第三章泵站继电保护

1、第一章第一章 泵站继电保护泵站继电保护 1.1 继电保护基本要求和分类继电保护基本要求和分类 继电保护装置是用来对发电机、变压器、母继电保护装置是用来对发电机、变压器、母线、输配电线路和电动机等主要电气元件线、输配电线路和电动机等主要电气元件(下简称下简称元件元件)进行监视和保护的一种自动装置，当这些元进行监视和保护的一种自动装置，当这些元件发生件发生故障或出现不正常运行状态故障或出现不正常运行状态时，能发出使时，能发出使故障元件故障元件退出退出运行的操作运行的操作“命令命令”，或给值班人，或给值班人员员发出警告信号发出警告信号，它和其他自动装置配合工作，它和其他自动装置配合工作，可以大大地提

2、高电力系统的安全运行水平。可以大大地提高电力系统的安全运行水平。 2022-6-7曹斌军曹斌军 11.1 1.1 继电保护基本要求和分类继电保护基本要求和分类 继电保护的任务是：继电保护的任务是： (1)发生故障时发生故障时自动、迅速且有选择地将故障元自动、迅速且有选择地将故障元件切除件切除，以保证电力系统无故障部分迅速恢复正，以保证电力系统无故障部分迅速恢复正常运行，并使故障元件免受更严重的破坏。常运行，并使故障元件免受更严重的破坏。 (2)当电力系统出现不正常工作状态时能作出反当电力系统出现不正常工作状态时能作出反应，根据不正常工作状态的种类以及设备运行维应，根据不正常工作状态的种类以及设

3、备运行维护条件护条件发出信号发出信号，由值班人员进行处理或自动进，由值班人员进行处理或自动进行调节，将那些继续运行会引起事故的元件切除行调节，将那些继续运行会引起事故的元件切除。2022-6-7曹斌军曹斌军 21.1 1.1 继电保护基本要求和分类继电保护基本要求和分类 继电保护必须满足以下四个基本要求：继电保护必须满足以下四个基本要求： (1)选择性选择性。继电保护动作的选择性，是指保护。继电保护动作的选择性，是指保护装置工作时，仅将故障元件切除，使停电装置工作时，仅将故障元件切除，使停电范围最小，而非故障部分仍能继续安全运范围最小，而非故障部分仍能继续安全运行。行。 2022-6-7曹斌军

4、曹斌军 31.1 1.1 继电保护基本要求和分类继电保护基本要求和分类 (2)速速动性动性。对作用于断路器跳闸的继电保护。对作用于断路器跳闸的继电保护要求快速动作，以提高电力系统运行的稳要求快速动作，以提高电力系统运行的稳定性，加速恢复正常工作的过程，减轻设定性，加速恢复正常工作的过程，减轻设备的损坏程度，防止事故扩大。因此，迅备的损坏程度，防止事故扩大。因此，迅速切除故障，对于提高电力系统可靠性有速切除故障，对于提高电力系统可靠性有着重要的意义。着重要的意义。快速保护的最小动作时间可达快速保护的最小动作时间可达0.020.03s 2022-6-7曹斌军曹斌军 41.1 1.1 继电保护基本要

5、求和分类继电保护基本要求和分类 (3)灵敏性灵敏性。继电保护的灵敏性是指对其保护。继电保护的灵敏性是指对其保护范围内发生故障或不正常工作状态的范围内发生故障或不正常工作状态的反应能反应能力力，能够满足灵敏性要求的保护，在事先，能够满足灵敏性要求的保护，在事先规定的保护范围内故障时，不论短路点的规定的保护范围内故障时，不论短路点的位置和短路的性质如何，都应该灵敏地感位置和短路的性质如何，都应该灵敏地感觉并正确地反应。觉并正确地反应。 2022-6-7曹斌军曹斌军 51.1 1.1 继电保护基本要求和分类继电保护基本要求和分类 (4)可靠性可靠性。保护的可靠性是指在保护范围内。保护的可靠性是指在保

6、护范围内发生属于它应该动作的故障时，它应可靠发生属于它应该动作的故障时，它应可靠地动作，不应由于它本身故障而拒绝动作地动作，不应由于它本身故障而拒绝动作，并且在任何不应由它动作的情况下，它，并且在任何不应由它动作的情况下，它都不该动作。都不该动作。 2022-6-7曹斌军曹斌军 61.2 1.2 继电器继电器 继电保护要借助于其内部各个继电器去继电保护要借助于其内部各个继电器去完成预定的任务，所以完成预定的任务，所以继电器是继电保护的基继电器是继电保护的基本元件本元件。 继电器是一种能自动动作的电器，当控继电器是一种能自动动作的电器，当控制它的物理量达制它的物理量达动作的最小电流称为继电动作的

7、最小电流称为继电器的动作电流，用器的动作电流，用 表示。表示。 2022-6-7曹斌军曹斌军 7 ka opI1.2 1.2 继电器继电器2022-6-7曹斌军曹斌军 81.2 1.2 继电器继电器 1. .2. .2 几种常用电磁型继电器结构特点几种常用电磁型继电器结构特点 目前常用的电磁型继电器有：目前常用的电磁型继电器有： 电流继电器电流继电器 电压继电器电压继电器 信号继电器信号继电器 中间继电器中间继电器 时间继电器等时间继电器等2022-6-7曹斌军曹斌军 91.2 1.2 继电器继电器 电流继电器电流继电器。其线圈通常串联在电流互感。其线圈通常串联在电流互感器的二次侧，继电器按预

