继保知识培训

1、输变电事业部输变电事业部第一节第一节 电力系统继电保护的作用电力系统继电保护的作用11 电力系统的组成 电力系统是由发电机、变压器、输电线路、配电线路、负荷等一次设备和继电保护、安全自动控制装置、测量仪表、通信系统等二次设备共同组成的一个实时动态平衡系统；其中 一次设备是电力系统的躯干，电能的生产、传输和消费是靠一次系统来完成的； 二次设备是电力系统的大脑和中枢神经系统，没有二次设备电力系统无法工作。1 12 2 电力系统运行状态电力系统运行状态 三种状态： 正常运行，指电压、电流、频率（转速）在规定的范围内，各个一次电气设备能够正常工作而不损坏的运行状态 不正常运行，指电力系统中电气设备的正

2、常工作遭到破坏但未出现故障的状态，比如像过负荷。 故障，通常指各种类型的短路和断线，包括各相导体之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开断。1 13 3 短路的后果短路的后果 故障和不正常运行状态都可能导致严重后果，最危险的是短路故障，它可造成： 短路电流和故障点的电弧使得设备热损坏； 短路电动力造成设备机械损坏； 靠近短路的部分电力系统电压严重降低，破坏负荷稳定性，造成次废品； 引发电力系统振荡甚至系统瓦解； 造成电力系统事故、甚至灾变 事故是用后果衡量的，它是故障作用的后果，包括对用户少送电或停电；电能质量严重降低；造成人身伤亡和设备损坏。 灾变是指大面积停电等恶性事故。 故障不一定引

3、发事故和灾变。1 14 4 故障的排除故障的排除 故障是不可避免的，发生故障后，迅速而有选择性地切除故障设备是保证故障设备不损坏、非故障设备继续安全运行的前提和保障。1 15 5 继电保护继电保护 继电保护装置，检测故障发生后所出现的故障信息，根据故障信息判断故障发生在那个设备上，进而快速、有选择地切除故障设备的一种安全自动装置。 继电保护，泛指继电保护理论、技术与装置以及各种装置一起所组成的系统。1 16 6 继电保护的基本任务继电保护的基本任务w自动、迅速、有选择地将故障设备切除w反映不正常状态，发出报警信号、减负荷或者跳闸3 继电保护系统构成 继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通过

4、断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护系统至少应该包括： 传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传感器（比如瓦斯气体传感器）等 继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两端（比如线路保护）安装，还需要专用的继电保护通道 断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。一个典型的继电保护系统图如图14所示 1继电保护装置2通信设备图14 继电保护系统第三节第三节 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求31 可靠性 该动作的必须可靠动作（不拒动，mis-operation），不该动作的可靠不动（不误动，mal-operation） 32 选择性 选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障设备

5、切除，而使非故障设备能够继续可靠运行，以尽量减少停运设备、缩小停电范围的能力。图15 选择性说明图d3点短路：保护6动作，6QF跳闸；若保护6 或6QF拒动， 5QF跳闸； d2点短路：保护5动作，5QF跳闸；若保护5或5QF拒动，保护1和保护3动作于1QF、3QF跳闸；主保护：主保护：能有选择性地快速切除全线故障的保能有选择性地快速切除全线故障的保 护。护。后备保护：后备保护：当故障线路的主保护或断路器拒动当故障线路的主保护或断路器拒动 时用以切除故障的保护。时用以切除故障的保护。近后备保护：近后备保护：作为本线路主保护的后备保护。作为本线路主保护的后备保护。远后备保护远后备保护：作为下一条

6、相邻线路主保护或开关拒：作为下一条相邻线路主保护或开关拒 跳的后备保护。跳的后备保护。33 速动性 快速切除故障是减小故障损失的最有效手段。但是速动性（又称快速性）和选择性是矛盾的。既要保证选择性，又要保证速动性是非常困难的。有的场合保证速动性是首要的：维持系统稳定要求，快速切除高压输电线路故障使发电厂或重要用户母线电压低于允许值（0.7倍额定电压）大容量的发电机、变压器以及电动机内部故障 故障切除时间等于保护动作时间和断路器切除时间之和。一般的断路器动作时间0.06-0.15秒，一般保护动作时间小于40毫秒。34 灵敏性 灵敏性是指保护范围内发生故障或不正常运行状态的能力。满足灵敏性要求的保

