第五章供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)

1、第五章 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)第一節(jié) 概述第二節(jié) 電力線路的保護(hù)第三節(jié) 電力變壓器的保護(hù)第四節(jié) 電力電容器與高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)本章小結(jié)一、繼電保護(hù)的基本原理與要求 （一）繼電保護(hù)的基本原理第一節(jié) 概 述 保護(hù)在電力系統(tǒng)中檢出故障或其他異常情況，從而使故障切除、終止異常情況或發(fā)出信號(hào)或指示。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來構(gòu)成保護(hù)裝置，所以延稱繼電保護(hù)。 電力系統(tǒng)故障的顯著特征及其保護(hù)：電流劇增：反應(yīng)電流劇增的繼電保護(hù)就是過電流保護(hù)。電壓銳減：反應(yīng)電壓銳減的繼電保護(hù)就是低電壓保護(hù)。電壓降低且電流增加：同時(shí)反應(yīng)電壓降低和電流增加的一種保護(hù)原理就是阻抗（距離）保護(hù)。 保護(hù)裝置一個(gè)或多個(gè)保護(hù)繼電器

2、和邏輯元件按需要結(jié)合在一起，完成某項(xiàng)特定保護(hù)功能的裝置。 （二）保護(hù)分類 主保護(hù)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。 后備保護(hù)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。 輔助保護(hù)為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。保護(hù)功能簡(jiǎn)要框圖 （三）對(duì)保護(hù)性能的要求 保護(hù)的速動(dòng)性保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。 保護(hù)的選擇性保護(hù)檢出電力系統(tǒng)的故障區(qū)和/或故障相的能力

3、。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)該保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備、線路的保護(hù)切除故障。繼電保護(hù)選擇性動(dòng)作示意圖 保護(hù)的靈敏性在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置具有的正確動(dòng)作能力的裕度，一般以靈敏系數(shù)來描述。 保護(hù)的可靠性在給定條件下的給定時(shí)間間隔內(nèi)，保護(hù)能完成所需功能的概率。保護(hù)所需功能是當(dāng)需要?jiǎng)幼鲿r(shí)便動(dòng)作、當(dāng)不需要?jiǎng)幼鲿r(shí)便不動(dòng)作。k.minsop.1IKI保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流保護(hù)區(qū)保護(hù)區(qū)的最小短路電流的最小短路電流過電流保護(hù)裝置 上述“四性” 之間既有有機(jī)聯(lián)系，又相互制約，特別是可靠性和靈敏性、選擇性和速動(dòng)性之間應(yīng)統(tǒng)籌兼顧。

4、二、保護(hù)繼電器及其特性 （一）保護(hù)繼電器及其發(fā)展 電氣繼電器當(dāng)控制該器件的輸人電路滿足一定條件時(shí)，在其一個(gè)或多個(gè)輸出電路中會(huì)產(chǎn)生預(yù)定躍變的電氣器件。 電氣繼電器包括：量度繼電器在規(guī)定的準(zhǔn)確度條件下，當(dāng)其特性量達(dá)到其動(dòng)作值時(shí)即進(jìn)行動(dòng)作的電氣繼電器。保護(hù)繼電器就是探測(cè)電力系統(tǒng)或電力設(shè)備的故障或異常情況的量度繼電器，常用的有電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器等。 量度繼電器在繼電保護(hù)裝置中裝設(shè)在第一級(jí)，用來反應(yīng)被保護(hù)元件的特性量變化，屬于主繼電器或起動(dòng)繼電器。有或無繼電器預(yù)定由數(shù)值在其工作值范圍內(nèi)或?qū)嶋H上為零的某一激勵(lì)量激勵(lì)的電氣繼電器。如時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器等。 有或無繼電器在繼電保

5、護(hù)裝置中用來實(shí)現(xiàn)特定的邏輯功能，屬輔助繼電器。保護(hù)繼電器的發(fā)展： 機(jī)電式繼電器由機(jī)械部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的電氣繼電器。 靜態(tài)繼電器由電子、磁、光或其他無機(jī)械運(yùn)動(dòng)的元件產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的電氣繼電器。 以上兩種繼電器屬于模擬式繼電器主要由模擬信號(hào)處理獲得動(dòng)作功能的電氣繼電器。 精度低、保護(hù)功能單一。 數(shù)位式繼電器主要由數(shù)字信號(hào)處理獲得動(dòng)作功能的靜態(tài)繼電器。 數(shù)字式繼電器由算法運(yùn)算獲得動(dòng)作功能的數(shù)位式繼電器。 微機(jī)保護(hù)裝置多功能綜合性的數(shù)字式繼電器。 （二）保護(hù)繼電器的繼電特性電流繼電器的輸入輸出特性 電流繼電器的動(dòng)作電流Iop流入電流繼電器線圈中的使繼電器從初始狀態(tài)進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)的最小電流。 電流繼

