微機繼電保護基本原理

微機繼電保護基本原理第一頁，共71頁。培訓內(nèi)容：1、繼電保護的作用；2、繼電保護的四性及相互關系；3、繼電保護的發(fā)展歷程；4、微機保護基本原理；5、線路保護的基本原理；6、變壓器保護的基本原理；7、電動機保護的基本原理；8、電容器保護的基本原理；9、備自投的基本原理；第二頁，共71頁。繼電保護的作用一、系統(tǒng)發(fā)生短路時可能產(chǎn)生的后果1、通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；2、短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起它們的損壞或縮短使用壽命；3、電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品的質(zhì)量；4、破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至瓦解整個系統(tǒng)。二、繼電保護的概念：當系統(tǒng)一旦發(fā)生故障時，保證系統(tǒng)能有選擇性的、快速的切除故障的裝置，稱為繼電保護裝置；原來實現(xiàn)此功能的裝置是由繼電器組合來實現(xiàn)的，故稱為繼電保護裝置，而目前繼電器已被電子元件及計算機替代，但仍沿用此名稱。在電力部門常用繼電保護一詞泛指機電保護技術(shù)或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。第三頁，共71頁。三、繼電保護的基本任務：1、自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行；2、反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件，動作于發(fā)信號、減負荷或跳閘。第四頁，共71頁。繼電保護的四性及相互關系一、繼電保護的4個基本要求：1、選擇性：即保護裝動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量減少，讓無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。1）d1、d2、d3短路的切除范圍。2）考慮拒動的可能：遠后備、近后備。第五頁，共71頁。2、速動性：快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。3、靈敏性：指對其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反映能力。在保護范圍內(nèi)，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能敏銳的正確反映。 靈敏系數(shù)：檢驗保護裝置所保護的范圍發(fā)生故障時，繼電保護裝置的反映能力。第六頁，共71頁。

靈敏系數(shù)的含義：★反應故障參量增加而動作的保護裝置： Klm=保護區(qū)末端金屬性短路時故障參數(shù)的最小計算值/保護裝置的動作參數(shù)

★反應故障參量降低而動作的保護裝置： Klm=保護裝置的動作參數(shù)/保護區(qū)末端金屬性短路時故障參數(shù)的最大計算值4、可靠性：該動作時，不拒動；不該動作時，不誤動。第七頁，共71頁。二、四性的相互關系：1、選擇性與速動性存在矛盾，解決矛盾的方法是：1）切除故障允許有一定的延時；2）對于維持系統(tǒng)穩(wěn)定的、重要的、可能危及人生安全的故障必須保證快速切除。2、靈敏性與可靠性存在矛盾，保護設置太靈敏，容易引起“誤動”，不可靠；保護設置過分的考慮“穩(wěn)妥性”，增加了“拒動”的可能性。為了解決這個矛盾，我們一般根據(jù)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負荷性質(zhì)的不同，誤動和拒動的危害程度有所不同來進行考慮：1）系統(tǒng)中有充足的備用容量、輸電線路很多、各系統(tǒng)之間和電源與負荷之間聯(lián)系很緊密時，提高繼電保護“不拒動”的可靠性比提高“不誤動”的可靠性更為重要；2）系統(tǒng)中備用容量很少，各系統(tǒng)之間和電源與負荷之間聯(lián)系比較薄弱的情況下，提高繼電保護“不誤動”的可靠性比提高“不拒動”的可靠性更為重要。第八頁，共71頁。繼電保護的發(fā)展歷程一、繼電保護原理發(fā)展史：1、19世紀90年代出現(xiàn)了裝于斷路器上并直接作用于斷路器的一次式的電磁型過電流繼電器；2、1901年出現(xiàn)了感應型過電流繼電器；3、1908年提出比較被保護元件兩端電流的差動保護原理；4、1910年方向保護得到運用；5、1920年前后距離保護出現(xiàn)；6、1927年前后出現(xiàn)了利用高壓輸電線路上高頻載波電流傳送和比較輸電線路兩端功率方向或電流相位的高頻保護裝置；7、1950年前后出現(xiàn)了利用微波傳送電量的微波保護；8、1970年前后誕生了行波保護裝置。第九頁，共71頁。二、繼電保護裝置發(fā)展史：1、機電式繼電器：上世紀50年代以前，以電磁型、感應型、電動型繼電器為主，都具有機械轉(zhuǎn)動部分。 優(yōu)點：運用廣，積累了豐富的運行經(jīng)驗，技術(shù)比較成熟。 缺點:體積大，功耗大，動作速度慢，機械轉(zhuǎn)動部分和觸點易磨損或粘連，調(diào)試維護復雜。2、晶體管式機電保護裝置（第一代電子式靜態(tài)保護裝置）：50年代開始發(fā)展，70年代得到廣泛應用。 優(yōu)點：解決了機電式繼電器存在的缺點 缺點：易受外界電磁干擾，在初期經(jīng)常出現(xiàn)“誤動”的情況，可靠性稍差。3、集成電路繼電保護裝置（第二代電子式靜態(tài)保護裝置）：80年代后期出現(xiàn)，將數(shù)十個甚至更多的晶體管集中在一個半導體芯片上。 優(yōu)點：體積更小，工作更可靠。第十頁，共71頁。4、微機保護：90年代后，已大量投入使用，成為機電保護裝置的主要形勢。可以說微機保護代表著電力系統(tǒng)機電保護的未來，目前已成為電力系統(tǒng)保護、控制、運行調(diào)度及事故處理的統(tǒng)一計算機系統(tǒng)的組成部分。

