继电保护原理及应用

1、2011年3月15日继电保护原理及应用继电保护原理及应用主要一次设备主要一次设备1 1常见故障类型与现象常见故障类型与现象2 2常见保护配置与作用常见保护配置与作用3 3 3 34 4 4 4保护原理举例保护原理举例主要内容主要内容 綦江珠滩水电站案例綦江珠滩水电站案例-主接线图认识主接线图认识发电机发电机一、主要一次设备一、主要一次设备一、主要一次设备一、主要一次设备变压器变压器母线母线一、主要一次设备一、主要一次设备认识认识线路线路二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象1.电力系统继电保护电力系统继电保护电力系统运行的基本要求：电力系统运行的基本要求： 保证安全可靠的供电保证安全可靠

2、的供电 要有合乎要求的电能质量要有合乎要求的电能质量 要有良好的经济性要有良好的经济性电力系统的各种故障和不正常运行状态：电力系统的各种故障和不正常运行状态： 故障、事故、不正常运行状态故障、事故、不正常运行状态电力系统继电保护电力系统继电保护继电保护的基本任务继电保护的基本任务继电保护的基本原理继电保护的基本原理继电保护的四个基本要求：继电保护的四个基本要求： 即选择性、速动性、灵敏性和可靠性即选择性、速动性、灵敏性和可靠性二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象2.2.电力继电保护的分类电力继电保护的分类（1 1）按被保护的对象分类：）按被保护的对象分类： 输电线路保护、发电机保护、变

3、压器保护、电动机保护、输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；母线保护等； （2 2）按保护原理分类：）按保护原理分类： 电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、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；零序保护等； （3 3）按保护所反应故障类型分类：）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、断线保相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象（4 4）按继电保护装置的实现技术分类：）按继电

4、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；护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等； （5 5）按保护所起的作用分类：）按保护所起的作用分类： 主保护、后备保护、辅助保护等；主保护、后备保护、辅助保护等；二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象3.发电机故障与现象发电机故障与现象发电机定子绕组相间短路发电机定子绕组相间短路 ：定子绕组相间短路会产生定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机，甚至引起火灾。很大的短路电流，严重损坏发电机，甚至引起火灾

5、。 发电机定子绕组匝间短路：发电机定子绕组匝间短路：定子绕组匝间短路会产生很定子绕组匝间短路会产生很大的环流，引起故障处温度升高，使绝缘老化，甚至击穿大的环流，引起故障处温度升高，使绝缘老化，甚至击穿绝缘发展为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。绝缘发展为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。 典型故障典型故障发电机定子绕组单相接地发电机定子绕组单相接地 ：定子绕组单相接地是发电机易定子绕组单相接地是发电机易发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。铁芯，当此电流较大或

6、持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。 发电机转子绕组一点接地和两点接地发电机转子绕组一点接地和两点接地 ：转子绕组一点接地，转子绕组一点接地，对发电机没有直接危害。两点接地则转子绕组一部分被短接，对发电机没有直接危害。两点接地则转子绕组一部分被短接，不但会烧毁转子绕组，而且由于部分绕组短接会破坏磁路的对不但会烧毁转子绕组，而且由于部分绕组短接会破坏磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。水轮发电机组是凸极结构，机组剧烈振动后会破坏各轴承与轴水轮发电机组是凸极结构，机组剧烈振动后会破坏各轴承与轴瓦之间的间隙，造成瓦之间的间

7、隙，造成“拉瓦拉瓦”，排除故障需要相当长的停机时，排除故障需要相当长的停机时间，故绝不允许转子绕组两点接地现象出现。间，故绝不允许转子绕组两点接地现象出现。 二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象3.发电机故障与现象发电机故障与现象发电机失磁发电机失磁 ：由于转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁由于转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等原因，将造成转子失磁，失磁故障不仅对发电开关误动等原因，将造成转子失磁，失磁故障不仅对发电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响。发机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响。发电机失去励磁后，端电压骤降、转速迅速上升，发电机运电机失去励磁后，

8、端电压骤降、转速迅速上升，发电机运行状态将变为电动机运行，故不允许发电机失磁后继续运行状态将变为电动机运行，故不允许发电机失磁后继续运行。行。 典型故障典型故障发电机失步发电机失步 ：一般由于外部故障切除、不当并网操作等：一般由于外部故障切除、不当并网操作等原因，将造成发电机失步；发电机失步后不仅对发电机造成原因，将造成发电机失步；发电机失步后不仅对发电机造成周期性振动、而且对电力系统稳定也会造成严重影响。发电周期性振动、而且对电力系统稳定也会造成严重影响。发电机失步后，出口电压及电流均周期性的摆动，发电机频率很机失步后，出口电压及电流均周期性的摆动，发电机频率很不稳定，发电机转速周期性的加速