6、電器的返回電流Ire流入電流繼電器線圈中的使繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回到初始狀態(tài)的最大電流。 電流繼電器的返回系數(shù)Kre電流繼電器的返回電流與動(dòng)作電流的比值，即rereopIKI 微機(jī)保護(hù)利用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集和處理來自電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)值計(jì)算迅速而準(zhǔn)確地判斷系統(tǒng)中發(fā)生故障的性質(zhì)和范圍，經(jīng)過嚴(yán)密邏輯過程后有選擇性地發(fā)出各項(xiàng)指令。三、 微機(jī)保護(hù)簡(jiǎn)介可靠性很高。保護(hù)性能的選擇和調(diào)試都很方便。具有較完善的通信功能，便于構(gòu)成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 與機(jī)電式或電子元件構(gòu)成的模擬式繼電保護(hù)相比較，微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：（一）微機(jī)保護(hù)的硬件電壓形成環(huán)節(jié)模擬量低通濾波器采樣保持器多路轉(zhuǎn)換開關(guān) A/D轉(zhuǎn)換器模擬量

7、電壓電流等輸入電壓形成環(huán)節(jié)模擬量低通濾波器采樣保持器模擬量低通濾波器電壓形成環(huán)節(jié)采樣保持器開關(guān)量(開關(guān)狀態(tài)等)輸入光電隔離電路并行接口光電隔離電路并行接口出口電路開關(guān)量(保護(hù)跳閘，信號(hào)等)輸出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打印機(jī)通 信鍵 盤整定調(diào)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入/ /輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng)（二）微機(jī)保護(hù)的軟件 微機(jī)保護(hù)的軟件以硬件為基礎(chǔ)，通過算法及程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)所要求的保護(hù)功能，包括監(jiān)控程序和運(yùn)行程序兩部分。 監(jiān)控程序包括對(duì)人機(jī)接口鍵盤命令處理程序及為插件調(diào)試、整定設(shè)置顯示等配置的程序。 運(yùn)行程序就是指保護(hù)裝置在運(yùn)行狀態(tài)下所需執(zhí)行的程序，主要包括主程序（包括初始化，全面自檢、

8、開放中斷等）、采樣中斷服務(wù)程序（包括數(shù)據(jù)采集與處理、保護(hù)起動(dòng)判定，完成多CPU之間的數(shù)據(jù)傳送等）和故障處理程序（在保護(hù)起動(dòng)后才投入，用以進(jìn)行保護(hù)特性計(jì)算、判定故障性質(zhì)等）。 運(yùn)行程序中的保護(hù)算法是微機(jī)保護(hù)的核心，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的輸入電氣量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算和判斷，以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能。一、電力線路的故障形式與保護(hù)設(shè)置 按GB/T500622008電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：對(duì)366kV電力線路，應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。第二節(jié) 電力線路的保護(hù)對(duì)320kV單側(cè)電源線路可裝設(shè)兩段過電流保護(hù)作主保護(hù)，第一段應(yīng)為不帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，第二段應(yīng)為帶時(shí)限的過

9、電流保護(hù)，可采用定時(shí)限或反時(shí)限特性。對(duì)320kV變電所的電源進(jìn)線，可采用帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，其后備保護(hù)采用遠(yuǎn)后備方式，由電源側(cè)承擔(dān)。3566kV單側(cè)電源線路的相間短路，可采用一段或兩段電流速斷或電壓閉鎖過電流保護(hù)作主保護(hù)，并應(yīng)以帶時(shí)限的過電流保護(hù)作后備保護(hù)。366kV單側(cè)電源線路的單相接地保護(hù)有兩種方式： （1）接地監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變配電所的高壓母線上，動(dòng)作于信號(hào)； （2）有選擇性的單相接地保護(hù)（零序電流保護(hù)），亦動(dòng)作于信號(hào)，但當(dāng)危及人身和設(shè)備安全時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。對(duì)可能過負(fù)荷的電纜線路或電纜架空混合線路，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。保護(hù)裝置宜帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)危及設(shè)備安全時(shí)，可動(dòng)作于跳閘。二、過

