继电保护-韩小军

1、继电保护现场运行及操作第一章 绪 论一、电力系统中发生短路及其危害一、电力系统中发生短路及其危害 ： 短路是指电路中电源向负载的两根导线不经过负载而相互直短路是指电路中电源向负载的两根导线不经过负载而相互直接接通，就发生了电源被短路的情况。这是电路中的电流可能接接通，就发生了电源被短路的情况。这是电路中的电流可能增加到远远超过导线所允许的电流限度。增加到远远超过导线所允许的电流限度。 电力系统中发生短路时，不禁电流增加，而且电压也会降低，电力系统中发生短路时，不禁电流增加，而且电压也会降低，从而造成以下后果：从而造成以下后果：电力系统短路时，有很大的短路电流通过故障点并在故障点处产电力系统短路

2、时，有很大的短路电流通过故障点并在故障点处产生电弧，从而烧坏故障设备。生电弧，从而烧坏故障设备。短路电流不仅通过故障设备，还要通过非故障设备，由于短路电短路电流不仅通过故障设备，还要通过非故障设备，由于短路电流的热效应和电动力效应，也会损坏故障设备和非故障设备或流的热效应和电动力效应，也会损坏故障设备和非故障设备或缩短其使用寿命。缩短其使用寿命。电力系统短路时，短路点附近电压降低，破坏用户正常工作。电力系统短路时，短路点附近电压降低，破坏用户正常工作。由于电压的降低，还可能破坏发电厂间并列运行的稳定性，从而由于电压的降低，还可能破坏发电厂间并列运行的稳定性，从而扩大事故，甚至瓦解整个电力系统。

3、扩大事故，甚至瓦解整个电力系统。 二、继电保护和安全自动装置的简单定义二、继电保护和安全自动装置的简单定义 当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，需要向运行值班人员及时发出警告信号，事件时，需要向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令,以终以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施、用于保护电力元件的成套硬件这种自动化措施、用于保护电力

4、元件的成套硬件设备，一般称为继电保护装置；用于保护电力系设备，一般称为继电保护装置；用于保护电力系统的，则称为电力系统安全自动装置。统的，则称为电力系统安全自动装置。三、继电保护装置及电力系统安全自动装置的作用：三、继电保护装置及电力系统安全自动装置的作用：继电保护装置的作用：继电保护装置的作用： 继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行。任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行。电力系统安全自动装置的作用：电力系统安全自动装置的作用： 电力系统安全自动装置则用以快速恢复电力系统的完电力系统安全自动装置

5、则用以快速恢复电力系统的完整性，防止发生和终止已开始发生的足以一起电力系整性，防止发生和终止已开始发生的足以一起电力系统长期大面积停电的重大系统事故，如失去电力系统统长期大面积停电的重大系统事故，如失去电力系统稳定、频率崩溃或电压崩溃等。稳定、频率崩溃或电压崩溃等。四、继电保护在电力系统中的基本的任务：四、继电保护在电力系统中的基本的任务： 当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统的断路器发出跳闸命令，使故障元件及

6、时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等如保持电力系统的暂态稳定性等)。 反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常例如有无经常值班人员值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事

7、故装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。护装置允许带一定的延时动作。五、对继电保护的四项基本要求五、对继电保护的四项基本要求 为使继电保护装置能更好的完成上述两项任务，应满足以为使继电保护装置能更好的完成上述两项任务，应满足以下四项基本要求：可靠性、选择性、灵敏性和速动性。下四项基本要求：可靠性、选择性、灵敏性和速动性。X X X QF1LIQF2QF5QF6QF3QF4K2K1六、继电保护的分类按被保护的对象分类 输电线路保护、发电机保护、变压器保护、母线保护等 按

8、保护原理分类 电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等 按保护所反应故障类型分类 相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、失步保护、失磁保护等按继电保护装置的实现技术分类 机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等 按继电保护测量值与整定值的关系分类 过量保护（测量值整定值时动作） 欠量保护（测量值整定值时动作）按保护所起的作用分类 主保护、后备保护、辅助保护等、七、继电保护工作回路七、继电保护工作回路KAKTKS信号IQFTAYRt八、继电保护的发展简史八、继电保护的发展简史继电保护原理继电保护原理随电力系统的发展而不

