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第一章 线路保护1 线路纵联保护1.1纵联方向保护1.1.1 纵联方向保护基本原理 故障线路的特征是：两侧的均动作，两侧的均不动作，这在非故障线路中是不存在的。而非故障线路的特征是：两侧中有一侧（近故障点的一侧）不动作、可能动作，这在故障线路中是不存在的。采用闭锁信号时，在不动作或动作的这一侧一直发高频信号，如图所示。 采用允许信号时，在动作且不动作的这一侧一直发高频信号。1.1.2 闭锁式纵联方向保护简略原理框图 （1）高定值起动元件动作。只有高定值起动元件动作后程序才进入故障计算程序，方向元件及各个逻辑功能才开始计算判断，保护才可能跳闸。因此可以说只有高定值起动元件动作后纵联保护才真正开放。否则保护是不开放的，程序执行的是正常运行程序。在正常运行程序中安排的工作只是开入量状态的检查、通道试验等工作。在正常运行程序中是不可能去跳闸的。（2） 元件不动作。（3）曾经收到过8ms的高频信号。（4） 元件动作。同时满足上述四个条件时去停信。（5） 收信机收不到信号。同时满足上述五个条件8ms后即可起动出口继电器，发跳闸命令。 把元件换成阻抗元件，取消元件就是纵联距离保护发跳闸命令的条件。1.1.3 闭锁式纵联方向保护介绍l 为什么要用两个方向元件l 为什么要用灵敏度不同的两个起动元件；l 远方起信的设置；l 为什么要先收信8ms后才允许停信；l 收到三相TWJ动作信息后高频保护做些什么？；l 保护动作停信的作用；l 功率倒向问题；l 通道检查。（一）为什么要用两个方向元件纵联方向保护用 、 两个方向元件, 而且这两个方向元件在灵敏度和动作速度上满足上述要求，并体现反方向方向元件动作闭锁保护优先的原则后，在复杂故障情况下（例如功率倒向），有利于保护不会误动（见后面分析）。另一方面在保护中有两种原理的方向元件和，在某一些区外故障时，例如双回线或环网中某故障点短路时，非故障线路两端可能不同原理的两个正方向方向继电器同时动作，但只要有一侧的某一原理的反方向方向继电器动作立即发信闭锁两侧保护就可以避免保护的误动。 （二）为什么要用灵敏度不同的两个起动元件? 如果只用一个起动元件（例如定值是1A)的话，该起动元件动作后既起动发信又开放保护。从理论上说总能在全系统找到某一个点，在这点短路时流过MN线路的电流恰好是1A。由於各种误差的影响，可能近故障点的N侧起动元件不起动，而远离故障点的M侧起动元件起动。于是M侧起动发信并开放保护。此时N侧保护由于起动元件未起动一直没有发信，于是M侧保护同时满足上述跳闸的五个条件而发出跳闸命令，造成保护误动。为了消除这种误动可设置两个起动元件，这两个起动元件的定值相差（1.6-2）倍。现在M、N两侧都有一个1A的起动元件，还有一个2A的起动元件。当MN线路上流过1A的电流造成M侧的1A起动元件起动而N侧的1A起动元件不起动时，那么两侧的2A起动元件都不会起动。M侧的2A起动元件不起动就不会开放保护，避免了M侧保护的误动。 （三）远方起信功能的设置。 MN线路M侧两个起动元件起动，可是由于某种原因N侧的低定值起动元件未起动（譬如起动元件定值输错等原因）。N侧由于起动元件未起动而根本未发过信，造成M侧保护误动，为避免误动，设置了远方起信功能。远方起信的条件是： 低定值起动元件未起动。 收信机收到对侧的高频信号。满足这两个条件后发信10秒。此时再发生上述区外故障时，M侧起动元件起动立即发信。N侧由于低定值起动元件未起动，又收到了M侧发来的信号所以远方起信，也发信10秒。这样M侧保护就被N侧的10秒的高频信号所闭锁不会误动。在通道检查中要用到远方起信功能。收发信机中的远方起信功能应该退出，使用保护装置中的远方起信功能。 （四）为什么要先收到8ms高频信号后才能停信？ 假如没有这一项规定的话，在上图中发生短路后，M侧高定值起动元件起动。M侧判断 元件不动， 元件动作以后就立即停信，此时对侧N侧发的闭锁信号还可能未到达M侧。所以M侧保护匆忙停信后由于收信机收不到信号将造成保护误动。因此M侧保护只有确保近故障点的N侧保护的闭锁信号到达M侧以后才允许停信，这样M侧保护才不会误动。显然这等待的延时应考虑N侧闭锁信号来得最慢、最严重的情况，这种情况出现在N侧是远方起信的情况, N侧要等M侧高频信号送过来后再由远方起信起动发信，再把信号传送到M侧，M侧才允许停信。这等待时间一般为（68)ms就足够了。 （五）收到断路器跳闸位置继电器（TWJ）动作信号以后该做些什么？如果高定值起动元件未起动，又收到了三相跳闸位置继电器都动作的信号并确认三相均无电流时，把起动发信（含远方起信）往后推迟100ms。如图所示的N侧断路器处于三相断开状态，系统从M侧向线路充电过程中线路上发生短路，N侧由于断路器三相都已断开高、低定值起动元件不起动，但却收到M侧发来的高频信号，立即远方起信发信10秒，闭锁了M侧纵联方向保护。