第七章供电系统的继电保护

1、工程电磁场工程电磁场供电技术供电技术1第七章第七章 供电系统的继电保护供电系统的继电保护 第一节第一节 概述概述第二节第二节 供电系统单端电源供电网络的保护供电系统单端电源供电网络的保护 （重点）第三节第三节 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护 （重点/难点）第四节第四节 电力电容器与高压电动机的保护电力电容器与高压电动机的保护第五节第五节 微机型继电保护简介微机型继电保护简介 （难点）工程电磁场工程电磁场供电技术供电技术2第一节第一节 概述概述 （一）基本任务（一）基本任务 （1 1）在电气元件发生故障时，作用于断路器跳闸，切除故）在电气元件发生故障时，作用于断路器跳闸，切除故障元件。

2、障元件。 （2 2）在电气元件异常运行时，及时发出报警信号。）在电气元件异常运行时，及时发出报警信号。 一、继电保护装置的任务及要求一、继电保护装置的任务及要求继电保护装置继电保护装置的原理框图的原理框图定值调整输入信号测量部分逻辑部分执行部分输出信号电流或电压电流或电压报警或跳闸报警或跳闸3续上页续上页 1. 1.选择性选择性 2. 2.速动性速动性 3. 3.可靠性可靠性 4. 4.灵敏度灵敏度离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的其它部分仍然正常运行。其它部分仍然正常运行。应尽快地动作，切除故障元件。应尽快地动作，切除故障元件。不应拒动；也不

3、应误动。不应拒动；也不应误动。表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。态反应能力的一个参数。 在在GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规电力装置的继电保护和自动装置设计规范中，对继电保护装置的灵敏度都有一个最小值的规定范中，对继电保护装置的灵敏度都有一个最小值的规定。k.minpop.1ISI保护装置一次动作电流保护装置一次动作电流保护区保护区的最小短路电流的最小短路电流（二）基本要求（二）基本要求4二、保护继电器二、保护继电器 （一）保护继电器分类（一）保护继电器分类 机电型机电型( (有电磁式、感应式）有电

4、磁式、感应式）电子型电子型（又称静态继电器）（又称静态继电器）微机型微机型（又称数字式保护继电器）（又称数字式保护继电器）组成元件组成元件 继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规定值时，其电气输出电路被接通（导通）或分断（关断）的自定值时，其电气输出电路被接通（导通）或分断（关断）的自动电器。动电器。 测量继电器：测量继电器： （主）（主）有或无继电器：有或无继电器： （辅助辅助）功能功能作为起动元件，如电流继电器、电压继电作为起动元件，如电流继电器、电压继电器、气体继电器、温度继电器等。器、气体继电器、温度继电器等。实现特定逻辑功

5、能，如时间继电器、信实现特定逻辑功能，如时间继电器、信号继电器、中间继电器等。号继电器、中间继电器等。5续上页续上页 1 1电磁式电流继电器电磁式电流继电器 动作电流动作电流Iop线线圈中的使继电器动作的圈中的使继电器动作的最小电流。最小电流。 rereopIKI 返回电流返回电流Ire线线圈中的使继电器由动作圈中的使继电器由动作状态返回到起始位置的状态返回到起始位置的最大电流。最大电流。 （二）常用电流继电器动作特性（二）常用电流继电器动作特性 返回系数返回系数IreYIIop016续上页续上页 用电磁式电流继电器用电磁式电流继电器KC构成保护装置时，还要用到电磁构成保护装置时，还要用到电磁

6、式时间继电器式时间继电器KT、信号继电器信号继电器KS以及中间继电器以及中间继电器KA作为辅作为辅助继电器。助继电器。 电磁式电流继电器的电流时间特性曲线电磁式电流继电器的电流时间特性曲线具有具有“定时限特定时限特性性”。由时间继电器由时间继电器KT预先整定预先整定动作电流由电流继电器动作电流由电流继电器KC预先整定预先整定ItIoptop0续上页续上页 2 2感应式电流继电器感应式电流继电器(KC) 电磁元件的作用使感应式电磁元件的作用使感应式继继电器兼有电器兼有“电流速断特性电流速断特性”，如图所示如图所示bb/d曲线。曲线。 速断电流速断电流Iqb是指是指继电器线圈中的使电继电器线圈中的

7、使电流速断元件动作的最流速断元件动作的最小电流。小电流。 速断电流速断电流Iqb与感与感应元件的动作电流应元件的动作电流Iop之比称速断电流倍数之比称速断电流倍数nqb。 感应式电流继电器的电流时间特性曲线感应式电流继电器的电流时间特性曲线具有具有“反时限特性反时限特性”，如下图所示曲线如下图所示曲线 abc，这一特性是其感应元件所产生的。这一特性是其感应元件所产生的。0acbdbIop10IopIqbtI反时限特性反时限特性反时限特性反时限特性三、继电保护装置的接线形式三、继电保护装置的接线形式 指互感器与电流继电器之间的连接方式如图所示。指互感器与电流继电器之间的连接方式如图所示。 KC1

8、ATA3TA2TA1QFTA1aKC2cbKC3TA32S2TA22S22S22S1B2S1C2S1III三相三继电器式三相三继电器式acTA1TA2AQF2S22S2C2S12S1TA1TA2KC2KC1II两相两继电器式两相两继电器式 继电器线圈电流继电器线圈电流Ik与电流互感器二次电流与电流互感器二次电流I2的比值称为接的比值称为接线系数线系数KW：kW21IKI四、继电保护装置的操作方式四、继电保护装置的操作方式 大中型变配电所的继电保护装置一般采用直流操作电源，大中型变配电所的继电保护装置一般采用直流操作电源，此时，高压断路器通常采用电压脱扣器跳闸的操作方式，跳闸此时，高压断路器通常