9、、减速，并发出周期性的不稳定，发电机转速周期性的加速、减速，并发出周期性的噪声，故不允许发电机失步后继续运行。噪声，故不允许发电机失步后继续运行。 二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象3.发电机故障与现象发电机故障与现象不正常工作状态不正常工作状态过电流：过电流：由于外部短路、非周期合闸以及系统振荡等原因由于外部短路、非周期合闸以及系统振荡等原因引起的过电流。引起的过电流。过负荷：过负荷：发电机过负荷一般是由系统解列导致功率缺额造发电机过负荷一般是由系统解列导致功率缺额造成的，系统有功缺额不大持续时间不长的导致发电机的过负成的，系统有功缺额不大持续时间不长的导致发电机的过负荷，可以通过

10、发电机组调速系统自适应调节，系统有功缺额荷，可以通过发电机组调速系统自适应调节，系统有功缺额太大可能导致频率骤降，致使机组解列。太大可能导致频率骤降，致使机组解列。过电压：过电压：特别是水轮发电机，因其调速系统惯性大，在特别是水轮发电机，因其调速系统惯性大，在突然甩负荷时，将引起过电压。突然甩负荷时，将引起过电压。逆功率：逆功率：当汽轮发电机主汽门突然关闭而发电机断路器当汽轮发电机主汽门突然关闭而发电机断路器未断开时，发电机将过渡到同步电动机运行状态，对汽轮未断开时，发电机将过渡到同步电动机运行状态，对汽轮发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。二、常见故障

11、类型与现象二、常见故障类型与现象4.变压器故障与现象变压器故障与现象变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类：油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等。变压器油箱内的故障十分危险，由于路，以及铁芯烧毁等。变压器油箱内的故障十分危险，由于油箱内充满了变压器油，故障后强大的短路电流使变压器油油箱内充满了变压器油，故障后强大的短路电流使变压器油急剧的分解气化，可能产生大量的可燃性瓦斯气体，很容易急剧的分解气化，可能产生大量的可燃性瓦斯气体，很容易引起油箱爆炸。引起油箱爆炸。油

12、箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。电力变压器不正常运行状态主要有外部相间接地短路。电力变压器不正常运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等。低，以及过电压、过励磁等。二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象5.线路故障与现象线路故障与现象相间短路（三相短路、二相相间短路）相间短路（三相短路、二相相间短路） 接地故障接地故障（单相接

13、地、两相短路并接地）（单相接地、两相短路并接地）由于电网分为中性点接地系统和不接地系统，在系统发生接地故障时，表现由于电网分为中性点接地系统和不接地系统，在系统发生接地故障时，表现出来的电气特征量很大差别。出来的电气特征量很大差别。相间故障相间故障相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见，相间短路的最基本相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见，相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；降低；K1 M N A B C I loadI faultI faultEDC

14、S-7210二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象5.线路故障与现象线路故障与现象接地短路接地短路包括单相接地短路、二相接地短路、三相接地包括单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路，接地短路的短路，接地短路的特征：特征：中性点不直接接地系统单相接地故障特征中性点不直接接地系统单相接地故障特征全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压前零序电压90。故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容故障线路的零序电流由全系统非

15、故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压形成，零序电流滞后零序电压90。显然，当母线上出线。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。 故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。常运行时的相间电压。 故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；可以反应零序电流的大序电压的出现构成零序

16、电压保护；可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。功率方向保护。二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象5.线路故障与现象线路故障与现象接地短路接地短路包括单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路，接地短路的包括单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路，接地短路的特征：特征：中性点直接接地系统接地故障特征中性点直接接地系统接地故障特征故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。中性点接地变压器处零序电压为零

17、。零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。接影响零序分量的大小。对于发生故障的线路，两端零序功

18、率方向与正序功率方向对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。二、常见故障类型与现象二、常见故障类型与现象6.母线故障与现象母线故障与现象变电站配电装置的有母线接线型式分为变电站配电装置的有母线接线型式分为：单母线、单母线：单母线、单母线分段、分段、3/23/2接线、双母线、双母线带旁路、双母线分段带旁路。接线、双母线、双母线带旁路、双母线分段带旁路。母线是电力系统中极为重要的元件，是输配电的枢纽，其工作母线是电力系统中极为重要的元件，是输配电的枢纽，其工作的可靠性将影响到电力系统的安全可靠运行

