繼電保護上課20110712課件

1、一、 互感器互感器及其接線及其接線1. 電壓互感器在電力系統(tǒng)的測量、保護和自動裝置中，廣泛應用著電壓互感器和電流互感器，它們的作用是：（1）將高電壓、大電流變?yōu)楸阌跍y量的低電壓（額定值為100 伏）和小電流（額定值為5 安或1 安），使測量儀表和繼電器小型化和標準化，并可采用小截面的電纜進行遠距離測量。（2）使測量儀表和繼電器與高壓裝置在電氣上隔離，保證工作人員的安全，同時還可以降低儀表和繼電器的絕緣要求，使之結構簡化，成本降低。將高電壓變?yōu)榈碗妷旱慕须妷夯ジ衅?；將大電流變?yōu)樾‰娏鞯慕须娏骰ジ衅?。第一?jié) 電壓互感器電壓互感器是一種特制的儀用變壓器，其工作原理和電力變壓器是相同的?；ジ衅靼唇^緣特

2、點可分為干式和油浸式兩種，干式電壓互感器只用于10 千伏以下的戶內配電裝置中。油浸式電壓互感器又分為普通式和串級式兩種：所謂普通式就是二次線圈和一次線圈完全互相耦合，和普通的變壓器一樣，這種結構常用于一次電壓為35 千伏及以下的電壓互感器；所謂串級式就是一次線圈分為幾個單元串聯(lián)而成，最后一個單元接地，二次線圈只和最后一個單元耦合，這種結構常用于一次電壓為110 千伏及以上的電壓互感器。一、 電壓互感器的接線方式根據(jù)發(fā)電廠和變電所中測量儀表、繼電器等二次設備的要求，電壓互感器常用的接線方式有以下幾種。（1）單相接線。如圖7-1（a）所示，單相電壓互感器的一次側接于電源的線電壓上，二次側一端接地，

3、可以測量一個線電壓，常接于需要同期或檢查電壓的線路側，110kV及以上單相電壓互感器的一次側接于電源的相電壓上。（2）不完全三角形接線（VV 接線）。如圖7-1（b）所示，它由兩只單相電壓互感器組成，電壓互感器二次繞組分別接在一次回路AB、BC 相間，可以測量三個線電壓Uab、Ubc、Uca。當儀表和保護只需接三個線電壓時（如三相功率表、電度表），采用此接線最簡單。但這種接線不能測量相電壓，而且其輸出的有效容量僅為兩臺電壓互感器額定容量總和的3 /2倍。這種接線常用于小型發(fā)電廠和變電所中。（3）星形星形接線（Y/Y0 接線）。如圖7-1（c）所示，它由三相三柱式的電壓互感器構成?；ジ衅鞯囊?、二

4、次繞組都接成星形，可以用來測量三個線電壓。但在負載不平衡時，將引起較大誤差，而且一次側中性點不允許接地，否則當一次側電網(wǎng)有單相接地故障時，可能燒壞互感器，故互感器一次側中性點無引出線，也就不能測量對地電壓，由于存在這些缺點，這種接線方式應用較少。（4）星形星形開口三角接線（Y0/Y0，D 接線）。如圖7-1（d）、7-1（e）所示，電壓互感器的線圈是按相電壓設計的，它的三個基本二次線圈接成星形，可以測量三個線電壓和三個相電壓（由于一次側中性點接地，也即三個相對地電壓）；它的三個輔助二次(e)三相五柱式接線線圈接成開口三角形，可以測量零序電壓，輔助線圈的額定電壓，用于小接地電流系統(tǒng)時按100/3

5、 伏設計，用于大接地電流系統(tǒng)為100 伏。這種接線方式應用很廣泛。此接線方式由三只三線圈的單相電壓互感器構成，如圖1（d）所示。在35KV 及以上系統(tǒng)中，均采用單相電壓互感器。在10 千伏及以下的系統(tǒng)中，也大多數(shù)采用單相電壓互感器，有一些老的發(fā)電廠變電所仍有采用三相五柱式電壓互感器，如圖1（e）所示。另，V-V 接線是由兩只單相電壓互感器構成的，一次側不能接地，正確的接線應如圖1（b）所示，如果互感器二次側兩個同極性端連起來作為b 相引出，就是一種錯誤接線，如圖2（a）所示。這時在二次側端頭測得的三個電壓的矢量圖如圖2（b）所示，可見三個電壓之間的相位不相等，而且其中一個電壓值增大了3 倍。為