7、护装置无论故障性质与故障点在那里都能反映出来。 灵敏性常常用灵敏系数来衡量。灵敏系数按照以下原则来计算：在可能的方式下，选择最不利于保护动作的方式；选择最不利于保护动作的故障类型；选择最不利于保护动作的故障点。第四节第四节 继电保护的分类继电保护的分类按照保护对象分两类：n线路保护线路保护：电流保护、电压保护、距离保护、方向比较式纵联保护、电流差动保护等n元件保护元件保护：发电机保护、变压器保护、母线保护、电动机保护等第五节第五节 微机保护概述微机保护概述 微机保护的构成 微机保护由两部分构成：微机保护硬件系统和运行于其中的软件。微机保护的硬件系统包括以下三大部分：数据采集系统（或称模拟量输入

8、系统）：包括电压形成、采样保持、多路开关及数模转换微型机（或微处理器）主系统：包括微处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时器、并串接口等开关量输入输出系统：由微型机的并行接口、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成。完成保护需要的外部触点接入、出口跳闸、人机对话等功能。图16 示出了微机保护硬件构成框图图16 微机保护硬件构成框图最初熔断器最初熔断器难以实现选择性难以实现选择性电压、电流保护电压、电流保护环网、多源网环网、多源网方向电流、电压保护方向电流、电压保护受系统运行方式影响，难以满足选择性、灵敏性、速动性受系统运行方式影响，难以满足选择性、灵敏性、速动性距离保护距离保

9、护单端测量方式，难以保证快速跳闸单端测量方式，难以保证快速跳闸导引线保护导引线保护长距离难以实现长距离难以实现光纤（高频）保护光纤（高频）保护第二章 电流保护第一节 三段式电流保护 1. 1. 电流速断保护电流速断保护电流速断保护的概念电流保护电流保护：反映电流增大而动作的继电保护方式电流速断保护电流速断保护：反映电流增大并能够瞬时动作的电流保护，又称为瞬时电流速断保护、无时限电流速断保护、段电流保护。电流速断保护的动作区与整定计算希望：AB故障时，保护2 瞬时动作；BC故障时，保护1瞬时动作。现实：被保护线路AB末端发生故障和线路BC首端发生故障是一样的。无法区分保护区内AB还是区外BC故障

10、，导致保护无选择性动作。解决：缩短保护区，形成明显的边界，以保证AB故障只有保护2动作切除，而BC故障只由保护1动作切除。max. fBoprII具体做法是： 继电保护的起动电流能够使装置启动的最小动作电流，大于被保护线路末端可能出现的最大短路电流（三相金属性短路电流）最大运行方式下的三相短路 以期获得最大、可能的短路电流，保护不误动。最小运行方式下的两相短路 在最小运行方式下出现可能的最小短路电流两相短路，保护是否还能动作。 max. fBoprIImax. fBreloprIKI 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护问题的提出 电流速断保护无法保护线路全长，需要增加第二套电流保护限

11、时电流速断保护，段电流保护限时电流速断保护要求 能够保护线路全长，动作范围包括整个线路难点与解决如何获得动作的选择性？ 增加时间延迟时限，从而与相邻线路电流速断保护（电流段保护）配合保护构成：保护构成：动作电流值 低于电流速断动作时间 增加一个延迟 一般取0.5SoperreoperIK211Ittt21 限时电流速断保护的时限特性限时电流速断保护的时限特性限时电流速断保护的灵敏度及校验限时电流速断保护的灵敏度及校验灵敏度灵敏度 被保护线路末端发生轻微故障两相短路时，保护能够做出反映的能力，被定义为 校验校验 要求大于1.31.5operKsenIKImin 3. 3. 定时限过电流保护定时限

12、过电流保护问题的提出 电流速断保护不能保护全长；限时电流速断保护能够保护线路全长，可以起到后备保护的作用，但是不能作为相邻线路后备保护。 一种既能保护本线路全长，还能保护相邻线路全长的电流保护被提出，就是定时限过电流保护，或称段电流保护。定时限过电流保护定时限过电流保护特点低定值和长延时，用作后备动作电流按大于负荷电流来整定动作时延逐级配合max1 IIopermax.1ILreIIIoperIKtttnn )1(第一节 三段式电流保护灵敏度校验灵敏度校验近后备灵敏度校验 选择本线路末端两相短路作为校验点，灵敏度大于1.31.5远后备灵敏度校验 选择相邻线路末端两相短路作为校验点，灵敏度大于1