10、電流保護(hù) （一）過電流保護(hù)裝置的基本原理過電流保護(hù)的原理電路圖 1定時(shí)限過電流保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)邏輯框圖 反時(shí)限過電流保護(hù)邏輯框圖 ItIoptop0tIop0I （二）動(dòng)作電流整定原理電路示意圖 帶時(shí)限的過電流保護(hù)的動(dòng)作電流Iop的整定原則是： （1）保護(hù)裝置在線路正常運(yùn)行時(shí)，不應(yīng)誤動(dòng)作。條件是 Iop.1IL.max （2）下級(jí)故障切除后，已經(jīng)動(dòng)作的本級(jí)保護(hù)裝置還應(yīng)可靠返回。條件是 Ire.1IL.max 因Kre= Ire/ Iop =Ire.1/ Iop.1，所以 設(shè)電流繼電器所接的電流互感器的變流比為Ki ，保護(hù)裝置的接線系數(shù)為KW ，則有 Iop=（Iop .1Ki）KW。rel

11、wopL maxreiKKIIK K Iop .1IL.max Kre 引入可靠系數(shù)Krel ，將上式寫成等式，則則有 IopIL.max KW/（Ki Kre） 式中IL.max為線路上的短時(shí)最大負(fù)荷電流，可取為計(jì)算電流Ic的（1.53）倍。（三）動(dòng)作時(shí)間整定 過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)按“階梯原則”整定，以保證前后兩級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性。 t t=0.3s=0.3s t t=0.5s=0.5s（四）過電流保護(hù)靈敏性校驗(yàn) 對(duì)于線路過電流保護(hù)，取被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流檢驗(yàn)，條件為 W2k2.minsiop1.5K IKK I作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，Ks1.2。三、電

12、流速斷保護(hù) （一）電流速斷保護(hù)的基本原理 電流速斷保護(hù)通常是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)，也稱無時(shí)限電流速斷保護(hù) 。 電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)的時(shí)限特性線路上同時(shí)裝有電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)的原理電路圖 （二）速斷電流整定 無時(shí)限電流速斷保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，只有依靠動(dòng)作電流（速斷電流）的特殊整定來實(shí)現(xiàn)選擇性配合。 電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流（速斷電流）應(yīng)躲過它所保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的三相短路電流初始值，其整定計(jì)算公式是： relwqb2k3.maxiK KIIK（三）電流速斷保護(hù)“死區(qū)”問題 電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全 長 ， 存 在 保 護(hù)“死區(qū)”。 在 “死區(qū)”內(nèi)，一般由

13、帶時(shí)限的過電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)主保護(hù)。（四）電流速斷保護(hù)靈敏性校驗(yàn) 電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)按其安裝處（即線路首端）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流初始值 作為最小短路電流來計(jì)算。W 1k2.minsiqb1.5K IKK I 對(duì)于較短的10kV配電線路，則上級(jí)線路速斷保護(hù)的靈敏度往往不夠，此時(shí)應(yīng)采用帶有短時(shí)限（一般為0.5s）的限時(shí)電流速斷保護(hù)來代替無時(shí)限電流速斷保護(hù)。 限時(shí)電流速斷保護(hù)通過0.5s的延時(shí)來保證選擇性，因而其動(dòng)作電流只要按大于下級(jí)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流的1.1倍整定即可（其值不大），因而能保護(hù)本級(jí)線路全長，可作為線路的主保護(hù)。 單側(cè)電源輻射型網(wǎng)絡(luò)的微機(jī)電流保護(hù)通常設(shè)置為三段式電流保

14、護(hù)，即I段電流保護(hù)（電流速斷保護(hù)）、段電流保護(hù)（限時(shí)電流速斷保護(hù)）、段電流保護(hù)（可設(shè)為定時(shí)限過電流或反時(shí)限過電流保護(hù)）。有時(shí)為了增加保護(hù)的靈敏度可設(shè)置低電壓閉鎖的過電流保護(hù)。 電流速斷保護(hù)邏輯框圖 圖5-12延時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)的上下級(jí)選擇性配合a）一次接線圖 b）電流保護(hù)動(dòng)作特性 例5-1 某工業(yè)用戶10kV配變電所的進(jìn)出線如圖5-13所示，進(jìn)線WB1和饋線WB2均配置有微機(jī)定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)（其中WB1所配為延時(shí)電流速斷保護(hù)），均采用三相式接線，直流操作。已知TA1的變流比為6005A，TA2的變流比為3005A。BB1定時(shí)限過電流保護(hù)已經(jīng)整定，其動(dòng)作電流為6.0