如果N侧利用本措施将远方起信推迟100ms, M侧纵联方向保护就可以动作跳闸了。如果高定值起动元件已起动，又收到了任一相跳闸位置继电器动作的信号并确认该相均无电流时停信。这通常称之为位置停信。这时说明本线路上发生了短路本侧保护动作跳闸了。所以采取马上停信措施后有利于对侧纵联方向保护跳闸。 （六）保护动作停信。母线保护动作停信当在M侧断路器与电流互感器之间发生短路时，M侧方向元件判断反方向短路，一直发信闭锁了N侧的纵联方向保护。M侧断路器由母线保护动作跳闸后，短路电流的方向依然使M侧方向元件判断反方向短路，继续一直发信使N侧纵联方向保护仍然不能动作跳闸。如果N侧母线保护动作后采取停信措施，N侧纵联方向保护就可以动作跳闸了。将反应母线保护动作的接点接到装置的后端子上的其它保护动作的开关量输入端子上。 （七）功率倒向时出现的问题在下图的双回线中第回线路 4号保护出口发生短路，分析第回线两侧1、2号保护的动作行为。在发生短路时第回线的短路功率从M流向N。1号保护判断为正方向短路， 动作、 不动；2号保护判断为反方向短路，不动、动作。综合比较两侧继电器动作行为满足非故障线路特征，所以两侧都不误动。如果第回线4号保护先跳闸,在4号断路器跳开后，3号断路器尚未跳开期间，第回线中的短路功率是从N流向M，与4号断路器跳开前功率流向相反产生功率倒向。功率倒向以后1号保护判断为反方向短路，2号保护判断为正方向短路，两侧的 、 元件的动作行为全部要翻转。 在两侧的 、 元件的动作行翻转以后依然满足非故障线路特征，两侧保护也都不会误动。问题发生在功率倒向瞬间，两侧方向元件翻转过程中由于翻转速度有快慢，有一个竞赛问题。严重情况出现在2号保护的方向元件翻转速度快，元件已动作、元件已返还，而1号保护方向元件翻转速度慢一些，元件仍停留在动作状态、元件仍停留在不动作状态。这样两侧保护方向元件的动作行为满足故障线路的特征，两侧都停信引起保护误动。 l 对付功率倒向出现问题的对策。采用 、 两个方向元件，其中元件比 元件更加灵敏、动作速度也更快。当2号保护的元件已从不动作状态转变成动作状态时，1号保护的元件已经先从不动作状态转变成动作状态了。又采取反方向方向元件闭锁保护优先的原则，只要1号保护的 元件一动作马上发信闭锁保护，有利于保护不误动。如果纵联方向保护在30ms内一直收到闭锁信号，那么纵联方向保护再要动作的话要加25ms的延时。前一个30ms的延时用来判断发生了区外故障。用后一个25ms延时来躲过两侧方向元件的竞赛带来的影响。 （八）通道检查。在按下屏上的通道试验按钮后的发信逻辑是先发信200ms，然后停信，等连续收信5秒后再发信10秒。另一侧由于起动元件没有起动所以在收到对侧的高频信号后立即远方起信发信10秒。两侧整个发信的高频信号的包络线分别如上图所示。两侧在整个15秒时间内都应该收到信号。如果收信出现缺口或收信电平降低很多发通道异常告警信号。1.2光纤差动保护1.2.1 差动保护原理 以母线流向被保护线路方向为正方向。动作电流(差动电流)为:制动电流为 : 动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方，继电器动作。1.2.2线路内部短路动作电流: 制动电流: 因为 继电器动作。 凡是在线路内部有流出的电流（如内部短路的短路电流、本线路的电容电流），都成为动作电流。1.2.3 线路外部短路 动作电流:制动电流:因为 继电器不动。凡是穿越性的电流（如外部短路的短路电流、负荷电流）不产生动作电流，只产生制动电流。1.2.4输电线路光纤纵差保护的主要问题（一）线路电容电流的影响本线路的电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。所以线路投运空载合闸、区外故障和区外故障切除时，由于高频分量电容电流与工频电容电流叠加使电容电流增大很多，最容易造成保护误动。解决方法： 提高起动电流定值但这将降低内部短路的灵敏度。 加一个短延时，使高频分量电容电流衰减。这将影响快速性。 必要时进行电容电流补偿。 在软、硬件设计中滤除高频分量电流。（二）重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够。负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流而不产生动作电流。重负荷线路制动电流较大，经高电阻短路，短路电流很小，因此动作电流很小因而灵敏度可能不够。 解决方法：采用工频变化量比率差动继电器和零序差动继电器l 工频变化量比率差动继电器 动作电流: 制动电流: 取为定值单中差动电流高定值、4倍实测电容电流和中的最大值。由于为4倍的电容电流,依靠定值躲电容电流影响.l 零序差动继电器 动作电流: 制动电流: 差动继电器本身无选相功能，所以再另外用稳态分相差动继电器选相。