供配電技術(shù) 課件 第8章-供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)

第8章

供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)

在供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，必須有相應(yīng)的保護(hù)裝置將故障部分從系統(tǒng)中切除以保證非故障部分繼續(xù)工作，或者發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便提醒值班人員檢查并采取相應(yīng)措施。低壓線路的過(guò)電流保護(hù)一般采用斷路器或熔斷器保護(hù)，而高壓供配電系統(tǒng)的保護(hù)一般采用繼電保護(hù)裝置。主要內(nèi)容繼電保護(hù)的基本知識(shí)常用的保護(hù)繼電器電力線路的繼電保護(hù)電力變壓器的繼電保護(hù)微機(jī)繼電保護(hù)

（一）繼電保護(hù)的基本原理8.1繼電保護(hù)的任務(wù)和要求

保護(hù)——在電力系統(tǒng)中檢出故障或其他異常情況，從而使故障切除、終止異常情況或發(fā)出信號(hào)或指示。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)構(gòu)成保護(hù)裝置，所以延稱繼電保護(hù)。

電力系統(tǒng)故障的顯著特征及其保護(hù)：電流劇增：反應(yīng)電流劇增的繼電保護(hù)就是過(guò)電流保護(hù)。電壓銳減：反應(yīng)電壓銳減的繼電保護(hù)就是低電壓保護(hù)。電壓降低且電流增加：同時(shí)反應(yīng)電壓降低和電流增加的一種保護(hù)原理就是阻抗（距離）保護(hù)。

保護(hù)裝置——一個(gè)或多個(gè)保護(hù)繼電器和邏輯元件按需要結(jié)合在一起，完成某項(xiàng)特定保護(hù)功能的裝置。（二）保護(hù)分類(lèi)

主保護(hù)——滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。

后備保護(hù)——主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。繼電保護(hù)裝置的原理框圖

輔助保護(hù)——為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。（三）對(duì)保護(hù)性能的要求

保護(hù)的速動(dòng)性——保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。

保護(hù)的選擇性——保護(hù)檢出電力系統(tǒng)的故障區(qū)和/或故障相的能力。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)該保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備、線路的保護(hù)切除故障。繼電保護(hù)選擇性動(dòng)作示意圖WB1

保護(hù)的靈敏性——在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置具有的正確動(dòng)作能力的裕度，一般以靈敏系數(shù)來(lái)描述。

保護(hù)的可靠性——在給定條件下的給定時(shí)間間隔內(nèi)，保護(hù)能完成所需功能的概率。保護(hù)所需功能是當(dāng)需要?jiǎng)幼鲿r(shí)便動(dòng)作、當(dāng)不需要?jiǎng)幼鲿r(shí)便不動(dòng)作。保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流保護(hù)區(qū)的最小短路電流過(guò)電流保護(hù)裝置

上述“四性”之間既有有機(jī)聯(lián)系，又相互制約，特別是可靠性和靈敏性、選擇性和速動(dòng)性之間應(yīng)統(tǒng)籌兼顧。8.2常用的保護(hù)繼電器及其接線（一）保護(hù)繼電器及其發(fā)展

電氣繼電器——當(dāng)控制該器件的輸人電路滿足一定條件時(shí)，在其一個(gè)或多個(gè)輸出電路中會(huì)產(chǎn)生預(yù)定躍變的電氣器件。電氣繼電器包括:量度繼電器——在規(guī)定的準(zhǔn)確度條件下，當(dāng)其特性量達(dá)到其動(dòng)作值時(shí)即進(jìn)行動(dòng)作的電氣繼電器。保護(hù)繼電器就是探測(cè)電力系統(tǒng)或電力設(shè)備的故障或異常情況的量度繼電器，常用的有電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器等。量度繼電器在繼電保護(hù)裝置中裝設(shè)在第一級(jí)，用來(lái)反應(yīng)被保護(hù)元件的特性量變化，屬于主繼電器或起動(dòng)繼電器。有或無(wú)繼電器——預(yù)定由數(shù)值在其工作值范圍內(nèi)或?qū)嶋H上為零的某一激勵(lì)量激勵(lì)的電氣繼電器。如時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器等。

