供電技術(shù)課件ch4-供電系統(tǒng)的保護(hù)

第4章供電系統(tǒng)的保護(hù)第一節(jié)繼電保護(hù)的基本概念第二節(jié)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)第三節(jié)電力變壓器的保護(hù)第四節(jié)低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)第五節(jié)供電系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)第一節(jié)繼電保護(hù)的基本概念

供電系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障：相間短路、接地短路，變壓器、電動(dòng)機(jī)一相繞組的匝間短路等。不正常運(yùn)行狀態(tài)：過負(fù)荷、小接地電流系統(tǒng)中的單相接地等。故障原因：外部原因：（如雷擊、污閃等）內(nèi)部原因：（如絕緣老化、損壞等）誤操作：（運(yùn)行時(shí)）故障后果:損壞設(shè)備、縮短設(shè)備使用壽命；破壞系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；用戶電壓下降，破壞工作穩(wěn)定，影響產(chǎn)品質(zhì)量；供電質(zhì)量：電壓、頻率、諧波。針對故障要求盡快將故障部分切除；針對不正常運(yùn)行狀態(tài)，要求能夠讓值班人員知道。－>繼電保護(hù)裝置供電系統(tǒng)中常見的保護(hù)裝置類型主要有如下三種：(1)繼電保護(hù)裝置：適用于供電可靠性較高要求的高壓供電系統(tǒng)中。(2)熔斷器保護(hù)：廣泛適用于高、低壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡單經(jīng)濟(jì)，在供電系統(tǒng)中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。但是它的斷流能力較小，選擇性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復(fù)供電，因此在要求供電可靠性較高的場所不宜用。(3)低壓斷路器保護(hù)：又稱低壓自動(dòng)開關(guān)保護(hù)，由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進(jìn)行過電流、過負(fù)載、失電壓和欠電壓保護(hù)等，而且可作為控制開關(guān)進(jìn)行操作，因此在對供電可靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。1．繼電保護(hù)、繼電保護(hù)裝置及其任務(wù)繼電保護(hù)裝置:是一種能反映供電系統(tǒng)中電氣元件（線路、變壓器、母線、用電設(shè)備等）發(fā)生故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)、并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動(dòng)裝置。繼電保護(hù):泛指繼電保護(hù)的技術(shù)和由各種繼電保護(hù)設(shè)備組成的保護(hù)系統(tǒng)。具體包括：繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)；從獲取電量信息的互感器二次回路、經(jīng)過繼電保護(hù)裝置、至斷路器跳閘線圈的一整套設(shè)備。如需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設(shè)備。1．繼電保護(hù)、繼電保護(hù)裝置及其任務(wù)從繼電保護(hù)裝置的定義可看出，其兩大任務(wù)：①發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地借助于斷路器將故障部分從供電系統(tǒng)中切除；（繼電保護(hù)動(dòng)作于斷路器跳閘）當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，根據(jù)運(yùn)行條件而動(dòng)作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或者跳閘。（繼電保護(hù)動(dòng)作于發(fā)信號）2．繼電保護(hù)的工作原理供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會引起電流的增加和電壓的降低，以及電流、電壓間相位角的變化等。因此，利用故障時(shí)參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的差別，就可以構(gòu)成不同原理和類型的繼電保護(hù)。分成兩類：反應(yīng)電氣量變化的保護(hù),反映非電氣量變化的保護(hù)。反應(yīng)電氣量變化的保護(hù)原理：利用短路時(shí)電流增大的特征，可構(gòu)成過電流保護(hù)；利用電壓降低的特征，可構(gòu)成低電壓保護(hù)；利用電壓和電流比值的變化，可構(gòu)成阻抗（距離）保護(hù)；利用電流和電壓之間相位關(guān)系的變化，可構(gòu)成方向保護(hù)；利用比較被保護(hù)設(shè)備各端電流大小和相位的差別可構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)等。反應(yīng)非電氣量變化的保護(hù)原理：利用故障時(shí)變壓器油分解所產(chǎn)生的氣體，可構(gòu)成瓦斯保護(hù)。利用電動(dòng)機(jī)繞組溫度的升高，可構(gòu)成過負(fù)荷保護(hù)或過熱保護(hù)?？衫萌魏喂收吓c正常運(yùn)行狀態(tài)下有區(qū)別的信號來實(shí)現(xiàn)保護(hù)3．繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成

4．對繼電保護(hù)的基本要求對作用于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上有四個(gè)基本要求：可靠性靈敏性選擇性速動(dòng)性（1）可靠性不誤動(dòng)；不拒動(dòng)?？煽啃允墙^對要求的。裝置不可靠還不如不裝。反應(yīng)參數(shù)增加，如短路時(shí)電流增大Ks=Ikmin/Iop0

IcaIopIkminIkmaxI

動(dòng)作區(qū)Ikmin保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障電流的最小計(jì)算值Iop保護(hù)裝置的動(dòng)作電流故障區(qū)（1）對于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量增加的保護(hù)裝置例如：過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)為kS＝Ik(n)／Iop

Ik(n)—保護(hù)區(qū)內(nèi)故障的最小短路電流值Iop—保護(hù)裝置動(dòng)作電流（一次側(cè)）（2）靈敏性保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力稱為靈敏性，用靈敏系數(shù)（ks）來衡量。（2）對于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量降低的保護(hù)裝置例如：低電壓保護(hù)的靈敏系數(shù)為kS＝Uop／Uk(n)Uk(n)——保護(hù)區(qū)內(nèi)故障的最大殘壓值

Uop——保護(hù)裝置動(dòng)作電壓（一次側(cè)）0UkminUkmaxUopUNU

Uop保護(hù)裝置的動(dòng)作電壓Ukmax保護(hù)區(qū)末段金屬性短路時(shí)故障電壓的最大計(jì)算值故障區(qū)動(dòng)作區(qū)（3）選擇性當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置應(yīng)先動(dòng)作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他無故障部分繼續(xù)運(yùn)行，滿足這一要求的動(dòng)作就叫有選擇性。

k點(diǎn)故障QF2動(dòng)作K1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)只跳開1QF和2QF。K3點(diǎn)短路，斷路器1QF～6QF均有短路電流，保護(hù)只應(yīng)跳6QF。K3點(diǎn)短路時(shí)，若6QF因本身失靈或保護(hù)拒動(dòng)而不能跳開，此時(shí)5QF的保護(hù)應(yīng)使5QF跳閘，稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)。（4）速動(dòng)性為了減小由于故障引起的損失，減少用戶在故障時(shí)低電壓下的工作時(shí)間，以及提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，要求繼電保護(hù)在發(fā)生故障時(shí)盡快動(dòng)作將故障切除。