8、先整定的电流值动作器的二次侧，继电器按预先整定的电流值动作，其线圈阻抗很小。，其线圈阻抗很小。 电压继电器电压继电器。其线圈通常并联在电压互感。其线圈通常并联在电压互感器的二次侧，继电器按预先整定的电压值动作器的二次侧，继电器按预先整定的电压值动作，其线圈阻抗很大。，其线圈阻抗很大。 电流继电器和电压继电器在保护装置中皆电流继电器和电压继电器在保护装置中皆起到判别和起动的作用，故称为起动元件。起到判别和起动的作用，故称为起动元件。 信号继电器信号继电器。它用来作为整套保护或个别。它用来作为整套保护或个别元件的动作指示器，并利用其触点接通灯光和元件的动作指示器，并利用其触点接通灯光和音响信号回路

9、，继电器内有信号牌音响信号回路，继电器内有信号牌(或信号灯或信号灯)，信号继电器动作时，信号牌掉落，信号继电器动作时，信号牌掉落(或信号灯或信号灯点亮点亮)，可以从外壳的玻璃小孔看到信号继电，可以从外壳的玻璃小孔看到信号继电器的动作标志。器的动作标志。 2022-6-7曹斌军曹斌军 101.2 1.2 继电器继电器 中间继电器中间继电器。从结构上看，类似于电压继电器。从结构上看，类似于电压继电器，但它的触点对数多而且其容量较大，它有两，但它的触点对数多而且其容量较大，它有两个功用：一是当电流或电压继电器触点的容量个功用：一是当电流或电压继电器触点的容量不够时，可借助于它接通容量较大的执行回路不

10、够时，可借助于它接通容量较大的执行回路；二是可用它来增加触点数目，控制多条电路；二是可用它来增加触点数目，控制多条电路。 时间继电器时间继电器。它由电磁机构和延时机构等组。它由电磁机构和延时机构等组成，其电磁机构与电压继电器类似；其延时机成，其电磁机构与电压继电器类似；其延时机构通常是一套钟表机构，在保护装置中起到延构通常是一套钟表机构，在保护装置中起到延时的作用。时的作用。2022-6-7曹斌军曹斌军 111.2 1.2 继电器继电器 1.2.3 1.2.3 感应型电流继电器感应型电流继电器的工作原理的工作原理 感应型电流继电器由感应元件和电感应型电流继电器由感应元件和电磁元件组成，两元件有

11、机地组成为一体磁元件组成，两元件有机地组成为一体，它们共用一套电磁铁芯和一只线圈。，它们共用一套电磁铁芯和一只线圈。 感应元件由电磁铁芯、线圈、旋转铝感应元件由电磁铁芯、线圈、旋转铝盘、动定触点以及减速、离合和阻尼等盘、动定触点以及减速、离合和阻尼等机械机构组成，其结构详图有关参考书机械机构组成，其结构详图有关参考书均可查到，本书从略。均可查到，本书从略。 2022-6-7曹斌军曹斌军 124 4、图形符号：、图形符号： 1.2 1.2 继电器继电器 当通过继电器线圈中的电流大于它的动作当通过继电器线圈中的电流大于它的动作电流时，在离合机构的作用下继电器起动电流时，在离合机构的作用下继电器起动

12、，经延时后，动定触点闭合，继电器动作，经延时后，动定触点闭合，继电器动作。感应元件的动作时限感应元件的动作时限(从故障开始至继电器动作从故障开始至继电器动作这一段时间这一段时间)与通过继电器的电流成反比关系与通过继电器的电流成反比关系。 图图1-4(1-4(a)a)为感应型电流继电器动作原理的为感应型电流继电器动作原理的示意图。示意图。 2022-6-7曹斌军曹斌军 141.3 1.3 电流保护电流保护 当继电器电流超过某一预定值而动作的保护叫当继电器电流超过某一预定值而动作的保护叫做电流保护，这种保护接线简单，工作可靠，广做电流保护，这种保护接线简单，工作可靠，广泛用于电力线路和泵站电气设备

13、。泛用于电力线路和泵站电气设备。 按按其所起的作用不同，电流保护可分为相间短其所起的作用不同，电流保护可分为相间短路保护和接地短路保护两种路保护和接地短路保护两种，前者反应短路电流，前者反应短路电流的全电流，称为电流保护，后者反应短路电流的的全电流，称为电流保护，后者反应短路电流的零序分量，称为零序电流保护。零序分量，称为零序电流保护。 2022-6-7曹斌军曹斌军 151.3 1.3 电流保护电流保护 1. .3. .1 过电流保护过电流保护 1.3.1.1 1.3.1.1 过电流保护的时限特性过电流保护的时限特性 过电流保护是过电流保护是反应电流增加而动作的保护，为了保证其动作的反应电流增

14、加而动作的保护，为了保证其动作的选择性，都带有一定的时限，动作于断路器跳闸选择性，都带有一定的时限，动作于断路器跳闸。 表示动作时间与流过保护的电流之间关系的表示动作时间与流过保护的电流之间关系的曲线，称为过电流保护的曲线，称为过电流保护的时限特性时限特性，通常过电流，通常过电流保护的时限特性有保护的时限特性有如下两种如下两种。2022-6-7曹斌军曹斌军 161.3 1.3 电流保护电流保护 定时限特性定时限特性。当通过保护装置的短路电流。当通过保护装置的短路电流大于其动作电流时，保护装置就动作，大于其动作电流时，保护装置就动作，保护装置的动作时限是一定的，与通过保护装置的动作时限是一定的，

15、与通过保护的电流大小无关，如图保护的电流大小无关，如图15的直线的直线1所示。具有定时限特性的过电流保护称所示。具有定时限特性的过电流保护称为定时限过电流保护。为定时限过电流保护。 2022-6-7曹斌军曹斌军 171.3 1.3 电流保护电流保护 反时限特性反时限特性。具有这种时限特性的过电流。具有这种时限特性的过电流保护，其动作时间与通过保护装置的电保护，其动作时间与通过保护装置的电流成反比，故称为反时限特性流成反比，故称为反时限特性(或称为反或称为反比延时特性比延时特性)，如图，如图1-5曲线曲线2所示，该曲所示，该曲线实际上由反时限和定时限两部分组成线实际上由反时限和定时限两部分组成，