有或無(wú)繼電器在繼電保護(hù)裝置中用來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的邏輯功能，屬輔助繼電器。保護(hù)繼電器的發(fā)展：

機(jī)電式繼電器——由機(jī)械部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的電氣繼電器。

靜態(tài)繼電器——由電子、磁、光或其他無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的元件產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的電氣繼電器。

模擬式繼電器——主要由模擬信號(hào)處理獲得動(dòng)作功能的電氣繼電器。

數(shù)位式繼電器——主要由數(shù)字信號(hào)處理獲得動(dòng)作功能的靜態(tài)繼電器。

數(shù)字式繼電器——由算法運(yùn)算獲得動(dòng)作功能的數(shù)位式繼電器。

微機(jī)保護(hù)裝置——多功能綜合性的數(shù)字式繼電器。感應(yīng)式電流繼電器電磁式電流繼電器電磁式中間繼電器電磁式時(shí)間繼電器電磁式信號(hào)繼電器靜態(tài)繼電器實(shí)物圖片微機(jī)型保護(hù)測(cè)控裝置（二）電流繼電器的繼電特性電流繼電器的輸入—輸出特性

電流繼電器的動(dòng)作電流Iop——流入電流繼電器線圈中的使繼電器從初始狀態(tài)進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)的最小電流。

電流繼電器的返回電流Ire——流入電流繼電器線圈中的使繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回到初始狀態(tài)的最大電流。

電流繼電器的返回系數(shù)Kre——電流繼電器的返回電流與動(dòng)作電流的比值，即（三）過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限特性過(guò)電流保護(hù)的定時(shí)限特性曲線

有定時(shí)限特性和反時(shí)限特性兩種。過(guò)電流保護(hù)的反時(shí)限特性曲線

速斷電流Iqb——繼電器線圈中的使定時(shí)限元件動(dòng)作的最小電流。速斷電流倍數(shù)為動(dòng)作時(shí)間預(yù)先整定，與電流大小無(wú)關(guān)反時(shí)限特性——?jiǎng)幼鲿r(shí)間與電流平方成反比電流速斷特性

8.3

電力線路的繼電保護(hù)8.3.1電力線路的常見(jiàn)故障按GB50062—92《電力裝置的繼電和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)。作為線路的單相接地保護(hù)，有兩種方式：(1)絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變配電所的高壓母線上，動(dòng)作于信號(hào)。(2)有選擇性的單相接地保護(hù)，亦動(dòng)作于信號(hào)，但當(dāng)單相接地危及人身和設(shè)備安全時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。作為線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)和瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)。如過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限不大于0.5～0.6s時(shí)，可不裝設(shè)電流速斷保護(hù)。相間短路保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘，以切除短路故障。用戶內(nèi)部高壓線路的電壓等級(jí)一般為6～35KV，線路較短，通常為單端供電，常見(jiàn)故障有相間短路、單相接地和過(guò)負(fù)荷。電流保護(hù)的接線方式和接線系數(shù)（1）三相三繼電器連接方式電流保護(hù)中的電流繼電器與電流互感器二次繞組的連接方式。特點(diǎn)：能夠反映各種短路故障，流入繼電器的電流與電流互感器二次繞組的電流相等，其接線系數(shù)在任何短路情況下均等于1。將3只電流繼電器分別與3只電流互感器相連接，也稱完全星形接法。主要用于高壓大接地電流系統(tǒng)，保護(hù)相間短路和單相短路。

8.3

電力線路的繼電保護(hù)（2）兩相兩繼電器連接方式電流保護(hù)的接線方式和接線系數(shù)將2只電流繼電器分別與設(shè)在A、C相的電流互感器相連接，也稱不完全星形接法。特點(diǎn)：由于B相沒(méi)裝設(shè)電流互感器和電流繼電器，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(shí)均等于1。主要用于小接地電流系統(tǒng)的相間短路保護(hù)。

8.3

電力線路的繼電保護(hù)電流保護(hù)的接線方式和接線系數(shù)（3）兩相一繼電器連接方式流入繼電器的電流為兩個(gè)電流互感器二次繞組電流之差，也稱兩相電流差接線。主要用于高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。當(dāng)正常工作或三相短路時(shí)：當(dāng)A、C兩相短路：當(dāng)A、B或B、C兩相短路：

