供配電系統(tǒng)繼電保護

1、供配電系統(tǒng)繼電保護第1頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第一節(jié) 繼電保護的基本知識 繼電保護防止因短路故障或不正常運行狀態(tài)造成電氣設(shè)備或供配電系統(tǒng)的損壞，提高供電可靠性，因此，電保護是變電所二次回路的重要組成部分，也是供電設(shè)計的主要內(nèi)容本章講述繼電保護的基本知識和理論，繼電保護的整定計算方法。 繼電保護裝置：就是能反應(yīng)供配電系統(tǒng)中電器設(shè)備發(fā)生的故障或不正常運行狀態(tài), 并能動作于斷路器跳閘或啟動信號裝置發(fā)出預(yù)告信號的一種裝置。一、繼電保護的任務(wù) 1自動地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備從供配電系統(tǒng)中切除，使其它非故障部分迅速恢復(fù)正常供電。 第2頁，共94頁，2022年，5月20

2、日，0點8分，星期一2正確反應(yīng)電器設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)告信號，以便運行人員采取措施，恢復(fù)電器設(shè)備的正常運行。 3與供配電系統(tǒng)的自動裝置（如自動重合閘裝置，備用電源自動投入裝置等）配合，提高供配電系統(tǒng)的供電可靠性。 二、對繼電保護的要求 1.選擇性：當供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，只切除故障設(shè)備，使停電范圍最小，保證系統(tǒng)中無故障部分仍正常工作。 第3頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一2.可靠性：繼電保護在其所規(guī)定的保護范圍內(nèi)，發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，要準確動作，不應(yīng)該拒動作；發(fā)生任何保護不應(yīng)該動作的故障或不正常運行狀態(tài)，不應(yīng)誤動作。 如圖7-1所示系統(tǒng)

3、K點發(fā)生短路，保護3不應(yīng)該拒動作，保護1和保護2不應(yīng)該誤動作。 3.速動性：發(fā)生故障時，繼電保護應(yīng)該盡快地動作切除故障，減小故障引起的損失，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 4.靈敏性：靈敏性是指繼電保護在其保護范圍內(nèi)，對發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在繼電保護的保護范圍內(nèi)，不論系統(tǒng)的運行方式、短路的性質(zhì)和短路的位置如何，保護都應(yīng)正確動作。繼電保護的靈敏性通常用靈敏度KS來衡量，靈敏度愈高，反應(yīng)故障的能力愈強。 靈敏度Ks按下式計算： 第4頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一三、繼電保護的基本工作原理 供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，會引起電流增大、電壓降低、電壓和電流間相位角改變等。因此

4、，利用上述物理量故障時與正常時的差別，可構(gòu)成各種不同工作原理的繼電保護裝置。繼電保護的種類很多，但是其工作原理基本相同，它主要由測量、邏輯和執(zhí)行三部分組成，如圖7-2所示。 1.測量部分 測量被保護設(shè)備的某物理量，和保護裝置的整定值進行比較，判斷被保護設(shè)備是否發(fā)生故障，保護裝置是否應(yīng)該起動。第5頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一2.邏輯部分：邏輯部分根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序，使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，輸出信號到執(zhí)行部分。 3.執(zhí)行部分：執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分的輸出信號驅(qū)動保護裝置動作，使斷路器跳閘或發(fā)出信號。 四、電流保護的接線方式和接線系數(shù) 電流保護

5、的接線方式是指電流保護中的電流繼電器與電流互感器二次繞組的連接方式。為了便于分析和保護的整定計算，引入接線系數(shù)Kw，它是流入繼電器的電流IKA與電流互感器二次繞組電流I2的比值，即 第6頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一 1.三相三繼電器接線方式 三相三繼電器接線方式又稱完全星形接線。它能反應(yīng)各種短路故障，流入繼電器的電流與電流互感器二次繞組電流相等，其接線系數(shù)在任何短路情況下均等于1,即Kw=1。這種接線方式主要用于高壓大接地電流系統(tǒng)，保護相間短路和單相短路。 第7頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一2.兩相兩繼電器接線方式 兩相兩繼電器接線方式又稱不完

6、全星形接線。由于B相沒有裝設(shè)電流互感器和電流繼電器，它不能反應(yīng)單相短路，只能反應(yīng)相間短路，其接線系數(shù)在各種相間短路時均為1。 此接線方式主要用于小接地電流系統(tǒng)作相間短路保護用。 第8頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一3.兩相一繼電器接線方式 流入繼電器的電流為兩電流互感器二次繞組電流之差， ，因此又稱兩相電流差接線。 A、C兩相短路時，KW=2，；A、B或B、C兩相短路時，KW=1；可反應(yīng)各種相間短路，但其接線系數(shù)隨短路種類不同而不同，保護靈敏度也不同，主要用于高壓電動機的保護。 第9頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第二節(jié) 常用的保護繼電器保護繼電器的