15、A，動(dòng)作時(shí)間為0.8s。WB2的計(jì)算電流為140A，WB2首端k-1點(diǎn)在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下和最小運(yùn)行方式下的三相短路電流初始值分別為12kA和10kA，其末端k-2點(diǎn)在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下和最小運(yùn)行方式下的三相短路電流初始值為3.7kA和3.5kA。試整定饋線WB2的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)以及進(jìn)線WB1的延時(shí)電流速斷保護(hù)，并校驗(yàn)其靈敏性。 例5-1的配電線路圖 解： 1整定BB2的定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流Iop 取取IL.max=2Ic140A=280A，Krel=1.2，Kre= 0.95，Ki=3005=60，故故relwopL.maxrei1.2280A5.9A0.95 60K

16、KIIK K 動(dòng)作電流整定為5.9A。 已知上級(jí)保護(hù)一次動(dòng)作電流為1206.0A=720A，而本級(jí)保護(hù)一次動(dòng)作電流為605.9A=354A，兩者之比滿足不小于1.1的配合要求。 2整定BB2的動(dòng)作時(shí)間BB1的動(dòng)作時(shí)間0.8s，故BB2的動(dòng)作時(shí)間可整定為0.5s。 3BB2定時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏性校驗(yàn)2k2.min2k3.min0.8660.866 3500A3031AIIw2k2.minsi2op3031A8.561.560 5.9AK IKK I滿足要求滿足要求4整定BB2的速斷電流Iqbrelwqb2k3.maxi1.33700A80.2A60K KIIK動(dòng)作電流整定為80.2A。 5BB

17、2電流速斷保護(hù)靈敏性校驗(yàn) WB2首端k-1點(diǎn)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流初始值為1k2.min1k3.min0.8660.866 10000A8660AIIw 1k2.mini qb8660A1.801.560 80.2AsK IKK I滿足要求6整定BB1的延時(shí)速斷電流Iqb1i2qb1relqb2i1601.1 80.2A44.1A120KIK IK動(dòng)作電流整定為44.1A。保護(hù)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間取0.3s。7BB1延時(shí)電流速斷保護(hù)靈敏性校驗(yàn) BB1保護(hù)范圍為10kV配電母線包括WB2首端，以WB2首端k-1點(diǎn)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流初始值校驗(yàn)，BB1的延時(shí)電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)為

18、2k2.mini1 qb18660A1.641.5120 44.1AsIKK I滿足要求四、單相接地保護(hù) 在中性點(diǎn)非有效接地的電力系統(tǒng)中，若發(fā)生單相接地故障時(shí)，將產(chǎn)生零序電壓和零序電流。 單相接地保護(hù)有接地監(jiān)視裝置（零序電壓保護(hù)）和零序電流保護(hù)兩種。 （一）接地監(jiān)視裝置 這種保護(hù)裝置是利用系統(tǒng)接地后出現(xiàn)的零序電壓而動(dòng)作的。安裝在變配電所的母線上監(jiān)視系統(tǒng)的對(duì)地絕緣。 接地監(jiān)視裝置簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但沒有選擇性。值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，就要依次斷開各條線路來尋找。（二）零序電流保護(hù) 1零序電流保護(hù)的基本原理 利用單相接地故障線路的零序電流較非故障線路大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性地跳閘或發(fā)出信號(hào)。

19、 架空線路用 電纜線路用 流經(jīng)故障線路的零序電流與流經(jīng)非故障線路的零序電流在大小和方向上均不同。BW L1W L2W L3C 1C 2CTA N 1C 3TA N 2TA N 3A電 源1231.A1.B3+2+12.A2.B3.A3.BIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIc2零序電流保護(hù)的整定 單相接地保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)該躲過在其它線路上發(fā)生單相接地時(shí)在本線路上引起的電容電流。relop(z)CiKIIKC.Csiop(z)1.25IIKK I 保護(hù)靈敏系數(shù)按被保護(hù)線路末端發(fā)生單相接地故障時(shí)流過接地線的不平衡電流作為最小故障電流來計(jì)算： GB500622008規(guī)定，310kV