9、采用电压脱扣器跳闸的操作方式，跳闸能量来自电压源。能量来自电压源。KCTA2QFYCTI去分流跳闸方式去分流跳闸方式 交流操作电源的电压交流操作电源的电压受一次系统的影响很大，受一次系统的影响很大，过电流保护一般采用去分过电流保护一般采用去分流跳闸操作方式。作用于流跳闸操作方式。作用于断路器跳闸的能量通常来断路器跳闸的能量通常来自于电流源。自于电流源。 要求继电器触头的分要求继电器触头的分断能力足够大，而且先合断能力足够大，而且先合后断。后断。 工程电磁场工程电磁场供电技术供电技术10第二节第二节 供电系统单端电源供电系统单端电源 配电线路的保护配电线路的保护 按国标规定按国标规定，对对366

10、kV电力线路应装设：电力线路应装设：相间短路保护：相间短路保护：采用带时限的过电流保护和电流速断保护。采用带时限的过电流保护和电流速断保护。 单相接地保护：采用单相接地保护：采用绝缘监视装置或零序电流保护。绝缘监视装置或零序电流保护。 过负荷保护：过负荷保护：可能经常过负荷的电缆线路可能经常过负荷的电缆线路采用，采用，动作于信号。动作于信号。 二、带时限过电流保护二、带时限过电流保护 保护装置的动作时间是按整定的动作时间保护装置的动作时间是按整定的动作时间固定不变的，与故障电流大小无关；固定不变的，与故障电流大小无关；保护装置的动作时间与故障电流大小的平保护装置的动作时间与故障电流大小的平方成

11、反比关系。方成反比关系。定时限过电流保护定时限过电流保护反时限过电流保护反时限过电流保护一、单端电源配电线路的保护设置一、单端电源配电线路的保护设置 TA1TA2TA3QF2S22S12S22S22S1TA3TA2TA1KC3KC2KC12S1过 电 流 保 护电 流 回 路续上页续上页 1. .定时限过电流定时限过电流保护保护 一般由电磁式一般由电磁式继电器继电器KC、KT、KS等构成，要求操构成，要求操作电源电压在整个作电源电压在整个动作过程中稳定可动作过程中稳定可靠。靠。 （一）带时限过电流保护装置的构成与动作原理（一）带时限过电流保护装置的构成与动作原理 ItIoptop0续上页续上页

12、电流型信号继电器电流型信号继电器 图中忽图中忽略断路器略断路器的合闸回的合闸回路及信号路及信号回路。回路。FU2-WCYTKTXBQFKTKSSA8121FU17433KC1KC2KC3WBKSWA 信号回路掉牌未复归定时限过电流保护 保 护 回 路控制回路熔断器控制小母线回 路跳 闸跳 闸保 护TA2TA1TA3KC1 KC1KC2YCT1YCT2KC2 KC3 KC3YCT3QF2S12S2TA2TA12S2KC1KC22S1TA32S2KC32S1反 时 限 过 电 流 保 护 及 电 流 脱 扣电 流 回 路续上页续上页0acbdbIop10IopIqbtI 2反时限过电流保护反时限过

13、电流保护 一般仅由感应式电流继电器组成，利用其感应元件来实现一般仅由感应式电流继电器组成，利用其感应元件来实现反时限过电流保护反时限过电流保护 。反时限过电流（或）定时限过电流ITA1QF1KC11ItKC1kIWL1TA2QF2KC21ItWL2KC2续上页续上页（二）动作电流的整定（二）动作电流的整定 带时限的过电流保护的动作电流带时限的过电流保护的动作电流Iop的整定原则是：的整定原则是： （1）保护装置在线路正常运行时，不应误动作。条件是）保护装置在线路正常运行时，不应误动作。条件是 Iop.1IL.max （2 2）下级故障切除后，已经动作的本级保护装置还应可靠）下级故障切除后，已经

14、动作的本级保护装置还应可靠返回。条件是返回。条件是 Ire.1IL.max 续上页续上页 因因Kre= Ire/ Iop =Ire.1/ Iop.1，所以所以 设电流继电器所接的电流互感器的变流比为设电流继电器所接的电流互感器的变流比为Ki ，保护装置保护装置的接线系数为的接线系数为KW ，则有则有 Iop=（Iop .1Ki）KW。relwopL maxreiKKIIK K Iop .1IL.max Kre 引入可靠系数引入可靠系数Krel ，将上式写成等式，则将上式写成等式，则则有则有 IopIL.max KW/（Ki Kre） 式中式中IL.max为线路上的最大负荷电流，可取为计算电流为

15、线路上的最大负荷电流，可取为计算电流IC的的（1.53）倍。倍。t0t1Lt2KC1tKC20KC1KC2Ltt1tt2KC2KC1定时限过电流反时限过电流（或）TA1QF1KC1WL1TA2QF2KC2kWL21ItI1ItI续上页续上页（三）（三）动作时间的整定动作时间的整定 t t=0.5=0.5s s t t=0.7=0.7s s按按“阶梯原则阶梯原则” t1 t2+ t续上页续上页（四）过电流保护的灵敏度校验（四）过电流保护的灵敏度校验 对于线路过电流保护，取被保护线路末端在系统最小运行对于线路过电流保护，取被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流检验，条件为方式下的两相短路

