第八章繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

第八章繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置第一節(jié)繼電保護(hù)的作用及原理所謂繼電保護(hù)，就是指能反映電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備所發(fā)生的故障或不正常狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。在電力系統(tǒng)中，由于電氣設(shè)備的絕緣老化或損壞、雷擊、鳥(niǎo)害、設(shè)備缺陷或誤操作等原因，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。其中最常見(jiàn)也是最危險(xiǎn)的故障是各種類(lèi)型的短路，包括三相短路、兩相短路、兩相接地短路以及中性點(diǎn)直接接地中的單相接地短路，此外，還可能發(fā)生輸電線(xiàn)路的一相斷線(xiàn)、兩相斷線(xiàn)以及發(fā)電機(jī)、變壓器一相繞組的匝間短路。繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可能引起系統(tǒng)全部或部分正常工作受到破壞，使電能質(zhì)量變壞到不能允許的程度，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。所以，在電力系統(tǒng)中應(yīng)采取各種措施消除或減少發(fā)生各種故障的可能性，另外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，以保證無(wú)故障設(shè)備的繼續(xù)運(yùn)行。要想完成上述任務(wù)，只能通過(guò)繼電保護(hù)裝置才能實(shí)現(xiàn)，繼電保護(hù)的作用就是：⑴當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，以保證系統(tǒng)其余部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并使故障設(shè)備不再繼續(xù)遭受損壞。⑵當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不正常工作情況時(shí)，能自動(dòng)地、及時(shí)地、有選擇性地發(fā)出信號(hào)通知運(yùn)行人員進(jìn)行處理，或者切除那些繼續(xù)運(yùn)行會(huì)引起故障的電氣設(shè)備。由此可見(jiàn)，繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，對(duì)保障系統(tǒng)安全運(yùn)行，保證電能質(zhì)量、防止故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，都有極其重要的作用。繼電保護(hù)的基本原理電氣設(shè)備從正常工作到故障或不正常運(yùn)行，其電氣量往往會(huì)發(fā)生顯著的變化，主要特征是：⑴電流增大。短路時(shí)故障點(diǎn)與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線(xiàn)路上的電流，將由負(fù)荷電流變?yōu)槎搪冯娏?。⑵電壓降低。?dāng)發(fā)生相間短路或接地短路故障時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點(diǎn)的電壓越低，短路點(diǎn)的電壓為零。⑶電流與電壓之間的相位角改變。正常運(yùn)行時(shí)電流與電壓之間的相位角是負(fù)荷的功率因數(shù)角，一般為20o—30o。在保護(hù)裝置的正方向發(fā)生短路時(shí)，典雅與電流之間的相位角一般為60o—85o；而在保護(hù)的反方向短路時(shí)，電壓與電流之間的相位角則為180o+（60o-85o）。⑷不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，出現(xiàn)負(fù)序分量的電流和電壓；接地短路時(shí)，出現(xiàn)零序分量的電流和電壓。在正常對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，既無(wú)零序分量也無(wú)負(fù)序分量。因此，利用短路時(shí)電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)。列如，根據(jù)短路故障時(shí)電流的增大，可構(gòu)成過(guò)電流保護(hù)；根據(jù)電壓的降低，可構(gòu)成低電壓保護(hù)；根據(jù)電流與電壓之間相位角的變化，可構(gòu)成功率方向保護(hù)；根據(jù)電壓與電流的比值，可構(gòu)成距離保護(hù)；根據(jù)部對(duì)稱(chēng)時(shí)出現(xiàn)的零序和負(fù)序分量，可構(gòu)成零序保護(hù)等。另外，還有一些反應(yīng)非電量的保護(hù)，如變壓器的瓦斯保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)等。一般一套繼電保護(hù)裝置由以下三部分組成，如圖8—1所示。1．測(cè)量部分。測(cè)量部分從被保護(hù)設(shè)備輸入有關(guān)信號(hào)，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。2．邏輯部分。邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分輸出的信號(hào)大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序，經(jīng)過(guò)邏輯部分的判斷，最后確定是否應(yīng)該使短路器跳閘或發(fā)出信號(hào)。3．執(zhí)行部分。執(zhí)行部分接受邏輯部分傳送來(lái)的信號(hào)，最后發(fā)出使保護(hù)跳閘的命令或在不正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。第二節(jié)繼電保護(hù)的基本要求根據(jù)繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，繼電保護(hù)必須滿(mǎn)足以下四個(gè)要求，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。選擇性所謂繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線(xiàn)路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)裝置僅將故障設(shè)備或線(xiàn)路從系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線(xiàn)路的保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線(xiàn)路的保護(hù)將故障切除。如圖8—2所示電網(wǎng)，當(dāng)在線(xiàn)路L1的d1點(diǎn)故障時(shí)，應(yīng)有故障線(xiàn)路上的保護(hù)1和2動(dòng)作，使斷路器1DL和2DL跳閘，將故障線(xiàn)路L1切除。這時(shí)變電站B仍可由線(xiàn)路繼續(xù)L2供電。當(dāng)線(xiàn)路L3的d2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)由該線(xiàn)路的保護(hù)5動(dòng)作，使斷路器5DL跳閘，將線(xiàn)路L3切除。這樣，在發(fā)生故障時(shí)，只有故障設(shè)備被切除，停電范圍限制在最小，保護(hù)裝置的上述動(dòng)作，稱(chēng)為有選擇性。