微機保護的優(yōu)點：1）具有巨大的計算、分析和邏輯判斷能力，有存儲記憶功能，因而可以實現(xiàn)任何性能完善且復雜的保護原理；2）微機保護可以自檢，可靠性高；3）可用同一的硬件實現(xiàn)不同的保護功能，制造相對簡化，易進行標準化；4）功能強大：故障錄波，諧波分析，故障測距，事件順序記錄，調(diào)度通訊等功能。第十一頁，共71頁。微機保護的基本原理一、利用計算機技術(shù)代替繼電器技術(shù)：

利用集成電路芯片組成體積小小的保護單元箱，代替原來龐大的繼電保護柜；二、利用計算機軟件代替繼電器硬件：

如果想增加保護功能，只要增加相關軟件即可達到。比如：一條線路保護，原來只有速斷和過流保護，想增加方向保護、復合電壓閉鎖的過流保護、負序電流保護、低周低壓減載、過負荷等等，我們只是增加相關軟件，不增加任何硬件。只有在需要一些特殊功能時，才增加一些硬件。

第十二頁，共71頁。三、微機繼電保護與測控原理圖：第十三頁，共71頁。四、交流采樣原理：第十四頁，共71頁。五、香農(nóng)采樣定律第十五頁，共71頁。六、傅立葉級數(shù)變換第十六頁，共71頁。電網(wǎng)線路保護的基本原理一、階段式電流保護1、電流速斷保護：1）說明：該保護簡單可靠、動作迅速，得到廣泛應用；但缺點是不可能保護線路的全長，并且保護范圍受系統(tǒng)運行方式的影響，一般對于系統(tǒng)運行方式變化很大或線路很短的情況下使用速斷保護，效果不佳。2）分析：a）整定原則：按照躲過最大運行方式下本線路尾端三相短路時電流整定。b）為何不能保護線路的全長：保證選擇性；c）保護范圍受系統(tǒng)運行方式的影響：最大運行方式時，保護范圍最大；最小運行方式時，保護范圍最小，甚至失靈。第十七頁，共71頁。第十八頁，共71頁。2、限時電流速斷保護1）說明：有選擇性的電流速斷不能保護線路全長，故需增加一段新的保護，用以切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時也作為速斷的后備，這就引出了限時速斷保護。對于該保護的要求是：a）在任何情況下，能保護線路的全長，并具有足夠的靈敏性；b）在較小的時限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障。2）分析：a）整定原則：按照保護范圍不超出下一條線路速斷保護的范圍，動作時限比下一條線路速斷保護高出一個時間階段Δt，通常取0.5秒。b）限時速斷保護靈敏性的要求：為了保證在線路末端短路時，保護裝置一定能夠動作，對限時電流速斷保護要求Klm>1.3～1.5，以防止當線路末端短路時，出現(xiàn)一些不利于保護動作啟動的因素（如非金屬性短路、計算誤差、互感器誤差、保護裝置誤差等），使保護拒動。c）速斷與限時速斷保護配合的評價：兩個保護的聯(lián)合工作保證了全線路范圍內(nèi)的故障都能在0.5秒的時間范圍內(nèi)切除，在一般的情況下都能夠滿足速動性的要求，能夠構(gòu)成一條線路的主保護。第十九頁，共71頁。3、定時限過電流保護1）說明：由于速斷保護不能保護線路的全長，故通過限時速斷保護既可作為主保護保護本線路尾端速斷所不能保護的范圍，又能作為本線路速斷的后備保護，但限時速斷保護不能作為相鄰下一條線路的后備保護，故為了保證整個系統(tǒng)的可靠性，引入了定時限過電流保護。2) 該保護通常按照躲開最大負荷電流來整定，在正常運行情況下不應啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時，則能反映于電流的增大而動作，在一般情況下，它不僅能保護線路的全長，也能保護相鄰線路的全長，以起到后備保護的作用。第二十頁，共71頁。4、階段式電流保護的評價： 其主要優(yōu)點就是簡單、可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下的較低電壓網(wǎng)絡中獲得了廣泛應用。但其缺點是受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)運行方式變化的影響。5、電流保護CT的接線方式：三相星形接線、兩相星形接線1）兩相星形接線較為簡單經(jīng)濟，因此在中性點直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中，都廣泛采用作為相間保護。并且經(jīng)過分析，在分布很廣的中性點非直接接地電網(wǎng)中，放射性接線網(wǎng)絡居多，在此情況下，采用兩相星形接線可以保證有2/3的機會只切除一條線路，而采用三相星形接線是100％的同時切除兩條線路，不利于系統(tǒng)運行。2）三相星形接線廣泛用于發(fā)電機、變壓器等大型貴重電氣設備的保護中，能提高保護的可靠性及靈敏性（分析當過電流保護接于降壓變壓器的高壓側(cè)作為低壓側(cè)線路故障的后備保護時，如果保護采用三相星形接線，則有一相由于流有較其他兩相大一倍的電流，故靈敏系數(shù)增加了一倍。所以一般采用高后備作為線路的后備保護為好）。第二十一頁，共71頁。如上圖所示，降壓變壓器低壓側(cè)發(fā)生AB兩相短路時，在故障點有，IA2=-IB2，IC2=0，設低壓側(cè)每相繞組中的電流為別為Ia2，Ib2，Ic2，則：Ia2－Ib2＝IA2，Ib2－Ic2＝IB2，Ic2－Ia2＝IC2。由此可得：Ia2＝Ic2＝IA2/3，Ib2＝2IA2/3。根據(jù)變壓器的工作原理，即可求得高壓側(cè)電流的關系為（折算到低壓側(cè)）：IA1＝IC1，IB1＝－2IA1。由此可以看出，如果變壓器高后備采用三相保護，其B相較其他兩相大一倍的電流，因此，靈敏系數(shù)增加一倍。第二十二頁，共71頁。二、電網(wǎng)的方向性電流保護1、工作原理：1）對于單側(cè)電源網(wǎng)絡，斷路器及保護都安裝在被保護線路靠近電源的一側(cè)；而對于雙側(cè)電源網(wǎng)絡，每條線路的兩側(cè)均裝有斷路器和保護裝置。（為什么）2）方向元件應保證正方向可靠動作，反方向可靠不動作，才能保證保護有選擇性動作。