注意：必須在滿足選擇性的基礎(chǔ)上四個(gè)基本要求之間的關(guān)系四個(gè)方面相互聯(lián)系又相互矛盾?？煽啃宰钪匾?。靈敏性直接影響可靠性。快速性是盡量要求的，有時(shí)不要求選擇性影響快速性。選擇性通過裝置的可靠性和時(shí)間的合理配合實(shí)現(xiàn)，能最大限度地減小停電范圍。繼電器的定義和分類按動(dòng)作原理：電磁型、感應(yīng)型、整流型、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型等繼電器。按反應(yīng)的物理量：電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器和頻率繼電器等。按作用：起動(dòng)繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號繼電器和出口繼電器等。繼電器是一種能自動(dòng)執(zhí)行斷、續(xù)控制的部件，當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí)，能使其輸出的被控制量發(fā)生預(yù)計(jì)的狀態(tài)變化，如觸點(diǎn)打開、閉合，或電平由高變低、由低變高等，具有對被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的作用。5.繼電器與繼電特性電磁式繼電器電磁式繼電器起動(dòng)電流的調(diào)整方法：（1）改變線圈匝數(shù)（串聯(lián)，并聯(lián)）（2）改變彈簧張力實(shí)驗(yàn)課上可進(jìn)行調(diào)整。動(dòng)作電流：能使繼電器動(dòng)作的最小電流稱為動(dòng)作電流，以Iop表示。返回電流：能使繼電器返回的最大電流為返回電流，以Ire表示。返回系數(shù)：過電流型：kre=Ire/Iop；低電壓型：kre=Ure/Uop；低電壓型其動(dòng)作和返回概念與過電流相反：動(dòng)作電壓為能使低電壓繼電器動(dòng)作即使其常閉接點(diǎn)閉合的最大電壓；返回電壓為能使低電壓繼電器返回即使其常閉接點(diǎn)斷開的最小電壓；繼電保護(hù)規(guī)定：過流繼電器的不應(yīng)低于0.85；低電壓繼電器的應(yīng)不大于1.25。盡量接近于1。電磁型繼電器電磁式電流繼電器及其繼電特性

動(dòng)作電流Iop——過電流繼電器線圈中的使繼電器動(dòng)作的最小電流。電磁式電流繼電器的其動(dòng)作特性如圖所示。

返回電流Ire——過電流繼電器線圈中的使繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流。無論起動(dòng)和返回，繼電器的動(dòng)作都是明確的，它不可能停留在某一個(gè)中間位置，這種動(dòng)作特性常稱之為“繼電特性”。

動(dòng)作時(shí)限（由時(shí)間繼電器預(yù)先調(diào)整）與故障電流的大小無關(guān)，是固定的，所以其保護(hù)特性稱為“定時(shí)限特性”。電磁型電壓繼電器：過電壓、低電壓電磁型時(shí)間繼電器在保護(hù)裝置中起延時(shí)作用，以保證保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性。電磁型中間繼電器的作用是為了擴(kuò)充保護(hù)裝置出口繼電器的接點(diǎn)數(shù)量和容量，也可以使觸點(diǎn)閉合或斷開時(shí)帶有不大的延時(shí)(0.4～0.8S)。電磁型信號繼電器用于各保護(hù)裝置回路中，作為保護(hù)動(dòng)作的指示器其他電磁型繼電器

感應(yīng)式電流繼電器當(dāng)繼電器線圈中的電流大到一定數(shù)值時(shí)，其動(dòng)作時(shí)間與通入電流的平方成反比，通入的電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短，這也就是感應(yīng)式電流繼電器的“反時(shí)限特性”。當(dāng)繼電器線圈電流進(jìn)一步增大到整定的速斷電流Iqb時(shí)，呈現(xiàn)“電流速斷特性”。速斷電流Iqb是指繼電器線圈中的使電流速斷元件動(dòng)作的最小電流。速斷電流與感應(yīng)元件的動(dòng)作電流之比稱速斷電流倍數(shù)nqb。6、繼電保護(hù)用的電流互感器

(1)電流互感器的10%誤差曲線

電流互感器的電流誤差是指測出的電流kTAI2對實(shí)際電流I1的相對誤差百分值，即

規(guī)程規(guī)定：保護(hù)用電流互感器的電流誤差范圍為±10％。

所謂電流互感器的10%誤差曲線，是指互感器的電流誤差為10%時(shí)一次電流對其額定電流的倍數(shù)k=與二次側(cè)負(fù)荷阻抗的關(guān)系曲線(2)電流互感器的接線方式電流互感器的接線方式是指作為相間短路的過電流保護(hù)用的電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。分為三種：三相完全星形接線方式兩相不完全星形接線兩相電流差接線接線系數(shù)kkx

：指通過繼電器的電流IK與電流互感器二次電流ITA.2的比值，即：kkx＝IK／ITA.2。三相完全星形接線方式三相完全星形接線方式是用三臺電流互感器與三只繼電器對應(yīng)連接的?？梢苑从橙魏涡问蕉搪饭收稀Ｋ帽Ｗo(hù)元件最多。kkx＝1兩相不完全星形接線兩相不完全星形接線方式是在A、C兩相裝有電流互感器，分別與兩只電流繼電器相連接?？梢苑从吵鼴相單相接地短路以外的所有故障?？梢姡?/p>

kkx＝1兩相電流差接線

兩相電流差接線方式由兩臺電流互感器和一只電流繼電器組成。正常工作時(shí)，通過繼電器的電流為：兩相電流差接線的接線系數(shù)不同的相間短路時(shí)，接線系數(shù)是不一樣的。正常和三相短路時(shí)接線系數(shù)為；AC相短路時(shí)接線系數(shù)為2；AB相或BC相短路時(shí)接線系數(shù)為1。各種接線方式的評價(jià)完全星型接線方式能保護(hù)任何相間短路和單相接地短路。不完全星型和兩相電流差接線方式能保護(hù)各種相間短路，但在沒有裝設(shè)電流互感器的一相發(fā)生單相接地短路時(shí)，保護(hù)裝置不會動(dòng)作。兩點(diǎn)接地短路在小接地電流電網(wǎng)中，單相接地時(shí)允許繼續(xù)運(yùn)行不超過2小時(shí)，故不同相的兩點(diǎn)接地時(shí)，只需切除一個(gè)接地點(diǎn)。L1的B相和L2的C相發(fā)生單相接地時(shí)的動(dòng)作情況完全星型接線，線路l1,l2將同時(shí)切除。不完全星型接線，只切l(wèi)2，l1可繼續(xù)運(yùn)行。