如當(dāng)線(xiàn)路L4上d3發(fā)生故障時(shí)，如果該處的保護(hù)6或斷路器6DL拒動(dòng)，則應(yīng)有線(xiàn)路L3的保護(hù)5動(dòng)作，使5DL跳閘，從而達(dá)到切除故障的目的。可見(jiàn)保護(hù)5對(duì)線(xiàn)路L4起到后備保護(hù)的作用。這種由上一級(jí)元件的保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)下一級(jí)元件故障時(shí)的后備保護(hù)，通常稱(chēng)為遠(yuǎn)后備保護(hù)。有時(shí)，為了防止一套保護(hù)（主保護(hù)）拒動(dòng)時(shí)，造成擴(kuò)大事故，可在同一處另外再裝設(shè)一套后備保護(hù)，當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，可由后備保護(hù)動(dòng)作跳閘。這種在就地實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)稱(chēng)為近后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)對(duì)相鄰元件的保護(hù)裝置，斷路器、二次回路和直流電源引起的拒動(dòng)，均能實(shí)現(xiàn)后備作用。而近后備保護(hù)只能對(duì)保護(hù)裝置的拒動(dòng)起到后備作用，對(duì)斷路器拒動(dòng)實(shí)現(xiàn)近后備的保護(hù)裝置稱(chēng)為斷路器失靈保護(hù)。速動(dòng)性快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶(hù)在低電壓下的工作時(shí)間，以及減輕設(shè)備的損壞程度。如圖8—3中，如K點(diǎn)發(fā)生短路，A廠(chǎng)母線(xiàn)電壓降到幾乎接近于零而甩負(fù)荷，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)來(lái)不及作相應(yīng)的調(diào)整，發(fā)電廠(chǎng)A的機(jī)組轉(zhuǎn)速必然升高。此時(shí)，發(fā)電廠(chǎng)B甩去的負(fù)荷不多(有較高的殘壓)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加不少，這樣A、B兩廠(chǎng)的發(fā)電機(jī)就產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差。如果短路持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，兩廠(chǎng)的發(fā)電機(jī)將失去同步，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩甚至瓦解。如果能迅速切除故障，因兩廠(chǎng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差尚小，則故障切除后，很容易被拉入同步，恢復(fù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。因此，快速切除故障是提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性、防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大的重要措施。另外，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電壓大幅度降低，用戶(hù)的電動(dòng)機(jī)受到制動(dòng)而轉(zhuǎn)速減慢，若遲緩切除故障，電動(dòng)機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，用戶(hù)的正常運(yùn)行遭到破壞。若快速切除故障，電壓很快恢復(fù)，電動(dòng)機(jī)就容易自啟動(dòng)并迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，從而大大減小對(duì)用戶(hù)正常生產(chǎn)的影響。另外，短路時(shí)，故障設(shè)備本身將通過(guò)很大的短路電流，由于電動(dòng)力和熱效應(yīng)的作用，設(shè)備也將遭到嚴(yán)重破壞，短路時(shí)間越長(zhǎng)，設(shè)備損壞越嚴(yán)重，所以快速切除故障，便能減輕電氣設(shè)備的損壞程度，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。再則，快速切除故障，短路點(diǎn)易于去游離，從而可以提高自動(dòng)重合閘的成功率。切除故障的總時(shí)間等于保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與斷路器跳閘時(shí)間之和。一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.08—0.12S，最快可達(dá)0.02—0.04；斷路器的跳閘時(shí)間一般為0.1—0.15S，最快可達(dá)0.04—0.05S。所以，最快的故障切除時(shí)間為0.06—0.09S。靈敏性保護(hù)裝置對(duì)在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)稱(chēng)為保護(hù)裝置的靈敏度。為使保護(hù)裝置確實(shí)起到保護(hù)作用，要求其在各種運(yùn)行方式下都應(yīng)具有足夠的靈敏性。對(duì)相間短路保護(hù)來(lái)說(shuō)，不但在最大運(yùn)行性方式下三相金屬性短路時(shí)能夠靈敏動(dòng)作，而且在最小運(yùn)行方式下也應(yīng)有足夠的靈敏度。所謂最小運(yùn)行方式，是指故障時(shí)，流過(guò)保護(hù)裝置的電流為最小的運(yùn)行方式。最大運(yùn)行方式是指故障時(shí)流過(guò)保護(hù)裝置的電流為最大的運(yùn)行方式。保護(hù)裝置的靈敏度用靈敏系數(shù)KS來(lái)表示。對(duì)反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)上升的保護(hù)裝置，其靈敏系數(shù)為：KS=保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值保護(hù)裝置的動(dòng)作值對(duì)反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)降低的保護(hù)裝置，其靈敏系數(shù)為：KS=保護(hù)裝置的動(dòng)作值保護(hù)區(qū)末端金屬性短路對(duì)故障參數(shù)的最大計(jì)算值各種不同的保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)是不同的，一般對(duì)主保護(hù)的靈敏系數(shù)要求不小于1.5—2；對(duì)后備保護(hù)的靈敏系數(shù)要求不小于1.2—1.5?？煽啃员Ｗo(hù)裝置的可靠性是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它應(yīng)可靠動(dòng)作，而不應(yīng)該拒動(dòng)。而在其他任何不屬于它的保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，它應(yīng)可靠地不動(dòng)作，而不應(yīng)該誤動(dòng)。保護(hù)裝置的拒動(dòng)或誤動(dòng)都會(huì)造成嚴(yán)重的后果，使事故擴(kuò)大。