6--供電系統(tǒng)繼電保護(hù)

1、第6章 供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)原理,6 繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置,6.1 繼電保護(hù)基礎(chǔ) 6.2 電網(wǎng)相間短路電流電壓保護(hù) 6.3 小接地電流系統(tǒng)的單相接地保護(hù) 6.4 電力變壓器保護(hù) 6.5 高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù) 6.6 備用電源自動(dòng)投入裝置,6.1 繼電保護(hù)基礎(chǔ),6.1.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用 6.1.2 繼電保護(hù)的基本原理和組成 6.1.3 繼電器的分類(lèi) 6.1.4 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求 6.1.5 繼電保護(hù)發(fā)展簡(jiǎn)史,1 短路故障對(duì)系統(tǒng)的危害： 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中可能發(fā)生各種故障和不正 常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障 是各種類(lèi)型的短路。發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生以 下后果： (1) 數(shù)值較大的短路

2、電流通過(guò)故障點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生電弧，使故障設(shè)備損壞或燒毀。,6.1.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用,(2) 短路電流通過(guò)非故障元件時(shí)，使電氣設(shè)備的 載流部分和絕緣材料的溫度超過(guò)散熱條件的允許 值而不斷升高，造成載流導(dǎo)體熔斷或加速絕緣老 化和損壞，從而可能發(fā)展成為故障； (3) 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大下降，破壞 用戶(hù)工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 (4) 破壞電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠并列運(yùn)行的穩(wěn)定 性，引起系統(tǒng)振蕩，從而使事故擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致 整個(gè)系統(tǒng)瓦解。,2 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài) 正常運(yùn)行，指電壓、電流、頻率（轉(zhuǎn)速）在規(guī)定的范圍內(nèi)，各個(gè)一次電氣設(shè)備能夠正常工作而不損壞的運(yùn)行狀態(tài) 不正常運(yùn)行，指電力系統(tǒng)中

3、電氣設(shè)備的正常工作遭到破壞但未出現(xiàn)故障的狀態(tài)，比如像過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、頻率降低、系統(tǒng)震蕩等。 故障，各種短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)和斷線（單相、兩相），其中最常見(jiàn)且最危險(xiǎn)的是各種類(lèi)型的短路。,3 繼電保護(hù)基本任務(wù)： 繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣 元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路 器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。它的基本任 務(wù)： 自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力 系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保 證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。,(2) 反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn) 行維護(hù)的條件而動(dòng)作于信號(hào)，以便及時(shí)采取措施 減輕故障危害

4、。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作。 (3) 繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自 動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施， 縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電 力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。,由此可見(jiàn)，繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的主要 作用是通過(guò)預(yù)防事故或縮小事故范圍來(lái)提 高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，最大限度地保證向 用戶(hù)安全連續(xù)供電。因此，繼電保護(hù)是電 力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證電力系統(tǒng) 安全可靠運(yùn)行的必不可少的技術(shù)措施之 一。,6.1.2 繼電保護(hù)的基本原理和組成,1 基本原理： 為區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常運(yùn)行 狀態(tài) 找差別：電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征,2 構(gòu)成 它主要由測(cè)量、邏

5、輯和執(zhí)行三部分組成，,測(cè)量回路的作用是測(cè)量與被保護(hù)電氣設(shè)備或線路工作狀態(tài)有關(guān)的物理量的變化，如電流、電壓等的變化，以確定電力系統(tǒng)是否發(fā)生了短路故障或出現(xiàn)不正常運(yùn)行情況；邏輯回路的作用是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)測(cè)量回路的輸出信號(hào)，進(jìn)行邏輯判斷，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作，并向執(zhí)行元件發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)；執(zhí)行回路的作用是執(zhí)行邏輯回路的判斷，發(fā)出切除故障的跳閘脈沖或指示不正常運(yùn)行情況的信號(hào)。,線路過(guò)電流保護(hù)裝置單相原理接線圖,1 繼電器基本概念 繼電器是根據(jù)某種輸入信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換電路的 自動(dòng)控制電器。“類(lèi)似于開(kāi)關(guān)”。 繼電器的基本原理：當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定值或 由某一定值突跳到零時(shí)，繼電器就動(dòng)作，使被