7、種類： （1）按繼電器的結(jié)構(gòu)原理分，有電磁式、感應(yīng)式、數(shù)字式、微機式等繼電器； （2）按繼電器反應(yīng)的物理量分有電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、氣體繼電器等； （3）按繼電器反應(yīng)的物理量變化分，有過量繼電器和欠量繼電器，如過電流繼電器、欠電壓繼電器； （4）按繼電器在保護裝置中的功能分，有起動繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間繼電器等。 常用的繼電器主要是電磁式和感應(yīng)式繼電器。第10頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一一、電磁式繼電器1.電磁式電流繼電器 （1）文字符號和圖形符號 文字符號：KA （2）結(jié)構(gòu)和工作原理 使過電流繼電器動作的最小電流稱為繼電器的動作電流，

8、用Iop.kA 表示。 使繼電器返回到起始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流，用Ire.KA 表示。 繼電器的返回電流與動作電流之比稱為返回系數(shù)Kre，即 電磁式電流繼電器的返回系數(shù)通常為0.85。 第11頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（3）動作電流的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)電磁式電流繼電器的動作電流的方法有兩種： 改變調(diào)整桿6的位置來改變彈簧的反作用力，進行平滑調(diào)節(jié)。 改變繼電器線圈的連接。當線圈由串聯(lián)改為并聯(lián)時，繼電器的動作電流增大一倍，進行級進調(diào)節(jié)。 2.電磁式電壓繼電器 （1）文字符號和圖形符號（KV） （2）結(jié)構(gòu)和工作原理 與DL型電磁式電流繼電器基本相同。不同之處僅是電

9、壓繼電器的線圈為電壓線圈，匝數(shù)多，導(dǎo)線細，與電壓互感器的二次繞組并聯(lián)。 電磁式電壓繼電器有過電壓和欠電壓繼電器兩種。過電壓繼電器的返回系數(shù)通常為0.8；欠電壓繼電器的返回系數(shù)通常為1.25。第12頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一3.電磁式時間繼電器 時間繼電器用于繼電保護裝置中，使繼電保護獲得需要的延時，以滿足選擇性要求。 （1）文字符號：KT（2）結(jié)構(gòu)和工作原理 由電磁系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、鐘表機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和時間調(diào)整系統(tǒng)等組成。 （3）動作時限調(diào)整：通過改變主靜觸頭的位置，即改變主動觸頭的行程獲得。第13頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一4.電磁式信號繼

10、電器 信號繼電器在繼電保護裝置中用于發(fā)出指示信號，表示保護動作，同時接通信號回路，發(fā)出燈光或者音響信號。 文字符號：KS 5.電磁式中間繼電器 中間繼電器在繼電保護裝置中用于彌補主繼電器觸頭容量或觸頭數(shù)量的不足。 文字符號：KM 第14頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一二、感應(yīng)式電流繼電器（圖7-14；P169）1.文字符號和圖形符號文字符號：KA 2.結(jié)構(gòu)和工作原理 感應(yīng)式電流繼電器有兩個系統(tǒng)：感應(yīng)系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)。 反時限動作:繼電器線圈中的電流越大，動作時限越短。 速斷動作:繼電器線圈中的電流增大到繼電器的速斷電流整定值時，電磁鐵將銜鐵瞬時吸下。 第15頁，共94頁，2

11、022年，5月20日，0點8分，星期一感應(yīng)式電流繼電器的這種有一定限度的反時限動作特性，稱為“有限反時限特性”。 3.動作電流和動作時限的調(diào)節(jié) (1)繼電器的動作電流的調(diào)節(jié) 用插銷16改變線圈抽頭（匝數(shù)）進行級進調(diào)節(jié)；也可以用調(diào)節(jié)彈簧7的拉力進行平滑調(diào)節(jié)。 (2)繼電器的動作時限的調(diào)節(jié) 用螺桿13改變扇形齒輪頂桿行程的起點進行調(diào)節(jié)。繼電器速斷電流倍數(shù)可用螺釘14改變銜鐵與電磁鐵之間的氣隙進行調(diào)節(jié)。 第16頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第三節(jié) 電力線路的繼電保護一、電力線路的常見故障 1.常見故障： 相間短路、單相接地、過負荷。 2.保護配置： 配置相間短路保護、單相接地

12、保護和過負荷保護。 電力線路裝設(shè)帶時限的過電流保護和瞬時電流速斷保護，保護動作于斷路器跳閘，作為相間短路的保護。 電力線路裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置或單相接地保護（，保護動作于信號，作為單相接地故障保護。 可能經(jīng)常過負荷的電纜線路，裝設(shè)過負荷保護，動作于信號。第17頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一二、過電流保護 當通過線路的電流大于繼電器的動作電流，保護裝置起動，并用時限保證動作的選擇性，這種繼電保護裝置稱為過電流保護。由于采用的繼電器不同，其時限特性有兩種：由電磁式電流繼電器等構(gòu)成的定時限過電流保護和由感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成的反時限過電流保護。分為定時限過電流保護、反時限過電流保護