（三）TA断线，差动保护会误动。 为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作。这样在一侧TA断线时差动保护会误动。 解决方法：采取措施防止TA断线时差动继电器误动。某厂家采用的措施是，：只有在两侧起动元件均起动，两侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令。为此，每一侧起动元件起动、并且差动继电器动作后都要向对侧发一个允许信号。 差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件: 本侧起动元件起动。进入故障计算程序。 检查到本侧差动继电器动作。满足上两条件向对侧发差动动作允许信号。 收到对侧差动动作的允许信号这样当一侧TA断线，由于电流有突变或者有零序电流，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作。但对侧没有断线，起动元件没有起动，在正常运行程序中没有检查差动继电器的动作，故不能向本侧发差动动作的允许信号，所以本侧不误动。（四）由于两侧TA暂态特性和饱和程度的差异、二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流（动作电流），容易造成差动继电器误动。 解决方法：提高比率制动特性的起动电流和制动系数。在制动量上增加浮动门槛。（五）两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。线路纵差保护与主设备保护中用的纵差保护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样的。两侧电流采样时间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和。这将加大区外故障时的不平衡电流。解决方法：使两侧采样同步。l 装置刚上电时，或测得的两侧采样时间差超过规定值时，启动一次同步过程。l 在同步过程中测量信号传输延时 ，并计算两侧采样时间差 。然后参考端采样时刻不变，由同步端将采样时刻作多次的小步幅调整，直到两侧采样同步为止。2 距离保护2.1 基本情况2.1.1单相故障距离保护安装处电压计算公式。输电线路上该相的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和。 K 零序电流补偿系数。 短路点的该相电压。输电线路上该相从短路点到保护安装处的压降。 2.1.1相间故障保护安装处相间电压的计算公式为：短路点的相间电压。两相电流差输电线路上从短路点到保护安装处的两相压降之差。距离保护安装处电压计算公式特点： 成立的前提条件：该正序阻抗所在的线路上没有其它的分支电流； 在任何短路故障类型下，对故障相或非故障相的相电压、对故障相间或非故障相间电压的计算，这两个公式都是适用的； 在非全相运行时运行相上发生短路，计算保护安装处的运行相或两运行相间的电压，这两个公式也是适用的； 在系统振荡过程中发生短路时计算保护安装处的电压，这两个公式也是适用的。阻抗继电器的接线形式：短路点的故障相电压为零，加入继电器的电压应为故障相的相电压 ，加入继电器的电流应为 ，测量阻抗为，短路点的两故障相的相间电压为零，加入继电器的电压应为故障相的相电压 ，加入继电器的电流应为，测量阻抗为。 22三段式阻抗继电器采用正序电压作极化量时工作电压： 极化电压： 动作方程： 相间阻抗继电器： 接地阻抗继电器： 采用正序电压作为极化电压的特点是，正向不对称故障动作特性，正向出口不对称短路没有死区。当用于短线路时,为了进一步扩大保护过渡电阻的能力,还可将、段阻抗特性向+R方向偏移；为防止阻抗继电器在区外短路时超越,再加一个电抗继电器。两个继电器构成逻辑与的关系。与接地阻抗继电器配合的叫零序电抗继电器,与相间阻抗继电器配合的叫相间电抗继电器。 下图是反向不对称故障动作特性，反向出口短路不会误动。由于阻抗继电器用正序电压极化，任何地方发生不对称故障时正序电压不可能为零，所以正方向出口不对称短路没有死区，反方向出口短路不会误动。但是在出口三相金属性短路时正序电压仍然为零，所以正方向出口三相短路有死区，反方向出口三相短路可能误动。对称故障动作特性为解决正方向出口三相短路的死区，消除反方向出口短路的误动，设置在正序电压降低时，采用正序电压的记忆量作为极化电压。工作电压 极化电压 动作方程 由于正序电压的记忆量不为零，所以正方向出口三相短路没有死区。正向对称故障暂态动作特性2.3零序电抗继电器动作方程当用于长距离重负荷线路，常规距离段按躲最小负荷整定往往不能满足相邻元件末端短路的灵敏度，此时可引入负荷限制继电器，其动作特性如图所示，负荷限制继电器和阻抗继电器的交集为动作区，这有效地防止了重负荷时测量阻抗进入阻抗继电器的动作特性内而引起的误动。 