16、因此又称为有限的反时限特性，具有，因此又称为有限的反时限特性，具有这种特性的保护称为有限反时限过电流这种特性的保护称为有限反时限过电流保护。保护。 2022-6-7曹斌军曹斌军 181.3 1.3 电流保护电流保护 时限特性亦可以用动作时间与短路点离保护安时限特性亦可以用动作时间与短路点离保护安装处距离的关系曲线来表示装处距离的关系曲线来表示。 图图1-6(a)为定时为定时限特性曲线，图限特性曲线，图1-6(b)为反时限特性曲线。为反时限特性曲线。 2022-6-7曹斌军曹斌军 191.3 1.3 电流保护电流保护 1. .3. .1. .2 过电流保护选择时限的阶梯原则过电流保护选择时限的阶

17、梯原则 对于一段以上的供电网络，为了满足过电对于一段以上的供电网络，为了满足过电流保护装置的流保护装置的选择性选择性，可以使各段保护装置带，可以使各段保护装置带有不同动作时限，为了保证保护动作的选择性有不同动作时限，为了保证保护动作的选择性， 应满足以下条件：应满足以下条件：t1t2t3t1t21.5 1.5和和 1.2 1.2。 过电流保护的动作时限按过电流保护的动作时限按“阶梯原则阶梯原则”整定计算。整定计算。2022-6-7曹斌军曹斌军 32sKsK1.3 1.3 电流保护电流保护 1.3.2 1.3.2 电流速断保护电流速断保护 过电流保护的动作电流按过电流保护的动作电流按最大负荷电流

18、整定最大负荷电流整定，其，其保护范围伸长到相邻的下一段线路，为了获得选择性保护范围伸长到相邻的下一段线路，为了获得选择性，其时限按阶梯原则选择，其时限按阶梯原则选择 。如果线路段数较多，则靠如果线路段数较多，则靠近电源端的保护动作时间将很长，这是它在原理上的近电源端的保护动作时间将很长，这是它在原理上的缺点，为了克服这一缺点，可提高其缺点，为了克服这一缺点，可提高其电流电流整定值，使整定值，使其动作电流躲过被保护线路外部短路时流过保护的最其动作电流躲过被保护线路外部短路时流过保护的最大短路电流。这样，其保护范围只限制在本线路的一大短路电流。这样，其保护范围只限制在本线路的一定区间内，其动作时限

19、可不需与下一段线路相配合，定区间内，其动作时限可不需与下一段线路相配合，就可以做成瞬时动作的保护。就可以做成瞬时动作的保护。 定义：定义：以躲过被保护线路外部短路时流过保护的以躲过被保护线路外部短路时流过保护的最大最大短路电流来整定短路电流来整定动作电流的保护称为电流速断保护，动作电流的保护称为电流速断保护，这种保护也具有选择性。这种保护也具有选择性。2022-6-7曹斌军曹斌军 331.3 1.3 电流保护电流保护 电流速断保护只能保护线路的一部分电流速断保护只能保护线路的一部分，而不能保护线路的全长，其最大保护，而不能保护线路的全长，其最大保护范围为范围为 。 2022-6-7曹斌军曹斌军

20、 34 max pL1.3 1.3 电流保护电流保护 1.3.3 1.3.3 带时限电流速断保护带时限电流速断保护 无时限电流速断保护的最大优点是动作迅无时限电流速断保护的最大优点是动作迅速，但它不能保护线路全长，为此，必须增设速，但它不能保护线路全长，为此，必须增设第二套电流速断保护，它的保护范围应包括线第二套电流速断保护，它的保护范围应包括线路全长，这样做的结果，其保护范围必然延伸路全长，这样做的结果，其保护范围必然延伸到下一线路的一部分。为了保证其动作的选择到下一线路的一部分。为了保证其动作的选择性，性，第二套电流速断保护就必须带有一定的时第二套电流速断保护就必须带有一定的时限以便和下一

21、线路的保护相配合限以便和下一线路的保护相配合，时限的大小，时限的大小与保护范围延伸的程度有关，为了使时限尽量与保护范围延伸的程度有关，为了使时限尽量缩短，通常使第二套电流速断保护延伸至下一缩短，通常使第二套电流速断保护延伸至下一2022-6-7曹斌军曹斌军 351.3 1.3 电流保护电流保护 线路的部分不超过下一线路无时限电流线路的部分不超过下一线路无时限电流速断的保护范围。这样一来，它的速断的保护范围。这样一来，它的动作动作时限只需比下一线路无时限电流速断保时限只需比下一线路无时限电流速断保护大一个时限级差护大一个时限级差tt( (一般取一般取0 05 5秒秒) )就就可以了。可以了。带带

22、0 05 5秒延时的第二套电流速秒延时的第二套电流速断保护称为带时限电流速断保护断保护称为带时限电流速断保护( (或称为或称为限时电流速断保护限时电流速断保护) )。2022-6-7曹斌军曹斌军 361.3 1.3 电流保护电流保护2022-6-7曹斌军曹斌军 371.3 1.3 电流保护电流保护 1 13 34 4 三段式电流保护三段式电流保护 由于无时限电流速断保护只能保护线路全由于无时限电流速断保护只能保护线路全长的一部分，带时限电流速断保护虽然能保护长的一部分，带时限电流速断保护虽然能保护线路的全长，但却不能作为下一段线路的后备线路的全长，但却不能作为下一段线路的后备保护，故还必须有过