13、.24. 三段式电流保护三段式电流保护电流速断保护能瞬时切除故障，但不能保护线路全长；限时电流速断保护能够保护线路全长，并有本线路后备保护能力，但没有相邻线路后备保护能力；定时限过电流保护动作值最低，动作最灵敏，而且具有近后备和远后备保护能力，但动作时间较长。组合在一起，构成一套完整的保护三段式电流保护。其中 段分别对应于电流速断、限时电流速断和定时限过电流保护第二节第二节 方向电流保护方向电流保护 1. 问题的提出问题的提出双电源供电网络和单电源环网 为了提高供电可靠性，缩小停电面积，在两侧装设有断路器故障后的系统运行方式要求 从两端切除故障、仅仅从两端切除故障设备问题的提出问题的提出K1K

14、1故障故障误切误切2QF2QF、5QF5QF 2. 问题的解决问题的解决考虑方向性考虑方向性如果在每个继电器上增加一个方向元件能够判明故障发生的方向，则可以避免上述问题。短路功率仅仅是由母线流向线路方向时，才允许保护动作。方向过电流保护方向元件定时限过电流保护 2. 问题的解决问题的解决考虑方向性考虑方向性如果在每个继电器上增加一个方向元件能够判明故障发生的方向，则可以避免上述问题。短路功率仅仅是由母线流向线路方向时，才允许保护动作。方向过电流保护 3. 功率方向继电器基本原理0,901800,901800,9090cosPorPPUIPooooo相位比较判据 电压电流之间满足如下相位关系，则

15、为正向故障（右半平面）幅值比较判据 电压电流之间满足如下幅值关系，则为正向故障 0090arg90KIUIUIU第三章第三章 距离保护距离保护 第一节第一节 工作原理工作原理 距离保护是通过测量被保护线路始端电压和线路电流的比值而动作的一种保护。 这个比值称之为测量阻抗。 用来完成这一测量任务的元件叫阻抗继电器。 系统正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗，其值甚大；当系统发生了短路时，测量阻抗等于测量点到故障点之间的线路阻抗，其值甚小。当测量阻抗小于预先设定的值整定值或者整定阻抗时，保护动作。 由于阻抗反映了距离，所以被称为距离保护 第二节第二节 时限特性时限特性 距离保护的动作时间与保护至短路点之

16、间的距离关系被称为距离保护的动作时限。 一般地，距离保护动作时限为阶梯型三段式动作特性： 距离保护段保护到线路8085全长； 距离保护段保护到线路全长； 距离保护段保护到相邻线路全长，作为远后备保护)(lft 第三节第三节 组成元件组成元件1. 起动元件 发生故障瞬间启动距离保护，由过电流、低阻抗继电器组成2. 阻抗测量元件 测量保护到故障点之间的距离（ Z , Z , Z ）。一般地， Z , Z 由方向阻抗继电器担任，而Z 由偏移特性阻抗继电器担任。3. 时间元件 距离段为 段瞬时动作； 段为延时动作，0.5秒； 段和相邻线路段或段配合，再高0.5秒 4. 出口执行元件中间继电器 第四节第

17、四节 阻抗继电器阻抗继电器 阻抗继电器是距离保护的核心元件。用于测量保护到故障点至继电器之间的距离，并与整定值比较，给出是否动作跳闸的命令。 距离保护的分类：对于接地短路，取相地故障环路，测量电压为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流，由它们算出的测量阻抗能够准确反应单相接地故障、两相接地故障和三相接地故障下的故障距离，这种合理选取相地环路中电流、电压的方法称为接地距离保护接线方式。对于相间短路，故障环路为相相故障环路，取测量电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差，由它们算出的测量阻抗能够准确反应两相短路、三相短路和两相接地短路情况下的故障距离

18、，这种合理选取相相环路中电流、电压的方法称为相间距离保护接线方式。影响距离保护正确动作的因素主要有： (1) 短路点的过渡电阻。 (2) 在短路点与保护安装处之间有分支电路。 (3) 电力系统振荡。A反映电压、电流中负序分量或零序分量的故障判断元件。B反映电流突变量的故障判断元件。C利用阻抗变化率的不同实现闭锁。系统短路时，测量阻抗由负荷阻抗突变为短路阻抗，而在振荡时，测量阻抗缓慢变为保护安装处到振荡中心点的线路阻抗，这样，根据测量阻抗的变化速度的不同就可构成振荡闭锁。 (4) 测量互感器误差。阻抗继电器是通过电流互感器和电压互感器接入电气量的，测量互感器的变比误差和角误差必然给阻抗继电器的正