定義：電流從母線流向線路為正方向。3）圖例說明：第二十三頁，共71頁。2、關于方向保護幾個問題的說明：1）90度接線：主要防止在正方向出口附近發(fā)生三相短路、相間接地短路以及單相接地短路時，由于單相電壓數(shù)值很小，甚至為0，使保護不能判別方向，通常指保護存在“電壓死區(qū)”，可能引起保護拒動，故為了減少或消除“死區(qū)”，采用90度接線，即進行方向判斷時，A相電流對BC相間電壓進行判斷，B相電流對CA相間電壓進行判斷，C相電流對AB相間電壓進行判斷。2）采用記憶功能：采用90度接線仍然不能減小和消除三相短路時的死區(qū)，因此采用記憶回路，即保護裝置記錄故障前的幾個電壓波形，當故障發(fā)生時，將故障電流與記錄的電壓相角進行比較。第二十四頁，共71頁。第二十五頁，共71頁。三、中性點直接接地電網(wǎng)的零序保護

什么情況下中性點接地？什么情況下中性點不接地？1、中性點直接接地電網(wǎng)發(fā)生接地時零序分量的特點：1）故障點的零序電壓最高，系統(tǒng)中距離故障點越遠處的零序電壓越低。2）零序電流的分布，主要決定于送電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，而與電源的數(shù)目及位置無關。3）對于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率的方向與正序功率的方向相反，由線路流向母線。4）任一保護安裝處的零序電壓與零序電流之間的關系，與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關，保護安裝處的零序電壓實際上是該點到零序網(wǎng)絡中性點之間零序阻抗上的電壓降。5）在電力系統(tǒng)運行方式變化時，如果送電線路和中性點接地的變壓器數(shù)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡也不變。第二十六頁，共71頁。接地短路時的零序等效網(wǎng)絡第二十七頁，共71頁。2、三段式零序電流保護（與階段式保護類似，這里主要談一下1段零序。）1）零序一段（零序電路速斷）整定原則：A躲開下一條線路出口處單相或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流。B躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時所出現(xiàn)的最大零序電流。C當線路采用單相自動重合閘時，應躲開在非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)震蕩時，所處現(xiàn)的最大零序電流。第二十八頁，共71頁。2)分析：A在有些情況下，如果按照原則2）整定使啟動電流過大，而使保護范圍縮小，可以考慮在手動合閘以及三相重合閘時，將該保護帶有一定的延時（0.1秒），以躲過斷路器三相不同期合閘。B對于線路采用單相自動重合閘時，如果按照原則1）、2）進行整定，一般躲不開非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)震蕩時的最大零序電流，在這種情況下，一般設置兩個零序速斷保護：

