電力工程基礎(第3版)孫麗華(電子課件)第6章

5/20/20241河北科技大學電氣工程學院第6章電力系統(tǒng)繼電保護基礎6.4電網(wǎng)的接地保護6.1繼電保護的基本知識6.3電網(wǎng)相間短路的電流保護6.5電力變壓器的保護6.6電動機保護6.2常用保護繼電器6.7微機保護簡介5/20/20242河北科技大學電氣工程學院6.1繼電保護的基本知識

電力系統(tǒng)繼電保護裝置是一種能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種反事故自動裝置。

一、繼電保護的作用自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使其他非故障部分迅速恢復正常運行。能正確反應電氣設備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)要求發(fā)出報警信號、減負荷或延時跳閘。它的基本任務是：5/20/20243河北科技大學電氣工程學院

二、繼電保護的基本原理圖6-1繼電保護裝置組成方框圖測量部分：從被保護對象輸入有關信號，并與給定的整定值進行比較，決定保護是否動作；邏輯部分：根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，進行邏輯判斷，以確定保護裝置是否應該動作；執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分做出的判斷，執(zhí)行保護裝置所擔負的任務（跳閘或發(fā)信號）。5/20/20244河北科技大學電氣工程學院保護裝置有可分為以下幾類：主保護：指滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護元件故障的保護。后備保護：指當主保護或斷路器拒動時，用來切除故障的保護。近后備：當主保護拒動時，由本元件的另一套保護來實現(xiàn)后備。遠后備：當主保護或斷路器拒動時，由上一級相鄰元件的保護來實現(xiàn)后備。輔助保護：是為補充主保護和后備保護的性能而增設的簡單保護。5/20/20245河北科技大學電氣工程學院

三、對繼電保護的基本要求選擇性：應使離故障元件最近的保護裝置動作，保證非故障部分繼續(xù)運行。圖6-2電力系統(tǒng)繼電保護選擇性說明圖速動性：繼電保護裝置應以盡可能快的速度將故障元件從電網(wǎng)中切除。5/20/20246河北科技大學電氣工程學院靈敏性：指保護裝置對其保護范圍內(nèi)的故障或不正常運行狀態(tài)的反映能力。用靈敏系數(shù)Ks來衡量。

過電流保護：低電壓保護：可靠性：指保護裝置該動時不能拒動；不該動時不能誤動。5/20/20247河北科技大學電氣工程學院6.2常用保護繼電器

一、保護繼電器的分類按其反應物理量分：電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、氣體繼電器等；按其在保護裝置中的功能分：起動繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間繼電器等；按其組成元件分：機電型、電子型和微機型等。機電型：電磁式、感應式等；電子型繼電器（靜態(tài)繼電器）：包括晶體管型和集成電路型兩類。優(yōu)點：動作靈敏、體積小、能耗低、耐震動、無機械慣性、壽命長。5/20/20248河北科技大學電氣工程學院微機型繼電器（數(shù)字式繼電器）：以微處理器為核心組成的新型繼電保護裝置。優(yōu)點：保護性能好、可靠性高、靈活性大、調(diào)試維護方便。

二、電磁型繼電器（DL型）1.電磁型電流繼電器（KA）結(jié)構(gòu)：由電磁鐵、可動銜鐵、線圈、觸點和反作用彈簧等元件組成，如圖6-3所示。工作原理：當在繼電器線圈中通入電流時，電磁鐵產(chǎn)生的電磁力矩克服彈簧的反作用力矩，鋼舌片轉(zhuǎn)動，帶動動觸點5和靜觸點4接觸，使常開觸點閉合，繼電器動作。5/20/20249河北科技大學電氣工程學院圖6-3電磁式電流繼電器結(jié)構(gòu)圖1－線圈2－電磁鐵3－鋼舌片4－靜觸點5－動觸點6－起動電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿7－標度盤（銘牌）8－軸承