23、电流保护作为本线路和下保护，故还必须有过电流保护作为本线路和下一段线路的后备保护。为了保证迅速、可靠、一段线路的后备保护。为了保证迅速、可靠、有选择地切除故障线路，一般在灵敏性能满足有选择地切除故障线路，一般在灵敏性能满足要求的要求的35kV及以下的配电线路上，可装设及以下的配电线路上，可装设无时无时限电流速断、带时限电流速断和过电流三种保限电流速断、带时限电流速断和过电流三种保护相配合的一整套保护装置，作为相间短路保护相配合的一整套保护装置，作为相间短路保护。这一整套保护装置称为三段式电流保护护。这一整套保护装置称为三段式电流保护， 2022-6-7曹斌军曹斌军 381.3 1.3 电流保护

24、电流保护 其时限特性见图其时限特性见图1-211-21。 2022-6-7曹斌军曹斌军 39 第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 当中性点直接接地系统当中性点直接接地系统( (大接地电流系大接地电流系统统) )中发生单相接地故障时，接地短路电流中发生单相接地故障时，接地短路电流很大，要求保护装置快速有选择地切除故很大，要求保护装置快速有选择地切除故障，尽管采用完全星形接线方式的过电流障，尽管采用完全星形接线方式的过电流保护能够把故障部分切除，起到了保护作保护能够把故障部分切除，起到了保护作用，但用，但采用零序保护可以提高灵敏度和缩短动作采用零序保护可以提高

25、灵敏度和缩短动作时间时间。2022-6-7曹斌军曹斌军 40第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 电力网发生接地短路时其主要特征是出现电力网发生接地短路时其主要特征是出现零序零序电流和零序电压。对于中性点直接接地系统，通电流和零序电压。对于中性点直接接地系统，通常采用零序电流保护。常采用零序电流保护。 在小接地电流系统中发生单相接地时，由于故在小接地电流系统中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对用户的供电没有影响，因此在一般情持对称，对用户的供电没有影响，因此在一般情况下允许继续

26、况下允许继续运行运行1 12 2小时小时，而不必立即跳闸，而不必立即跳闸，但为了防止故障的扩大，应有选择地发出信号，但为了防止故障的扩大，应有选择地发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。以便运行人员采取措施予以消除。 2022-6-7曹斌军曹斌军 41第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 一一 大接地电流系统中接地短路零序保护大接地电流系统中接地短路零序保护 为了取得零序电流，通常将三只电流互感为了取得零序电流，通常将三只电流互感器按图器按图1-53所示的方式连接，这时流人继所示的方式连接，这时流人继电器回路中的电流为：电器回路中的电流为： 2022-6-

27、7曹斌军曹斌军 42 3)/1 ( )(/1 (0. C. B. A. c. b. a. ka. IKIIIKIIIIii2022-6-7曹斌军曹斌军 43第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 另一种方法是利用接在变压器中性点上的电流互感器另一种方法是利用接在变压器中性点上的电流互感器，取得零序电流，其接线如图，取得零序电流，其接线如图164164所示。所示。 2022-6-7曹斌军曹斌军 44第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 (1)(1)零序电流速断保护零序电流速断保护。在发生单相或两相。在发生单相或两相接地短路时，

28、也可求出零序电流随线路接地短路时，也可求出零序电流随线路长度长度L变化的关系曲线，然后按类似于相变化的关系曲线，然后按类似于相间短路电流速断保护的原则计算保护动间短路电流速断保护的原则计算保护动作电流作电流 . 2022-6-7曹斌军曹斌军 45第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 (2)(2)零序电流限时速断保护零序电流限时速断保护。其工作原理与相。其工作原理与相间短路的限时电流速断保护相似，整定计间短路的限时电流速断保护相似，整定计算时，首先考虑和相邻线路的零序电流速算时，首先考虑和相邻线路的零序电流速断保护配合，并使其动作时限大一个，以断保护配合，并使

29、其动作时限大一个，以保证其选择性。保证其选择性。 2022-6-7曹斌军曹斌军 46第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 (3)(3)零序过电流保护零序过电流保护。其作用与相间短路的过。其作用与相间短路的过电流保护相似，在一般情况下作为后备保电流保护相似，在一般情况下作为后备保护，但在大接地电流电力网中的终端线路护，但在大接地电流电力网中的终端线路上，可以作为主保护。上，可以作为主保护。 2022-6-7曹斌军曹斌军 47第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 由于零序过流保护的灵敏性高，受系统由于零序过流保护的灵敏性高，受

30、系统运行方式影响较小，保护范围比较稳定，运行方式影响较小，保护范围比较稳定，不受过负荷及系统振荡的影响，而且结构不受过负荷及系统振荡的影响，而且结构简单，正确动作率高，所以在大接地电流简单，正确动作率高，所以在大接地电流电力系统中得到了广泛应用，通常采用由电力系统中得到了广泛应用，通常采用由零序电流速断、零序电流限时速断和零序过电流零序电流速断、零序电流限时速断和零序过电流保护组成的三段式零序电流保护保护组成的三段式零序电流保护2022-6-7曹斌军曹斌军 48第八节第八节 电力网接地故障电力网接地故障 的零序电流保护的零序电流保护 5 5 中性点不接地系统中单相接地的保护中性点不接地系统中单

31、相接地的保护 根据电力网的具体情况，可选用下述方式之一来根据电力网的具体情况，可选用下述方式之一来构成单相接地保护。构成单相接地保护。 (1)(1)绝缘监视装置绝缘监视装置。把一过电压继电器接入形接。把一过电压继电器接入形接法电压互感器二次线圈的开口三角形上法电压互感器二次线圈的开口三角形上 。 (2)(2)零序电流保护零序电流保护。这种保护是利用故障线路零。这种保护是利用故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点，来实现序电流大于非故障线路零序电流的特点，来实现有选择的保护，保护动作于信号或跳闸。有选择的保护，保护动作于信号或跳闸。 2022-6-7曹斌军曹斌军 49第九节第九节 变压器保

