供電系統(tǒng)的繼電保護課件

內(nèi)容提要：概述供電系統(tǒng)保護的一些基本知識和基本問題

首先簡要說明繼電保護的基本概念；

然后介紹單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護，

電力變壓器的保護，

低壓配電系統(tǒng)的保護；

最后介紹供電系統(tǒng)的微機保護。

第4章供電系統(tǒng)的保護內(nèi)容提要：概述供電系統(tǒng)保護的一些基本知識和基本問題

第4章供電系統(tǒng)的保護第一節(jié)繼電保護的基本概念第二節(jié)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護第三節(jié)電力變壓器的保護第四節(jié)低壓配電系統(tǒng)的保護第五節(jié)供電系統(tǒng)的微機保護第4章供電系統(tǒng)的保護第一節(jié)繼電保護的第一節(jié)繼電保護的基本概念

第一節(jié)繼電保護的基本概念一、

供電系統(tǒng)的保護1．供電系統(tǒng)中保護裝置的作用與類型

在供電系統(tǒng)中需裝設(shè)不同類型的保護裝置，在發(fā)生故障時能自動檢測出故障，并且迅速、及時地將故障區(qū)域從供電系統(tǒng)中切除，以免系統(tǒng)設(shè)備繼續(xù)遭到破壞。當(dāng)系統(tǒng)處于不正常運行，如過載、欠電壓等情況時，能發(fā)出報警信號，以便及時處理，保證安全可靠地供電。

供電系統(tǒng)中常見的保護裝置類型主要有如下三種：(1)繼電保護裝置是一種能反映供電系統(tǒng)中電氣元件（線路、變壓器、母線、用電設(shè)備等）發(fā)生故障或處于不正常運行狀態(tài)、并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動裝置，其適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統(tǒng)中。一、供電系統(tǒng)的保護1．供電系統(tǒng)中保護裝置的作用與類型

(2)熔斷器保護廣泛適用于高、低壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡單經(jīng)濟，在供電系統(tǒng)中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。但是它的斷流能力較小，選擇性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復(fù)供電，因此在要求供電可靠性較高的場所不宜用。

(3)低壓斷路器保護又稱低壓自動開關(guān)保護，由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進行過電流、過負(fù)載、失電壓和欠電壓保護等，而且可作為控制開關(guān)進行操作，因此在對供電可靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

(2)熔斷器保護廣泛適用于高、低壓供2．繼電保護裝置的基本要求

選擇性快速性可靠性靈敏性2．繼電保護裝置的基本要求選擇性

(1)可靠性保護裝置在其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，必須可靠動作，不應(yīng)拒絕動作，在不該動作的情況下就不應(yīng)該誤動作。為了滿足可靠性的要求，保護裝置接線應(yīng)盡可能簡單，力求減少繼電器接點，避免保護裝置斷線、短路、接地和錯誤的接線，所有輔助元件如連接端子、連接導(dǎo)線以及安裝施工，都應(yīng)當(dāng)十分可靠。

(1)可靠性(2)靈敏性保護裝置對其保護區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力稱為靈敏性，如果保護裝置對其保護區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時地反應(yīng)動作，即具有足夠的反應(yīng)能力，說明保護裝置的靈敏度高。保護裝置靈敏與否，一般都用靈敏系數(shù)（ks）來衡量。以過電流保護為例，靈敏系數(shù)表示為：

——系統(tǒng)在最小運行方式時保護區(qū)末端的短路電流；

——保護裝置一次側(cè)動作電流。

(2)靈敏性——系統(tǒng)在最小運行方式時保護區(qū)末端的被保護的電氣設(shè)備

繼電保護裝置類型

最低靈敏度ks變壓器、線路等所有電氣設(shè)備

過電流保護

5

（如滿足此要求將使保護復(fù)雜時，靈敏度可降為1.25）電流速斷保護

2.0后備保護

1.2

（如滿足此要求將使保護過分復(fù)雜或在技術(shù)上難以實現(xiàn)時，可僅按常見的運行方式和故障類型校驗靈敏度）

變壓器

縱聯(lián)差動保護

2.03～10kV電纜線路

中性點不直接接地電力網(wǎng)中的零序電流保護

1.253～10kV架空線路

1.50繼電保護裝置靈敏度

被保護的電氣設(shè)備繼電保護裝置類型最低靈敏度ks變壓器、線

(3)選擇性

當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點最近的保護裝置應(yīng)先動作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他無故障部分繼續(xù)運行，滿足這一要求的動作就叫有選擇性。k點故障QF2動作(3)選擇性當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點最

(4)速動性保護裝置在盡可能的條件下，應(yīng)盡快地動作切除事故，以減少對用電設(shè)備的影響，如果故障能在0.2s內(nèi)切除，則一般電動機就不會停轉(zhuǎn)。迅速的動作還能減輕對系統(tǒng)的破壞程度，減輕對元件的損害程度，減少用戶在低電壓下工作的時間和停電時間，加速恢復(fù)正常運行的過程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(4)速動性二、繼電器與繼電特性1．繼電器

