點(diǎn)短路故障時(shí)，應(yīng)由距短路點(diǎn)最近的保護(hù)6動(dòng)作使斷路器QF6跳閘切除故障。如果保護(hù)6或斷路器QF6拒動(dòng)，則應(yīng)由保護(hù)5動(dòng)作使斷路器QF5跳閘切除故障 。,滿足四性：1.選擇性、2.速動(dòng)性、3.可靠性、4.靈敏性,2.速動(dòng)性：應(yīng)盡快地動(dòng)作，切除故障元件。,3.可靠性:不應(yīng)拒動(dòng)；也不應(yīng)誤動(dòng)。,4.靈敏性:表征保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反應(yīng)能力的一個(gè)參數(shù)。用靈敏系數(shù)表示,反應(yīng)故障參數(shù)增大而動(dòng)作的保護(hù)：,反應(yīng)故障參數(shù)降低而動(dòng)作的保護(hù) ：,例如過電流保護(hù)保護(hù) ：,在GB50062-92 電力裝置的繼電保護(hù)和

3、自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)繼電保護(hù)裝置的靈敏度都有一個(gè)最小值的規(guī)定。,繼電保護(hù)的基本要求,保護(hù)裝置的任務(wù)類型,1.主保護(hù)反應(yīng)被保護(hù)元件自身故障并以盡可能短的時(shí)限切除被保護(hù)區(qū)域內(nèi)故障。 2.后備保護(hù)應(yīng)在主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)切除故障。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種形式： 遠(yuǎn)后備當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。 近后備對(duì)每個(gè)被保護(hù)設(shè)備（或元件）上裝設(shè)分別起主保護(hù)和后備保護(hù)作用的獨(dú)立的兩套保護(hù)，當(dāng)主保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。 3.輔助保護(hù)為了補(bǔ)充主保護(hù)某種保護(hù)性能的不足（如方向元件的死區(qū)）或加速切除某部分故障而裝設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)，例如無時(shí)限電流速斷。

4、,三、繼電保護(hù)裝置的基本原理,利用故障前后某些突變的物理量的變化，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時(shí)，啟動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)（見原理框圖）。,三、繼電保護(hù)裝置的基本原理,利用故障前后某些突變的物理量的變化，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時(shí)，啟動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)（見原理框圖）。 利用電流的增加，可構(gòu)成電流速斷、過電流等保護(hù)； 利用電網(wǎng)電壓改變，可構(gòu)成低電壓或過電壓保護(hù)。 根據(jù)故障前后非電氣量的變化構(gòu)成保護(hù)，如變壓器的瓦斯保護(hù)和過溫保護(hù)。 利用阻抗降低，可構(gòu)成距離保護(hù)等。,第二節(jié) 過電流保護(hù),保護(hù)繼電器分類:,機(jī)電型(有電磁式、感應(yīng)式） 電子型（又稱靜態(tài)繼電器） 微機(jī)型（又稱數(shù)字式

5、保護(hù)繼電器）,繼電器是一種在其輸入的物理量（電量或非電量）達(dá)到規(guī)定值時(shí)，其電氣輸出電路被接通（導(dǎo)通）或分?jǐn)啵P(guān)斷）的自動(dòng)電器。,測(cè)量繼電器： （主） 有或無繼電器： （輔助）,作為起動(dòng)元件，如電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器、溫度繼電器等。,實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能，如時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器、中間繼電器等。,一、常用保護(hù)繼電器,1電磁式電流繼電器,電磁式電流繼電器實(shí)物圖片,電磁線圈 及電磁鐵,動(dòng)靜觸點(diǎn),1電磁式電流繼電器,圖73 DL10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1-線圈；2-電磁鐵；3-鋼舌片；4-靜觸點(diǎn)；5-動(dòng)觸點(diǎn)； 6-啟動(dòng)電流調(diào)節(jié)螺桿；7-標(biāo)度盤；（銘牌）；8-軸承； 9-反作用彈簧；

6、10-軸,續(xù)上頁(yè),動(dòng)作電流Iop線圈中的使繼電器動(dòng)作的最小電流。,返回電流Ire線圈中的使繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流。,電磁式電流繼電器動(dòng)作特性,返回系數(shù)：,GL型一般取0.8 越接近于1，說明繼電器越靈敏。,圖74 DL10系列電磁式電流繼電器,（a）DL11型；（b）DL12型；（c）DL13型； （d）集中表示的圖形；（e）分開表示的圖形 A12動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)；A34動(dòng)合（常開）觸點(diǎn),動(dòng)作電流的調(diào)整 ： （1）改變線圈的連接方式 ：串聯(lián)時(shí)，流入繼電器的電流與通過線圈的電流相等 ；并聯(lián)時(shí)，通入線圈電流是流入繼電器電流的1/2 ，此時(shí)，刻度盤的數(shù)值應(yīng)該乘以2。 （2）通過調(diào)整