32、护变压器保护 一、变压器故障和不正常工作状态一、变压器故障和不正常工作状态 1故障种类：故障种类： 内部故障：绕组相间短路、匝间短路、中性内部故障：绕组相间短路、匝间短路、中性点直接接地侧的单相接地短路。点直接接地侧的单相接地短路。 危害：（危害：（1）破坏绝缘、铁芯。）破坏绝缘、铁芯。 （2）由于绝缘材料和变压器油受热分解）由于绝缘材料和变压器油受热分解而 产 生 大 量 气 体 ， 引 起 变 压 器 油 箱 爆 炸 。而 产 生 大 量 气 体 ， 引 起 变 压 器 油 箱 爆 炸 。 外部故障：引出线上绝缘套管的故障。外部故障：引出线上绝缘套管的故障。 危害：导致引出线的相间短路和接

33、地短路。危害：导致引出线的相间短路和接地短路。2022-6-7曹斌军曹斌军 50第九节第九节 变压器保护变压器保护 2、不正常工作状态、不正常工作状态 由于外部短路和过负荷引起的过电流、油由于外部短路和过负荷引起的过电流、油面的极度降低和温度升高等。面的极度降低和温度升高等。2022-6-7曹斌军曹斌军 51第九节第九节 变压器保护变压器保护 3、保护的设置：、保护的设置： （1）防御变压器油箱内部故障和油面降低的）防御变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。重瓦斯瓦斯保护。重瓦斯跳闸；轻瓦斯跳闸；轻瓦斯信号信号（2）防御变压器绕组和引出线的相间短路、）防御变压器绕组和引出线的相间短路、接地短

34、路以及绕组匝间短路的纵差保护或电流接地短路以及绕组匝间短路的纵差保护或电流速断保护速断保护作用于跳闸作用于跳闸 （3）防御外部相间短路并作瓦斯保护和纵差）防御外部相间短路并作瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，一般为保护（或电流速断保护）的后备保护，一般为过电流保护过电流保护作用于跳闸作用于跳闸2022-6-7曹斌军曹斌军 52第九节第九节 变压器保护变压器保护 （4）在中性点直接接地电力网中防御外部）在中性点直接接地电力网中防御外部接地短路引起变压器过电流的零序电流保接地短路引起变压器过电流的零序电流保护护作用于跳闸。作用于跳闸。 （5）防御对称过负荷的过负荷保护）防御对称过负荷

35、的过负荷保护作作用于信号。用于信号。2022-6-7曹斌军曹斌军 53第九节第九节 变压器保护变压器保护 1 1、瓦斯继电器及瓦斯保护瓦斯继电器及瓦斯保护 当油浸式变压器油箱内部出现故障时，当油浸式变压器油箱内部出现故障时，它的油和其它绝缘材料因受热而分解出气它的油和其它绝缘材料因受热而分解出气体。体。 由于气体的比重小，必然要从油箱流由于气体的比重小，必然要从油箱流向油枕的上部。故障越严重，产生并冲到向油枕的上部。故障越严重，产生并冲到油枕上部气流和油流就越大，反应内部气油枕上部气流和油流就越大，反应内部气体而动作的继电器叫做瓦斯继电器，以它体而动作的继电器叫做瓦斯继电器，以它为重要元件构成

36、的保护称为瓦斯保护。为重要元件构成的保护称为瓦斯保护。 2022-6-7曹斌军曹斌军 54第九节第九节 变压器保护变压器保护 2、瓦斯继电器的结构及工作原理、瓦斯继电器的结构及工作原理 结构见结构见 图图1-71 工作原理：工作原理：变压器在正常运行时上下开口杯都变压器在正常运行时上下开口杯都浸在油内，由于开口杯及附件在油内所产生的浸在油内，由于开口杯及附件在油内所产生的重力矩比平衡锤产生的重力矩小，因此开口杯重力矩比平衡锤产生的重力矩小，因此开口杯都处于上升位置，上下两对干簧触点都断开。都处于上升位置，上下两对干簧触点都断开。当变压器内部发生轻微故障时，所产生的少量当变压器内部发生轻微故障时

37、，所产生的少量气体缓慢上升，进入并聚集在瓦斯继电器的上气体缓慢上升，进入并聚集在瓦斯继电器的上部，使该部位气体压力上升，在气体压力的作部，使该部位气体压力上升，在气体压力的作用下迫使油面下降，上开口杯露出油面，这时用下迫使油面下降，上开口杯露出油面，这时开口杯及杯内的油在空气中所产生的重力矩开口杯及杯内的油在空气中所产生的重力矩2022-6-7曹斌军曹斌军 55 大于平衡锤所产生的重力矩，因此上开口杯带动大于平衡锤所产生的重力矩，因此上开口杯带动永久磁铁沿顺时针方向落下，使联接信号网路的永久磁铁沿顺时针方向落下，使联接信号网路的上干簧触点接通，发出上干簧触点接通，发出“轻瓦斯轻瓦斯”信号，称为

38、信号，称为“轻瓦斯轻瓦斯”动作。当变压器内部出现严重故障时，动作。当变压器内部出现严重故障时，大量气体带动油流迅猛地冲击挡板，挡板带动下大量气体带动油流迅猛地冲击挡板，挡板带动下开口杯和下永久磁铁沿顺时针方向落下，接通下开口杯和下永久磁铁沿顺时针方向落下，接通下干簧触点，使断路器跳闸，称为干簧触点，使断路器跳闸，称为“重瓦斯重瓦斯”动作动作。当严重漏油而使油面显著下降时，上开口杯先。当严重漏油而使油面显著下降时，上开口杯先降落，发出预告信号，接着下开口杯也降落导致降落，发出预告信号，接着下开口杯也降落导致断路器跳闸。断路器跳闸。2022-6-7曹斌军曹斌军 56瓦斯继电器瓦斯继电器结构组成结构