9、断随电力系统的发展而不断发展。发展。继电保护装置继电保护装置随着构成继电器的元器件随着构成继电器的元器件制造技术发展而变化。制造技术发展而变化。 19011901年年 19081908年年 19101910年年 19201920年年 19271927年年 过电流保护过电流保护差动保护差动保护 方向电流保护方向电流保护 距离保护距离保护 高频保护高频保护 微波保护微波保护 行波保护行波保护 原理发展原理发展微机化微机化网络化网络化智能化智能化保护、控制、保护、控制、测量、通信一测量、通信一体化体化微机型微机型 机电型机电型( (电磁型、感应型）电磁型、感应型）整流型整流型 6060年代年代晶体管

10、型晶体管型 5050年代年代7070年代年代8080年代年代集成电路型集成电路型 9090年代年代装置发展装置发展5050年代年代 7070年代年代 第二章第二章 电网的电流保护电网的电流保护第一节第一节 电流保护的接线方式电流保护的接线方式 把大电流变成小电流，大电压把大电流变成小电流，大电压变成小电压。满足继电器的要求变成小电压。满足继电器的要求 变比误差和角度误差变比误差和角度误差三相完全星型接线三相完全星型接线三相不完全星型接线三相不完全星型接线一、电流保护的接线方式1、电流互感器（1）电流互感器的极性和一、二次电气量的正方向。I1I22、电流保护的接线方式（） 三相完全星形接线III

11、IA。IB。Ia. .IC。Ib。TAcTAbTAakA1kA2kA3Ic.（2）两相不完全星形接线.IIIA。IB。Ia. .IC。TAcTAakA1kA2IcIb两相不完全星型接线少一组互感器和继电器.IA。IB。Ia. .IC。TAcTAaIcIIIIk两互感器三继电器不完全星形接线可以反映B相的电流 第二节第二节 三段式电流保护三段式电流保护瞬时电流速断保护。限时电流速断瞬时电流速断保护。限时电流速断保护。定时限过电流保护。保护。定时限过电流保护。 瞬时电流速断保护和限时电流速瞬时电流速断保护和限时电流速断保护断保护定时限过电流保护定时限过电流保护线路相间短路的三段式电流保护装置三段式

12、电流保护装置：段、瞬时电流速断保护。 段限时电流速断保护。段定时限过电流保护。信号IA。IB。Ia. .TAaIc.QF1QF原理图TAcIIIIIIIttKA2kA4KA3kA6kA5kA7KA1KT1KT2KMKS1KS2KS3IC。控制电源小母线段电流段电流段电流TAcTAaKA6KA7KA5KA4KA3KA2KA1ACNKS1KS2KS3起动信号起动信号交流电流回路交流电流回路WC+FUWCKA2KA1KA3KA4KA5KA6KA7KT1KT2KMKS1KS3KS2KMKT1KT2LTQF1直流回路熔断器跳闸回路展开图第三章 电网的距离保护 即反映电流的增大，又反映电即反映电流的增大，

13、又反映电压的降低压的降低 利用阻抗继电器构成，分为利用阻抗继电器构成，分为三段，保护范围增大了。三段，保护范围增大了。灵敏度高了，保护范围大了。灵敏度高了，保护范围大了。一、距离保护的概念距离保护是反应被保护线路始端电压和线路电流比值而工作的一种保护，这个比值被称为测量阻抗，表示为ZM 。 二、距离保护基本原理 根据基本的欧姆定律（Z=U/I）通过计算测量电压和测量电流的比值求得测量阻抗Z。然后用Z与对应于保护范围末端的阻抗定值Zzd进行比较，如果Z小于Zzd则认为是区内故障，保护动作。如果Z大于Zzd则认为是区外故障，保护不动作。因此距离保护本质上应该叫作阻抗保护，但由于考虑到线路阻抗与线路

14、长度也就是距离有关，因此也就被叫成了距离保护。三、三段式距离保护逻辑框图 （1）电压二次回路断线闭锁元件。当电压二次回路 断线 时 ，保护会误动作。为防止 电压二次回路线断线时保护的误动作，当出 现电压二次回路断线时可将距离保护闭锁。 （2）起动元件。被保护线路发生短路时，立即起动保护装置，以判别被保护线路是否发生故障。 （3）、 、段测量元件。Z、Zll、Z，用来测量故障点到保护安装处阻抗的大 小（距离的长短），以判别故障是否发生在保护范围内，决定保护是否动作。 （4）振荡闭锁元件。振荡闭锁元件是用来防止当电力系统发生振荡时距离保护的误动作。在正常运行或系统发生振荡时，振荡闭锁装置可将保护闭