7、把手改變彈簧的反作用力矩 。,電磁型電壓繼電器,電磁型電壓繼電器的基本結(jié)構(gòu)與DL10相同 ，當(dāng)在線圈上加電壓時(shí)，即在線圈上產(chǎn)生電流：Ir= Ur/Z,即Ur= IrZ。 電壓繼電器分為低電壓繼電器和過電壓繼電器兩種 ： 過電壓繼電器，其動(dòng)作電壓、返回電壓和返回系數(shù)的概念和過電流繼電器相似。 低電壓繼電器，是一種欠量繼電器。DJ122是典型的低電壓繼電器，它具有一對(duì)常閉觸點(diǎn),正常情況下,繼電器加的是電網(wǎng)的工作電壓（電壓互感器二次電壓）,觸點(diǎn)斷開。當(dāng)電壓降低到“動(dòng)作電壓”時(shí),繼電器動(dòng)作,觸點(diǎn)閉合。使繼電器動(dòng)作的最大電壓稱為繼電器的動(dòng)作電壓,當(dāng)電壓再繼續(xù)增高時(shí),使繼電器觸點(diǎn)重新打開的最小電壓稱為繼電

8、器的返回電壓。其返回系數(shù)大于1，一般為1.25。,2.電磁式時(shí)間繼電器,用電磁式電流繼電器KA構(gòu)成保護(hù)裝置時(shí)，還要用到電磁式時(shí)間繼電器KT、信號(hào)繼電器KS以及中間繼電器KM作為輔助繼電器。,電磁式電流繼電器的電流時(shí)間特性曲線具有“定時(shí)限特性”。,由時(shí)間繼電器KT預(yù)先整定,動(dòng)作電流由電流繼電器 KA預(yù)先整定,圖75電磁型時(shí)間繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu),圖75電磁型時(shí)間繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1線圈；2電磁鐵；3銜鐵；4返回彈簧；5扎頭； 6可瞬動(dòng)觸點(diǎn)；7、8固定瞬時(shí)動(dòng)斷、動(dòng)合觸點(diǎn)；9曲柄杠桿； 10時(shí)鐘機(jī)構(gòu)；11動(dòng)觸點(diǎn)；12靜觸點(diǎn)；13刻度盤,圖76 時(shí)間繼電器的圖形符號(hào),（a）時(shí)間繼電器的緩吸線圈及延時(shí)閉合觸點(diǎn)；

9、 （b）時(shí)間繼電器的緩放線圈及延時(shí)斷開觸點(diǎn),KT,3.電磁式信號(hào)繼電器,圖77 DX11型信號(hào)繼電器結(jié)構(gòu)圖 1電磁鐵；2線圈；3銜鐵；4動(dòng)觸點(diǎn)；5靜觸點(diǎn)； 6彈簧；7信號(hào)牌顯示窗口；8復(fù)歸旋鈕；9信號(hào)牌,圖78 DX11型信號(hào)繼電器的圖形符號(hào),KS,電磁式信號(hào)繼電器實(shí)物圖片,3.電磁式信號(hào)繼電器,電磁式中間繼電器實(shí)物圖片,電磁線圈 及電磁鐵,動(dòng)靜觸點(diǎn),4.電磁式中間繼電器,4.電磁式中間繼電器,1.特點(diǎn)： 觸點(diǎn)容量大，可直接作用于斷路器跳閘； 觸點(diǎn)數(shù)目多,可實(shí)現(xiàn)時(shí)間繼電器難以實(shí)現(xiàn)的延時(shí)。 2.結(jié)構(gòu)：吸引銜鐵式。 3.文字符號(hào)：KM。,圖79中間繼電器 的圖形符號(hào),感應(yīng)式電流繼電器實(shí)物圖片,電磁

10、線圈 及電磁鐵,感應(yīng)元件,電磁元件,轉(zhuǎn)換觸點(diǎn),動(dòng)作指示,5.感應(yīng)式電流繼電器,5.感應(yīng)式電流繼電器,圖710 GL10、20系列感應(yīng)式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 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.制動(dòng)永久磁鐵；9.扇形齒輪；10.蝸桿；11.扁桿；12.繼電器觸點(diǎn)； 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(dòng)作電流調(diào)節(jié)插銷,感應(yīng)式電流繼電器的受力分析,制動(dòng)磁通、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩M2,主動(dòng)磁通1、2、主動(dòng)轉(zhuǎn)矩M1,感應(yīng)式電流繼電器 的工作原理,作用于鋁盤上電磁的轉(zhuǎn)矩：,永久磁鐵制動(dòng)力矩：,兩個(gè)轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡時(shí)鋁盤將勻速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)：,蝸桿上

11、升到頂部使觸點(diǎn)12動(dòng)作扇形齒輪的行程：,即,上式表明，繼電器的動(dòng)作時(shí)間與加入繼電器的電流的平方成反比，即所謂繼電器的“反時(shí)限特性” 。,感應(yīng)式電流繼電器的電流時(shí)間特性曲線,電磁元件的作用使感應(yīng)式繼電器兼有“電流速斷特性”，如圖所示bb/d曲線。,速斷電流Iqb是指繼電器線圈中的使電流速斷元件動(dòng)作的最小電流。 速斷電流Iqb與感應(yīng)元件的動(dòng)作電流Iop之比稱速斷電流倍數(shù)nqb。,感應(yīng)式電流繼電器的電流時(shí)間特性曲線具有“反時(shí)限特性”， 如下圖所示曲線 abc，這一特性是其感應(yīng)元件所產(chǎn)生的。,反時(shí)限特性,速斷特性,圖711感應(yīng)式電流繼電器的動(dòng)作特性曲線t動(dòng)作時(shí)間；n動(dòng)作電流倍數(shù)；abc感應(yīng)元件的反時(shí)限

