继电保护装置讲解

1、电力工程基础电力工程基础 电力系统继电保护电力系统继电保护 2电力系统继电保护电力系统继电保护n 6.1 继电保护的基本知识n 6.2 常用保护继电器n 6.3 线路的电流电压保护n 6.4 电网的方向电流保护 n 6.5 输电线路的接地保护n 6.6 距离保护简介n 6.7 电力变压器的保护n 6.8 电动机保护n 6.9 电力电容器的保护n 6.10 微机保护简介36.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识 电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发

2、出信号的一种反事故自动装置。断路器跳闸或发出信号的一种反事故自动装置。 一、继电保护的作用一、继电保护的作用自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常运行。切除，使其他非故障部分迅速恢复正常运行。能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出报警信号、减负荷或延时跳闸。要求发出报警信号、减负荷或延时跳闸。它的基本任务是：它的基本任务是：4 二、继电保护的基本原理二、继电保护的基本原理图图6-1 继电保护装置组成方框图继电保护装置组成方框图测量部分：测量部分：从被保护对象输入

3、有关信号，并与给定的从被保护对象输入有关信号，并与给定的整定值进行比较，决定保护是否动作；整定值进行比较，决定保护是否动作；逻辑部分：逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，进行逻辑判出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，进行逻辑判断，以确定保护装置是否应该动作；断，以确定保护装置是否应该动作；执行部分：执行部分：根据逻辑部分做出的判断，执行保护装置根据逻辑部分做出的判断，执行保护装置所担负的任务（跳闸或发信号）。所担负的任务（跳闸或发信号）。5 三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求u选择性：选择性：应

4、使离故障元件最近的保护装置动作，应使离故障元件最近的保护装置动作，保证非故障部分继续运行。保证非故障部分继续运行。图图6-2 电力系统继电保护选择性说明图电力系统继电保护选择性说明图u 速动性：速动性：继电保护装置应以尽可能快的速度将继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件从电网中切除。故障元件从电网中切除。6u灵敏性：灵敏性：指保护装置对其保护范围内的故障或不指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力。用灵敏系数正常运行状态的反映能力。用灵敏系数Ks来衡量。来衡量。 过电流保护：过电流保护：低电压保护：低电压保护：u 可靠性：可靠性：指保护装置该指保护装置该动动时不时不能能拒动

5、；不该拒动；不该动动时时不不能能误动。误动。opkIIKmin.s保护动作的整定值的最小值保护区内故障时反应量max.skopUUK的最大值保护区内故障时反应量保护动作的整定值76.2 常用保护继电器常用保护继电器 一、一、电磁型继电器电磁型继电器（DL型）型）1. 电磁型电流继电器（电磁型电流继电器（KA）图图6-3 电磁式电流继电器结构图电磁式电流继电器结构图1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3钢舌片钢舌片 4静触点静触点 5动触点动触点 6起动电流调节转杆起动电流调节转杆7标度盘（铭牌）标度盘（铭牌） 8轴承轴承 9反作用弹簧反作用弹簧 10转轴转轴8u工作原理：当在继电器线圈中通入电流工作原

6、理：当在继电器线圈中通入电流IK时，时，电磁铁产生的电磁转矩电磁铁产生的电磁转矩Mem为：为：222mKKemRNIKM因此，欲使继电器动作的必要条件是：因此，欲使继电器动作的必要条件是： MemMsp+ Mfr 弹簧的反弹簧的反作用转矩作用转矩摩擦转矩摩擦转矩动作电流：动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流，用为继电器的动作电流，用Iop.K表示。表示。KMMNRKMNRIfrspKmemKmKop.9调整继电器动作电流的方法有：调整继电器动作电流的方法有：改变继电器线圈匝数改变继电器线圈匝数NK（级进调节）；（级进调节）；调节反作用弹簧

7、的松紧，即调节调节反作用弹簧的松紧，即调节Msp（平滑调节）；（平滑调节）；调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节Rm。 欲使继电器返回的必要条件是：欲使继电器返回的必要条件是： Msp Mem+ Mfr 返回电流：返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用流，称为继电器的返回电流，用Ire.K表示。表示。返回系数：返回系数：是指继电器的返回电流与动作电流的是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用比值，用Kre表示，即表示，即 10KopKrereIIK.2. 电磁型电压继电器（电磁型电压继电器（

8、KV） 其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统中多用低电压（欠电压）继电器。配电系统中多用低电压（欠电压）继电器。动作电压：动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器的动作电压，用为继电器的动作电压，用Uop.K表示。表示。返回电压：返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为继电器的返回电压，用压，称为继电器的返回电压，用Ure.K表示。表示。说明：说明：过电流继电器的返回系数过电流继电器的返回系数Kre Iop.3 Iop.5，t1 t3 t5Iop.6 Iop.