保護(hù)裝置不能正確動(dòng)作的原因主要有：繼電器及元件質(zhì)量差，安裝調(diào)試質(zhì)量不高，運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)或設(shè)計(jì)整定計(jì)算錯(cuò)誤。因此，為保證保護(hù)的可靠性，應(yīng)選用質(zhì)量高、動(dòng)作可靠的繼電器和元器件，保護(hù)接線(xiàn)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，減少繼電器及串聯(lián)接點(diǎn)，提高安裝和調(diào)試質(zhì)量，加強(qiáng)維護(hù)與管理。保護(hù)裝置的四個(gè)基本要求即相互聯(lián)系，有時(shí)又相互矛盾，所以在裝設(shè)保護(hù)時(shí)要從全局考慮。一般來(lái)說(shuō)，在保證可靠性的前提下，首先要滿(mǎn)足選擇性，對(duì)于非選擇性動(dòng)作是絕對(duì)不允許的。第三節(jié)輸電線(xiàn)路的保護(hù)高頻保護(hù)1．高頻保護(hù)的構(gòu)成及分類(lèi)高頻保護(hù)可分為三個(gè)主要部分：即保護(hù)部分，收發(fā)信機(jī)部分，通道部分。如圖8—4所示。保護(hù)部分是反映故障時(shí)的電氣量的變化；收發(fā)信機(jī)是發(fā)出高頻信號(hào)和接受高頻信號(hào)的裝置；通道是傳送高頻信號(hào)的路徑。高頻保護(hù)按測(cè)量元件的實(shí)現(xiàn)原理分為：測(cè)量元件為方向元件的高頻方向保護(hù)；測(cè)量元件為方向阻抗元件的高頻距離保護(hù)；測(cè)量元件為相位比較元件的高頻相差動(dòng)保護(hù)。2．相差動(dòng)高頻保護(hù)的基本原理相差動(dòng)高頻保護(hù)是基于利用高頻電流信號(hào)比較被保護(hù)線(xiàn)路兩端電流相位的原理構(gòu)成的。如圖8—5所示，設(shè)電流從母線(xiàn)流向線(xiàn)路為正，由線(xiàn)路流向母線(xiàn)為負(fù)。當(dāng)保護(hù)線(xiàn)路內(nèi)部故障時(shí)，如圖8—5（a）兩端的電流?M與?N都從母線(xiàn)流向線(xiàn)路，同時(shí)為正方向，兩個(gè)電流同相，相位差φ=00，兩端保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)斷路器。而當(dāng)外部短路時(shí)，如圖8—5（b）電流?M從母線(xiàn)流向線(xiàn)路為正，電流?N從線(xiàn)路流向母線(xiàn)為負(fù)，相位差φ=1800，兩端保護(hù)不動(dòng)作。相差動(dòng)高頻保護(hù)的高頻信號(hào)可以按允許信號(hào)和閉鎖信號(hào)兩種方式工作，我國(guó)目前廣泛采用按閉鎖方式工作的相差動(dòng)高頻保護(hù)。在工頻電流的正半波，操作發(fā)信機(jī)發(fā)高頻信號(hào)；在工頻電流的負(fù)半波，使發(fā)信機(jī)停止發(fā)信。如圖8—6所示，當(dāng)線(xiàn)路外部故障時(shí)，兩端工頻操作電流相位相反，如圖中a、b所示。各端發(fā)信機(jī)均于工頻操作電流正半周時(shí)發(fā)信，于負(fù)半周時(shí)停信，如圖中c、d所示，因而兩端收信機(jī)均收到連接不斷的信號(hào)，如圖中e所示。由于高頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中有衰耗，故收信機(jī)收到對(duì)側(cè)發(fā)來(lái)信號(hào)的幅值要小一些。此時(shí)收信機(jī)輸出的電流為零，如圖中f所示。因兩側(cè)繼電器線(xiàn)圈中無(wú)電流通過(guò)，如圖中g(shù)所示，故保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)線(xiàn)路內(nèi)部故障時(shí)，兩端工頻操作電流相位相同，如圖中aˊ和bˊ所示。兩端發(fā)信機(jī)均于工頻操作電流正半波時(shí)發(fā)信，于負(fù)半波時(shí)停信。如圖中cˊ和dˊ所示。兩端收信機(jī)收到斷續(xù)信號(hào)，如圖中eˊ所示。此時(shí)收信機(jī)輸出斷續(xù)的電流方波，如圖中fˊ所示，該方波電流經(jīng)加工后使兩側(cè)繼電器線(xiàn)圈中有電流通過(guò)，如圖中g(shù)ˊ所示，故保護(hù)動(dòng)作。3．高頻方向保護(hù)工作原理圖8—7是高頻閉鎖方向保護(hù)的原理框圖。該圖只表示線(xiàn)路一側(cè)的高頻閉鎖方向保護(hù)裝置，線(xiàn)路另一側(cè)與其完全相同。圖中P-為反方向功率方向元件，P+為正方向功率方向元件。當(dāng)P-動(dòng)作時(shí)，一方面起動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)信，另一方面閉鎖P+控制的停信回路。當(dāng)P+動(dòng)作時(shí)，延時(shí)t2停止發(fā)信。當(dāng)P+動(dòng)作，且收不到高頻信號(hào)時(shí)可發(fā)出跳閘命令。以圖8—8雙側(cè)電源系統(tǒng)說(shuō)明該保護(hù)的工作原理。當(dāng)D點(diǎn)短路時(shí)，在AB線(xiàn)路上，A側(cè)P+動(dòng)作，B側(cè)P+動(dòng)作，而兩側(cè)的P-均不動(dòng)作。所以?xún)蓚?cè)保護(hù)滿(mǎn)足跳閘條件，短路器1、2跳閘，切除故障點(diǎn)。如果是在BC線(xiàn)路上故障，短路器3、4跳閘。而短路器1、2由于B側(cè)P-動(dòng)作，發(fā)信機(jī)發(fā)信，所以短路器1、2不動(dòng)作。圖8—9為一個(gè)多電源環(huán)網(wǎng)，當(dāng)D點(diǎn)故障時(shí)，線(xiàn)路MN和MP上的功率流向如圖中實(shí)線(xiàn)所示，而當(dāng)6DL跳閘后，MN線(xiàn)路上的功率流向?yàn)閺腘向M，如圖中虛線(xiàn)所示。6DL跳閘前，MN線(xiàn)路上N側(cè)P-動(dòng)作，發(fā)出閉所信號(hào)，1DL、2DL均不跳閘，當(dāng)6DL跳開(kāi)后MN線(xiàn)路上的功率方向發(fā)生變化，即N側(cè)P-返回，P+動(dòng)作，而M側(cè)P+返回，P-動(dòng)作。如果N側(cè)P+動(dòng)作快，而M側(cè)P+返回慢，就會(huì)有一小段時(shí)間，兩側(cè)均為P+動(dòng)作，從而停止發(fā)信，1DL、2DL保護(hù)誤動(dòng)。解決的方法有兩種，其一是加延時(shí)，即先感受為區(qū)外故障，之后若感受為區(qū)內(nèi)故障，連續(xù)停信時(shí)間必須大于60ms才能跳閘。其二是讓P-動(dòng)作優(yōu)先于P+，一旦P-動(dòng)作則閉鎖P+動(dòng)作回路。這樣，在上述情況下，一開(kāi)始MN線(xiàn)路上N側(cè)P-動(dòng)作，由于P-先動(dòng)作，閉鎖N側(cè)P+動(dòng)作回路，這樣在功率倒向后，仍能可靠發(fā)出閉鎖信號(hào)。距離保護(hù)所謂距離保護(hù)，就是反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，并根據(jù)該距離的遠(yuǎn)近確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。當(dāng)故障點(diǎn)距保護(hù)安裝處越近時(shí)，保護(hù)感受到的距離越小，動(dòng)作時(shí)間就越短；反之，當(dāng)故障點(diǎn)離保護(hù)越遠(yuǎn)，保護(hù)感受到的距離越大，動(dòng)作時(shí)間就越長(zhǎng)。這樣，故障將總是由距故障點(diǎn)近的保護(hù)首先切除，從而保證在任何形狀電網(wǎng)中，故障線(xiàn)路都能有選擇地切除。1．距離保護(hù)的組成⑴測(cè)量元件。