13、。1.過電流保護的接線和工作原理 （1）定時限過電流保護裝置的接線和工作原理 （2）反時限過電流保護裝置的接線和工作原理 第18頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一定時限過電流保護裝置的接線圖第19頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第20頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一2.保護整定計算 過電流保護的整定計算有動作電流整定，動作時限整定和靈敏度校驗三項內(nèi)容。（1）動作電流整定 過電流保護裝置的動作電流必須滿足下列兩個條件： a.正常運行時，保護裝置不動作，即保護裝置一次側(cè)的動作電流Iop1應(yīng)大于線路的最大負荷電流IL.max（正常過負荷

14、電流和尖峰電流），即 Iop1IL.max b.保護裝置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置,即保護裝置一次側(cè)的返回電流Ire1大于線路的最大負荷電流IL.max（應(yīng)包含電動機的自起動電流），即 Ire1IL.max 第21頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一由于過電流保護Iop1大于Ire1，所以，以Ire1IL.max整定動作電流，同時引入可靠系數(shù)Krel，將不等式改寫成等式。繼電器的動作電流Iop.KA為式中,Krel為可靠系數(shù),DL型繼電器取1.2，GL型繼電器取1.3；Kw為接線系數(shù)，由保護的接線方式?jīng)Q定；Kre為繼電器的返回系數(shù)，DL型繼電器取0.85，GL型繼電

15、器取0.8；Ki為電流互感器變比。 IL.max=（1.53.0）Ic 保護裝置一次側(cè)的動作電流為 （2）動作時限整定 a.定時限過電流動作時限整定 第22頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一 為保證動作的選擇性，自負載側(cè)向電源側(cè)，后一級線路的過電流保護裝置的動作時限應(yīng)比前一級線路保護的動作時限大一個時限級差t，即按階梯原則進行整定： t1=t2+t 式中,t為時限級差，定時限過電流保護取0.5s，反時限過電流取0.7s。第23頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一b.反時限過電流保護動作時限整定 在整定反時限過電流保護的動作時限時應(yīng)指出某一動作電流倍數(shù)（通常

16、為10倍）時的動作時限。為保證動作的選擇性，反時限過電流保護時限整定也應(yīng)按照“階梯原則”來確定，即上下級線路的反時限過電流保護在保護配合點K點發(fā)生短路時的時限級差為t=0.7s。第24頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一動作時限整定具體步驟如下： a、計算線路2WL首端K點三相短路時保護2的動作電流倍數(shù)n2。 式中， 為K點三相短路時，流經(jīng)保護1繼電器的電流， ，Kw.2和Ki.2分別為保護1的接線系數(shù)和電流互感器變比。b、由n2從特性曲線2求K點三相短路時保護2的動作時限t2。 c、計算K點三相短路時保護1的實際動作時限t1，t1應(yīng)較t2大一個時限級差t，以保證動作的選擇性

17、，即 d、計算K點三相短路時，保護1的實際動作電流倍數(shù)n1。 式中， 為K點三相短路時，流經(jīng)保護2繼電器的電流， ，Kw.2和Ki.2分別為保護2的接線系數(shù)和電流互感器變比。第25頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（3）保護靈敏度校驗 過電流保護的靈敏度用系統(tǒng)最小運行方式下線路末端的兩相短路電流 進行校驗。 式中，Iop1為保護裝置一次側(cè)動作電流。 例7-1試整定圖所示線路1WL的定時限過電流保護。已知1TA的變比為750/5A，線路最大負荷電流（含自啟動電流670A，保護采用兩相兩繼電器接線，線路2WL定時限過電流保護的動作時限0.7s，最大運行方式時K1點三相短路電流4

18、kA，K2點三相短路電流2.5kA，最小運行方式時K1和K2點三相短路電流分別為3.2kA和2kA。第26頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一解：1、整定動作電流 選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流7A 過電流保護一次側(cè)動作電流為 2、整定動作時限 線路1WL定時限過電流保護的動作時限應(yīng)較線路2WL定時限過電流保護動作時限大一個時限級差t。第27頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一 3、校驗保護靈敏度 保護線路1WL靈敏度按線路1WL末端最小兩相短路電流校驗：由此可見，保護整定滿足靈敏度要求。 第28頁，共94頁，2022年，5月20日，0

19、點8分，星期一三、電流速斷保護 線路越靠近電源，過電流保護的動作時限越長，而短路電流越大，危害也越大，這是過電流保護的不足。因此GB50062-92規(guī)定當過電流保護動作時限超過0.50.7s時，應(yīng)裝設(shè)瞬動的電流速斷保護。 1.電流速斷保護的接線和工作原理 2.電流速斷保護的整定 （1）動作電流整定 為了保證速斷保護動作的選擇性，在下一級線路首端發(fā)生最大短路電流時電流速斷保護不應(yīng)動作，即速斷保護動作電流Iop1IK.max，速斷保護動作電流整定值為第29頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第30頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一式中，IK.max為線路末端最