12、特性；bbd電磁元件的速斷特性,n,圖712感應(yīng)式電流繼電器的圖形符號(hào),二、保護(hù)裝置的操作方式與接線方式,指電流繼電器與電流互感器之間的連接方式。 為了表述繼電器電流與電流互感器二次電流的關(guān)系，引入結(jié)線系數(shù)：,、大中型變配電所的繼電保護(hù)裝置一般采用直流操作電源,、小型變配電所的繼電保護(hù)裝置一般采用交流操作電源,要求繼電器觸頭的分?jǐn)嗄芰ψ銐虼?，而且先合后?、保護(hù)裝置的操作方式：,、保護(hù)裝置的接線方式,、保護(hù)裝置的接線方式（續(xù)）,1、三相三繼電器完全星形接線方式,接線系數(shù)KW：,、保護(hù)裝置的接線方式（續(xù)）,2.兩相兩繼電器不完全星形接線方式,接線系數(shù)KW：,2.兩相兩繼電器不完全星形接線方式(續(xù)

13、),在635kV小電流接地系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,圖715不同地點(diǎn) 兩點(diǎn)接地時(shí)工作分析,結(jié)論：同一母線的各條出線的保護(hù)均裝于相同的兩相上。,2.兩相兩繼電器不完全星形接線方式(續(xù)),圖716兩互感器三繼電器 不完全星形接線,兩相不完全星形接線,用于Y,d11接線變壓器（設(shè)保護(hù)裝在Y側(cè)）,在變壓器的d側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)（如ab兩相短路）,反應(yīng)到Y(jié)側(cè),故障相的B相電流最大,是其他任何一相電流的兩倍。但B相沒裝電流互感器,不能反映該相的電流,其靈敏系數(shù)是采用三相完全星形接線保護(hù)的一半。 為克服這一缺點(diǎn),可采用兩互感器三繼電器式接線,如圖716所示。第三個(gè)繼電器接在中性線上,流過的是A、C兩相電流互感器

14、二次電流的和,等于B相電流的二次值,從而可將保護(hù)的靈敏系數(shù)提高一倍,與采用三相完全星形接線相同。,3.兩相一繼電器電流差接線,3.兩相一繼電器電流差接線（續(xù)）,圖718兩相一繼電器式接線 不同相間短路的相量分析（a）三相短路；（b）A、C兩相短路； （c）A、B兩相短路；（d）B、C兩相短路,三、相間短路的過電流保護(hù),（一）定時(shí)限過電流保護(hù),（1）保護(hù)裝置的原理,圖719定時(shí)限過電流保護(hù)的原理電路圖 （a）歸總式原理接線圖； （b）展開圖式原理接線圖 QF斷路器； KT時(shí)間繼電器（DS型）； KS信號(hào)繼電器（DX型）； KM中間繼電器（DZ型）； YT跳閘線圈,帶時(shí)限過電流保護(hù)分為：,續(xù)上頁(yè),

15、（1）保護(hù)裝置的原理（續(xù)）-介紹另一種圖紙,續(xù)上頁(yè),電流型信號(hào)繼電器,圖中忽略了斷路器的合閘回路及信號(hào)回路。,圖720 （a）單電源網(wǎng)絡(luò) （b）時(shí)限特性,（2）保護(hù)的定時(shí)限特性及階梯形時(shí)限配合,（3）定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定計(jì)算,1）躲過被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流，即,定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流一般按以下原則確定：,2）保護(hù)裝置的返回電流應(yīng)大于外部短路故障切除后流過保護(hù)裝置的最大自起動(dòng)電流。即,DL型繼電器取1.2 GL型繼電器取1.3,（4）定時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏度校驗(yàn),作為主保護(hù)時(shí)采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時(shí)的短路電流； 作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用在最小運(yùn)行方式下相鄰線路

16、末端兩相短路時(shí)的短路電流。,（1）保護(hù)裝置的原理,一般僅由感應(yīng)式電流繼電器組成，利用其感應(yīng)元件來實(shí)現(xiàn)反時(shí)限過電流保護(hù) 。,（二）反時(shí)限過電流保護(hù),（1）保護(hù)裝置的原理（續(xù)）,圖721反時(shí)限過電流保護(hù)原理電路圖 （a）歸總式原理接線圖； （b）展開圖式原理接線圖 QF斷路器； TA電流互感器； KA電流繼電器（GL15、25型）； YT跳閘線圈,（2）反時(shí)限過電流保護(hù)的時(shí)限配合,圖722反時(shí)限過電流保護(hù)的時(shí)限整定說明 配合點(diǎn)應(yīng)選在L2的始端k點(diǎn),圖723反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定,(3)、反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定： （參數(shù)含義同定時(shí)限過電流保護(hù)）,（4）、反時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)：