19、。母线内外部故障的可靠性将影响到电力系统的安全可靠运行。母线内外部故障类型有：单相接地短路，两相接地短路，两相短路及三相短路。类型有：单相接地短路，两相接地短路，两相短路及三相短路。发电厂或变电所的母线故障是电力系统最严重的故障之一，必发电厂或变电所的母线故障是电力系统最严重的故障之一，必须以极快的速度切除，否则将会引起事故的扩大，破坏电力系须以极快的速度切除，否则将会引起事故的扩大，破坏电力系统稳定运行，造成电力系统的瓦解事故。随着电力系统规模的统稳定运行，造成电力系统的瓦解事故。随着电力系统规模的日益扩大，电压等级的不断提高，对母线保护的快速性提出了日益扩大，电压等级的不断提高，对母线保护

20、的快速性提出了更高的要求。更高的要求。 母线故障如未装设专用的母线保护，需靠相邻元件的母线故障如未装设专用的母线保护，需靠相邻元件的保护作为后备，将延长故障切除时间，并且往往要扩大停保护作为后备，将延长故障切除时间，并且往往要扩大停电范围，甚至酿成系统性大面积停电。由于母线保护涉及电范围，甚至酿成系统性大面积停电。由于母线保护涉及开关较多，误动作后果特别严重，所以要求它比其他保护开关较多，误动作后果特别严重，所以要求它比其他保护具有更高的安全性。具有更高的安全性。 引起母线短路故障的主要原因引起母线短路故障的主要原因断路器套管及母线绝缘子的闪络；母线电压互感器的故断路器套管及母线绝缘子的闪络；

21、母线电压互感器的故障；运行人员的误操作，如带负荷拉隔离开关、带接地线合障；运行人员的误操作，如带负荷拉隔离开关、带接地线合断路器等。断路器等。1.发电机保护配置与作用发电机保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用发电机（发变组）保护装置发电机（发变组）保护装置序号序号型号型号名称名称主要应用主要应用1 1EDCS-7340EDCS-7340发电机保护测控装置发电机保护测控装置发电机、发变组的保护、测控发电机、发变组的保护、测控2 2EDCS-7350EDCS-7350发电机主保护装置发电机主保护装置发电机、发变组的保护发电机、发变组的保护3 3EDCS-7710EDCS-77

22、10发电机主保护装置发电机主保护装置发电机、发变组的保护、测控发电机、发变组的保护、测控4 4EDCS-7720EDCS-7720发电机后备保护装置发电机后备保护装置发电机、发变组的保护、测控发电机、发变组的保护、测控5 5EDCS-8130EDCS-8130发电机保护测控装置发电机保护测控装置发电机、发变组的保护、测控发电机、发变组的保护、测控1.发电机保护配置与作用发电机保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用 对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态，应根据对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态，应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。发电机的容量有选择地装设以下保护

23、。纵联差动保护：纵联差动保护：为定子绕组及其引出线的相间短路保护。为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 横联差动保护：横联差动保护：为定子绕组一相应间短路保护。只有当一为定子绕组一相应间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上相定子绕组有两个及以上 并联分支而构成两个或三个中性并联分支而构成两个或三个中性点引出端时，才装设该种保护。点引出端时，才装设该种保护。单相接地保护：单相接地保护：为发电机定子绕组的单相接地保护。为发电机定子绕组的单相接地保护。 发电机低阻抗保护：发电机低阻抗保护：当电流、电压保护不能满足灵敏度当电流、电压保护不能满足灵敏度要求或根据网络保护间配合的需要，发电机和变压器的

24、要求或根据网络保护间配合的需要，发电机和变压器的相间故障后备保护可采用低阻抗保护。可实现偏移阻抗、相间故障后备保护可采用低阻抗保护。可实现偏移阻抗、全阻抗或方向阻抗特性。保护可以配置成多段多时限，全阻抗或方向阻抗特性。保护可以配置成多段多时限，每段的每个时限都独立为一个保护。每段的每个时限都独立为一个保护。励磁回路接地保护：励磁回路接地保护：为励磁回路的接地故障保护，分为为励磁回路的接地故障保护，分为一点接地保护和两点接地保一点接地保护和两点接地保 护两种。水轮发电机都装设护两种。水轮发电机都装设一点接地保护，动作于信号，而不装设两点接地保护。一点接地保护，动作于信号，而不装设两点接地保护。中