20、大三相短路電流；Kre1為可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.3，GL型繼電器取1.5；Kw為接線系數(shù)；Ki為電流互感器變比。 對GL型電流繼電器，還要整定速斷動作電流倍數(shù)，即 需要注意的是，電流速斷保護的動作電流大于線路末端的最大三相短路電流，電流速斷保護存在保護死區(qū)。只能保護線路的一部分，線路不能被保護的部分稱為保護死區(qū)，線路能被保護的部分稱為保護區(qū)。 第31頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（2）靈敏度校驗 只能用線路首端最小兩相短路電流 校驗，即 例7-2 試整定例7-1中線路1WL的電流速斷保護。已知線路1WL首端最小三相短路電流為9.2kA。 解：電流速斷保護和過電流保

21、護共用電流互感器和出口中間繼電器。電流速斷保護需整定動作電流和校驗靈敏度。（1）動作電流整定 選DL-11/50電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流35A。 速斷保護一次側(cè)動作電流為 （2）靈敏度校驗:以線路1WL首端最小兩相短路電流校驗 電流速斷保護整定滿足要求。 第32頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一例7-3 圖所示的10kV線路1WL和2WL都采用GL-15/10電流繼電器構(gòu)成兩相兩繼電器接線的過電流保護。已知1TA的變比為100/5A，2TA的變比為75/5A，1WL的過電流保護動作電流整定9A，10倍動作電流的動作時間為1s，2WL的計算電流為36A，2WL首端三

22、相短路電流為900A，末端三相短路電流320A。試整定線路2WL的保護。 解：線路由GL-15/10感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成兩相式過電流保護和電流速斷保護 （1）過電流保護 動作電流 第33頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一整定繼電器動作電流8A，過電流保護一次側(cè)動作電流為 動作時限整定 由線路1WL和2WL保護配合點K1，整定2WL的電流繼電器動作時限曲線。 a、計算K1點短路1WL保護的動作電流倍數(shù)n1和動作時限t1： 由n1查GL-15電流繼電器t|n=10=1s特性曲線，得t1=1.4s b、計算K1點短路2WL保護的動作電流倍數(shù)n2和動作時限t2。 第34頁，共94頁

23、，2022年，5月20日，0點8分，星期一c、由n2和t2從GL-15電流繼電器動作特性曲線查得10倍動作電流動作時限0.6s 靈敏度校驗 1.5 2WL過電流保護整定滿足要求 （2）電流速斷保護 動作電流整定 整定速斷保護動作倍數(shù)4倍，一次側(cè)動作電流為 靈敏度校驗 1.5 2WL電流速斷保護整定滿足要求。 第35頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一四、單相接地保護 1.多線路系統(tǒng)單相接地分析 （1）流過接地線路的總接地電流IE等于所有在電氣上有直接聯(lián)系的接地電容電流之和IC減去接地線路的接地電容電流Ic。 （2）流過非接地線路的接地電容電流就是該非接地故障線路的接地電容電流

24、Ici。 第36頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一2單相接地保護 （1）單相接地保護的接線和工作原理 架空線路用三只電流互感器構(gòu)成零序電流互感器，電纜線路用一只零序電流互感器。實現(xiàn)有選擇性的單相接地保護，又稱零序電流保護。 第37頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（2）動作電流整定 系統(tǒng)中其它線路發(fā)生單相接地，被保護線路流過接地電容電流IC時，單相接地保護不應(yīng)動作，即式中，Kre1為可靠系數(shù)，保護裝置不帶時限時，取Kre1=45，保護裝置帶時限時，取Kre1=1.52； Ki為零序電流互感器的變比。（3）靈敏度校驗 被保護線路發(fā)生單相接地，流過接地電容電

25、流 ，單相接地保護應(yīng)可靠動作。保護裝置一次側(cè)動作電流為 第38頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一3.絕緣監(jiān)視裝置 在變電所每段母線上裝一只三相五柱電壓互感器或三只單相三繞組電壓互感器，在接成Y的二次繞組上接三只相電壓表，在接成開口三角形的二次繞組上接一只電壓繼電器。系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地相對地電壓近似為零，非故障相對地電壓升高 倍，近似為線電壓。同時，開口三角形繞組兩端電壓也升高，近似為100V，電壓繼電器動作，發(fā)出單相接地信號。因此，絕緣監(jiān)視裝置又稱為零序電壓保護,無選擇性。 運行人員可根據(jù)接地信號和電壓表讀數(shù)，判斷哪一段母線、哪一相發(fā)生單相接地，但不能判斷哪一條線

26、路發(fā)生單相接地，因此絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的。只能采用依次拉合的方法，判斷接地故障線路。 第39頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一五、過負荷保護 1.接線和工作原理 2.保護整定 (1)過負荷保護的動作電流按線路的計算電流Ic整定，即 式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.21.3；Ki為電流互感器之比。 (2)動作時間 一般整定10s15s。 第40頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第四節(jié) 電力變壓器的繼電保護一、電力變壓器的常見故障和保護配置 1.常見故障 常見故障分短路故障和不正常運行狀態(tài)。 (1)變壓器的短路故障 按發(fā)生在變壓器油箱的內(nèi)外，分內(nèi)部故障和