8.3

電力線路的繼電保護(hù)

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)按其動(dòng)作時(shí)限特性分，“反時(shí)限”過(guò)電流保護(hù)：由感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成。保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限原先是按10倍動(dòng)作電流來(lái)整定，而實(shí)際的動(dòng)作時(shí)間則與短路電流呈反比關(guān)系變化，短路電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。當(dāng)通過(guò)線路的電流大于繼電器的動(dòng)作電流時(shí)，保護(hù)裝置起動(dòng)，并用時(shí)限保證動(dòng)作的選擇性。“定時(shí)限”過(guò)電流保護(hù)：由電磁式繼電器構(gòu)成。保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限時(shí)按照預(yù)先整定的動(dòng)作時(shí)間固定不變的，與短路電流大小無(wú)關(guān)。

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)1）過(guò)電流保護(hù)的接線和工作原理（1）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的接線和工作原理原理圖：所有元件組成部分都各自歸總到一起。展開(kāi)圖：所有元件組成部分都按所屬回路分開(kāi)繪制。

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)1）過(guò)電流保護(hù)的接線和工作原理（2）反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的接線和工作原理動(dòng)作時(shí)限與短路電流有關(guān)

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)2）保護(hù)整定計(jì)算（1）動(dòng)作電流整定（1）正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置不動(dòng)作保護(hù)裝置一次側(cè)的動(dòng)作電流應(yīng)大于線路的最大負(fù)荷電流；（2）保護(hù)裝置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)2）保護(hù)整定計(jì)算（1）動(dòng)作電流整定設(shè)保護(hù)裝置所連接的電流互感器變流比為Ki，保護(hù)裝置接線系數(shù)為Kw，保護(hù)裝置的返回系數(shù)為Kre，則線路的最大負(fù)荷電流換算到繼電器的電流為要求繼電器返回電流也躲過(guò)最大負(fù)荷電流而返回電流即計(jì)入一個(gè)可靠系數(shù)動(dòng)作電流整定依據(jù)

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)2）保護(hù)整定計(jì)算（1）動(dòng)作電流整定可靠系數(shù)，DL型繼電器1.2，GL型繼電器1.3繼電器返回系數(shù)，DL型繼電器0.85，GL型繼電器0.8電流互感器變比可取線路計(jì)算電流1.5~3.0倍接線系數(shù)，由保護(hù)的接線方式?jīng)Q定；兩相兩繼電器接線為1，兩相一繼電器式為保護(hù)裝置一次側(cè)的動(dòng)作電流：TA二次側(cè)電流

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)2）保護(hù)整定計(jì)算（2）動(dòng)作時(shí)限整定動(dòng)作時(shí)限的實(shí)現(xiàn)由時(shí)間繼電器完成保護(hù)裝置的啟動(dòng)由電流繼電器完成定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限整定動(dòng)作時(shí)限與短路電流大小無(wú)關(guān)，取決于時(shí)間繼電器時(shí)間

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)2）保護(hù)整定計(jì)算（2）動(dòng)作時(shí)限整定時(shí)間繼電器整定時(shí)間應(yīng)由選擇性確定為保證動(dòng)作的選擇性，自負(fù)載側(cè)向電源側(cè)，后一級(jí)線路的過(guò)電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比前一級(jí)線路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差：定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限整定

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)2）保護(hù)整定計(jì)算（2）動(dòng)作時(shí)限整定具有反時(shí)限動(dòng)作特性，在整定反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限時(shí)指出某一動(dòng)作電流倍數(shù)（通常為10倍）時(shí)的動(dòng)作時(shí)限為保證動(dòng)作的選擇性，反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)時(shí)限整定也應(yīng)按照“階梯原則”反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限整定反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限整定保護(hù)2的動(dòng)作電流為Iop.KA2，保護(hù)1的動(dòng)作電流為Iop.KA1