17、 （參數(shù)含義同定時(shí)限過電流保護(hù)）,定時(shí)限過電流保護(hù)與反時(shí)限過電流保護(hù)的比較,（3）反時(shí)限過流保護(hù)與定時(shí)限過流保護(hù)比較,t=0.5s,t=0.7s,按“階梯原則”,t1 t2+ t,動(dòng)作時(shí)間的整定比較,（三）低電壓閉鎖過流保護(hù),1、設(shè)置理由：提高靈敏度,2、原理電路：圖724,圖724具有低電壓閉鎖的過電流保護(hù)裝置原理電路圖 KV1KV4電壓繼電器；KA1、KA2電流繼電器；KT時(shí)間繼電器； KS信號(hào)繼電器；KM中間繼電器；YT跳閘線圈,3、低電壓閉鎖過流保護(hù)的整定計(jì)算,1）、動(dòng)作電流的整定：,2）、低電壓繼電器動(dòng)作電壓的整定：,母線最低工作電壓 ，?。?.850.95）,可靠系數(shù)，可取1.2,

18、返回系數(shù)，取1.25,電壓互感器變比,線路額定電壓,接線系數(shù),計(jì)算電流,電流互感器變比,可靠系數(shù)1.2或1.3,返回系數(shù)0.85或0.8,3）、低電壓閉鎖過流保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)與無閉鎖時(shí)完全相同,比無閉鎖時(shí)少乘以一個(gè)Kast,（四）相間短路的電流速斷保護(hù),國(guó)標(biāo)規(guī)定，在過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間超過0.50.7s時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)瞬動(dòng)的電流速斷保護(hù)裝置。,1、電流速斷保護(hù)的構(gòu)成,過電流保護(hù)為定時(shí)限時(shí)，可采用電磁式KA、KS、KM構(gòu)成電流速斷保護(hù)。,續(xù)上頁(yè),圖725定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)電路圖,續(xù)上頁(yè),對(duì)于過電流保護(hù)采用反時(shí)限感應(yīng)電流繼電器時(shí)，則可利用該繼電器的電磁元件（速斷）來實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)。,續(xù)上頁(yè)

19、,2、速斷電流的整定,依靠動(dòng)作電流（速斷電流）的特殊整定來實(shí)現(xiàn)前后兩級(jí)保護(hù)的選擇性配合。,速斷電流Iqb應(yīng)躲過它所保護(hù)的線路末端的三相短路電流 ，其整定計(jì)算公式是：,K1點(diǎn)最大三相短路電流,續(xù)上頁(yè),電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，存在保護(hù)“死區(qū)”。,3、電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”問題,在 “死區(qū)”內(nèi)，一般由帶時(shí)限的過電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)主保護(hù)。,圖726 無時(shí)限電流速斷保護(hù)動(dòng)作特性分析,續(xù)上頁(yè),4、電流速斷保護(hù)的靈敏度,按其安裝處（即線路首端）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流作為最小短路電流Ik.min來檢驗(yàn)。,對(duì)于較短的10kV配電線路，則上級(jí)線路速斷保護(hù)的靈敏度往往不夠，此時(shí)應(yīng)采用帶有一定時(shí)限（0

20、.5s）的延時(shí)電流速斷保護(hù)來代替瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。 延時(shí)電流速斷保護(hù)通過0.5s的延時(shí)來保證選擇性，因而其動(dòng)作電流只要按大于下級(jí)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流的1.1倍整定即可（其值不大），因而能保護(hù)本級(jí)線路全長(zhǎng)。,第三節(jié) 單相接地保護(hù)-中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),圖727 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地 （a）電容電流的分布；（b）電流電壓相量圖,第三節(jié) 單相接地保護(hù),一、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接的地特點(diǎn),（1）發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓為電網(wǎng)的線電壓。電網(wǎng)出現(xiàn)零序電壓，其大小等于電網(wǎng)正常的相電壓。 （2）非故障線路的保護(hù)安裝處通過的零序電流等于本身非故障相對(duì)地電容電流之和，方向

21、從母線流向線路，其相位超前于零序電壓90。 （3）故障線路保護(hù)通過的零序電流等于全部非故障線路充電電流的總和，其方向從線路指向母線，相位落后于零序電壓90。 （4）接地故障處電流的大小等于全部線路接地充電電流的總和，其相位超前于零序電壓90。,二、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地保護(hù),單相接地保護(hù)類型：零序電壓保護(hù)；零序電流保護(hù)兩種。,（一）零序電壓保護(hù) （絕緣監(jiān)視裝置）,1.原理接線 圖728,2.特點(diǎn)：零序電壓保護(hù)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但沒有選擇性.根據(jù)電壓表的指示，可以判定接地的相別。值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，就要依次斷開各條線路來尋找。,電壓繼電器的動(dòng)作 值應(yīng)躲過正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓，一般