9、4 Iop.2，t6 t4 t2方向电流保护必须采用方向电流保护必须采用按相起动按相起动接线方式。接线方式。KP3KP2QFKSKTYRKP1KA3KTWCWC-+KA2KA1按相起动：按相起动：只有当同一相的功只有当同一相的功率方向元件和电流元件同时起率方向元件和电流元件同时起动时，保护才能动作跳闸。动时，保护才能动作跳闸。606.5 输电线路的接地保护输电线路的接地保护 一、概述一、概述n大接地电流系统中的单相接地短路保护：大接地电流系统中的单相接地短路保护：采用完全星形接线的相间电流电压保护采用完全星形接线的相间电流电压保护灵敏灵敏度常常不能满足要求；度常常不能满足要求；装设专门的接地短

10、路保护装设专门的接地短路保护反映零序电流、零反映零序电流、零序电压和零序功率的保护。序电压和零序功率的保护。n小接地电流系统中的单相接地短路保护：当单相小接地电流系统中的单相接地短路保护：当单相接地电流较大时，应装设单相接地保护，使之动作接地电流较大时，应装设单相接地保护，使之动作于信号，以便让运行人员及时采取措施消除故障。于信号，以便让运行人员及时采取措施消除故障。61二、大接地电流系统中的接地保护二、大接地电流系统中的接地保护1. 零序电流、零序电压和零序功率的分布零序电流、零序电压和零序功率的分布图图6-32 接地短路时的零序等效网络接地短路时的零序等效网络62由由图图6-32可见，零序

11、分量具有以下特点：可见，零序分量具有以下特点：故障点的零序电压最高，变压器中性点接地处的故障点的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零序电压为0。保护安装设处母线。保护安装设处母线A、B的零序电压的零序电压分别为分别为 和和 ; 10010TAXI jU20020TBXI jU零序电流的分布与中性点接地的位置和数目有关。零序电流的分布与中性点接地的位置和数目有关。 零序功率零序功率 。由于故障点的零序电压最高，。由于故障点的零序电压最高，所以故障点的零序功率也最大。所以故障点的零序功率也最大。000IUS 注意：注意：由于在故障线路上，零序功率的方向是由线路指向由于在故障线路上，零序功

12、率的方向是由线路指向母线（与正序功率相反），因此，零序功率方向继电器都母线（与正序功率相反），因此，零序功率方向继电器都是在负值零序功率下动作的。是在负值零序功率下动作的。 632. 零序分量的获取方法零序分量的获取方法n零序电流的获取零序电流的获取架空线路：架空线路：用零序电流用零序电流滤过器。滤过器。电缆线路：电缆线路：用零序电流用零序电流互感器。互感器。 图图6-33 零序电流的获取零序电流的获取a）零序电流滤过器）零序电流滤过器 b）零序电流互感器）零序电流互感器64n零序电压的获取：通过电压互感器获得零序电压的获取：通过电压互感器获得 。将三个单相电压互感器的副方绕组接成开口三角将三

13、个单相电压互感器的副方绕组接成开口三角形绕组来获取。形绕组来获取。图图6-34 零序电压互感器零序电压互感器 a）三单相式）三单相式 b）三相五柱式）三相五柱式从三相从三相五柱式电五柱式电压互感器压互感器二次侧的二次侧的开口三角开口三角形绕组来形绕组来获取。获取。65 3. 大接地电流系统的零序电流保护大接地电流系统的零序电流保护三段式三段式零序电流保护零序电流保护图图6-35 三段式零序电流保护原理接线图三段式零序电流保护原理接线图66动作电流：动作电流：躲过下一级相邻线路首端发生短路时，躲过下一级相邻线路首端发生短路时，流过保护安装处的最大零序电流，即流过保护安装处的最大零序电流，即r 瞬

14、时零序电流速断保护瞬时零序电流速断保护max. 03IKIrelop式中，式中，Krel取取1.21.3。灵敏度校验：灵敏度校验：零序电流零序电流I段的保护范围也应不小于段的保护范围也应不小于本线路全长的本线路全长的15%20%。 注意：注意：由于线路的零序阻抗比正序阻抗大，故由于线路的零序阻抗比正序阻抗大，故 的的曲线较陡，因此，零序电流曲线较陡，因此，零序电流I段的保护范围比一般的电流段的保护范围比一般的电流I段段大得多，且保护范围也比较稳定。大得多，且保护范围也比较稳定。 )(30lfI 当当 时，采用时，采用单相接地短路，反之单相接地短路，反之则采用两相接地短路则采用两相接地短路1Z0

15、Z67r 带时限零序电流速断保护带时限零序电流速断保护动作电流：动作电流：应与下一级线路的零序应与下一级线路的零序I段相配合。段相配合。2 .1 .opbrelopIKKI图图6-36 带时限零序电流速断保护的作用原理带时限零序电流速断保护的作用原理式中，式中，Krel取取1.11.2； 为分支系数，应取最为分支系数，应取最小值。小值。 00IIKb68r零序过电流保护零序过电流保护动作时间：动作时间：与下一级线路零序与下一级线路零序I段相配合，一般取段相配合，一般取0.5s。min. 03I灵敏度校验：灵敏度校验：按被保护线路末端发生接地短路时，按被保护线路末端发生接地短路时，流过保护的最小

16、流过保护的最小3倍零序电流倍零序电流 来校验，要求来校验，要求Ks1.31.5。 若灵敏度不满足要求，可与下一级线路的零序电流若灵敏度不满足要求，可与下一级线路的零序电流II段相配合。段相配合。动作电流：动作电流：躲过下一线路首端三相短路时，流过躲过下一线路首端三相短路时，流过保护装置的最大零序不平衡电流保护装置的最大零序不平衡电流 ，即，即max.dsqrelopIKI式中，式中，Krel取取1.21.3。 69min. 03I灵敏度校验：灵敏度校验：按被保护范围末端发生接地短路时，按被保护范围末端发生接地短路时，流过保护的最小流过保护的最小3倍零序电流倍零序电流 来校验，作近后来校验，作近