15、锁；而当系统发生短路故障时，解除闭锁开放保护。所以振荡闭锁元件又可理解为故障开放元件。 （5）时间元件。根据保护间配合的需要，为满足选择性而设的必要延时。 正常运行时，起动元件Z、Zll、Z，均不动作，距离保护可靠地不动作。 当被保护线路发生故障时，起动元件起动、振荡闭锁元件开放， Z、Zll、Z， 测量故障点到保护安装处的阻抗，在保护范围内故障，保护出口跳闸。4zztzt起动元件振荡闭锁逻辑判别出口电压互感器二次断线电压二次回路断线信号1235三段式距离保护原理框图注意非门注意非门 第四章 输电线路纵联保护1.反应单侧电气量保护的缺陷 1)类似距离、零序之类的保护尽管在继电保护中起着非常重要

16、的作用，但其有着不可回避的缺点，也就是从原理上它们不能实现对被保护线路全线的故障实现瞬时保护。因为它们无法区别线路末端故障和邻线首端故障。 2)如 图所示，F1和F2两处的故障，由于电气距离很近，如果要求由距离或零序保护的保护1实现对保护范围末端的故障F1实现瞬时切除，那么不可避免的情况是当F2点发生故障时保护会误动作扩大停电范围。而为了保证选择性，我们只有缩短保护1瞬时段保护的保护范围，靠延时段来切除线路末端故障。保护1F1F2保护22.反应两侧电量的输电线路纵联保护1)由于对故障的快速切除是保证系统稳定性的重要手段，因此我们对于主保护的要求就是能以最快的速度有选择性地切除被保护设备的故障。

17、如果我们能综合处理保护1保护2两端的故障信息，当两侧保护均认为正方向故障时判为区内故障，两侧保护同时动作。 2)当任一侧保护认为是反方向故障时则判为区外故障，两侧保护均不动作。这样就可以区分本线末端和邻线首端的故障，从而保证对被保护线路任一点故障保护都能瞬时切除。 3)由于综合了两侧的信息，因此这种保护被称为纵联保护。我们过去常接触到的由纵联方向保护和纵联距离保护，其实两者的原理是一样的，所谓的纵联距离无非是用带有方向性的距离元件代替了纵联方向保护中的方向元件而已，两者并没有实质的区别。7.纵联差动保护动作原理 1）纵联电流差动保护 纵联电流差动保护，对两侧信息的综合更加直接。它是将两侧的电气

18、量直接综合计算处理。它还有的原始形态是导引线纵差保护，简单地说就是在两侧保护间铺设一条电缆，从而将两侧的电气量组合在一起，引入差动继电器。 2)区外故障时流过两侧的电流为穿越性电流，理论上不会有差流流过差回路；当区内发生故障时两侧电流均流向故障点，在二次流过差回路从而保护动走。3) 显然这种保护方法非常的简单，然而却也有着最大的缺点，就是它只适于较短的线路。当线路太长时，短引线电缆在铺设和维护成本上都难以实现。4)不过随着光纤通讯技术的飞速发展，我们可以把两侧的电气量从模拟量变换成数字量方便的在两侧保护之间传递，方便的进行差流的计算。这就是我们目前被广泛采用的电流纵联差动保护。I 举例：纵联电

19、流差动保护 M1IN1IM2IN2I正常运行或区外故障： ,IIN1M1N2M2II0IIIN2M2r 不动作 rII 举例：纵联电流差动保护 M1IN1IM2IN2I区内故障： 动作 rILHkLHN1M1N2M2rnInIIIII/ )( dzI8.纵联保护运行注意事项 最后需要注意的时，由于纵联保护是综合两侧信息的保护。因此两侧的保护必须同时投入或退出运行，这是非常重要的。举一个例子，在图1中线路两侧配置闭锁式纵联保护。如果 保护2退出而 保护1在运行状态。如果发生F2点故障，保护1判为正方向故障，而收不到闭锁信号（本侧不发，对侧因为停用也不发闭锁信号），则保护会区外故障误动作。 第五章

20、 纵联保护通道1.纵联保护电力载波通道2.纵联保护光纤通道的组成继电保护用光纤通道：继电保护所采用的光纤通道主要有两种方式，一是为保护装置敷设专用的光纤通道，二是复用现有的数字通信网络。相应的系统连接方式有专用方式和复用方式两种。1)专用通道方式 专用方式需为继电保护敷设专用的光纤通道，在此通道中只传输继电保护信息。由于受光端机的工作距离的限制和敷设光缆费用的制约（主要由光头的发送功率和接受灵敏度决定），专用方式的通信距离一般在80KM以内。 专用方式的优点是光缆的纤芯经熔纤后由光缆终端箱直接进入保护设备的光端机，不需附加其他设备，可靠性高而且由于不涉及通信调度，管理也较方便。目前，专用方式主