22、取：,利用單相接地故障線路的零序電流較非故障線路大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性地跳閘或發(fā)出信號(hào)。,a 零序電流過濾器,1零序電流保護(hù)的基本原理,對(duì)架空線路采用圖a的零序電流過濾器，對(duì)電纜線路采用圖b的零序電流互感器。,b 零序電流互感器,（二）零序電流保護(hù),（1）、動(dòng)作電流Iop（E）應(yīng)該躲過在其它線路上發(fā)生單相接地時(shí)在本線路上引起的電容電流IC，即,（2）單相接地的零序電流保護(hù)的靈敏度，應(yīng)按被保護(hù)線路末端發(fā)生單相接地故障時(shí)流過接地線的不平衡電流作為最小故障電流來檢驗(yàn)，即,2零序電流保護(hù)的整定,圖730零序電流互感器 （a）結(jié)構(gòu)圖；（b）接線圖,UN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的額定電壓，kV； l1本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架空線路的

23、總長(zhǎng)度，km； l2本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電纜線路的總長(zhǎng)度，km。,第四節(jié) 電動(dòng)機(jī)和電容器保護(hù),一、電動(dòng)機(jī)保護(hù),（一）故障的特點(diǎn)及保護(hù)的配置,按規(guī)定：對(duì)電壓為3kV及以上的異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置： 定子繞組相間短路采用電流速斷保護(hù)或縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 定子繞組單相接地采用過負(fù)荷保護(hù)。 定子繞組過負(fù)荷采用過負(fù)荷保護(hù)。 定子繞組低電壓采用低電壓保護(hù)。 同步電動(dòng)機(jī)失步采用失步保護(hù)。 同步電動(dòng)機(jī)失磁采用失磁保護(hù)。 同步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。,（二）電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)、單相接地和過負(fù)荷保護(hù),1、電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)和電流速斷保護(hù),圖731高壓電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)與瞬時(shí)電流

24、速斷保護(hù)的電路圖 （a）兩相差式接線； （b）兩相式接線,保護(hù)的動(dòng)作電流整定,.電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流：,可靠系數(shù)，DL型取1.41.6，GL型取 1.82,電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)電流,.過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流：,可靠系數(shù)，對(duì) GL型1.3,返回系數(shù)，一般為0.8,電動(dòng)機(jī)的額定電流,2縱差動(dòng)保護(hù),圖732高壓電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)原理電路圖,2）保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過電動(dòng)機(jī)額定電流整定，即：,可靠系數(shù)，DL型取1.52；BCH2型取1.3,3）靈敏度校驗(yàn)：,電動(dòng)機(jī)出口最小兩相短路電流,1）、工作原理：,3單相接地保護(hù),圖733高壓電動(dòng)機(jī)的單相接地保護(hù) KA電流繼電器；KS信號(hào)繼電器； M中間繼電器；TAN零序電

25、流互感器,保護(hù)裝置的動(dòng)作電流,可靠系數(shù)，取45,TAN的變比,電動(dòng)機(jī)外部發(fā)生單相接地故障時(shí)，流經(jīng)TAN的被保護(hù)電動(dòng)機(jī)及電纜的最大接地電容電流,靈敏系數(shù) :,整個(gè)電網(wǎng)的單相接地電容電流,（三）電動(dòng)機(jī)低壓保護(hù)從略,二、電力電容器保護(hù),電力電容器的主要故障形式是短路故障。 對(duì)于低壓并聯(lián)電容器和容量不超過450kvar的高壓并聯(lián)電容器，可裝設(shè)熔斷器作為相間短路保護(hù)。 對(duì)于容量較大的高壓并聯(lián)電容器，則需采用高壓斷路器控制，裝設(shè)瞬時(shí)或短延時(shí)過電流保護(hù)作為相間短路保護(hù)。,如果電容器組安裝在含有大型整流設(shè)備或電弧爐等諧波源的電網(wǎng)上時(shí)，電容器組宜裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。,電容器安裝處的電網(wǎng)電壓可

26、能超過其額定電壓10時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過電壓保護(hù)。過電壓保護(hù)裝置可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。,1、電容器組瞬時(shí)或短延時(shí)過電流保護(hù),圖735并聯(lián)電容器組瞬時(shí)過電流保護(hù)原理電路圖 （a）用熔斷器保護(hù)；（b）采用T11型脫扣器直動(dòng)式保護(hù)； （c）采用電磁型繼電器保護(hù),動(dòng)作電流?。?靈敏度校驗(yàn)：,電容器組饋線末端，兩相最小短路電流值,2電容器組的過電壓保護(hù),過電壓保護(hù)動(dòng)作電壓可按下式計(jì)算,電壓互感器二次額定電壓，通常為100V,3電容器組單相接地保護(hù) 電容器組的單相接地保護(hù)常按最小靈敏度大于1.5進(jìn)行整定，故單相接地保護(hù)裝置的動(dòng)作電流可按下式計(jì)算,聯(lián)接電容器電網(wǎng)的單相接地總的電容電流,第五節(jié) 電力變壓

27、器保護(hù),變壓器的常見故障與異常狀態(tài)： 油箱內(nèi)的故障：繞組的相間短路、匝間短路、接地短路、鐵芯燒損。 油箱外的故障：絕緣套管和引出線上發(fā)生的相間短路與接地短路。 異常狀態(tài)：過負(fù)荷、溫度過高、油箱的油面降低。,變壓器內(nèi)部故障和引出線的相間短路設(shè)置電流速斷保護(hù)或差動(dòng)保護(hù)。 變壓器外部短路而引起的過電流設(shè)置帶時(shí)限過電流保護(hù)。 變壓器中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路設(shè)置單相接地保護(hù)。 過負(fù)荷而引起的過電流設(shè)置過負(fù)荷保護(hù)。 油浸式變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低設(shè)置瓦斯保護(hù)。 變壓器溫度升高和油冷卻系統(tǒng)的故障設(shè)置溫度信號(hào)。,一、保護(hù)配置,針對(duì)上述故障和異常狀態(tài),電力變壓器應(yīng)裝設(shè)以下相應(yīng)的保護(hù)設(shè)置：,二、電力變壓