靈敏一段：按照原則a、b整定，故定值較小，保護范圍較大，主要任務是全相運行情況下的保護，而當單相重合閘啟動時閉鎖，恢復時投入。

不靈敏一段：按照原則3）整定，故定值較大，保護范圍較小，目的是在單相重合閘過程中起到保護作用。第二十九頁，共71頁。3、為何110kV及以上系統(tǒng)一般采用零序電流保護，而不采用三相電流保護作為單相接地故障的保護。 兩者比較，零序保護具有如下優(yōu)點：A靈敏度高：零序過流保護按照躲開不平衡電流的原則整定，其值一般為2－3安，而過流保護至少按照躲過最大負荷電流整定。發(fā)生單相接地短路時，故障相的電流與3I0相等。B受系統(tǒng)運行方式變化的影響小，而電流速斷與限時電流速斷直接受系統(tǒng)運行方式的變化大。C不受某些不正常運行狀態(tài)的影響：如發(fā)生系統(tǒng)震蕩、短時過負荷時，三相是對稱的，不會產(chǎn)生零序電流而動作，而電流保護則有可能誤動。D在超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障約占70％－90%，其他的故障也往往是由其引起，因此，采用專門的零序保護具有顯著的優(yōu)越性。第三十頁，共71頁。四、中性點非直接接地電網(wǎng)的零序保護1、中心點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點：1）三相之間的線電壓仍然對稱，對負荷的供電沒有影響，可以繼續(xù)運行1－2個小時；2）單相接地后，其他倆相對地電壓升高1.732倍，對系統(tǒng)的絕緣造成影響，故應該及時發(fā)信號，以便運行人員采取措施排除故障；3)在發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓，并且整個系統(tǒng)零序電壓相等；4）在非故障相的元件上流有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實際方向為母線流向線路；5）在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，方向由線路流向母線。第三十一頁，共71頁。第三十二頁，共71頁。第三十三頁，共71頁。2、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)相關問題：1）消弧線圈的作用：中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，在接地點流過全系統(tǒng)的對地電容電流，如果該電流夠大，就會在接地點燃起電弧，導致兩點或多點的接地短路，造成停電事故。為了解決這個問題，在系統(tǒng)的中性點接入一個電感線圈，當系統(tǒng)發(fā)生接地時，給系統(tǒng)補償一個電感電流，該電感電流也流過接地點，對電容電流進行補償，消除接地弧光，故這個電感線圈叫消弧線圈。2）加入消弧線圈接地電網(wǎng)的零序等效網(wǎng)絡如下：第三十四頁，共71頁。第三十五頁，共71頁。