6、了對比，畫出了圖1（b）正確接線時的電壓矢量圖，如圖2（c）所示。電壓互感器精度：0.2（計量）、0.5（測量）、3P或6P（保護）110kV線路PT一般都是電容式的：一般的輸電線路都有高頻保護和載波通信，這2個均需要高壓耦合電容器，采用電容式PT后，高頻保護和載波通信用的電容器可用電容式PT的電容器代替，這樣就節(jié)省了高壓耦合電容器。110kV線路PT一次系統(tǒng)圖35kV線路PT2. 電流互感器電流互感器精度：0.2（計量）、0.5（測量）、5P15（保護）5P15含義:一次電流是額定電流的15倍時,該繞組的復合誤差5%15是短路電流/額定電流，分為5，10，15，20，30等，保護精度一般有5

7、%和10%。保護CT與測量CT一般不可共用：測量CT精度高，但線性范圍小，能保證在正常情況下的測量精度就行，而保護精度可以適當降低，但線性范圍寬，必須保證在過流情況下也能檢測。如果保護CT做測量用，則測量不準確，特別是用表計，當故障時，因故障電流是額定電流在許多倍，會導致表計指針偏轉過大而損壞。如果測量CT做保護用，因測量CT線性區(qū)太小，發(fā)生故障時，測量CT必然飽和，則保護會拒動。3.注意做保護配置圖時的畫法：主變不同側可以用相同或不同柜型。如：主變高壓側用手車方式柜型（KYN28），主變低壓側用刀閘方式柜型（XGN2）。一般主變同側會用同一種開關柜柜型，如主變整個低壓側部分（包括發(fā)電機等）用

8、手車方式的（KYN28），則不會再有刀閘（XGN2），這是2種不同的柜型，畫圖時很多人都將手車、刀閘放在一起。二、變壓器保護二、變壓器保護21、基本概念發(fā)電廠通過升壓變壓器將發(fā)電機電壓升高，而由輸電線路將發(fā)電機發(fā)出的電能送至電力系統(tǒng)中；在變電站通過降壓變壓器再將電能送至配電網(wǎng)絡，然后分配給用戶。在發(fā)電廠或變電站，通過變壓器將兩個不同電壓等級系統(tǒng)聯(lián)起來，該變壓器稱作聯(lián)絡變壓器。22、分類按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。按鐵芯或線圈結構分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯） 、

9、殼式變壓器（插片鐵芯、C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯） 、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。按用途分類：電源變壓器、調壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。23、電源變壓器的特性參數(shù)工作頻率變壓器鐵芯損耗與頻率關系很大，故應根據(jù)使用頻率來設計和使用，這種頻率稱工作頻率。額定功率在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。額定電壓指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定值。電壓比指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓比的區(qū)別?？蛰d電流變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為

10、空載電流?？蛰d電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成。對于 50Hz 電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流?？蛰d損耗指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損） ，這部分損耗很小。效率指次級功率 P2 與初級功率 P1 比值的百分比。變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關系，通常功率越大，損耗與輸出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。絕緣電阻表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關。24、接線組別變壓器接線方式有

11、 4 種基本連接形式：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。我國只采用“Y，y”和“Y，d”。由于 Y 連接時還有帶中性線和不帶中性線兩種，不帶中性線則不增加任何符號表示，帶中性線則在字母 Y 后面加字母 n 表示。變壓器的聯(lián)接組別的表示方法是：大寫字母表示一次側（或原邊）的接線方式，小寫字母表示二次側（或副邊）的接線方式。Y（或 y）為星形接線，D（或 d）為三角形接線。數(shù)字采用時鐘表示法，用來表示一、二次側線電壓的相位關系，一次側線電壓相量作為分針，固定指在時鐘 12 點的位置，二次側的線電壓相量作為時針。 “Yn，d11”，其中 11 就是表示：當一次側線電壓相量作為分針指在時