作用是測(cè)量故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗（距離），并與整定阻抗進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否動(dòng)作。測(cè)量元件通常采用阻抗繼電器，是保護(hù)中的關(guān)鍵元件。⑵起動(dòng)元件。它的主要作用是當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，立即起動(dòng)整套保護(hù)，并可兼作距離Ⅲ短的測(cè)量元件。起動(dòng)元件可采用電流繼電器或阻抗繼電器，也可采用反應(yīng)負(fù)序、零序電流或其他增量的電流元件。⑶方向元件。它是判別故障時(shí)短路功率的方向，防止在保護(hù)安裝處反方向故障時(shí)誤動(dòng)。一般采用功率方向繼電器，也可采用具有方向性的阻抗繼電器，兼作測(cè)量元件。⑷時(shí)間元件。它的作用是建立距離Ⅱ段和Ⅲ段的動(dòng)作時(shí)限，以保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性。通常采用時(shí)間繼電器或時(shí)間電路作時(shí)間元件。2．距離保護(hù)的基本原理距離保護(hù)的測(cè)量元件應(yīng)能測(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離。而測(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，實(shí)際上是測(cè)量故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的線(xiàn)路阻抗。故障時(shí)，保護(hù)安裝處的母線(xiàn)電壓?與母線(xiàn)流向線(xiàn)路的電流?的比值即為故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的線(xiàn)路阻抗ZK。若假設(shè)保護(hù)用電流互感器和電壓互感器變比均為1，則測(cè)量元件的阻抗Zm=?m/?m=?/?=ZK。測(cè)量元件將側(cè)得的阻抗Zm與整定阻抗ZS進(jìn)行比較，當(dāng)Zm＜ZS時(shí)，表明故障在保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)Zm＞ZS時(shí)，表明故障在保護(hù)范圍外，保護(hù)不動(dòng)作。所以距離保護(hù)又叫低阻抗保護(hù)。由于ZK只與故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離有關(guān)，基本上不受運(yùn)行方式的影響。距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限t與故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離l的關(guān)系，稱(chēng)為距離保護(hù)的時(shí)限特性。目前廣泛采用的是三段式階梯時(shí)限特性，如圖8—10所示。距離保護(hù)的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段與電流保護(hù)的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段相似，其根本不同之處是距離保護(hù)各段的保護(hù)范圍基本上不隨運(yùn)行方式而改變。為了保證選擇性，瞬時(shí)動(dòng)作的距離Ⅰ段保護(hù)范圍應(yīng)限制在本線(xiàn)路內(nèi)，如圖8—10中保護(hù)Ⅱ段的測(cè)量元件的整定阻抗Z/zd1應(yīng)小于線(xiàn)路阻抗ZAB,通常距離Ⅰ段的保護(hù)范圍為被保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)的80—85%，其動(dòng)作時(shí)間為元件的固有動(dòng)作時(shí)間。距離Ⅱ段整定阻抗相似帶時(shí)限電流速段，即其保護(hù)范圍不超過(guò)相鄰下一線(xiàn)路距離Ⅰ段的保護(hù)范圍，同時(shí)在時(shí)限上與相鄰的下一線(xiàn)路距離Ⅰ段的動(dòng)作時(shí)限t/2進(jìn)行配合，即t//1=t/1+Δt距離Ⅰ段和Ⅱ段可共同作為線(xiàn)路的主保護(hù)。距離Ⅲ段作為本線(xiàn)路距離Ⅰ段、Ⅱ段的近后備及作相鄰下一線(xiàn)路得遠(yuǎn)后備保護(hù)，其整定阻抗的選擇與過(guò)電流保護(hù)相似，應(yīng)躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定，動(dòng)作時(shí)限也按階梯原則整定。3．阻抗繼電器⑴全阻抗繼電器。全阻抗繼電器的特性圓是以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心、以整定阻抗Zzd為半徑所作的一個(gè)圓，如圖8—11所示。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，當(dāng)測(cè)量阻抗Zj落在圓上時(shí)繼電器剛好動(dòng)作，對(duì)應(yīng)此時(shí)的阻抗叫繼電器的動(dòng)作阻抗，以Zdz.j表示。當(dāng)采用絕對(duì)值比較方式是，這種阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗條件是：∣Zj∣≤∣Zzd∣不論?j與?j間相位差φ，此時(shí)總是成立的，因此全阻抗繼電器無(wú)方向性。將式兩邊同乘以電流?j，則得動(dòng)作電壓條件為∣?jZj∣≤∣?jZzd∣電壓?jZj可通過(guò)中間變壓器TV取得，當(dāng)TV的輸入電壓為?j時(shí)，使輸出電壓KU?j=?jZj。而?jZj可以通過(guò)電抗變壓器TL取得，當(dāng)輸入電流為?j時(shí)，使輸出電壓KI?j=?jZj。故上式可寫(xiě)成∣KU?j∣≤∣KI?j∣移相得∣?j/?j∣≤∣KI/KU∣由此可知，采用絕對(duì)值比較的全阻抗繼電器可按圖8—12接線(xiàn)。這里有三個(gè)參數(shù)需分辨清楚：①測(cè)量阻抗Zj（繼電器端子上的感受電抗），即?/?隨故障點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的距離而變。②動(dòng)作阻抗Zdz.j（繼電器剛好動(dòng)作時(shí)的測(cè)量阻抗），即保護(hù)范圍邊界短路時(shí)的測(cè)量阻抗。③整定阻抗Zzd(根據(jù)動(dòng)作阻抗選擇繼電器參數(shù)KUKI所決定的阻抗),其值應(yīng)與動(dòng)作阻抗相近，整定阻抗預(yù)定了保護(hù)范圍。?⑵方向阻抗繼電器上述全阻抗繼電器無(wú)方向性，不能判別短路故障的方向，若采用它作測(cè)量元件，有時(shí)尚需另加一個(gè)方向元件與之配合。而方向阻抗繼電器可滿(mǎn)足這一要求，其特性圓是一個(gè)以整定阻抗Zzd為直徑，圓周過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的圓，如圖8—13所示。園內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。當(dāng)保護(hù)正方向故障時(shí)，測(cè)量阻抗Zj位于第Ⅰ象限，只要Zj落在園內(nèi)，繼電器就動(dòng)作。而保護(hù)反方向短路時(shí)，Zj位于第Ⅲ象限，不可能落在園內(nèi)，繼電器就不會(huì)動(dòng)作，故該繼電器的動(dòng)作具有方向性。電流速斷保護(hù)第四節(jié)發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線(xiàn)的相間短路，是發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)。