接地相繼電器安裝Ka,KbKb.KcKc,KaA,B√××B,C×√×C,A××√結(jié)論不完全星型接線有2/3的機(jī)會只切除一條故障線路；有1/3的機(jī)會切除兩條故障線路。（繼電器按照同名相安裝）但若繼電器不按照同名相安裝，則在發(fā)生不同相的兩點(diǎn)接地故障時(shí)，有1/2的機(jī)會要同時(shí)切除兩條故障線路，有1/6的機(jī)會保護(hù)裝置不動(dòng)作，只有1/3的機(jī)會切除一條故障線路。因此，用不完全星型接線時(shí)，必須將保護(hù)按照同名相安裝。不按照同名相安裝時(shí)的動(dòng)作情況假設(shè)L1保護(hù)安裝在A、C相；L2保護(hù)安裝在B、C相；Ka,KcKa,KbKb,KcL1->KaL2->KcL1->KcL2->KaL1->KaL2->KbL1->KbL2->KaL1->KbL2->KcL1->KcL2->Kb全切切L1全切不動(dòng)作切L2全切輻射式線路縱向兩點(diǎn)接地時(shí)L1的B相，L3的C相發(fā)生兩點(diǎn)接地采用不完全星型接線，此時(shí)L3的保護(hù)動(dòng)作，切除L3。造成無選擇動(dòng)作。采用完全星型接線，此時(shí)可利用上下兩級的動(dòng)作時(shí)間差來保證選擇性。即此時(shí)L1的保護(hù)、L3的保護(hù)都同時(shí)起動(dòng)，但L3的保護(hù)動(dòng)作延時(shí)長，所以L1先動(dòng)作，L1動(dòng)作之后，L3保護(hù)返回。幾種接線方式的比較繼電器和互感器數(shù)量接線系數(shù)是否反映相間短路是否反映單相短路是否反映兩相接地短路完全星形3個(gè)互感器3個(gè)繼電器1能夠反映能夠反映檢測到并全部切除不完全星形2個(gè)互感器2個(gè)繼電器1或0能夠反映不能全部對中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)特殊兩相電流差2個(gè)互感器1個(gè)繼電器多種能夠反映不能全部對Y/d變壓器特殊兩相三繼電器2個(gè)互感器3個(gè)繼電器多種能夠反映能夠反映同不完全星形各種接線的應(yīng)用小接地電流系統(tǒng)中，多采用不完全星型接線，原因：節(jié)省設(shè)備、平行線路上不同相兩點(diǎn)接地機(jī)率較高。大接地電流系統(tǒng)中，采用完全星型接線，原因：為適應(yīng)單相接地短路保護(hù)。小接地電流系統(tǒng)中，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)接有星-三角接線的變壓器時(shí)，為提高兩相短路保護(hù)的靈敏度，可采用兩相三繼電器接線。第二節(jié)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)

單端供電網(wǎng)絡(luò)，即全部負(fù)荷只能由一個(gè)電源來供電的網(wǎng)絡(luò)。GB50062－1992《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，供電線路的相間短路、單相接地或異常運(yùn)行應(yīng)設(shè)下述保護(hù)：過電流保護(hù)電流速斷保護(hù)低電壓保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)

所謂定時(shí)限，是指過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是固定的，與通過其上電流的大小無關(guān)。一、過電流保護(hù)

當(dāng)流過被保護(hù)元件中的電流超過預(yù)先整定的某個(gè)數(shù)值時(shí)，保護(hù)裝置啟動(dòng)，并用時(shí)限保證動(dòng)作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報(bào)警信號，這種繼電保護(hù)稱為過電流保護(hù)。

定時(shí)限過電流保護(hù)電流繼電器1KA與2KA、時(shí)間繼電器KT和信號繼電器KS1KA、2KA是測量元件，用來判斷通過線路電流是否超過預(yù)設(shè)值；KT為延時(shí)元件，它以適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來保證裝置動(dòng)作有選擇性；KS用來發(fā)出保護(hù)動(dòng)作的信號。定時(shí)限過電流保護(hù)的原理圖

(1)定時(shí)限過電流保護(hù)的原理接線定時(shí)限過電流保護(hù)裝置工作原理定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為保證在正常情況下過電流保護(hù)絕對不動(dòng)作，顯然保護(hù)裝置的起動(dòng)電流必須整定得大于該線路上出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流；同時(shí)還必須考慮在外部故障切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷自起動(dòng)電流作用下保護(hù)裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自起動(dòng)電流。一般情況下，負(fù)荷自起動(dòng)電流大于最大負(fù)荷電流，因此往往以負(fù)荷自起動(dòng)電流決定過電流保護(hù)的起動(dòng)電流。

各級過電流保護(hù)中時(shí)間繼電器KT的延時(shí)時(shí)限是按階梯原則來整定的。定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限整定

定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限整定和配合

為了保證前后兩級保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性，在后一級保護(hù)裝置的線路首端k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，前一級保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比后一級保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間要大一個(gè)時(shí)間差，對于定時(shí)限保護(hù)裝置，一般取0.5s（對于微機(jī)型過電流保護(hù)，常取0.35s）。

(4)過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)

定時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)是以其保護(hù)末端最小短路電流Ikmin與動(dòng)作電流Iop之比ks來衡量，要求ks≥1.3~1.5。對于中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)，最小短路電流出現(xiàn)在最小運(yùn)行方式下末端兩相短路時(shí)的短路電流，故：=

說明：越靠近電源動(dòng)作時(shí)間t越長－缺點(diǎn)；屬于后備保護(hù)；t與整定電流無關(guān)；靠時(shí)間來保證保護(hù)的選擇性。定時(shí)限過電流保護(hù)裝置2.反時(shí)限過電流保護(hù)裝置反時(shí)限過電流保護(hù)就是通過保護(hù)裝置的故障電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短，而故障電流越小，動(dòng)作時(shí)間就越長。這種保護(hù)裝置由GL型電流繼電器組成。工作原理：在正常情況下，電流繼電器通過正常工作電流，其常閉接點(diǎn)閉合，常開接點(diǎn)斷開，斷路器的跳閘線圈不會得電。發(fā)生短路時(shí)，電流繼電器KA中流過的電流增大，到達(dá)其動(dòng)作值，常開接點(diǎn)閉合，接通YR，常閉接點(diǎn)斷開，去掉分流使YR得電帶動(dòng)斷路器跳閘。交流操作的反時(shí)限過電流保護(hù)裝置反時(shí)限過電流保護(hù)的整定配合

a)短路點(diǎn)距離與動(dòng)作時(shí)間的關(guān)系b)反時(shí)限動(dòng)作特性曲線反時(shí)限過電流保護(hù)整定步驟1）保護(hù)裝置Ⅰ和Ⅱ動(dòng)作電流Iop.kI和Iop.kⅡ的整定與定時(shí)限過電流保護(hù)一樣。保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限的整定，首先應(yīng)從距離電源最遠(yuǎn)的保護(hù)裝置Ⅰ開始。2)根據(jù)已知的保護(hù)裝置Ⅰ的繼電器動(dòng)作電流Iop.kI和動(dòng)作時(shí)限，選擇相應(yīng)的電流繼電器的動(dòng)作特性曲線。3)根據(jù)線路l1首端k1點(diǎn)的短路電流，計(jì)算出保護(hù)裝置Ⅰ的繼電器動(dòng)作電流倍數(shù)n1=Ik1(3)/IopkⅠ。根據(jù)n1在保護(hù)裝置Ⅰ的特性曲線上查到保護(hù)裝置Ⅰ在k1點(diǎn)短路時(shí)的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間t1，而線路l1其他各點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)裝置Ⅰ的動(dòng)作時(shí)間可以用同樣的方法求得。這樣便可畫出線路l1中各點(diǎn)短路時(shí)保護(hù)裝置Ⅰ的動(dòng)作時(shí)間曲線。如圖中曲線1所示。4)根據(jù)k1點(diǎn)短路時(shí)流經(jīng)保護(hù)裝置Ⅱ的繼電器的電流，計(jì)算出動(dòng)作電流倍數(shù)n2當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)裝置Ⅱ也將起動(dòng)，為了滿足保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性，保護(hù)裝置Ⅱ所需的動(dòng)作時(shí)限t2應(yīng)比保護(hù)裝置I的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限⊿t