繼電器是組成繼電保護裝置的基本元件。它是一種能自動執(zhí)行斷、續(xù)控制的部件，當(dāng)其輸入量達到一定值時，能使其輸出的被控制量發(fā)生預(yù)計的狀態(tài)變化，如觸點打開、閉合，或電平由高變低、由低變高等，具有對被控電路實現(xiàn)“通”、“斷”控制的作用。

按反應(yīng)的物理量分為：電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器……按實現(xiàn)的型式分為：電磁式、感應(yīng)式、數(shù)字式……按繼電器在保護回路中所起的作用分為：量度繼電器、時間繼電器、

中間繼電器、信號繼電器、出口繼電器……二、繼電器與繼電特性1．繼電器例如——過電流繼電器來自電流互感器二次側(cè)的電流I，加入到過電流繼電器的輸入端。當(dāng)電流I大于由繼電器的安裝位置和工作任務(wù)而預(yù)先給定的動作值Iop時，比較環(huán)節(jié)有輸出。在電磁型繼電器中，由于需要靠電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動機械觸點的轉(zhuǎn)動與閉合，需要一定的功率和時間，繼電器有自身固有動作時間（幾毫秒），一般的干擾不會造成誤動；在數(shù)字型繼電器中，由于其動作速度快、功率小，為提高動作的可靠性并防止干擾信號引起的誤動作，故考慮了必須使測量值大于動作值的持續(xù)時間超過2~3ms時，繼電器才能動作于輸出。例如——過電流繼電器2．繼電特性

為保證繼電器動作后可靠地有輸出，防止當(dāng)輸入電流在整定值附近波動時輸出不停地跳變，對繼電器有明確的動作特性要求。

例如過電流繼電器，流過正常狀態(tài)下的電流I時不動作，輸出高電平E0（或其觸點是開的）；只有其流過的電流大于動作電流Iop時才能夠迅速起動、穩(wěn)定可靠地輸出低電平E1（或閉合其觸點）；一旦流過繼電器的電流減小，并小于返回電流Ire（其值能夠確保繼電器復(fù)位到初始狀態(tài)），繼電器又能立即返回到輸出高電平E0（或觸點重新打開）。無論起動和返回，繼電器的動作都是明確的，它不可能停留在某一個中間位置，這種動作特性常稱之為“繼電特性”。

2．繼電特性例如過電流繼電器，流過正常狀態(tài)下的其中，返回電流Ire與起動電流Iop的比值稱為繼電器的返回系數(shù)kre，

為了保證動作后輸出狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性，過電流繼電器的返回系數(shù)恒小于1。在實際應(yīng)用中，常常要求過電流繼電器有較高的返回系數(shù)，如0.85~0.95。其中，返回電流Ire與起動電流Iop的比值稱為繼電器的返回系DL與GL的比較DL與GL的比較三、繼電保護用的電流互感器

1．電流互感器的10%誤差曲線

供電系統(tǒng)中主要是采用電流保護，下面著重對電流互感器的兩個重要方面進行介紹電流互感器的電流誤差是指測出的電流kTAI2對實際電流I1的相對誤差百分值，即三、繼電保護用的電流互感器1．電流互感器的10%誤差曲線

所謂電流互感器的10%誤差曲線，是指互感器的電流誤差為10%時一次電流對其額定電流的倍數(shù)k=與二次側(cè)負(fù)荷阻抗的關(guān)系曲線所謂電流互感器的10%誤差曲線，是指互感器的2．電流互感器與電流繼電器的接線方式

為了表述繼電器電流Ik與電流互感器二次側(cè)電流的關(guān)系，特引入一個接線系數(shù)kkx式中——流入電流互感器的電流；

——電流互感器二次側(cè)電流。

2．電流互感器與電流繼電器的接線方式為了表電流互感器與電流繼電器之間的接線方式有：

三相三繼電器式完全星形接線兩相兩繼電器式不完全星形接線

兩相三繼電器式不完全星形接線兩相一繼電器電流差式接線

電流互感器與電流繼電器之間的接線方式有：(1)三相三繼電器式接線所用保護元件最多所有短路電流都會通過繼電器反映出來，產(chǎn)生相應(yīng)的保護動作。

(1)三相三繼電器式接線所用保護元件最多(2)兩相兩繼電器式接線和兩相三繼電器式接線

兩相式接線

所用元件較少未接互感器的單相短路故障不能保護采用兩相三繼電器接線提高靈敏度(2)兩相兩繼電器式接線和兩相三繼電器式接線兩相式接線(3)兩相一繼電器式接線（兩相差式接線）流入繼電器的電流為兩相電流互感器二次側(cè)電流之差不同短路電流通過繼電器有不同的靈敏度。不能反應(yīng)出第三相（B相）的單相接地短路故障(3)兩相一繼電器式接線（兩相差式接線）流入繼電器的電接線系數(shù)kkx的值

項

目

三相三繼電器

兩相兩繼電器

兩相一繼電器

兩相三繼電器

三相短路

111A、C相短路

1121A、B或B、C相短路

1111引入接線系數(shù)后，電流互感器一次側(cè)電流與流入電流繼電器電流的關(guān)系為：

式中KTA——電流互感器的變流比；I1、I2——電流互感器一次側(cè)、二次側(cè)電流；

Ik——流入電流繼電器的電流。接線系數(shù)kkx的值項目三相三繼電器兩相兩繼電器三種接線方式性能比較三相三繼電器兩相兩繼電器兩相一繼電器可靠性靈敏性最好較好差經(jīng)濟性差較好最好適用場合中性點接地電網(wǎng)中性點不接地電網(wǎng)10kV以下和高壓電動機保護三種接線方式性能比較三相三兩相兩兩相一可靠性靈敏性最好較好差第二節(jié)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護

