10KV供配电系统二次系统设计

编号毕业设计（论文）题目10KV供配电系统二次系统设计二级学院电子信息与自动化学院专业电气工程及其自动化班级学生姓名XXXX学号指导教师职称副教授时间2014年6月4日ADDINCNKISM.UserStyle摘要随着社会生活水平的提高，日常生活中出现各种新型用电设备。在运行过程中都可能会发生各种各样的故障和异常运行状态，为了确保在保护范围内发生故障，都能有选择性的快速切除故障，需要配置多种继电保护装置，必要时进行多重化配置。配电所作为电力系统的重要组成环节，不仅通过其内部的变压器将各级电压的电网联系起来，实现电压变换、接受和分配电能、控制电能的功能，并且在末端用户与前端变电站之间发挥着桥梁纽带的作用。配电所的正常运行对整个电力系统都是十分重要的，而二次系统能够完成对变电所各环节的实时监测以及控制等功能。因此，一个合理的二次系统设计将是变电所甚至整个电力网络的安全、可靠、稳定运行的保障。本论文以某10kv配电所二次系统为研究对象，首先对配电系统及其继电保护进行概述，介绍了它的组成结构；其次对系统的继电保护进行设计，包括配电变压器保护和线路保护等，计算出相应电气设备的继电保护值，并对设备灵敏度进行校验；最后对配电所二次回路进行分析总结。关键词：配电系统;二次系统;继电保护;配电所AbstractWiththedevelopmentofthesociallivingstandards,thereareallsortsofnewtypeofelectricequipmentindailylife.Electricalsystempossiblywillbreakdownvariousinthemovementprocessandexceptionallytherunningstatus.Toguaranteethatthefaultoccursintheextentofprotectioncanbeselectivelyremovedfast，weneedtodisposemanykindsofrelayprotectioninstallmentswhenthenecessitywillcarryonthemulti-densifieddisposition.Thedistributionsubstationisanimportantcomponentpartofthepowersystem,anditlinksthegridatallvoltagelevelsthroughitsinternaltransformer,achievesthefunctionsuchasvoltageconversion,acceptanceanddistributionofelectricenergyandcontrolenergy,andalsoplaysanimportantroleasalinkingbridgebetweenusersandfront-endtransformer