2.4 TV断线对距离保护的影响由于电流起动元件未起动，保护不会误动。将TV断线检测出来后：发TV断线信号。 闭锁距离保护以避免在TV断线期间发生区外故障时保护误动。 2.5 系统振荡对阻抗继电器工作的影响 当振荡中心C位于动作特性内时，振荡时测量阻抗端点的变化轨迹 线必穿过动作特性。当时阻抗继电器将误动。 为了在系统振荡时距离保护不误动，需加振荡闭锁 在系统振荡（含全相振荡和非全相振荡）时，将距离保护闭锁。 振荡闭锁只闭锁距离保护、段，距离段相对独立。如果阻抗继电器、段在振荡时不会误动应尽量不经振荡闭锁控制。振荡闭锁的特点 系统发生振荡时闭锁距离保护。 正常运行时发生短路开放距离保护。 区外短路并引起系统振荡时闭锁距离保护。 区外短路后紧接着发生区内短路开放距离保护。 重合于永久性故障线路开放距离保护。 振荡中发生区外短路距离保护不会误动，振荡中发生区内短路距离保护可动作跳闸。 非全相振荡时闭锁距离保护，非全相运行又发生短路时开放距离保护。2.6 工频变化量继电器2.6.1重叠原理的应用短路后状态正常负荷状态 短路附加状态正向短路基本关系式反向短路基本关系式2.6.2 用于构成快速的距离段动作方程为：工作电压 为保护范围末端的电压, 代表保护范围末端电压的变化量，其值大于时继电器动作, 否则不动作。对相间阻抗继电器对接地阻抗继电器为动作门槛，取故障前的工作电压(记忆量)。2.6.3 动作特性分析（一）动作方程的得出 正向短路 正向区内短路， 正向区外短路， 反向短路工频变化量阻抗继电器动作方程为:用 代替 故动作方程为:（二）动作特性 正向短路时代入动作方程，得到： 转换成相位比较动作方程：以为自变量，该方程对应的动作特性是以和 两点连线为直径的圆。 正向短路动作特性当 落在圆内继电器动作 保护过渡电阻的能力很强，该能力有很强的自适应能力。 由于 与 相位相同，所以过渡电阻附加阻抗是纯阻性的。因此区外短路不会超越。 正向出口短路没有死区。 正向出口短路动作速度很快。保护背后运行方式越大 ，本线路越长，动作速度越快。 系统振荡时不会误动，不必经振荡闭锁控制。 适用于串补线路。 图中为保护背后电源阻抗， 为继电器整定阻抗。正向出口发生短路，短路点电压变化。连接 线并引长交Y点垂线于Q点。则YQ线为保护范围末端电压变化量。可见当短路点越近保护安装处、SM越短、 MY线越长，动作量 比制动量 大得越多，。继电器动作越快。最快可达到4ms。 反向短路时代入动作方程，得到：转换成相位比较动作方程：以 为自变量该动作方程对应的动作特性是以和 两点连线为直径的圆。反向短路时 落在第象限，进入不了圆内。因而继电器不会误动。而有良好的方向性。3零序保护零序保护是线路保护的重要组成部分，在线路发生接地故障、包括高阻接地故障时，能快速切除故障。故障时零序序网图第二章 母线保护1 整体构成母线差动保护一般由启动元件、差动元件、抗饱和元件等构成。启动元件一般有和电流突变量启动元件、差电流启动、工频变化量突变量启动等。2 母线差动保护差动元件母线差动保护的主要元件是差动继电器，其基本原理是利用差动原理。母线正常运行时：母线发生故障时：对采用完全电流母线差动保护来讲，将连接到母线上的所有支路的电流相量和的绝对值Icd作为动作判据。理论上正常运行及区外故障时Icd等于0，内部故障时Icd增大差动继电器动作，实际构成时为防止区外故障时由于TA的各种误差及饱和等原因造成的不平衡电流增大使差动继电器误动采用各种带制动特性的差动继电器。常见的母线差动元件有常规比率母差元件、工频变化量比率差动、复式比率差动等。这些差动元件的差动电流均相同，制动电流选取有差异，因而在区外故障及区内故障时制动能力和动作灵敏度均有差异，但作用都是在区外故障时让动作电流随制动电流增大而增大使之能躲过区外短路产生的不平衡电流，而在区内故障时则希望差动继电器有足够的灵敏度。 对于母线分段等形式的母线保护，为了能有选择性的仅切除故障母线采用多个差动元件来满足要求，即设置一个大差动元件和每段母线的小差动元件。大差动元件将所有母线的支路的电流（不包括分段或母联）加入差动继电器，即将所有母线作为一个整体来保护，其作用是区分是否在母线上发生故障，各段母线的小差动元件则仅将该段所有支路电流（包括与该段相联的分段及母联）接入，即仅将该段作为保护对象，用于区分是否在该段母线上发生故障，当在该段母线发生故障时，大差动和该段差动同时动作时仅将该段母线切除。简而概之，“大差判故障，小差选母线“。3比率差动3.1 常规比率差动元件常规比率差动元件的制动电流选为所有支路电流的绝对值相加，其动作判据如下： 其中：为比率制动系数；为第j个连接元件的电流；为差动电流起动定值。