n2和t2的坐標(biāo)交點(diǎn)為P，過P的特性曲線②為保護(hù)裝置Ⅱ的繼電器動(dòng)作特性曲線。由曲線②又可得線路上其他各點(diǎn)短路時(shí)保護(hù)裝置Ⅱ的時(shí)限特性，如圖4-11a中的曲線2。從圖中可知：當(dāng)k1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，其?t較線路l1上其他各地短路時(shí)小，所以，如果k1點(diǎn)短路的時(shí)限配合能達(dá)到要求，則其他各點(diǎn)短路時(shí)，必定能保證動(dòng)作的選擇性，這也是選擇該點(diǎn)為配合點(diǎn)的原因。3.定時(shí)限和反時(shí)限過電流保護(hù)的比較定時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)作時(shí)間準(zhǔn)確，容易整定。而且不論短路電流大小，動(dòng)作時(shí)間是一定的，不會因短路電流小而動(dòng)作時(shí)間長。定時(shí)限過電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：繼電器數(shù)目較多，接線比較復(fù)雜。繼電器觸電容量小。在靠近電源處短路時(shí)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間太長。定時(shí)限過電流保護(hù)的選擇性是靠縱向動(dòng)作時(shí)限階梯原則來保證。越靠近電源端，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間越長，不能快速切除靠近電源處發(fā)生的最嚴(yán)重的故障。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)可加裝電流速斷保護(hù)。二、電流速斷保護(hù)（Ⅰ段）問題的提出定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的時(shí)限一經(jīng)整定便不能變動(dòng)。當(dāng)k3處發(fā)生三相短路故障時(shí)，斷路器QF3需經(jīng)過t0+2Δt才能動(dòng)作。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大于0.7S時(shí)，需增加瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)。反應(yīng)電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)就叫電流速斷保護(hù)。當(dāng)A-B線路發(fā)生短路故障時(shí)，流經(jīng)保護(hù)2的電流增大，保護(hù)2瞬時(shí)動(dòng)作。當(dāng)B-C線路發(fā)生短路故障時(shí)，流經(jīng)保護(hù)2和1的電流都增大；按照保護(hù)選擇性的要求，保護(hù)1瞬時(shí)動(dòng)作，保護(hù)2不動(dòng)作。當(dāng)k1點(diǎn)短路，保護(hù)2瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而當(dāng)相鄰線路BC的始端k2點(diǎn)短路時(shí)(習(xí)慣上稱線路出口處)，按照選擇性要求速斷保護(hù)2就不應(yīng)該動(dòng)作。但實(shí)際上k1和k2點(diǎn)短路時(shí)，流過保護(hù)2的短路電流的數(shù)值幾乎一樣。因此希望k1點(diǎn)短路時(shí)保護(hù)2能動(dòng)作，而k2點(diǎn)短路時(shí)又不動(dòng)作的要求就不可能同時(shí)得到滿足。解決辦法：優(yōu)先保證動(dòng)作的選擇性：從整定值上保證下一條線路出口處短路時(shí)不起動(dòng)。在繼電保護(hù)技術(shù)中，這又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定。優(yōu)先快速切除故障：采用無選擇性的速斷保護(hù)，以自動(dòng)重合閘來糾正這種無選擇性動(dòng)作。電流速斷保護(hù)的原理圖lb運(yùn)行方式對電流速斷保護(hù)的影響①②分別為最大運(yùn)行方式下三相短路電流和最小運(yùn)行下兩相短路電流隨距離變換的曲線；③為保護(hù)2的速段保護(hù)的整定值。速斷保護(hù)的動(dòng)作電流的確定：為了保證保護(hù)裝置的選擇性，在下一段線路上發(fā)生最大短路電流時(shí)保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作。在本段線路內(nèi)發(fā)生最小短路電流時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作。電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流必須按躲過它所保護(hù)線路末端在最大運(yùn)行方式下發(fā)生的短路電流來整定。由于保證斷路器動(dòng)作選擇性而引入可靠系數(shù)kk后，速斷保護(hù)動(dòng)作電流大于被保護(hù)范圍末端的最大短路電流，使保護(hù)裝置不能保護(hù)全段線路而有一段死區(qū)，因此速斷保護(hù)不能單獨(dú)作為主保護(hù)去使用。kk：1.2-1.3速斷保護(hù)的靈敏度是在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下保護(hù)安裝處兩相短路電流與其動(dòng)作電流之比。電流速斷保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)-方法1方法2按保護(hù)區(qū)間長度與被保護(hù)線路全長的百分比來表示。一般不小于15％。特點(diǎn)：只能保護(hù)本線路的一部分t=0保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，當(dāng)運(yùn)行方式變化很大時(shí)，可能很小。當(dāng)線路較長時(shí)其始端與末端短路電流差別較大，保護(hù)范圍較大；當(dāng)線路較短時(shí)其始端與末端短路電流差別較小，保護(hù)范圍較小，所以：短線路更受運(yùn)行方式影響。電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”及其彌補(bǔ)

由于電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流是按被保護(hù)線路末端的最大短路電流來整定的，因而其動(dòng)作電流會大于被保護(hù)范圍末端的短路電流，這使得保護(hù)裝置不能保護(hù)全段線路，出現(xiàn)一段“死區(qū)”。為了彌補(bǔ)死區(qū)得不到保護(hù)的缺點(diǎn)，在裝設(shè)電流速斷保護(hù)的線路上，必須配備帶時(shí)限的過電流保護(hù)。在電流速斷的保護(hù)區(qū)內(nèi)，速斷保護(hù)為主保護(hù)，過電流保護(hù)為后備保護(hù)；而在電流速斷保護(hù)的死區(qū)內(nèi)，過電流保護(hù)為基本保護(hù)。或者采用其他新的保護(hù)。具有電流速斷和定時(shí)限過電流保護(hù)的原理線路圖定時(shí)限過電流保護(hù)與電流速斷保護(hù)配合的動(dòng)作時(shí)間示意圖例

某工廠10kV供電線路，已知計(jì)算負(fù)荷電流=180A，=1.5，在最大運(yùn)行方式下末端和始端的短路電流分別為＝2300A，＝4600A；在最小運(yùn)行方式時(shí)，＝2200A，＝4400A，線路末端出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，線路首端保護(hù)的繼電器為非全星形聯(lián)結(jié)，試整定該保護(hù)各個(gè)參數(shù)。解：1)過電流保護(hù)整定如下：=1.5×180A=270A，選用300/5A電流互感器，=300/5=60。

保護(hù)動(dòng)作一次側(cè)電流==繼電器動(dòng)作電流==6.35A,取6.5A=時(shí)間繼電器的整定時(shí)限保護(hù)靈敏度===>2)因動(dòng)作時(shí)限大于0.7s，需加速斷保護(hù)裝置，其整定計(jì)算如下：一次動(dòng)作電流===繼電器2KA的動(dòng)作電流===，取48A速斷保護(hù)的靈敏度===