第二節(jié)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護所謂定時限，是指過電流保護的動作時限是固定的，與通過其上

電流的大小無關(guān)。一、過電流保護當(dāng)流過被保護元件中的電流超過預(yù)先整定的某個數(shù)值時，保護裝置啟動，并用時限保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報警信號，這種繼電保護稱為過電流保護。定時限過電流保護所謂定時限，是指過電流保護的動作時限是固定的由電流繼電器1KA與2KA、時間繼電器KT和信號繼電器KS組成。其中，1KA、2KA是測量元件，用來判斷通過線路電流是否超過預(yù)設(shè)值；KT為延時元件，它以適當(dāng)?shù)难訒r來保證裝置動作有選擇性；KS用來發(fā)出保護動作的信號

定時限過電流保護的原理圖

(1)定時限過電流保護的原理接線

由電流繼電器1KA與2KA、時間繼電器KT和正常運行時，1KA、2KA、KT、KS的觸點都是斷開的，當(dāng)被保護區(qū)故障或電流過大時，1KA或2KA動作，通過其觸點起動時間繼電器KT，經(jīng)過預(yù)定的延時后，KT的觸點閉合，將斷路器QF的跳閘線圈YR接通，QF跳閘，同時起動了信號繼電器KS，信號牌掉下，并接通燈光或音響信號。這樣，不正常狀態(tài)或故障被切除。定時限過電流保護的展開圖

正常運行時，1KA、2KA、KT、KS的觸點都為保證在正常情況下各條線路上的過電流保護絕對不動作，顯然保護裝置的起動電流必須整定得大于該線路上出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流；同時還必須考慮在外部故障切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷自起動電流作用下保護裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自起動電流。一般情況下，負(fù)荷自起動電流大于最大負(fù)荷電流，因此往往以負(fù)荷自起動電流決定過電流保護的起動電流。

(2)定時限過電流保護的工作原理

為保證在正常情況下各條線路上的過電流保護絕對不定時限過電流保護的動作電流

式中Iop——繼電器的動作電流（一次側(cè)）；——保護裝置的可靠系數(shù)，一般取1.15~1.25

；

——自起動系數(shù)，由負(fù)荷性質(zhì)及線路接線決定，一般取1.5~3；

Kre——保護裝置的返回系數(shù)，工程上一般采用0.85~0.95

；

——計算負(fù)荷電流。

定時限過電流保護的動作電流式中Iop——繼電器的動(3)按選擇性要求整定過電流保護的動作時限

各級過電流保護中時間繼電器KT的延時時限是按階梯原則來整定的(3)按選擇性要求整定過電流保護的動作時限各級過電流保護

定時限過電流保護的動作時限整定和配合為了保證前后兩級保護裝置動作的選擇性，在后一級保護裝置的線路首端k點發(fā)生三相短路時，前一級保護的動作時間應(yīng)比后一級保護的動作時間要大一個時間差，對于定時限保護裝置，一般取0.5s（對于微機型過電流保護，常取0.35s）。

定時限過電流保護的動作時限整定和配合(4)

過電流保護靈敏系數(shù)的校驗

定時限過電流保護的靈敏系數(shù)是以其保護末端最小短路電流與動作電流Iop之比ks來衡量，要求ks≥1.3~1.5。對于中性點不接地的供電系統(tǒng)，最小短路電流出現(xiàn)在最小運行方式下末端兩相短路時的短路電流，故

=

(4)過電流保護靈敏系數(shù)的校驗定時限過電流保護的靈敏系(1)反時限過電流保護的原理接線

2.反時限過電流保護a)原理圖b)展開圖(1)反時限過電流保護的原理接線2.反時限過電流保(2)反時限過電流保護的整定配合

a)短路點距離與動作時間的關(guān)系b)反時限動作特性曲線(2)反時限過電流保護的整定配合a)短路點距離與動作時方法為：從距離電源最遠的保護裝置2開始。①根據(jù)IopK2和選定的動作時限選擇相應(yīng)的GL-10系列繼電器的動作特性曲線②根據(jù)2WL首端K2短路時的計算n2=(′考慮互感器2的變比)，查得實際動作時間t2，其它點根據(jù)動作電流倍數(shù)和動作時限曲線得到曲線2。③t1=t2+Δt④K2短路電流同樣流經(jīng)保護裝置1，此時n1=(″考慮互感器1的變比)，由n1和t1得時間特性曲線，再對應(yīng)到10倍動作時限上，再計算各點的動作電流倍數(shù)得曲線1。方法為：從距離電源最遠的保護裝置2開始。GL-10（20）系列繼電器的時限特性曲線GL-10（20）系列繼電器的時限特性曲線定時限過電流保護的優(yōu)點是：動作時間準(zhǔn)確，容易整定。而且不論短路電流大小，動作時間是一定的，不會因短路電流小而動作時間長。定時限過電流保護的缺點是：繼電器數(shù)目較多，接線比較復(fù)雜。在靠近電源處短路時，保護裝置的動作時間太長。反時限過電流保護的優(yōu)點是：可采用交流操作，接線簡單，所用保護設(shè)備數(shù)量少，因此這種方式簡單經(jīng)濟，在工廠供電系統(tǒng)中的車間變電所和配電線路上用得較多。反時限過電流保護的缺點是：整定、配合較麻煩，繼電器動作時限誤差較大，當(dāng)距離保護裝置安裝處較遠的地方發(fā)生短路時，其動作時間較長，延長了故障持續(xù)時間。3、定時限與反時限過電流保護的比較