19、确测量带来影响，关于这种影响通常在计算阻抗继电器的动作阻抗时，用可靠系数来考虑。 (5)电网频率的变化。在相位比较方向阻抗继电器中，用记忆极化电压作为一个比较量，由于电压记忆回路是调整在额定工频下谐振，因此对系统频率的变化最为敏感。当系统的工作频率与谐振频率发生偏移时，将使阻抗继电器特性曲线在阻抗复平面向左、右方向偏移。 (6) 在Y/-11 变压器后发生短路故障。当保护安装处与短路点具有Y/接线变压器时，阻抗继电器的工作将受变压器的阻抗和一、二次电压相角差的影响。例如方向阻抗继电器对Y/变压器另一侧的两相短路反应能力很差，一般不能起后备作用。 (7) 线路串联补偿电容的影响。在线路或变电所内

20、装设串联补偿电容后，破坏了阻抗继电器的测量阻抗与距离成比例的关系，同时它的电抗部分还会改变符号，使保护的方向性被破坏，对阻抗继电器的正确工作带来影响。 (8) 过渡过程及二次回路断线。在电力系统正常运行中，电压互感器的一次回路或二次回路有可能出现断线的情况，当电压回路断线后，二次侧接至保护回路的相电压或线电压都可能降低至零，由于这时电力系统处于正常运行状态，仍然有负荷电流，所以测量阻抗可能小于动作阻抗，使阻抗继电器可能误动作。 (9) 平行双回路互感的影响等。当发生接地短路故障时，双回路中的接地阻抗继电器的测量阻抗，受双回路零序互阻抗的影响，产生阻抗测量上的误差。距离保护段是瞬时动作，但是只能

21、保护线路全长80%85%，因此，两段加起来就有30%40%的线路长度内的故障不能从两端瞬时切除，在一端须经0.35s0.5s的延时后经距离段来切除，距离保护受各种因素的影响，如系统振荡、短路点的过渡电阻和电压回路断线等，因此，在保护中需采取各种防止或减少这些因素影响的措施。如需要采用复杂的阻抗继电器和较多的辅助继电器，使整套保护装置比较复杂，故可靠性相对比电流保护低。距离保护目前应用较多的是保护电网的相间短路。对于大电流接地系统中的接地故障可由简单的阶段式零序电流保护装置切除，或者采用接地距离保护，通常在35kV 电网中，距离保护作为复杂网络相间短路的主保护 在110kV 及以上系统中，相间短

22、路距离保护和接地短路距离保护主要作为全线速动主保护的相间短路和接地短路的后备保护，对于不要求全线速动的高压线路，距离保护可作为线路的主保护。距离保护不但反映故障时电流增大，同时反映故障时电压降低，因此，灵敏性比电流、电压保护高。更主要的是距离保护段保护范围不受系统运行方式改变的影响，而其他两段保护范围受系统运行方式改变影响也较小，因此，保护范围比较稳定。 第四章 线路纵联保护 电流、电压保护和距离保护都是只反映被保护线路一侧的电量，为了获得选择性，其瞬时切除的故障范围只能是被保护线路的一部分，即使性能较好的距离保护，在单侧电源线路上也只能保护线路全长的80%左右，在双侧电源线路上瞬时切除故障的

23、范围大约只有线路全长的60%左右。在被保护线路其余部分发生故障时，都只能由延时保护来切除。这对于很多重要的高压输电线路是不允许的，为了电力系统的安全稳定，线路上要求设置具有无延时切除线路上任意处故障的保护装置，输电线的纵联保护就是在这种背景下产生的。因此仅反映线路一侧的电气量是不可 区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端故障的，只有反应线路两侧的电气量才可能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线故障的目的。为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生纵向的联系，这种保护装置称为输电线的纵联保护。输电线路纵联保护的基本原理当输电线路内部发生如上图所示的k1点短路故障

24、时，流经线路两侧断路器的故障电流如图中实线箭头所示，均从母线流向线路(规定电流或功率从母线流向线路为正，反之为负)。而当输电线路MN 的外部发生短路时(如图中的k2点)，流经MN 侧的电流如图中的虚线箭头所示，M 侧的电流为正，N 侧的电流为负。利用线路内部短路时两侧电流方向同相而外部短路时两侧电流方向相反的特点，保护装置就可以通过直接或间接比较线路两侧电流(或功率)方向来区分是线路内部故障还是外部故障。即纵联保护的基本原理是：当线路内部任何地点发生故障时，线路两侧电流方向(或功率)为正，两侧的保护装置就无延时地动作于跳开两侧的断路器；当线路外部发生短路时，两侧电流(或功率)方向相反，保护不动