substation.Thenormaloperationofthedistributionsubstationisquiteimportanttotheentirepowersystem,whilethesecondarysystemcouldcompletethefunctionofreal-timemonitoringandcontrolamongitschains.Soareasonablesecondarysystemdesignisasecuritytothesafe,reliableandstableoperationinthesubstationeventheentirepowernetwork.Theresearchobjectinthispaperis10kvsecondarysystem.Firstly,itsummarizesthesecondarydistributionsystemandshowsusthestructureofthesystem.Secondwedesignthesystemofrelayprotection,includingthedistributiontransformerprotectionandlineprotection,etc…Inthesystemallthepossibleshort-circuitfaultanalysiscalculatedonthebasisofaconductorofelectricalequipmentandcheckingthesensitivityofequipment.Atlast,thepapergivesananalysisofthesecondarycircuitKeyword：Powersystem,secondarysystem,relayprotection，distributionsubstation目录摘要 )式中：—可靠系数，取1.2；—零序电流分支系数；—相邻元件零序电流Ⅰ段的动作电流。零序电流Ⅰ段的短时限取；长时限在上再增加一级时限。零序电流保护Ⅱ段的动作也按式整定只是式中的应理解为相邻元件零序电流保护后备段的动作电流。动作时限：（为相邻元件保护后备段时限），。零序电流Ⅰ段灵敏系数按变压器母线处故障校验，Ⅱ段按相邻元件末端故障校验。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，接于任意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的情况来选择，具体如下：对双绕组变压器，装于发电机电压侧；对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧；对三侧有电源的三绕组变压器，三侧均应装设；对于双绕组降压变压器，装于高压侧；对一测电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组容量相等，只装于电源侧；若三侧容量相等，则装于电源侧及绕组容量较小侧；对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设；为了防止过负荷在外部时误动作，其时限应比变压器的后备保护动作时限大一个Δt。整定计算已知10kv降压变压器的工厂侧额定容量为2500KVA，，绕线接线为Y,d11，短路电压%=6，小区侧额定容量为1600KVA，，绕线接线为Y,d11，短路电压%=6，最大负荷电流，选用BCH-2型差动继电器构成差动保护。10KV电流互感器选用500/5=100,0.4KV侧选用1000/5=2000纵联差动保护计算①躲过电流互感器二次回路断线时引起的差动电流工厂侧小区侧动作电流为②躲过变压器的最大励磁涌流取励磁涌流的最大倍数为8③躲过保护范围外部短路时的最大不平衡电流取上述三个之中最大者作为纵差保护的动作电流，则灵敏系数校验满足要求过电流保护计算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，即变压器保护方案如图4.6所示为10KV地哪里变压器继电保护展开接线图，本方案采用纵联差动保护、瓦斯保护、过电流保护。电流速断保护和过负荷保护。图中KA1~KA6为电流继电器（LL-11A/10型），XB1为连接片，FU为熔断器，KE1为接地继电器（LL-11A/10型），KG为气体继电器，KS为信号继电器，KM为中间继电器。图4.610KV变压器保护展开图本章小结变压器是配电所中最主要的设备，它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响。本章针对变压器在运行过程中常见的故障，对变压器瓦斯保护、纵联差动保护、过电流保护、过负荷保护以及零序保护进行了详细分析，给出了相应的原理接线并对其根据不同条件进行整定分析，旨在为二次系统设计提供一套完整的变压器保护的选择依据。 配电所的二次回路 二次回路概念变电所的电气设备根据其功能分为一次设备和二次设备。一次设备是指和生产、变换、输送、分配电能直接相连接的电路中使用的设备，如发电机、变压器、电动机、断路器、隔离开关、电抗器、避雷器、母线、电力电缆、接地装置等。由一次设备按需要连接而成的电路，称为一次电路[22]。为保证一次电路的安全、可靠、经济运行而设置的为一次电路服务的测量，计量、控制、信号，继电保护、自动装置等回路统称为二次回路，或称为二次接线，如图5.1所示。二次回路按照功能可分为控制回路、信号回路、测量回路、保护回路、自动和远动装置回路等；按照电流类别分为直流回路，交流回路和电压回路。二次回路中所用的设备称为二次设备，如电压互感器、电流互感器、测量表计、继电保护装置、自动装置、直流设备等[23]。二次回路结构框图变配电所操作电源设计二次回路的操作电源是指控制、信号、监测及继电保护和自动装置等二次回路系统所需电源。操作电源有直流操作电源和交流操作电源之分。