：①計(jì)算WL2首端的三相短路電流Ik反應(yīng)到KA2中去的電流：②計(jì)算對(duì)KA2的動(dòng)作電流的倍數(shù)：③確定KA2的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間。④計(jì)算KA1的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間。⑤計(jì)算WL2首端的三相短路電流Ik反應(yīng)到KA1中去的電流值⑥計(jì)算對(duì)KA1的動(dòng)作電流Iop(1)的倍數(shù)：⑦由t1和n1確定保護(hù)1繼電器特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，由該點(diǎn)找出保護(hù)1的特性曲線，并確定10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間

8.3.2

過(guò)電流保護(hù)2）保護(hù)整定計(jì)算（3）保護(hù)靈敏度校驗(yàn)保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流過(guò)電流保護(hù)靈敏度用線路末端兩相短路電流校驗(yàn)過(guò)電流保護(hù)的范圍：本級(jí)線路和下級(jí)線路，本級(jí)線路為過(guò)電流保護(hù)的主保護(hù)區(qū)，下級(jí)線路是其后備保護(hù)區(qū)。1.5(主保護(hù)時(shí))1.25(后備保護(hù)時(shí))定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)整定簡(jiǎn)單，動(dòng)作準(zhǔn)確，動(dòng)作時(shí)限固定，但使用繼電器較多，接線較復(fù)雜，須直流操作電源。反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)使用繼電器少，接線簡(jiǎn)單，可采用交流操作，但動(dòng)作準(zhǔn)確度不高，動(dòng)作時(shí)間與短路電流有關(guān)，呈反時(shí)限特性，動(dòng)作時(shí)限整定復(fù)雜。例題6-1：試整定線路1WL的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。已知1TA的變比為650/5A，線路最大負(fù)荷電流為660A，保護(hù)采用兩相兩繼電器接線，線路2WL定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為0.6s，最大運(yùn)行方式時(shí)K1點(diǎn)三相短路電流為4kA，K2點(diǎn)三相短路電流為2.5A，最小運(yùn)行方式時(shí)，K1和K2點(diǎn)三相短路電流分別為3.2KA和2KA。解：(1)整定動(dòng)作電流查表A-16，選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定電流為6A。(2)整定動(dòng)作時(shí)限線路1WL定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)較線路2WL定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差Δt過(guò)電流一次側(cè)動(dòng)作電流解：(3)檢驗(yàn)保護(hù)靈敏度保護(hù)線路1WL的靈敏度，按線路1WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn)保護(hù)線路2WL的后備保護(hù)靈敏度，按線路2WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn)可見(jiàn)，保護(hù)整定滿足靈敏度要求。例題6-1：試整定線路1WL的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。已知1TA的變比為650/5A，線路最大負(fù)荷電流為660A，保護(hù)采用兩相兩繼電器接線，線路2WL定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為0.6s，最大運(yùn)行方式時(shí)K1點(diǎn)三相短路電流為4kA，K2點(diǎn)三相短路電流為2.5A，最小運(yùn)行方式時(shí)，K1和K2點(diǎn)三相短路電流分別為3.2KA和2KA。

8.3.3

電流速斷保護(hù)過(guò)電流保護(hù)存在的不足：線路越接近電源，過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng)，而短路電流越大，危害也越大。GB50062——92規(guī)定，當(dāng)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限超過(guò)0.5~0.6s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)瞬動(dòng)的電流速斷保護(hù)。

8.3.3

電流速斷保護(hù)1）電流速斷保護(hù)的接線和工作原理配合使用，共用一套電流互感器TA和中間繼電器KM

8.3.3

電流速斷保護(hù)2）電流速斷保護(hù)的整定線路末端最大三相短路電流（近似等于下級(jí)線路首端短路電流）（1）動(dòng)作電流整定由于電流速斷保護(hù)動(dòng)作不帶時(shí)限，為了保證速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，在下一級(jí)線路首端發(fā)生最大短路電流時(shí)，電流速斷保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作可靠系數(shù)，DL型繼電器1.3，GL型繼電器1.5電流互感器變比接線系數(shù)，由保護(hù)的接線方式?jīng)Q定；兩相兩繼電器接線為1，兩相一繼電器式為動(dòng)作電流整定計(jì)算值