6、控制 電路通斷。它的功能是反應(yīng)輸入信號(hào)的變化以實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)控制和保護(hù)。 繼電器定義：能自動(dòng)地使被控制量發(fā)生跳躍變化的 控制元件稱(chēng)為繼電器。,6.1.3 繼電器：,2 分類(lèi) 按輸入信號(hào)的性質(zhì)可分為電氣繼電器(如電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、阻抗繼電器等)和非電氣繼電器(如溫度繼電器、壓力繼電器、速度繼電器、瓦斯繼電器等)兩類(lèi)； 按工作原理可分為電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式(如晶體管型)、整流式、數(shù)字式等； 按用途可分為控制繼電器(用于自動(dòng)控制電路中)和保護(hù)繼電器(用于繼電保護(hù)電路中)。 保護(hù)繼電器按其在繼電保護(hù)裝置中的功能，可分為主繼電器(如電流繼電器、電壓繼器、阻抗繼電器等)和輔助繼電器

7、(如時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器、中間繼電器等)。,3. 繼電器的繼電特性,4. 繼電器的返回系數(shù) 繼電器的返回系數(shù)是指返回電流與動(dòng)作電流的比值，即,Kre是一個(gè)重要的參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中要求繼電器有較高的返回系數(shù)。,6.1.4 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求：,對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿(mǎn) 足四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、 可靠性。 即保護(hù)四性。 選擇性： 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。,當(dāng)k1點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由故障線路上的保護(hù)1 和2 動(dòng)作，將故障線路切除，這時(shí)變電所B則仍可由另一條非故障線路繼續(xù)供電。 在要求

8、保護(hù)動(dòng)作有選擇性的同時(shí)，還必須考慮保護(hù)或斷路器有拒動(dòng)的可能性，因而就需要考慮后備保護(hù)的問(wèn)題。,速動(dòng)性： 快速切除故障。 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性； 減少用戶(hù)在低電壓下的工作時(shí)間； 減少故障元件的損壞程度 ，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 t故障切除時(shí)間； tbh-保護(hù)動(dòng)作時(shí)間； tDL-斷路器動(dòng)作時(shí)間 一般的快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.060.12s，最快的 可達(dá)0.010.04s。 一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.060.15s，最快的 可達(dá)0.020.06s。,靈敏性 指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。 滿(mǎn)足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不 論短路點(diǎn)的位置與短路的類(lèi)型如何，都能靈敏地 正確地反應(yīng)出來(lái)提高

9、系統(tǒng)穩(wěn)定性； 要求：不但在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)能可 靠動(dòng)作，而且在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下經(jīng)過(guò)較大的過(guò) 渡電阻兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠動(dòng)作 通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來(lái)衡量，并表示為Klm。,可靠性： 指發(fā)生了屬于它該動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作， 即不發(fā)生拒絕動(dòng)作（拒動(dòng)）；而在不該動(dòng)作時(shí)， 他能可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作（簡(jiǎn)稱(chēng)誤動(dòng)）。影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素： 內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外 接線簡(jiǎn)明，觸點(diǎn)多少等； 外在的：運(yùn)行維護(hù)水平、調(diào)試是否正確、 正確安裝,上述四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的 基礎(chǔ)，也是貫穿本章的一個(gè)基本線索。在它

10、 們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng) 一的一面。,最早的繼電保護(hù)是熔斷器 19世紀(jì)末期出現(xiàn)了電磁型過(guò)電流繼電器 1901年出現(xiàn)了感應(yīng)型過(guò)電流繼電器 1908年出現(xiàn)了電流差動(dòng)保護(hù)原理 20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了距離保護(hù) 1927年出現(xiàn)了高頻方向保護(hù) 1950年前后出現(xiàn)了微波保護(hù) 20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了行波保護(hù)的思想，70年代末期出現(xiàn)了裝置 之后原理上的創(chuàng)新甚少！,6.1.5 繼電保護(hù)發(fā)展簡(jiǎn)史,從20世紀(jì)50年代出現(xiàn)晶體管，開(kāi)始出現(xiàn)晶體管保護(hù) 從20世紀(jì)70年代末期到80年代初期，出現(xiàn)集成電路保護(hù) 從20世紀(jì)60年代提出微機(jī)保護(hù)，80年代前后出現(xiàn)裝置 從上世紀(jì)末期，出現(xiàn)基于微機(jī)的保護(hù)、控制、測(cè)量