39、 3、瓦斯保护原理接线见图、瓦斯保护原理接线见图1-72 轻瓦斯轻瓦斯接通预告信号接通预告信号 重瓦斯重瓦斯跳闸信号跳闸信号 重瓦斯工作原理：重瓦斯工作原理：KG触点接通触点接通KS、KM线圈带电线圈带电KS作用于信号作用于信号 KM触点闭合触点闭合接通跳闸线圈接通跳闸线圈YR1，YR2使断路器跳闸使断路器跳闸。2022-6-7曹斌军曹斌军 582022-6-7曹斌军曹斌军 59第九节第九节 变压器保护变压器保护 三电流速断保护三电流速断保护反应变压器油箱外部故反应变压器油箱外部故障，保护放在电源侧障，保护放在电源侧 1保护原理图：接线图类似线路的电流速断保护原理图：接线图类似线路的电流速断保

40、护（图保护（图1-17）2022-6-7曹斌军曹斌军 60变压器过流保护接线图 变压器电流速断保护接线图第九节第九节 变压器保护变压器保护 四、变压器的过电流保护四、变压器的过电流保护保护装在变压器的保护装在变压器的电源侧电源侧 既可用来保护外部故障引起变压器的过流，又既可用来保护外部故障引起变压器的过流，又可作为变压器内部故障的后备保护。过电流保护可作为变压器内部故障的后备保护。过电流保护带一定的时限动作于跳闸。如果采用带时限过电带一定的时限动作于跳闸。如果采用带时限过电流保护灵敏性无法满足要求时，可以由电流速断流保护灵敏性无法满足要求时，可以由电流速断保护取而代之。保护取而代之。 2022

41、-6-7曹斌军曹斌军 62第九节第九节 变压器保护变压器保护 1 1 定时限过电流保护定时限过电流保护 a 在保护构成和工作原理上，与线路定时限在保护构成和工作原理上，与线路定时限过电流保护类似。由三继电器变成二继电过电流保护类似。由三继电器变成二继电器。器。 见图见图1792022-6-7曹斌军曹斌军 63定时限过流保护 定时限流保护原理接线图3 3、差动保护、差动保护变压器的主保护1、保护原理 变压器两侧的电流互感器按循环电流接线方式接入差动继电器。 正常运行或外部短路时，流入继电器的电流为很小的不平衡电流； 内部故障时，流入继电器的电流为两侧的短路电流之和。 2、接线方式 大容量变压器通

42、常按Y，d接线，一次侧接成星形、二次侧接成三角形一次侧电流与二次侧电流不能直接按图5-18接线。必须进行三种补偿：变比补偿、数值补偿和相位补偿，才能按图5-18接线。3、BCH-2型电流差动保护的动作电流计算1）按躲过外部最大不平衡电流计算；2）按躲过变压器空载投入或故障切除后电压恢复时的励磁涌流计算；3）按躲过变流器的二次回路断线计算。 选以上三种计算中最大者作为动作电流计算值。4、差动保护的运行注意事项1）差动保护动作，主变跳闸后，应查明原因或进行内部检定，确无异常时，方可强送；2）停电工作时，若涉及差动回路，则其投运时应接信号，同时要对它进行多角度试验和测量不平衡电压值，在确无异常时，方

43、可接于跳闸。第九节第九节 变压器保护变压器保护 六、变压器的过负荷保护六、变压器的过负荷保护 1 1、特点：在绝大多数情况下，变压器过负荷、特点：在绝大多数情况下，变压器过负荷电流保持着三相对称关系，因此电流保持着三相对称关系，因此a.a.过负荷保护装置由一只接于相电流的电流继过负荷保护装置由一只接于相电流的电流继电器构成。通常，保护动作于电器构成。通常，保护动作于信号信号。b.b.为了防止在短路事故或短时过负荷时发出不为了防止在短路事故或短时过负荷时发出不必要的信号，保护的动作时限应大于过电流保必要的信号，保护的动作时限应大于过电流保护装置的动作时限并且应躲过电动机的起动时护装置的动作时限并

44、且应躲过电动机的起动时间，在大中型泵站一般取间，在大中型泵站一般取9-109-10s s。c.c.过负荷保护安装在变压器的高压侧，通常与过负荷保护安装在变压器的高压侧，通常与过电流保护合用过电流保护合用一组电流互感器一组电流互感器。 2022-6-7曹斌军曹斌军 67第九节第九节 变压器保护变压器保护 七变压器的单相接地保护七变压器的单相接地保护 1.应用场合及保护机理应用场合及保护机理 （a）当泵站中当泵站中110kV变压器高压绕组的变压器高压绕组的中性点直接接地运行时中性点直接接地运行时，应装设单相接地，应装设单相接地保护，作为变压器接地故障及外部电网接保护，作为变压器接地故障及外部电网接

45、地故障的后备保护。地故障的后备保护。2022-6-7曹斌军曹斌军 68第九节第九节 变压器保护变压器保护2零序电流保护零序电流保护用于中性点接地时的零用于中性点接地时的零序保护序保护 保护原理图及工作原理（图保护原理图及工作原理（图182）在变压）在变压器中性点引出线上接一台专用电流互感器，以它器中性点引出线上接一台专用电流互感器，以它为主要元件构成了变压器的零序电流保护。系统为主要元件构成了变压器的零序电流保护。系统正常运行时，电流互感器中无零序电流通过；发正常运行时，电流互感器中无零序电流通过；发生单相接地时，电流互感器流过零序电流，导致生单相接地时，电流互感器流过零序电流，导致保护装置动