9－反作用彈簧10－轉(zhuǎn)軸5/20/202410河北科技大學電氣工程學院動作電流：能使繼電器產(chǎn)生動作的最小電流，稱為繼電器的動作電流，用Iop.K表示。返回電流：能使繼電器返回到原始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流，用Ire.K表示。返回系數(shù)：繼電器的返回電流與動作電流的比值，用Kre表示，即說明：過電流繼電器的返回系數(shù)Kre<1，一般要求不低于0.85。調(diào)整繼電器動作電流的方法有：改變繼電器線圈匝數(shù)（級進調(diào)節(jié)）；調(diào)節(jié)反作用彈簧的松緊（平滑調(diào)節(jié)）；5/20/202411河北科技大學電氣工程學院2.電磁型電壓繼電器（KV）其結(jié)構(gòu)和原理與電磁型電流繼電器相似，在供配電系統(tǒng)中多用低電壓（欠電壓）繼電器。動作電壓：能使繼電器產(chǎn)生動作的最高電壓，稱為繼電器的動作電壓，用Uop.K表示。返回電壓：能使繼電器返回到原始位置的最低電壓，稱為繼電器的返回電壓，用Ure.K表示。返回系數(shù)：返回電壓與動作電壓的比值。說明：低電壓繼電器的返回系數(shù)Kre＞1，一般為1.25。5/20/202412河北科技大學電氣工程學院為了擴充保護裝置出口繼電器的接點數(shù)量和容量；使觸點閉合或斷開時帶有不大的延時(0.4～0.8s)；通過繼電器的自保持，以適應保護裝置的需要。3.電磁型時間繼電器（KT）：使保護裝置獲得一定的延時，以保證保護裝置動作的選擇性。時間繼電器4.電磁型中間繼電器（KM）:

中間繼電器5.電磁型信號繼電器（KS）：用于各保護裝置回路中，作為保護動作的指示信號，以提醒運行人員注意。信號繼電器5/20/202413河北科技大學電氣工程學院圖6-4感應式電流繼電器結(jié)構(gòu)圖1—線圈2—電磁鐵3—短路環(huán)4—可轉(zhuǎn)鋁盤5—鋼片6—可偏鋁框架7—調(diào)節(jié)彈簧8—制動永久磁鐵9—扇形齒輪10—蝸桿11—扁桿12—繼電器觸點13—時限調(diào)節(jié)螺桿14—速斷電流調(diào)節(jié)螺釘15—銜鐵16—動作電流調(diào)節(jié)插銷感應系統(tǒng)：由線圈1、帶短路環(huán)3的電磁鐵2和鋁盤4組成，它的動作是有時限的；電磁系統(tǒng)：由線圈1、電磁鐵2和銜鐵15組成，它的動作是瞬時的。

三、感應型繼電器（GL型）感應型繼電器5/20/202414河北科技大學電氣工程學院工作原理：繼電器線圈中通入電流時，在短路環(huán)的作用下鐵心中產(chǎn)生相位不同的兩部分磁通均穿過鋁盤，則作用在鋁盤上的電磁轉(zhuǎn)矩為鋁盤在轉(zhuǎn)矩M1作用下轉(zhuǎn)動后，切割永久磁鐵的磁通而在鋁盤中產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生制動力矩。當M1=M2時，鋁盤勻速旋轉(zhuǎn)；當鋁盤受到的合力克服彈簧的阻力時，蝸桿與扇形齒片相咬合，繼電器動作。5/20/202415河北科技大學電氣工程學院感應系統(tǒng)的動作電流：指蝸桿與扇形齒輪相咬合時，線圈所需要通入的最小電流。返回電流：指使扇形齒輪脫離蝸桿返回到原來位置時的最大電流。動作時間：指從蝸桿與扇形齒片相咬合起到接點閉合這一段時間。電磁系統(tǒng)的速斷電流：當通入繼電器線圈的電流大到整定值的某個倍數(shù)時，未等感應系統(tǒng)動作，銜鐵右端瞬時被吸下，接點立即閉合。5/20/202416河北科技大學電氣工程學院時限特性ab段——“反時限特性”（繼電器鐵心尚未飽和）；bc段——“定時限”（鐵心已達到飽和）；de段——“速斷特性”。圖6-5感應型電流繼電器的動作特性曲線說明：

“速斷電流倍數(shù)”是速斷電流與感應元件動作電流之比。5/20/202417河北科技大學電氣工程學院

動作電流與動作時限調(diào)節(jié)方法感應系統(tǒng)的動作電流調(diào)節(jié)：改變線圈的匝數(shù)（級進調(diào)節(jié)）；改變彈簧的拉力（平滑調(diào)節(jié)）。電磁系統(tǒng)動作電流調(diào)節(jié)：改變銜鐵與電磁鐵之間的氣隙。感應系統(tǒng)的動作時限：改變扇形齒輪頂桿行程的起點，使動作特性上下移動。動作電流的整定值通過插孔板擰入螺釘來改變線圈的匝數(shù)來調(diào)整（2，2.5，3…4.5，5，6…9，10A）。速斷動作電流調(diào)整范圍是感應系統(tǒng)整定電流值的2～8倍。注意：繼電器動作時限調(diào)節(jié)螺桿的標度尺，是以10倍動作電流的動作時限來標度的。5/20/202418河北科技大學電氣工程學院