25、小型汽轮发电机，当检查出励磁回路一点接地后再技中小型汽轮发电机，当检查出励磁回路一点接地后再技人两点接地保护，大型汽轮发电机应装设一点接地保护。人两点接地保护，大型汽轮发电机应装设一点接地保护。1.发电机保护配置与作用发电机保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用低励、失磁保护：低励、失磁保护：为防止大型发电机低励为防止大型发电机低励( (励磁电流低于静励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流稳极限所对应的励磁电流) )或失去励磁或失去励磁( (励磁电流为零励磁电流为零) )后，从后，从系统中吸收大量元功功率而对系统产生不利影响，系统中吸收大量元功功率而对系统产生不利影响，100

26、MW100MW及以及以上容量的发电机都装设这种保护。上容量的发电机都装设这种保护。 过负荷保护：过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机的保护。中小型发电机 只装设定子过负荷保护；大型发电机只装设定子过负荷保护；大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。定子绕组过电流保护：定子绕组过电流保护：当发电机纵差保护范围外发生短路，当发电机纵差保护范围外发生短路，而短路元件的保护或断而短路元件的保护或断 路器拒绝动作，为了可靠切除故障，路器拒绝动作，为了可靠切除故障，则应装设反应

27、外部短路的过电流保护。这种保护兼作纵差保护则应装设反应外部短路的过电流保护。这种保护兼作纵差保护的后备保护。的后备保护。定子绕组定子绕组过电压保护过电压保护：中小型汽轮发电机通常不装设中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。水轮发电机和大过电压保护。水轮发电机和大 型汽轮发电机都装设过电型汽轮发电机都装设过电压保护，以切除突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压。压保护，以切除突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压。负序电流保护：负序电流保护：电力系统发生不对称短路或者三相负荷电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称不对称( (如电气机车、电弧如电气机车、电弧 炉等单相负荷的比重太大炉等单相负荷的比重

28、太大) )时，时，发电机定子绕组中就有负序电流。该负序电流产生反向旋发电机定子绕组中就有负序电流。该负序电流产生反向旋转磁场，相对于转子为两倍同步转速，因此在转子中出现转磁场，相对于转子为两倍同步转速，因此在转子中出现100Hz100Hz的倍频电流，它会使转子端部、护环内表面等电流的倍频电流，它会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤，因此应装设密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤，因此应装设负序电流保护。中小型发电机多装设负序定时限电流保护；负序电流保护。中小型发电机多装设负序定时限电流保护；大型发电机多装设负序反时限电流保护，其动作时限完全大型发电机多装设负序

29、反时限电流保护，其动作时限完全由发电机转子承受负序发热的能力由发电机转子承受负序发热的能力(A)(A)决定，不考虑与系决定，不考虑与系统保护配合。统保护配合。1.发电机保护配置与作用发电机保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用失步保护：失步保护：大型发电机应装设反应系统振荡过程的失步大型发电机应装设反应系统振荡过程的失步保护。中小型发电机都不装设失步保护，当系统发生振荡保护。中小型发电机都不装设失步保护，当系统发生振荡时，由运行人员判断，根据情况用人工增加励磁电流、增时，由运行人员判断，根据情况用人工增加励磁电流、增加或减少原动机出力、局部解列等方法来处理。加或减少原动机出

30、力、局部解列等方法来处理。逆功率保护：逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保护动作当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时，发电机失去原路器未跳闸时，发电机失去原动力变成电动机运行，从电力系统吸收有功功率。这种工动力变成电动机运行，从电力系统吸收有功功率。这种工况对发电机并无危险，但由于鼓风损失，汽轮机尾部叶片况对发电机并无危险，但由于鼓风损失，汽轮机尾部叶片有可能过热而造成汽轮机事故，故大型机组要装设用逆功有可能过热而造成汽轮机事故，故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护，用于保护汽轮机。对单机容率继电器构成的逆功率保护，用

31、于保护汽轮机。对单机容量量100MW及以上的大容量汽轮机发电机均要求配置逆功及以上的大容量汽轮机发电机均要求配置逆功率保护。率保护。失磁保护：失磁保护：对单机容量对单机容量100MW及以上或采用可控硅励及以上或采用可控硅励磁方式时，应设专门的失磁保护，一般成套的可控硅励磁方式时，应设专门的失磁保护，一般成套的可控硅励磁装置自身都设有失磁保护和转子回路过负荷保护，所磁装置自身都设有失磁保护和转子回路过负荷保护，所以发电机上不再单独配置该保护。以发电机上不再单独配置该保护。转子过负荷：转子过负荷：转子回路保护用于单机容量转子回路保护用于单机容量100MW及以及以上并采用可控硅励磁方式的发电机。上并