㈡限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置由于電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長，在其保護(hù)范圍之外發(fā)生故障時(shí)，需增加帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)裝置，用以保護(hù)電流速斷保護(hù)不到的那段線路上的故障，并作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。時(shí)限電流速斷保護(hù)裝置要保護(hù)線路的全長，則其保護(hù)范圍必須要延伸到下一級線路，為了滿足保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性和速動(dòng)性要求，在電流速斷保護(hù)的基礎(chǔ)上增加一時(shí)限級差（0.5S），便構(gòu)成限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置。由速斷保護(hù)裝置和限時(shí)電流速斷裝置組成的保護(hù)裝置稱為兩階段速斷裝置，電流速斷保護(hù)又稱為電流保護(hù)Ⅰ段，限時(shí)電流速斷保護(hù)又稱為電流保護(hù)Ⅱ段。兩段式速斷保護(hù)圖解為了保證動(dòng)作的選擇性，電流保護(hù)Ⅱ段的保護(hù)范圍應(yīng)不超過下一級瞬時(shí)速斷的保護(hù)范圍，所以，線路WL1的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流要比WL2線路的速斷保護(hù)裝置的動(dòng)作電流大些，即

限時(shí)電流速斷裝置的靈敏度，應(yīng)按照線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)，其值應(yīng)不小于1.25。三段式電流保護(hù)將三種保護(hù)組合在一起，相互配合構(gòu)成的保護(hù)叫作三段式過流保護(hù)。第I段為電流速斷，第II段為時(shí)限電流速斷，第III段為定時(shí)限過電流。第I、II段構(gòu)成本線路的主保護(hù)，第III段保護(hù)對本線路的主保護(hù)起后備保護(hù)作用，稱為近后備，另外還對相鄰線路起后備保護(hù)作用，稱為遠(yuǎn)后備。在某些情況下，也可采用兩段式電流保護(hù)。三、低電壓保護(hù)低電壓閉鎖的過電流保護(hù)

定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流是按躲過最大負(fù)荷電流來整定的，在某些情況下可能滿足不了靈敏度要求。為此，可采用低電壓閉鎖的過電流保護(hù)來提高其靈敏度。整定原則過電流繼電器的動(dòng)作電流不必按躲過線路的最大負(fù)荷電流（一般為線路計(jì)算負(fù)荷電流的1.5-3倍）來整定，而只需按躲過計(jì)算負(fù)荷電流IC來整定。低電壓繼電器的動(dòng)作電壓Uopk按照躲過正常最低工作電壓Umin來整定，即：靈敏度校驗(yàn)其中的過電流繼電器靈敏度校驗(yàn)，與不帶低電壓閉鎖的過電流保護(hù)一樣。低電壓繼電器(反應(yīng)電壓下降而動(dòng)作)的靈敏度的校驗(yàn)，按下式：2.用于電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)

電動(dòng)機(jī)采用低電壓保護(hù)的目的是當(dāng)電網(wǎng)電壓降低到某一數(shù)值時(shí)，低電壓保護(hù)動(dòng)作，將不重要的或不允許自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)切除，以保證重要電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)順利地自起動(dòng)。

1)在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)往往伴隨著電壓暫時(shí)下降甚至消失，當(dāng)故障切除后系統(tǒng)電壓又恢復(fù)時(shí)，為了保證重要電動(dòng)機(jī)此時(shí)能順利自起動(dòng)，對不重要和不準(zhǔn)許自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，可裝設(shè)動(dòng)作電壓為(60%~70%)UN、時(shí)限為0.5~1.5s的低電壓保護(hù)，即=2)對于由于生產(chǎn)工藝或技術(shù)、安全的要求不允許“長期”失電后再自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，可裝設(shè)動(dòng)作電壓為(50%~55%)UN、時(shí)限為(5~10)s的低電壓保護(hù)。即=四、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)中性點(diǎn)非有效接地方式，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流比負(fù)荷電流小得多，而且三相之間的線電壓仍然保持對稱，對接于線電壓上負(fù)荷的供電沒有影響，因此在一般情況下允許系統(tǒng)再繼續(xù)運(yùn)行1~2h。在單相接地以后，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高到倍。應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號，以便工作人員查找發(fā)生接地的線路，采取措施予以消除；當(dāng)單相接地對人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于跳閘。根據(jù)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的特點(diǎn)，對供電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置，必要時(shí)還裝設(shè)零序電流保護(hù)。

1.絕緣監(jiān)視裝置

利用供電系統(tǒng)單相接地后出現(xiàn)的零序電壓給出信號，帶延時(shí)動(dòng)作于信號，表明本級電壓網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了單相接地。常用三相五芯柱式電壓互感器或三只三繞組單相電壓互感器作中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置絕緣監(jiān)視裝置的保護(hù)方法簡單，但給出信號沒有選擇性，值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，還需要依次斷開各條線路來尋找。若斷開某線路時(shí)接地信號能消失，即表明故障是在該線路上。這種監(jiān)視裝置可用于出線不太多、負(fù)荷電流允許短時(shí)間內(nèi)切斷的供電網(wǎng)中。此外，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，由于電壓互感器本身有誤差以及高次諧波電壓的存在，開口三角形繞組有不平衡電壓輸出，因此繼電器的動(dòng)作電壓要躲過這一不平衡電壓，一般整定為15V。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)有選擇性地發(fā)出信號或動(dòng)作于跳閘，此即線路的零序電流保護(hù)。

2.零序電流保護(hù)

八過負(fù)荷保護(hù)

其動(dòng)作電流整定為

Ic——所保護(hù)線路的計(jì)算電流。

對于可能時(shí)常出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于信號，必要時(shí)可動(dòng)作于跳閘。動(dòng)作時(shí)間一般整定為10~15s

第三節(jié)電力變壓器的保護(hù)

變壓器易產(chǎn)生的故障和不正常工作狀態(tài)變壓器故障及不正常工作狀態(tài)變壓器故障不正常工作狀態(tài)內(nèi)部故障線圈的相間短路、匝間或?qū)娱g短路、單相接地短路等。

外部故障套管及引出線的相間短路和單相接地。

過負(fù)荷、溫升過高以及油面下降超過了允許程度等。

對于電力變壓器的常見故障及異常運(yùn)行狀態(tài)，一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)：(1)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)

反應(yīng)變壓器的內(nèi)、外部故障，瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。(2)瓦斯保護(hù)

反應(yīng)變壓器的內(nèi)部故障或油面降低，瞬時(shí)動(dòng)作于信號或跳閘。(3)過電流保護(hù)

反應(yīng)變壓器外部短路引起的過電流，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘，可作為上述保護(hù)的后備。(4)過負(fù)荷保護(hù)

反應(yīng)過載而引起的過電流，一般作用于信號。(5)溫度保護(hù)