供电给重要负荷或规模较大的变配电所应选用直流操作电源。一次接线简单且断路器较少的配电所，可选用交流操作电源[24]。本设计采用带电容储能的硅整流装置如图5.2所示。硅整流的电源来自所用变低压母线，一般设一路电源进线，但为了保证直流操作电源的可靠性，可以采用两路电源和两台硅整流装置。正常情况下两台硅整流器同时工作，硅整流器U1主要用作断路器合闸电源，并可向控制、保护、信号等回路供电，其容量较大。硅整流器U2仅向操作母线供电，容量较小[25]。两组硅整流器之间用电阻R和二极管V3隔开，V3起逆止阀的作用，它只允许从合闸母线向控制母线供电而不能反向供电，以防在断路器合闸或合闸母线侧发生短路时，引起控制母线的电压严重降低，进而影响控制和保护回路供电的可靠性。电阻R用于限制在控制母线侧发生短路时流过硅整流器U1的电流，起保护V3的作用。在硅整流器U1和U2前，也可以用整流变压器来实现电压调节。整流电路一般采用三相桥式整流电路。电容储能的硅整流直流电电源在这种系统的直流操作电源的母线上引出若干条线路，分别向各回路供电，如合闸回路、信号回路、保护回路等。在保护供电回路中，C1、C2为储能电容器组，电容器所储存的电能仅在事故情况下用作继电保护回路和跳闸回路的操作电源。逆止元件V1、V2的主要作用是在事故情况下，当交流电源电压降低引起操作母线电压降低时，禁止向操作母线供电，而只向保护回路放电。电气测量仪表电气测量仪表是对系统中各种设备的运行参数进行测量、记录的计量仪表的总称。有了这些仪表，便可以对系统设备的运行状态进行精确地监测[26]。本设计的仪表配置如下：①10KV和0.4KV母线上，装设4块电压表，1块测量线电压，其他3块测量相电压。②10KV变压器的高低压侧装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功功率电度表、无功功率电度表各1块；0.4KV配电变压器高低压侧装设1块电流电流表和1块有功电度表。③380V的电源进线或变压器低压侧，各装设1块电流表。④并联电力电容器组的总回路上，应装设3块电流表，分别测量三相电流，并装设1块无功功率电能表。如图5.3为10KV高压线路电气测量仪表的接线原理图。高压线路电气测量仪表的接线原理图断路器控制与信号回路系统中断路器的控制是通过电气回路来实现的。在主控室的控制屏上应当有发出跳闸、合闸命令的控制开关，控制开关与操作机构之间是通过控制电缆连接起来的[27]。本设计采用灯光监视的断路器控制回路和信号回路，如图5.4所示。灯光监视的断路器控制回路和信号回路①合闸过程合闸前，断路器QF处于跳闸状态，断路器的辅助常闭触点QF1-2闭合，SA10-11接通，绿灯HLG亮，电流通路为+WC→SA10-11→HLG→QF1-2→KO→-WC。因为有限流电阻R1的存在，电流很小，不能使合闸接触器KO动作。绿灯亮表明断路器处于跳闸位置。扳动控制开关手柄使SA9-10与SA13-14接通，绿灯改接到闪光母线+WF，发出绿灯闪光，准备合闸。继续扳动手柄，使SA5-8与SA17-19和SA16-13接通，KO动作，使断路器合闸线圈YO接通，实现合闸。合闸完毕后断路器QF1-2断开，与此同时QF3-4闭合，红灯回路接通。红灯发光电流回路为+WC→SA16-13→HLR→R2→KLB→QF3-4→YR→-WC。因为有限流电阻跳闸线圈YR不能动作，断路器不会跳闸。红灯亮，表明断路器处于合闸位置。②跳闸过程扳动手柄到“预备跳闸”位置，此时SA13-14接通，红灯发出闪光，点流通路为+WF→SA13-14→HLR→KLB→QF3-4→YR→-WC,无误后继续扳动手柄到跳闸位置，此时SA6-7和SA10-11接通，使跳闸线圈YR动作，断路器QF跳闸，电流通路为+WC→SA6-7→KLB→QF3-4→YR→-WC。跳闸完毕后，QF3-4断开绿灯继续发光，回路为+WC→SA10-11→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC。绿灯亮，表明断路器处于跳闸位置。自动重合装置电力系统运行经验表明，供配电系统的架空线路是发生故障最多的元件，且大多数为瞬时性故障。当线路发生瞬时性故障时，如果采用自动重合装置（ARD），使断路器自动重新合上，即可迅速恢复供电。图为单电源线路三相一次重合闸装置的原理接线图。虚线框内是ZCH-1型重合闸继电器的内部接线，ARD动作情况如下：单电源线路三相一次重合闸装置的原理接线图正常运行时，断路器处于合闸状态，控制开关SA被扳到合闸后位置，触点2KM21-23接通，此时ZCH-1继电器中的电容器C经R4充电，ARD装置处于准备工作状态，信号灯RD亮。线路发生顺势故障时，控制开关SA位置不表，继电保护动作使断路器跳闸，跳闸线圈的电流同时流过跳跃闭锁继电器3KM，使3KM启动。断路器跳闸后，辅助触点QF2打开，3KM电流线圈失电，触电回到原来位置。断路器事故跳闸后，由于QF1闭合，使2KM接通，但因R10限流，合闸接触器KO不动作，2KM的动合触点2KM1闭合，启动ZCH-1中的时间继电器KT，经预设定时间延时触电KT闭合，使电容器C对中间继电器KM的电压线圈放电，KM动作，其4对动合触点KM1~KM4都闭合，接通了合闸接触器KO线圈和信号继电器的电流线圈KS的串联回路，使断路器第一次重合。当线路发生永久性故障时，一次重合如不成功，继电保护装置第二次将断路器跳闸，此时虽然KT将再次启动，但因电容器C尚未充电，不能使KM动作，因而保证了ARD只动作一次。本章小结二次回路是对一次系统运行状态的监视、控制、测量和保护。本章主要介绍了供配电系统的操作电源回路、断路器控制与信号回路、自动装置回路以及测量仪表的配置。从原理接线图入手，讲解其工作方式。结论本设计为某10kv配电所二次系统部分，它主要包括10kv线路保护、变压器保护、、整定计算及二次回路。