32、采用可控硅励磁方式的发电机。2.变压器保护配置与作用变压器保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用变压器保护装置变压器保护装置序号序号型号型号名称名称主要应用主要应用1 1EDCS-7120EDCS-7120变压器主保护测控装置变压器主保护测控装置变压器的保护、测控变压器的保护、测控2 2EDCS-7130EDCS-7130变压器后备保护测控装置变压器后备保护测控装置变压器的保护、测控变压器的保护、测控3 3EDCS-7230EDCS-7230变压器主保护装置变压器主保护装置变压器的保护变压器的保护3 3EDCS-7230FEDCS-7230F变压器非电量保护装置变压器非电量

33、保护装置变压器的保护变压器的保护4 4EDCS-7240EDCS-7240变压器后备保护测控装置变压器后备保护测控装置变压器的保护、测控变压器的保护、测控5 5EDCS-8120EDCS-8120变压器保护测控装置变压器保护测控装置变压器的保护、测控变压器的保护、测控6 6EDCS-8230EDCS-8230变压器主保护装置变压器主保护装置变压器的保护变压器的保护2.变压器保护配置与作用变压器保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用瓦斯保护瓦斯保护:800KVA及以上的油浸式变压器和及以上的油浸式变压器和400KVA以上的车间以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保

34、护用来反应内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反应变压器油箱内部的短路故障以及油面降低。变压器油箱内部的短路故障以及油面降低。纵差保护或电流速断保护纵差保护或电流速断保护:6300KVA及以上并列运行的变压器，及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上及以上单独运行的变压器，发电厂厂用或工业企业中自用单独运行的变压器，发电厂厂用或工业企业中自用6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。其他电及以上重要的变压器，应装设纵差保护。其他电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于限应大于0.5S。对于。对于200

35、0KVA以上的变压器，当电流速断以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。相间短路的后备保护相间短路的后备保护相间短路的后备保护用于反应外部相间短路引起的变压相间短路的后备保护用于反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器，并发相应信号。一延时动作于跳开变压器各电源侧断路器，并发相应信号。一般采用过

36、流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相般采用过流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相低电压保护等。对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都低电压保护等。对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护。装设后备保护。2.变压器保护配置与作用变压器保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用变压器的接地保护变压器的接地保护对于中性点直接接地系统中的变压器，应装设零序保护，对于中性点直接接地系统中的变压器，应装设零序保护，零序保护用于反应变压器高压侧（或中压侧），以及外部元件零序保护用于反应变压器高压侧（或中压侧），以及外部元件的接地短路。大电流接地系统中的变压器，一般要

37、求在变压器的接地短路。大电流接地系统中的变压器，一般要求在变压器上装设接地（零序）保护上装设接地（零序）保护,作为变压器本身主保护的后备保护和作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。有若干台变压器并联运行的变相邻元件接地短路的后备保护。有若干台变压器并联运行的变电站，则采用一部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压电站，则采用一部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地运行的方式。器中性点不接地运行的方式。当电网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短当电网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器仍路时

38、，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器仍带故障继续运行，应根据具体情况装设专用的保护装置，如零带故障继续运行，应根据具体情况装设专用的保护装置，如零序过电压保护、中性点装放电间隙加零序电流保护等。序过电压保护、中性点装放电间隙加零序电流保护等。2.变压器保护配置与作用变压器保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用其他保护其他保护: : 高压侧电压为高压侧电压为500KV500KV及以上的变压器，对频率降低及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变和电压升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变压器过励磁保护。压器过励磁保护。 对变压器温度

39、和油箱内压力升高，以及冷却系统对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，按变压器现行标准要求，应装设相应的保护装故障，按变压器现行标准要求，应装设相应的保护装置。置。过负荷保护过负荷保护:对于对于400KVA以上的变压器，当数台并列运行或单以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相，其动作时限较长，保护。过负荷保护通常只装在一相，其动作时限较长，延时动作于发信号。延时动作于发信号。3.线路保护配置与作用线路保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用线路保护装置线