GL型電流繼電器的功能：兼有電磁型電流、時間、信號和中間繼電器的功能。靜態(tài)繼電器又叫“固體”繼電器，是以電子器件為主構(gòu)成的繼電器。靜態(tài)繼電器的“靜態(tài)”是相對于電磁型繼電器的“觸點”動作而言的，它的信息傳遞是通過“0、1”開關信息傳遞的。靜態(tài)繼電器包括晶體管型和集成電路型繼電器兩類。

四、靜態(tài)繼電器靜態(tài)繼電器5/20/202419河北科技大學電氣工程學院1．晶體管型電流繼電器圖6-6晶體管型電流繼電器構(gòu)成框圖電壓形成回路：通過中間變流器和電阻將加入繼電器的電流變換成電壓信號；整流濾波回路：將交流電壓信號變成一個比較平滑的直流電壓U1

；比較回路：使整流后的電壓

U1在門檻電壓Ud以上的持續(xù)時間2~3ms才能動作于輸出；5/20/202420河北科技大學電氣工程學院延時回路：使比較回路的輸出電壓U2延時動作；脈沖展寬回路：將輸出脈沖信號U3變成一個連續(xù)的長信號，以便于繼電器正確動作。2.集成電路型電流繼電器其基本構(gòu)成與晶體管型繼電器相似，但各回路功能都由運算放大器和CMOS門電路等集成電路芯片構(gòu)成。整流濾波回路采用由運算放大器構(gòu)成的全波整流電路；濾波回路采用高品質(zhì)因數(shù)的帶通有源濾波器；比較回路利用開環(huán)運算放大器進行比較。5/20/202421河北科技大學電氣工程學院

五、保護裝置的接線方式接線系數(shù)：流入繼電器中的電流IK與對應電流互感器的二次電流I2的比值，即1．三相完全星形接線方式圖6-7三相完全星形接線方式特點：可以反映各種形式的故障，其接線系數(shù)Kw=1。主要用于大電流接地系統(tǒng)及大型發(fā)電機、變壓器的相間短路和單相接地短路的保護5/20/202422河北科技大學電氣工程學院2．兩相不完全星形接線方式特點：可以反映除B相單相接地短路以外的所有故障，其接線系數(shù)Kw=1。圖6-8兩相不完全星形接線方式用于6～35kV小電流接地系統(tǒng)中的過電流保護3．兩相電流差接線方式圖6-9兩相電流差接線方式5/20/202423河北科技大學電氣工程學院正常運行或三相短路：AC兩相短路：AB或BC兩相短路：特點：各種短路形式下的接線系數(shù)不同。流入繼電器中的電流為：

圖6-10兩相電流差接線方式在不同短路形式下的電流相量圖保護整定時??；靈敏度校驗時取Kw

＝1。Why?!用于6～10kV線路和小容量高壓電動機的保護5/20/202424河北科技大學電氣工程學院6.3電網(wǎng)相間短路的電流保護

一、單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護（一）無時限電流速斷保護（I段）1.無時限電流速斷保護的作用原理與整定計算圖6-11無時限電流速斷保護的工作原理圖5/20/202425河北科技大學電氣工程學院動作電流：躲過本保護區(qū)末端B處的最大短路電流，即

繼電器動作電流：靈敏度校驗：要求其最小保護范圍lmin不小于線路全長的15%～20%。也可以按本線路首端的最小兩相短路電流來校驗保護的靈敏度：≥2.0若靈敏度不滿足要求，可采用電流電壓聯(lián)鎖保護。取1.2~1.3本線路首端5/20/202426河北科技大學電氣工程學院2．無時限電流速斷保護的原理接線圖無時限電流速斷保護的評價：優(yōu)點：簡單可靠，動作迅速；缺點：不能保護線路全長，有保護死區(qū)。圖6-12無時限電流速斷保護的單相原理接線圖（二）帶時限電流速斷保護（II段）5/20/202427河北科技大學電氣工程學院動作電流：躲過相鄰線路瞬時電流速斷保護的動作電流，即動作時限：圖6-13帶時限電流速斷保護的工作原理圖取1.1~1.2靈敏度校驗：≥1.3～1.5本線路末端若不滿足要求，可與下一級線路的II段相配合。5/20/202428河北科技大學電氣工程學院定時限過電流保護的動作原理和組成圖6-14定時限過電流保護的原理圖和展開圖a）原理圖b）展開圖（三）過電流保護（III段）1.過電流保護的原理和組成5/20/202429河北科技大學電氣工程學院反時限過電流保護的動作原理和組成圖6-15反時限過電流保護的原理圖和展開圖a）原理圖b）展開圖5/20/202430河北科技大學電氣工程學院2.過電流保護裝置的整定計算動作電流：

