继电保护上课20110712课件

1、一、 互感器互感器及其接线及其接线1. 电压互感器在电力系统的测量、保护和自动装置中，广泛应用着电压互感器和电流互感器，它们的作用是：（1）将高电压、大电流变为便于测量的低电压（额定值为100 伏）和小电流（额定值为5 安或1 安），使测量仪表和继电器小型化和标准化，并可采用小截面的电缆进行远距离测量。（2）使测量仪表和继电器与高压装置在电气上隔离，保证工作人员的安全，同时还可以降低仪表和继电器的绝缘要求，使之结构简化，成本降低。将高电压变为低电压的叫电压互感器；将大电流变为小电流的叫电流互感器。第一节 电压互感器电压互感器是一种特制的仪用变压器，其工作原理和电力变压器是相同的。互感器按绝缘特

2、点可分为干式和油浸式两种，干式电压互感器只用于10 千伏以下的户内配电装置中。油浸式电压互感器又分为普通式和串级式两种：所谓普通式就是二次线圈和一次线圈完全互相耦合，和普通的变压器一样，这种结构常用于一次电压为35 千伏及以下的电压互感器；所谓串级式就是一次线圈分为几个单元串联而成，最后一个单元接地，二次线圈只和最后一个单元耦合，这种结构常用于一次电压为110 千伏及以上的电压互感器。一、 电压互感器的接线方式根据发电厂和变电所中测量仪表、继电器等二次设备的要求，电压互感器常用的接线方式有以下几种。（1）单相接线。如图7-1（a）所示，单相电压互感器的一次侧接于电源的线电压上，二次侧一端接地，

3、可以测量一个线电压，常接于需要同期或检查电压的线路侧，110kV及以上单相电压互感器的一次侧接于电源的相电压上。（2）不完全三角形接线（VV 接线）。如图7-1（b）所示，它由两只单相电压互感器组成，电压互感器二次绕组分别接在一次回路AB、BC 相间，可以测量三个线电压Uab、Ubc、Uca。当仪表和保护只需接三个线电压时（如三相功率表、电度表），采用此接线最简单。但这种接线不能测量相电压，而且其输出的有效容量仅为两台电压互感器额定容量总和的3 /2倍。这种接线常用于小型发电厂和变电所中。（3）星形星形接线（Y/Y0 接线）。如图7-1（c）所示，它由三相三柱式的电压互感器构成。互感器的一、二

4、次绕组都接成星形，可以用来测量三个线电压。但在负载不平衡时，将引起较大误差，而且一次侧中性点不允许接地，否则当一次侧电网有单相接地故障时，可能烧坏互感器，故互感器一次侧中性点无引出线，也就不能测量对地电压，由于存在这些缺点，这种接线方式应用较少。（4）星形星形开口三角接线（Y0/Y0，D 接线）。如图7-1（d）、7-1（e）所示，电压互感器的线圈是按相电压设计的，它的三个基本二次线圈接成星形，可以测量三个线电压和三个相电压（由于一次侧中性点接地，也即三个相对地电压）；它的三个辅助二次(e)三相五柱式接线线圈接成开口三角形，可以测量零序电压，辅助线圈的额定电压，用于小接地电流系统时按100/3

5、 伏设计，用于大接地电流系统为100 伏。这种接线方式应用很广泛。此接线方式由三只三线圈的单相电压互感器构成，如图1（d）所示。在35KV 及以上系统中，均采用单相电压互感器。在10 千伏及以下的系统中，也大多数采用单相电压互感器，有一些老的发电厂变电所仍有采用三相五柱式电压互感器，如图1（e）所示。另，V-V 接线是由两只单相电压互感器构成的，一次侧不能接地，正确的接线应如图1（b）所示，如果互感器二次侧两个同极性端连起来作为b 相引出，就是一种错误接线，如图2（a）所示。这时在二次侧端头测得的三个电压的矢量图如图2（b）所示，可见三个电压之间的相位不相等，而且其中一个电压值增大了3 倍。为

6、了对比，画出了图1（b）正确接线时的电压矢量图，如图2（c）所示。电压互感器精度：0.2（计量）、0.5（测量）、3P或6P（保护）110kV线路PT一般都是电容式的：一般的输电线路都有高频保护和载波通信，这2个均需要高压耦合电容器，采用电容式PT后，高频保护和载波通信用的电容器可用电容式PT的电容器代替，这样就节省了高压耦合电容器。110kV线路PT一次系统图35kV线路PT2. 电流互感器电流互感器精度：0.2（计量）、0.5（测量）、5P15（保护）5P15含义:一次电流是额定电流的15倍时,该绕组的复合误差5%15是短路电流/额定电流，分为5，10，15，20，30等，保护精度一般有5