40、路保护装置序号序号型号型号名称名称主要应用主要应用1 1EDCS-7210EDCS-7210线路保护装置线路保护装置110kV110kV线路的保护线路的保护2 2EDCS-7210GEDCS-7210G线路光差保护装置线路光差保护装置110kV110kV线路的保护线路的保护3 3EDCS-7210HEDCS-7210H线路综合保护装置线路综合保护装置110kV110kV线路的保护线路的保护4 4EDCS-7110EDCS-7110线路保护测控装置线路保护测控装置66kV66kV线路的保护、测控线路的保护、测控5 5EDCS-7110HEDCS-7110H线路横差保护装置线路横差保护装置35kV

41、35kV线路的保护线路的保护6 6EDCS-7110BEDCS-7110B线路线路BZTBZT保护测控装置保护测控装置35kV35kV线路的保护、测控线路的保护、测控7 7EDCS-8110EDCS-8110线路保护测控装置线路保护测控装置35kV35kV线路的保护、测控线路的保护、测控8 8EDCS-821001EDCS-821001线路保护装置线路保护装置110kV110kV线路的保护线路的保护9 9EDCS-821002EDCS-821002线路光差保护装置线路光差保护装置110kV110kV线路的保护线路的保护1010EDCS-821003EDCS-821003线路光差保护装置线路光差

42、保护装置110kV110kV线路的保护线路的保护1111EDCS-821004EDCS-821004线路保护测控装置线路保护测控装置110kV110kV线路的保护、测控线路的保护、测控3.线路保护配置与作用线路保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用小电流接地系统（小电流接地系统（35KV及以下）输电线路一般采用三段及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障；由于小电流接地系统没有接式电流保护反应相间短路故障；由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运

43、行人员上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区分区”停电寻找接停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反应接地故障。应接地故障。对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑段保护，段保护，仅用仅用段段+段保护分别作为主保护和后备保护使用。段保护分别作为主保护和后备保护使用。110KV输电线路一般采用三段式相间距离保护作为相间短输电线路一般采用三段式相间距离保护作为相间短路故障的保护方式

44、，采用阶段式零序电流保护作为接地短路路故障的保护方式，采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。对极个别非常短的线路，如有必要也可以考虑的保护方式。对极个别非常短的线路，如有必要也可以考虑采用纵差保护作为主保护。采用纵差保护作为主保护。注意：注意：在双侧电源的输电线路上，当反方向短路时，如果保护可在双侧电源的输电线路上，当反方向短路时，如果保护可能失去选择性的话，就应该增设方向元件，构成方向电流保能失去选择性的话，就应该增设方向元件，构成方向电流保护。护。 变压器变压器线路组接线时，将线路视为变压器绕组的引线路组接线时，将线路视为变压器绕组的引出线，不再单独设置保护。出线，不再单独设置保护

45、。 保护的配置没有定则，只要能反应对象上可能出现的所保护的配置没有定则，只要能反应对象上可能出现的所有故障且满足保护的四个基本要求的方案都可以，最经有故障且满足保护的四个基本要求的方案都可以，最经济的方案就是最好的。无论那种保护，其灵敏度都应满济的方案就是最好的。无论那种保护，其灵敏度都应满足规程要求，否则应改换其它保护方式。足规程要求，否则应改换其它保护方式。3.线路保护配置与作用线路保护配置与作用三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用4.母线保护配置与作用母线保护配置与作用母线保护装置母线保护装置序号序号型号型号名称名称主要应用主要应用1 1EDCS-7250AEDCS-7250A母

46、线保护装置（单主板）母线保护装置（单主板）110kV110kV母线的保护母线的保护2 2EDCS-7250BEDCS-7250B母线保护装置（双主板）母线保护装置（双主板）110kV110kV母线的保护母线的保护三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用4.母线保护配置与作用母线保护配置与作用母线差动保护分类母线差动保护分类 1）母线完全差动）母线完全差动 2）固定连接的双母线差动保护）固定连接的双母线差动保护 3）电流比相式差动保护）电流比相式差动保护 4）母联相位差动保护）母联相位差动保护 5）比率制动式母线差动保护）比率制动式母线差动保护 三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用

47、在在继电保护和安全自动装置技术规程继电保护和安全自动装置技术规程中规定高压电网中规定高压电网母线保护的装设应遵循以下原则：对母线保护的装设应遵循以下原则：对220500KV母线，应装设母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。对能快速有选择地切除故障的母线保护。对3/2接线，每组母线宜接线，每组母线宜装设两套母线保护。近年来在实际工程项目的实施中，在很多装设两套母线保护。近年来在实际工程项目的实施中，在很多220kV以下电压等级的发电厂升压站或枢纽变电站母线为了进以下电压等级的发电厂升压站或枢纽变电站母线为了进一步提高输配电的安全可靠性，均可装设母线差动保护装置。一步提高输配电的安全可靠性