Iop＞

IL.max保護裝置的動作電流Iop應躲過線路的最大負荷電流IL.max，即

保護裝置在外部故障切除后應可靠返回到原始位置。圖6-16過電流保護的計算示意圖5/20/202431河北科技大學電氣工程學院因此，保護裝置的返回電流Ire必須躲過外部短路切除后流過保護裝置的最大自起動電流KstIL.max

，即

Ire＞Kst

IL.max考慮Ire＜Iop，引入一個可靠系數(shù)后，上式改寫為：

因此取0.8~0.9取1.2取1.5~35/20/202432河北科技大學電氣工程學院動作時限：應按“階梯原則”整定。定時限過電流保護：反時限過電流保護：圖6-17過電流保護整定說明圖a）電路b）定時限過電流保護的時限整定c）反時限過電流保護的時限整定即說明：定時限過電流保護的動作時間取決于時間繼電器預先整定的時間，與短路電流的大小無關；反時限過電流保護的動作時間需要根據(jù)前后兩級保護的GL型電流繼電器的動作特性曲線來整定。5/20/202433河北科技大學電氣工程學院設圖6-17a中，KA2的10倍動作電流的動作時間已整定為t2，則KA1的10倍動作電流的動作時間t1的整定方法步驟如下：圖6-18反時限過電流保護的動作時間整定計算WL2首端的三相短路電流Ik反應到KA2中去的電流值：計算對KA2的動作電流的倍數(shù)，即

5/20/202434河北科技大學電氣工程學院確定KA2的實際動作時間：由n2點→a點→。計算KA1的實際動作時間：計算WL1首端的三相短路電流Ik反應到KA1中去的電流值：計算對KA2的動作電流的倍數(shù)，即5/20/202435河北科技大學電氣工程學院確定KA2的10倍動作時間：由n1點和找到交點b點，從過點b所在的曲線上找出n=10時對應的時間t1即為所求。靈敏度校驗：若靈敏度不滿足要求，可采用低電壓閉鎖的過電流保護來提高其靈敏度。1.2（遠后備）1.3~1.5（近后備）≥本線路末端短路相鄰線路末端短路5/20/202436河北科技大學電氣工程學院定時限過電流保護與反時限過電流保護的比較優(yōu)點：動作時間比較準確，整定簡單。缺點：所用繼電器數(shù)目比較多，接線復雜，繼電器觸點容量較小，需直流操作電源；靠近電源處的保護動作時間較長。定時限過電流保護：反時限過電流保護：優(yōu)點：所用繼電器數(shù)目少，接線簡單；GL繼電器觸點容量大，可以直接跳閘，而且適于交流操作。缺點：動作時間的整定和配合比較麻煩，誤差較大。5/20/202437河北科技大學電氣工程學院

二、三段式過電流保護1.三段式過電流保護的保護范圍及時限配合第Ⅰ段：為本線路的輔助保護，動作電流為，保護范圍為，動作時間為繼電器的固有動作時間；第Ⅱ段：為本線路的主保護，動作電流為，保護范圍為，動作時間；第Ⅲ段：作為本線路的近后備和相鄰線路保護的遠后備，動作電流為，保護范圍為，動作時限。5/20/202438河北科技大學電氣工程學院圖6-19三段式過電流保護的保護范圍及時限配合5/20/202439河北科技大學電氣工程學院2.三段式過電流保護的構(gòu)成第I段：由KA1、KA2、KM和KS1組成；第II段：由KA3、KA4、KT1和KS2組成；第III段：由KA5、KA6、KA7、KT2和KS3組成。例6-1（P176）圖6-20三段式過電流保護的原理接線圖和展開圖a）原理接線圖b）展開圖5/20/202440河北科技大學電氣工程學院

三、雙側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護1.方向電流保護的工作原理k1點短路時要求：t5