46、作。保护装置动作。2022-6-7曹斌军曹斌军 692022-6-7曹斌军曹斌军 70第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 1电动机故障及保护类型电动机故障及保护类型 电动机的主要故障：电动机的主要故障： a.定子绕组及其引线的定子绕组及其引线的相间短路相间短路。 b.定子绕组的单相接地和定子绕组的单相接地和匝间短路匝间短路。 保护类型：保护类型： a.相间短路保护。相间短路保护。 b.单相接地保护，按规程规定：当接地故障单相接地保护，按规程规定：当接地故障的接地电流在的接地电流在5 5A A以上时，应装设单相接地保护以上时，应装设单相接地保护，单相接地电流在，单相接地电流在1010A

47、A以上时，保护动作于跳以上时，保护动作于跳闸；接地电流为闸；接地电流为510510A A时，保护动作于跳闸或时，保护动作于跳闸或信号。信号。 c.对匝间短路无专门匝间短路保护。对匝间短路无专门匝间短路保护。 2022-6-7曹斌军曹斌军 71第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 2电动机的不正常工作状态及保护类型电动机的不正常工作状态及保护类型 （ 1 ） 不 正 常 工 作 状 态 主 要 是 过 负 荷） 不 正 常 工 作 状 态 主 要 是 过 负 荷形成形成过负荷的原因过负荷的原因：a.水泵的过载；水泵的过载；b.供电网供电网络的电压降低；络的电压降低；c.时间过长的起动；时间

48、过长的起动；d.同步电同步电动机的失步。动机的失步。 过负荷的危害过负荷的危害：长期过负荷运行将使电动机：长期过负荷运行将使电动机的温升超过允许值，从而造成绝缘老化，甚至的温升超过允许值，从而造成绝缘老化，甚至烧毁电动机。因此对于容易过负荷的电动机，烧毁电动机。因此对于容易过负荷的电动机，应装设过负荷保护。根据具体情况保护可带时应装设过负荷保护。根据具体情况保护可带时限作用于信号或跳闸限作用于信号或跳闸 2022-6-7曹斌军曹斌军 72第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 （2）由于泵站的主电动机不允许自启动）由于泵站的主电动机不允许自启动，所以应装设低电压保护。保护装置带，所以应装设

49、低电压保护。保护装置带一定时限，动作于一定时限，动作于跳闸跳闸。 （3）失步保护）失步保护 原因：原因：a.供电网络电压的下降；供电网络电压的下降； b.转子励磁电流大幅度减小或消转子励磁电流大幅度减小或消失；失； c.水泵机械负荷的增大。水泵机械负荷的增大。 2022-6-7曹斌军曹斌军 73第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 后果：当同步电机失去同步并过渡到异步后果：当同步电机失去同步并过渡到异步运行状态时，定子绕组电流增大，是电动运行状态时，定子绕组电流增大，是电动机过热甚至烧毁。还可能会出现失步振荡机过热甚至烧毁。还可能会出现失步振荡，引起啸叫和剧烈振动，造成某些部件因，引起啸

50、叫和剧烈振动，造成某些部件因弯曲疲劳而损坏。因此同步电机应装设防弯曲疲劳而损坏。因此同步电机应装设防止异步运行的失步保护，保护带时限动作止异步运行的失步保护，保护带时限动作于跳闸。于跳闸。2022-6-7曹斌军曹斌军 74第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 二、电流速断保护二、电流速断保护作为电动机定子绕作为电动机定子绕组及其引线相间短路的主要保护。组及其引线相间短路的主要保护。 1保护的接线及工作原理图见图保护的接线及工作原理图见图184 “一继电器两用一继电器两用”：当采用感应型电流继：当采用感应型电流继电器时，其电磁元件动作于跳闸，作为电电器时，其电磁元件动作于跳闸，作为电动机的

51、相间短路保护；其感应元件作用于动机的相间短路保护；其感应元件作用于信号或跳闸，作为电动机的过负荷保护。信号或跳闸，作为电动机的过负荷保护。2022-6-7曹斌军曹斌军 752022-6-7曹斌军曹斌军 76第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 b对于同步电动机，除了应躲过电动机起对于同步电动机，除了应躲过电动机起动电流外，还应躲过外部短路时电动机的动电流外，还应躲过外部短路时电动机的输出电流。输出电流。 2022-6-7曹斌军曹斌军 77第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 四、电动机的单相接地保护。四、电动机的单相接地保护。 当单相接地电流大于当单相接地电流大于5A时应装设单相时

52、应装设单相接地保护，或称为零序电流保护。接地保护，或称为零序电流保护。 1 单相接地保护原理图（图单相接地保护原理图（图186）及）及工作过程。工作过程。 2 整定计算：（躲过外部单相接地时流整定计算：（躲过外部单相接地时流过电动机回路中的接地电容电流）过电动机回路中的接地电容电流）2022-6-7曹斌军曹斌军 782022-6-7曹斌军曹斌军 79第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 五、电动机过负荷保护五、电动机过负荷保护 1 过负荷原因过负荷原因 a a 杂草枝叉缠绕叶轮；杂草枝叉缠绕叶轮； b b 由于起动条件差引起启动时间拖得过长。由于起动条件差引起启动时间拖得过长。 2 过负