概括来说，首先根据设备的容量、型号等相关资料分析可能出现的故障问题；其次根据保护的配置原则，确定该设备所需要的保护；然后通过查询《电气工程设计手册电气二次部分》进行整定计算，并根据计算结果选择最具可靠性、安全性、动作最灵敏的保护继电器，设计出最后的保护方案；最后分析二次回路的其他部分。继电保护整定计算是电力系统生产运行中一项重要的工作。随着电网规模的不断扩大，电网结构日趋复杂，电力系统整定计算的工作量和复杂程度也越来越大。在本次毕业设计的过程中，通过查阅相关书籍，使我对保护的原理有了更深的理解，扩充了我的知识；在画二次回路图时，通过请教同学和老师，使我更加熟练的运用AutoCAD软件画出了保护展开图。从总体上来说，我对自己的成果还是比较满意的，基本上达到了老师的要求。这段时间我翻阅了许多的书籍，从对水电站的生疏，到了解，再到深入研究，使我第一次完成了一件实际应用的设计。不过由于本人经验、阅历、实际操作能力有限，难免存在一些不尽人意的地方请各位老师指点。致谢本次毕业设计论文是在我的辅导老师陈新岗的悉心指导下完成的。他严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到论文的最终完成，陈老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，在此谨向陈老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。经过近两个月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是很困难的。在这里首先要感谢我的指导老师陈老师。他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。其次要感谢和我一起作毕业设计的同学，他们在本次设计中帮我解决了很多困难。最后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！参考文献[1]唐志平.供配电技术[M].2013年北京电子工业出版社[2]海涛.现代供配电技术[M].2010年北京国防工业出版社[3]KennethCaird.IntegratingSubstationAutomation[J].IEEESPECTRUM.1997(5）64-69[4]尹克宁.电力工程[M].2005年北京中国电力出版社[5]史国生.电气二次回路及其故障分析[M].2009年北京化学工业出版社.[6]叶立群，赵国梁.我国变电所二次系统现存模式的分析[J].吉林电力技术.1995（4）28[7]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].2010年北京中国电力出版社[8]刘学军.继电保护原理[M].2004年北京中国电力出版社[9]刘学军,周振雄.工厂供电设计指导[M].2008年北京中国电力出版社[10]张励.电力线路的常见故障和继电保护配置[J].机械与电子2013（19）10-11[11]李火元.电力系统继电保护及自动装置[M].2010年北京中国电力出版社[12]陈素贞，崔文文.浅析变电所二次设备状态检修[J].神州.2011(12)22-22[13]刘炜.变​压​器​差​动​保​护​中​不​平​衡​电​流​的​产​生​及​防​范[J].技术创新2007（11）34-35[14]刘澄波.机场中心变电所二次系统设计要点[J].现代建筑电气.2011（10）48-52[15]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].2001年北京中国电力出版社[16]黄纯华，葛少云.工厂供电[M].2001年天津天津大学出版社.[17]吴建国，赵天荣.10kV变电所一次部分及二次回路设计[J].科技博览,2009(5)23[18]陈利.发电厂及变电所二次回路[M].2007年北京中国电力出版社.[19]邱天强.变电所二次系统设计的分析与研究[D].长安大学,2012.[20]刘澄波.机场中心变电所二次系统设计要点[J].现代建筑电气.2011（10）48-52陈丽琳.变电站二次系统典型设计应用分析[J].山西电力.2009（04）5-7吴瑞云.浅谈城区变电所二次设计的问题[J].中国新技术新产品.2010(3)23李宏任.实用继电保护[M].2002年北京机械工业出版社.杨浩.浅析10kV变配电所主要一次、二次电气设备的选择[J].科技传播2011(5)47贺家李、宋从矩.电力系统继电保护原理[M].2004年北京中国电力出版社王育武.浅析10kV配电网的继电保护分析[J].工程建设与设计,2011(03)23-24A.G.Phakes,J.S.Tharp.RelayingforPowerSystems[J].NewYork:ResearchStudyPresss.1998.2-15文献综述摘要：本文阐述了继电保护技术的原理，分析了继电保护各类型特点。简单介绍了我国继电保护的发展历史，同时展望了未来继电保护技术的发展方向和前景。最后介绍了继电保护新技术。关键字：继电保护；二次系统；微机保护;配电所；微机保护Abstract：Thispapersummarizesthetheoryoftechnologyofrelayprotectionandanalyzesthecharacteristicsofkindsofrelayprotection.Abriefintroductionofthehistoryofdevelopmentathomeaboutrelayprotection,atthesametimealsoprospectsthefuturedevelopmentdirectionandprospectofrelayprotectiontechnology.Finallyitintroducesaboutnewtechnologyofrelayprotection.Keywords:Relayprotection;Secondary