＞t4k2點短路時要求：t5

＜t4兩者矛盾裝方向保護圖6-21雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡5/20/202441河北科技大學電氣工程學院保護原理：雙電源系統(tǒng)中的過電流保護一定要裝設方向保護。并規(guī)定：短路功率從母線→線路（為正）時，保護動作短路功率從線路→母線（為負）時，保護不動作單方向過電流保護的動作時間按階梯原則進行配合。圖6-21中，應滿足t1＞t3＞t5和t6＞t4＞t2。同一母線兩側(cè)的保護，時限長的可不裝方向保護，時限相同時都要裝方向保護。5/20/202442河北科技大學電氣工程學院2.方向電流保護的原理接線圖主要由方向元件、電流元件、時間元件和信號元件等組成。圖6-22方向電流保護的原理接線圖圖中方向元件KP和電流元件KA的觸點串聯(lián)，只有當兩個元件都動作時，保護才能動作跳閘。5/20/202443河北科技大學電氣工程學院3.三段式方向性電流保護的特點在保護構(gòu)成中應加功率方向測量元件，并與電流測量元件共同判別是否在保護線路的正方向發(fā)生故障。第I段方向電流保護的動作電流可不必躲過反方向外部最大短路電流，只需按正方向短路計算即可。第III段方向電流保護的動作電流還應考慮躲過反方向不對稱短路時，流過非故障相的電流Ink，即5/20/202444河北科技大學電氣工程學院在環(huán)網(wǎng)和雙電源網(wǎng)中，功率方向相同的各線路保護第III段的動作電流和動作時間應相互配合。例如，在圖6-21中，應滿足Iop.1>Iop.3>Iop.5，t1>t3>t5Iop.6>Iop.4>Iop.2，t6>t4>t2方向電流保護必須采用按相起動接線方式。按相起動：只有當同一相的功率方向元件和電流元件同時起動時，保護才能動作跳閘。5/20/202445河北科技大學電氣工程學院6.4電網(wǎng)的接地保護

采用完全星形接線的相間電流電壓保護——靈敏度常常不能滿足要求；裝設專門的接地短路保護——反映零序電流、零序電壓和零序功率的保護。一、大接地電流系統(tǒng)的接地保護1.大電流接地系統(tǒng)單相接地時零序分量的分布特點故障點的零序電壓最高，離故障點越遠，零序電壓越低。零序電流的分布與中性點接地的位置和數(shù)目有關。5/20/202446河北科技大學電氣工程學院在故障線路上，零序功率的方向是由線路指向母線（與正序功率相反），因此，零序功率方向繼電器都是在負值零序功率下動作的。2.零序分量的獲取方法零序電流的獲取圖6-23零序電流的獲取a）零序電流濾過器b）零序電流互感器架空線路：用零序電流濾過器。電纜線路：用零序電流互感器。5/20/202447河北科技大學電氣工程學院零序電壓的獲?。和ㄟ^電壓互感器獲得。將三個單相電壓互感器的副方繞組接成開口三角形繞組來獲取。圖6-24零序電壓互感器a）三單相式b）三相五柱式從三相五柱式電壓互感器二次側(cè)的開口三角形繞組來獲取。5/20/202448河北科技大學電氣工程學院

3.大接地電流系統(tǒng)的零序電流保護——三段式零序電流保護圖6-25三段式零序電流保護原理接線圖5/20/202449河北科技大學電氣工程學院二、小接地電流系統(tǒng)的接地保護1.中性點不接地系統(tǒng)單相接地時電容電流的分布圖6-26中性點不接地系統(tǒng)單相接地時電容電流的分布中性點不接地系統(tǒng)的接地保護5/20/202450河北科技大學電氣工程學院由圖6-26可知，電容電流分布的特點如下：發(fā)生單相接地，全系統(tǒng)都會出現(xiàn)零序電壓。非故障線路的C相對地電容電流為零，只有A相和B相有電容電流；而故障線路的C相對地電容電流不為零。非故障線路的零序電流為該線路本身對地的電容電流，其方向由母線指向線路。對故障線路WL3始端所反應的零序電流為：上式說明，故障線路的零序電流為所有非故障線路零序電流之和，其方向是從由線路流向母線。5/20/202451河北科技大學電氣工程學院2.中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障的保護方式絕緣監(jiān)視裝置：利用母線電壓互感器二次側(cè)開口三角形端子上零序電壓來起動過電壓繼電器，動作于信號。特點：保護比較簡單，但給出的信號沒有選擇性。圖6-27絕緣監(jiān)察裝置接線圖可采“順序拉閘法”來尋找故障線路。缺點：只能判明接地故障的相別，不能判明是哪條線路故障。5/20/202452河北科技大學電氣工程學院零序電流保護：根據(jù)故障線路零序電流大于非故障線路零序電流這一特點，可以構(gòu)成有選擇性的零序電流保護，并可動作于信號或跳閘。架空線路：動作電流電纜線路：靈敏度校驗：