28、器的瓦斯保護(hù),瓦斯保護(hù)又稱氣體繼電保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的保護(hù)裝置。按規(guī)定，800kVA及以上的一般油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。,可以反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部是否發(fā)生輕微故障、嚴(yán)重故障、油箱漏油等情況。,規(guī)范還規(guī)定容量在1000kVA及以上的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)。,瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它有兩個(gè)觸點(diǎn)：一個(gè)是“輕瓦斯觸點(diǎn)”，另一個(gè)是“重瓦斯觸點(diǎn)”。,圖736 氣體繼電器安裝示意圖,1氣體繼電器；2油枕；3變壓器頂蓋；4連接管道,（一）氣體繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理,QJS型氣體繼電器，是安裝在800kVA及以上的油浸式變壓器(有載分接開關(guān))的一種保護(hù)裝置，該繼電

29、器安裝在變壓器與儲(chǔ)油柜之間的連接管路中。當(dāng)變壓器(或有載分接開關(guān))內(nèi)部故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體或油流沖動(dòng)板，使跳閘接點(diǎn)接通，自動(dòng)切斷電源，起保護(hù)變壓器(或有載分接開關(guān))作用，它是變壓器(有載分接開關(guān))的主要安全保護(hù)裝置。它采用擋板式磁力接點(diǎn)結(jié)構(gòu)。當(dāng)變壓器(或有載分接開關(guān))在運(yùn)行中、出現(xiàn)故障時(shí)，繼電器內(nèi)氣體達(dá)到一定容積時(shí)，開口杯下沉，上磁鐵使上干簧接點(diǎn)閉合，接通信號(hào)回路；當(dāng)油流沖動(dòng)擋板，下磁鐵使下干簧接點(diǎn)閉合，接通信號(hào)回路。信號(hào)接點(diǎn)接通，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，起到保護(hù)變壓器的作用。,QJS型氣體（瓦斯） 繼電器,圖737 開口杯擋板式氣體繼電器結(jié)構(gòu)圖,1-罩；2-頂針；3-氣塞； 4-永久磁鐵；5-開口杯；

30、 6-重錘；7-探針； 8-開口銷；9-彈簧； 10-擋板；11-永久磁鐵； 12-螺絲桿； 13-干簧觸點(diǎn)（重瓦斯用）； 14-調(diào)節(jié)桿； 15-干簧觸點(diǎn)（輕瓦斯用）； 16-套管；17-排氣口,（二）變壓器瓦斯保護(hù)的接線,圖738瓦斯保護(hù)原理接線圖,輕微故障（輕瓦斯）時(shí)，氣體繼電器KG的上觸點(diǎn)閉合，動(dòng)作于報(bào)警信號(hào)。 嚴(yán)重故障（重瓦斯）時(shí)，KG的下觸點(diǎn)閉合，動(dòng)作后經(jīng)過信號(hào)繼電器KS發(fā)出跳閘信號(hào)，同時(shí)經(jīng)中間繼電器KOM，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。,由于氣體繼電器下觸點(diǎn)在重瓦斯故障時(shí)可能有“抖動(dòng)”（接觸不穩(wěn)定）的情況，因此為了使斷路器足夠可靠地跳閘，利用具有自保持觸點(diǎn)的中間繼電器KOM。 為了防止變壓

31、器在換油或進(jìn)行氣體繼電器實(shí)驗(yàn)時(shí)誤動(dòng)作，可通過連接片XB將重瓦斯暫接到信號(hào)回路運(yùn)行。,三、差動(dòng)保護(hù),（一）保護(hù)的原理接線,1.正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外k1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) ：,2.保護(hù)區(qū)內(nèi)k2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí):,圖739縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的單相原理電路,超過動(dòng)作電流KA瞬時(shí)動(dòng)作出口繼電器KM動(dòng)作斷路器QF跳閘 同時(shí)KS發(fā)信號(hào)。,實(shí)際上，正常運(yùn)行和外部故障時(shí)存在不平衡電流的影響。下面簡(jiǎn)述不平衡電流產(chǎn)生的原因及其減小或消除的措施。,1變壓器兩側(cè)電流相位不同,（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流及其減小措施,圖740Y,d11變壓器縱聯(lián) 差動(dòng)保護(hù)接線 a.兩側(cè)電流互感器的接線； b.電流相量分析,相位補(bǔ)償辦法： 1.Y側(cè)的