25、作。这种保护可以实现线路全长范围内故障的无时限切除，从理论上这种保护具有绝对的选择性。 M N Lim in if1if2F1F2正常运行或外部故障时 im+in=0内部故障时 im+in=if图13 纵联电流差动保护说明图S1S2输电线路纵联保护按照所利用通道的不同可以分为以下四种类型(通常纵联保护也按此命名)： (1) 导引线纵联保护(简称导引线保护)。 (2) 电力线载波纵联保护(简称高频保护)。 (3) 微波纵联保护(简称微波保护)。 (4) 光纤纵联保护(简称光纤保护)。第五章 母线保护为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。实现母线差动保护所必须考虑的问题是在母线

26、上一般连接着较多的电气元件(如线路、变压器、发电机等)。在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，或表示为I =0；当母线上发生故障时，所有与电源连接的元件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的连接元件中电流等于零，因此， k I=I (短路点的总电流)。从每个连接元件中电流的相位来看，在正常运行和外部故障时，至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体来说，就是电流流入的元件和电流流出的元件中电流相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其他元件中的电流几乎是同相位的。复合电压动作判据： 1、任一相电压低于其定值。 2、

27、任一相电压突变量大于其定值。 3、负序电压计算量大于其定值。 4、自产零序电压量大于其定值。 以上任一条件满足，开放出口。K1点故障时，KA1流过电流近似于0, KA2流过的故障电流不再平衡 基本上都是故障电流， KA3流过的故障电流不再平衡 基本上也是故障电流， 当KA2与KA3的差电流大于整定电流时，且为了保证在母线电流大的时候差动电流不误动，引入了比率制动原理，该母线上所有电流的和的绝对值要大于0.3倍的绝对值的和，复合电压闭锁出口开放，保护动作，跳连接于段母线上的所有断路器。K2点故障时，KA2流过电流近似于0, KA1流过的故障电流不再平衡，基本上都是 故障电流， KA3流过的故障电

28、流不再平衡，基本上也是 故障电流， 满足比率制动条件后，跳段母线上的所有开关，但此时故障仍然存在，这就是母联的盲区保护， 1、两段母线正常运行故障时，跳开段母线上的开 关后，检测母联跳闸且TWJ=1时，延时150ms封母 联CT，母差动动作跳段母线上的开关切除故 障。 2、分列运行时，母联电流强退，保护正确动作。K3点故障时，由于断路器机构或操作电源的原因，保护已动作，但断路器未跳闸，不能切除线路上的故障，母线保护中的失灵保护作为近后备保护向母联断路器及同一母线上的所有断路器发出跳闸命令，切除故障。失灵保护的组成：1、该线路保护动作后不返回。 2、启动失灵压板投入。 3、母差失灵装置中的该支路

29、的电流值 过到失灵的电流定值。 4、复合电压闭锁也判定故障开放失灵 出口。 上述条件都满足后，保护出口。 对单母线分段或双母线接线，设有两段延时，第一时限跳母联或分段开关，二时限跳失灵单元上母线上的所有开关。对我所的变压器单元，失灵保护复合电压闭锁可能不满足开放条件，所以，保护单元除提供断路器失灵保护启动输入接点外，还必须提供一个解除失灵保护电压闭锁的输入接点。母联断路器失灵保护： 在单母线分段或双母线接线中，当某一段母线发生故障或充电故障情况下，保护动作而母联断路器拒动时，作为后备保护向两段母线上的所有断路器发送跳闸命令，切除故障。 组成：1、跳母联断路器保护动作而断路器未跳开。 2、母联断

30、路器任一相电流大于母联失灵电流 整定值。 3、两段母线上的复合电压均动作。 以上条件满足后，保护出口跳两条母线上的所有开关 第六章 变压器保护变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障主要是指发生在变压器油箱内包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路。变压器油箱内部故障是很危险的，因为故障点的电弧不仅会损坏绕组绝缘与铁芯，而且会使绝缘物质和变压器油箱中的油剧烈汽化，由此可能引起油箱的爆炸。所以，继电保护应尽可能快地切除这些故障油箱外部最常见的故障主要是变压器绕组引出线和套管上发生的相间短路和接地短路(直接接地系统侧)，而油箱内发生相间短路