20、 經(jīng)低電阻接地單側(cè)電源線路應(yīng)裝設(shè)二段零序電流保護(hù)，第一段為零序電流速斷保護(hù)，時(shí)限宜與相間速斷保護(hù)相同，第二段為零序過電流保護(hù)，時(shí)限宜與相間過電流保護(hù)相同。一、電力變壓器故障分析與保護(hù)設(shè)置原則 （一）電力變壓器常見故障與保護(hù)設(shè)置第三節(jié) 電力變壓器的保護(hù) 變壓器內(nèi)部故障和引出線的相間短路 設(shè)置電流速斷保護(hù)或縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（主保護(hù)） 變壓器外部短路而引起的過電流 設(shè)置帶時(shí)限過電流保護(hù)（后備保護(hù)） 變壓器中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路 設(shè)置單相接地保護(hù) 過負(fù)荷而引起的過電流設(shè)置過負(fù)荷保護(hù) 變壓器溫度升高和油冷卻系統(tǒng)的故障設(shè)置溫度保護(hù) 油浸式變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低設(shè)置瓦斯保護(hù)密閉油浸變壓器的油箱壓力

21、過高設(shè)置壓力保護(hù)k( 3 )KKKIkIkIkIkIkIk（二）電力變壓器二次側(cè)故障在一次側(cè)引起的故障電流分布 三相短路三相短路兩相短路兩相短路單相短路單相短路Yyn0聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) K變壓器變比（相電壓比變壓器變比（相電壓比K）akcbn( 2 )AKKCBIkIkIkIknk( 1 )bac3 K3 K3 KCBAIk2 IkIkIkIk低壓相電流IbIk低 壓 正 序低 壓 負(fù) 序低 壓 零 序Ib1Ic1Ia13IkIb2Ia2Ic23Ik3Ia0Ib0Ic0Ik高 壓 正 序IB 1IC 13 KIA 1Ik高 壓 負(fù) 序3KIA 2IB 2IC 2Ik高壓無零序高 壓 相 電 流3KIC

22、IA3KIB2IkIkYyn0聯(lián)結(jié)的變壓器低壓側(cè)聯(lián)結(jié)的變壓器低壓側(cè)b相短路時(shí)的電流相量分析相短路時(shí)的電流相量分析 三相短路三相短路兩相短路兩相短路單相短路單相短路Dyn11聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) K變壓器變比（相電壓比變壓器變比（相電壓比 ）3Kka bnc( 3 )A B CIkKIkKIkKIkIkIka bnck( 2 )A3 K3 K3 KB CIkIkIk2 IkIkacbnk( 1 )3 K3 KACBIkIkIkIk三相短路三相短路兩相短路兩相短路單相短路單相短路1.電流速斷保護(hù) 變壓器的電流速斷保護(hù)，其組成、原理與線路的電流速斷保護(hù)完全相同。 relwqb2k3.max2k3.maxk3.m

23、axiT1K KIIIIKK 變壓器電流速斷保護(hù)的速斷電流按躲過低壓母線三相短路來整定。 變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏性，按保護(hù)裝置裝設(shè)處在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流來檢驗(yàn)。W 1k2.minsiqb2K IKK I 變壓器的電流速斷保護(hù)也存在保護(hù)“死區(qū)”，在其保護(hù)“死區(qū)”內(nèi)，由帶時(shí)限的過電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)主保護(hù)。二、電流速斷保護(hù)與過電流保護(hù)2.過電流保護(hù) 變壓器過電流保護(hù)的組成原理與線路過電流保護(hù)相同。即采用帶時(shí)限（定時(shí)限或反時(shí)限）的過電流保護(hù)。 其動(dòng)作時(shí)間按“階梯原則”整定。對(duì)3kV20kV終端變電所，其動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值（0.5s）。 變壓器過電流保護(hù)的靈敏性，按變壓器低壓側(cè)母線

24、在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的高壓側(cè)穿越電流值來檢驗(yàn)，要求Ks1.5。 動(dòng)作電流整定 relwopL.maxreiL.max1r.TL.max1r.T(2 3)(1.31.4)K KIIK KIIII電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)無電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)W2k2.minsiop1.5K IKK I3. 低電壓閉鎖的過電流保護(hù)或復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 過電流保護(hù)的動(dòng)作電流是按躲過包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流在內(nèi)的短時(shí)最大負(fù)荷電流整定的，整定偏大，導(dǎo)致靈敏性降低。 短路故障時(shí)常導(dǎo)致電流的增大和電壓的降低，在保護(hù)中增加低電壓元件，就構(gòu)成低電壓閉鎖的過電流保護(hù)，只有在“電流的增大和電壓的降低”這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)保護(hù)才發(fā)出跳閘命