12、鐘 12 點的位置時，二次側的線電壓相量在時鐘的 11 點位置。也就是，二次側的線電壓 Uab 滯后一次側線電壓 UAB330 度（或超前 30 度）。理論上：接線組別為 Y，y 的變壓器， ，運行時某側電壓波形有發(fā)生畸變，從而使變壓器的損耗增加，進而使變壓器過熱。因而為避免油箱壁局部過熱，三相鐵芯變壓器按 Y，y 聯(lián)結的方式，只適用于容量為 1800kVA 以下的小容量變壓器。而超高壓大容量的變壓器均采用 YN，d 的接線組別。實際運行中，國內很多是 YN，d11，Yn，d1 及 Yn，d5 也存在。Yn，d11 接線組別含意：“Yn”表示一次側為星形帶中性線的接線，Y 表示星形，n 表示帶

13、中性線；“d”表示二次側為三角形接線?！?1”表示變壓器二次側的線電壓 Uab 滯后一次側線電壓 UAB 330 度（或超前 30 度）。為什么大部分變壓器都是高壓側為星型，而低壓側為三角形接線？由于變壓器所帶的負荷原因，會產(chǎn)生三次及三次倍數(shù)的正弦波電流，這個高諧波電流的特點是三相電流向一個方向流動，如果變壓器內有一個繞組是三角形接線，那么此電流會在三角形繞組內部形成環(huán)流，從而消耗而不影響外部電源。如果變壓器都是星型接線繞組，那么這個電流會反饋到變壓器高壓電源側，影響電源的質量，而這個電流形成的磁通會由于變壓器沒有三次諧波磁通回路，造成變壓器外殼發(fā)熱等等。所以，除非特殊需要，變壓器中都希望有一

14、個繞組是三角形接線方式，如果由于接線組別的關系，無法設置三角形繞組，也有在變壓器內部專門設置一個內部用的三角形繞組，對外不供電，專門提供三次諧波磁通回路。25、變壓器中性點接地方式中性點接地方式：中性點不接地：中性點不接地 中性點經(jīng)消弧線圈接地 中性點經(jīng)高電阻接地中性點直接接地：中性點直接接地 中性點經(jīng)低電阻接地中性點經(jīng)消弧線圈接地：適用于 3-60kV 系統(tǒng)使用，可避免電弧過電壓的產(chǎn)生中性點不接地或中性點經(jīng)消弧線圈接地，如果發(fā)生單相接地故障，可以正常運行 2 小時以內。必須找出故障點進行處理，否則會擴大故障，如發(fā)展成多點接地。中性點直接接地：適用于 110KV 及以上，380V 以下低壓系統(tǒng)

15、。110KV 及以上電壓如果采用中性點不接地方式，當單相接地時，未接地的2 相就要能承受根號 3 倍過電壓，會增加制造成本，安裝也不方便。同時110KV 及以上的電壓，由于電壓高，桿塔的高度也高，不容易發(fā)生單相接地情況， 380V 采用中性點接地，主要是考慮發(fā)生單相接地時，有可能未接地相電壓升高，燒壞家電。26、變壓器故障分油箱內的故障與油箱外的故障油箱內的故障：各側相間短路，大電流系統(tǒng)側的單相接地短路、同相部分繞組之間的匝間短路油箱外的故障：變壓器繞組引出端絕緣套管及引出短線上的故障。主要有相間短路（兩 相短路與三相短路）故障，大電流側的接地故障、低壓側的接地故障。27、保護配置短路故障的主

16、保護：差動保護、重瓦斯、壓力釋放、電流速斷。短路故障的后備保護：復合電壓閉鎖過流保護、零序過流或零序方向過流保護、負序過流或負序方向過流保護、復合電壓閉鎖功率方向保護、低阻抗保護異常運行保護：過負荷、過激磁保護、變壓器中性點間隙保護、輕瓦斯、溫度、油位保護、冷卻器全停保護1差動保護差動保護分為：縱差、零差、分側差動 ?？v差保護：YN，d11 接線方式，高壓側與低壓側相位相差 30 度，一般可通過改變差動 TA 接線方式移相（即硬件移相） ，由計算機軟件移相?，F(xiàn)在一般都能實現(xiàn)軟件移相。零序差動保護：是變壓器大電流系統(tǒng)側內部接地故障的主保護。發(fā)生外部單相接地短路時,由于三角側的零序電流在繞組內部形