7、%和10%。保护CT与测量CT一般不可共用：测量CT精度高，但线性范围小，能保证在正常情况下的测量精度就行，而保护精度可以适当降低，但线性范围宽，必须保证在过流情况下也能检测。如果保护CT做测量用，则测量不准确，特别是用表计，当故障时，因故障电流是额定电流在许多倍，会导致表计指针偏转过大而损坏。如果测量CT做保护用，因测量CT线性区太小，发生故障时，测量CT必然饱和，则保护会拒动。3.注意做保护配置图时的画法：主变不同侧可以用相同或不同柜型。如：主变高压侧用手车方式柜型（KYN28），主变低压侧用刀闸方式柜型（XGN2）。一般主变同侧会用同一种开关柜柜型，如主变整个低压侧部分（包括发电机等）用

8、手车方式的（KYN28），则不会再有刀闸（XGN2），这是2种不同的柜型，画图时很多人都将手车、刀闸放在一起。二、变压器保护二、变压器保护21、基本概念发电厂通过升压变压器将发电机电压升高，而由输电线路将发电机发出的电能送至电力系统中；在变电站通过降压变压器再将电能送至配电网络，然后分配给用户。在发电厂或变电站，通过变压器将两个不同电压等级系统联起来，该变压器称作联络变压器。22、分类按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C 型铁芯、铁氧体铁芯） 、

9、壳式变压器（插片铁芯、C 型铁芯、铁氧体铁芯） 、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。23、电源变压器的特性参数工作频率变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。额定功率在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。额定电压指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。电压比指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。空载电流变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为

10、空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于 50Hz 电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。空载损耗指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损） ，这部分损耗很小。效率指次级功率 P2 与初级功率 P1 比值的百分比。变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。绝缘电阻表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。24、接线组别变压器接线方式有

11、 4 种基本连接形式：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。我国只采用“Y，y”和“Y，d”。由于 Y 连接时还有带中性线和不带中性线两种，不带中性线则不增加任何符号表示，带中性线则在字母 Y 后面加字母 n 表示。变压器的联接组别的表示方法是：大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。Y（或 y）为星形接线，D（或 d）为三角形接线。数字采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电压的相位关系，一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟 12 点的位置，二次侧的线电压相量作为时针。 “Yn，d11”，其中 11 就是表示：当一次侧线电压相量作为分针指在时

12、钟 12 点的位置时，二次侧的线电压相量在时钟的 11 点位置。也就是，二次侧的线电压 Uab 滞后一次侧线电压 UAB330 度（或超前 30 度）。理论上：接线组别为 Y，y 的变压器， ，运行时某侧电压波形有发生畸变，从而使变压器的损耗增加，进而使变压器过热。因而为避免油箱壁局部过热，三相铁芯变压器按 Y，y 联结的方式，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 YN，d 的接线组别。实际运行中，国内很多是 YN，d11，Yn，d1 及 Yn，d5 也存在。Yn，d11 接线组别含意：“Yn”表示一次侧为星形带中性线的接线，Y 表示星形，n 表示带

13、中性线；“d”表示二次侧为三角形接线。“11”表示变压器二次侧的线电压 Uab 滞后一次侧线电压 UAB 330 度（或超前 30 度）。为什么大部分变压器都是高压侧为星型，而低压侧为三角形接线？由于变压器所带的负荷原因，会产生三次及三次倍数的正弦波电流，这个高谐波电流的特点是三相电流向一个方向流动，如果变压器内有一个绕组是三角形接线，那么此电流会在三角形绕组内部形成环流，从而消耗而不影响外部电源。如果变压器都是星型接线绕组，那么这个电流会反馈到变压器高压电源侧，影响电源的质量，而这个电流形成的磁通会由于变压器没有三次谐波磁通回路，造成变压器外壳发热等等。所以，除非特殊需要，变压器中都希望有一

14、个绕组是三角形接线方式，如果由于接线组别的关系，无法设置三角形绕组，也有在变压器内部专门设置一个内部用的三角形绕组，对外不供电，专门提供三次谐波磁通回路。25、变压器中性点接地方式中性点接地方式：中性点不接地：中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点经高电阻接地中性点直接接地：中性点直接接地 中性点经低电阻接地中性点经消弧线圈接地：适用于 3-60kV 系统使用，可避免电弧过电压的产生中性点不接地或中性点经消弧线圈接地，如果发生单相接地故障，可以正常运行 2 小时以内。必须找出故障点进行处理，否则会扩大故障，如发展成多点接地。中性点直接接地：适用于 110KV 及以上，380V 以下低压系统

15、。110KV 及以上电压如果采用中性点不接地方式，当单相接地时，未接地的2 相就要能承受根号 3 倍过电压，会增加制造成本，安装也不方便。同时110KV 及以上的电压，由于电压高，杆塔的高度也高，不容易发生单相接地情况， 380V 采用中性点接地，主要是考虑发生单相接地时，有可能未接地相电压升高，烧坏家电。26、变压器故障分油箱内的故障与油箱外的故障油箱内的故障：各侧相间短路，大电流系统侧的单相接地短路、同相部分绕组之间的匝间短路油箱外的故障：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 相短路与三相短路）故障，大电流侧的接地故障、低压侧的接地故障。27、保护配置短路故障的主