反應(yīng)變壓器油、繞組溫度升高或冷卻系統(tǒng)的故障，動(dòng)作于信號或跳閘。原理油箱內(nèi)部發(fā)生故障（包括匝間短路、經(jīng)電阻的接地等故障）→故障點(diǎn)電流、電弧→變壓器油及其它絕緣材料受熱分解→產(chǎn)生氣體→流向油枕的上部。當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)變壓器油迅速膨脹產(chǎn)生大量的氣體，氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。反映上述氣體或油流而動(dòng)作的保護(hù)－瓦斯保護(hù)1、氣體與油的混合物－重（嚴(yán)重故障）反應(yīng)油流速度跳閘2、氣體與油的混合物－輕（不正常or少數(shù)匝間）氣體體積發(fā)信號一、電力變壓器的瓦斯保護(hù)輕瓦斯：反應(yīng)油面降低，匝數(shù)很少的匝間故障重瓦斯：嚴(yán)重故障跳閘特點(diǎn)：內(nèi)部保護(hù)之一，反應(yīng)油箱內(nèi)部故障H2：潮氣CO、CO2：固體絕緣材料分解C2H2(乙炔)：放電故障

CH4（甲烷）、C2H4（乙烯）：過熱性通過瓦斯氣體分析，診斷變壓器潛伏性故障對于容量在800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的戶內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。一、電力變壓器的瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器（氣體繼電器），安裝于變壓器油箱與油枕之間的連通管上。一、電力變壓器的瓦斯保護(hù)變壓器正常運(yùn)行時(shí)，上、下兩對觸點(diǎn)都是斷開的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，上接點(diǎn)閉合而接通信號回路，這稱之為“輕瓦斯動(dòng)作”。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，下接點(diǎn)閉合而接通信號回路，這稱之為“重瓦斯動(dòng)作”。如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出信號，接著繼電器的下油杯下降，使斷路器跳閘。FJ3-80型開口杯式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖1—容器；2—蓋；3—上油杯；4—永久磁鐵；5—上動(dòng)觸點(diǎn)；6—上靜觸點(diǎn)；7—下油杯；8—永久磁鐵；9—下動(dòng)觸點(diǎn)；10—下靜觸點(diǎn)；11—支架；12—下油杯平衡錘；13—下油杯轉(zhuǎn)軸；14—擋板；15—上油杯平衡錘；16—上油杯轉(zhuǎn)軸；17—放氣閥；18—接線盒瓦斯保護(hù)的原理接線圖瓦斯保護(hù)的原理接線圖當(dāng)變壓器內(nèi)部輕微故障時(shí)，瓦斯繼電器KG動(dòng)作，上觸點(diǎn)閉合，發(fā)出輕瓦斯動(dòng)作預(yù)告信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，瓦斯繼電器KG下觸點(diǎn)閉合，起動(dòng)中間繼電器KM，使斷路器跳閘線圈YR動(dòng)作，斷路器跳閘，同時(shí)信號繼電器KS發(fā)出重瓦斯跳閘信號。為了避免重瓦斯動(dòng)作時(shí)，瓦斯繼電器因油氣混合物沖擊引起下觸點(diǎn)“抖動(dòng)”，利用中間繼電器觸點(diǎn)1-2進(jìn)行“自保持”，以保證斷路器可靠跳閘。變壓器在運(yùn)行中進(jìn)行濾油、加油、換硅膠時(shí)，必須將重瓦斯經(jīng)切換片XB改接信號燈HL，防止重瓦斯誤動(dòng)作，斷路器跳閘。1、優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，接線簡單，能反應(yīng)油箱內(nèi)任何故障2、缺點(diǎn)：動(dòng)作速度慢，僅能反應(yīng)油箱內(nèi)故障，不能反應(yīng)油箱以外的套管及引出線等部位上的故障。

瓦斯保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一。需要和其他種類的保護(hù)配合使用。電力變壓器的瓦斯保護(hù)二、變壓器的電流保護(hù)1.過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)規(guī)程規(guī)定，電壓10kV及以下、容量在10MVA及以下的變壓器，對其內(nèi)部、套管及引出線的短路故障應(yīng)采用電流速斷保護(hù)；35~66kV及以下中小容量的降壓變壓器，對其外部相間短路引起的過電流，宜采用過電流保護(hù)。同時(shí)，對于供電系統(tǒng)中單側(cè)電源的雙繞組或三繞組變壓器，過電流保護(hù)宜安裝于變壓器的各側(cè)。變壓器過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的工作原理、整定原則與線路保護(hù)的基本相同。影響變壓器電流保護(hù)的因素由于變壓器繞組接線不同，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)發(fā)生不同類型的短路故障時(shí)，反映到高壓側(cè)的故障電流分布就不同；變壓器保護(hù)用電流互感器采用不同的接線方式，流過保護(hù)繼電器的電流也不相同。都會影響變壓器電流保護(hù)的參數(shù)計(jì)算和靈敏度。Y,D變壓器后兩相短路的情況公式推導(dǎo)過程結(jié)論對于星-三角接線的變壓器在三角形側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)（以A、B為例），反映到星型側(cè)，A、C兩相短路電流相等且同相位，但大小只有B相電流的1/2。此時(shí)，采用不完全星型接線（繼電器安裝在A、C兩相），則它的保護(hù)靈敏度只有完全星型的一半。若采用兩相電流差接線（繼電器安裝在A、C兩相）則保護(hù)裝置不動(dòng)作。(2)過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的整定1）變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定

式中IL.max——(1.5～3)I1N.T；I1N.T——變壓器一次側(cè)的額定電流。其動(dòng)作時(shí)間也按“階梯原則”整定，與線路過電流保護(hù)完全相同。對車間變電所來說，其動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值（0.5s）。靈敏度按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路電流換算到高壓側(cè)來校驗(yàn)。

變壓器電流速斷保護(hù)主要是對變壓器的內(nèi)部故障，如相間短路等進(jìn)行保護(hù)。

動(dòng)作電流整定計(jì)算公式

式中

Ik.max

——變壓器低壓側(cè)母線的三相短路電流換算

到高壓側(cè)的電流值。靈敏度按保護(hù)裝置安裝處（高壓側(cè)）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流值來校驗(yàn)。要求ks≥1.5。

2）變壓器電流速斷保護(hù)保護(hù)動(dòng)作電流整定

2．零序電流保護(hù)

零序電流保護(hù)整定零序電流保護(hù)靈敏度校驗(yàn)

一次側(cè)接入10kV及以下非有效接地系統(tǒng)中Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器，對低壓側(cè)單相接地短路，可以選擇在低壓側(cè)中性點(diǎn)回路裝設(shè)零序電流保護(hù)。＝

3．變壓器的過負(fù)荷保護(hù)

對于400kVA及以上數(shù)臺并列運(yùn)行的變壓器和作為其他負(fù)荷備用電源的單臺運(yùn)行變壓器，根據(jù)實(shí)際可能出現(xiàn)過負(fù)荷情況，一般應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。由于過負(fù)荷電流在大多數(shù)情況下是三相對稱的，只需在一相中安裝一個(gè)電流繼電器即可構(gòu)成過負(fù)荷保護(hù)裝置。對經(jīng)常有人值班的變電所，過負(fù)荷保護(hù)作用于信號；在無經(jīng)常值班人員的變電所，過負(fù)荷可動(dòng)作于跳閘或切除部分負(fù)荷。三、變壓器的差動(dòng)保護(hù)問題的提出過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較長電流速斷保護(hù)存在死區(qū)瓦斯保護(hù)只能反應(yīng)油箱內(nèi)部故障故規(guī)程規(guī)定：對容量在10MVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器或兩臺并列運(yùn)行、每臺容量在6.3MVA以上的變壓器，對于電壓為10kV的重要的變壓器當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不滿足要求時(shí)，均應(yīng)裝設(shè)變壓器的差動(dòng)保護(hù)。（一）變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理。