25、令。圖5-17 低電壓閉鎖的過電流保護(hù)邏輯框圖動(dòng)作電流整定值可減小，保護(hù)靈敏性將有較大提高。三、變壓器中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的單相接地保護(hù) 對(duì)于320kV降壓變壓器，其低壓繞組的中性點(diǎn)一般直接接地，由以上的分析可知，變壓器低壓側(cè)的單相短路電流并不能完全反映到裝在高壓側(cè)的保護(hù)裝置中，這就使得過電流保護(hù)裝置在保護(hù)變壓器低壓側(cè)的單相短路故障時(shí)靈敏性較低。 對(duì)Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器，由于低壓側(cè)的單相接地故障電流比較大?？衫酶邏簜?cè)的過電流保護(hù)裝置兼作低壓側(cè)的單相接地保護(hù)。 變壓器低壓母線單相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值為2k1.mink1.minT13IIKW2k1.minsiop1.5K I

26、KK I要求保護(hù)靈敏系數(shù) 而對(duì)Yyn0變壓器，由于低壓側(cè)的單相接地故障電流比較小。高壓側(cè)過電流保護(hù)的靈敏度不夠。 動(dòng)作電流Iop（z）按躲過變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來整定。 保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般取0.50.7s。 需在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)零序電流保護(hù)。 當(dāng)變壓器低壓側(cè)經(jīng)小電阻接地時(shí)，低壓側(cè)應(yīng)配置三相式電流保護(hù)，同時(shí)應(yīng)在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)兩段式零序電流保護(hù)。當(dāng)變壓器低壓側(cè)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，應(yīng)在中性點(diǎn)上設(shè)置零序電流保護(hù)或零序電壓保護(hù)。四、變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 一般只對(duì)并列運(yùn)行的變壓器或工作中有可能過負(fù)荷（如作為其它負(fù)荷的備用電源）的變壓器才裝設(shè)。 變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流Iop

27、(OL)可按下式計(jì)算 當(dāng)變壓器低壓側(cè)電壓為0.4kV時(shí)，一般不在高壓側(cè)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，而是利用其低壓側(cè)總斷路器兼作變壓器的過負(fù)荷保護(hù)。 rel1r.Top(OL)1r.Treii(1.2 1.3)KIIIK KK過負(fù)荷保護(hù)通常采用一個(gè)電流繼電器裝于一相電路中。 過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為1015s。 五、非電氣量保護(hù)（一）油浸式變壓器的非電氣量保護(hù) 按GB500622008規(guī)定， 400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器和800kVA及以上的一般油浸式變壓器，以及帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器的充油調(diào)壓開關(guān)，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，利用油浸式電力

28、變壓器內(nèi)部故障時(shí)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行工作。 可以反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部是否發(fā)生輕微故障、嚴(yán)重故障、油箱漏油等情況。 規(guī)范還規(guī)定容量在1000kVA及以上的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)。 （二）干式變壓器的溫度保護(hù) 干式變壓器的溫顯、溫控系統(tǒng)原理圖 （1）風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制 （2）超溫報(bào)警、跳閘 （3）溫度顯示系統(tǒng) 例5-2 一臺(tái)Dyn11聯(lián)結(jié)的SCB10-1600/10型配電變壓器配置了由靜態(tài)電流繼電器組成的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，采用三相三繼電器式接線，直流操作。保護(hù)所連接的電流互感器變流比為1505A。變壓器高壓側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流為5.1kA ；低壓母線在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的的三相

29、短路電流為34.1kA，在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的的兩相短路電流和單相接地短路電流分別為22.6kA和21.8kA。試整定該定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，并較驗(yàn)其靈敏性，并問能否兼作低壓側(cè)的單相接地保護(hù)。解：1.電流速斷保護(hù)（1）整定速斷電流2k3.maxk3.maxT10.434.1kA1364A10IIKrelwqb2k3.maxi1.3 11364A=59.1A30K KIIK動(dòng)作電流整定為59.1A。（2）靈敏性的檢驗(yàn)W 1k2.minsiqb1 5100A2.87230 59.1AK IKK I滿足要求 2.過電流保護(hù)（1）整定動(dòng)作電流rL.max1r.T1n1600kVA1