system;Microcomputerprotection前言电力设备运行过程中，随时都有因绝缘材料的老化、制造中的缺陷、自然灾害等原因出现故障而退出运行，对二次系统的设计最重要是进行继电保护设计的过程，它关系到整个系统是否能正常运行，关系到在遭受故障时能否迅速快速的切断故障从而保护整个系统的安全。本文就继电保护的要求、特点、类型以及国内外现状进行阐述。继电保护原理继电保护的基本原理是电力元件处于正常工作状态、不正常工作状态和故障状态时，系统根据检测到电气元件电气量的差异，实现正常工作状态、不正常工作状态和故障状态快速准确的甄别，从而构成不同的院里的继电保护装置。这些差异主要有：(1)电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至超过负荷电流。

(2)电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。

(3)电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。

(4)测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。

不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。国内外发展现状随着电力系统的出现，继电保护技术也就因用而生。19世纪末己开始利用熔断器防止在发生短路时损坏设备，建立了过电流保护原理。1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压相比较的保护原理，并导致了二十世纪20年代初距离保护装置的出现。随着电力系统载波通讯技术的发展，二十世纪30年代初，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率方向或电流相位的高频保护装置。二十世纪50年代，微波中继通讯开始应用于电力系统，从而出现了利用微波传送和比较输电线两端故障电气量的微波保护。经过20多年的研究，70年代诞生了行波保护装置。我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业，在建国后其发展历经了4个历史阶段总结如下。20世纪50年代，阿城继电厂引进并消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。60年代中期，我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系，这是机电继电保护时代。20世纪50年代末，开始研究晶体管继电保护，20世纪60年代中期到80年代中期为晶体继电保护时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500KV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究所样子的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kv线路上，结束了500kv线路依靠进口的时代。20世纪70年代中期开始，基于集成运算放大器的集成电路保护进入实质性开发研究阶段。到20世纪80年代末，逐渐进入晶体管保护。到20世纪90年代初期，集成电路保护的研制、生产、应用处于主导地位。南京电力自动化研究所样子的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿高频保护在多条2200kv和500kv线路上运行。我国从20世纪70年代末开始计算机继电保护研究。1984年原华北电力学院样子的输电线路微机保护装置在电力系统获得应用。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学样子的发电机失磁保护、发电机保护和发电机—变压器保护相继于1989、1994年投入运行。1991年，南京电力自动化研究所研制的微机线路保护装置通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿方向高频保护，西安交通大学许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护于1993、1996年通过鉴定。从20设计90年代开始，我国继电保护进入微机保护时代。继电保护类型及特点4.1电流保护