32、電流互感器二次側(cè)接成，側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成Y。 2.數(shù)值補(bǔ)償辦法：恰當(dāng)?shù)剡x擇變壓器高低壓兩側(cè)電流互感器的變比。,如：Yd11變壓器兩側(cè)電流互感器計(jì)算變比的選擇條件：,電流互感器都是標(biāo)準(zhǔn)變比，實(shí)際選擇的電流互感器變比與計(jì)算變比往往不相等，因此會(huì)在差動(dòng)回路中引起不平衡電流。 消除這一不平衡電流的方法：利用差動(dòng)繼電器中的平衡線圈進(jìn)行平衡。,2電流互感器的實(shí)際變比與計(jì)算變比不等,正常運(yùn)行時(shí)，變壓器的勵(lì)磁電流很小，一般不超過額定電流的210。 發(fā)生外部短路時(shí),由于電壓降壓,勵(lì)磁電流更小, 一般可以不考慮。 當(dāng)變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，勵(lì)磁電流大大增加，其值可達(dá)到變壓器額定電流的68倍

33、，稱為勵(lì)磁涌流。 變壓器的勵(lì)磁電流只通過變壓器的原邊線圈,它通過電流互感器進(jìn)入差動(dòng)回路形成不平衡電流。,3變壓器勵(lì)磁涌流,勵(lì)磁涌流分析,勵(lì)磁涌流特點(diǎn)： 含有的非周期分量幅值很大， 常使勵(lì)磁涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)； 含有大量的高次諧波，尤其是二次諧波可達(dá)到15以上； 波形間有明顯的間斷。,4變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同,問題： 變壓器各側(cè)的電流互感器型號(hào)不同，它們的飽和特性、勵(lì)磁電流（歸算至同一側(cè)）也就不同，故會(huì)在差動(dòng)回路中引起較大的不平衡電流。 措施： 此不平衡電流應(yīng)在保護(hù)的整定計(jì)算中予以考慮，即適當(dāng)增大保護(hù)的動(dòng)作電流。計(jì)算時(shí)需引入電流互感器同型系數(shù)，若同型取0.5；若不同型取1。,問題： 電力

34、系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，往往需要調(diào)整變壓器的調(diào)壓分接頭，以保證系統(tǒng)的電壓水平。 措施： 調(diào)壓分接頭的改變將引起新的不平衡電流，在保護(hù)動(dòng)作值計(jì)算時(shí)給予考慮。,5變壓器調(diào)壓分接頭改變,（三）變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定計(jì)算原則,變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：,l）應(yīng)躲過變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍外部短路時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流，即,可靠系數(shù)，可取1.3,2）應(yīng)躲過變壓器的勵(lì)磁涌流，即,變壓器一次側(cè)額定電流,可靠系數(shù)，可取1.31.5,3）在電流互感器二次回路斷線且變壓器處于最大負(fù)荷時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)作，因此,最大負(fù)荷電流， ?。?.2I.3） INT,可靠系數(shù)，取1.3,以上三個(gè)條件，取其中

35、最大值作為確定條件。,圖742 BCH2差動(dòng)繼電器,四、BCH2型差動(dòng)繼電器保護(hù),BCH2型繼電器結(jié)構(gòu)及原理,工作磁通：,（1）當(dāng)短路線圈開路時(shí)： 同普通帶速飽和變流器的差動(dòng)繼電器。 （2）當(dāng)接入短路線圈后： 通入周期分量電流, 與無短路線圈時(shí)的動(dòng)作值相同； 通入含有非周期分量的電流時(shí),因非周期分量使鐵心迅速飽和,使變流器的傳變性能變壞, 且去磁作用大于助磁作用,使繼電器更不容易動(dòng)作,從而加強(qiáng)了躲開非周期分量的能力。,圖743采用BCH2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)內(nèi)部接線圖 注：此為單相圖，三相圖詳見接線全圖,五、過電流保護(hù)、電速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù),1.變壓器的過電流保護(hù),變壓器過電流保護(hù)的組

36、成原理與線路過電流保護(hù)相同。,其動(dòng)作時(shí)間亦按“階梯原則”整定，與線路過電流保護(hù)完全相同。,動(dòng)作電流整定,?。?.53）I1NT,靈敏系數(shù)校驗(yàn),IKmin(2)變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)的高壓側(cè)穿越電流 。,組成原理與線路的電流速斷保護(hù)完全相同。,變壓器電流速斷保護(hù)的速斷電流按躲過低壓母線三相短路在高壓側(cè)的穿越電流值來整定。即,變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度，按保護(hù)裝置裝設(shè)處（高壓側(cè)）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流來檢驗(yàn)，要求 Ksen1.5,2變壓器的電流速斷保護(hù),3變壓器的過負(fù)荷保護(hù),變壓器過負(fù)荷是三相對(duì)稱的，只需在一相上用一個(gè)電流繼電器來實(shí)現(xiàn)。 過負(fù)荷保護(hù)經(jīng)

37、過延時(shí)作用于信號(hào)。 為防止外部短路時(shí)誤發(fā)信號(hào)，過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)大于變壓器過電流保護(hù)時(shí)間。通常取為10s。 時(shí)間繼電器的線圈應(yīng)允許有較長(zhǎng)時(shí)間通過電流，應(yīng)選用線圈串有限流電阻的時(shí)間繼電器。 變壓器的過負(fù)荷保護(hù)，其組成、原理與線路的過負(fù)荷保護(hù)基本相同。 過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)為：,可靠系數(shù)，采用 1.21.3,圖744變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)的綜合電路,六、變壓器低壓側(cè)單相短路保護(hù),對(duì)變壓器低壓側(cè)的單相短路，可采取下列措施之一： （1）在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)三相都帶過流脫扣器的低壓斷路器，這一斷路器，既作低壓主開關(guān)，又可用來保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和單相短路。 （2）在變壓器