27、外部故障。內(nèi)部故障有匝間短路、相間短路和單相碰殼故障。外部故障有套管及其引出線的相間短路、單相接地故障。 (2)變壓器的不正常運行狀態(tài)有過負荷、油面降低和變壓器溫度升高等。 第41頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一 2.保護配置 (1)裝設(shè)過電流保護和電流速斷保護裝置用于保護相間短路； (2)800kVA以上油浸式變壓器和400kVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)氣體保護裝置用于保護變壓器的內(nèi)部故障和油面降低； (3)單臺運行的變壓器容量在10000kVA及以上和并列運行的變壓器每臺容量在6300kVA及以上或電流速斷保護的靈敏度不滿足要求時應(yīng)裝設(shè)差動保護裝置用于保護內(nèi)部故

28、障和引出線相間短路； (4)裝設(shè)過負荷保護和溫度保護裝置分別用于保護變壓器的過負荷和溫度升高。 第42頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一二、變壓器二次側(cè)短路流經(jīng)一次側(cè)的穿越電流和電流保護的接線方式變壓器電流保護的基本原理與電力線路保護類似，但由于變壓器的接線組別和保護的接線方式，變壓器二次側(cè)短路時流經(jīng)一次側(cè)的穿越電流分布不同，將影響變壓器保護的靈敏度。1Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器二次側(cè)單相短路時一次側(cè)的穿越電流 Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器，二次側(cè)發(fā)生單相短路時，一次側(cè)穿越短路電流分布不對稱，B相為 ,A相和C相為 （K為變壓器的變比）。 見向量圖第43頁，共94頁，2022年，5月20

29、日，0點8分，星期一第44頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一2Yd11聯(lián)結(jié)的變壓器二次側(cè)兩相短路時一次側(cè)的穿越電流 Yd11聯(lián)結(jié)的變壓器二次側(cè)a、b相發(fā)生兩相短路，一次側(cè)的短路穿越電流B相為 ，A、C相為 。第45頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一3變壓器電流保護的接線方式 (1)兩相兩繼電器式接線 （適用于相間短路保護） 對Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器，二次側(cè)發(fā)生單相短路時，流經(jīng)保護裝置穿越電流僅為二次側(cè)的三分之一（設(shè)變壓器變比為1），保護靈敏度只有相間保護的三分之一。 對Yd11聯(lián)結(jié)的變壓器二次側(cè)ab兩相短路，流經(jīng)保護裝置的穿越電流僅為二次側(cè)的 ，保護靈敏度

30、也將降低。 (2)兩相一繼電器式接線 （保護靈敏度隨短路種類而異） 但Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器二次側(cè)發(fā)生單相短路和yd11聯(lián)結(jié)的變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路，保護裝置不動作，因此，該連線方式不能用于Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器的電流保護。第46頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一三、變壓器的電流保護1.變壓器的過電流保護 (1)接線和工作原理 和線路過電流保護的接線、工作原理完全相同。 (2)變壓器過電流保護整定 和線路過電流保護的整定類似。 a.繼電器的動作電流整定 式中，I1N為變壓器一次側(cè)額定電流；可靠系數(shù)Kre1、接線系數(shù)Kw、返回系數(shù)Kre同線路過電流保護；Ki為電流互感器的變比。

31、第47頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一b.動作時限 變壓器過電流保護動作時限應(yīng)比二次側(cè)出線過電流保護的最大動作時限大一個t。對車間變電所的變壓器過電流保護動作時限，一般取0.50.7s。 c.靈敏度校驗 式中，I（2）K.min 為變壓器二次側(cè)在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路時一次側(cè)的穿越電流。2.變壓器電流速斷保護 (1)接線和工作原理 和線路速斷保護的接線、工作原理完全相同。 第48頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一(2)變壓器電流速斷保護整定 和線路過電流保護的整定類似。 a.動作電流式中， 為變壓器二次側(cè)母線在系統(tǒng)最大運行方式下三相短路時一次側(cè)

32、的穿越電流；Kre1為可靠系數(shù)，同線路的電流速斷保護。 b.靈敏度校驗 與線路速斷保護靈敏度校驗一樣，以變壓器一次側(cè)最小兩相短路電流 進行校驗，即第49頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一 3.變壓器的零序電流保護 Yyn0連接的變壓器二次側(cè)單相短路時，若變壓器過電流保護的靈敏度不滿足要求，可在變壓器二次側(cè)零線上裝設(shè)零序電流保護。(1)接線和工作原理 (2)整定 a.動作電流 零序電流保護的動作電流按躲過變壓器二次側(cè)最大不平衡電流整定，最大不平衡電流取變壓器二次側(cè)額定電流的25%，即第50頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.2