16、保护：差动保护、重瓦斯、压力释放、电流速断。短路故障的后备保护：复合电压闭锁过流保护、零序过流或零序方向过流保护、负序过流或负序方向过流保护、复合电压闭锁功率方向保护、低阻抗保护异常运行保护：过负荷、过激磁保护、变压器中性点间隙保护、轻瓦斯、温度、油位保护、冷却器全停保护1差动保护差动保护分为：纵差、零差、分侧差动 。纵差保护：YN，d11 接线方式，高压侧与低压侧相位相差 30 度，一般可通过改变差动 TA 接线方式移相（即硬件移相） ，由计算机软件移相。现在一般都能实现软件移相。零序差动保护：是变压器大电流系统侧内部接地故障的主保护。发生外部单相接地短路时,由于三角侧的零序电流在绕组内部形

17、成环流, 而不会输出。这是因为输出电流为两相电流之差，将零序电流滤去了。此时高压侧零序电流流入纵差继电器形成差流,极容易引起纵差保护误动。为此,纵差保护在做高低压侧相位 30 度平衡时，往往需要滤除高压侧零序电流,高压侧零序电流不再作为故障电流流入纵差继电器,这导致内部接地故障时纵差保护灵敏度降低,不能可靠保护内部单相接地故障。当纵差保护不能满足内部单相接地短路灵敏度要求时，需要装设零序差动保护。零序差动保护是由高压侧、中压侧及公共绕组的零序电流滤过器构成差动回路，差动电流继电器反应三侧零序电流相量和而动作，当内部接地短路时，流入继电器的电流为故障点零序电流的总和，而与中性点的零序电流方向无关

18、。零序差动保护各侧 TA 最好是取同一型号同一变比的。如果各侧零序的相对极性不对，则在变压器外部故障时保护要误动。 ，为此应带负荷校核极性。为了方便校核极性的正确性，变压器中性点的零序 TA 应为三相式，即分别在公共绕组在三相上设置 TA。分侧差动：将变压器的某侧（通常是高压侧）绕组作为被保护对象，在该侧绕组的两端设置 TA，实现差动保护。多用于超高压大型变压器2复合电压闭锁过流保护：复合电压元件由负序电压元件和低电压元件组成，负序电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统的对称故障，即当变压器电压降低且有一相过电流、或负序电压大于整定值且有一相过电流时，保护动作。电流：电源侧 TA 二次三相电

19、流；电压：书上说是取负荷侧 TV 二次三相电压。但规程上升压站取电源侧，此保护作为发电机的远后备保护。故标准图中只有一个后备保护时，升压站保护电压取电源侧。降压站取负荷侧。3低阻抗保护：保护安装侧 TV 二次三相电压及 TA 二次三相电流。采用负序电流或相过电流启动。即阻抗小且相电流大或阻抗小且负序电流大则动作。4压力保护：变压器油箱内部故障的主保护。原理与重瓦斯保护基本相同。反应变压器油的压力。当变压器内部出现故障时，温度升高，油膨胀压力增高，通过压力释放装置使油膨胀和分解产生的不正常压力得到及时释放，以免损坏油箱，造成更大的损失。作用于信号报警或跳闸。5瓦斯保护是指变压器发生内部短路（包括

20、匝间短路），但是短路电流达不到电流保护定值时，而使被保护变压器直接跳闸的一种保护。它属于变压器的主保护，正常运行中不能解除。变压器按照瓦斯继电器的动作压力分为轻重两种情况，重瓦斯动作于跳闸，轻瓦斯根据情况可动作于跳闸，也可动作于信号。瓦斯保护动作机理是由于内部短路产生电弧，电弧将击穿绝缘油，产生瓦斯气体。因此，瓦斯保护对于油浸式变压器来说是有意义的；对于干式变压器，根本没有绝缘油的存在，谈不上瓦斯保护。但是对于干式变压器，需要加强的是温度保护，以确保变压器线圈绝缘状况，因此干式变压器一般设置了两个层次的温度保护：低温报警、高温跳闸，具体温度值的设定可根据变压器厂家的说明来进行。对于油浸式变压器，也有温度保护，但大多数是采用带电接点的温度计来实现的，信号也只是动作于报警，精度较差。干式变压器的温度保护直接采用埋在线圈内部的测量元件来实现，通过测温装置不但可以输出报警或者跳闸信号，还可以通过数字表指示出当前温度，精度要高得多。6油位保护及冷却器全停保护：油位保护：反应油箱内油位异常的保护。发报警信号冷却器全停保护：大型变压器配有各种的冷却系统。运行中，若冷却器全停，变压器温度会升高，如不用时处理，可能导致变压器绕组绝缘损坏。冷却器全停保护，在变压器运行中冷却器全停时动作，作用于报警信号，经长延时跳闸。7间隙保护：保护中性