16、电流检验，条件为 (2)Wk.minpiOP1.5K ISK I 定时限过电流保护定时限过电流保护与与反时限过电流保护反时限过电流保护的比较的比较保护保护类型类型优优 点点缺缺 点点定时限过电流定时限过电流动作时间比较精确，整定动作时间比较精确，整定简便，不会出现因短路电简便，不会出现因短路电流小动作时间长而延长了流小动作时间长而延长了故障时间的问题。故障时间的问题。所需继电器多，接线复杂，所需继电器多，接线复杂，对操作电源的可靠性要求对操作电源的可靠性要求高。高。反时限过电流保护反时限过电流保护继电器数量大为减少，而继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保且可同时实现电流速断保护，加之可

17、采用交流操作，护，加之可采用交流操作，因此简单经济。因此简单经济。动作时间的整定比较麻烦，动作时间的整定比较麻烦，而且误差较大。而且误差较大。三、电流速断保护三、电流速断保护 国标规定，在过电流保护动作时间超过国标规定，在过电流保护动作时间超过0.50.7s时，还应时，还应装设瞬动的电流速断保护装置。装设瞬动的电流速断保护装置。 （一）电流速断保护的构成（一）电流速断保护的构成 过 电 流 保 护过 电 流 保 护为定时限时，可为定时限时，可采用电磁式采用电磁式KC、KS、KA构成构成电流电流速断保护速断保护。 t0IopItopIqbKC5KC2TA2KC4TA12S2TA3TA2KC1QF

18、TA12S1KC62S22S2KC3TA32S12S1电 流 回 路电流速断与过电流保护WB-WCFU23KTKC4QFYTKAR1KS1XB1KT3 41 2 1SA8KA7KS2XB2KC2KC1KC3KC6KC5KS1KS2FU1+WCWA控制小母线熔断器控制回路跳 闸回 路过电流保护跳闸速断电流速断保护 保 护 回 路定时限过电流保护 掉 牌 未 复 归 信 号 回 路续上页续上页TA2TA1TA3KC1 KC1 KC2YCT1YCT2KC2 KC3 KC3YCT3QF2S12S2TA2TA12S2KC1KC22S1TA32S2KC32S1反 时 限 过 电 流 保 护 及 电 流 脱

19、 扣电 流 回 路续上页续上页 对于对于过电流保护采用反时限感应电流继电器时过电流保护采用反时限感应电流继电器时，则可利则可利用该继电器的电磁元件（用该继电器的电磁元件（速断速断）来实现电流来实现电流速断保护。速断保护。 0acbdbIop10IopIqbtI续上页续上页( (二二) )速断电流的整定速断电流的整定 依靠动作电流（速断电流）的特殊整定来实现前后两级保依靠动作电流（速断电流）的特殊整定来实现前后两级保护护的的选择性配合。选择性配合。 速断电流速断电流Iqb应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流 ，其整定计算公式是：其整定计算公式是：(3)re

20、lwqbkiK KIIKQF1反时限电流速断（或）KC1TA1IWL1QF210kV定时限电流速断KC1Ik-1IKC2TA2WL2k-2IKC2续上页续上页 电流速断保电流速断保护不可能保护线护不可能保护线路的全长路的全长，存在，存在保护保护“死区死区”。 （三三）电流速断保护的）电流速断保护的“死区死区”问题问题 在在 “ “死区死区”内，一般由带时内，一般由带时限的过电流保护限的过电流保护实现实现主主保护。保护。IIk-1k-2Ik.maxIk.maxIqb.1QF20IkQF1IWL1TA1反时限电流速断（或）KC1LTA2KC2WL210kV定时限电流速断IKC1KC2保护区死区续上

21、页续上页（四）电流速断保护的灵敏度（四）电流速断保护的灵敏度 按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流相短路电流作为最小短路电流Ik.min来检验。来检验。 对于较短的对于较短的10kV配电线路，则上级线路速断保护的灵敏度配电线路，则上级线路速断保护的灵敏度往往不够，此时应采用带有一定时限往往不够，此时应采用带有一定时限（0.5s）的延时电流速断的延时电流速断保护来代替瞬时电流速断保护。保护来代替瞬时电流速断保护。 延时电流速断保护通过延时电流速断保护通过0.5s的延时来保证选择性，因而其的延时来保证选择性，因而

22、其动作电流只要按大于下级瞬时电流速断保护动作电流的动作电流只要按大于下级瞬时电流速断保护动作电流的1.1倍整倍整定即可（其值不大），因而能保护本级线路全长。定即可（其值不大），因而能保护本级线路全长。(2)Wkpiqb1.5 2K ISK I例例71 例例7 71 1 某某10kV配电所的进出线如图所示，进线配电所的进出线如图所示，进线WL1和馈和馈线线WL2均配有定时限过电流保护和电流速断保护均配有定时限过电流保护和电流速断保护(其中其中WL1所所配为延时电流速断保护配为延时电流速断保护)，均采用三相三继电器式接线，其电，均采用三相三继电器式接线，其电流继电器均为流继电器均为DL-3110型

23、，直流操作。已知型，直流操作。已知 TA1的变流比为的变流比为 1005A，TA2的变流比为的变流比为505A。KC1已经整定，其动作电已经整定，其动作电流为流为7A，动作时间为动作时间为1.0s。WL2的计算电流为的计算电流为28A，WL2首端首端k-1点的三相短路电流为点的三相短路电流为500A，其末端其末端k-2点的三相短路电流为点的三相短路电流为200A。试整定馈线试整定馈线WL2的定时限过电流保护和电流速断保护，的定时限过电流保护和电流速断保护，并检验其灵敏度。并检验其灵敏度。KC2QF2Ik-2TA2k-1IWL2WL1IttItTA1KC1QF1WL3续上页续上页 解：解：1 1