定時限過電流保護的優(yōu)點是：動作時間準(zhǔn)確，容易整定。二、電流速斷保護定時限過電流保護裝置的時限一經(jīng)整定便不能變動，如下圖所示，

當(dāng)k3處發(fā)生三相短路故障時，斷路器QF3處繼電保護動作時間必須經(jīng)過才能動作，達不到速動性的目的。為了減小本段線路故障下的事故影響范圍，當(dāng)過電流保護的動作時限大于0.7s時，便需設(shè)置反應(yīng)電流增大而瞬時動作的電流保護即電流速斷保護，以保證本段線路的短路故障能迅速地被切除。二、電流速斷保護定時限過電流保護裝置的時限一經(jīng)具有電流速斷和定時限過電流保護的原理線路圖具有電流速斷和定時限過電流保護的原理線路圖電流速斷保護的動作電流必須按躲過它所保護線路末端在最大運行方式下發(fā)生的短路電流來整定。

式中Iop.k——速斷保護動作電流；

kk——可靠系數(shù)，一般可取1.2～1.3；——被保護線路末端短路時的最大短路電流。速斷保護的靈敏度是在系統(tǒng)最小運行方式下保護安裝處兩相短路電流與其動作電流Iop之比，即=電流速斷保護的動作電流必須按躲過它所保護線路末端在最線路電流速斷保護的保護區(qū)線路電流速斷保護的保護區(qū)電流速斷保護的“死區(qū)”及其彌補

由于電流速斷保護的動作電流是按被保護線路末端的最大短路電流來整定的，因而其動作電流會大于被保護范圍末端的短路電流，這使得保護裝置不能保護全段線路，出現(xiàn)一段“死區(qū)”。

速斷保護只能保護線路的一部分，而不能保護線路的全長。為了彌補死區(qū)得不到保護的缺點，在裝設(shè)電流速斷保護的線路上，必須配備帶時限的過電流保護。在電流速斷的保護區(qū)內(nèi)，速斷保護為主保護，過電流保護為后備保護；而在電流速斷保護的死區(qū)內(nèi)，過電流保護為基本保護。

電流速斷保護的“死區(qū)”及其彌補由于電流速斷保護的動定時限過電流保護與電流速斷保護配合的動作時間示意圖定時限過電流保護與電流速斷保護配合的動作時間示意圖例

某工廠10kV供電線路，已知計算負(fù)荷電流=180A，=1.5，在最大運行方式下末端和始端的短路電流分別為＝2300A，＝4600A；在最小運行方式時，＝2200A，＝4400A，線路末端出線保護動作時間為0.5s，線路首端保護的繼電器為非全星形聯(lián)結(jié)，試整定該保護各個參數(shù)。解：1)過電流保護整定如下：=1.5×180A=270A，選用300/5A電流互感器，=300/5=60。

保護動作一次側(cè)電流==繼電器1KA動作電流===6.35A,取6.5A=時間繼電器的整定時限例某工廠10kV供電線路，已知計算負(fù)荷電流=保護靈敏度===>

2)因動作時限大于0.7s，需加速斷保護裝置，其整定計算如下：一次動作電流===繼電器2KA的動作電流===，取48A速斷保護的靈敏度===

保護靈敏度===>2)因動作時限大階段式（三段式）保護的應(yīng)用階段式（三段式）保護的應(yīng)用供電系統(tǒng)的繼電保護課件三、低電壓保護低電壓閉鎖的過電流保護定時限過電流保護的動作電流是按躲過最大負(fù)荷電流來整定的，在某些情況下可能滿足不了靈敏度要求。為此，可采用低電壓閉鎖的過電流保護來提高其靈敏度。三、低電壓保護低電壓閉鎖的過電流保護定時限過電2.用于電動機的低電壓保護電動機采用低電壓保護的目的是當(dāng)電網(wǎng)電壓降低到某一數(shù)值時，低電壓保護動作，將不重要的或不允許自起動的電動機從電網(wǎng)切除，以保證重要電動機在電網(wǎng)電壓恢復(fù)時順利地自起動。