53、荷保护的构成过负荷保护的构成 a a 由三相中的一相电流互感器和继电器构成由三相中的一相电流互感器和继电器构成。继电器可以是一只感应型电流继电。继电器可以是一只感应型电流继电器，利用器，利用其感应元件的反时限特性作为电动机的过负荷其感应元件的反时限特性作为电动机的过负荷保护，而其瞬时动作的电磁元件则空着不用。保护，而其瞬时动作的电磁元件则空着不用。 b b 也可以用也可以用DLDL型继电器、型继电器、KTKT和和KSKS各一只构成各一只构成。 2022-6-7曹斌军曹斌军 80第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 3 保护接线原理图及工作过程保护接线原理图及工作过程 （图（图187）说明

54、：如果电动机相间短路）说明：如果电动机相间短路保护由保护由GL型构成，则可利用其电磁元件的型构成，则可利用其电磁元件的瞬动特性作为电动机速断电流保护，利用瞬动特性作为电动机速断电流保护，利用其感应元件的反时限特性作为电动机过负其感应元件的反时限特性作为电动机过负荷保护。荷保护。2022-6-7曹斌军曹斌军 812022-6-7曹斌军曹斌军 82第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护4 整定计算：动作电流应躲过电动机的整定计算：动作电流应躲过电动机的额定电流额定电流 a 动作电流动作电流 保护装置的动作时限应大于电动机带负保护装置的动作时限应大于电动机带负荷起动的时间，电动机起动时间可由现场

55、荷起动的时间，电动机起动时间可由现场实测或经计算确定，一般取实测或经计算确定，一般取10101515s s。2022-6-7曹斌军曹斌军 83nmirewrelopkaIKKKKI第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 b 动作时限：动作时限：DL型：动作时限通过整定（调节）时间型：动作时限通过整定（调节）时间继电器的动作时间来实现。继电器的动作时间来实现。GL型：由于该型号继电器具有反时限特型：由于该型号继电器具有反时限特性，由反时限特性曲线去求。性，由反时限特性曲线去求。 曲线图见图曲线图见图1882022-6-7曹斌军曹斌军 842022-6-7曹斌军曹斌军 85第十节第十节 高压电

56、动机保护高压电动机保护 六、电动机的低电压保护六、电动机的低电压保护 1 低电压原因及危害低电压原因及危害 当供电网络电络电压大幅度下降或短时消当供电网络电络电压大幅度下降或短时消失时，网络中所有异步电动机的转速都要下降失时，网络中所有异步电动机的转速都要下降，同步电动机则可能失步，而当电压恢复时，同步电动机则可能失步，而当电压恢复时，大量电动机将同时自起动，从电网中吸取较额大量电动机将同时自起动，从电网中吸取较额定电流大好几倍的起动电流，造成电网电压不定电流大好几倍的起动电流，造成电网电压不易恢复。泵站中主电动机和绝大多数站用电动易恢复。泵站中主电动机和绝大多数站用电动机，都不允许自起动，因

57、此这些电动机都应装机，都不允许自起动，因此这些电动机都应装设低电压保护装置，当它们端电压下降到低于设低电压保护装置，当它们端电压下降到低于其动作电压时，经延时后把它们从电网中切除其动作电压时，经延时后把它们从电网中切除。2022-6-7曹斌军曹斌军 86第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 2 保护原理图（图保护原理图（图189）及工作过程）及工作过程 当母线电压消失或三相对称下降到保护装置当母线电压消失或三相对称下降到保护装置的动作电压时，电压继电器的动作电压时，电压继电器KV1、KV2、KV3均起动，它们的动断触点闭合，通过中间继电均起动，它们的动断触点闭合，通过中间继电器器KM1的

58、动断触点起动了时间继电器的动断触点起动了时间继电器KT，经经延时后，延时后，KT的动合触点闭合，起动信号继电的动合触点闭合，起动信号继电器器KS和出口中间继电器和出口中间继电器KM2，分别向各电动分别向各电动机发出跳闸脉冲。当泵站电动机台数较多时，机发出跳闸脉冲。当泵站电动机台数较多时，可分两批跳闸。可分两批跳闸。2022-6-7曹斌军曹斌军 87第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 七、同步电动机的失步保护七、同步电动机的失步保护 泵站中同步电动机失步后不需要自动再同步，故泵站中同步电动机失步后不需要自动再同步，故应装设动作于跳闸的失步保护。应装设动作于跳闸的失步保护。 （1）反应定子

59、绕组中出现脉动电流而动作的保）反应定子绕组中出现脉动电流而动作的保护。护。 保护线路图见图保护线路图见图190（a）及动作过程。及动作过程。 （2）反应转子回路中交变电流而动作的保护。）反应转子回路中交变电流而动作的保护。 保护线路图见图保护线路图见图190（b）及动作过程。及动作过程。 2022-6-7曹斌军曹斌军 882022-6-7曹斌军曹斌军 892022-6-7曹斌军曹斌军 90第十节第十节 高压电动机保护高压电动机保护 （3）增设失磁保护（又称零励磁保护）作为失）增设失磁保护（又称零励磁保护）作为失步保护的补充。步保护的补充。 保护线路图见图保护线路图见图191及动作过程。及动作过

60、程。 KT的目的是为了防止偶然因素引起的瞬时失的目的是为了防止偶然因素引起的瞬时失磁而误动作。在磁而误动作。在KT的线圈两端并联起动闭锁继电的线圈两端并联起动闭锁继电器器KA2的动合触点，以保证同步电动机在起动过的动合触点，以保证同步电动机在起动过程励磁电流尚未投入之前失磁保护不会误动作。程励磁电流尚未投入之前失磁保护不会误动作。 2022-6-7曹斌军曹斌军 912022-6-7曹斌军曹斌军 92第二章第二章 泵站电气控制信号和测量系统泵站电气控制信号和测量系统 第一节第一节 泵站二次接线图泵站二次接线图 一、一、 二次设备及二次接线图定义二次设备及二次接线图定义 二次设备：指测量表计、控制