3.2 复式比率差动元件复式比率差动元件的特点在于其制动量引入了差动电流，即制动电流选为常规比率差动元件的制动电流与差动电流之差，这样在理论上区外故障有较强的制动，区内故障无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障及提高区内故障时的灵敏度。动作表达式为： 其中：Id为母线上各元件的矢量和，即差电流。 Ir为母线上各元件的标量和，即和电流。 Idset为差电流门坎定值； Kr为复式比率系数（制动系数）3.3 常规比率制动特性与复式比率制动特性的关系：常规比率制动特性：K=I/I 可得KI=I（1）其中： K01复式比率差动制动特性：Kr =I/（II）（2）其中： Kr 0将（1）式带入（2）式Kr =I/（II）KI/（IKI） K/(1K) 即KrK/(1K)反推：KKr/(1+Kr)这是数学上的映射关系，例如K2/3，对应Kr2，其制动效果是一样的。3.4 大差小差，流入流出电流双母线分列运行时，当区内发生故障由于存在负荷电流流出，最严重情况在构成外部环路时可导致故障电流流出更严重使大差的灵敏度严重降低导致母线差动保护误动，所以微机母线差动保护均设置了相关的解决方法，一般通过检测母联断路器位置，当发现分列运行时对大差比率系数采用低值提高灵敏度，而正常运行时又恢复到高值。大差的K值在最严重时：K =I/IIII/III1/34 充电保护，死区、措施：母线保护装置的充电问题：一段母线有电压，另一段母线无电压，合母联（或分段）断路器叫充电，如两段母线均有电压，合母联（或分段）叫合环，合环不能投充电保护，否则，合环以后母联CT会有潮流交换，充电保护会误动，母线保护也可能会误动。但对于双母双分段接线方式，母线保护是两套，彼此不知道分段断路器另一段母线的电压信息，所以，在分段断路器断开时，也无法区别充电预备状态和分裂运行状态。A双母接线方式的充电和合环III双母接线方式，I母往II母充电时发生死区故障，此时母联CT无电流，单独配置的充电保护无法动作跳开母联。要由母线保护去实现跳母联的功能。技术方案：1) 正常双母分裂运行时（即两段母线均有电压，而母联跳位闭合。），封母联CT， 以确保母线正常双母分裂运行时发生死区故障有选择性跳闸。2) 充电的预备状态（即有一段母线无电压，而母联跳位闭合。）不封母联CT， 以确保大多数情况下充电于故障母线有选择性跳闸。3) 母线保护应能自动识别母联（分段）的充电状态，合闸于死区故障时，应瞬时跳母联，不应误切除运行母线，在充电的预备状态下（即有一段母线无电压，而母联跳位闭合。），手合接点开入，（或母联跳位断开），且母联CT无流，在1000ms内，运行母线的母线保护动作，只跳母联，延时300ms跳运行母线，在1000ms后，或母联CT有流，走正常逻辑，发生母线故障，瞬时跳母联断路器和故障母线。4) 在充电的预备状态下（即有一段母线无电压，而母联跳位闭合。），运行母线母线保护动作，手合接点未开入，或母联跳位未断开，按正常方式瞬时跳运行母线。B双母双分段接线中分段断路器的充电和合环IIIIIIIVK1K2两个分段断路器断开，I/II与III/IV并列热备用：若发生K1点故障，正确的行为为I母动作，III母持续运行。此时希望分段跳位有效，母联电流退出计算，I母差动电流不平衡而III母差动电流平衡。5 几个问题说明1) 存在问题：两段母线故障范围的划分是由分段CT的位置所确定，但CT和断路器的位置不完全一致，会造成CT和断路器之间的死区，如果分段“封CT”和断路器开合状态不配合分段（母联）CT电流计不入差动保护，简称“封CT”，断路器断开时，应“封CT”，断路器合上时，不应“封CT”。，则在死区发生故障，总会扩大事故，所以，原则上要求，“封CT”应和断路器开合状态尽量配合。要封得可靠，开得即时。双母线双分段方式的母线保护为两套母线保护，I/II母线配置一套母线保护，与III/IV母线配置另一套母线保护，两套母线保护的大差、小差均要取两个分段CT的电流，与双母接线的母线保护不同的是：当发生区外故障时，由于双母接线的母线保护的大差不取母联电流，所以，即使母联CT误封，也不会发生误动。但对于双母线双分段方式的母线保护，如果分段断路器闭合，而误“封CT”，区外故障会造成严重后果，有可能4段母线均要误动。另一方面，如果分段断路器断开不封分段CT，在死区发生故障，也会造成多跳一段母线，比较而言，由于误“封CT”造成的后果要比误不“封CT”严重得多，所以，分段CT宜随分段断路器做相应的投退，应封得可靠，可以滞后，投得即时，必须超前。标准化规范要求：宜设置分别与母联跳闸位置、分段跳闸位置并联的母联、分段分列运行压板。原意是在分段、母联断路器热备用时，通过人为投入压板，确认分段、母联断路器的断开位置，但这样容易造成误操作，对于双母双分段而言，两套母线保护之间不能取对方的电压，不能在合“分段”断路器时，判别是充电还是合环，如是合环，而分裂运行压板未退出，分段CT在合环前已封，则合环以后的环流会造成两段母线的差动保护的误动，此时，电压闭锁可能起作用，但也可能在合环时产生不平衡的零负序电压，导致电压闭锁也开放，从而整套母线保护误动。