24、整定整定KC2的保护动作电流的保护动作电流 relwopL.maxreiK KIIK K选用选用DL-31/10型继电器，动作电流整定为型继电器，动作电流整定为8A。 取取IL.max=228A=56A，Krel=1.2，Kre= 0.85，Ki=505=10，故故 2整定整定KC2的保护动作时间的保护动作时间 3检验检验KC2的保护灵敏度的保护灵敏度 KC1、KC2均为定时限过电流保护，而均为定时限过电流保护，而KC1的动作时间已的动作时间已整定为整定为1.0s，故故KC2的动作时间可整定为的动作时间可整定为0.5s。WL2末端末端k-2点的两相短路电流为其最小短路电流，即点的两相短路电流为

25、其最小短路电流，即 (3)k.mink 20.8660.866200A173AII因此因此,KC2的的保护保护灵敏度为灵敏度为 (2)wk.minPiop(2)K ISK I满足要求。满足要求。 1.2 156A7.9A0.85 101 1732.161.510 8AA续上页续上页 4整定整定KC2的速断电流的速断电流Iqb5KA2电流速断保护灵敏度的检验电流速断保护灵敏度的检验(3)relwqbkiK KIIK(2)(3)k.mink 1k 10.8660.866 500A433AIII故故KC2的电流速断保护灵敏度为的电流速断保护灵敏度为 (2)wk 1PiqbK ISK I满足要求。满足

26、要求。 Ik.min取取WL2首端首端k-1点的两相短路电流，即点的两相短路电流，即 电流速断保护的动作电流（速断电流）电流速断保护的动作电流（速断电流）Iqb应躲过它应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流，即所保护的线路末端的三相短路电流，即 1.2 120024A101 4331.801.51024AA四、单相接地保护四、单相接地保护 （一）小电流接地系统的特点简述（一）小电流接地系统的特点简述 在小接地电流的电力系统中，若发生单相接地故障时，在小接地电流的电力系统中，若发生单相接地故障时，产生零序电流以及零序电压。产生零序电流以及零序电压。单相接地保护有零序电压保护和零序电流保护两种单相

27、接地保护有零序电压保护和零序电流保护两种。 （二）零序电压保护（二）零序电压保护 这种保护装置是利用系统接地后出现的零序电压而动作的。这种保护装置是利用系统接地后出现的零序电压而动作的。它是在变配电所的母线上安装绝缘监视装置来监视电力线路的它是在变配电所的母线上安装绝缘监视装置来监视电力线路的对地绝缘。对地绝缘。 零序电压保护简单经济，但没有选择性，值班人员想判别零序电压保护简单经济，但没有选择性，值班人员想判别出故障发生在哪一条线路上，就要依次断开各条线路来寻找。出故障发生在哪一条线路上，就要依次断开各条线路来寻找。续上页续上页 利用单相接地故障线路的零序电流较非故障线路大的特点，利用单相接

28、地故障线路的零序电流较非故障线路大的特点，实现有选择性地跳闸或发出信号。实现有选择性地跳闸或发出信号。QFQSTA123+KEa a 零序电流过滤器零序电流过滤器（三）零序电流保护（三）零序电流保护 1 1零序电流保护的基本原理零序电流保护的基本原理 对架空线路采用图对架空线路采用图a a的零序电流过滤器，对电缆线路采用的零序电流过滤器，对电缆线路采用图图b b的零序电流互感器。的零序电流互感器。b b 零序电流互感器零序电流互感器234+1KE5BWL1WL2WL3C1C2CTAN1C3TAN2TAN3A电源续上页续上页 流 经 故流 经 故障 线 路 的障 线 路 的零 序 电 流零 序

29、电 流与 流 经 非与 流 经 非故 障 线 路故 障 线 路的 零 序 电的 零 序 电流 在 大 小流 在 大 小和 方 向 上和 方 向 上均不同。均不同。(1)AU(1)BUAUBUCU0UCI(1)C.AI(1)C.BIC C相接地相接地1231.A1.B3+2+12.A2.B3.A3.BIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIc续上页续上页2 2零序电流保护的整定零序电流保护的整定 动作电流动作电流Iop（E）应该躲过在其它线路上发生单相接地时应该躲过在其它线路上发生单相接地时在本线路上引起的电容电流在本线路上引起的电容电流IC，即即relop(E)CiKIIKC.C

30、piop(E)1.5IISK I 单相接地的零序电流保护的单相接地的零序电流保护的灵敏度，应按被保护线路末端发灵敏度，应按被保护线路末端发生单相接地故障时流过接地线的生单相接地故障时流过接地线的不平衡电流作为最小故障电流来不平衡电流作为最小故障电流来检验检验，即，即 234+1KE5工程电磁场工程电磁场供电技术供电技术31第三节第三节 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护 （一）电力变压器常见故障与保护设置（一）电力变压器常见故障与保护设置 变压器内部故障和引出线的相间短路变压器内部故障和引出线的相间短路设置设置电流速断保护电流速断保护 或差动保护或差动保护。 变压器外部短路而引起的过电流

31、变压器外部短路而引起的过电流设置设置带时限过电流保护带时限过电流保护 变压器中性点直接接地侧的单相接地短路变压器中性点直接接地侧的单相接地短路设置设置单相接地单相接地 保护。保护。 过负荷而引起的过电流过负荷而引起的过电流设置设置过负荷保护过负荷保护。 变压器温度升高和油冷却系统的故障变压器温度升高和油冷却系统的故障设置设置温度信号。温度信号。 油浸式变压器油箱内部故障和油面降低油浸式变压器油箱内部故障和油面降低设置设置瓦斯保护瓦斯保护。一、一、 电力变压器故障分析与保护设置原则电力变压器故障分析与保护设置原则k(3)KKKIkIkIkIkIkIk续上页续上页（二）电力变压器二次侧故障在一次侧