1)在電網(wǎng)發(fā)生故障時往往伴隨著電壓暫時下降甚至消失，當(dāng)故障切除后系統(tǒng)電壓又恢復(fù)時，為了保證重要電動機此時能順利自起動，對不重要和不準(zhǔn)許自起動的電動機，可裝設(shè)動作電壓為(60%~70%)UN、時限為0.5~1.5s的低電壓保護，即=2)對于由于生產(chǎn)工藝或技術(shù)、安全的要求不允許“長期”失電后再自起動的電動機，可裝設(shè)動作電壓為(50%~55%)UN、時限為(5~10)s的低電壓保護。即=2.用于電動機的低電壓保護電動機采用低電壓保四、中性點非有效接地系統(tǒng)的單相接地保護用戶供電系統(tǒng)采取中性點非有效接地方式，當(dāng)發(fā)生單相接地時，流經(jīng)故障點的電流IC由線路相對地的分布電容決定（IC為正常時每相對地電容電流的3倍），比負(fù)荷電流小得多，而且三相之間的線電壓仍然保持對稱，對接于線電壓上負(fù)荷的供電沒有影響，因此在一般情況下允許系統(tǒng)再繼續(xù)運行1~2h。但是，在單相接地以后，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高到倍，如果流過故障點的接地電流數(shù)值較大，就會在接地點產(chǎn)生間歇性電弧以致引起約3.5倍的過電壓、損壞絕緣，故障有可能進一步擴大成為相間或兩相對地短路。此時，應(yīng)及時發(fā)出信號，以便工作人員查找發(fā)生接地的線路，采取措施予以消除；特別是，當(dāng)單相接地對人身和設(shè)備的安全有危險時，則應(yīng)動作于跳閘。因此，根據(jù)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的特點，對供電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置，必要時還裝設(shè)零序電流保護。四、中性點非有效接地系統(tǒng)的單相接地保護用戶供1.絕緣監(jiān)視裝置

其利用供電系統(tǒng)單相接地后出現(xiàn)的零序電壓給出信號。在中性點非有效接地的供電系統(tǒng)中，只要本級電壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接地故障，則在同一電壓等級的所有母線上都將出現(xiàn)數(shù)值較高的零序電壓。利用這一特點，在變電所的母線上一般裝設(shè)網(wǎng)絡(luò)單相接地的絕緣監(jiān)視裝置，它利用接地后出現(xiàn)的零序電壓，帶延時動作于信號，表明本級電壓網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了單相接地。

在供電系統(tǒng)中常用三相五芯柱式電壓互感器或三只三繞組單相電壓互感器作中性點不接地系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置1.絕緣監(jiān)視裝置其利用供電系統(tǒng)單相接地絕緣監(jiān)視裝置的保護方法簡單，但給出信號沒有選擇性，值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，還需要依次斷開各條線路來尋找。若斷開某線路時接地信號能消失，即表明故障是在該線路上。這種監(jiān)視裝置可用于出線不太多、負(fù)荷電流允許短時間內(nèi)切斷的供電網(wǎng)中。此外，在電網(wǎng)正常運行時，由于電壓互感器本身有誤差以及高次諧波電壓的存在，開口三角形繞組有不平衡電壓輸出，因此繼電器的動作電壓要躲過這一不平衡電壓，一般整定為15V。絕緣監(jiān)視裝置的保護方法簡單，但給出信號沒有選擇性，值班人員想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，實現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號或動作于跳閘，此即線路的零序電流保護。當(dāng)供電系統(tǒng)某一線路發(fā)生單相接地故障時，其他線路上都會出現(xiàn)不平衡的電容電流（零序電流），而這些非故障線路屬于正常線路，其保護裝置不應(yīng)動作，因此，非故障線路保護裝置的動作電流應(yīng)至少大于本線路的電容電流。2.零序電流保護

利用單相接地故障線路的零序電流較非五過負(fù)荷保護

其動作電流整定為

Ic——所保護線路的計算電流。對于可能時常出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護，延時動作于信號，必要時可動作于跳閘。動作時間一般整定為10~15s五過負(fù)荷保護其動作電流整定為Ic——所保護線路的計算第三節(jié)電力變壓器的保護

第三節(jié)電力變壓器的保護一、概述1．變壓器易產(chǎn)生的故障和不正常工作狀態(tài)變壓器故障及不正常工作狀態(tài)變壓器故障不正常工作狀態(tài)內(nèi)部故障線圈的相間短路、匝間或?qū)娱g短路、單相接地短路以及燒壞鐵心等。

外部故障套管及引出線上的短路和接地。

過負(fù)荷、溫升過高以及油面下降超過了允許程度等。

一、概述1．變壓器易產(chǎn)生的故障和不正常工作狀態(tài)變壓器故2．電力變壓器上常見的繼電保護裝置對于電力變壓器的常見故障及異常運行狀態(tài)，一般應(yīng)裝設(shè)下列保護：(1)差動保護或電流速斷保護

反應(yīng)變壓器的內(nèi)、外部故障，瞬時動作于跳閘。(2)瓦斯保護

反應(yīng)變壓器的內(nèi)部故障或油面降低，瞬時動作于信號或跳閘。(3)過電流保護

反應(yīng)變壓器外部短路引起的過電流，帶時限動作于跳閘，

可作為上述保護的后備。(4)過負(fù)荷保護

反應(yīng)過載而引起的過電流，一般作用于信號。(5)溫度保護

反應(yīng)變壓器油、繞組溫度升高或冷卻系統(tǒng)的故障，

動作于信號或跳閘。2．電力變壓器上常見的繼電保護裝置對于電力變二．電力變壓器的瓦斯保護1.瓦斯保護工作原理

電力變壓器通常是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障時，在故障電流和故障點電弧的作用下，變壓器油和其他絕緣材料會因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。氣體排出的多少以及排出速度，與變壓器故障的嚴(yán)重程度有關(guān)。利用這種氣體來實現(xiàn)保護的裝置，稱為瓦斯保護。