采用分段跳位和分裂运行压板分别开入，按分段断路器的位置适时的“封CT”是较好的方案。在检查到两个开入同时存在，且分段CT无流状态 成立时，封分段CT，在合环或充电前，退出分裂运行压板，及时投入分段CT。2) 母线保护应能自动识别分段的充电状态，合闸于死区故障时，应瞬时跳分段，不应误切除运行母线，手合接点开入，（或分段跳位断开），且分段CT无流，在1000ms内，运行母线母线保护动作，只跳分段，延时300ms母线保护跳运行母线，在1000ms后，或分段CT有流，走正常逻辑。3) 分段断路器断开时，分段跳位闭合，同时分裂运行压板投入，应封分段CT，、分段死区故障应有选择性。4) 考虑到电压与闭锁与母线保护动作可能有不一致性，故跳分段和母联不经电压闭锁。在采用 “或门”电压闭锁后，母联也可经电压闭锁。5) 关于互联压板：双母接线、双母双分段接线的母线保护每一套需要一个互联压板（一个软压板对应，现已取消），双母单分段母线保护实际有三段母线，需要三个互联压板（开入有三个，软压板只有一个，现已取消）。第三章 变压器保护1 变压器的基本结构及接线组别电力变压器主要由铁芯及绕在铁芯上的两个或三个绝缘绕组构成。为增强各绕组之间的绝缘及铁芯、绕组散热的需要，将铁芯及绕组置于装有变压器油的油箱中。然后，通过绝缘套管将变压器各绕组的两端引到变压器壳体之外。另外，为提高变压器的传输容量，在变压器上加装有专用的散热装置，作为变压器的冷却器。大型电力变压器均为三相变压器或由三个单相变压器组成的三相变压器。将变压器同侧的三个绕组按一定的方式连接起来，组成某一接线组别的三相变压器。双卷电力变压器的接线组别主要有：Y0/Y、YN/、/、及/。理论分析表明，接线组别为Y0/Y压器，运行时某侧电压波形要发生畸变，从而使变压器的损耗增加，进而使变压器过热。因此，为避免油箱壁局部过热，三相铁芯变压器按Y/Y联接的方式，只适用于容量为1800KVA以下的小容量变压器。而超高压大容量的变压器均采用Y0/的接线组别。在超高压电力系统中，Y0/接线的变压器，呈Y形联接的绕组为高压侧绕组，而呈形联接的绕组为低压侧绕组，前者接大电流系统（中性点接地系统），后者接小电流系统（中性点不接地系统）。在实际运行的变压器中，在Y0/接线的变压器的接线组别中，以Y0/-11为最多，Y0/-1及Y0/-5的也有。Y0/-11接线组别的含意是：（a）变压器高压绕组接成Y型，且中性点接地，而低压侧绕组接成；（b）低压侧的线电压（相间电压）或线电流分别滞后高压侧对应相线电压或线电流3300。3300相当于时钟的11点钟，故又称11点接线方式。同理，Y/1接线组别，则表示侧的线电流或线电压分别滞后Y侧对应相线电流或线电压300。相当时钟的1点，分别称之为1点接线。在电机学中，对变压器各绕组之间相对极性的表示法，通常用减极性表示法。Y0/-11、Y0/-1接线组别变压器各绕组接线，相对极性及两侧电流的向量关系，分别如图所示。（a）接线方式 （b)接线方式 (b)向量图(b)向量图图1 Y0/-11变压器绕组接线方式 图2 Y0/-1变压器组接线方式及及两侧电流向量图两侧电流向量图在上述各图中：、变压器高压侧三相电流；、变压器低压侧三相电流； 各绕组之间的相对极性。由图可以看出：Y0/-11接线的变压器，低压侧三相电流、分别滞后高压侧三相电流、3300； Y0/-1接线的变压器低压侧三相电流、分别滞后高压侧三相电流、300； 2变压器的故障及不正常运行方式2.1变压器的故障若以故障点的位置对故障分类，变压器的故障，有油箱内的故障和油箱外的故障。（1）油箱内部的故障变压器油箱内的故障，主要有各侧的相间短路，大电流系统侧的单相接地短路及同相部分绕组之间的匝间短路。（2）油箱外的故障变压器油箱外的故障，系指变压器绕组引出端绝缘套管及引出短线上的故障。主要有相间短路（两相短路及三相短路）故障，大电流侧的接地故障、低压侧的接地故障。2.2变压器的异常运行方式大型超高压变压器的不正常运行方式主要有：由于系统故障或其他原因引起的过负荷，由于系统电压的升高或频率的降低引起的过激磁，不接地运行变压器中性点电位升高，变压器油箱油位异常，变压器温度过高及冷却器全停等。2.3变压器保护的配置变压器短路故障时，将产生很大的短路电流。很大的短路电流将使变压器严重过热，烧坏变压器绕组或铁芯。特别是变压器油箱内的短路故障，伴随电弧的短路电流可能引起变压器着火。另外短路电流产生电动力，可能造成变压器本体变形而损坏。变压器的异常运行也会危及变压器的安全，如果不能及时发现及处理，会造成变压器故障及损坏变压器。为确保变压器的安全经济运行，当变压器发生短路故障时，应尽快切除变压器；而当变压器出现不正常运行方式时，应尽快发出告警信号及进行相应的处理。