38、低壓側(cè)裝設(shè)熔斷器，熔斷器可用來保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和單相短路，但熔斷器熔斷后需更換熔體才能恢復(fù)供電，因此只用于不重要負(fù)荷的變壓器。 （3）在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)零序電流保護(hù)。這種零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來整定。 （4）采用兩相三繼電器結(jié)線或三相三繼電器結(jié)線的過電流保護(hù)，這種保護(hù)使低壓側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)的保護(hù)靈敏度大大提高。 以上四項(xiàng)措施中，以第1項(xiàng)措施應(yīng)用最廣，既滿足了低壓側(cè)單相短路保護(hù)要求，又操作方便，適于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的要求。,對(duì)Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器，由于低壓側(cè)的單相接地故障電流比較大。可利用高壓側(cè)的過電流保護(hù)裝置兼作低壓側(cè)的單相接地保護(hù)。,六、變壓器低

39、壓側(cè)單相短路保護(hù),要求保護(hù)靈敏度,變壓器低壓母線單相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值為,而對(duì)Yyn0變壓器，由于低壓側(cè)的單相接地故障電流比較小。高壓側(cè)過電流保護(hù)的靈敏度不夠。,動(dòng)作電流Iop（0）按躲過變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來整定。,保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般取0.50.7s。,續(xù)上頁(yè),需在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)零序電流保護(hù)。,七、變壓器保護(hù)裝置接線全圖,圖745 KA1KA4電流繼電器； KD1KD3差動(dòng)繼電器； KT1、KT2時(shí)間繼電器； KS1KS4信號(hào)繼電器； KM1、KM2出口中間繼電器； KG氣體繼電器； SA1、SA2高壓斷路器 QF1、QF2的控制開關(guān)； HR1、HR2紅信號(hào)燈；

40、 HG1、HG2綠信號(hào)燈； HW白色指示燈； KO1、KO2合閘接觸器； YC1、YC2合閘線圈； YT1、YT2跳閘線圈； XB連接片； WC控制母線； WF閃光母線； TA1TA4電流互感器,圖745 a,圖745 b,第六節(jié) 自動(dòng)重合閘裝置,一、自動(dòng)重合閘的作用與類型,2、自動(dòng)重合閘的分類 （1）按允許動(dòng)作的次數(shù)多少，可分為一次動(dòng)作的自動(dòng)重合閘，兩次動(dòng)作的自動(dòng)重合閘等。在供配電系統(tǒng)中，一般只采用三相一次自動(dòng)重合閘裝置。 （2）按電力線路所聯(lián)接的電源情況，可分為單電源線路的自動(dòng)重合閘和雙電源線路的自動(dòng)重合閘。 （3） 按操作機(jī)構(gòu)不同自動(dòng)重合間裝置分為，機(jī)械型和電氣型兩種。機(jī)械型 ARD適用

41、于彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器，使用交流操作電源。電氣型ARD適用于電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器，多用于直流操作的變電所中。 （4）按與繼電保護(hù)配合，可分為重合閘前加速繼電保護(hù)動(dòng)作的自動(dòng)重合閘和重合閘動(dòng)作后加速繼電保護(hù)動(dòng)作的自動(dòng)重合閘。,1、自動(dòng)重合閘的作用 電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，輸電線路故障大多數(shù)屬瞬時(shí)性故障，單相接地故障占大多數(shù)。這些瞬時(shí)性故障是大氣過電壓造成的絕緣子閃絡(luò)、線路對(duì)樹枝放電，大風(fēng)引起的碰線、鳥害、造成的短路等，約占總故障次數(shù)80%90%以上，當(dāng)故障線路被繼電保護(hù)裝置跳閘之后，電弧熄滅，絕緣強(qiáng)度恢復(fù)到故障前的水平，此時(shí)若把斷開的線路進(jìn)行一次重合閘，重合閘的成功率，一般可達(dá)60%90%，大大提高了供電可靠性。,3、對(duì)自動(dòng)重合閘裝置的基本要求,（1）自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作應(yīng)迅速。 （2）重合閘裝置應(yīng)能自動(dòng)起動(dòng)。 （3）自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作的次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。 （4）在雙側(cè)電源的線路上實(shí)現(xiàn)重合閘時(shí)，應(yīng)考慮合閘時(shí)兩側(cè)電源間的同步問題。 （5）自動(dòng)重合閘在動(dòng)作以后，應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備好下次動(dòng)作。 （6）自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)有在重合閘之后或之前加速繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的可能。 （7）自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)有閉鎖回路，在以下情況下不應(yīng)動(dòng)作： 1）當(dāng)運(yùn)行人員手動(dòng)操作或遙控操作使斷路跳閘時(shí)，不應(yīng)自動(dòng)重合。 2）當(dāng)手動(dòng)合閘于故障線路時(shí)，繼電保