30、.41.41.4129.3A33 10kVSIIU 取Krel=1.2，Kre= 0.95，Ki=1505=30，故過電流保護(hù)的動(dòng)作電流relwopL.maxrei1.2 1129.3A5.4A0.95 30K KIIK K動(dòng)作電流整定為5.4A。（2）整定保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 對(duì)10/0.4kV配電變壓器，整定為0.5s。（3）較驗(yàn)靈敏性 2k2.mink2.minT2222.6kA1044A1033()0.4IIKW2k2.minsi op1 1044A6.441.530 5.4AK IKK I滿足要求 （4）校驗(yàn)?zāi)芊窦孀鞯蛪簜?cè)的單相接地保護(hù)2k1.mink1.minT1121.8kA503A10

31、33 ()0.4IIKW2k1.minsiop1 503A3.101.530 5.4AK IKK I滿足要求 圖5-20 配電變壓器采用微機(jī)保護(hù)的一個(gè)實(shí)例接線圖六、差動(dòng)保護(hù) 按GB500622008規(guī)定：電壓為10kV以上，容量在10000kVA及以上的單獨(dú)運(yùn)行變壓器和6300kVA及以上的并列運(yùn)行變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；容量小于10000kVA單獨(dú)運(yùn)行的重要變壓器，可裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。電壓為10kV的重要變壓器或容量在2000kVA及以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求時(shí)，宜采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。（一）變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理 變壓器的差動(dòng)保護(hù)，主要用來保護(hù)變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣

32、套管的相間短路，并且用來保護(hù)變壓器的匝間短路，其保護(hù)區(qū)為變壓器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間。 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的單相原理電路 變壓器差動(dòng)保護(hù)是利用保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流在差動(dòng)回路（即差動(dòng)保護(hù)中連接繼電器的回路）中引起的不平衡電流Idsq（=I1/I2/）動(dòng)作的一種保護(hù)。（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流及其減小措施1由變壓器接線(Y,d11)而引起的不平衡電流acb1ca1b1c1ab1a1bc1C一次側(cè)1B1AI1AI1BI1CI1aI1bI1c二次側(cè)IIIIIIIIII2 a bI2 c aI2 b cI2 AI2 a bI2 b cI2 c aI2 CI2 BI2 A B

33、I2 B CI2 C A2 c a2 a b2 b c2 C A2 C22 AA B2 B2 B CIIIIIIIIII2 AI2 BI2 CI2 C AI2 B CI2 A BI2 a bI2 b cI2 c aI2 a bI2 b cI2 c aIIIIIIIIIB C2B 2A B2 A2C 2C A2b c 2a b 2c a 2 2由兩側(cè)電流互感器變流比選擇而引起的不平衡電流 3由變壓器勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流 正常運(yùn)行時(shí)，變壓器的勵(lì)磁電流很小，一般不超過額定電流的210。 但當(dāng)變壓器空載投人時(shí)，其電源側(cè)將流過數(shù)值很大的勵(lì)磁電流，即勵(lì)磁涌流。 變壓器兩側(cè)電流互感器計(jì)算變比選擇條件：i

34、2Ti13KKK 由于電流互感器實(shí)際變比與計(jì)算變比不一致，在差動(dòng)回路中引起的不平衡電流t穩(wěn)態(tài)暫態(tài)勵(lì) 磁 涌 流0.01s0i0i0t穩(wěn) 態(tài)暫 態(tài)0.01s00ti0 勵(lì)磁涌流特點(diǎn)： 含有的非周期分量幅值很大， 常使勵(lì)磁涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)； 含有大量的高次諧波，尤其是二 次諧波可達(dá)到15以上； 波形間有明顯的間斷。 ti0（三）微機(jī)型變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理Yd聯(lián)結(jié)變壓器的Y側(cè)電流互感器的二次側(cè)仍采用Y接線，其相位補(bǔ)償由數(shù)值計(jì)算（軟件）來實(shí)現(xiàn)，消除了由于電流互感器的Y-變換在二次回路中帶來的不平衡環(huán)流；通過引入平衡調(diào)整系數(shù)進(jìn)行二次側(cè)電流差的數(shù)值計(jì)算，進(jìn)一步減小因互感器變比和特性不同引起的不平衡