为此，对变压器配置整套完善的保护装置是必要的。（1）短路故障的主保护变压器本体故障的主保护，主要有纵差保护、重瓦斯保护、压力释放保护等非电量保护。另外，根据变压器的容量、电压等级及结构特点，可配置零差保护或分侧差动保护。（2）短路故障的后备保护目前，电力变压器上采用较多的短路故障后备保护种类主要有：复合电压闭锁过流保护；零序过电流或零序方向过电流保护；负序过电流或负序方向过电流保护；复压闭锁功率方向保护；低阻抗保护等。（3）异常运行保护变压器异常运行保护主要有：过负荷保护，过激保护，变压器中性点间隙保护，轻瓦斯保护，温度、油位保护及冷却器全停保护等。3变压器纵差保护3.1变压器纵差保护的构成原理及接线与发电机、电动机及母线差动保护（纵差保护）相同，变压器纵差保护的构成原理也是基于克希荷夫第一定律（变压器作为电力系统的一元件，不满足克希荷夫第一定律，而是一能量守恒元件），即式中：变压器各侧电流的向量和。公式代表的物理意义是：变压器正常运行或外部故障时，流入变压器的电流等于流出变压器的电流。此时，纵差保护不应动作。当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。在以前的模拟式保护中，变压器纵差保护的原理接线如图所示。图变压器纵差保护原理接线图在图中：LH1、LH2分别为变压器两侧的差动TA；JA、JB、JC分别为A、B、C三相的三个分相差动继电器。可以看出：图为接线组别为Y0/-11变压器的分相差动保护的原理接线图。该接线图也适用于微机型变压器差动保护。图中相对极性的标号采用减极性标示法。3.2实现变压器纵差保护的技术难点实现发电机、电动机及母线的纵差保护比较容易。这是因为这些主设备在正常工况下或外部故障时其流进电流等于流出电流，能满足的条件。而变压器却不同。变压器在正常运行、外部故障、变压器空投及外部故障切除后的暂态过程中，其流入电流与流出电流分别相差较大或很大。为此，要实现变压器的纵差保护，需要解决几个技术难点。（1）变压器两侧电流的大小及相位不同变压器正常运行时，若不计传输损耗，则流入功率应等于流出功率。但由于两侧的电压不同，其两侧的电流不会相同。超高压、大容量变压器的接线方式，均采用Y0/方式。因此，流入变压器电流与流出变压器电流的相位不可能相同。当接线组别为Y0/-11（或Y0/-1）时，变压器两侧电流的相位相差300。（根据负荷情况，变压器为三圈变压器时，相角可能不同，但电压始终满足上条件）流入变压器的电流大小和相位与流出电流大小和相位不同，则就不可能等于零或很小。（2）不平衡电流大与发电机、电动机及母线的纵差保护相比，即使不考虑正常运行时某种工况下变压器两侧电流大小与相位的不同，在正常运行时，变压器纵差保护两侧的不平衡电流也大。其原因是： 变压器有励磁电流变压器铁芯中的主磁通是由励磁电流产生的，而励磁电流只流过电源侧，在实现的纵差保护中将产生不平衡电流。励磁电流的大小和波形，受磁路饱和、磁滞及涡流的影响，并由变压器铁芯材料及铁芯的几何尺寸决定，一般为变压器额定电流的3%8%。大型变压器的励磁电流相对较小。 变压器带负荷调压为满足电力系统及用户对电压质量的要求，在运行中，根据系统的运行方式及负荷工况，要不断改变变压器的分接头。变压器分接头的改变，相当于变压器两侧之间的变比发生了变化，将使两侧之间电流的差值发生了变化，从而增大了其纵差保护中的不平衡电流。根据运行实际情况，变压器带负荷调压范围一般为5%。因此，由于带负荷调压，在纵差保护产生的不平衡电流可达5%的变压器额定电流。 两侧差动TA的变比与计算变比不同变压器两侧差动TA的名牌变比，与实际计算值不同，将在纵差保护产生不平衡电流。另外，两侧TA的型号及变比不一，也将使差动保护中的不平衡电流增大。由于两侧TA变比误差在差动保护中产生的不平衡电流可取6%。 两侧差动TA型号、变比及二次负载不同与发电机纵差保护不同，变压器两侧差动TA的变比不同、型号不同；由各侧TA端子箱引至保护盘TA二次电缆的长度相差很大，即各侧差动TA的二次负载相差较大。差动TA型号及变比不同，其暂态特性就不同；差动TA二次负载不同，二次回路的暂态过程就不同。这样，在外部故障或外部故障切除后的暂态过程中，由于两侧电流中的自由分量相差很大，可能使两侧差动TA二次电流之间的相位发生变化，从而可能在纵差保护中产生很大的不平衡电流。 空投变压器的励磁涌流空投变压器时产生的励磁涌流的大小，与变压器结构有关，与合闸前变压器铁芯中剩磁的大小及方向有关，与合闸角有关；此外，尚与变压器的容量、距大电源的距离（即变压器与电源之间的联系阻抗）有关。多次测量表明：空投变压器时的励磁涌流通常为其额定电流的26倍，最大可达8倍以上。由于励磁涌流只由充电侧流入变压器，对变压器纵差保护而言是一很大的不平衡电流。 变压器过激磁在运行中，由于电源电压的升高或频率的降低，可能使变压器过激磁。