21、要应用于距离较短的城网线路保护以及发电厂与电力系统之间的短联络线保护。专用方式系统连接图 2）复用通道方式 复用方式则是利用数字PCM复接技术，利用现有的光纤通道和微波通道，对继电保护的信息进行传输。复用方式利用64kbit/s的数字接口经PCM终端设备或利用2M接口直接接入现有数字用户网络系统，不需再敷设光缆，同时传输距离大大提高，可延伸到数字用户网络的每一个通信接点。 继电保护利用复用方式传输数据信息时，需在通信室内增加数字复用接口设备并和数字复用设备相连接。复用方式主要用于长距离输电线路的保护。保护装置与64k复接设备连路图 保护装置与2M复接设备连路图 第六章 自动重合闸一、 自动重合

22、闸的作用自动重合闸装置是当断路器跳开后按需要自动投入的一种自动装置。重合闸的成功率 =重合闸成功的次数总动作次数一般在6090%之间二、电力系统中采用自动重合闸的原因： 电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故障一般不到10。因此，在由继电保护动作切除短路故障之后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。因此，自动将断路器重合，不仅提高了供电的可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送电容量。所以，架空线路要采用自动重合闸装置。 三、重合闸的起动方式l 按控制开关位置与断路器位置不对应的原则起动 不对应启动方式的优点

23、：简单可靠，还可以纠正断路器误碰或偷跳，可提高供电可靠性和系统运行的稳定性，在各级电网中具有良好运行效果，是所有重合闸的基本启动方式。其缺点是，当断路器辅助触点接触不良时，不对应启动方式将失效。l 由保护起动 保护起动方式，是不对应启动方式的补充。同时，在单相生命闸过程中需要进行一些保护的闭锁，逻辑回路中需要对故障相实现选相固定等，也需要一个保护启动的重合闸启动元件。其缺点是，不能纠正断路器误动。四、重合闸不应动作的情况 用控制开关或通过遥控装置将断路器跳开 手动合闸于故障线路第七章 主变保护 第一节 变压器的故障类型和不正常工作状态一、变压器的故障 油箱内部故障各相绕组之间的相间短路； 单相

24、绕组部分线匝之间的匝间短路； 单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障。油箱外部故障引出线的相间短路；绝缘套管闪烁或破坏、引出线通过外壳发生的单相接地短路。二、变压器的不正常运行状态 l外部相间短路引起的过电流；l外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；l负荷超过额定容量引起的过负荷；l漏油等原因引起的油面降低。l过励磁。三、变压器应装设的保护 l瓦斯保护：防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低。 l纵差动保护或电流速断保护：防御变压器绕组、套管及引出线上的故障。 上述保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。l外部相间短路的后备保护 过电流保护低电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保

25、护负序电流及单相式低电压起动的过电流保护阻抗保护 l 外部接地短路的后备保护 变压器中性点接地运行：零序电流保护自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器：应增设零序方向元件中性点不接地的变压器：零序过电压保护中性点经过放电间隙接地的变压器：间隙电流保护和零序电压保护 l过负荷保护 l过励磁保护l变压器的其他非电量保护 油温高保护冷却器故障保护压力释放保护等 第二节 变压器的纵差动保护一、主变差动保护基本原理 1) 变压器差动保护与其它类型的差动保护一样其在原理上是遵循基尔霍夫电流定律（KCL）的。KCL定律的基本含义是流入与流出同一点的电流相量和为零。尽管变压器由于在电的联系之外还

26、会有磁的联系存在，因此并不是完全符合KCL定律。但在可以接受的近似情况下，我们还是可以将KCL定律在变压器差动保护上应用的。在图中我们一两卷变压器为例对变压器差动保护的原理作简要的分析电源侧负荷侧TA1TA2负荷(或区外故障)电流方向差动保护K1K2TI1I2ICD 2) 图中我们可以看到差动保护取变压器各侧的电流进入差动保护。变压器差动保护的范围为各侧电流互感器共同包围的部分。如果采用外附电流互感器则保护范围包括变压器套管到外附互感器间的引线部分，如果采用变压器套管电流互感器则保护范围不包括外部引线。3)当正常运行或发生外部故障时（K2），根据KCL定律在近似的情况下将变压器差动保护的保护范