3、消弧線圈的補償方式：1）全補償：IL=IC，接地點的電流近似為0，從補償效果來說，應該是最好的，但其存在很大的缺點，因為完全補償時，感抗與容抗相等，滿足串聯(lián)諧振的條件，故在正常情況下，如果架空線路對地電容的不平衡或負荷不平衡，并且在斷路器非全相合閘時，都將會在中性點產(chǎn)生不平衡電壓，該電壓在回路中發(fā)生電流諧振，在中性點上感應出很高的電壓，威脅中心點的絕緣。 利用戴維南定理（什么是戴維南定理），中心點位移電壓計算公式（不計負荷的影響）： U0=（Ea*jωCa+Eb*jωCb+Ec*jωCc）/（jωCa+jωCb+jωCc） ＝（EaCa+EbCb+EcCc）/（Ca+Cb+Cc）2）欠補償：IL<IC，補償后的接地電流仍然為容性，仍不能避免全補償存在的缺點，因為當線路運行方式發(fā)生變化時，如線路跳閘，有可能出現(xiàn)全補償?shù)那闆r。3）過補償：補償最佳方式。第三十六頁，共71頁。4、單相接地暫態(tài)過程：線路在發(fā)生單相接地故障時，接地電容電流在接地瞬間較穩(wěn)態(tài)值大很多倍，可以將暫態(tài)電流看成如下兩個電流的疊加：1）故障相電壓的突然降低，引起的放電電容電流；2）非故障相電壓的突然升高，引起的充電電容電流。5、中性點不接地電網(wǎng)的單相接地保護1）零序電壓保護：利用不接地系統(tǒng)單相接地時，在本網(wǎng)絡的所有變電所及發(fā)電廠母線上都將產(chǎn)生零序電壓的原理，進行報警，提示運行管理員及時處理故障，但不能區(qū)分哪條線路接地，必須靠人為拉閘進行選線。2）零序基波電流保護：根據(jù)不接地系統(tǒng)單相接地時，在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，也即故障線路上零序電流最大的特點設置保護區(qū)分哪條線路接地。3）零序五次諧波電流保護：在帶有消弧線圈的不接地系統(tǒng)中，電容基波電流被補償，裝置很難保證零序基波電流保護的靈敏度，此時，可利用發(fā)生接地所產(chǎn)生的零序五次諧波電流進行保護。4）零序電流功率方向保護：利用發(fā)生接地時，在故障線路上零序電流方向由線路流向母線，非故障線路零序電流方向由母線流向線路的原理進行保護。第三十七頁，共71頁。五、電網(wǎng)距離保護1、基本概念電流保護的優(yōu)點：簡單﹑可靠﹑經(jīng)濟；缺點：選擇性﹑靈敏性﹑快速性很難滿足要求（尤其35kv以上的系統(tǒng)）。距離保護的性能比電流保護更加完善。

反映故障點到保護安裝處的距離——距離保護，它基本上不受系統(tǒng)的運行方式的影響。

第三十八頁，共71頁。2、對距離保護的評價1.選擇性在多電源的復雜網(wǎng)絡中能保證動作的選擇性。2.快速性

距離保護的第一段能保護線路全長的85%，對雙側(cè)電源的線路，至少有30%的范圍保護要以II段時間切除故障。

第三十九頁，共71頁。3.靈敏性 由于距離保護同時反應電壓和電流，比單一反應電流的保護靈敏度高。距離保護第一段的保護范圍不受運行方式變化的影響。保護范圍比較穩(wěn)定。第二、第三段的保護范圍受運行方式變化影響。（分支系數(shù)變化）4.可靠性 由于阻抗繼電器構(gòu)成復雜，距離保護的直流回路多，振蕩閉鎖、斷線閉鎖等使接線復雜，可靠性較電流保護低。