≥1.5（架空線路）1.25（電纜線路）5/20/202453河北科技大學電氣工程學院方向零序保護：利用故障線路和非故障線路的保護安裝處零序功率方向相反的特點來實現(xiàn)有選擇性的保護，動作于信號或跳閘。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的接地保護發(fā)生單相接地故障時，全系統(tǒng)也會出現(xiàn)零序電壓和零序電流；過補償時，故障線路與非故障線路的零序電流數(shù)值差別不大，方向一樣（都是由母線流向線路），因此要實現(xiàn)有選擇性的保護是很困難的；保護方案：采用無選擇性的絕緣監(jiān)察裝置。5/20/202454河北科技大學電氣工程學院6.5電力變壓器的保護一、電力變壓器的故障類型和應裝設的保護故障類型內(nèi)部故障繞組的匝間短路繞組的相間短路單相接地短路外部故障相間短路單相接地短路異常運行狀態(tài)變壓器過負荷外部短路引起的過電流油箱漏油引起的油面過低外部接地故障引起的中性點過電壓變壓器油溫升高5/20/202455河北科技大學電氣工程學院應裝設的保護主保護瓦斯保護輕瓦斯——動作于信號重瓦斯——動作于跳閘縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護后備保護輔助保護過電流保護復合電壓起動的過電流保護低電壓起動的過電流保護負序過電流保護單相接地保護過負荷保護過勵磁保護溫度保護5/20/202456河北科技大學電氣工程學院二、瓦斯保護瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理一對觸點在變壓器油箱內(nèi)發(fā)生輕微故障時動作，作用于信號——輕瓦斯動作；另一對觸點在變壓器油箱內(nèi)發(fā)生嚴重故障時動作，作用于跳閘——重瓦斯動作。瓦斯繼電器有兩對靈敏的觸點：圖6-28瓦斯繼電器安裝示意圖1—變壓器油箱2—連接管3—瓦斯繼電器4—油枕5/20/202457河北科技大學電氣工程學院圖6-29FJ3-80型瓦斯繼電器的結(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－接線盒正常運行：上、下觸點均斷開。油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障：上觸點合，發(fā)出信號——輕瓦斯動作。油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障：下觸點閉合，發(fā)出跳閘脈沖——重瓦斯動作。變壓器漏油使油面降低：首先是上觸點閉合發(fā)出報警信號，然后下觸點閉合發(fā)出跳閘脈沖。5/20/202458河北科技大學電氣工程學院變壓器瓦斯保護的接線圖圖6-30瓦斯保護原理接線圖注意：由于重瓦斯保護是靠油流的沖擊而動作的，而油流速度的不穩(wěn)定可能造成觸點的抖動，為使斷路器能可靠跳閘，出口中間繼電器KM必須有自保持回路。5/20/202459河北科技大學電氣工程學院優(yōu)點：動作迅速、靈敏度高、能反應油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。缺點：不能反應變壓器外部端子上的故障。瓦斯保護展開圖降低串聯(lián)回路的總電阻，使保護動作時流過信號繼電器的電流增加，從而保證各種保護的信號繼電器能可靠地工作防止變壓器換油或進行試驗時引起瓦斯保護誤動作5/20/202460河北科技大學電氣工程學院三、電流速斷保護動作電流躲過變壓器二次側(cè)母線短路時的最大短路電流，即說明：當變壓器電源側(cè)為小接地電流系統(tǒng)時，保護可采用兩相式接線；當電源側(cè)為大接地電流系統(tǒng)時，可采用三相式或兩相三繼電器式接線。靈敏度校驗：按變壓器一次側(cè)的最小兩相短路電流來校驗，即≥2.0若靈敏度不滿足要求，可改用差動保護。變壓器一次側(cè)變壓器二次側(cè)，折到一次側(cè)！5/20/202461河北科技大學電氣工程學院四、變壓器的差動保護1.差動保護的基本原理正常運行或外部短路時（k1點）：繼電器不動作。即圖6-31變壓器差動保護原理接線圖要實現(xiàn)差動保護，低、高壓兩側(cè)電流互感器的變比應等于變壓器的變比。5/20/202462河北科技大學電氣工程學院內(nèi)部短路時（k2點）或

繼電器動作。雙側(cè)電源單側(cè)電源2.差動保護的不平衡電流由變壓器兩側(cè)繞組接線不同而產(chǎn)生的不平衡電流星形側(cè)TA變比：三角形側(cè)TA變比：解決辦法：將變壓器星形側(cè)的電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的電流互感器接成星形（見圖6-32）