27、围内（各侧TA围成的范围）看作一个点那么流出和流入该点的电流相量和为零，即流出等于流入。 4)这样流过两个电流互感器的电流也应该是相等的，考虑到图中电流互感器极性端的布置情况，在二次回路中变压器两侧的互感器二次电流方向应该是相反的，即I1=-I2。于是差动保护中将不会流过差动电流，即差动电流ICD=I1+I2=0,所以差动保护不会动作。 5)当发生区内故障时（K1），电源侧提供故障电流流过TA1并进入变压器差动回路，而TA2中并没有电流流过(I2=0)，这样就会出现差动电流ICD=I1+I2=I1,于是差动保护动作。即使TA2侧存在电源，其电流方向也是从母线流向变压器的。 6)当把差动保护范围

28、内部看作一个点时，两侧的电流均是流入该点的了，根据KCL定律I1+I2+故障电流0。这时ICD=I1+I2故障电流，差动电流不为零，差动保护动作。这就时变压器差动保护的基本原理，其实也是所有差动保护的基本原理。二、变压器差动保护的不平衡电流 变压器励磁涌流所产生的不平衡电流; 三相变压器接线产生的不平衡电流; 由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流; 由电流互感器变比误差产生的不平衡电流; 带负荷调整变压器分接头位置改变产生的不平衡电流。三、变压器励磁涌流1、励磁涌流大小l正常情况下：(0.020.05)(0.020.05)I IN Nl外部短路时：更小l电压突然增加（空载投入变压器或外部故

29、障切除后电压恢复）时：4848 I IN N 励磁涌流2、影响涌流特征的因素： 合闸时电压的初相角 对于单相变压器而言，当= 0时合闸，涌流最严重。当= 90时合闸，将不产生涌流。 对于三相变压器而言，三相电压的相角互差120，所以无论电压初相角是多少总会产生励磁涌流。 铁芯中剩磁的大小和方向 变压器铁芯的饱和磁通3、防止励磁涌流影响的方法 采用具有速饱和铁芯的差动继电器 采用间断角原理的差动保护 利用二次谐波制动 利用波形对称原理的差动保护四、变压器差动保护的大差和小差指的是什么？ 1)其实在本质上讲两者没有区别，均是对变压器差动保护的简称。之所以称为大和小只是其电流互感器配置不同，从而保护

30、的范围大小稍有区别而已。图一为以110KV/10KV双绕组变压器为例简化的变压器差动保护电流互感器配置图。110KV母线10KV母线TA1TA2TA3大差小差图一图一 变压器差动保护电流互感器配置图变压器差动保护电流互感器配置图 2) 图中TA1为110KV侧外附电流互感器，TA2为变压器110KV侧套管电流互感器，TA3为10KV侧外附电流互感器。由于早期电流互感器的二次绕组数量的限制，变压器差动保护不能全部采用外附电流互感器，特别是变压器差动保护双套配置的情况下经常会出现一套差动采用外附电流互感器（TA1和TA3），而另一套差动保护采用套管电流互感器的情形（TA2和TA3）。 3)图中可以

31、清晰的看到TA1和TA3构成的差动保护的范围明显大于由TA2和TA3构成的差动保护，其不仅保护变压器本体还保护变压器高压侧引线，因此我们将TA1和TA3构成的差动保护叫做大差，而将由TA2和TA3构成的差动保护叫做小差。 4）随着电流互感器二次绕组的增多，目前推荐的接线方式是两套差动保护均采用外附电流互感器，构成两个大差。这样可以使变压器差动保护的范围最大化，这是明显的优势。当然大差在断路器带路操作时会存在倒换电流试验端子的操作，有些情况下还会需要退出差动保护这也是其不足之处。5.变压器间隙保护的构成和作用1)对于中性点不接地运行的变压器，当系统发生接地故障时会在变压器中性点产生高电压，从而威

32、胁变压器的绝缘。为此当中性点不接地时，我们会在变压器中性点与大地之间设置放电间隙，当因接地故障而在变压器中性点产生高电压时，通过放电间隙击穿的方式保证中性点的电位不至于威胁到变压器的安全。 2）当然这种方式还只是保证变压器本身安全的权宜之计而已，对于这种情况我们最需要做的还是切除系统故障。为此变压器保护设置了间隙保护，间隙保护在变压器中性点不接地时投入。间隙保护采用零序电流继电器和零序电压继电器并联的方式构成，经短延时（一般为0.5秒）出口跳闸。 3)当系统发生接地故障时，如果高电压尚不足以使放电间隙击穿，那么接在母线TV零序电压回路的零序电压继电器在合理整定的前提下会动作；如果放电间隙击穿，