32、引起的故障电流分布（二）电力变压器二次侧故障在一次侧引起的故障电流分布 三相短路三相短路两相短路两相短路单相短路单相短路Yyn0联结联结 K变压器变比（相电压比变压器变比（相电压比K）akcbn(2)AKKCBIkIkIkIknk(1)bac3K3K3KCBAIk2IkIkIkIk续上页续上页低压相电流IbIk低压正序低压负序低压零序Ib1Ic1Ia13IkIb2Ia2Ic23Ik3Ia0Ib0Ic0Ik高压正序IB1IC13KIA1Ik高压负序3KIA2IB2IC2Ik高压无零序高压相电流3KICIA3KIB2IkIkYyn0联结的变压器低压侧联结的变压器低压侧b相短路时的电流相量分析相短路

33、时的电流相量分析 续上页续上页三相短路三相短路两相短路两相短路单相短路单相短路Dyn11联结联结 K变压器变比（相电压比变压器变比（相电压比 ）3Kkabnc(3)ABCIkKIkKIkKIkIkIkabnck(2)A3K3K3KBCIkIkIk2IkIkacbnk(1)3K3KACBIkIkIkIk二、过电流保护与电流速断保护二、过电流保护与电流速断保护 （一）过电流保护（一）过电流保护 变压器过电流保护的组成原变压器过电流保护的组成原理与线路过电流保护相同。理与线路过电流保护相同。 其动作时间亦按其动作时间亦按“阶梯阶梯原则原则”整定，与线路过电流整定，与线路过电流保护完全相同。保护完全相

34、同。 变压器过电流保护的灵敏变压器过电流保护的灵敏度，按变压器低压侧母线在系度，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短统最小运行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流值来检验，路的高压侧穿越电流值来检验，要求要求Sp1.5。 1QF2QFTA2I反时限过电流（或）1KCTA1t定时限过电流KCITA3续上页续上页（二）电流速断保护（二）电流速断保护 组成原理与线路的电组成原理与线路的电流速断保护完全相同。流速断保护完全相同。 变压器电流速断保护变压器电流速断保护的速断电流按躲过低压母的速断电流按躲过低压母线三相短路在高压侧的穿线三相短路在高压侧的穿越电流值来整定。越电流值来整定。 变压器

35、电流速断保护变压器电流速断保护的灵敏度，按保护装置装的灵敏度，按保护装置装设处（高压侧）在系统最设处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短小运行方式下发生两相短路的短路电流来检验，要路的短路电流来检验，要求求Sp1.5。 II2QF反时限电流速断（或）TA1KC1QF定时限电流速断TA2 TA3KC 对对Dyn11联结的变压器，联结的变压器，由于低压侧的单相接地故障电由于低压侧的单相接地故障电流比较大。流比较大。可利用高压侧的过可利用高压侧的过电流保护装置兼作低压侧的单电流保护装置兼作低压侧的单相接地保护。相接地保护。三、变压器低压侧的单相接地保护三、变压器低压侧的单相接地保护要求要求保护灵

36、敏度保护灵敏度(1)(1)k 2k.min3IIK(1)wk.minPiop1.5K ISK I 变压器低压母线单相短路变压器低压母线单相短路电流反映到高压侧的电流值为电流反映到高压侧的电流值为1QF2QFTA2I反时限过电流（或）1KCTA1t定时限过电流KCITA3 而对而对Yyn0变压器，变压器，由于由于低压侧的单相接地故障电流比低压侧的单相接地故障电流比较小。高压侧过电流保护的灵较小。高压侧过电流保护的灵敏度不够。敏度不够。 动作电流动作电流Iop（0）按按躲过变躲过变压器低压侧最大不平衡电流来压器低压侧最大不平衡电流来整定整定。 保护动作时间一般取保护动作时间一般取0.50.7s。

37、续上页续上页 需需在变压器低压侧中性点在变压器低压侧中性点引出线上装设零序电流保护。引出线上装设零序电流保护。 QFQSTA1TA3TA2TANQFL1KEL3YT 例例7-27-2 一台一台100.4kV、Dyn11联结的联结的S9-1000型配电变压器型配电变压器配置有由配置有由GL-15型电流继电器组成的反时限过电流保护、电流速型电流继电器组成的反时限过电流保护、电流速断保护，采用三相三继电器式接线和交流去分流跳闸操作。保护断保护，采用三相三继电器式接线和交流去分流跳闸操作。保护所连接的电流互感器变流比为所连接的电流互感器变流比为1505A。变压器高压侧的三相短变压器高压侧的三相短路电流

38、路电流 ，低压母线的三相短路电流，低压母线的三相短路电流 ，单相短路电流单相短路电流 。试整定反时限过电流保护和电流速。试整定反时限过电流保护和电流速断保护的动作电流，并检验其灵敏度，并问能否断保护的动作电流，并检验其灵敏度，并问能否兼作低压侧的单兼作低压侧的单相接地保护相接地保护。（变压器的。（变压器的IL.max可取为可取为2INT1）(3)12.86kAkI(3)222.3kAkI(1)219.5kAkI例例7-2解：解：1 1. .反时限过电流保护反时限过电流保护 （1 1）整定动作电流）整定动作电流 NT1L.maxNT1N1223SIIU变压器的最大负荷电流变压器的最大负荷电流10