8.3.3

電流速斷保護(hù)2）電流速斷保護(hù)的整定（1）動(dòng)作電流整定對(duì)GL型電流繼電器，還要整定速斷動(dòng)作電流倍數(shù)過(guò)電流保護(hù)繼電器動(dòng)作電流整定值電流速斷保護(hù)繼電器動(dòng)作電流整定值由于電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流躲過(guò)了線路末端的最大短路電流，因此靠近末端的一段線路上發(fā)生的不一定是最大的短路電流（例如兩相短路電流）時(shí)，電流速斷保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，這說(shuō)明，電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)。這種保護(hù)裝置不能保護(hù)的區(qū)域，稱為“死區(qū)”。為了保護(hù)死區(qū)得不到保護(hù)的缺陷，所以凡是裝設(shè)有電流速斷保護(hù)的線路，必須配備帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比電流速斷保護(hù)至少長(zhǎng)一個(gè)時(shí)間級(jí)差Δt=0.5~0.6s，而且前后的過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間仍須符合“階梯原則”，以保證選擇性。

8.3.3

電流速斷保護(hù)2）電流速斷保護(hù)的整定（2）靈敏度校驗(yàn)保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流線路首端最小兩相短路電流過(guò)電流保護(hù)由保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限實(shí)現(xiàn)選擇性，電流速斷保護(hù)由保護(hù)的動(dòng)作電流實(shí)現(xiàn)選擇性，在電流速斷保護(hù)區(qū)內(nèi)，電流速斷保護(hù)為主保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)為輔助保護(hù)，在電流速斷保護(hù)的死區(qū)內(nèi)，過(guò)電流保護(hù)為基本保護(hù)。例題6-2：試整定線路1WL的電流速斷保護(hù)。已知1TA的變比為650/5A，線路最大負(fù)荷電流為660A，保護(hù)采用兩相兩繼電器接線，線路2WL定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為0.6s，最大運(yùn)行方式時(shí)K1點(diǎn)三相短路電流為4kA，K2點(diǎn)三相短路電流為2.5A，最小運(yùn)行方式時(shí)，K1和K2點(diǎn)三相短路電流分別為3.2KA和2KA。已知線路1WL首端最小三相短路電流為9.2A.解：(1)整定動(dòng)作電流查表A-16，選DL-11/50電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定電流為35A。(2)靈敏度校驗(yàn)以線路1WL的首端最小短路電流校驗(yàn)速斷保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流

8.3.4

單相接地保護(hù)

在小接地電流的電力系統(tǒng)中，發(fā)生單地接地故障時(shí)，只有很小的接地電容電流，而相間電壓仍是對(duì)稱的，其值也未變，因此可暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。 由于非故障相的對(duì)地電壓要升高為正常時(shí)對(duì)地電壓的倍，故對(duì)線路絕緣是一威脅，如果長(zhǎng)此下去，可能引起非故障相的對(duì)地絕緣擊穿而導(dǎo)致兩相接地短路，引起線路開(kāi)關(guān)跳閘，造成停電事故。 為此，這種小接地電流系統(tǒng)中，必須裝設(shè)無(wú)選擇性的絕緣監(jiān)視裝置或有選擇性的單相接地保護(hù)裝置，以便在發(fā)生單相接地故障時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

8.3.4

單相接地保護(hù)1）多線路系統(tǒng)單相接地分析多回路出線電纜WL1的A相單相接地電纜頭電纜金屬外皮接地線零序電流互感器WL1：A相不存在對(duì)地電容電流，只有B相和C相存在電容電流I1和I2；其他類(lèi)似。A相芯線上流過(guò)所有電容電流I1~I6。除故障電纜外其他電纜所有電容電流I3~I6經(jīng)過(guò)電纜頭接地線流入地中。流過(guò)故障線路接地線的總接地電流：等于所有在電氣上有聯(lián)系的線路的接地電容電流之和減去線路的接地電容電流；流過(guò)非故障線路接地線的總接地電流：該非接地故障線路的接地電容電流。