35、電流，比采用平衡線圈更為合理有效；利用比率制動(dòng)原理準(zhǔn)確區(qū)分內(nèi)部故障和外部故障，利用二次諧波制動(dòng)原理鑒別勵(lì)磁涌流，大大提高差動(dòng)保護(hù)的可靠性和靈敏性；具有變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障加速保護(hù)功能（差動(dòng)速斷保護(hù)）。采用運(yùn)算和邏輯處理實(shí)現(xiàn)CT和PT斷線的報(bào)警和閉鎖。 引入一個(gè)能夠反應(yīng)外部短路電流大小的制動(dòng)量，使外部短路電流大時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)作用大，保護(hù)動(dòng)作電流也隨著增大；外部短路電流小時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)作用小，保護(hù)動(dòng)作電流也減小。這種制動(dòng)作用稱之為比率制動(dòng)。比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性 差動(dòng)量 d12III&b122III&制動(dòng)量 差動(dòng)量與制動(dòng)量的關(guān)系兩折線動(dòng)作特性外部短路時(shí)不平衡曲線d.max2r(56)II差動(dòng)保護(hù)速斷

36、電流 差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作電流d.min2r(0.20.4)IIb12r(0.6 1.0)II折線拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)電流 比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性 兩段折線式比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù) d.minbb1d1bb1d.minbb1()()()IIIIK IIIII 另外，微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)中還廣泛采用二次諧波制動(dòng)的方法來防止勵(lì)磁涌流引起差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。0.3 0.75K 比率制動(dòng)系數(shù) d2d10.2IIK二次諧波制動(dòng)元件的動(dòng)作判據(jù)為比率制動(dòng)和二次諧波制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖 注：Iop為差動(dòng)定值曲線上的電流值差動(dòng)速斷保護(hù)不受二次諧波閉鎖和CT斷線閉鎖。 圖5-26 電力變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和過電流保護(hù)一

37、、電力電容器的保護(hù) 按GB500622008規(guī)定：對(duì)電壓為610kV的并聯(lián)電容器組的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置：第四節(jié) 電力電容器與高壓電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)對(duì)電容器組和斷路器之間連接線的短路，可裝設(shè)帶有短時(shí)限的電流速斷和過電流保護(hù)，動(dòng)作于跳閘。對(duì)電容器內(nèi)部故障及其引出線的短路，宜對(duì)每臺(tái)電容器分別外接專用的保護(hù)熔斷器。對(duì)電容器組中某一故障電容器切除后所引起的剩余電容器的過電壓，并聯(lián)電容器組應(yīng)設(shè)置不平衡保護(hù)。（1）單星形接線電容器組，可采用開口三角電壓保護(hù) （2）單星形接線電容器組，串聯(lián)段數(shù)為兩段及以上時(shí)，可采用相電壓差動(dòng)保護(hù) （3）單星形接線電容器組，每相能接成四個(gè)橋臂時(shí)，可采用橋

38、式差動(dòng)保護(hù) （4）雙星形接線電容器組，可采用中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù) 對(duì)電容器組單相接地故障，裝設(shè)單相接地保護(hù)。為避免電容器在工頻過電壓下運(yùn)行發(fā)生絕緣損壞，裝設(shè)過電壓保護(hù)。為防止所連接的母線失壓對(duì)電容器產(chǎn)生的危害，裝設(shè)欠電壓保護(hù)（也稱失壓保護(hù)或低電壓保護(hù)）。 例5-3 某用戶變電所10kV母線上裝有一組1800kvar電力電容器，單星形接線組（單串聯(lián)段），中性點(diǎn)不接地，裝于非絕緣支架上。保護(hù)用電流互感器的變比150/5。請(qǐng)依據(jù)GB/T 500622008作出保護(hù)配置，計(jì)算電流保護(hù)動(dòng)作電流，檢驗(yàn)保護(hù)靈敏性。已知保護(hù)安裝處最小三相短路電流為3.2kA，10kV系統(tǒng)總的單相接地電容電流為9.5A。 解：（1）保護(hù)配置 依據(jù)GB/T 500622008，該電容器組應(yīng)配置延時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)、單相接地保護(hù)、開口三角電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)和欠電壓保護(hù)。選用微機(jī)型并聯(lián)電容器保護(hù)裝置。 （2）延時(shí)電流速斷保護(hù)整定relqbr.Ci3 51800kvar=10.417.3A303 10kVKIIK（）整定為15A1k2.minsiqb0.866 3200A6.16230 15AIKK I合格 （3）過電流保護(hù)整定relopr.Ci1.5 21800kvar=5.210.4A303 10kVKIIK（）整定為10A1k2.minsiop0.866 3200A9.241.530 10AI