第四十頁，共71頁。六、輸電線縱聯(lián)保護1、縱聯(lián)保護在電網(wǎng)中的優(yōu)勢： 縱聯(lián)保護在電網(wǎng)中可實現(xiàn)全線速動，因此它可保證電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性和提高輸送功率、縮小故障造成的損壞程度、改善與后備保護的配合性能。2、保護原理：1）向量：利用外部故障，兩側(cè)電流疊加為0，而內(nèi)部故障時，兩側(cè)電流疊加后形成差流的原理進行保護；2）方向：利用外部故障，兩側(cè)故障電流相位相差180度，而內(nèi)部故障時，兩側(cè)電流相位相差0度原理進行保護。3、信號傳輸通道：1）導引線保護；2）電力線載波（高頻保護）；3）微波保護；4）光纖保護。第四十一頁，共71頁。七、自動重合閘1、自動重合閘的意義：

電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，架空線路故障大都是“瞬時性”的（如雷擊線路、大風引起的碰線、通過鳥類或樹枝在導線上引起短路等），故利用重合閘可以保證系統(tǒng)繼續(xù)供電，大大提高了供電的可靠性，縮短了停電的時間。其技術(shù)經(jīng)濟效果歸納如下：1）提高供電的可靠性，減少停電次數(shù)；2）提高并列系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3）節(jié)約投資，可以暫緩架設雙回線路；4）對于斷路器偷跳或繼保誤動起到糾正作用。第四十二頁，共71頁。2、對自動重合閘的基本要求1）自動重合閘的閉鎖條件：A、人為的操作應該閉鎖重合閘（手合、遙合）；B、人為合閘在故障上閉鎖重合閘；C、當斷路器處于不正常狀態(tài)（操作機構(gòu)中氣壓、油壓、液壓降低等）時應閉鎖重合閘。2）除上述條件外，當繼電保護動作跳閘或其他情況引起的開關跳閘，應啟動重合閘；3）啟動重合閘的原則：開關位置不對應啟動；保護啟動；4）需合理設置重合閘次數(shù)：一般設置一次；5）重合閘應該與保護配合，具有前加速或后加速的功能；6）在雙側(cè)電源網(wǎng)絡中，應考慮重合檢同期、檢無壓的問題；第四十三頁，共71頁。3、自動重合閘動作時限的要求 原則上越短越好，但應力爭重合成功，保證：1)故障點電弧熄滅、絕緣恢復；2)斷路器觸頭周圍絕緣強度的恢復及消弧室重新充滿油，準備好重合于永久性故障時能再次跳閘，否則可能發(fā)生DL爆炸，如果采用保護裝置起動方式，還應加上DL跳閘時間。 根據(jù)運行經(jīng)驗，采用1”左右。

第四十四頁，共71頁。4、自動重合閘與繼電保護的配合 兩者關系極為密切，保護可利用重合閘提供的便利條件，加速切出故障，一般有如下兩種配合方式：1）重合閘前加速保護（簡稱“前加速”） L1、L2、L3上任一點故障，保護1速斷動，跳1DL——>ZCH重合，若成功，恢復正常供電；若不成功，按選擇性動作。 優(yōu)點：快速切出故障，設備少。 缺點：永久性故障，再次切除故障的時間可能很長；裝ZCH的DL動作次數(shù)多，若DL拒動，將擴大停電范圍。 主要用于35KV以下的網(wǎng)絡。