33、；Ki為零序電流互感器的變比；I2N為變壓器二次側(cè)的額定電流。 b.動作時間 零序電流保護的動作時間一般取0.50.7s，以躲過變壓器瞬時最大不平衡電流。c.靈敏度校驗 按變壓器二次側(cè)干線末端最小單相短路電流 校驗。第51頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一4.變壓器的過負荷保護 運行中可能出現(xiàn)過負荷的變壓器應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。接線和工作原理同線路的過負荷保護；動作電流整定按變壓器一次側(cè)額定電流整定；動作時間一般整定10s15s。例7-4某總降變電所有一臺35/10.5kV、2500kVA、Yd11聯(lián)結(jié)組變壓器一臺。已知變壓器10kV母線的最大三相短路電流1.4kA，最小三相短

34、路電流1.3kA，35kV母線的最小三相短路電流1.25kA，保護采用兩相兩繼電器接線，電流互感器變比為100/5A，變電所10 kV出線過電流保護動作時間1s，試整定變壓器的電流保護。 第52頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一解：因無過負荷可能，變壓器裝設(shè)定時限過電流保護和電流速斷保護，保護采用兩相兩繼電器接線。 1定時限過電流保護 （1）動作電流整定 選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，動作電流整定Iop.KA(oc)=6A 保護一次側(cè)動作電流 （2）動作時間整定 第53頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（3）靈敏度校驗 1.5 2電流速斷保護

35、（1）動作電流整定 選DL-11/50電流繼電器，線圈串聯(lián)，動作電流整定Iop.KA(qb)=25A 保護一次側(cè)動作電流 第54頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（2）靈敏度校驗 2.0 變壓器電流保護靈敏度滿足要求. 第55頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一四、變壓器的氣體保護氣體保護是保護油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種主要保護裝置。按GB50062-92規(guī)定，800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝氣體保護。1氣體繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理 FJ3-80型開口杯擋板式氣體繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。 當變壓器油箱內(nèi)部故障時，

36、電弧的高溫使變壓器油分解為大量的油氣體，氣體保護就是利用這種氣體來實現(xiàn)保護的裝置。 變壓器正常運行：氣體繼電器容器內(nèi)充滿油，上、下兩對干簧觸點處于斷開位置。 第56頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一輕瓦斯動作：變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，產(chǎn)生的氣體較少，氣體緩慢上升，上干簧觸點閉合，發(fā)出報警信號。 重瓦斯動作：變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，產(chǎn)生大量的氣體，油汽混合物迅猛地從油箱通過聯(lián)通管沖向油枕，下干簧觸點閉合，發(fā)出跳閘信號，使斷路器跳閘。 變壓器油箱嚴重漏油：隨著氣體繼電器內(nèi)的油面逐漸下降，首先上觸點閉合，發(fā)出報警信號，接著下觸點閉合，發(fā)出跳閘信號，使斷路器跳閘。 2氣

37、體保護的接線 （如圖）第57頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第58頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一3氣體保護的安裝和運行 氣體繼電器安裝在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，要求變壓器安裝時應(yīng)有11.5%的傾斜度； 變壓器在制造時，聯(lián)通管對油箱上蓋也應(yīng)有24%傾斜度。第59頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一五、變壓器的差動保護GB50062-92規(guī)定10000kVA及以上的單獨運行變壓器和6300kVA及以上的并列運行變壓器，應(yīng)裝設(shè)差動保護；6300kVA及以下單獨運行的重要變壓器，也可裝設(shè)差動保護。當電流速斷保護靈敏度不符合要求時

38、，宜裝設(shè)差動保護。 1差動保護的工作原理 變壓器的差動保護原理接線如圖所示。在變壓器兩側(cè)安裝電流互感器，其二次繞組串聯(lián)成環(huán)路，繼電器KA（或差動繼電器KD）并接在環(huán)路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差，即Iub為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流。 第60頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一變壓器正常運行或差動保護的保護區(qū)外短路時，流入差動繼電器的不平衡電流小于繼電器的動作電流，保護不動作。在保護區(qū)內(nèi)短路時，對單端電源供電的變壓器 ， ，遠大于繼電器的動作電流，繼電器KA瞬時動作，通過中間繼電器KM，使變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，切除故障。第61頁，共94頁，

39、2022年，5月20日，0點8分，星期一2變壓器差動保護中不平衡電流產(chǎn)生的原因和減小措施 （1）變壓器聯(lián)結(jié)組引起的不平衡電流 將變壓器星形接線側(cè)的電流互感器接成三角形接線，變壓器三角形接線側(cè)的電流互感器接成星形接線，這樣變壓器兩側(cè)電流互感器的二次側(cè)電流相位相同，消除了由變壓器聯(lián)結(jié)組引起的不平衡電流。第62頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（2）電流互感器變比引起的不平衡電流 利用差動繼電器中的平衡線圈或自耦電流互感器消除由電流互感器變比引起的不平衡電流。 （3）變壓器勵磁涌流引起的不平衡電流 利用速飽和電流互感器或差動繼電器的速飽和鐵心減小勵磁涌流引起的不平衡電流。3變壓器