（1）过电流保护是按照躲过被保护设备或线路中可能出现的最大负荷电流来整定的。如大电机启动电流（短时）和穿越性短路电流之类的非故障性电流，以确保设备和线路的正常运行。为使上、下级过电流保护能获得选择性，在时限上设有一个相应的级差。（2）电流速断保护是按照被保护设备或线路末端可能出现的最大短路电流或变压器二次侧发生三相短路电流而整定的。速断保护动作，理论上电流速断保护没有时限。即以零秒及以下时限动作来切断断路器的。

（3）定时限过电流保护在正常运行中，被保护线路上流过最大负荷电流时，电流继电器不应动作，而本级线路上发生故障时，电流继电器应可靠动作；定时限过电流保护由电流继电器、时间继电器和信号继电器三元件组成（电流互感器二次侧的电流继电器测量电流大小→时间继电器设定动作时间→信号继电器发出动作信号）；定时限过电流保护的动作时间与短路电流的大小无关，动作时间是恒定的。

（4）反时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小成反比，即短路电流越大，继电保护的动作时间越短，短路电流越小，继电保护的动作时间越长。在10KV系统中常用感应型过电流继电器。

（5）无时限电流速断不能保护线路全长，它只能保护线路的一部分，系统运行方式的变化，将影响电流速断的保护范围，为了保证动作的选择性，其起动电流必须按最大运行方式（即通过本线路的电流为最大的运行方式）来整定，但这样对其它运行方式的保护范围就缩短了，规程要求最小保护范围不应小于线路全长的15％。另外，被保护线路的长短也影响速断保护的特性，当线路较长时，保护范围就较大，而且受系统运行方式的影响较小，反之，线路较短时，所受影响就较大，保护范围甚至会缩短为零。

4.2电压保护

（1）过电压保护防止电压升高可能导致电气设备损坏而装设的。（雷击、高电位侵入、事故过电压、操作过电压等）10KV开闭所端头、变压器高压侧装设避雷器主要用来保护开关设备、变压器；变压器低压侧装设避雷器是用来防止雷电波由低压侧侵入而击穿变压器绝缘而设的。

(2)欠电压保护防止电压突然降低致使电气设备的正常运行受损而设的。

(3)零序电压保护为防止变压器一相绝缘破坏造成单相接地故障的继电保护。主要用于三相三线制中性点绝缘（不接地）的电力系统中。零序电流互感器的一次侧为被保护线路（如电缆三根相线），铁芯套在电缆上，二次绕组接至电流继电器；电缆相线必须对地绝缘，电缆头的接地线也必须穿过零序电流互感器；原理：正常运行及相间短路时，一次侧零序电流为零（相量和），二次侧内有很小的不平衡电流。当线路发生单相接地时，接地零序电流反映到二次侧，并流入电流继电器，当达到或超过整定值时，动作并发出信号。

4.3瓦斯保护油浸式变压器内部发生故障时，短路电流所产生的电弧使变压器油和其它绝缘物产生分解，并产生气体（瓦斯），利用气体压力或冲力使气体继电器动作。故障性质可分为轻瓦斯和重瓦斯，当故障严重时（重瓦斯）气体继电器触点动作，使断路器跳闸并发出报警信号。轻瓦斯动作信号一般只有信号报警而不发出跳闸动作。变压器初次投入、长途运输、加油、换油等原因，油中可能混入气体，积聚在气体继电器的上部（玻璃窗口能看到油位下降，说明有气体），遇到此类情况可利用瓦斯继电器顶部的放气阀（螺丝拧开）放气，直至瓦斯继电器内充满油。考虑安全，最好在变压器停电时进行放气。容量在800KVA及以上的变压器应装设瓦斯保护。