39、002115.5A3 10续上页续上页 取取Krel=1.3，Kre= 0.8，Ki=1505=30，故动作电流故动作电流选用选用GL-15/10型继电器，动作电流整定为型继电器，动作电流整定为7A。 relwopL maxreiK KIIK K（2 2）检验灵敏度）检验灵敏度(3)(2)k 2k.min2 0.8663IIK反时限过电流保护的灵敏度为反时限过电流保护的灵敏度为 (2)wk.minPiopK ISK I满足要求。满足要求。 变压器低压母线两相短路电流反映到高压侧的电流值为变压器低压母线两相短路电流反映到高压侧的电流值为1.3 1115.5A6.3A0.8 302 0.866 2

40、2.3kA891A103()0.41 891A4.241.530 7A续上页续上页（3 3）校验能否兼作低压侧的单相接地保护）校验能否兼作低压侧的单相接地保护保护灵敏度为保护灵敏度为 由此可见，由此可见，Dyn11联结变压器反时限过电流保护能满足低联结变压器反时限过电流保护能满足低压侧单相接地保护灵敏度的要求。压侧单相接地保护灵敏度的要求。 (1)(1)k 2k.min3IIK(1)wk.minPiopK ISK I变压器低压母线单相短路电流反映到高压侧的电流值为变压器低压母线单相短路电流反映到高压侧的电流值为2 2电流速断保护电流速断保护（1 1）整定速断电流）整定速断电流(3)(3)k 2

41、(1)k 2/IIK变压器低压母线三相短路电流反映到高压侧的电流值为变压器低压母线三相短路电流反映到高压侧的电流值为 19.5kA450A103()0.41 450A2.141.530 7A1022.3kA/()0.892kA0.4续上页续上页电流速断保护的动作电流（速断电流）为电流速断保护的动作电流（速断电流）为(3)relwqbkiK KIIKqbqbopI41.6An =6I7A（2 2）检验灵敏度检验灵敏度(2)(3)k.mink-1k-10.8660.8662.86kA2.48kAIII(2)wk-1PiqbK ISK I满足要求。满足要求。 速断电流倍数速断电流倍数 变压器高压侧的

42、两相短路电流变压器高压侧的两相短路电流 保护灵敏度为保护灵敏度为 1.4 10.892kA41.6A301 2.48kA1.991.530 41.6A续上页续上页3 3反时限过电流保护及电流速断保护构成原理图反时限过电流保护及电流速断保护构成原理图YCT3YCT2YCT1KC1KC2KC1KC3KC3KC2TA2TA1TA3QF2S2KC2KC12S2TA1TA2KC32S2TA32S12S12S1 电 流 速 断 及 反 时 限 过 电 流 保 护电 流 回 路 变压器一次侧三相短路，变压器一次侧三相短路，电流速断保护动作。电流速断保护动作。KC1.2.3电磁电磁元件动作，其触点立即转换，去

43、分流跳闸。元件动作，其触点立即转换，去分流跳闸。 二 次 侧二 次 侧三相短路，三相短路，反时限过电反时限过电流保护动作。流保护动作。KC1.2.3反时限元件反时限元件动作，其触动作，其触点经一定延点经一定延时后转换，时后转换，去分流跳闸。去分流跳闸。四、四、变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护 （一）油浸式变压器的瓦斯保护与温度保护（一）油浸式变压器的瓦斯保护与温度保护 瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按规定，部故障的一种基本的保护装置。按规定，800kVA及以上的一般及以上的一般油浸式变压器，均

44、应装设瓦斯保护。油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。五、瓦斯保护与温度保护五、瓦斯保护与温度保护 可以反应可以反应变压器油箱内部变压器油箱内部是否是否发生轻微故障发生轻微故障、严重故障严重故障、油油箱漏油箱漏油等情况。等情况。 规范还规定容量在规范还规定容量在1000kVA及以上的油浸式变压器应装及以上的油浸式变压器应装设温度保护。设温度保护。 瓦斯保护的主要元件是瓦斯保护的主要元件是气体继电器气体继电器。它有两个触点：一个。它有两个触点：一个是是“轻瓦斯触点轻瓦斯触点”，另一个是，另一个是“重瓦斯触点重瓦斯触点”。KG KTM引P变压器体本自33471218PKAQFSAXB1KGFU1KS2K

45、S3KAYTR1WC(L1)FU2R2QFKS1KA续上页续上页TA1TA3TA2QF保 护 回 路信 号温 度信 号轻瓦斯信号重 瓦 斯跳 闸控制回路回 路跳 闸控制小母线熔断器变变压压器器瓦瓦斯斯保保护护与与温温度度保保护护的的接接线线图图 续上页续上页（二）干式变压器的温度保护（二）干式变压器的温度保护 温显系统通过预埋在低压绕组中的热敏电阻测取温度信号，温显系统通过预埋在低压绕组中的热敏电阻测取温度信号，直观显示各相绕组温度。直观显示各相绕组温度。 温控系统通过预埋在低压绕组中的测温元件测取温度信号，温控系统通过预埋在低压绕组中的测温元件测取温度信号，并根据绕组温度，控制冷却风机的运行

46、，发出超温报警信号，直并根据绕组温度，控制冷却风机的运行，发出超温报警信号，直至发出超高温跳闸信号。至发出超高温跳闸信号。 风机启停控制信号220V超高温跳闸信号超温报警信号温度控制箱220V帘式风机帘式风机帘式风机测温元件绕组绕组测温元件绕组220V测温元件计算机接口温度显示器PTC热敏电阻温度信号Pt1004SA873121FU13引XB1KA1KS1器体本压变自KAKTMKA1QFKTMKS1KS2WAWC(L3)WC(L1)FU2YTQFKA1R1R2KS2WPS续上页续上页控制回路跳 闸回 路WC(L3)控制小母线熔断器超 高 温跳 闸保 护 回 路门联锁保 护 跳 闸超 温信 号信