17、后备时，要求备时，要求Ks1.31.5；作远后备时，要求；作远后备时，要求Ks1.2 。 动作时间：动作时间：按阶梯原则整定。按阶梯原则整定。图图6-37 零序过电流保护的动作时限零序过电流保护的动作时限由图可知，同一线路上零序过电流保护的动作时限比相间由图可知，同一线路上零序过电流保护的动作时限比相间短路过电流保护的动作时限小。短路过电流保护的动作时限小。704. 方向性零序电流保护方向性零序电流保护n零序功率方向继电器的接线零序功率方向继电器的接线图图6-38 零序功率方向继电器的接线零序功率方向继电器的接线a）接线原理图）接线原理图 b）接入）接入 和和 的相量图的相量图03I03U71

18、 由于在规定的电流、电压正方向下，当被保护由于在规定的电流、电压正方向下，当被保护线路正方向发生接地短路时，线路正方向发生接地短路时， 超前超前 约约90 110，而电力系统中实际使用的零序功率方向继电，而电力系统中实际使用的零序功率方向继电器最大最灵敏角为器最大最灵敏角为70 85，因此，接入继电器的，因此，接入继电器的电流和电压分别为：电流和电压分别为：03I03U03IIK03UUK 由图由图6-38b的相量图可以看出，此时的相量图可以看出，此时 滞后滞后 70，即，即 ，则正方向发生接地故障时继电，则正方向发生接地故障时继电器最灵敏。器最灵敏。 KIKU70sK即继电器的最大灵敏即继电

19、器的最大灵敏角为角为90110 72n零序功率方向继电器的灵敏度校验零序功率方向继电器的灵敏度校验min00)33(1IUSKopSmin00)33(IU 式中，式中， 为保护区末端接地短路时，为保护区末端接地短路时，保护安保护安装处装处的最小零序功率；的最小零序功率； 为零序功率方向继电器的动为零序功率方向继电器的动作功率。作功率。opS说明：说明：由于接地故障点的零序电压最高，所以当接地故障位于由于接地故障点的零序电压最高，所以当接地故障位于保护安装处附近时，不会出现零序方向继电器的电压死区。保护安装处附近时，不会出现零序方向继电器的电压死区。 作近后备时，要求作近后备时，要求Ks1.5；

20、作远后备时，要求；作远后备时，要求Ks2 。 73三、小接地电流系统的接地保护三、小接地电流系统的接地保护1. 小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布图图6-39 小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布74由由图图6-39可知，电容电流分布的特点如下：可知，电容电流分布的特点如下：发生单相接地，全系统都会出现零序电压。发生单相接地，全系统都会出现零序电压。非故障线路的非故障线路的C相对地电容电流为零，只有相对地电容电流为零，只有A相和相和B相有电容电流；而故障线路的相有电容电流；而故障线路的C相对地电容电流不相

21、对地电容电流不为零。为零。 非故障线路的零序电流为该线路本身对地的电容电非故障线路的零序电流为该线路本身对地的电容电流，其方向由母线指向线路。流，其方向由母线指向线路。对故障线路对故障线路WL3始端所反应的零序电流为：始端所反应的零序电流为：2133213)(CCCCCCCCIIIIIIII上式说明，故障线路的零序电流为所有非故障线路零序电上式说明，故障线路的零序电流为所有非故障线路零序电流之和，其方向是从由线路流向母线。流之和，其方向是从由线路流向母线。752. 小接地电流系统的单相接地保护小接地电流系统的单相接地保护n绝缘监视装置：绝缘监视装置：利用母线电压互感器二次侧开口利用母线电压互感

22、器二次侧开口三角形端子上零序电压来起动过电压继电器，动作三角形端子上零序电压来起动过电压继电器，动作于信号。于信号。n零序电流保护：零序电流保护：根据故障线路零序电流大于非故根据故障线路零序电流大于非故障线路零序电流这一特点，可以构成有选择性的零障线路零序电流这一特点，可以构成有选择性的零序电流保护，并可动作于信号或跳闸。序电流保护，并可动作于信号或跳闸。架空线路：采用零序电流滤过器，动作电流为：架空线路：采用零序电流滤过器，动作电流为： iCdsqrelKopKIIKI.特点：保护比较简单，但给出的信号没有选择性。特点：保护比较简单，但给出的信号没有选择性。动作电流动作电流76电缆线路：采用

23、零序电流互感器电缆线路：采用零序电流互感器 ，动作电流为：，动作电流为： iCrelKopKIKI.灵敏度校验灵敏度校验： KopiCCIKIIK.Sn零序功率方向保护：零序功率方向保护：利用故障线路和非故障线路的利用故障线路和非故障线路的保护安装处零序功率方向相反的特点来实现有选择性保护安装处零序功率方向相反的特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。适用于零序电流保护的的保护，动作于信号或跳闸。适用于零序电流保护的灵敏度不满足要求和接线复杂的网络中。灵敏度不满足要求和接线复杂的网络中。1.5（架空线路）（架空线路）1.25（电缆线路）（电缆线路）776.6 距离保护简介距离保护简介一、距

24、离保护的基本概念一、距离保护的基本概念 正常工作时，保护安装处测量到的电压为正常工作时，保护安装处测量到的电压为 ，电流为负荷电流电流为负荷电流 ，比值，比值 基本上是负荷基本上是负荷阻抗，其值较大。当系统短路时，保护安装处测量阻抗，其值较大。当系统短路时，保护安装处测量到的电压为残余电压到的电压为残余电压 ，电流为短路电流，电流为短路电流 ，比值，比值 为短路阻抗，其值较小。为短路阻抗，其值较小。 wULILLwZIUkUkIkkkZIUn距离保护的工作原理距离保护的工作原理距离保护的距离保护的优点优点：由于：由于 只与短路点到保护安装处的距只与短路点到保护安装处的距离有关，因此，用离有关，