31、的情况比较少。变压器的不正常工作状态主要有：负荷长时间超过额定容量引起的过负荷；外部短路引起的过电流；外部接地短路引起的中性点过电压；油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高；大容量变压器在过电压或低频等异常运行工况下导致变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。变压器处于不正常运行状态时，继电器应根据其严重程度，发出警告信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。变压器油箱内部发生故障时，除了变压器各侧电流、电压变化外，油箱内的油、气、温度等非电量也会发生变化。因此，变压器的保护也就分为电量保护和非电量保护两种非电量保护装设在变压器内部。线路保护中采用的许多保护如

32、过电流保护、纵差保护等在变压器的电量保护中都有应用，但在配置上有区别。一、瓦斯保护：瓦斯继电器的工作原理当变压器内部故障(包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路)时，由于故障点电流和电弧的作用，使得变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，因而从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量气体，此时将有大量的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用变压器内部故障时的这一特点构成的保护装置称为瓦斯保护。如果变压器内部发生严重漏油或匝数很少的匝间短路、铁芯局部烧损、线圈断线、绝缘劣化和油面下降等故障时，往往纵差保护等其他保护均不能动作，而瓦斯保护却能够动作

33、。因此，瓦斯保护是变压器内部故障最有效的一种主保护。瓦斯保护主要由瓦斯继电器来实现，它是一种气体继电器，安装在变压器油箱与油枕之间的连接导油管中，如图6.7 所示。这样，油箱内的气体必须通过瓦斯继电器才能流向油枕。为了使气体能够顺利地进入瓦斯继电器和油枕，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器方向与水平面保持1%1.5%的升高坡度，通往继电器的导油管具有不小于2%4%的升高坡度。1瓦斯继电器；2油枕；3变压器顶盖；4连接管道。压力释放 当变压器内部发生严重故障，而气体继电器失灵时，油箱内部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出，护变压器不受严重损害。瞬时动作于跳闸。二、变压器的纵差保护变压器纵差保护主要是

34、用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的。由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。为了保证动作的选择性，差动继电器的动作电流Iset应按躲开外部短路时出现的最大不平衡电流来整定，即 Iset =Krel unb.max 式中 Krel可靠系数，其值大于1。 从式中可见，不平衡电流Iunb愈大，继电器的动作电流也愈大。Iunb太大，就会降低内部短路时保护的灵敏度，因此，减小不平衡电流及其对保护的影响，就成为实现变压器纵差保护

35、的主要问题。为此，应分析不平衡电流产生的原因，并讨论减少其对保护影响的措施。不平衡电流的原因：1、变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流。变压器正常运行时，励磁电流为额定电流的3%5%。当外部短路时，由于变压器电压降低，此时的励磁电流更小。但是，在电压突然增加的特殊情况下，例如在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，就可能产生很大的励磁电流，其数值可达额定电流的68 倍。这种暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称为励磁涌流。由于励磁涌流的存在，常常导致纵差保护误动作，给变压器纵差保护的实现带来困难。产生励磁涌流的原因主要是变压器铁芯的严重饱和使励磁 阻抗大幅度降低。励磁涌流的大小和

36、衰减速度与合闸瞬间电压的相位、剩磁的大小、方向、电源和变压器的容量等有关。当电压为最大值时合闸，就不会出现励磁涌流，只有正常励磁电流。而对于三相变压器，无论在任何瞬间合闸，至少有两相会出现程度不等的励磁涌流。 励磁涌流的特点： (1) 励磁涌流很大，其中含有大量的直流分量。 (2) 励磁涌流中含有大量的高次谐波，其中以2 次谐波为 主，而短路电流中2 次谐波成分很小 (3) 励磁涌流的波形有间断角。 防止措施： (1)采用带有速饱和变流器的差动继电器构成纵差保护 (2) 利用二次谐波制动的差动继电器构成纵差保护。 (3) 采用鉴别波形间断角的差动继电器构成纵差保护。 2、变压器各侧电流相位不同