47、 号超 高 温 预告信号回路超 温 干式变压器温度保护的接线图干式变压器温度保护的接线图 六、差动保护 （一）差动保护的基本原理（一）差动保护的基本原理 变压器的差动保护区在变压器的差动保护区在变压器一、二次侧所装电流变压器一、二次侧所装电流互感器之间。互感器之间。 变压器差动保护是利用变压器差动保护是利用保护区内发生短路故障时变保护区内发生短路故障时变压器两侧电流在差动回路压器两侧电流在差动回路（即差动保护中连接继电器（即差动保护中连接继电器的回路）中引起的不平衡电的回路）中引起的不平衡电流流I Idsqdsq（= =I I1 1/ /I I2 2/ /）动作的一动作的一种保护。种保护。KA

48、610kV-YT2QF2k-122k-2KS2QF2信号+12KD+YT111QF135kV-QF1+信号KS2+IIIIIITA2TA1续上页续上页 （二）变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施（二）变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施1 1由变压器接线由变压器接线( (Y,d11)Y,d11)而引起的不平衡电流而引起的不平衡电流acb1ca1b1c1ab1a1bc1C一次侧1B1AI1AI1BI1CI1aI1bI1c二次侧IIIIIIIIII2AI2BI2CI2CAI2BCI2ABI2abI2bcI2caI2abI2bcI2caIIIIIIIIIBC2B2AB2A2C2CA2bc2a

49、b2ca2I2AI2BI2CI2CAI2BCI2ABI2abI2bcI2caI2abI2bcI2caIIIIIIIIIBC2B2AB2A2C2CA2bc2ab2ca2续上页续上页 2由两侧电流互感器变流比选择而引起的不平衡电流由两侧电流互感器变流比选择而引起的不平衡电流 3由变压器励磁涌流引起的不平衡电流由变压器励磁涌流引起的不平衡电流 正常运行时，变压器的励磁电流很小，一般不超过额定电正常运行时，变压器的励磁电流很小，一般不超过额定电流的流的210。 但但当变压器空载投人时，其电源侧将流过数值很大的励磁当变压器空载投人时，其电源侧将流过数值很大的励磁电流，即励磁涌流。电流，即励磁涌流。 变压

50、器两侧电流互感器计算变比选择条件：变压器两侧电流互感器计算变比选择条件：i2Ti13KKK 由于电流互感器实际变比与计算变比不一致，由于电流互感器实际变比与计算变比不一致，在差动回在差动回路中路中引起的不平衡电流引起的不平衡电流t稳态暂态励磁涌流0.01s0i0i0t续上页续上页稳态暂态0.01s00ti0 励磁涌流特点：励磁涌流特点： 含有的非周期分量幅值很大，含有的非周期分量幅值很大， 常使励磁涌流偏于时间轴的一侧；常使励磁涌流偏于时间轴的一侧； 含有大量的高次谐波，尤其是二含有大量的高次谐波，尤其是二 次谐波可达到次谐波可达到15以上；以上； 波形间有明显的间断。波形间有明显的间断。 t

51、i0工程电磁场工程电磁场供电技术供电技术52第四节第四节 电力电容器与高压电动机电力电容器与高压电动机 的保护的保护 电力电容器的主要故障形式是短路故障。电力电容器的主要故障形式是短路故障。 对于低压并联电容器和容量不超过对于低压并联电容器和容量不超过450kvar的高压并联电容的高压并联电容器，可装设熔断器作为相间短路保护。器，可装设熔断器作为相间短路保护。 对于容量较大的高压并联电容器，则需采用高压断路器控对于容量较大的高压并联电容器，则需采用高压断路器控制，装设瞬时或短延时过电流保护作为相间短路保护。制，装设瞬时或短延时过电流保护作为相间短路保护。 一、电力电容器的保护一、电力电容器的保

52、护 如果电容器组安装在含有大型整流设备或电弧炉等谐波源如果电容器组安装在含有大型整流设备或电弧炉等谐波源的电网上时，电容器组宜装设过负荷保护，带时限动作于信号的电网上时，电容器组宜装设过负荷保护，带时限动作于信号或跳闸。或跳闸。 电容器安装处的电网电压可能超过其额定电压电容器安装处的电网电压可能超过其额定电压10时，应时，应装设过电压保护。过电压保护装置可发出报警信号，或带时限装设过电压保护。过电压保护装置可发出报警信号，或带时限动作于跳闸。动作于跳闸。 二、高压电动机的保护二、高压电动机的保护 按规定：对电压为按规定：对电压为3kV及以上的异步电动机和同步电动机的及以上的异步电动机和同步电动

53、机的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置： 定子绕组相间短路定子绕组相间短路采用采用电流速断保护或纵联差动保护电流速断保护或纵联差动保护。 定子绕组单相接地定子绕组单相接地采用采用过负荷保护过负荷保护。 定子绕组过负荷定子绕组过负荷采用采用过负荷保护。过负荷保护。 定子绕组低电压定子绕组低电压采用采用低电压保护。低电压保护。 同步电动机失步同步电动机失步采用采用失步保护。失步保护。 同步电动机失磁同步电动机失磁采用采用失磁保护。失磁保护。 同步电动机出现非同步冲击电流。同步电动机出现非同步冲击电流。 工程电磁场工程电磁场供电技术供电技术54