25、因此，用 构成的距离保护构成的距离保护，其保护范其保护范围基本上不受运行方式变化的影响。围基本上不受运行方式变化的影响。 ZIUkZ78n距离保护的保护范围：用整定阻抗距离保护的保护范围：用整定阻抗Zset值的大小值的大小来表示。来表示。 当线路发生短路时，若当线路发生短路时，若ZmZset，保护动作；，保护动作；若若Zm Zset，则保护不动作。因此，距离保护实质，则保护不动作。因此，距离保护实质上是一种上是一种低量动作低量动作保护。保护。 二、距离保护的时限特性二、距离保护的时限特性（图图6-40）v第第I段：段：保护范围为本线路全长的保护范围为本线路全长的80%85%，动，动作时限为继电

26、器本身的固有时间。作时限为继电器本身的固有时间。tv第第II段：段：保护范围为本线路全长的保护范围为本线路全长的125%，其动作，其动作时限应比下一线的第时限应比下一线的第I段保护动作时限大段保护动作时限大 。 距离保护的距离保护的测量阻抗测量阻抗79v第第III段：段：保护范围较长，包括本线路和下一线路保护范围较长，包括本线路和下一线路全长乃至更远，其动作时限应比下一线路第全长乃至更远，其动作时限应比下一线路第III段的段的动作时限大动作时限大 。t图图6-40 距离保护的时限特性距离保护的时限特性80三、距离保护的主要组成元件三、距离保护的主要组成元件起动元件：起动元件：采用过电流继电器或

27、阻抗继电器。采用过电流继电器或阻抗继电器。图图6-41 三段式距离保护的组成元件框图三段式距离保护的组成元件框图81方向元件：方向元件：可采用单独的功率方向继电器，但更可采用单独的功率方向继电器，但更多的是采用方向阻抗继电器，既作为方向元件，又多的是采用方向阻抗继电器，既作为方向元件，又作为阻抗元件。作为阻抗元件。测量元件：测量元件：采用带方向性的阻抗继电器。采用带方向性的阻抗继电器。时间元件：时间元件：采用时间继电器或延时电路。采用时间继电器或延时电路。四、阻抗继电器的基本构成原理与动作特性四、阻抗继电器的基本构成原理与动作特性 图图6-42中，设中，设BC线路距离线路距离段的整定阻抗段的整

28、定阻抗Zset=0.85ZBC ，并设，并设 ，则阻抗继电器的动作，则阻抗继电器的动作特性应是在特性应是在Zset范围内的一条线段，由于受短路点过范围内的一条线段，由于受短路点过渡电阻和互感器角误差的影响渡电阻和互感器角误差的影响，通常用包含该线段通常用包含该线段在内的一个圆来表示。在内的一个圆来表示。 lset82图图6-42 阻抗继电器的动作特性阻抗继电器的动作特性1全阻抗继电器特性圆全阻抗继电器特性圆 2方向阻抗继电器特性圆方向阻抗继电器特性圆83全阻抗继电器：全阻抗继电器：以以B点为圆心，以点为圆心，以Zset为半径得到为半径得到的的圆圆1，称为全阻抗继电器的特性圆。，称为全阻抗继电器

29、的特性圆。方向阻抗继电器：方向阻抗继电器：以以B点为圆心，以点为圆心，以Zset为直径得到为直径得到的的圆圆2，称为方向抗继电器的特性圆。，称为方向抗继电器的特性圆。lset 由由特性圆特性圆2可以看出，当可以看出，当 时，继电器的动作时，继电器的动作阻抗阻抗Zop最大（等于圆的直径），保护范围最长，继最大（等于圆的直径），保护范围最长，继电器最灵敏。此时的整定阻抗角称为阻抗继电器的最电器最灵敏。此时的整定阻抗角称为阻抗继电器的最大灵敏角，用大灵敏角，用 表示。表示。 s注意：注意：全阻抗继电器在线路反方向短路时也动作，即继电全阻抗继电器在线路反方向短路时也动作，即继电器没有方向性，因此，必须

30、和方向元件配合使用使以其反器没有方向性，因此，必须和方向元件配合使用使以其反方向短路时不动作。方向短路时不动作。 84五、阻抗继电器的接线方式五、阻抗继电器的接线方式KUKIKUKIKUKIKUKIABUBAIIABUBIABUAIAU03IKIABCUCBIIBCUCIBCUBIBU03IKIBCAUACIICAUAICAUCICU03IKICKZ3KZ2KZ1 （30） （30） （0）IUIUIU03IKIU表表6-2 阻抗继电器的常用接线方式阻抗继电器的常用接线方式 接线方接线方 式式继电继电器器要求要求: :输入到阻抗继电器的电压和电流应使其比值输入到阻抗继电器的电压和电流应使其比值

31、 正比于故障点至保护安装处的距离正比于故障点至保护安装处的距离, ,且与且与故障类型无关。故障类型无关。 mmmIUZ85 经分析知，在不同短路情况下，不同接线方式经分析知，在不同短路情况下，不同接线方式的阻抗继电器的测量阻抗是不同的。的阻抗继电器的测量阻抗是不同的。 （0接线）只在接线）只在 、 和和 时，测量时，测量阻抗为阻抗为 Z1l，故这种接线多用于相间距离保护；，故这种接线多用于相间距离保护； )3(k)2(k)1 , 1 (kIU 接线只在接线只在 、 和和 时，测时，测量阻抗为量阻抗为 Z1l，故这种接线多用于接地距离保护；，故这种接线多用于接地距离保护； ）（03IKIU)3(