变压器过激磁后，其励磁电流大大增加。使变压器纵差保护中的不平衡电流大大增加。 大电流系统侧接地故障时变压器的零序电流当变压器高压侧（大电流系统侧）发生接地故障时，流入变压器的零序电流因低压侧为小电流系统而不流出变压器。因此，对于变压器纵差保护而言，上述零序电流为一很大的不平衡电流。3.3变压器纵差保护的实现实现变压器纵差保护，要解决的技术问题主要有：在正常工况下，使差动保护各侧电流的相位相同或相反；在正常工况下，使由变压器各侧TA二次流入差动保护的电流产生的效果相同，即是等效的；空投变压器时不会误动，即差动保护能可靠躲过励磁涌流；大电流侧系统内发生接地故障时保护不会误动；能可靠躲过稳态及暂态不平衡电流。3.3.1差动保护两侧电流的移相方式呈Y/接线的变压器，两侧电流的相位不同，若不采取措施，要满足各侧电流的向量和等于零，即，根本不可能。因此，要使正常工况下差动保护各侧的电流向量和为零，首先应将某一侧差动TA二次电流进行移相。在变压器纵差动保护中，对某侧电流的移相方式有两类共4种。两类是：通过改变差动TA接线方式移相（即由硬件移相）；由计算机软件移相。4种是：改变某侧差动TA接线方式移相；采用辅TA移相；由软件在差动元件高压侧移相；由软件在差元件低压侧移相。 用软件对高压侧电流移相运行实践表明：通过改变变压器高压侧差动TA接线方式对电流进行移相的方法，有许多优点，但也有缺点。其主要缺点是：第一次投运的变压器，若某相差动TA的极性接错，分析及处理相对较麻烦。另外，实现差动元件的TA断线闭锁也比较困难。在微机型保护装置，通过计算软件对变压器纵差保护某侧电流的移相方式已被广泛采用。对于Y/接线的变压器，当用计算机软件对某侧电流移相时，差动TA的接线均采用Y/Y。用计算机软件对变压器高压差动TA二次电流的移相方式，是采用计算差动TA二次两相电流差的方式。分析表明，这种移相方式与采用改变TA接线进行移相的方式是完全等效的。这是因为取Y形接线TA二次两相电流之差与将Y形接线TA改成形接线后取一相的输出电流是等效的。应当注意的是：用软件实现移相时，究竟取哪两相TA二次电流之差？这应由变压器的接线组别决定。当变压器的接线组别为Y0/-11时，在Y侧流入A、B、C三个差动元件的计算电流，应分别取、（、差动TA二次三相电流）。当变压器的接线组别为Y0/-1时，在Y侧三个差动元件的计算电流应分别为-、-及-。 用软件在低压侧移相方式就两侧差动TA的接线方式而言，用软件在低压侧移相方式与用软件在高压侧移相方式相同，差动TA的接线均为Y/Y。在变压器低压侧，将差动TA二次各相电流移相的角度，也由变压器的接线组别决定。当变压器接线组别为Y/-11时，则应将低压侧差动TA二次三相电流以次向滞后方向移动300；当变压器接线组别为Y/-1时，则将低压侧差动TA二次三相电流分别向超前方向移动300。 消除零序电流进入差动元件的措施对于Y0/接线的变压器，当高压侧线路上发生接地故障时，（对纵差保护而言是区外故障），有零序电流流过高压侧，而由于低压侧绕组为联接，在变压器的低压侧无零序电流输出。这样，若不采取相应的措施，在变压器高压侧系统中发生接地故障时，纵差保护可能误动而切除变压器。当变压器高压侧发生接地故障时，为使变压器纵差保护不误动，应对装置采取措施而使零序电流不进入差动元件。对于差动TA接成/Y及用软件在高压侧移相的变压器纵差保护，由于从高压侧通入各相差动元件的电流分别为两相电流之差，已将零序电流滤去，故没必要再采取其他措施。对于用软件在低压侧进行移相的变压器纵差保护，在高压侧流入各相差动元件的电流应分别为，因为为零序电流，故在高压侧系统中发生接地故障时，不会有零序电流进入各相差动元件。3.3.2差动元件各侧之间的平衡系数若变压器两侧差动TA二次电流不同，则从两侧流入各相差动元件的电流大小亦不相同，从而无法满足。在实现变压器纵差保护时，采用“作用等效”的概念。即使两个不相等的电流产生作用（对差动元件）的大小相同。在电磁型变压器纵差保护装置中（BCH型继电器），采用“安匝数”相同原理；而在模拟式保护装置（晶体管保护及集成电路保护）中，将差动两侧大小不同的两个电流通过变换器（例如KH变换器）变换成两个完全相等的电压。在微机型变压器保护装置中，引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相同电流的折算系数，将该系数称作为平衡系数。根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差动TA的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。设变压器的容量为Se，接线组别为Y0/-11两侧的电压分别为UY及U，两侧差动TA的变比分别为及，若以变压器侧为基准侧，计算出差动元件两侧之间的平衡系数K。（