11、、數(shù)據(jù)通信于一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)型式： 機(jī)電型 電子型 微機(jī)型,(電磁型、感應(yīng)型、電動(dòng)型),（晶體管、 集成電路）,6.2 電網(wǎng)相間短路電流、電壓保護(hù)原理,電力系統(tǒng)短路故障特征之一：故障相線路電流突然增大，同時(shí)故障點(diǎn)電壓降低。 繼電保護(hù)配置方案：電流保護(hù)、低壓保護(hù) 適用范圍：小電流接地系統(tǒng),4.2.1 電流速斷保護(hù)（電流段） 1、保護(hù)動(dòng)作原理與整定計(jì)算： 定義：對(duì)于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作電流保護(hù)，稱(chēng)為電流速斷保護(hù)。 對(duì)速斷保護(hù)的期望和要求 速動(dòng)性好 保護(hù)本線路全長(zhǎng)（靈敏性：全線速動(dòng)，最理想效果）； 下條線路出口短路時(shí)保護(hù)不動(dòng)作（選擇性：基本要求，必須滿(mǎn)足）,單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)電流速斷

12、保護(hù)工作原理圖,如圖所示的單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)，為切除故障線路，需在每條線路的電源側(cè)裝設(shè)斷路器和相應(yīng)的保護(hù)裝置，即無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)分別裝設(shè)在線路L1、L2的電源側(cè)(也稱(chēng)為線路的首端)。,注 意： 期望無(wú)法同時(shí)得到滿(mǎn)足，存在一個(gè)矛盾 解決方法：優(yōu)先保證選擇性。即：下一條線路出口短路時(shí)不啟動(dòng)，又稱(chēng)按躲開(kāi)下一條線路出口短路電流的條件整定, 電流速斷保護(hù)整定計(jì)算,當(dāng)線路上任一點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，通過(guò)被保護(hù)元件(即線路)的電流為,式中 ES系統(tǒng)等效電源的相電勢(shì)，也可以是母線上的電壓； ZS保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗，即系統(tǒng)阻抗； Z1線路單位長(zhǎng)度的正序阻抗，單位為/ km ； Lk短路點(diǎn)至保護(hù)安裝

13、處之間的距離。,最大運(yùn)行方式：當(dāng)系統(tǒng)阻抗最小時(shí)，流經(jīng)被保護(hù)元件短路電流最大的運(yùn)行方式稱(chēng)為最大運(yùn)行方式。 如圖 曲線1表示系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下短路點(diǎn)沿線路移動(dòng)時(shí)三相短路電流的變化曲線。 在最大運(yùn)行方式下，發(fā)生三相短路時(shí)通過(guò)被保護(hù)元件的電流最大，即最大短路電流為：,最小運(yùn)行方式: 短路時(shí)系統(tǒng)阻抗最大，流經(jīng)被保護(hù)元件短路電流最小的運(yùn)行方式稱(chēng)為最小運(yùn)行方式。 如圖：曲線2表示系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下短路點(diǎn)沿線路移動(dòng)時(shí)最小短路電流的變化曲線 在最小運(yùn)行方式下，發(fā)生兩相短路時(shí)通過(guò)被保護(hù)元件的電流最小，即最小短路電流為：,為了保護(hù)的選擇性，動(dòng)作電流按躲過(guò)本線路末端短路時(shí)的最大短路短路整定，即最大運(yùn)行方式下三相短

14、路條件下（短路情況最嚴(yán)重）,同理：,2 靈敏性校驗(yàn) 什么是靈敏性？ 為什么要考慮靈敏性？,電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)通常用保護(hù)范圍來(lái)衡量，保護(hù)范圍越長(zhǎng)，表明保護(hù)越靈敏。 保護(hù)范圍通常用線路全長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)表示，一般要求最大保護(hù)范圍50%，最小保護(hù)范圍15%。,3 保護(hù)接線,4 速斷保護(hù)評(píng)價(jià) 僅靠動(dòng)作電流值來(lái)保證其選擇性 動(dòng)作迅速，故稱(chēng)速斷保護(hù)（速動(dòng)性） 接線簡(jiǎn)單可靠（可靠性） 不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響（靈敏性）,6.2.2 限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流段）： 1 定義：由于電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，為了切除本線路速斷保護(hù)范圍外的故障，并作為作為速斷保護(hù)的后備，需增加一段新