1．帶斷線(xiàn)監(jiān)視的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)圖8—14為帶斷線(xiàn)監(jiān)視的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理接線(xiàn)圖，保護(hù)采用三相式接線(xiàn)，1KD—3KD為差動(dòng)繼電器。在差動(dòng)回路的中性線(xiàn)上接有斷線(xiàn)監(jiān)視電流繼電器KMD，KPO為出口中間繼電器，其線(xiàn)圈上并聯(lián)的電阻Rf是為了提高信號(hào)繼電器KS的可靠性。保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)按在正常情況下，電流互感器二次斷線(xiàn)時(shí)保護(hù)不動(dòng)作的條件整定。即IPU=KrelILG斷線(xiàn)監(jiān)視繼電器的動(dòng)作電流IPUK應(yīng)按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流整定，一般為IPUK=0.2ILG/nT整定之后還應(yīng)按保護(hù)范圍內(nèi)的最小短路電流來(lái)校驗(yàn)靈敏度，一般要求不小于2。在靠近中性點(diǎn)發(fā)生相間短路時(shí)，短路電流非常小，保護(hù)可能不動(dòng)作，即為縱差動(dòng)保護(hù)的死區(qū)。2．采用BCH—2型差動(dòng)繼電器的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)如圖8—15為BCH—2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理圖。當(dāng)電流互感器二次回路斷線(xiàn)時(shí)，斷線(xiàn)相差動(dòng)繼電器的差動(dòng)線(xiàn)圈及其三個(gè)平衡線(xiàn)圈中均通過(guò)數(shù)值相等的負(fù)荷電流，由于每相繼電器的差動(dòng)線(xiàn)圈與平衡線(xiàn)圈反極性串聯(lián)，因此，斷線(xiàn)相差動(dòng)繼電器鐵心中的工作磁通相互抵消，該繼電器不會(huì)動(dòng)作。在非斷線(xiàn)相的差動(dòng)繼電器中，只有平衡線(xiàn)圈通過(guò)負(fù)荷電流，只要適當(dāng)?shù)倪x擇平衡線(xiàn)圈的匝數(shù)，就可以使非斷線(xiàn)繼電器不動(dòng)作。一般經(jīng)過(guò)選擇有：IPUK=0.55ILG2可見(jiàn)動(dòng)作電流小，故內(nèi)部短路時(shí)靈敏度高，以稱(chēng)之為高靈敏度的縱差保護(hù)。二．發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)發(fā)電機(jī)繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)不能反應(yīng)，所以裝設(shè)了發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)。1．橫差電流保護(hù)對(duì)于定子繞組的每一支路中性點(diǎn)側(cè)都有引出端的發(fā)電機(jī)，可以采用定子繞組單繼電器的橫差電流保護(hù)，其保護(hù)的接線(xiàn)原理如圖8—16所示。一般根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保護(hù)的動(dòng)作電流通常取為發(fā)電機(jī)額定電流的20—30%，即IPU=(0.2—0.3)Ie當(dāng)短路的匝數(shù)非常少時(shí)，中性連線(xiàn)的電流很小，因此保護(hù)將不動(dòng)作，出現(xiàn)死區(qū)。2．反應(yīng)零序電壓的匝間短路保護(hù)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行及相間短路時(shí)，無(wú)零序電壓。定子繞組單相接地時(shí)，故障相對(duì)地電壓等于零，中相點(diǎn)對(duì)地電壓上升為相電壓，此時(shí)三相定子繞組對(duì)中性點(diǎn)的電壓仍然對(duì)稱(chēng)，不出現(xiàn)零序電壓。若定子繞組發(fā)生匝間短路，則機(jī)端三相對(duì)中性點(diǎn)電壓不對(duì)稱(chēng)，因而出現(xiàn)零序電壓，因此可利用此零序電壓來(lái)構(gòu)成定子繞組的匝間短路保護(hù)。其原理接線(xiàn)如圖8—17所示。此種保護(hù)仍存在死區(qū)。3．反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流的匝間短路保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，定子繞組電流中有負(fù)序分量，負(fù)序分量建立的負(fù)序磁場(chǎng)，以同步轉(zhuǎn)速沿與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。因此，負(fù)序磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二次諧波電勢(shì)，轉(zhuǎn)子回路中出現(xiàn)了二次諧波電流，利用該二次諧波電流，可以實(shí)現(xiàn)匝間短路保護(hù)。圖8—18示出了該保護(hù)的原理圖。采用負(fù)序功率方向繼電器后，保護(hù)的整定值只需按躲開(kāi)與發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)允許的最大不對(duì)稱(chēng)度相對(duì)應(yīng)的在轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)的二次諧波電流來(lái)整定，其靈敏度較高。三．發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)發(fā)電機(jī)定子外殼是接地的，當(dāng)某相絕緣損壞發(fā)生對(duì)外殼短路時(shí)就是單相接地，單相接地發(fā)生的機(jī)會(huì)比匝間或相間短路多。一般規(guī)定，發(fā)生單相接地時(shí)，接地電流小于5A時(shí)，一般裝設(shè)作用于信號(hào)的接地保護(hù)；當(dāng)接地電流大于5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)作用于跳閘的單相接地保護(hù)。1．反應(yīng)零序電流的定子繞組單相接地保護(hù)反應(yīng)零序電流的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)，通常用于并聯(lián)在發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)上運(yùn)行的發(fā)電機(jī)。利用發(fā)電機(jī)內(nèi)、外部接地時(shí)，流過(guò)零序電流互感器的零序電流差別較大的特點(diǎn)，保護(hù)將有足夠的靈敏型，如圖8—19所示。保護(hù)的動(dòng)作電流可只按躲開(kāi)外部單相接地時(shí)流過(guò)零序電流互感器的零序電流和正常情況下零序電流互感器二次側(cè)出現(xiàn)的不平衡電流來(lái)整定。保護(hù)一般帶有1—2S的時(shí)限，以躲開(kāi)外部單相接地時(shí)暫態(tài)電容電流的影響。2．反應(yīng)零序電壓的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)對(duì)于發(fā)電機(jī)—變壓器組，接地電容電流較少，所以一般裝設(shè)反應(yīng)零序電壓的接地保護(hù)，如圖8—20所示。