第四十五頁，共71頁。2、重合閘后加速保護（簡稱“后加速”）每條線路上均裝有選擇性的保護和ZCH。第一次故障時，保護按有選擇性的方式動作跳閘，若是永久性故障，重合后則加速保護動作，切除故障。例：第一次短路時，保護1II段動，ZCH重合，之后保護1瞬時動。優(yōu)點：第一次跳閘時有選擇性的，再次切除故障的時間加快，有利于系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性。缺點：第一次動作時間可能帶時限。應用于35KV以上的高壓網(wǎng)絡中。第四十六頁，共71頁。變壓器保護的基本原理概述一、變壓器的故障：

1、油箱內(nèi)部故障：1）各相繞組之間的相間短路2）單相繞組部分線匝之間的匝間短路3）單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障。

2、油箱外部故障1）引出線的相間短路2）絕緣套管閃爍或破壞引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路。第四十七頁，共71頁。二、變壓器不正常工作狀態(tài)：1、油箱漏油造成油面降低2、外部接地引起的中性點過壓3、外部短路或過負荷4、外加電壓過高或頻率降低

三、應裝設的繼電保護裝置

1）瓦斯保護

防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低

重瓦斯

跳閘

輕瓦斯

信號2）縱差動保護和電流速斷保護

防御變壓器繞組和引出線的多相短路、大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路

請問：以上兩種保護都是主保護，有什么不同？能否相互替代？（熱、電流、范圍）第四十八頁，共71頁。3）相間短路的后備保護

作為（1）(2)的后備 a過電流保護 b復合電壓起動的過電流保護 c負序過電流4)零序電流保護：防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路5)過負荷保護：防御變壓器對稱過負荷6)過勵磁保護：防御變壓器過勵磁第四十九頁，共71頁。變壓器縱差動保護一、構(gòu)成變壓器縱差動保護的基本原則

第五十頁，共71頁。二．不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：

理論上，正常運行和區(qū)外故障時，Ij=I1"-I2"=0。

實際上，很多因素使Ij=Ibp≠0。（Ibp為不平衡電流）下面討論不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：1、由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流：（Υ/Δ-11）Y.d11（同名端的概念）接線方式——兩側(cè)電流的相位差30°。

消除方法：相位校正。變壓器Y側(cè)CT（二次側(cè)）：Δ形。Y.d11變壓器Δ側(cè)CT（二次側(cè)）：Y形。Y.Y12從下圖可以看出差動臂中的幅值相差1.732倍，對常規(guī)保護來說，通過CT變比進行調(diào)整，微機保護通過平衡系數(shù)進行調(diào)整。

第五十一頁，共71頁。第五十二頁，共71頁。2、由計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流:CT的變比是標準化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5,所以,很難完全滿足計算的要求，即Ij≠0,產(chǎn)生Ibp.消除方法:常規(guī)保護利用差動繼電器的平衡線圈進行磁補償，微機保護不存在此問題，對CT變比沒有要求，通過平衡系數(shù)設置即可。第五十三頁，共71頁。3、由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流:(CT變換誤差)Ibp.CT=Ktx?Ker?Id.max/nl1其中Ktx=1此不平衡電流在整定計算中應予以考慮.4、由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流:改變分接頭→改變nB→破壞nl2/nl1=nB或的關系.產(chǎn)生新的不平衡電流.(CT二次側(cè)不允許開路,即nl2,nl1不能改變),Ibp.ΔU=±ΔU?Id.max/nl1 無法消除.此不平衡電流在整定計算中應予以考慮.5、暫態(tài)情況下的不平衡電流:

⑴非周期分量的影響:比穩(wěn)態(tài)Ibp大,且含有很大的非周期分量,持續(xù)時間比較長(幾十周波).第五十四頁，共71頁。⑵由ILy產(chǎn)生的不平衡電流（談談勵磁涌流）背景：變壓器的勵磁電流僅流經(jīng)變壓器一側(cè)。在正常情況下，此電流很小。但是當合空載變壓器時，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁涌流，造成保護裝置動作，開關跳閘。勵磁涌流產(chǎn)生的原因第五十五頁，共71頁。變壓器勵磁涌流的特點1、包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時間軸的一側(cè)（圖5）；2、包含有大量的高次諧波，而以二次諧波為主，因此，勵磁涌流的變化曲線為尖頂波；3、與短路電流波形不同，勵磁涌流波形之間有間斷。變壓器縱差保護如何躲開勵磁涌流１、二次諧波制動２、間斷角閉鎖 理論基礎：鑒別短路電流與勵磁涌流波形的差別。與短路電流不同，勵磁涌流的波形之間出現(xiàn)間斷，在一個周期中間斷角為，如圖所示。第五十六頁，共71頁。二、微機型差動保護原理（以DCAP-3040裝置為例）1、差動速斷保護差動速斷保護實質(zhì)上是反映差動電流的過電流保護，該保護不經(jīng)任何閉鎖回路，直接快速動作于出口。2、差動保護