流經(jīng)故障線路的零序電流與流經(jīng)非故障線路的零序電流在大小和方向上均不同。

8.3.4

單相接地保護(hù)2）單相接地保護(hù)（1）單相接線保護(hù)的接線和工作原理零序電流互感器接地線，必須穿過(guò)零序電流互感器的鐵心電纜頭零序電流互感器：利用單相接地所產(chǎn)生的零序電流使保護(hù)裝置動(dòng)作，給予信號(hào)。對(duì)架空線路，采用同型號(hào)規(guī)格的3只電流互感器同極性并聯(lián)構(gòu)成零序電流互感器。一般工廠的架空線路一般不長(zhǎng)，很少裝設(shè)。接地線流過(guò)不平衡電流（零序電流），在零序電流互感器的鐵心中產(chǎn)生磁通，使其二次繞組感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，使接于二次側(cè)的電流繼電器動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

8.3.4

單相接地保護(hù)2）單相接地保護(hù)（1）單相接線保護(hù)的接線和工作原理

8.3.4

單相接地保護(hù)2）單相接地保護(hù)（2）動(dòng)作電流整定保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流為：當(dāng)系統(tǒng)中某一線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，其他線路上都會(huì)出現(xiàn)不平衡的電容電流，而這些線路因本身是正常的，其接地保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作，因此單相接地保護(hù)的動(dòng)作電流Iop應(yīng)躲過(guò)在其他線路發(fā)生單相接地故障時(shí)在本線路上引起的電容電流Ic其他線路發(fā)生單相故障，被保護(hù)線路流過(guò)的接地電容電流可靠系數(shù)，保護(hù)裝置不帶時(shí)限時(shí)4~5，保護(hù)裝置帶時(shí)限1.5~2零序電流互感器變比單相接保護(hù)動(dòng)作電流的整定計(jì)算公式為：

8.3.4

單相接地保護(hù)2）單相接地保護(hù)（3）靈敏度校驗(yàn)單相接地保護(hù)的靈敏度，應(yīng)按被保護(hù)線路末端發(fā)生單相接故障時(shí)流過(guò)接地線的不平衡電流作為最小故障電流來(lái)檢驗(yàn)，而這一電容電流為與被保護(hù)線路有電氣聯(lián)系的總電網(wǎng)電容電流Ic.Σ與被保護(hù)線路本身電容電流Ic之差。零序電流互感器變比單相接保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件：1.5（架空線路）1.25（電纜線路）

8.3.4

單相接地保護(hù)3）絕緣監(jiān)視裝置

當(dāng)變電所出線回路較少或線路允許短時(shí)停電時(shí)，可采用無(wú)選擇性的絕緣監(jiān)視裝置作為單相接地的保護(hù)裝置。在變電所每段母線上，裝一只三相五柱式電壓互感器或3只三繞組電壓互感器，在接成Y形的二次繞組上接3只相電壓表，在接成開(kāi)口三角形的二次繞組上接一只電壓繼電器。根據(jù)接地信號(hào)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路發(fā)生單相短路。

8.3.5

過(guò)負(fù)荷保護(hù)

線路一般不裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，只有經(jīng)常發(fā)生過(guò)負(fù)荷的線路，才裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。由于過(guò)負(fù)荷電流對(duì)稱，過(guò)負(fù)荷保護(hù)采用單相式接線，并和相間保護(hù)共用電流互感器。一般取10～15s。1）動(dòng)作電流整定1）動(dòng)作時(shí)間整定可靠系數(shù)，取1.2~1.3按計(jì)算電流整定電流互感器變比8.4.1電力變壓器故障分析與保護(hù)設(shè)置原則

（一）電力變壓器常見(jiàn)故障與保護(hù)設(shè)置8.4電力變壓器的保護(hù)

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)或縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（主保護(hù)）

變壓器外部短路而引起的過(guò)電流

——設(shè)置帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（后備保護(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(guò)負(fù)荷而引起的過(guò)電流——設(shè)置過(guò)負(fù)荷保護(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)密閉油浸變壓器的油箱壓力過(guò)高——設(shè)置壓力保護(hù)（二）電力變壓器二次側(cè)故障在一次側(cè)引起的故障電流分布三相短路兩相短路單相短路Yyn0聯(lián)結(jié)K——變壓器變比（相電壓比＝K）Yyn0聯(lián)結(jié)的變壓器低壓側(cè)b相短路時(shí)的電流相量分析