從機(jī)端電壓互感器開(kāi)口三角側(cè)取得3?0，過(guò)電壓繼電器KV通過(guò)三次諧波濾過(guò)器接于開(kāi)口三角形的兩端。電壓繼電器的動(dòng)作電壓可整定為10V左右。3．具有100%保護(hù)范圍的發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù)上面兩種發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)都存在著死區(qū)，利用3次諧波電壓和基波零序電壓可構(gòu)成的雙頻式100%定子接地保護(hù)，如圖8—21所示。圖中，?N和?S分別表示由中性點(diǎn)和機(jī)端取得的交流電壓，由電抗變壓器1TL的一次繞組與電容C1組成對(duì)3次諧波串聯(lián)諧振電路，由電感L1和電容C3組成基波串聯(lián)諧振電路，因此加于整流橋ZL1的交流電壓基本上是3次諧波電壓，該電壓與機(jī)端3次諧波電壓成比例。ZL1的整流電壓經(jīng)C5濾波后作為動(dòng)作量加入執(zhí)行元件。電抗變壓器2TL的一次繞組與電容C2組成3次諧波串聯(lián)諧振電路，電感L2與電容C4組成基波串聯(lián)諧振電路，因此加于整流橋ZL2的交流電壓基本上也是3次諧波電壓，該電壓與中性點(diǎn)3次諧波電壓成比例。ZL2的整流電壓經(jīng)C6濾波后作為制動(dòng)量加入執(zhí)行元件。執(zhí)行元件兩端電壓為：Uab=|?S3|—|?N3|正常情況下，|?S3|＜|?N3|，Uab＜0，執(zhí)行元件不動(dòng)作；而在α＜50%處發(fā)生單相接地故障時(shí)，|?S3|＞|?N3|，Uab＞0，執(zhí)行元件動(dòng)作。調(diào)節(jié)電位器RW1便可改變保護(hù)的整定值。中間變壓器TV的一次側(cè)接至機(jī)端電壓互感器1TV的開(kāi)口三角形側(cè)，反應(yīng)機(jī)端基波零序電壓。經(jīng)整流橋ZL3整流和Π型濾波器濾波后的直流電壓加于電位器RW2，調(diào)節(jié)其滑動(dòng)端，可以改變基波零序部分的啟動(dòng)電壓。當(dāng)接地靠近機(jī)端時(shí)，基波零序電壓較高，執(zhí)行元件動(dòng)作。由上述可見(jiàn)，3次諧波電壓部分用于反應(yīng)α＜50%范圍內(nèi)的接地故障，故障點(diǎn)越靠近中性點(diǎn)，該部分保護(hù)的靈敏性越高；基波零序電壓部分用于反應(yīng)α＞15%范圍內(nèi)的接地故障，故障點(diǎn)越接近機(jī)端，該保護(hù)部分的靈敏性越高。這樣，雙頻式保護(hù)構(gòu)成了有100%保護(hù)區(qū)的定子繞組單相接地保護(hù)。發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)1．失磁保護(hù)的判據(jù)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的主要判據(jù)都是依據(jù)失磁后發(fā)電機(jī)定子回路的參數(shù)變化來(lái)判斷的。一般主要判據(jù)有以下三種：⑴監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率方向的變化。⑵監(jiān)測(cè)機(jī)端測(cè)量阻抗是否落入靜態(tài)邊界圓內(nèi)。⑶監(jiān)測(cè)機(jī)端測(cè)量阻抗是否落入異步阻抗圓內(nèi)。為了防止失磁保護(hù)在其它非失磁情況下誤動(dòng)，還應(yīng)在主判據(jù)的基礎(chǔ)上再加入一些閉鎖措施。通常稱(chēng)這些措施為輔助判據(jù)。在失磁保護(hù)中，常用輔助判據(jù)主要有以下五種：⑴轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓UL降低。⑵負(fù)序分量出現(xiàn)。因失磁過(guò)程中，定子三相電路仍然是對(duì)稱(chēng)的，無(wú)負(fù)序分量出現(xiàn)，而在發(fā)生各種短路時(shí)，總是伴隨有負(fù)序分量出現(xiàn)，即使是三相短路，在短路初期也會(huì)短時(shí)出現(xiàn)負(fù)序分量。⑶利用延時(shí)躲過(guò)系統(tǒng)振蕩。因?yàn)榘l(fā)生振蕩時(shí)，失磁阻抗繼電器總是周期性地動(dòng)作，而失磁失步后，測(cè)量阻抗則穩(wěn)定地落在異步阻抗圓內(nèi)。⑷電壓回路斷線(xiàn)閉鎖。以防止電壓互感器二次斷線(xiàn)時(shí)阻抗元件動(dòng)作。⑸利用操作閉鎖。例如當(dāng)發(fā)電機(jī)并列時(shí)，為防止失磁阻抗繼電器的誤動(dòng)，可采用操作閉鎖的方法將失磁保護(hù)閉鎖，并列完成后再自動(dòng)投入失磁保護(hù)。2．失磁保護(hù)的構(gòu)成及原理圖8—22是一種以靜穩(wěn)邊界圓為主判據(jù)，轉(zhuǎn)子低電壓為輔助判據(jù)的失磁保護(hù)原理方框圖。圖中Z為失磁阻抗繼電器，其動(dòng)作特性為靜穩(wěn)邊界阻抗圓。U＜為低電壓元件，UL＜為轉(zhuǎn)子低電壓元件。當(dāng)發(fā)生失磁故障時(shí)，如母線(xiàn)電壓降低到保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的允許電壓一下，同時(shí)，轉(zhuǎn)子低電壓元件動(dòng)作，則Y1有輸出，經(jīng)延時(shí)t1跳閘。延時(shí)t1用以躲開(kāi)振蕩過(guò)程中短時(shí)的電壓降低，一般取0.5—1S。如果失磁后機(jī)端測(cè)量阻抗進(jìn)入靜穩(wěn)邊界圓內(nèi)，Z元件動(dòng)作，同時(shí)轉(zhuǎn)子低電壓元件動(dòng)作，Y2有輸出，經(jīng)時(shí)間元件t2延時(shí)跳閘。Y2動(dòng)作后立即發(fā)出失磁信號(hào)，說(shuō)明發(fā)電機(jī)已與系統(tǒng)失去同步。延時(shí)t2躲過(guò)系統(tǒng)振蕩與自同期并列的影響，一般取1—1.5S。在發(fā)電機(jī)外部短路或電壓互感器二次回路斷線(xiàn)時(shí)，由于UL＜元件不會(huì)動(dòng)作，因而失磁保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。當(dāng)電壓互感器斷線(xiàn)時(shí)，可由U＜元件經(jīng)延時(shí)，t3發(fā)出失壓信號(hào)。第五節(jié)變壓器保護(hù)變壓器瓦斯保護(hù)在油浸式變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，由于故障點(diǎn)電弧的作用，變壓器油及其它絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體，利用這種氣體實(shí)現(xiàn)的保護(hù)稱(chēng)為瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)的測(cè)量元件是氣體繼電器，它安裝在變壓器油箱與油枕間的連接管道上。為便于氣流順利通過(guò)氣體繼電器，變壓器的頂蓋與水平面間應(yīng)有1—1.5%的坡度，連接管道應(yīng)有2—4%的坡度。瓦斯繼電器的型式較多，這里以性能較好的開(kāi)口杯擋板式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行介紹。開(kāi)口杯擋板式氣體繼電器的結(jié)構(gòu)如圖8—23所示。上部有一個(gè)附帶永久磁鐵4的開(kāi)口杯5，下部有一面附帶永久磁鐵11的擋板10。正常情況下，繼電器內(nèi)充滿(mǎn)油，開(kāi)口杯在油的浮力與重錘6的作用下，處于上翹位置，永久磁鐵4遠(yuǎn)離干簧接點(diǎn)15，干簧接點(diǎn)15斷開(kāi)。