37、引起的不平衡电流。电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30，如果两侧电流互感器采用相同的接线方式，即使两侧电流数值相同，也会产生1 2I sin15的不平衡电流。因此，必须补偿由于两侧电流相位不同而引起的不平衡电流。3、电流互感器计算变比与实际变比不同引起的不平衡。4、变压器各侧电流互感器型号不同引起的不平衡。由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流(归算至同一侧)也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。5、变压器带负荷调节分接头引起的不平衡。变压器带负荷调节分接头是电力系统中电压调整的一种方

38、法，改变分接头就是改变变压器的变比。整定计算中，纵差保护只能按照某一变比整定，选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。当纵差保护投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对纵差保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流。不平衡电流的大小与调压范围有关三、过电流保护 变压器过电流保护工作原理与线路定时限过电流保护相同，保护动作后，跳开变压器两侧的断路器。保护的启动电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。 Iset=Krel/Kre . IL max 式中 Krel 可靠系数，一般取为1.21.3； K re返回系数，取为0.850.95； IL max 变压器可能出现的最大负荷

39、电流。按以上条件选择的启动电流，其值一般较大，往往不能满足作为相邻元件后备保护的要求，为此需要采用以下几种提高灵敏性的方法。1、低电压启动的过电流保护：保护的启动元件包括电流 继电器和低电压继电器。 电流继电器的动作电流按躲过变压器的额定电流整定。其动作电流比过电流保护的启动电流小，从而提高了保护的灵敏性。 低电压继电器的动作电压set U 可按躲过正常运行时最低工作电压整定。一般取Uop=0.7U NT ( U NT为变压器的额定电压)。1、对升压变压器，如低电压继电器只接在一侧电压互感器上，则当另一侧短路时，灵敏度往往不能满足要求。为此，可采用两套低电压继电器分别接在变压器高、低压侧的互感

40、器上，并将其触点并联，以提高灵敏度，2、为防止电压互感器二次回路断线后保护误动作，设置了中间继电器KM。当电压互感器二次回路断线时，低电压继电器动作，启动中间继电器，发出电压回路断线信号。3、由于这种接线比较复杂，所以近年来多采用复合电压启动的过电流保护和负序电流保护。2、复合电压启动的过电流保护：在低电压启动的过电流保护中低电压继电器灵敏度不够时采用。 U2set=（0.060.12）U N T3、负序过电流保护：对于大容量的变压器和发电机组。由于额定电流很大，而在相邻元件末端两相短路时的短路电流可能较小，因此，采用复合电压启动的过电流保护往往不能满足灵敏系数的要求。在这种情况下，应采用负序

41、过电流保护，以提高不对称短路时的灵敏性。 保护装置由电流继电器2KA和负序电流滤过器I 2 等组成，反应不对称短路，由电流继电器1KA 和电压继电器KV 组成单相低电压启动的过电流保护，反映三相对称短路。四、过负荷保护 变压器的过负荷电流在大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相过负荷保护。变压器的过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。保护只用一个电流继电器，接于任一相电流中，经延时动作于信号。 过负荷保护的安装侧，应根据保护能反映变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择，具体如下： (1) 对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。 (2) 对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机 电压侧

42、和无电源侧。 (3) 对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应装 设。 (4) 对于双绕组降压变压器，装于高压侧。 (5) 仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组的容 量相等，只装于电源侧；若三侧绕组的容量不等，则装于电源侧及绕组容量较小侧。 (6) 对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设装于各侧的过负荷保护，均经过同一时间继电器作用于信号。过负荷保护的动作电流，应按躲开变压器的额定电流整定，即 Iset=Krel/Kre*IN 式中Krel可靠系数，取1.05； Kre返回系数，取0.85。 为了防止过负荷保护在外部短路时误动作，其时限应比变压器的后备保护动作时限大一个t 。五、变压

43、器接地短路的后备保护： 电力系统中，接地故障是最常见的故障形式。接于中性点直接接地系统的变压器，一般要求在变压器上装设接地保护作为变压器主保护和相邻元件接地保护的后备保护。发生接地故障时，变压器中性点将出现零序电流，母线将出现零序电压，变压器的接地后备保护通常都是由反应这些电气量构成的。 大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流的分布和大小与系统中变压器中性点接地的数目和位置有关。通常，对只有一台变压器的升压变电所，变压器都 采用中性点直接接地的运行方式。对有若干台变压器并联运行的变电所，则采用一部分变压器中性点接地运行的方式，以保证在各种运行方式下，变压器中性点接地的数目和位置尽量维持不变，从而保证零序保护有稳定的保护范围和足够的灵敏度。110kV 以上变压器中性点