。由電流互感器計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流（實例分析：習題6-15）5/20/202463河北科技大學電氣工程學院圖6-32Y，d11接線變壓器差動保護接線和相量圖a）接線圖b）相量圖5/20/202464河北科技大學電氣工程學院名稱各側(cè)數(shù)值額定電壓/kV3510.5額定電流/ATA的接線方式DyTA的計算變比346.4/5TA的實際變比200/5=40400/5=80TA的二次額定電流/A解決辦法：利用具有速飽和鐵心的差動繼電器中的平衡線圈來進行補償。不平衡電流為：有一臺S9-6300/35型電力變壓器，Yd11接線，額定電壓為35/10.5kV，求正常運行時差動保護回路中的不平衡電流。5/20/202465河北科技大學電氣工程學院由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流解決辦法：整定計算時引入一個同型系數(shù)Ksam

，若兩側(cè)TA型號不同取1；兩側(cè)TA型號相同取0.5。由帶負荷調(diào)整變壓器的分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流由變壓器勵磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流

在差動保護中，減小勵磁涌流影響的方法有：采用具有速飽和鐵心的差動繼電器（BCH-2型）。采用比較波形間斷角來鑒別內(nèi)部故障和勵磁涌流的差動保護。利用二次諧波制動而躲開勵磁涌流。5/20/202466河北科技大學電氣工程學院B柱截面是A、C柱截面的2倍；Nb1、Nb2為兩個完全相同的平衡線圈，用來平衡差動回路中的不平衡電流；Nd為差動線圈；和為短路線圈，且，兩線圈反極性串聯(lián)，用來增強躲過勵磁涌流的能力；N2為二次線圈。

圖6-33BCH-2型差動繼電器結(jié)構(gòu)簡圖3.BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的差動保護5/20/202467河北科技大學電氣工程學院雙繞組變壓器差動保護單相接線圖圖6-34雙繞組變壓器差動保護原理接線圖兩個短路線圈同名端的匝數(shù)比保持為2，大變壓器可選用較少匝數(shù)，中小型變壓器選用較多匝數(shù)。5/20/202468河北科技大學電氣工程學院BCH-2型差動保護整定計算確定基本側(cè)：按額定電壓和變壓器的額定容量計算出各側(cè)一次額定電流IN1，并按KwIN1選擇各側(cè)電流互感器變比，則各側(cè)二次回路額定電流為：確定保護的一次動作電流躲過變壓器的勵磁涌流，即

式中，Krel取1.3；INT為變壓器基本側(cè)的額定電流。取IN2最大側(cè)為基本側(cè)，該側(cè)電流即為基本側(cè)電流Iba。5/20/202469河北科技大學電氣工程學院躲過變壓器外部短路時的最大不平衡電流，即初步整定計算時，可暫取0.05。

式中，躲過變壓器正常運行時的最大負荷電流，即取以上三個條件計算結(jié)果的最大值作為基本側(cè)的一次動作電流。5/20/202470河北科技大學電氣工程學院則基本側(cè)繼電器的動作電流為：

確定基本側(cè)差動線圈匝數(shù)：

選擇比Nd.c小而又接近的匝數(shù)作為差動線圈的整定匝數(shù)Nd.set。因此，繼電器和保護裝置的實際動作電流分別為5/20/202471河北科技大學電氣工程學院確定非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù)或

選擇與Nb.c相接近的匝數(shù)作為平衡線圈的整定匝數(shù)Nb.set。校驗相對誤差，即若≤0.05，則以上結(jié)果均有效；若>0.05，則需將此計算值代入重新計算差動保護的動作電流和各線圈的匝數(shù)。5/20/202472河北科技大學電氣工程學院確定短路線圈抽頭的位置：對中小型變壓器，由于勵磁涌流倍數(shù)大，內(nèi)部故障電流中的非周期性分量衰減較快，對保護的動作時間要求較低，故一般選用較多的匝數(shù)；對大型變壓器，由于勵磁涌流倍數(shù)小，非周期性分量衰減較慢，切除故障又要求快，故一般選用較少的匝數(shù)。靈敏度校驗

：≥2保護范圍內(nèi)部短路時，歸算到基本側(cè)的最小兩相短路電流5/20/202473河北科技大學電氣工程學院五、變壓器的過電流保護1．過電流保護動作電流：躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流：圖6-35變壓器過電流保護單相原理接圖動作時限：比出線過流保護的動作時限大。靈敏度校驗：