裝置采用比率差動、二次諧波制動的原理。1）為何差動保護需采取比率差動的原理：防止在變壓器區(qū)外故障（穿越性故障）時，高低壓側(cè)CT傳變特性不一致，導致差流的產(chǎn)生，并且超過定值而動作，當采用了帶比率制動的差動保護后，隨著穿越電流的增大，差動啟動的門檻將會抬高，保證穿越性故障不誤動。2）差動保護動作特性差動保護動作特性曲線如下圖所示：

第五十七頁，共71頁。圖中Idz為差動電流、Izd為制動電流、Idz0為最小動作電流，Izd0為最小制動電流，Isd為差流速斷動作電流，k1為比率制動系數(shù)。動作電流為高低壓側(cè)電流相減,即為差電流；制動電流為高低壓側(cè)電流取平均值。比率差動動作方程如下：

Icd≥Idz0并且Icd≥Idz0+k1(Izd-Izd0)

第五十八頁，共71頁。3、二次諧波制動保護利用三相差動電流中的二次諧波分量作為勵磁涌流閉鎖判據(jù)。二次諧波制動方程如下：Icd2>K2*Icd式中：Icd2為A,B,C三相差動電流中二次諧波電流，K2為二次諧波制動系數(shù)，Icd為對應的三相差動電流。閉鎖方式為“或”門出口，即任一相涌流滿足條件，同時閉鎖三相保護。變壓器后備保護：復合電壓閉鎖過流保護1、過電流保護：保護裝置的啟動電流按照躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流整定，具體考慮：

1）并列運行的變壓器，考慮突然切除一臺時所出現(xiàn)的過負荷；

第五十九頁，共71頁。2）對降壓變壓器，應考慮低壓側(cè)負荷電動機自啟動時的最大電流。2、復合電壓之低電壓閉鎖1）作用：保證并列一臺變壓器突然切除或電動機自啟動時，過流保護不誤動，而系統(tǒng)發(fā)生故障時啟動，特別時三相對稱短路。2）電壓值的整定：低電壓啟動值應該小于在正常運行情況下母線可能出現(xiàn)的最低工作電壓，并且保證電動機在自啟動過程中，能夠返回。一般二次電壓整定為0.7Ue。

3、復合電壓之負序電壓閉鎖1）作用：在發(fā)生各種不對稱短路時，系統(tǒng)產(chǎn)生負序電壓，用以啟動保護。2）負序電壓整定：其整定值很小，保護很靈敏，按照躲開正常運行情況下出現(xiàn)的最大不平衡電流，根據(jù)運行經(jīng)驗，一般可取（0.06～0.12）Ue，即6～12V。

第六十頁，共71頁。電容器保護的基本原理一、電力電容器的故障起因及后果1、電力電容器的作用：補償系統(tǒng)無功電源容量的不足，提高功率因數(shù)、改善電壓質(zhì)量、降低線損；并且它比同步調(diào)相機制造簡單、施工簡易、維護方便、投資節(jié)省。2、電容器故障主要有：1）內(nèi)部故障： 高電場、高電壓－－電容器局部擊穿－－與之串聯(lián)的其他電容器組電壓抬高－－新的電容元件擊穿－－惡性連鎖反應－－整臺電容器貫穿性短路－－發(fā)熱－－內(nèi)部分解氣體－－“鼓肚”－－爆裂、起火。2）電容器外部相間和接地短路。3）電容器的過壓：電容器只允許在1.1倍工頻電壓下長期運行。4）電容器的失壓：即在系統(tǒng)失壓的情況下