54、第五节第五节 微机型继电保护简介微机型继电保护简介 利用计算机系统（微处理器）采集和处理来自电力系统运行利用计算机系统（微处理器）采集和处理来自电力系统运行过程中的数据，并通过数值计算迅速而准确判断系统中发生故障过程中的数据，并通过数值计算迅速而准确判断系统中发生故障的范围，经过严密逻辑过程后有选择性地执行跳闸等命令。这种的范围，经过严密逻辑过程后有选择性地执行跳闸等命令。这种基于计算机系统的继电保护装置，就是基于计算机系统的继电保护装置，就是微机保护微机保护。 具有极强的综合分析与判断能力，可靠性高。具有极强的综合分析与判断能力，可靠性高。 具有较大的灵活性，保护性能的选择和调试方便。具有较

55、大的灵活性，保护性能的选择和调试方便。 具有较完善的通信功能，便于构成综合自动化系统。具有较完善的通信功能，便于构成综合自动化系统。 与机电式或晶体管元件构成的模拟式继电保护相比较，微与机电式或晶体管元件构成的模拟式继电保护相比较，微机保护具有下列特点：机保护具有下列特点： 一、概述一、概述 续上页续上页 电压形成环节模拟量低通滤波器采样保持器多路转换开关 A/D转换器模拟量电压电流等输入电压形成环节模拟量低通滤波器采样保持器模拟量低通滤波器电压形成环节采样保持器开关量(开关状态等)输入光电隔离电路并行接口光电隔离电路并行接口出口电路开关量(保护跳闸，信号等)输出计算机系统打印机通 信键 盘整

56、定调试二、微机保护的硬件二、微机保护的硬件 数据采集系统数据采集系统微机系统微机系统开关量输入开关量输入/ /输出系统输出系统续上页续上页 下图示出了配电变压器采用微机保护的一个实例接线图。下图示出了配电变压器采用微机保护的一个实例接线图。电 压 回 路微机电压监测WV(L1)QF微 机 保 护 单 元TA4TA12S2TA3TA22S1TA2TA1单 元微机保护WV(L3)2S22S22S12S1TA3TA4S2WV(L2)S1电 流 回 路电流速断与过电流保护电流回路接地保护元单护保机微续上页续上页 FU2-WCYTQFWFS微 机 保 护 单 元SAFU1+WC7QF3微机保护单元812

57、14 3引自变压器本体PPKGKGSBWDSWPS微机保护单元WA 信 号 回 路保 护跳 闸故 障预 告装 置接 地信 号复 归装 置电 源开 关 量 输 入温 度轻瓦斯重瓦斯保护跳闸控制回路跳 闸回 路电流 重瓦斯熔断器控制小母线保 护 回 路断路器KTMXB2XB1 三、微机保护的算法三、微机保护的算法 微机保护算法的目标是获得被保护元件的电压、电流及其微机保护算法的目标是获得被保护元件的电压、电流及其序分量的幅值和相位以及基波正序阻抗（或电阻、电抗）等。序分量的幅值和相位以及基波正序阻抗（或电阻、电抗）等。各种微机保护的功能和要求不同，其算法也不一样。各种微机保护的功能和要求不同，其算

58、法也不一样。 四、微机保护的可靠性四、微机保护的可靠性 五、微机保护的软件（略）五、微机保护的软件（略） 微机保护的可靠性主要有两个方面的问题，即元器件损坏微机保护的可靠性主要有两个方面的问题，即元器件损坏和干扰，它们都可能造成保护软件出错，甚至保护装置误动。和干扰，它们都可能造成保护软件出错，甚至保护装置误动。 所以应采取多方面的措施，提高微机保护装置的可靠性，所以应采取多方面的措施，提高微机保护装置的可靠性，保证元器件损坏和各种干扰作用情况下，保护装置能够可靠不保证元器件损坏和各种干扰作用情况下，保护装置能够可靠不拒动、不误动。拒动、不误动。工程电磁场工程电磁场供电技术供电技术59本章小结

59、本章小结 本章本章阐述了继电保护的基本原理与构成方式阐述了继电保护的基本原理与构成方式 ；介绍了供电线路、电力介绍了供电线路、电力变压器、电力电容器、高压电动机等的继电保护的配置方案、构成原理、整变压器、电力电容器、高压电动机等的继电保护的配置方案、构成原理、整定计算方法定计算方法 ；最后；最后简单介绍了微机保护的构成与基本原理简单介绍了微机保护的构成与基本原理 。 本章重点：本章重点：供电系统单端电源供电网络的保护、电力变压器的保护。供电系统单端电源供电网络的保护、电力变压器的保护。 本章难点：本章难点：微机型继电保护概论、电力变压器的差动保护。微机型继电保护概论、电力变压器的差动保护。 教

60、学基本要求：教学基本要求：了解变配电所常用保护继电器、电力电容器与异步电动了解变配电所常用保护继电器、电力电容器与异步电动机的保护设置、微机保护装置；机的保护设置、微机保护装置；理解供电系统单端电源供电网络和电力变压理解供电系统单端电源供电网络和电力变压器的继电保护原理器的继电保护原理；掌握供电系统单端电源供电网络和电力变压器的过电流掌握供电系统单端电源供电网络和电力变压器的过电流保护及速断保护整定计算方法保护及速断保护整定计算方法。 工程电磁场工程电磁场供电技术供电技术60 思考题与习题解答提示思考题与习题解答提示 7-1 提示：参见教材提示：参见教材P148。 7-2 提示：参见教材提示：