33、那么接在间隙与大地之间的间隙电流TA中流过的电流又会使零序电流继电器动作； 4）如果接地故障为间歇性弧光接地，则会出现零序过压继电器和零序电流继电器交替动作的情况，也不至于出现使间隙保护的时间元件返回的问题；当间隙保护延时达到，保护出口跳开变压器各侧断路器从而切除故障。变压器间隙保护 第二节 变压器的瓦斯保护 瓦斯保护是反映故障时的气瓦斯保护是反映故障时的气体而构成的保护装置体而构成的保护装置 分为轻瓦斯保护和重瓦斯保分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护护故障时产生的电弧是流分解成气体。故障时产生的电弧是流分解成气体。变压器的瓦斯保护 在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路点电弧使变压器油及其他绝缘材料分

34、解，产生气体（含有瓦斯成分），从油箱向油枕流动。 反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护。瓦斯保护的测量继电器为气体继反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护。瓦斯保护的测量继电器为气体继电器。电器。 气体继电器安装于变压器油箱和油枕的通道上，为了便于气体的排放，安装时需要有一定的倾斜度：变压器顶盖与水平面间应有11.5的坡度；连接管道应有2一4的坡度。2.瓦斯保护的基本原理1)瓦斯保护可以反映变压器油箱内的各种故障。常用的瓦斯继电器提供轻瓦斯报警和重瓦斯跳闸两种功能。轻瓦斯功能是当变压器内部出现过热、低能量的局部放电等不严重的局部故障时，变压器油分解产生的气体上浮集于继电器的顶部，达到

35、一定体积时，继电器内上置磁铁使上干簧管触点接通启动告警信号； 2)重瓦斯保护是当变压器内部出现高能量电弧放电等严重故障时，变压器油急剧分解产生大量气体，通过气体继电器向储油柜方向释放，形成的油、气流达到一定流速，冲击瓦斯继电器挡板，下置磁铁使下干簧管触点接通启动跳闸。3.主变差动保护及瓦斯保护保护范围的区别差动保护和瓦斯保护均为变压器的主保护。正常情况下均应投入。瓦斯保护的范围基本上以变压器本体油箱内部为限。某些差动保护无法反映的故障，比如绕组少数线匝的匝间短路就必须依赖瓦斯保护切除。 第八章 母线及失灵保护1.母线保护的动作原理1)现在的母线差动保护，其基本原理均遵循基而霍夫电流定律（KCL

36、定律），即流入流出同一点的电流相量和为零。将母线考虑为一个点，那么在正常运行和区外故障时将母线上所有连接元件的电流求相量和，将为零。而在母线故障时，母线上各连接元件的电流相量和不为零，将等于母线的故障电流。母差保护同时得以动作，切除故障。这是母线保护的一般原理。 2)微机母线差动保护（包括BP-2B、RCS-915AB等）差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。2.

37、 母线保护互联的作用 1）当双母线处于类似单母线运行的状态时，比如母联断路器控制回路断线或是某单元同时接在两条母线上（两个母线刀闸均合上），当一条母线发生故障时只是故障母线出口不能切除故障，另一条母线仍会提供故障电流。这时最好的动作方法是同时切除两条母线。2）于是母线保护设置了互联功能。当母线保护处于互联状态时，任一母线动作将会引起两条母线的出口动作，切除两条母线。互联的实现有两种方法，其一是在两个母线刀闸同时合入的时候自动将保护设为互联状态，为了保证互联动作的可靠性保护还设置了互联投入（单母线运行）压板用来人为的使保护处于互联状态，这一功能一是保证刀闸双跨时互联的可靠动作，二来当母线处于其它

38、类似单母线运行状态时也可方便的使母线保护处于互联。 3.母线保护互联操作的一般要求： 1)由于互联状态下一条母线出口会切除两条母线，因此我们必须对互联的操作给予足够的重视。 母差保护的互联（单母线运行）压板的投退原则如下：母差保护的互联压板的作用只用于倒闸操作，倒闸操作前应投入该压板，倒闸操作完以后若母差保护无异常应立即将该压板退出。 2)正常情况下，如清扫母线、母线刀闸检修、母线PT预试或母联开关检修等工作需要倒单母线运行，母差和失灵保护跳闸压板应全部投入。在倒闸操作前应将互联压板投入，倒闸操作结束后检查母差保护无异常，应立即将互联压板退出。 3)在倒单母线运行恢复送电前，当用母联开关空充母