≥1.5變壓器二次側(cè)，折到一次側(cè)！5/20/202474河北科技大學電氣工程學院2．低電壓起動的過電流保護 圖6-36低電壓起動的過電流保護原理接線圖5/20/202475河北科技大學電氣工程學院電流元件的動作電流：躲過變壓器的額定電流，即

低電壓元件的動作電壓：躲過正常情況下母線上可能出現(xiàn)的最低工作電壓，通常取低電壓元件靈敏度校驗：

≥1.2若電壓元件的靈敏度達不到要求，可采用復合電壓起動的過電流保護。5/20/202476河北科技大學電氣工程學院3．復合電壓起動的過電流保護圖6-37復合電壓起動的過電流保護原理接線圖5/20/202477河北科技大學電氣工程學院電流元件和低電壓元件：與低電壓起動的過電流保護相同。負序電壓繼電器的動作電壓：躲過正常運行方式下負序濾過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓，通常取靈敏度校驗：同上。復合電壓起動的過電流保護的優(yōu)點：在后備保護范圍內(nèi)發(fā)生不對稱短路時，電壓元件的靈敏度高；在變壓器后面發(fā)生不對稱短路時，電壓元件的靈敏度與變壓器的接線方式無關；接線比較簡單。5/20/202478河北科技大學電氣工程學院六、過負荷保護動作電流：躲過變壓器額定電流，即動作時限：一般取10～15s。接線方式：因三相對稱，采用一相式接線。安裝位置：雙繞組降壓變壓器，過負荷保護一般裝在高壓側(cè)。例6-2（P194）5/20/202479河北科技大學電氣工程學院6.6電動機保護一、電動機的故障類型和應裝設的保護故障類型故障定子繞組的相間短路一相繞組的匝間短路單相接地短路異常運行狀態(tài)：過負荷、低電壓、同步電機失步和失磁等應裝設的保護相間短路保護5/20/202480河北科技大學電氣工程學院對2000kW以下的電動機，裝設電流速斷保護；對2000kW以上和2000kW以下速斷保護靈敏度不滿足的電動機，應裝設差動保護。接地短路保護：用于接地電容電流大于5A的情況。過負荷保護：延時動作于信號、跳閘或減負荷。低電壓保護為保證重要電動機的自起動，對不重要的電動機應裝設低電壓保護；對不需要自起動的電動機，應裝設低電壓保護；對需要參加自起動，但在電源電壓長時間消失后自起動有困難的電動機，也要裝設低電壓保護。5/20/202481河北科技大學電氣工程學院二、電動機的相間短路保護1．電流速斷保護動作電流：躲過電動機的起動電流，即式中，Krel取1.4～1.6（DL型）或1.8～2（GL型）。靈敏度校驗

：≥2

5/20/202482河北科技大學電氣工程學院2．縱聯(lián)差動保護動作電流：躲過電動機的額定電流，即靈敏度校驗

：同上，要求Ks≥2。

在小接地電流系統(tǒng)中，可采用兩相式接線，選用兩個BCH-2型或DL-11型繼電器構(gòu)成差動保護，如圖6-38所示。式中，Krel取0.5～1（BCH-2型）或1.2～1.5（DL-11）型。5/20/202483河北科技大學電氣工程學院圖6-38電動機縱聯(lián)差動保護原理接線圖a）由DL－11型電流繼電器構(gòu)成的差動保護b）由BCH－2型差動繼電器構(gòu)成的差動保護5/20/202484河北科技大學電氣工程學院三、電動機的過負荷保護動作電流：躲過電動機額定電流，即式中，Krel取1.05～1.1（動作于信號時）或

1.2～1.25（動作于減負荷或跳閘時）；Kre取0.85。動作時間：一般取15～20s。電動機的單相接地保護與線路單相接地保護相似。5/20/202485河北科技大學電氣工程學院6.7微機保護簡介

一、概述70年代初期，微機保護進入理論研究階段，主要是采樣技術、保護算法和數(shù)字濾波等方面的研究。70年代中期，隨著計算機性能的增強和價格的下降，促使微機保護的研究出現(xiàn)了熱潮。70年代后期，我國開始研究微機保護。1984年初，華北電力大學研制的第一套微機距離保護樣機投入試運行。進入90年代，微機保護技術已趨于成熟并得到廣泛應用。5/20/202486河北科技大學電氣工程學院二、微機保護的特點保護性能好；靈活性大；可靠性高；調(diào)試維護方便；易于獲取附加功能。三、微機保護裝置的硬件構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：將模擬量輸入量準確