15、的保護(hù)，因該保護(hù)動(dòng)作帶有延時(shí)，故稱(chēng)限時(shí)電流速斷保護(hù)。 2 對(duì)速斷保護(hù)的期望和要求 任何情況下能保護(hù)線路全長(zhǎng)，并具有足夠的靈敏性； 在滿(mǎn)足上述要求的前提下，力求動(dòng)作時(shí)限最小。,3 限時(shí)電流速斷保護(hù)整定計(jì)算 為保證選擇性及最小動(dòng)作時(shí)限，首先考慮其保護(hù)范圍不超出下一條線路第段的保護(hù)范圍,動(dòng)作時(shí)限高出下一條線路段保護(hù)t。即整定值與相鄰線路第段配合。（為什么？）,動(dòng)作電流整定,假設(shè)保護(hù) 2 裝有電流速斷保護(hù)，其動(dòng)作電流整定為,保護(hù)1 限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)整定為,動(dòng)作時(shí)限的整定,靈敏性校驗(yàn),為了能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，應(yīng)具有足夠的靈敏性，一

16、般用靈敏系數(shù)來(lái)校驗(yàn)，即規(guī)程規(guī)定,4 原理接線圖,5 限時(shí)電流速斷保護(hù)評(píng)價(jià) 限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長(zhǎng) 依靠動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間共同保證其選擇性 與第段共同構(gòu)成被保護(hù)線路的主保護(hù)，兼作第段的后備保護(hù)。 能夠保護(hù)線路全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。,6.2.3 定時(shí)限過(guò)電流速斷保護(hù)（電流段）： 原理：是指動(dòng)作電流按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定的保護(hù)裝置。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，則能反應(yīng)于電流的增大而動(dòng)作。由于短路電流一般比最大負(fù)荷電流大得多，所以保護(hù)的靈敏性較高，不僅能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，作本線路的近后備保護(hù)，而且還能保護(hù)相鄰線路全長(zhǎng)，作相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。,定時(shí)限過(guò)電流速斷保護(hù)整

17、定計(jì)算 對(duì)定時(shí)限過(guò)電流速斷保護(hù)的期望和要求 保護(hù)本線路全長(zhǎng)，作為本線路主保護(hù)的近后備 保護(hù)相鄰線路全長(zhǎng)，作為下一線路主保護(hù)的遠(yuǎn)后備。 動(dòng)作電流整定 滿(mǎn)足兩個(gè)條件: 過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)大于該線路上可能出現(xiàn)且通過(guò)保護(hù)裝置的最大負(fù)荷電流 ； 在外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)負(fù)荷自啟動(dòng)電流作用下保護(hù)裝置必須能夠可靠返回，即返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自啟動(dòng)電流。,對(duì)于QF1處過(guò)電流保護(hù)，有：,返回電流,動(dòng)作電流,動(dòng)作時(shí)限的整定,靈敏性校驗(yàn) 過(guò)電流保護(hù)的靈敏系數(shù)校驗(yàn)類(lèi)似于限時(shí)電流速斷保護(hù)，即,4 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)評(píng)價(jià) 第段的IdZ比第、段的IdZ小得多，其靈敏度比第、段更高； 保護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路全長(zhǎng)；

18、電網(wǎng)末端第段的動(dòng)作時(shí)間可以是保護(hù)中所有元件的固有動(dòng)作時(shí)間之和（可瞬時(shí)動(dòng)作），故可不設(shè)電流速斷保護(hù)；越接近電源，t越長(zhǎng)，應(yīng)設(shè)三段式保護(hù)。,6.2.4 三段式電流保護(hù)裝置 1. 階段式電流保護(hù)的構(gòu)成與配合 為保證迅速、可靠而有選擇性地切除故障，可將電流速斷保護(hù)（電流段）限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流段）定時(shí)限過(guò)電流速斷保護(hù)（電流段），根據(jù)需要組合在一起構(gòu)成一整套保護(hù)，稱(chēng)為三段式電流保護(hù)。 具體應(yīng)用時(shí)，可以采用電流速斷保護(hù)加定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，或限時(shí)電流速斷保護(hù)加定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，也可以三者同時(shí)采用。,階段式電流保護(hù)的配合說(shuō)明圖,2 三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià) 對(duì)繼電保護(hù)的評(píng)價(jià)，主要是從選擇性、速動(dòng)性、 靈敏性和可