39、线时，互联压板不允许投入，否则在空充于故障母线时将造成非故障母线全停，空充母线无问题后再投互联压板，继续进行倒闸操作。倒闸操作结束倒成正常运行方式后检查母差保护无异常，应立即将互联压板退出。4)对于母联开关更换CT工作倒单母线后在恢复正常方式合母联开关空冲母线前，必须退出所有母差保护跳闸出口压板，只保留母差跳母联开关压板，失灵保护跳闸压板应全部投入，同时退出互联压板。空充母线无问题后投入互联压板将一主变或负荷线路开关倒到另一母线做母联CT的向量，待向量检查正确后投入所有母差跳闸出口压板继续进行倒闸操作，倒闸操作结束后检查母差保护无异常，应立即将互联压板退出。3.倒闸操作时母线保护的互联（单母线

40、）压板投退与母联断路器控制直流停投间的顺序问题 1)双母线接线形式的变电站倒闸操作时，由于会出现一个单元的两个母线刀闸均在合位的情况，这时两条母线相当于一条母线运行。如果某条母线发生故障时，由于正常母线会通过两个母线刀闸形成的回路向故障母线提供故障电流，所以必须切除两条母线才会最终切除故障。2)现在的母线保护（PMH-150、RCS-915、BP-2A/B等）都设计有互联（单母线）压板，该压板投入时母线保护动作均切除两条母线，而不再进行故障母线的判断和选择。尽管保护本身可以根据母线刀闸的位置判定这种运行方式，但为了保证可靠性现在的运行规程都规定在倒闸操作前要投入该压板。 3)另外对于双母线接线

41、形式的变电站进行倒闸操作时，必然会出现两个母线刀闸同时合入，然后再拉开某个母线刀闸的情况。为了防止在进行拉开刀闸的操作时由于不可预期的原因造成母联断路器跳开，从而形成带负荷拉刀闸的情况的出现。一般在倒闸操作前我们要停用母联断路器的控制直流。 4)那么互联（单母线）压板的投退和母联断路器控制直流的停投间是否有顺序的要求呢？我们不妨举例说明。首先我们假设是先投入互联（单母线）压板，再停用母联断路器直流的顺序。那么在投入压板后，母线保护失去选择性。如果发生了母线故障，结果就是两条母线同时被跳开从而切除故障。 5)我们再假设是先停用母联断路器控制直流，然后投入互联（单母线）压板的方式。那么如果停用控制

42、直流后发生母线故障，母线保护仍具有选择性。首先应该是母线保护动作跳开故障母线上的所有连接元件，包括母联断路器。然而此时母联断路器的控制直流已经停用，因此母联断路器无法跳开。 6)正常母线仍将通过母联断路器向故障母线提供故障电流。对于这种情况，各种母线保护均能相继动作切除正常母线上的连接元件以彻底的切除故障，不过这种相继动作一般需要几十毫秒的延时。 7)综合以上分析我们可以看到无论是先进行那种操作，只要第一步操作已经完成（投压板或停直流），那么当发生母线故障时最终的结果都是要跳开两条母线。而如果采用先停直流的方法，切除两条母线的动作行为是相继的，其所需时间较先投入压板的方式要长一些，对系统稳定性

43、的影响显然会更大。因此我们觉得在倒闸操作时，还是先投入互联（单母线）压板的方法更好些。8)说过了倒闸操作前压板和直流的操作顺序，我们还要考虑到倒闸操作结束后两者的顺序问题。其实讨论的思路与上面一样，如果先退出压板的话还是有可能形成相继动作的局面。所以在倒闸操作结束后，应该先投入母联断路器的控制直流然后再退出互联（单母线）压板。5.母线保护中母线分裂运行压板的作用1)当双母线允许且母联断路器断开时，我们称其为母线分裂运行。有些型号的母线保护（BP-2A/B，RCS-915的某些产品），设置母线分裂运行压板。 2)当母线分裂运行时，如果某条母线上无大电源，那么该母线发生故障时,由于另一条母线上的连

44、接元件中还会有较大的负荷电流流出母线，可能会造成差动启动元件（大差，即所有两条母线上的连接元件的电流求向量和，不包括母联）的灵敏度可能不够。此时装置将自动降低大差的比率制动系数，保证可靠动作。 3)理论上讲母线分裂运行的方式，母线保护装置可以根据母联断路器的位置及连接元件的母线刀闸位置等开关量的变化来判断，但考虑到可靠性的问题还是设置了母线分裂运行压板在一次设备分裂运行的情况下人为的投入（尤其，当母联开关检修时，此压板一定要投入）。 4)该压板的投退方法：双母线分裂运行后，即断开母联断路器后投入；合入母联断路器前退出。 注意：单母线运行时，即使母联断路器断开了，也不要投入此压板。6.母线保护中