32、k)1 (k)1 , 1(k30（ 和和 ）接线方式的阻抗继电）接线方式的阻抗继电器在不同故障类型时，其测量阻抗的数值与相位均器在不同故障类型时，其测量阻抗的数值与相位均不相同，故这种接线方式可应用于圆特性方向阻抗不相同，故这种接线方式可应用于圆特性方向阻抗继电器。继电器。 IUIU866.7 电力变压器的保护电力变压器的保护一、电力变压器的故障类型和应装设的保护一、电力变压器的故障类型和应装设的保护n故障类型故障类型内部故障内部故障绕组的匝间短路绕组的匝间短路绕组的相间短路绕组的相间短路单相接地短路单相接地短路外部故障外部故障相间短路相间短路单相接地短路单相接地短路异常运行状态异常运行状态变

33、压器过负荷变压器过负荷外部短路引起的过电流外部短路引起的过电流油箱漏油引起的油面过低油箱漏油引起的油面过低外部接地故障引起的中性点过电压外部接地故障引起的中性点过电压变压器油温升高变压器油温升高87n应装设的保护应装设的保护主保护主保护瓦斯保护瓦斯保护轻瓦斯轻瓦斯动作于信号动作于信号重瓦斯重瓦斯动作于跳闸动作于跳闸纵联差动保护或电流速断保护纵联差动保护或电流速断保护后备保护后备保护辅助保护辅助保护过电流保护过电流保护复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护负序过电流保护负序过电流保护单相接地保护单相接地保护过负荷保护过负荷保护过励磁保护过励磁

34、保护温度保护温度保护88二、瓦斯保护二、瓦斯保护n瓦斯继电器的结构和工作原理瓦斯继电器的结构和工作原理一对触点在变压器油箱内一对触点在变压器油箱内发生轻微故障时动作，作发生轻微故障时动作，作用于信号用于信号轻瓦斯动作；轻瓦斯动作；另一对触点在变压器油箱另一对触点在变压器油箱内发生严重故障时动作，内发生严重故障时动作，作用于跳闸作用于跳闸重瓦斯动重瓦斯动作。作。 瓦斯继电器有两对灵瓦斯继电器有两对灵敏的触点：敏的触点：图图6-43 瓦斯继电器安装示意图瓦斯继电器安装示意图1变压器油箱变压器油箱 2连接管连接管3瓦斯继电器瓦斯继电器 4油枕油枕89图图6-44 FJ3-80型瓦斯继电器的结构示意图

35、型瓦斯继电器的结构示意图1盖盖 2容器容器 3上油杯上油杯 4永久磁铁永久磁铁 5上动触点上动触点6上静触点上静触点 7下油杯下油杯 8永久磁铁永久磁铁 9下动触点下动触点 10下静触点下静触点 11支架支架 12下油杯平衡锤下油杯平衡锤 13下油杯转轴下油杯转轴 14挡板挡板 15上油杯平衡锤上油杯平衡锤 16上油杯转轴上油杯转轴 17放气阀放气阀 18接线盒接线盒正常运行：正常运行：上、下触点均上、下触点均断开。断开。油箱内部发生轻微故障：油箱内部发生轻微故障：上触点合，发出信号上触点合，发出信号轻轻瓦斯动作。瓦斯动作。油箱内部发生严重故障：油箱内部发生严重故障：下触点闭合，发出跳闸脉下触

36、点闭合，发出跳闸脉冲冲重瓦斯动作。重瓦斯动作。变压器漏油使油面降低：变压器漏油使油面降低：首先是上触点闭合发出报警首先是上触点闭合发出报警信号，然后下触点闭合发出信号，然后下触点闭合发出跳闸脉冲。跳闸脉冲。90n变压器瓦斯保护的接线图变压器瓦斯保护的接线图F优点：优点：动作动作迅速、灵敏度迅速、灵敏度高、能反应油高、能反应油箱内部发生的箱内部发生的各种故障。各种故障。F缺点：缺点：不能不能反应变压器外反应变压器外部端子上的故部端子上的故障。障。图图6-45 瓦斯保护原理接线图瓦斯保护原理接线图注意：注意：由于重瓦斯保护是靠油流的冲击而动作的，而油由于重瓦斯保护是靠油流的冲击而动作的，而油流速度

37、的不稳定可能造成触点的抖动，为使断路器能可流速度的不稳定可能造成触点的抖动，为使断路器能可靠跳闸，出口中间继电器靠跳闸，出口中间继电器KM必须有必须有自保持回路自保持回路。 91三、电流速断保护三、电流速断保护n动作电流动作电流躲过变压器二次侧母线短路时的最大短路电流，躲过变压器二次侧母线短路时的最大短路电流，即即 )3(max. krelopIKI式中，式中，Krel取取1.21.3。 躲过变压器空载合闸时的最大励磁涌流，即躲过变压器空载合闸时的最大励磁涌流，即 NTopII)53(说明：说明：当变压器电源侧为小接地电流系统时，保护可采用当变压器电源侧为小接地电流系统时，保护可采用两相式接线

38、；当电源侧为大接地电流系统时，可采用三相两相式接线；当电源侧为大接地电流系统时，可采用三相式或两相三继电器式接线。式或两相三继电器式接线。92n灵敏度校验：灵敏度校验：按保护装置安装处（一次侧）的最按保护装置安装处（一次侧）的最小两相短路电流来校验，即小两相短路电流来校验，即opkSIIK)2(min.2.0四、变压器的纵联差动保护四、变压器的纵联差动保护1. 纵联差动保护的基本原理（纵联差动保护的基本原理（图图6-46）v正常运行或外部短路时（正常运行或外部短路时（k1点）：点）：021IIIK继电器不动作。继电器不动作。 v内部短路时（内部短路时（k2点）点）21IIIK1IIK或或 继电