對于容量在800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的戶內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。二．電力變壓器的瓦斯保護1.瓦斯保護工作原理電力變壓器瓦斯繼電器（氣體繼電器），安裝于變壓器油箱與油枕之間的連通管上，如圖4-18a)所示。為讓變壓器的油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體順利通過與瓦斯繼電器連接的管道流入油枕，應(yīng)保證連通管對變壓器油箱頂蓋有2%～4%的傾斜度，變壓器安裝應(yīng)取1%～1.5%的傾斜度。

2.瓦斯繼電器的安裝

圖4-18a)瓦斯繼電器在變壓器上的安裝1變壓器油箱2聯(lián)通管3瓦斯繼電器4油枕瓦斯繼電器（氣體繼電器），安裝于變壓器油箱與油枕之間的連通圖4-18

b)

FJ3-80型開口杯式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖1—蓋；2—容器；3—上油杯；4—永久磁鐵；5—上動觸點；6—上靜觸點；7—下油杯；8—永久磁鐵；9—下動觸點；10—下靜觸點；11—支架；12—下油杯平衡錘；13—下油杯轉(zhuǎn)軸；14—擋板；15—上油杯平衡錘；16—上油杯轉(zhuǎn)軸；17—放氣閥；18—接線盒3.瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)

。

瓦斯繼電器有浮筒式和開口杯式

開口杯式結(jié)構(gòu)及工作：

(1)變壓器正常運行時，上開口杯3及下開口杯7都浸在油內(nèi)，均受到浮力。因平衡錘的重量所產(chǎn)生的力矩大于開口杯（包括杯內(nèi)的油重）一側(cè)的力矩，開口杯處于向上傾斜的位置，此時上、下兩對觸點都是斷開的。

圖4-18b)FJ3-80型開口杯式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意

(2)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，產(chǎn)生的氣體聚集在繼電器的上部，迫使繼電器內(nèi)油面下降，上浮子的開口杯3逐漸露出油面，浮力逐漸減小，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落，這時上接點閉合而接通信號回路，這稱之為“輕瓦斯動作”。

(3)當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，產(chǎn)生的大量氣體或強烈的油流將沖擊擋板14，使下開口杯7立刻向下轉(zhuǎn)動，使下觸點接通跳閘回路，這稱之為“重瓦斯動作”。

(4)如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出信號，接著繼電器的下油杯下降，使斷路器跳閘。

(2)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，產(chǎn)生的氣體聚集在繼電器的供電系統(tǒng)的繼電保護課件4.變壓器瓦斯保護動作后的故障分析①收集瓦斯繼電器內(nèi)的氣體做色譜分析，如無氣體，應(yīng)檢查二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良好；②檢查油位、油溫、油色有無變化；③檢查防爆管是否爆裂噴油；④檢查變壓器外殼有無變形，焊縫是否開裂噴油；⑤如果經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常，而確定是因二次回路故障引起誤動作時，可退出瓦斯保護，投入其他保護，試送變壓器，并密切監(jiān)視；⑥在瓦斯保護的動作原因未查清前，不得合閘送電。

4.變壓器瓦斯保護動作后的故障分析①收集瓦斯繼電器內(nèi)的三、變壓器的電流保護1．變壓器的過電流保護和電流速斷保護

規(guī)程規(guī)定，電壓10kV及以下、容量在10MVA及以下的變壓器，對其內(nèi)部、套管及引出線的短路故障應(yīng)采用電流速斷保護；35~66kV及以下中小容量的降壓變壓器，對其外部相間短路引起的過電流，宜采用過電流保護。同時，對于供電系統(tǒng)中單側(cè)電源的雙繞組或三繞組變壓器，過電流保護宜安裝于變壓器的各側(cè)。

變壓器過電流保護和電流速斷保護的工作原理、整定原則與線路保護的基本相同。三、變壓器的電流保護1．變壓器的過電流保護和電流速斷保圖4-19Dyn11變壓器低壓側(cè)ab相間短路電流分布及相量圖(1)．電流互感器的接線方式對變壓器電流保護的影響圖4-19Dyn11變壓器低壓側(cè)ab相間短路電流分布及相通過對電流相量圖的分析可以得出，當(dāng)變壓器低壓側(cè)ab相間短路時，流若變壓器保護用電流繼電器采用非全星形結(jié)線，則由于A、C相都是流過較小的故障電流，因此靈敏度較低。過變壓器高壓側(cè)A、C相的故障電流均為，且方向相同。而且方向相同。而B相流流過的故障電流為2，由此可見：

若電流互感器采用全星形結(jié)線或兩相三繼電器結(jié)線，則總有一個繼電器

若電流互感器采用兩相電流差結(jié)線，則通過繼電器的故障電流為零，保護裝置不動作。流過的故障電流為2

，因此比非全星形結(jié)線靈敏度高。因此，變壓器過電流保護互感器的結(jié)線方式，通常采用全星形或非全星形。通過對電流相量圖的分析可以得出，當(dāng)變壓器低壓側(cè)ab相間短路時(2)過電流保護和電流速斷保護的整定1）變壓器過電流保護動作電流整定