19、靠性四個(gè)方面出發(fā)，看其是否滿(mǎn)足電 力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求，是否符合有關(guān)規(guī)程的規(guī) 定。 1) 選擇性 在單測(cè)電源輻射網(wǎng)中，有較好的選擇性，但在多電源或 單電源環(huán)網(wǎng)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中可能無(wú)法保證選擇性。 2) 速動(dòng)性 電流速斷保護(hù)以保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作于跳閘；限時(shí)電 流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限一般在0.5s 以?xún)?nèi)，因而動(dòng)作迅速是 這兩種保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，特別是 靠近電源側(cè)的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限可能長(zhǎng)達(dá)幾秒，這是過(guò)電流 保護(hù)的主要缺點(diǎn)。,3) 靈敏性 受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響大、靈敏性差是三段式電流保護(hù)的主要缺點(diǎn)。 例：第段：運(yùn)行方式變化較大且線路較短，可能失去保護(hù)范圍； 第段：長(zhǎng)線路重負(fù)荷（If增大，Id減小

20、），靈敏性不滿(mǎn)足要求。 4) 可靠性 由于三段式電流保護(hù)中繼電器簡(jiǎn)單，數(shù)量少，接線、調(diào)試和整定計(jì)算都較簡(jiǎn)便，不易出錯(cuò)，因此可靠性較高。,5)應(yīng)用范圍： 35KV及以下的單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)中；第 段：110KV等，輔助保護(hù),6.4 變壓器保護(hù),6.4.1 概述 6.4.2 變壓器瓦斯保護(hù) 6.4.3 變壓器電流速斷保護(hù) 6.4.4 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 6.4.5 變壓器相間短路的后備保護(hù),6.4.1 概述,變壓器的故障： 油箱內(nèi)部故障： 各相繞組之間的相間短路 單相繞組部分線匝之間的匝間短路 單相繞組或引出線通過(guò)外殼發(fā)生的單相接地故障 引出線的相間短路,油箱外部故障： 引出線的相間短路 絕緣套管閃

21、絡(luò)或破壞造成引出線通過(guò)外殼發(fā)生的單相接地短路,2 變壓器不正常工作狀態(tài)：,外部短路或過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流 油箱漏油造成油面降低 變壓器中性點(diǎn)電壓升高 外加電壓過(guò)高或頻率降低引起過(guò)勵(lì)磁等,3 應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置,（1） 瓦斯保護(hù) 防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低 重瓦斯 跳閘 輕瓦斯 信號(hào) 對(duì)800kVA 及以上油浸式變壓器和 400kVA 及以上車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器，均 應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。,3 應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置,（2）縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)： 防御變壓器繞組和引出線的多相短路、大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路 對(duì)6.3MVA 及以上并列運(yùn)行的變壓器和10MVA 單

22、獨(dú)運(yùn)行的變壓器以及6.3MVA以上廠用變壓器應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。,6.4.1 概述,對(duì)10MVA 以下廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)時(shí)間大于0.5s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 對(duì)2MVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。,(3)外部相間短路時(shí)的保護(hù) 反應(yīng)變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)(或電流速斷保護(hù))后備的過(guò)電流保護(hù)、低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。 過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷電流。 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過(guò)電流保護(hù)不滿(mǎn)足靈敏性要求的降壓變壓

23、器。,（4）零序電流保護(hù)：防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路 （5） 過(guò)負(fù)荷保護(hù)：防御變壓器對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷 （6） 過(guò)勵(lì)磁保護(hù)：防御變壓器過(guò)勵(lì)磁,6.4.2 變壓器瓦斯保護(hù),1 定義： 當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，由于故障點(diǎn)電流和電弧的作用，使得變壓器油及其他絕緣材料因局部受熱而分解產(chǎn)生氣體，因氣體比較輕，因而從油箱流向油枕的上部。當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，油會(huì)迅速膨脹并產(chǎn)生大量氣體，此時(shí)將有大量的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。利用變壓器內(nèi)部故障時(shí)的這一特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)裝置稱(chēng)為瓦斯保護(hù)。,2 瓦斯保護(hù)動(dòng)作原理,氣體繼電器安裝示意圖 1瓦斯繼電器；2油枕；3變壓器頂蓋；4連接管,4.4.1 概述,開(kāi)口杯擋板式氣體繼電