三相短路兩相短路單相短路Dyn11聯(lián)結(jié)K——變壓器變比（相電壓比＝）三相短路兩相短路單相短路8.4.2過(guò)電流保護(hù)與電流速斷保護(hù)1.過(guò)電流保護(hù)

變壓器過(guò)電流保護(hù)的組成原理與線路過(guò)電流保護(hù)相同。即采用帶時(shí)限（定時(shí)限或反時(shí)限）的過(guò)電流保護(hù)。

其動(dòng)作時(shí)間按“階梯原則”整定。對(duì)3kV～10kV終端變電所，其動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值（0.5s）。

變壓器過(guò)電流保護(hù)的靈敏性，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的高壓側(cè)穿越電流值來(lái)檢驗(yàn)，要求Ks＞1.5。

動(dòng)作電流整定2.低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)或復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流是按躲過(guò)包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流在內(nèi)的短時(shí)最大負(fù)荷電流整定的，整定偏大，導(dǎo)致靈敏性降低。

短路故障時(shí)常導(dǎo)致電流的增大和電壓的降低，在保護(hù)中增加低電壓元件，就構(gòu)成低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)，只有在“電流的增大和電壓的降低”這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)保護(hù)才發(fā)出跳閘命令。

在將過(guò)電流保護(hù)用于變壓器的后備保護(hù)時(shí)，再增加一個(gè)負(fù)序電壓元件，作為一個(gè)閉鎖條件，這樣就構(gòu)成了復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，在后備保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，有較高靈敏性。

采用低電壓元件后，過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流可以不再考慮可能出現(xiàn)的短時(shí)最大負(fù)荷電流，只需按躲過(guò)變壓器額定電流整定。由于動(dòng)作電流整定值的減小，低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)靈敏性將有較大提高。。3.電流速斷保護(hù)

變壓器的電流速斷保護(hù)，其組成、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(guò)低壓母線三相短路來(lái)整定。

變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏性，按保護(hù)裝置裝設(shè)處在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流來(lái)檢驗(yàn)。

變壓器的電流速斷保護(hù)也存在保護(hù)“死區(qū)”，在其保護(hù)“死區(qū)”內(nèi)，由帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)主保護(hù)。8.4.3變壓器低壓側(cè)的單相接地保護(hù)

對(duì)于3～10kV降壓變壓器，其低壓繞組的中性點(diǎn)一般直接接地，由以上的分析可知，變壓器低壓側(cè)的單相短路電流并不能完全反映到裝在高壓側(cè)的保護(hù)裝置中，這就使得過(guò)電流保護(hù)裝置在保護(hù)變壓器低壓側(cè)的單相短路故障時(shí)靈敏性較低。

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?？衫酶邏簜?cè)的過(guò)電流保護(hù)裝置兼作低壓側(cè)的單相接地保護(hù)。

變壓器低壓母線單相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值為要求保護(hù)靈敏系數(shù)

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(guò)電流保護(hù)的靈敏度不夠。

動(dòng)作電流Iop（z）按躲過(guò)變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來(lái)整定。

保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般取0.5～0.7s。

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)。

例8-2一臺(tái)Dyn11聯(lián)結(jié)的SCB10-1600/10型配電變壓器配置了由靜態(tài)電流繼電器組成的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，采用三相三繼電器式接線，直流操作。保護(hù)所連接的電流互感器變流比為150／5A。變壓器高壓側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流為5.1kA；低壓母線在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的的三相短路電流為34.1kA，在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的的兩相短路電流和單相接地短路電流分別為22.6kA和21.8kA。試整定該定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，并較驗(yàn)其靈敏性，并問(wèn)能否兼作低壓側(cè)的單相接地保護(hù)。解：1.過(guò)電流保護(hù)（1）整定動(dòng)作電流

取Krel=1.2，Kre=0.85，Ki=150／5=30，故過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流查附錄表28，選用JL-83靜態(tài)電流繼電器，動(dòng)作電流整定為6.1A。（2）整定保護(hù)動(dòng)作時(shí)間