39、器动作。继电器动作。 若灵敏度不满足要求，若灵敏度不满足要求，可改用差动保护。可改用差动保护。双侧电源双侧电源单侧电源单侧电源93图图6-46 变压器差动保护原理接线图变压器差动保护原理接线图942. 差动保护的不平衡电流差动保护的不平衡电流由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流星形侧星形侧TA变比：变比： 53. 1TNiIK三角形侧三角形侧TA变比：变比： 5. 2 TNiIK解决办法：解决办法：将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器接成星形（见将变压器三角形侧的电流互感器接

40、成星形（见图图6-47） 。 由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流不平衡电流解决办法：解决办法：利用具有速饱和铁心的差动继电器中的利用具有速饱和铁心的差动继电器中的平衡线平衡线圈圈来进行补偿。来进行补偿。95图图6-47 Y，d11接线变压器差动保护接线和相量图接线变压器差动保护接线和相量图a）接线图）接线图 b）相量图）相量图96由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流解决办法：解决办法：整定计算时引入一个整定计算时引入一个同型系数同型系数Ksam ，若两侧，若两侧TA型号不同取型号不同取1

41、；两侧；两侧TA型号相同取型号相同取0.5。由由带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流 在差动保护中，减小励磁涌流影响的方法有：在差动保护中，减小励磁涌流影响的方法有： 采用具有速饱和铁心的差动继电器（采用具有速饱和铁心的差动继电器（BCH-2型）。型）。采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。差动保护。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。973. 带速饱和中间变流器的差动保护（带速饱和中间变流器

42、的差动保护（BCH-2型）型）n速饱和变流器的工作原理速饱和变流器的工作原理图图6-48 速饱和变流器的工作原理说明图速饱和变流器的工作原理说明图a）通过周期分量电流）通过周期分量电流 b）通过非周期分量电流）通过非周期分量电流速饱和变流器是速饱和变流器是一个铁心截面很一个铁心截面很小，易于饱和的小，易于饱和的中间变流器中间变流器98当速饱和变流器的一次线圈中流过只有周期分量当速饱和变流器的一次线圈中流过只有周期分量电流时，在二次线圈中感应的电势很大，故周期分电流时，在二次线圈中感应的电势很大，故周期分量容易变换到二次侧（量容易变换到二次侧（图图6-48a）。）。当一次线圈中流过暂态不平衡电流

43、时，由于它含当一次线圈中流过暂态不平衡电流时，由于它含有很大的非周期分量，电流偏于时间轴的一侧，在有很大的非周期分量，电流偏于时间轴的一侧，在二次侧感应的电势很小，故非周期分量不易变换到二次侧感应的电势很小，故非周期分量不易变换到二次侧（二次侧（图图6-48b）。）。nBCH-2型差动继电器（型差动继电器（图图6-49）99B柱截面是柱截面是A、C柱截面的柱截面的2倍；倍；Nb1 、Nb2为两个完全相同的平衡线圈，用来平衡为两个完全相同的平衡线圈，用来平衡差动回路中的不平衡电流；差动回路中的不平衡电流；Nd为差动线圈；为差动线圈；kNkN kkNN 2 和和 为短路线为短路线圈，且圈，且 ，两

44、线圈反极性串联，两线圈反极性串联，用来增强躲过励磁涌用来增强躲过励磁涌流的能力；流的能力； N2为二次线圈。为二次线圈。 图图6-49 BCH-2型差动继电器结构简图型差动继电器结构简图100令令v 工作原理工作原理：当在差动线圈：当在差动线圈Nd中流过差动电流中流过差动电流Id时，时，在铁心中产生磁通在铁心中产生磁通 ，使线圈使线圈 和和 均感应电均感应电势，并在两个短路线圈中产生环流势，并在两个短路线圈中产生环流 Ik，同时产生感，同时产生感应磁通应磁通 。则。则 dkNkN kACCBBABkkCBBcBAkkACRRRRRRRNIRRRRRRNI /ACCBBAAkkddCAACABk

45、kddBCRRRRRRRNINIRRRRRRNINI)(/AACCBBAmRRRRRRRR）（，则，则mkkddABmkkBCACCRNINIRRRNI 101将将Ik归算到一次侧，并以归算到一次侧，并以 表示，即表示，即kIdkkkNNIImABkkdkmdkmddCRRRNNNIRNIRNI 短路线圈开路：短路线圈开路： ，则，则 ，此时与普，此时与普通带速饱和变流器的差动继电器相同。通带速饱和变流器的差动继电器相同。0kImddCRNI 短路线圈闭合：短路线圈闭合：由于由于 ， ，则，则mddCRNI BARR2kkNN 2 ，即两个短路线圈的共同作用使继电器，即两个短路线圈的共同作用使

46、继电器的动作安匝不变，一般为的动作安匝不变，一般为60安匝。安匝。102变压器外部短路变压器外部短路（或空载投入变压器）时，流入差（或空载投入变压器）时，流入差动线圈中的暂态电流中含有大量非周期分量，它不易动线圈中的暂态电流中含有大量非周期分量，它不易传变到二次侧，而是作为励磁电流使铁心速饱和，从传变到二次侧，而是作为励磁电流使铁心速饱和，从而增大磁阻而增大磁阻RA、 RB 、RC ，使，使 和和 都减小，但都减小，但由于二次传变作用使由于二次传变作用使 减小更显著。综合看来减小更显著。综合看来 减小了，由减小了，由N2产生的感应电势随之减小，继电器不易产生的感应电势随之减小，继电器不易动作。