48、，均可装设母线差动保护装置。 小差动元件动作跳开本区域内的所有断路器，大差保护动小差动元件动作跳开本区域内的所有断路器，大差保护动作跳开全站内所有断路器。此外还有作跳开全站内所有断路器。此外还有TA断线、，差流越线等告断线、，差流越线等告警信号。警信号。 双母线的母线差动保护双母线的母线差动保护1）大差动保护元件：作为启动元件）大差动保护元件：作为启动元件.2）小差动保护元件：作为选择元件）小差动保护元件：作为选择元件.三、常见保护配置与作用三、常见保护配置与作用（1 1）电流继电保护：）电流继电保护： 无时限电流速断保护（又称电流无时限电流速断保护（又称电流段保护）段保护） 电流电流段保护不

49、能保护本线全长，在线路末端发生短路段保护不能保护本线全长，在线路末端发生短路时，短路电流小于整定值，保护不动作，所以线路上只配时，短路电流小于整定值，保护不动作，所以线路上只配有电流有电流段不能切除所有故障。短路电流计算公式如下：段不能切除所有故障。短路电流计算公式如下： 三相短路时三相短路时 ：二相短路时二相短路时 ： 限时电流速断保护（又称电流限时电流速断保护（又称电流段保护）段保护） 目的是保护本线路全长，目的是保护本线路全长，段保护的保护必然会伸入段保护的保护必然会伸入下线（相邻线路）。电流二段保护整定公式如下：下线（相邻线路）。电流二段保护整定公式如下：四、保护原理举例四、保护原理举

50、例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 KrelKrel为可靠系数，考虑到短路电流中的非周期分量已衰为可靠系数，考虑到短路电流中的非周期分量已衰减，取减，取1.11.11.21.2； 过电流保护（又称电流过电流保护（又称电流 III III 段保护）段保护） 起动电流按躲最大负荷电流来，此保护不仅能保护本线起动电流按躲最大负荷电流来，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长，起到后备保护的作用。路全长，且能保护相邻线路的全长，起到后备保护的作用。四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路

51、的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 动作电流按以下两个条件整定动作电流按以下两个条件整定 （a a）为保证过电流保护在正常运行时不动作，其动作电流）为保证过电流保护在正常运行时不动作，其动作电流应大于最大负荷电流，即应大于最大负荷电流，即（b b）保证过电流保护在外部故障切除后可靠返回，其返回）保证过电流保护在外部故障切除后可靠返回，其返回电流应大于外部短路故障切除后流过保护的最大自起动电电流应大于外部短路故障切除后流过保护的最大自起动电流流 ： 式中式中 为可靠系数，一般取为可靠系数，一般取1.151.151.251.25； 式中式中KreKre为返回系数，一般取为返回系数，一般取0.

52、850.85； 式中式中KMsKMs为自起动系数，一般取为自起动系数，一般取1.51.53 3。 整定电流整定电流段保护动作电流时取两式计算结果较大段保护动作电流时取两式计算结果较大的值。的值。四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 （2 2）主保护与后备保护）主保护与后备保护 ： 主保护主保护: :满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度、满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度、有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护后备保护: :主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保主保护或断路器拒动时，用以切

53、除故障的保护。护。 近后备近后备: :当主保护拒动时由本电力设备或线路的另一套保当主保护拒动时由本电力设备或线路的另一套保护实现后备保护护实现后备保护 远后备远后备: :当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。路的保护来实现的后备保护。 四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 （2 2）主保护与后备保护）主保护与后备保护 ： 如上图所示：由如上图所示：由、段共同构成的主保护，最长的切除段共同构成的主保护，最长的切除故障时间为故障时间为0.50.5秒。秒。 如如k3k3处故障，处故障

54、，P1P1段拒动，由段拒动，由段作为近后备跳开段作为近后备跳开1QF1QF。如如k1k1处故障，处故障，P2P2或或2QF2QF拒动，拒动，P1P1段作为远后备跳开段作为远后备跳开1QF1QF。 k2k2处故障，处故障， 由由P1 P1 段保护提供完整的远后备作用段保护提供完整的远后备作用四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 （3 3）电流电压联锁速断保护电流电压联锁速断保护 ： 电压保护与电流保护一起构成电流电压联锁速断保护，电流继电压保护与电流保护一起构成电流电压联锁速断保护，电流继电器与电压继电器触点串联出口。如下图所示：电流电压联锁速断电器