40、的差動保護方式 變壓器差動保護需要解決的主要問題是采取各種有效措施消除不平衡電流的影響。 目前我國廣泛應(yīng)用下列幾種類型繼電器構(gòu)成差動保護： （1）帶短路線圈的BCH-2型差動繼電器； 第63頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（2）帶磁制動特性的BCH-1型差動繼電器； （3）多側(cè)磁制動特性的BCH-4型差動繼電器； （4）鑒別涌流間斷角的差動繼電器； （5）二次諧波制動的差動繼電器。 有關(guān)上述各種差動繼電器的接線和整定計算，因篇幅有限這里僅介紹BCH-2型差動保護。 4. BCH-2型變壓器差動保護 （1）BCH-2型差動繼電器 BCH-2型差動繼電器，由一個帶短路線圈的速

41、飽和變壓器和一個執(zhí)行元件DL-11/0.2電流 繼電器組成，如圖所示。 第64頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一在速飽和變流器鐵芯的中間芯柱上繞有一個差動線圈Wd 、兩個平衡線圈Weq1和Weq2和一個短路線圈WK。左側(cè)芯柱上繞有一個短路線圈WK, WK和WK接成閉合回路，它們產(chǎn)生的磁通在左側(cè)芯柱上是同相的。右側(cè)芯柱上繞有一個二次線圈W2，與執(zhí)行元件相接。平衡線圈的作用是用于平衡由于變壓器差動保護二側(cè)電流互感器二次電流不等所引起的不平衡電流。短路線圈的作用是消除勵磁涌流的影響。當變壓器外部短路或空載投入，在差動回路出現(xiàn)不平衡電流或勵磁涌流存在較大的非周期分量時，速飽和變流器

42、迅速飽和，使周期分量的傳變工作變壞，從而繼電器不動作。第65頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一（2）BCH-2型變壓器差動保護接線 BCH-2型變壓器差動保護接線圖見圖，（a）為雙繞組變壓器BCH-2型 差動保護單相原理接線圖，若保護三繞組變壓器，變壓器第三側(cè)的電流互感器的二次線圈接BCH-2型差動繼電器的端子，（b）為變壓器差動保護展開圖，采用兩相兩繼電器式接線。 第66頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一(3) BCH-2型變壓器差動保護的整定 按平均電壓及變壓器最大容量計算變壓器各側(cè)額定電流INT，按KW、INT選擇各側(cè)電流互感器一次額定電流。按下式

43、計算出電流互感器二次回路額定電流IN2：式中，KW為三相對稱情況下電流互感器的接線系數(shù)，星型接線時為1，三角形接線時為 ；Ki為電流互感器的變比。差動保護基本側(cè)的一次側(cè)動作電流整定 差動保護基本側(cè)的一次側(cè)動作電流應(yīng)滿足下面三個條件： a）躲過變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時的勵磁涌流，即 式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.3；I1N為變壓器一次側(cè)的額定電流。 第67頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第68頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一b）躲過變壓器外部短路時的最大不平衡電流Idsq.max 式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.3；Idsq.max可

44、按下式計算： 式中，0.1為電流互感器允許的最大相對誤差；Keq為電流互感器的同型系數(shù)，型號相同時取0.5，型號不同時取1；U%為由變壓器調(diào)壓所引起的誤差，一般取調(diào)壓范圍的一半； 為采用的互感器變比或平衡線圈匝數(shù)與計算值不同時，所引起的相對誤差,在計算之初不能確定時可取5%； 為保護范圍外部短路時的最大短路電流。 第69頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一c）電流互感器二次回路斷線時不應(yīng)誤動作，即躲過變壓器正常運行時的最大負荷電流IL.max。負荷電流不能確定時，可采用變壓器的額定電流INT。 式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.3。 繼電器差動線圈匝數(shù)的確定 a三繞組變壓器：基

45、本側(cè)直接接差動線圈，其余兩側(cè)接相應(yīng)的平衡線圈?；緜?cè)繼電器的動作電流為 基本側(cè)繼電器差動線圈計算匝數(shù)d.c為 式中，AW0為繼電器動作安匝，無實測值時可采用額定值A(chǔ)W0=60安匝。 按繼電器線圈實有抽頭選擇較小而相近的匝數(shù)作為差動線圈的整定匝數(shù)WOP。 第70頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一根據(jù)WOP再計算基本側(cè)實際的繼電器動作電流 b雙繞組變壓器：兩側(cè)電流互感器分別接于繼電器的兩個平衡線圈上。確定基本側(cè)的繼電器動作電流及線圈匝數(shù)的計算與三繞組變壓器方法相同。 依繼電器線圈實有抽頭，選用差動線圈的匝數(shù)Wd和一組平衡線圈匝數(shù)Weq1 之和，較差動線圈計算匝數(shù)Wdc小而近似的