47、动作。 ACBCACCkkNN 2 若同时增加若同时增加 和和 ，但仍保持，但仍保持 ，短，短路线圈路线圈 和和 产生的磁通增大，使产生的磁通增大，使B柱的综合磁通减柱的综合磁通减少，即减少了少，即减少了B柱进入柱进入C柱的份额，而增大了柱的份额，而增大了A柱进入柱进入C柱的份额，柱的份额， 相应减小，更有利于躲开励磁涌流的相应减小，更有利于躲开励磁涌流的影响。影响。 kN kNkNkN C103v双绕组变压器差动保护单相接线图双绕组变压器差动保护单相接线图图图6-50 双绕组变压器差动保护原理接线图双绕组变压器差动保护原理接线图 两个短路线圈同名端的匝两个短路线圈同名端的匝数比保持为数比保持

48、为2，大变压器，大变压器可选用较少匝数，中小型可选用较少匝数，中小型变压器选用较多匝数。变压器选用较多匝数。104nBCH-2型差动保护整定计算型差动保护整定计算确定基本侧：确定基本侧：按额定电压和变压器的额定容量计按额定电压和变压器的额定容量计算出各侧一次额定电流算出各侧一次额定电流IN1，并按，并按KwIN1选择各侧电流选择各侧电流互感器变比，则各侧二次回路额定电流为：互感器变比，则各侧二次回路额定电流为： 12NiwNIKKI确定保护的一次动作电流确定保护的一次动作电流躲过变压器的励磁涌流，即躲过变压器的励磁涌流，即 NTrelopIKI式中，式中，Krel取取1.3； INT为变压器基

49、本侧的额定电流。为变压器基本侧的额定电流。 取取IN2最大侧为基本侧，该侧电流即为基本侧电流最大侧为基本侧，该侧电流即为基本侧电流Iba。105躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流，即躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流，即max.max.)(kbisamnpreldsqrelopIfUfKKKIKIsetdcbsetbcbbNNNNf.初步整定计算时，初步整定计算时， 可暂取可暂取0.05。 bf式中，式中，躲过变压器正常运行时的最大负荷电流，即躲过变压器正常运行时的最大负荷电流，即max.LrelopIKI取以上三个条件计算结果的最大值作为基本侧的一次动取以上三个条件计算结果的最大值作为基

50、本侧的一次动作电流。作电流。106则基本侧继电器的动作电流为：则基本侧继电器的动作电流为： opiwKopIKKI.确定基本侧差动线圈匝数：确定基本侧差动线圈匝数： KopKopcdIIANN.0.60选择比选择比Nd.c小而又接近的匝数作为差动线圈的整定匝数小而又接近的匝数作为差动线圈的整定匝数Nd.set。因此，继电器和保护装置的实际动作电流分别为因此，继电器和保护装置的实际动作电流分别为setdsetdKopNNANI.0.60KopwiopIKKI.107确定非基本侧平衡线圈匝数确定非基本侧平衡线圈匝数 )(. 2. 2cbsetdnbaNsetdbaNNNINIsetdsetdnba

51、NbaNcbNNIIN. 2. 2.或或 选择与选择与Nb.c相接近的匝数作为平衡线圈的整定匝数相接近的匝数作为平衡线圈的整定匝数Nb.set。校验相对误差校验相对误差 ，即，即 bfsetdcbsetbcbbNNNNf.若若 0.05，则以上结果均有效；若，则以上结果均有效；若 0.05，则需将此计，则需将此计算值代入重新计算差动保护的动作电流和各线圈的匝数。算值代入重新计算差动保护的动作电流和各线圈的匝数。 bfbf108确定短路线圈抽头的位置：确定短路线圈抽头的位置：对中小型变压器，由对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障电流中的非周期性分于励磁涌流倍数大，内部故障电流中的非周期性

52、分量衰减较快，对保护的动作时间要求较低，故一般量衰减较快，对保护的动作时间要求较低，故一般选用较多的匝数；对大型变压器，由于励磁涌流倍选用较多的匝数；对大型变压器，由于励磁涌流倍数小，非周期性分量衰减较慢，切除故障又要求快，数小，非周期性分量衰减较慢，切除故障又要求快，故一般选用较少的匝数。故一般选用较少的匝数。灵敏度校验灵敏度校验 ：opkSIIK)2(min.2 若灵敏度达不到要求，应选择带制动特性的差动保护若灵敏度达不到要求，应选择带制动特性的差动保护（BCH-1型）。型）。109五、变压器相间短路的后备保护五、变压器相间短路的后备保护1过电流保护过电流保护n动作电流：动作电流：应躲过应

53、躲过变压器可能出现的最变压器可能出现的最大负荷电流，但具体大负荷电流，但具体问题应作如下考虑：问题应作如下考虑：图图6-51 变压器过电流保护单相原理接图变压器过电流保护单相原理接图110对并列运行的变压器，应考虑切除一台时所出现对并列运行的变压器，应考虑切除一台时所出现的过负荷，即的过负荷，即NTrerelopInnKKI1对于降压变压器，应考虑低压侧负荷电动机自起对于降压变压器，应考虑低压侧负荷电动机自起动时的最大电流，即动时的最大电流，即NTrestrelopIKKKIn动作时限：动作时限：应比出线过流保护的动作时限大应比出线过流保护的动作时限大 。tn灵敏度校验：灵敏度校验： op2k