45、复合电压闭锁继电器的作用1)由于母线保护动作后涉及的元件多、停电范围广，因此防止母线保护误动特别是类似误碰出口继电器等人为原因造成的母线保护误动有着非常重要的意义。母线保护加装复合电压闭锁继电器就是常用的一种手段。复合电压继电器通常由接在线电压上的低电压继电器和负序电压继电器以及零序电压继电器组成。 2）复合电压继电器反映各种类型的故障，当母线故障时可靠动作。其接点和母线保护出口接点串连使用，动作后出口跳闸。如果母线没有故障，只是由于元件损坏或是人为原因造成母线保护动作，由于复合电压继电器不会动作，从而可以可靠的防止母线保护误动跳开连接元件。3)当出现因TV失压以及因为复合电压继电器损坏造成的

46、复合电压闭锁长期开放的情况时，母线保护只是少了一个防止误动作的环节，在母线故障时还是能够正确动作的。因此我认为这时应保持母线保护继续运行，而不必将其退出。而当发生复合电压继电器损坏从而使其接点无法闭合的情况时，由于母差保护即使动作因为复合电压闭锁无法开放也无法跳闸，因此我们必须退出母线保护，及时处理。 4）由于出口环节多加了一个闭锁接点，不可避免的会影响母线保护动作的可靠性。 在一次系统为3/2接线的情况下，由于母线保护误动跳开一条母线不会影响一次设备供电，因此3/2接线的母线保护不设复合电压闭锁。7.禁止断路器与其两侧接地刀闸同时在合入位置 1)当断路器两侧接地刀闸同时在合位，如果这时合上断

47、路器，则通过接地刀闸和断路器在两个接地点间形成回路。考虑到变电站存在较大的电磁感应以及地网存在接触电阻以及分布不均匀，因此两个接地刀闸接地点并不在一个等电位面上，两点之间存在电位差。必然会有电流I流过，这一电流的大小决定于两接地点间的电位差。下图为简化示意图。2)电流I流过电流互感器TA，必然要在二次感应出相应的电流。这一感应出的二次电流会流入诸如母线保护等运行设备，对他们产生影响。现场曾出现过由于上面的原因造成母线差动保护出现差流被判为TA断线，从而闭锁保护的情况。 3）更有甚者，如果发生变电站出口接地短路的情况时，大量的接地故障电流会流过变电站地网。由于接地刀闸和断路器均在合位构成通路，接

48、地电流有一部分也会流过电流互感器一次，从而可能在母线保护中产生足以使保护动作的差动电流，考虑到出口故障时母线电压降低也可能使母线保护复合电压闭锁继电器开放，从而造成母线保护误动作。综上，断路器和其两侧接地刀闸同时在合入位置的情况是不允许的。母线断路器TAI接地故障电流8.有关失灵启动回路的基础知识 1）所谓失灵保护其实全称为断路器失灵保护，或叫做断路器操作失灵保护。是指当保护动作发出跳闸令后，由于操作回路或断路器本身的原因，断路器没有跳开时，启动失灵保护跳开失灵元件所在母线的其它所有连接元件以隔离故障的一种保护。 2）对于断路器失灵的判决一般为保护动作 (CKJ闭合)，但本单元仍流过电流（LJ

49、A、B、C闭合），经一定延时（从保护动作倒断路器可靠跳开的时间加上一定的裕度）即可判为断路器失灵。下图是典型的失灵保护启动回路的示意图。9.失灵保护的电流判别元件正常运行时是否可能处于动作状态失灵保护的电流判别元件正常运行时可能处于动作状态。这是因为失灵判别电流定值的整定原则为：“对保护范围末端的故障有灵敏度，并尽可能躲过负荷电流”。为了保证灵敏度，有些时候定值不能躲过负荷电流。那么在正常运行且负荷电流较大时，失灵保护的电流判别元件可能动作。 10.在双母线接线形式的变电站中，通常其PT二次设计有并列回路，试问当一组PT检修时，能否利用该回路维持一次母线的运行方式不变？为什么？ 1）不允许，此时应将母线倒为单母线方式，而不能维持母线方式不变仅将PT二次并列运行。因为如果一次母线为双母线方式，母联开关为合入方式，单组PT且PT二次并列运行时，当无PT母线上的线路故障且断路器失灵时，失灵保护首先断开母联开关，此时，非故障母线的电压恢复，尽管故障元件依然还在母线上，但由于复合电压闭锁的作用，使的失灵保护无法动作出口。 第九章 继电保护二次回路1.PT并列或断线信号的含义和处理 目前的保护在中央信号部分都有“PT并列或断线”信号。它放映的不是电压互感器本身的异常，而是电压切换回路的问题。其接线示意图如下：+XMPT并列或断线信号1YQJ 2