擋板10在彈簧9的保持下，處于正常位置，其附帶的永久磁鐵11遠(yuǎn)離干簧接點(diǎn)13，干簧接點(diǎn)13可靠斷開(kāi)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生少量氣體，匯集在瓦斯繼電器的上部，迫使瓦斯繼電器內(nèi)油面下降，使開(kāi)口杯露出油面。物體在氣體中所受浮力比在油中受到的浮力小，因而開(kāi)口杯失去平衡，繞軸落下，永久磁鐵4隨之落下，接通干簧觸點(diǎn)，發(fā)生輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)。當(dāng)變壓器嚴(yán)重漏油時(shí)，同樣會(huì)發(fā)生“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，形成強(qiáng)烈油流，油流從油箱通過(guò)瓦斯繼電器沖向油枕，該油流速度將超過(guò)重瓦斯（下?lián)醢澹┱ǖ挠土魉俣?，油流?duì)擋板的沖擊力將克服彈簧的作用力，擋板被沖動(dòng)，永久磁鐵靠近干簧接點(diǎn)，使干簧接點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘脈沖，斷開(kāi)變壓器各電源側(cè)的斷路器。瓦斯保護(hù)的原理接線(xiàn)如圖8—24所示，瓦斯繼電器KG的輕瓦斯觸點(diǎn)（上觸點(diǎn)）閉合，延時(shí)發(fā)出“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。重瓦斯觸點(diǎn)（下觸點(diǎn)）閉合后，經(jīng)信號(hào)繼電器KS、切換壓板，起動(dòng)出口中間繼電器KPO，作用于跳開(kāi)變壓器斷路器。出口中間繼電器是自保持中間繼電器。切換壓板的作用是改變重瓦斯的出口方式，當(dāng)變壓器換油或氣體繼電器實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)切換壓板，將保護(hù)換接于電阻R回路，以防止重瓦斯誤動(dòng)跳閘。變壓器縱差動(dòng)保護(hù)變壓器縱差動(dòng)保護(hù)主要用來(lái)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部、套管及引出線(xiàn)上的各種短路故障。其原理接線(xiàn)如圖8—25所示。變壓器兩側(cè)裝設(shè)的電流互感器按循環(huán)電流法接線(xiàn)，兩電流互感器之間為縱差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍。由于變壓器兩側(cè)電流的大小和相位都不相同，兩側(cè)互感器的型式、變比和接線(xiàn)方式也不相同，并且在靠近電源側(cè)有勵(lì)磁電流存在，特別是在空載合閘時(shí)，將有很大的勵(lì)磁涌流出現(xiàn)。這些特點(diǎn)都將導(dǎo)致差動(dòng)回路中的不平衡電流大大增加，使變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)處于不利的工作條件下，這就構(gòu)成了變壓器縱差保護(hù)的特殊性。所以為保證保護(hù)的可靠性，應(yīng)采取措施減小或消除不平衡電流對(duì)保護(hù)的影響。一般采取的措施有：⑴當(dāng)變壓器采用Y/Δ接線(xiàn)時(shí)，變壓器兩側(cè)的電流互感器應(yīng)采用Δ/Y接線(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償。⑵當(dāng)變壓器兩側(cè)的電流互感器的變比不能理想匹配時(shí)，應(yīng)增設(shè)平衡線(xiàn)圈，實(shí)現(xiàn)數(shù)值補(bǔ)償。⑶對(duì)于空載合閘時(shí)出現(xiàn)的勵(lì)磁涌流，可采用帶短路線(xiàn)圈的速飽和型差動(dòng)繼電器來(lái)消除這種影響。⑷對(duì)于外部短路時(shí)所產(chǎn)生的不平衡電流，可通過(guò)提高保護(hù)的整定值躲開(kāi)這種影響。變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定原則⑴按躲過(guò)變壓器空載合閘和外部短路故障后，電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流整定。Idz=KKIN式中：KK—可靠系數(shù)，取1.3；IN—變壓器額定電流。⑵按躲過(guò)外部短路時(shí)的最大不平衡電流整定。Idz=KKIbp.max=KK(0.2Ik.max)式中：KK—可靠系數(shù)，取1.3；Ibp.max—最大不平衡電流；Ik.max—外部故障時(shí)最大短路電流的周期分量。⑶考慮電流互感器二次回路斷線(xiàn)，按躲過(guò)變壓器正常運(yùn)行的最大負(fù)荷電流整定。Idz=KKIfh.max式中：KK—可靠系數(shù)，取1.3；Ifh.max—變壓器正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流，在最大負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可用變壓器的額定電流?？筛鶕?jù)以上三個(gè)條件算出的結(jié)果，選用其中最大者作為整定值。變壓器的接地保護(hù)1．中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù)圖8—26示出了中性點(diǎn)直接接地雙繞組變壓器的零序電流保護(hù)原理圖。保護(hù)用電流互感器接于中性點(diǎn)引出線(xiàn)上，其額定電壓可選擇低一級(jí)的，其變比根據(jù)接地短路電流引起的熱穩(wěn)定和電動(dòng)力穩(wěn)定條件來(lái)選擇。保護(hù)的動(dòng)作電流按與被保護(hù)側(cè)母線(xiàn)零序電流保護(hù)后備段在靈敏系數(shù)上配合的條件整定。保護(hù)的靈敏度按后備保護(hù)范圍末端接地短路校驗(yàn)，靈敏度不小于1.2。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比引出線(xiàn)零序電流后備段的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)階梯時(shí)限。2．中性點(diǎn)可能接地或不接地變壓器的接地短路保護(hù)⑴分級(jí)絕緣變壓器分級(jí)絕緣變壓器，其中性點(diǎn)的耐壓強(qiáng)度較低，若中性點(diǎn)未裝放電保護(hù)，為防止中性點(diǎn)絕緣在工頻過(guò)電壓作用下?lián)p壞，不允許在無(wú)接地中性點(diǎn)的情況下帶接地故障點(diǎn)運(yùn)行，因此，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地變壓器，然后切除中性點(diǎn)接地變壓器。圖8—27示出了這種變壓器（無(wú)放電間隙）接地保護(hù)的原理接線(xiàn)圖，其中t1＞t2。⑵全絕緣變壓器全絕緣變壓器的接地故障保護(hù)原理框圖如圖8—28所示。變壓器除裝設(shè)零序電流保護(hù)外，還增設(shè)零序電壓保護(hù)，作為變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)的保護(hù)。零序電壓元件的動(dòng)作值應(yīng)躲開(kāi)部分中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時(shí)，保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)的最大零序電壓，一般可取UPUO=180V。