54、SIIK)(min.1.5（近后备）（近后备）1.2（远后备）（远后备）1112低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护 图图6-52 低电压起动的过电流保护原理接线图低电压起动的过电流保护原理接线图112n电流元件的动作电流：躲过变压器的额定电流，电流元件的动作电流：躲过变压器的额定电流，即即 NTrerelopIKKIn低电压元件的动作电压：躲过正常情况下母线上低电压元件的动作电压：躲过正常情况下母线上可能出现的最低工作电压，通常取可能出现的最低工作电压，通常取 NTopUU7 . 0n低电压元件灵敏度校验：低电压元件灵敏度校验： max. kopSUUK 1.2 若电压元件的灵敏度达

55、不到要求，可采用复合电压起动的若电压元件的灵敏度达不到要求，可采用复合电压起动的过电流保护过电流保护 。1133复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护图图6-53 复合电压起动的过电流保护原理接线图复合电压起动的过电流保护原理接线图114n电流元件和低电压元件的整定原则与低电压起动电流元件和低电压元件的整定原则与低电压起动的过电流保护相同。的过电流保护相同。n负序电压继电器的动作电压：躲过正常运行方式负序电压继电器的动作电压：躲过正常运行方式下负序滤过器出现的最大不平衡电压，通常取下负序滤过器出现的最大不平衡电压，通常取 NTopUU06. 02.n灵敏度校验：与上述两种过电流保护相

56、同。灵敏度校验：与上述两种过电流保护相同。对大容量变压器，当采用复合电压起动的过电流保护灵敏度不对大容量变压器，当采用复合电压起动的过电流保护灵敏度不能满足要求时，可采用负序电流保护能满足要求时，可采用负序电流保护 。4三绕组变压器过流保护的装设原则三绕组变压器过流保护的装设原则n对单侧电源的三绕组变压器，一般应装设两套过对单侧电源的三绕组变压器，一般应装设两套过电流保护，如电流保护，如图图6-54所示。所示。 115一套装在负荷侧（如一套装在负荷侧（如II侧），该侧外部短路时，侧），该侧外部短路时，保护以时限保护以时限 跳开跳开QF2。 t另一套装在电源侧（另一套装在电源侧（I侧），它有两个

57、动作时限侧），它有两个动作时限 和和 。当。当III侧外部故障侧外部故障时，保护以时限时，保护以时限 （ ）跳开）跳开QF2；当变压器内部故障而主保当变压器内部故障而主保护拒动时，保护以时限护拒动时，保护以时限 （ ）跳开三侧）跳开三侧断路器断路器。 tttttttttt图图6-54 三绕组变压器过流保护三绕组变压器过流保护 配置说明图配置说明图116n对多侧均有电源的三绕组变压器，应在三侧都装对多侧均有电源的三绕组变压器，应在三侧都装设独立的过电流保护，并且应在时限最短的电源侧设独立的过电流保护，并且应在时限最短的电源侧加装方向元件，以保证动作的选择性。加装方向元件，以保证动作的选择性。六、

58、过负荷保护六、过负荷保护n过负荷保护安装侧的选择过负荷保护安装侧的选择对双绕组变压器：过负荷保护应装设在电源侧。对双绕组变压器：过负荷保护应装设在电源侧。对三绕组升压变压器：一侧无电源时，应装在发对三绕组升压变压器：一侧无电源时，应装在发电机侧和无电源侧；三侧都有电源时，各侧均应装电机侧和无电源侧；三侧都有电源时，各侧均应装设过负荷保护。设过负荷保护。117对单电源的三绕组降压变压器：若三侧绕组容量相对单电源的三绕组降压变压器：若三侧绕组容量相同，过负荷保护仅装在电源侧；若三侧绕组容量不同，过负荷保护仅装在电源侧；若三侧绕组容量不同，在电源侧和容量最小侧分别装设过负荷保护。同，在电源侧和容量最

59、小侧分别装设过负荷保护。对双侧电源的三绕组降压变压器或联络变压器：三对双侧电源的三绕组降压变压器或联络变压器：三侧均应装设过负荷保护。侧均应装设过负荷保护。n动作电流：动作电流：躲过变压器额定电流，即躲过变压器额定电流，即 TNrerelopIKKI.n动作时限：动作时限：一般取一般取1015s。 对三绕组降压变压器：对三绕组降压变压器：118七、变压器的接地保护七、变压器的接地保护v大接地电流系统的电力变压器，一般应装设接地大接地电流系统的电力变压器，一般应装设接地（零序）保护，作为变压器和相邻元件接地短路的（零序）保护，作为变压器和相邻元件接地短路的后备保护。后备保护。v大接地电流系统发生

60、接地短路时，零序电流的大大接地电流系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与系统中变压器中性点接地数目和位置有小和分布与系统中变压器中性点接地数目和位置有关。关。 对于只有一台变压器的变电所：采用变压器中性点对于只有一台变压器的变电所：采用变压器中性点直接接地的运行方式。直接接地的运行方式。对于有两台及以上变压器并列运行的变电所：采用对于有两台及以上变压器并列运行的变电所：采用部分变压器中性点接地运行方式。部分变压器中性点接地运行方式。1191只有一台变压器的变电所只有一台变压器的变电所n动作电流：动作电流：应与被保护侧应与被保护侧母线引出线零母线引出线零序电流保护后序电流保护后备段在灵敏度备