46、數(shù)值?；緜?cè)的整定匝數(shù)Wd.op 為 非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù)的確定 a雙繞組變壓器平衡線圈的計算匝數(shù) 式中， 為接有平衡線圈、的電流互感器二次側(cè)額定電流。 第71頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一三繞組變壓器平衡線圈計算匝數(shù)分別為 式中，IN2為基本側(cè)電流互感器二次額定電流。 計算 式中， 為平衡線圈計算匝數(shù)； 為平衡線圈整定匝數(shù)； 為差動線圈整定匝數(shù)。若 時，則需將其代入上式重新計算動作電流。 第72頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一短路線圈抽頭的確定 短路線圈有4組抽頭可供選擇，短路線圈的匝數(shù)越多，躲過勵磁涌流的性能越好，但繼電器的動作時間越長。因此所

47、選抽頭匝數(shù)是否合適，應(yīng)在保護裝置投入運行時，通過變壓器空載試驗確定。靈敏系數(shù)校驗 式中，IIK 、IIIK 、IIIIK 為變壓器出口處最小短路時、側(cè)流進繼電器線圈的電流；WIW、 WIIW 、 WIIIW 為、側(cè)電流在繼電器的實際工作匝數(shù)（工作匝數(shù)為各側(cè)平衡線圈匝數(shù)與差動匝數(shù)之和）。 有時也用如下簡化公式： 式中，IKD為最小故障時流入繼電器的總電流；IOP.KD為繼電器的整定電流。 雙繞組變壓器靈敏度計算與上述相同，只是第三側(cè)數(shù)字為零。 第73頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一例7-5 試整定雙繞組變壓器的BCH-2型差動保護。已知變壓器技術(shù)參數(shù)：15MVA,3522.

48、5%/10.5kV, yd11,Uk%=7.5；變壓器35 kV母線三相短路電流 母線三相短路 歸算到35KV的短路電流 ，10kV側(cè)最大負荷電流為780A。 解：1.計算變壓器額定電流、選出電流互感器變比、求出電流互感器二次回路額定電流，計算結(jié)果如表所示。 表:變壓器額定電流、電流互感器變比、電流互感器二次回路額定電流 由表可見，10kV側(cè)電流互感器二次回路額定電流較35kV側(cè)大，因此，以10kV側(cè)為基本側(cè)。 第74頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一名稱 各側(cè)數(shù)值 35kV 10kV 變壓器額定電流（A） 變壓器繞組接線方式 yd電流互感器接線方式 YD電流互感器計算變比

49、 選用電流互感器變比 電流互感器二次回路額定電流 第75頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一2.計算差動保護10kV側(cè)的一次側(cè)動作電流 （1）按躲過勵磁涌流 （2）按躲過外部最大不平衡電流 （3）按躲過電流互感器二次回路斷線 因此，應(yīng)躲過外部最大不平衡電流選擇10KV側(cè)一次側(cè)動作電流為1466A。 第76頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一3.確定線圈接法和匝數(shù) 35kV和10KV側(cè)電流互感器分別接平衡線圈WeqI，WeqII 基本側(cè)（10KV側(cè)）繼電器動作電流為 基本側(cè)差動線圈計算匝數(shù)為 其中取差動線圈匝數(shù)Wd6匝,平衡繞組線圈匝數(shù)WeqI 2匝。 4.確

50、定35KV側(cè)平衡線圈的匝數(shù) 第77頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一選擇平衡繞組線圈匝數(shù)WeqII為3匝。 5.計算由實際匝數(shù)與計算匝數(shù)不等產(chǎn)生的相對誤差 所以，不需要重新計算動作電流。 6.初步確定短路線圈的抽頭：選用C1-C2抽頭。 第78頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一7.靈敏度校驗 按10kV側(cè)最小兩相短路電流校驗，35kV側(cè)繼電器通過的電流為 校驗結(jié)果，靈敏度滿足要求。 第79頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一 第五節(jié) 高壓電動機的繼電保護一、高壓電動機的常見故障和保護配置1.常見故障 定子繞組相間短路；單相接地；電動機過

51、負荷；低電壓；同步電動機失磁、失步等。 2.保護配置 對2000kW以下的高壓電動機相間短路，裝設(shè)電流速斷保護； 對2000kW及以上的高壓電動機或電流速斷保護靈敏度不滿足要求的高壓電動機，裝設(shè)差動保護。 對易發(fā)生過負荷的電動機，應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。 對不重要的高壓電動機或不允許自起動的電動機，應(yīng)裝設(shè)低電壓保護。 高壓電動機單相接地電流大于5A時，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的單相接地保護。 第80頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一二、高壓電動機的過負荷保護和電流速斷保護1.保護用繼電器 一般采用GL型感應(yīng)式電流繼電器。不易過負荷的電動機，如風(fēng)機、水泵的電動機，也可采用DL型電磁式繼電器構(gòu)成電流速斷保護。 接線方式（如圖） 采用兩相一繼電器式接線，當靈敏度不符合要求或2000kW及以上電動機采用兩相兩繼電器式接線。 3.電動機過負荷保護的動作電流整定 過負荷保護的動作電流為式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.3；Kre為繼電器的返回系數(shù)；IN.M電動機的額定電流。 第81頁，共94頁，2022年，5月20日，0點8分，星期一第82頁，共