對(duì)10/0.4kV配電變壓器，整定為0.5s。（3）較驗(yàn)靈敏性滿足要求（4）校驗(yàn)?zāi)芊窦孀鞯蛪簜?cè)的單相接地保護(hù)滿足要求2．電流速斷保護(hù)（1）整定速斷電流

查附錄表28，選用JL-84靜態(tài)電流繼電器，動(dòng)作電流整定為60A。（2）靈敏性的檢驗(yàn)滿足要求8.4.4變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)

一般只對(duì)并列運(yùn)行的變壓器或工作中有可能過(guò)負(fù)荷（如作為其它負(fù)荷的備用電源）的變壓器才裝設(shè)。

變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流Iop(OL)可按下式計(jì)算

當(dāng)變壓器低壓側(cè)電壓為0.4kV時(shí)，一般不在高壓側(cè)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，而是利用其低壓側(cè)總斷路器兼作變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常采用一個(gè)電流繼電器裝于一相電路中。過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為10～15s。8.4.5瓦斯保護(hù)與溫度保護(hù)（一）油浸式變壓器的瓦斯保護(hù)與溫度保護(hù)

按GB50062－2008規(guī)定，400kVA及以上的車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器和800kVA及以上的一般油浸式變壓器，以及帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器的充油調(diào)壓開(kāi)關(guān)，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，利用油浸式電力變壓器內(nèi)部故障時(shí)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行工作。

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)。變壓器瓦斯保護(hù)與溫度保護(hù)的接線圖（二）干式變壓器的溫度保護(hù)干式變壓器溫顯、溫控系統(tǒng)原理圖（1）風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制（2）超溫報(bào)警、跳閘（3）溫度顯示系統(tǒng)干式變壓器溫度保護(hù)的接線圖8.4.6差動(dòng)保護(hù)

按GB50062－2008規(guī)定：電壓為10kV以上，容量在10000kVA及以上的單獨(dú)運(yùn)行變壓器和6300kVA及以上的并列運(yùn)行變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；容量小于10000kVA單獨(dú)運(yùn)行的重要變壓器，可裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。電壓為10kV的重要變壓器或容量在2000kVA及以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求時(shí)，宜采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。（一）變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理

變壓器的差動(dòng)保護(hù)，主要用來(lái)保護(hù)變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣套管的相間短路，并且用來(lái)保護(hù)變壓器的匝間短路，其保護(hù)區(qū)為變壓器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間。

變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的單相原理電路

變壓器差動(dòng)保護(hù)是利用保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流在差動(dòng)回路（即差動(dòng)保護(hù)中連接繼電器的回路）中引起的不平衡電流Idsq（=I1/－I2/）動(dòng)作的一種保護(hù)。（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流及其減小措施1．由變壓器接線(Y,d11)而引起的不平衡電流2．由兩側(cè)電流互感器變流比選擇而引起的不平衡電流3．由變壓器勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流

正常運(yùn)行時(shí)，變壓器的勵(lì)磁電流很小，一般不超過(guò)額定電流的2％～10％。但當(dāng)變壓器空載投人時(shí)，其電源側(cè)將流過(guò)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流，即勵(lì)磁涌流。

變壓器兩側(cè)電流互感器計(jì)算變比選擇條件：

由于電流互感器實(shí)際變比與計(jì)算變比不一致，在差動(dòng)回路中引起的不平衡電流i0t

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。ΦΦti0一、概述

微機(jī)保護(hù)——利用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集和處理來(lái)自電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)值計(jì)算迅速而準(zhǔn)確地判斷系統(tǒng)中發(fā)生故障的性質(zhì)和范圍，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密邏輯過(guò)程后有選擇性地發(fā)出各項(xiàng)指令。8.5微機(jī)保護(hù)及應(yīng)用可靠性很高。保護(hù)性能的選擇和調(diào)試都很方便。具有較完善的通信功能，便于構(gòu)成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

與機(jī)電式或電子元件構(gòu)成的模擬式繼電保護(hù)相比較，微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：

二、微機(jī)保護(hù)的硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)配電變壓器采用微機(jī)保護(hù)的一個(gè)實(shí)例接線圖三、微機(jī)保護(hù)的軟件

微機(jī)保護(hù)的軟件以硬件為基礎(chǔ)，通