4.4差动保护这是一种按照电力系统中，被保护设备发生短路故障，在保护中产生的差电流而动作的一种保护装置。常用做主变压器、发电机和并联电容器的保护装置，按其装置方式的不同可分为：横联差动保护常用作发电机的短路保护和并联电容器的保护，一般设备的每相均为双绕组或双母线时，采用这种差动保护。

4.5高频保护这是一种作为主系统、高压长线路的高可靠性的继电保护装置。目前我国已建成的多条500KV的超高压输电线路就要求使用这种可行性、选择性、灵敏性和动作迅速的保护装置。高频保护分为相差高频保护；方向高频保护。相差高频保护的基本原理是比较两端电流的相位的保护。规定电流方向由母线流向线路为正，从线路流向母线为负。就是说，当线路内部故障时，两侧电流同相位而外部故障时，两侧电流相位差180度。方向高频保护的基本工作原理是，以比较被保护线路两端的功率方向，来判别输电线路的内部或外部故障的一种保护装置。

4.6距离保护这种继电保护也是主系统的高可靠性、高灵敏度的继电保护，又称为阻抗保护，这种保护是按照长线路故障点不同的阻抗值而整定的。

4.7平衡保护这是一种作为高压并联电容器的保护装置。继电保护有较高的灵敏度，对于采用双星形接线的并联电容器组，采用这种保护较为适宜。它是根据并联电容器发生故障时产生的不平衡电流而动作的一种保护装置。

4.8负序及零序保护这是作为三相电力系统中发生不对称短路故障和接地故障时的主要保护装置。

4.9方向保护这是一种具有方向性的继电保护。对于环形电网或双回线供电的系统，某部分线路发生故障时，而故障电流的方向符合继保护整定的电流方向，则保护装置可靠地动作，切除故障点。继电保护发展趋势

继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。5.1网络化目前，除了纵联保护和纵差保护外，所以继电保护装置都只能反应保护安装出的电气量，继电保护的作用只局限于切除故障元件，缩小事故范围。国外早就提出系统保护的概念，要求每个保护单元都可以共享安全系统的运行和故障信息与数据，各个保护单元与重合闸在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统安全有效运行。同时，继电保护装置的计算机联网可以得到更多系统故障信息，对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈精确，可以大大提高保护性能和可靠性。5.2保护、控制、测量、数据通信一体化过去，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等二次电流电压都必须用控制电缆引到主控室。成本高且二次回路复杂。如果把上述保护、控制、测量、数据通信的一体化装置安装在变电站设备旁，将被保护设备的电流、电压量转换成数字量输给计算机，通过计算机送给主控制室，可减少大量电缆。此外，用光纤作为网络传输介质，还可免除电磁干扰。5.3智能化近年来，人工智能技术如专家系统、人工神经网络、遗传算法、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用，从而使继电保护的研究向更高的层次发展，出现了引人注目的新趋势。例如，电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是非线性问题，距离保护很难正确做出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，那么在发生任何故障时都可正确判别。随着人工智能技术的不断发展，新的方法也在不断涌现，在电力系统继电保护中的应用范围也在不断扩大，为继电保护的发展注人了新的活力。将不同的人工智能技术结合在一起，分析不确定因素对保护系统的影响，从而提高保护动作的可靠性，是今后智能保护的发展方向。继电保护新技术微机保护经过近20年的应用、研究和发展，已经在电力系统中取得了巨大的成功，并积累了丰富的运行经验，产生了显著的经济效益，大大提高了电力系统运行管理水平。近年来，随着计算机技术的飞速发展以及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于继电保护中。如计算机及网络技术的应用，实现了保护、控制、测量、数据