在變壓器正常工作或保護(hù)區(qū)域外部發(fā)生短路故障時(shí)，電流互感器二次側(cè)電流同時(shí)增加，流入繼電器的動(dòng)作電流也是為零，或僅為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流，不平衡電流小于繼電器動(dòng)作電流，故保護(hù)裝置不動(dòng)作。當(dāng)變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，在單電源的情況下，，流入繼電器回路的電流，如圖所示。此時(shí)繼電器回路的電流大于其動(dòng)作電流，保護(hù)裝置動(dòng)作，使QF1、QF2同時(shí)跳閘，切除變壓器。原理：1、正常和外部故障時(shí)2、內(nèi)部故障保護(hù)特點(diǎn)：①保護(hù)整個(gè)變壓器②與其它保護(hù)無配合關(guān)系——可實(shí)現(xiàn)整個(gè)Tr的快速保護(hù)③與運(yùn)行方式無關(guān)④必須選擇合適的CT變化使與接近即變壓器變比即提高Klm的關(guān)鍵：如何減小IbP成為縱差保護(hù)的關(guān)鍵。（1）由于變壓器一、二次側(cè)結(jié)線不同引起的不平衡電流

Y/△-11接線的變壓器原副邊相位相差30°，因此必須補(bǔ)償回來。補(bǔ)償方法為：變壓器電流互感器備注Y△兩種三角形接法必須相同△Y（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及限制方法（2）由于變壓器分接頭改變引起的不平衡電流變壓器在運(yùn)行時(shí)，往往采用改變分接頭位置(即改變高壓線圈的匝數(shù))進(jìn)行調(diào)壓。因?yàn)榉纸宇^的改變，就是變壓器變比的改變，電流互感器二次側(cè)電流因而改變，引起新的不平衡電流。

通過提高保護(hù)動(dòng)作電流躲過。按“0”分接頭整定，考慮5%的變動(dòng)。（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及限制方法（3）由于變壓器勵(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2％～10％。在變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，則可能有很大的勵(lì)磁電流(即勵(lì)磁涌流)。（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及限制措施勵(lì)磁涌流有下列特點(diǎn)：（1）含有的非周期分量幅值很大，最大值可達(dá)變壓器額定電流的4-8倍，常使勵(lì)磁涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)；（2）含有大量的高次諧波，尤其是二次諧波為主，其初值約為基波的40％-60％，0.5-1s后衰減至25％-50％，但完全衰減需要數(shù)十秒；（3）波形間有明顯的間斷角。依據(jù)上述特點(diǎn)，在變壓器差動(dòng)保護(hù)中可采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器，以減少減小勵(lì)磁涌流非周期分量的影響微機(jī)保護(hù)中采用二次諧波或波形間斷角的方法來鑒別內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流，使涌流出現(xiàn)時(shí)差動(dòng)保護(hù)可靠不動(dòng)作，從而完全躲開勵(lì)磁涌流的不利影響。（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及限制措施（三）變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的一般整定原則1)躲過變壓器外部故障時(shí)的最大不平衡電流

2)躲過變壓器的最大勵(lì)磁電流

3)躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流

=kkIop=kkke

IN=kk（四）變壓器差動(dòng)保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)ks=

——變壓器區(qū)內(nèi)端部故障時(shí)流經(jīng)差動(dòng)繼電器的

最小差動(dòng)電流所對應(yīng)的一次側(cè)故障電流；ks——靈敏度，一般不應(yīng)低于2。當(dāng)按上述整定原則計(jì)算的動(dòng)作電流不能滿足靈敏度要求時(shí)，

需要采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器，在微機(jī)保護(hù)中還可以采用

鑒別勵(lì)磁涌流而構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)，這些內(nèi)容將在本章最后一節(jié)中

進(jìn)行介紹。

第四節(jié)

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)

第六節(jié)低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)熔斷器保護(hù)低壓斷路器保護(hù)（一）熔斷器及其安秒特性曲線熔斷器包括熔管(又稱熔體座)和熔體。通常它接在被保護(hù)的設(shè)備前或接在電源引出線上。當(dāng)被保護(hù)區(qū)出現(xiàn)短路故障或過電流時(shí)，熔斷器熔體被熔斷，使設(shè)備與電源隔離，免受過電流損壞。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉，所以應(yīng)用廣泛。一、熔斷器保護(hù)

（一）熔斷器及其安秒特性曲線熔斷器的技術(shù)參數(shù)：熔斷器(熔管)的額定電壓和額定電流，分?jǐn)嗄芰?。熔體的額定電流和熔體的安秒特性曲線。決定熔體熔斷時(shí)間和通過其電流的關(guān)系曲線t=f(I)稱為熔斷器熔體的安秒特性曲線。250V和500V是低壓熔斷器，3～110kV是高壓熔斷器。一、熔斷器保護(hù)

決定熔體熔斷時(shí)間和通過其電流的關(guān)系曲線稱為熔斷器熔體的安秒特性曲線。該曲線由實(shí)驗(yàn)得出，它只表示時(shí)限的平均值，其時(shí)限相對誤差會高達(dá)±50％。（二）熔斷器的選用及其與導(dǎo)線的配合熔斷器應(yīng)在各配電線路的首端裝設(shè)；熔斷器只裝在各相相線上，中性線不允許裝設(shè)熔斷器。圖4-25低壓配電系統(tǒng)示意圖a)放射式b)變壓器干線式1干線2分干線3支干線4支線Q低壓斷路器(自動(dòng)空氣開關(guān))對保護(hù)電力線路和電氣設(shè)備的熔斷器，其熔體電流的選用按以下條件進(jìn)行1)熔斷器熔體電流應(yīng)不小于線路正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)算電流Ic。2)熔斷器熔體電流還應(yīng)躲過由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所引起的尖峰電流Ipk，以便線路出現(xiàn)正常的尖峰電流而不致熔斷。k:選擇熔體時(shí)用的計(jì)算系數(shù)。k值應(yīng)根據(jù)熔體的特性和電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)情況來決定。輕載起動(dòng)且起到時(shí)間不超過3s，k=0.25～0.4；輕載起動(dòng)且起到時(shí)間不超過3s，k=0.25～0.4；重載起動(dòng)且起到時(shí)間為3～8s，k=0.35～0.5；超過8s的重載起到或頻繁起到、反接制動(dòng)等，k=0.5～0.6；Ipk尖峰電流。單臺電機(jī)：Ipk=kstMINM；Ipk=Ic+(kstMax-1)INMax；3)為使熔斷器可靠地保護(hù)導(dǎo)線和電纜不致在線路短路或過負(fù)荷損壞甚至起燃，熔斷器的熔體額定電流IN,FE必須和導(dǎo)線或電纜的允許電流Ial相配合：