由于零序電壓保護(hù)僅在系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，且中性點(diǎn)接地的變壓器已全部斷開(kāi)后才動(dòng)作，因此保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限無(wú)需與電網(wǎng)中其它接地保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限相配合，可以整定的很小。為躲開(kāi)電網(wǎng)單相接地短路時(shí)的暫態(tài)過(guò)程的影響，保護(hù)通常帶0.3—0.5S的延時(shí)。第六節(jié)微機(jī)型線(xiàn)路保護(hù)本節(jié)以WXH—11型系列微機(jī)型線(xiàn)路保護(hù)為列說(shuō)明其結(jié)構(gòu)。硬件原理該裝置配置有高頻、距離、零序和綜合重合閘的四個(gè)CPU插件，管理人機(jī)對(duì)話(huà)、打印、多CPU之間通信的接口插件，變換插件，以VFC為原理的兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換插件，開(kāi)關(guān)量輸出、開(kāi)關(guān)量輸入、邏輯、跳閘、信號(hào)，告警及逆變電源插件。接口插件面板上裝有復(fù)位鍵、液晶顯示器、鍵盤(pán)、打印機(jī)插座，主要電路作用如下：1．與各CPU進(jìn)行串行通信的接口電路接口插件主要完成人機(jī)對(duì)話(huà)及巡檢等功能，而這些功能依賴(lài)于各單片機(jī)的串行接口、該插件單片機(jī)內(nèi)串行接口與各保護(hù)插件的串行口按輻射狀相連，每個(gè)保護(hù)插件都可以同接口進(jìn)行雙向的串行通信，而各保護(hù)插件之間不能互相通信，如圖8—29所示。圖中CPU0、CPU1、CPU2、CPU3、CPU4分別代表接口、高頻、距離、零序電流和綜合插件。正常運(yùn)行狀態(tài)，接口插件不斷地通過(guò)串行口向各CPU插件發(fā)出巡檢令，當(dāng)各CPU均正常時(shí)，應(yīng)分別作出回答。如果某一CPU插件自檢出硬件故障，一方面驅(qū)動(dòng)該CPU告警繼電器，一方面收到巡檢令后向接口插件傳送故障信息及出錯(cuò)碼，接口插件收到錯(cuò)碼后，驅(qū)動(dòng)總告警繼電器，并顯示（或打?。┏龉收闲畔ⅰＨ绻涌诓寮l(fā)巡檢令，某一CPU未作回答，則接口插件通過(guò)外部復(fù)位開(kāi)關(guān)量輸出強(qiáng)制使該CPU復(fù)位，然后再發(fā)巡檢令，如果仍得不到回答，則驅(qū)動(dòng)總告警開(kāi)關(guān)量輸出，并顯示（或打?。┏鲈揅PU出錯(cuò)信息。采用先復(fù)位后報(bào)警是為了防止某一保護(hù)插件因干擾造成程序出錯(cuò)但無(wú)硬件損壞時(shí)，可在復(fù)位后使其恢復(fù)正常工作，不必告警。如果人機(jī)對(duì)話(huà)插件發(fā)生故障而不能執(zhí)行循環(huán)檢測(cè)程序時(shí)，其它CPU插件在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)收不到巡檢命令，就驅(qū)動(dòng)巡檢中斷繼電器告警。2．鍵盤(pán)輸入電路通過(guò)鍵盤(pán)并借助于液晶顯示可以輸入命令、地址和數(shù)據(jù)。3．液晶顯示電路正常運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)顯示器顯示裝置的工作狀態(tài)，調(diào)試時(shí)，可顯示命令、數(shù)據(jù)。4．硬件時(shí)鐘電路正常時(shí)可自動(dòng)、手動(dòng)設(shè)置年、月、日、時(shí)、分、秒，并自動(dòng)辨別月結(jié)束。其電源由直流供電，直流電消失時(shí)，由電池供電，以保持時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行。5．硬件自復(fù)位電路如圖8—30所示，每隔500ms由MC146818的SQW端發(fā)送一標(biāo)準(zhǔn)脈沖，給74LS393計(jì)數(shù)器的輸入端，8031單片機(jī)定時(shí)對(duì)74LS393計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢測(cè)并清零。如果接口插件由于程序出錯(cuò)不能對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢測(cè)并清零，那么經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，74LS393計(jì)數(shù)器將通過(guò)其2QD端向8031發(fā)復(fù)位信號(hào)，使接口插件重新投入正常工作。另外，接口插件設(shè)有兩路開(kāi)入量，即啟動(dòng)反饋開(kāi)入量與外部P鍵開(kāi)入量，通過(guò)啟動(dòng)反饋來(lái)完成整理總報(bào)告的功能，通過(guò)外部P鍵開(kāi)入量來(lái)完成復(fù)制總報(bào)告功能。第七節(jié)廠(chǎng)用電源快速切換裝置廠(chǎng)用電源切換方式在發(fā)電廠(chǎng)中，保證廠(chǎng)用電連續(xù)可靠供電是保證發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的基本條件，廠(chǎng)用工作電源和備用電源之間的快速切換是實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)用電連續(xù)可靠供電的重要手段，按工作電源和備用電源之間的切換方式不同，分為以下幾種類(lèi)型。1．按開(kāi)關(guān)動(dòng)作順序分類(lèi)⑴并聯(lián)切換。先合上備用電源，兩電源短時(shí)并聯(lián)，再跳開(kāi)工作電源，這種方式多用于正常切換。并聯(lián)切換方式又分為并聯(lián)自動(dòng)切換和并聯(lián)半自動(dòng)切換兩種。⑵串聯(lián)切換。先跳開(kāi)工作電源，再合上備用電源，母線(xiàn)斷電時(shí)間至少為備用開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間，此中方式多用于事故切換。⑶同時(shí)切換。這種方式介于并聯(lián)切換和串聯(lián)切換之間。合備用電源命令在跳工作電源命令發(fā)出之后、工作電源開(kāi)關(guān)跳開(kāi)之前發(fā)出。母線(xiàn)斷電時(shí)間大于0而小于備用電源開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間，可設(shè)置延時(shí)來(lái)調(diào)整。這種方式既可用于正常切換，也可用于事故切換。2．按啟動(dòng)原因分類(lèi)⑴正常切換。由運(yùn)行人員手動(dòng)啟動(dòng)，快切裝置按事先設(shè)定的手動(dòng)切換方式（并聯(lián)、同時(shí)）進(jìn)行分合閘操作。⑵事故切換。由保護(hù)啟動(dòng)，發(fā)變組、廠(chǎng)用變和其他保護(hù)出口跳工作進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的同時(shí)，啟動(dòng)快切裝置進(jìn)行切換，快切裝置按事先設(shè)定的自動(dòng)切換方式（串聯(lián)、同時(shí)）進(jìn)行分合閘操作。⑶不正常切換。有兩種情況，一是母線(xiàn)失壓，母線(xiàn)電壓低于整定電壓達(dá)到整定時(shí)間后，裝置自行啟動(dòng)，并按自動(dòng)方式進(jìn)行切換。二是工作開(kāi)關(guān)誤跳，由工作開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)啟動(dòng)裝置，在切換條件滿(mǎn)足時(shí)合上備用電源。3．按切換速度分類(lèi)按切換速度可分為：快速切換、短延時(shí)切換、同期捕樸捉切換、長(zhǎng)延時(shí)切