式中IL.max——(1.5～3)I1N.T

；

I1N.T——變壓器一次側(cè)的額定電流。其動作時間也按“階梯原則”整定，與線路過電流保護完全相同。對車間變電所來說，其動作時間可整定為最小值（0.5s）。靈敏度按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路電流換算到高壓側(cè)來校驗。(2)過電流保護和電流速斷保護的整定1）變壓器過電流保護動

變壓器電流速斷保護主要是對變壓器的內(nèi)部故障，如相間短路等進行保護。

動作電流整定計算公式

式中

Ik.max

——變壓器低壓側(cè)母線的三相短路電流換算

到高壓側(cè)的穿越電流值。靈敏度按保護裝置安裝處（高壓側(cè)）在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流值來校驗。要求ks≥1.5。

2）變壓器電流速斷保護保護動作電流整定

變壓器電流速斷保護主要是對變壓器的內(nèi)部故障，如相間短路等

變壓器過電流保護動作跳閘，應(yīng)作如下檢查和處理：1）檢查母線及母線上的設(shè)備是否有短路；2）檢查變壓器及各側(cè)設(shè)備是否短路；3）檢查低壓側(cè)保護是否動作，各條線路的保護有無動作；4）確認(rèn)母線無電時，應(yīng)拉開該母線所帶的線路；5）如是母線故障，應(yīng)視該站母線設(shè)置情況，用倒母線或轉(zhuǎn)帶負(fù)荷的方法處理；6）經(jīng)檢查確認(rèn)是否越級跳閘，如是，應(yīng)試送變壓器；7）試送良好，應(yīng)逐路檢查故障線路。

(3)變壓器過電流保護動作跳閘后故障分析變壓器過電流保護動作跳閘，應(yīng)作如下檢查和處理：(3)2．零序電流保護

零序電流保護整定零序電流保護靈敏度校驗一次側(cè)接入10kV及以下非有效接地系統(tǒng)中Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器，對低壓側(cè)單相接地短路，可以選擇在低壓側(cè)中性點回路裝設(shè)零序電流保護。＝

2．零序電流保護零序電流保護整定零序電流保護靈敏度校驗3．變壓器的過負(fù)荷保護

對于400kVA及以上數(shù)臺并列運行的變壓器和作為其他負(fù)荷備用電源的單臺運行變壓器，根據(jù)實際可能出現(xiàn)過負(fù)荷情況，一般應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護。由于過負(fù)荷電流在大多數(shù)情況下是三相對稱的，只需在一相中安裝一個電流繼電器即可構(gòu)成過負(fù)荷保護裝置。對經(jīng)常有人值班的變電所，過負(fù)荷保護作用于信號；在無經(jīng)常值班人員的變電所，過負(fù)荷可動作于跳閘或切除部分負(fù)荷。3．變壓器的過負(fù)荷保護對于400kVA及以四．變壓器的差動保護（1）變壓器差動保護的工作原理。

在變壓器正常工作或保護區(qū)域外部發(fā)生短路故障時，電流互感器二次側(cè)電流同時增加，流入繼電器的動作電流也是為零，或僅為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流，不平衡電流小于繼電器動作電流，故保護裝置不動作。

當(dāng)變壓器差動保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，在單電源的情況下，，流入繼電器回路的電流，如圖所示。此時繼電器回路的電流大于其動作電流，保護裝置動作，使QF1、QF2同時跳閘，切除變壓器。四．變壓器的差動保護（1）變壓器差動保護的工作原理。（2）

變壓器差動保護的不平衡電流為了保證差動保護能正確動作，必須使其動作電流大于最大的不平衡電流；另一方面，為了提高差動保護的靈敏度，在變壓器正常運行或保護區(qū)外部短路時希望流入繼電器的不平衡電流盡可能小。

1)變壓器一、二次繞組結(jié)線方式的不同而引起的不平衡電流2)電流互感器的實際變比與計算變比不同而引起的不平衡電流

3)變壓器兩側(cè)電流互感器的型號不同而引起的不平衡電流

4)有載調(diào)壓變壓器分接頭的改變而引起的不平衡電流

5)變壓器勵磁電流產(chǎn)生的不平衡電流

變壓器差動保護中的不平衡電流包括:（2）變壓器差動保護的不平衡電流為了保證差（3）變壓器差動保護動作電流的一般整定原則1)躲過變壓器外部故障時的最大不平衡電流

2)躲過變壓器的最大勵磁電流

3)躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流

=kkIop=kkke

IN=kk（3）變壓器差動保護動作電流的一般整定原則1)躲過變壓（4）變壓器差動保護的靈敏度校驗ks=

式中——變壓器區(qū)內(nèi)端部故障時流經(jīng)差動繼電器的

最小差動電流所對應(yīng)的一次側(cè)故障電流；ks——靈敏度，一般不應(yīng)低于2。當(dāng)按上述整定原則計算的動作電流不能滿足靈敏度要求時，

需要采用具有制動特性的差動繼電器，在微機保護中還可以采用

鑒別勵磁涌流而構(gòu)成的差動保護，這些內(nèi)容將在本章最后一節(jié)中

進行介紹。

（4）變壓器差動保護的靈敏度校驗ks=式中——變第四節(jié)