24、器結(jié)構(gòu)圖 1下開(kāi)口杯 2上開(kāi)口杯 3干簧觸點(diǎn) 4平衡錘 5放氣閥 6探針 7支架 8擋板 9進(jìn)油擋板 10永久磁鐵,“電力負(fù)荷”在不同的場(chǎng)合可以有不同的含義，它可以指用電設(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小。,3 瓦斯保護(hù)接線,4 瓦斯保護(hù)評(píng)價(jià),如果變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路、鐵芯局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障時(shí)，往往縱差保護(hù)等其他保護(hù)均不能動(dòng)作，而瓦斯保護(hù)卻能夠動(dòng)作。因此，瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障最有效的一種主保護(hù)； 瓦斯保護(hù)能反應(yīng)油箱內(nèi)各種故障，且動(dòng)作迅速、靈敏性高、接線簡(jiǎn)單； 不能反應(yīng)油箱外的引出線和套管上的故障。故不能作為變壓器唯一

25、的主保護(hù)，須與縱差保護(hù)配合共同作為變壓器的主保護(hù)。,瓦斯保護(hù)不能保護(hù)變壓器外部故障，故對(duì)于較小容量變壓器，可在變壓器電源側(cè)加裝電流速斷保護(hù)，作為變壓器電源側(cè)主保護(hù)。并用過(guò)流保護(hù)作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù),6.4.3 變壓器電流速斷保護(hù),接線原理圖,變壓器縱差保護(hù)主要是用來(lái)反應(yīng)變壓器繞組、引出 線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)。,6.4.4 變壓器的縱差保護(hù),正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器的二次電流之差，欲使這種情況下流過(guò)繼電器的電流基本為零，則應(yīng)恰當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。,1 保護(hù)原理和不平衡電流,若上述條件滿(mǎn)足，則當(dāng)正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼

26、電器的電流為：,當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為,但是，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不論正常運(yùn)行還是外部故障，差動(dòng)繼電器內(nèi)都有某些電流流入，稱(chēng)之為不平衡電流。 下面分析不平衡電流產(chǎn)生原因及克服方法： 1) 電流互感器的影響 電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同 變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同,2)變壓器的勵(lì)磁涌流 變壓器縱差保護(hù)繼電器的正確選型、設(shè)計(jì)和 整定，都與變壓器勵(lì)磁電流有關(guān)。變壓器的勵(lì)磁 電流是只流入變壓器接通電源一側(cè)繞組的，對(duì)縱 差保護(hù)回路來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁電流的存在就相當(dāng)于變壓 器內(nèi)部故障時(shí)的短路電流。因此，它必然給縱差 保護(hù)的正確工作帶來(lái)影響 產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的原因主要是變壓器鐵芯的嚴(yán)重飽和使勵(lì)磁

27、阻抗大幅度降低。,勵(lì)磁涌流的大小和衰減速度與合閘瞬間電壓的相位、剩磁的大小、電源和變壓器的容量等有關(guān)。,3) 變壓器各側(cè)電流相位不同引起的不平衡電流,2 縱差保護(hù)的整定計(jì)算,1) 縱差保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則 躲過(guò)電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電流 變壓器某側(cè)電流互感器二次回路斷線時(shí)，另一側(cè)電流互感器的二次電流全部流入差動(dòng)繼電器中，此時(shí)引起保護(hù)誤動(dòng)動(dòng)作電流必須大于正常運(yùn)行情況下變壓器的最大負(fù)荷電流，即,當(dāng)負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可采用變壓器的額定電流，可靠系數(shù)一般取1.3。,躲過(guò)保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流,躲過(guò)變壓器的最大勵(lì)磁涌流,按上面三個(gè)條件計(jì)算縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，選取最大值作為保護(hù)的整定值。 所有電流都是折算到電流互感器的二次值。,2) 縱差保護(hù)動(dòng)靈敏系數(shù)的校驗(yàn) 靈敏系數(shù)按下式校驗(yàn),為各種運(yùn)行方式下變壓