17、成環(huán)流, 而不會輸出。這是因為輸出電流為兩相電流之差，將零序電流濾去了。此時高壓側零序電流流入縱差繼電器形成差流,極容易引起縱差保護誤動。為此,縱差保護在做高低壓側相位 30 度平衡時，往往需要濾除高壓側零序電流,高壓側零序電流不再作為故障電流流入縱差繼電器,這導致內部接地故障時縱差保護靈敏度降低,不能可靠保護內部單相接地故障。當縱差保護不能滿足內部單相接地短路靈敏度要求時，需要裝設零序差動保護。零序差動保護是由高壓側、中壓側及公共繞組的零序電流濾過器構成差動回路，差動電流繼電器反應三側零序電流相量和而動作，當內部接地短路時，流入繼電器的電流為故障點零序電流的總和，而與中性點的零序電流方向無關

18、。零序差動保護各側 TA 最好是取同一型號同一變比的。如果各側零序的相對極性不對，則在變壓器外部故障時保護要誤動。 ，為此應帶負荷校核極性。為了方便校核極性的正確性，變壓器中性點的零序 TA 應為三相式，即分別在公共繞組在三相上設置 TA。分側差動：將變壓器的某側（通常是高壓側）繞組作為被保護對象，在該側繞組的兩端設置 TA，實現(xiàn)差動保護。多用于超高壓大型變壓器2復合電壓閉鎖過流保護：復合電壓元件由負序電壓元件和低電壓元件組成，負序電壓反映系統(tǒng)的不對稱故障，低電壓反映系統(tǒng)的對稱故障，即當變壓器電壓降低且有一相過電流、或負序電壓大于整定值且有一相過電流時，保護動作。電流：電源側 TA 二次三相電

19、流；電壓：書上說是取負荷側 TV 二次三相電壓。但規(guī)程上升壓站取電源側，此保護作為發(fā)電機的遠后備保護。故標準圖中只有一個后備保護時，升壓站保護電壓取電源側。降壓站取負荷側。3低阻抗保護：保護安裝側 TV 二次三相電壓及 TA 二次三相電流。采用負序電流或相過電流啟動。即阻抗小且相電流大或阻抗小且負序電流大則動作。4壓力保護：變壓器油箱內部故障的主保護。原理與重瓦斯保護基本相同。反應變壓器油的壓力。當變壓器內部出現(xiàn)故障時，溫度升高，油膨脹壓力增高，通過壓力釋放裝置使油膨脹和分解產(chǎn)生的不正常壓力得到及時釋放，以免損壞油箱，造成更大的損失。作用于信號報警或跳閘。5瓦斯保護是指變壓器發(fā)生內部短路（包括

20、匝間短路），但是短路電流達不到電流保護定值時，而使被保護變壓器直接跳閘的一種保護。它屬于變壓器的主保護，正常運行中不能解除。變壓器按照瓦斯繼電器的動作壓力分為輕重兩種情況，重瓦斯動作于跳閘，輕瓦斯根據(jù)情況可動作于跳閘，也可動作于信號。瓦斯保護動作機理是由于內部短路產(chǎn)生電弧，電弧將擊穿絕緣油，產(chǎn)生瓦斯氣體。因此，瓦斯保護對于油浸式變壓器來說是有意義的；對于干式變壓器，根本沒有絕緣油的存在，談不上瓦斯保護。但是對于干式變壓器，需要加強的是溫度保護，以確保變壓器線圈絕緣狀況，因此干式變壓器一般設置了兩個層次的溫度保護：低溫報警、高溫跳閘，具體溫度值的設定可根據(jù)變壓器廠家的說明來進行。對于油浸式變壓器，也有溫度保護，但大多數(shù)是采用帶電接點的溫度計來實現(xiàn)的，信號也只是動作于報警，精度較差。干式變壓器的溫度保護直接采用埋在線圈內部的測量元件來實現(xiàn)，通過測溫裝置不但可以輸出報警或者跳閘信號，還可以通過數(shù)字表指示出當前溫度，精度要高得多。6油位保護及冷卻器全停保護：油位保護：反應油箱內油位異常的保護。發(fā)報警信號冷卻器全停保護：大型變壓器配有各種的冷卻系統(tǒng)。運行中，若冷卻器全停，變壓器溫度會升高，如不用時處理，可能導致變壓器繞組絕緣損壞。冷卻器全停保護，在變壓器運行中冷卻器全停時動作，作用于報警信號，經(jīng)長延時跳閘。7間隙保護：保護中性