低壓配電系統(tǒng)的保護

第四節(jié)低壓配電系統(tǒng)的保護1.熔斷器及其安秒特性曲線決定熔體熔斷時間和通過其電流的關(guān)系曲線t＝f(I)稱為熔斷器熔體的安秒特性曲線

熔斷器包括熔管和熔體

一、熔斷器保護1.熔斷器及其安秒特性曲線決定熔體熔斷時間和通過其電流的關(guān)低壓熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓500V以下的電路中，作為電力線路、電動機及其他電器的過載及短路保護。2．熔斷器選擇要求選擇熔斷器時應(yīng)滿足下列條件：（1）熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于裝置安裝處的工作電壓。（2）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的熔體額定電流。（3）熔斷器的類型應(yīng)符合安裝處條件及被保護設(shè)備的技術(shù)要求。（4）熔斷器的斷流能力應(yīng)進行校驗。（5）熔斷器保護還應(yīng)與被保護的線路相配合，使之不至于發(fā)生因過負(fù)荷

和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而熔斷器不熔斷的事故。低壓熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓500V以下的電路中，作為電力線路圖4-25低壓配電系統(tǒng)示意圖a)放射式b)變壓器干線式1干線2分干線3支干線4支線Q低壓斷路器(自動空氣開關(guān))圖4-25低壓配電系統(tǒng)示意圖3．前后熔斷器之間的選擇性配合

為了保證動作選擇性，也就是保證最接近短路點的熔斷器熔體先熔斷，以避免影響更多的用電設(shè)備正常工作，必須要考慮上下級熔斷器熔體的配合。前后熔斷器的選擇性配合，宜按它們的保護特性曲線（安秒特性曲線）來校驗。為了滿足選擇性，必須滿足的條件是，即。3．前后熔斷器之間的選擇性配合為了保證動作選擇性，也就是圖4-26低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)和結(jié)線1主觸頭2跳鉤3鎖扣4分勵脫扣器5失電壓脫扣器6過電流脫扣器7熱脫扣器8加熱電阻絲9、10脫扣按鈕當(dāng)線路上發(fā)生短路故障時，過流脫扣器6動作于瞬時跳閘；當(dāng)線路出現(xiàn)過負(fù)荷時，加熱元件(電阻絲)使熱脫扣器7動作于延時跳閘；當(dāng)線路電壓下降或失壓時，失壓脫扣器5動作同樣作用于跳閘。當(dāng)按下按鈕9或10時，使失壓脫扣器失壓動作或分勵脫扣器4通電，便能遠距離操縱使開關(guān)瞬時跳閘。1.低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)和結(jié)線二、低壓斷路器保護

圖4-26低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)和結(jié)線當(dāng)線路上發(fā)生短路故障時2．低壓斷路器的選擇要求

（1）低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不小于保護線路的額定電壓。（2）低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的脫扣器額定電流。（3）低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝處條件、保護性能及操作方式的要求。（4）低壓斷路器的斷流能力應(yīng)進行校驗。

為了滿足前后低壓斷路器的選擇性要求，前一級低壓斷路器的脫扣器動作電流應(yīng)比后一級低壓斷路器的脫扣器動作電流大一級以上；而前一級低壓斷路器宜采用帶短延時的過電流脫扣器，后一級低壓斷路器則采用瞬時過電流脫扣器。2．低壓斷路器的選擇要求（1）低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不小于3．低壓斷路器的運行維護（1）檢查所帶的正常最大負(fù)荷是否超過斷路器的額定值；（2）檢查分、合閘狀態(tài)是否與輔助觸點所串接的指示燈信號相符合；（3）監(jiān)聽斷路器在運行中有無異常響聲；（4）檢查斷路器的保護脫扣器狀態(tài)，例如整定值指示位置有無變動；（5）如較長時間的負(fù)荷變動（增加或減少），則需要相應(yīng)調(diào)節(jié)過電流脫扣器的整定值，必要時應(yīng)更換；（6）斷路器發(fā)生短路故障掉閘或遇有噴弧現(xiàn)象時，應(yīng)對斷路器進行解體檢修。檢修完畢，應(yīng)作幾次傳動試驗，檢查是否正常。3．低壓斷路器的運行維護（1）檢查所帶的正常最大負(fù)荷是否超第五節(jié)供電系統(tǒng)的微機保護

第五節(jié)供電系統(tǒng)的微機保護、微機保護的特點①微機具有強大的存儲記憶、邏輯判斷和數(shù)值運算等信息處理功能，在應(yīng)用軟件的配合下有極強綜合分析和判斷能力，不僅可以實現(xiàn)各種繼電保護原理，而且可以解決傳統(tǒng)保護裝置無法解決的問題，不僅可以實現(xiàn)復(fù)雜原理的保護，而且為原理算法的完善和發(fā)展提供了良好的實現(xiàn)條件；②微機保護的動作特性和功能主要是由軟件決定的，可以通過改變軟件程序以獲取所需要的保護性能，使得保護性能的選擇和調(diào)試都很方便，具有很大的靈活性、適應(yīng)性；③可用相同的硬件實現(xiàn)不同原理的保護，使得保護裝置的