55、与电压继电器触点串联出口。如下图所示：电流电压联锁速断保护则是按系统最常见的运行方式整定。保护则是按系统最常见的运行方式整定。 四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 （4 4）阶段式电流保护：阶段式电流保护： 由电流由电流段、电流段、电流段、电流段、电流段组成，三段保护构成段组成，三段保护构成“或或”逻辑出口跳闸。三段式电流保护逻辑框图逻辑出口跳闸。三段式电流保护逻辑框图: :（5 5）反时限电流保护：反时限电流保护： 反时限电流保护的动作时限是随短路电流大小而改变的，反时限电流保护的动作时限是随短路电流大小而改变的，电流越大，动作时间越短电流越大

56、，动作时间越短 四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 （6 6）方向）方向电流保护电流保护 ： 利用方向元件与电流元件结合就构成了方向电流保护利用方向元件与电流元件结合就构成了方向电流保护 方向过电流保护动作的正方向是短路功率从母线流向线路方向过电流保护动作的正方向是短路功率从母线流向线路 四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 （6 6）方向）方向电流保护电流保护 ： 采用功率方向继电器的采用功率方向继电器的9090度接线度接线 内角内角a=45a=45或或3030 四、保护原理举例四、保护原理举例 相

57、间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 （6 6）方向）方向电流保护电流保护 ： 方向元件的装设：方向元件的装设： 方向电流保护主要用于双电源辐射形电网和单电源环网线方向电流保护主要用于双电源辐射形电网和单电源环网线路上。路上。 段动作电流大于其反方向母线短路时的电流，不需要装段动作电流大于其反方向母线短路时的电流，不需要装设方向元件设方向元件 段动作电流大于其同一母线反方向保护的段动作电流大于其同一母线反方向保护的段动作电流段动作电流时，不需要装设方向元件时，不需要装设方向元件 对装设在同一母线两侧的对装设在同一母线两侧的段来说，动作时间最长的，不段来说，动作时间最长的，不需要装设方

58、向元件需要装设方向元件 除此以外反向故障时有故障电流流过的保护必须装设方向除此以外反向故障时有故障电流流过的保护必须装设方向元件元件 。四、保护原理举例四、保护原理举例 相间短路的电流、电压保护相间短路的电流、电压保护 （1 1）中心点直接接地）中心点直接接地四、保护原理举例四、保护原理举例 电网的接地保护电网的接地保护 （1 1）中心点直接接地）中心点直接接地 零序电流保护零序电流保护 作为接地短路保护的后备保护，一般配置三段式或四段式作为接地短路保护的后备保护，一般配置三段式或四段式零序电流保护零序电流保护 零序电流速零序电流速断保护（零断保护（零序电流序电流I I段）段） 四、保护原理举

59、例四、保护原理举例 电网的接地保护电网的接地保护 （1 1）中心点直接接地）中心点直接接地 带时限零序电流速段保护（零序电流带时限零序电流速段保护（零序电流IIII段）段）四、保护原理举例四、保护原理举例 电网的接地保护电网的接地保护 （1 1）中心点直接接地）中心点直接接地 零序过电流保护（零序电流零序过电流保护（零序电流IIIIII段、零序电流段、零序电流IVIV段）段） 零序过电流保护在正常时应当不起动，故障切除后应零序过电流保护在正常时应当不起动，故障切除后应当返回，为保证选择性，动作时间应当与相邻线路当返回，为保证选择性，动作时间应当与相邻线路IIIIII段按照段按照阶梯原则配合。阶

60、梯原则配合。 零序电流零序电流IIIIII段的动作电流应躲过下一线路始端（即本线段的动作电流应躲过下一线路始端（即本线路末端）三相短路时流过本保护的最大不平衡电流路末端）三相短路时流过本保护的最大不平衡电流Iub.maxIub.max。四、保护原理举例四、保护原理举例 电网的接地保护电网的接地保护 （1 1）中心点直接接地）中心点直接接地 零序方向保护零序方向保护 正方向接地短路故障时，零序电压滞后零序电流正方向接地短路故障时，零序电压滞后零序电流110-95110-95度度 反方向接地短路故障时，零序电压超前零序电流反方向接地短路故障时，零序电压超前零序电流110-95110-95度度四、保