對于保護(hù)電力變壓器的熔斷器，其熔體電流可按下式選定保護(hù)電壓互感器的熔斷器額定電流通常為0.5A。kr：比例系數(shù)。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對電纜或穿管絕緣導(dǎo)線取2.5；對明敷絕緣導(dǎo)線取1.5；對已經(jīng)裝有其他過負(fù)荷保護(hù)的絕緣導(dǎo)線、電纜線路而又要求用熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)時(shí)取1.25。（三）熔斷器保護(hù)靈敏度校驗(yàn)熔斷器保護(hù)的靈敏系數(shù)ks計(jì)算如下：Ikmin(n)：熔斷器保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的短路電流。INFE:熔斷器熔體的額定電流。為了保證動(dòng)作選擇性，也就是保證最接近短路點(diǎn)的熔斷器熔體先熔斷，以避免影響更多的用電設(shè)備正常工作，必須要考慮上下級熔斷器熔體的配合。前后熔斷器的選擇性配合，宜按它們的保護(hù)特性曲線（安秒特性曲線）來校驗(yàn)。設(shè)上一級熔體的理想熔斷時(shí)間為t1，下一級為t2，因熔體安秒特性曲線誤差約為±50％，為了保證可靠期間，設(shè)上一級熔體為負(fù)誤差即實(shí)際熔斷時(shí)間t1’=0.5t1，下一級熔體為正誤差即實(shí)際熔斷時(shí)間t2’=1.5t2，如欲使某一電流下t1’>t2’，就應(yīng)使t1>3t2。按這個(gè)條件可從熔體的安秒特性曲線上分別查出這兩個(gè)熔體的額定電流。一般使上下級熔體額定值差2個(gè)等級即可滿足選擇性的要求。（四）上下級熔斷器的相互配合（四）上下級熔斷器的相互配合（五）熔斷器的選擇和校驗(yàn)選擇熔斷器時(shí)應(yīng)滿足下列條件：（1）熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于裝置安裝處的工作電壓。（2）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的熔體額定電流。（3）熔斷器的類型應(yīng)符合安裝處條件（戶內(nèi)或戶外）及被保護(hù)設(shè)備的技術(shù)要求。（4）熔斷器的斷流能力應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。（5）熔斷器保護(hù)還應(yīng)與被保護(hù)的線路相配合，使之不至于發(fā)生因過負(fù)荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而熔斷器不熔斷的事故。熔斷器的分?jǐn)嗄芰?yīng)滿足IoffFE：額定電壓下能安全切斷的最大故障電流。Ish(3)：流經(jīng)熔斷器的短路沖擊電流有效值。熔斷器的選擇和校驗(yàn)圖4-26低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)和結(jié)線1主觸頭2跳鉤3鎖扣4分勵(lì)脫扣器5失電壓脫扣器6過電流脫扣器7熱脫扣器8加熱電阻絲9、10脫扣按鈕當(dāng)線路上發(fā)生短路故障時(shí)，過流脫扣器6動(dòng)作于瞬時(shí)跳閘；當(dāng)線路出現(xiàn)過負(fù)荷時(shí)，加熱元件(電阻絲)使熱脫扣器7動(dòng)作于延時(shí)跳閘；當(dāng)線路電壓下降或失壓時(shí)，失壓脫扣器5動(dòng)作同樣作用于跳閘。當(dāng)按下按鈕9或10時(shí)，使失壓脫扣器失壓動(dòng)作或分勵(lì)脫扣器4通電，便能遠(yuǎn)距離操縱使開關(guān)瞬時(shí)跳閘。1.低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)和結(jié)線二、低壓斷路器保護(hù)

2．低壓斷路器的選擇要求

（1）低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不小于保護(hù)線路的額定電壓。（2）低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的脫扣器額定電流。（3）低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝處條件、保護(hù)性能及操作方式的要求。（4）低壓斷路器的斷流能力應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。

為了滿足前后低壓斷路器的選擇性要求，前一級低壓斷路器的脫扣器動(dòng)作電流應(yīng)比后一級低壓斷路器的脫扣器動(dòng)作電流大一級以上；而前一級低壓斷路器宜采用帶短延時(shí)的過電流脫扣器，后一級低壓斷路器則采用瞬時(shí)過電流脫扣器。

3．低壓斷路器的運(yùn)行維護(hù)

（1）檢查所帶的正常最大負(fù)荷是否超過斷路器的額定值；（2）檢查分、合閘狀態(tài)是否與輔助觸點(diǎn)所串接的指示燈信號相符合；（3）監(jiān)聽斷路器在運(yùn)行中有無異常響聲；（4）檢查斷路器的保護(hù)脫扣器狀態(tài)，例如整定值指示位置有無變動(dòng)；（5）如較長時(shí)間的負(fù)荷變動(dòng)（增加或減少），則需要相應(yīng)調(diào)節(jié)過電流脫扣器的整定值，必要時(shí)應(yīng)更換；（6）斷路器發(fā)生短路故障掉閘或遇有噴弧現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)對斷路器進(jìn)行解體檢修。檢修完畢，應(yīng)作幾次傳動(dòng)試驗(yàn)，檢查是否正常。第五節(jié)供電系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和變電所綜合自動(dòng)比系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及變電所無人值班的運(yùn)行方式，系統(tǒng)對保護(hù)的要求更高，使現(xiàn)有的模擬式繼電保護(hù)難以滿足。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:動(dòng)作速度慢，一般超過0.02s。沒有自診斷和自檢功能，保護(hù)裝置中的元件損壞不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，易造成嚴(yán)重后果。保護(hù)的每一種方式都是靠相應(yīng)的硬件相連線來實(shí)現(xiàn)，所以保護(hù)裝置的功能靈活性差。對于供電系統(tǒng)中一些復(fù)雜的保護(hù)方式（如變壓器的差動(dòng)保護(hù)）。參數(shù)整定繁瑣，調(diào)試工作量大，靈活性差，容易發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)。微機(jī)保護(hù)的定義及發(fā)展：所謂微機(jī)保護(hù)：就是基于可編程數(shù)字電路技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理技術(shù)并通過微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的繼電保護(hù)。20世紀(jì)60年代，國外提出了用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的設(shè)想；為微機(jī)保護(hù)奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代中后期，微處理器技術(shù)快速發(fā)展，微機(jī)性價(jià)比和可靠性大為提高，為微機(jī)保護(hù)實(shí)用化打下了硬件基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代，微機(jī)保護(hù)趨于成熟；我國出現(xiàn)了第一套微機(jī)保護(hù)裝置。20世紀(jì)90年代，微機(jī)保護(hù)在我國逐步推廣應(yīng)用。、微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)

①微機(jī)具有強(qiáng)大的存儲記憶、邏輯判斷和數(shù)值運(yùn)算等信息處理功能，在應(yīng)用軟件的配合下有極強(qiáng)綜合分析和判斷能力，不僅可以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)原理，而且可以解決傳統(tǒng)保護(hù)裝置無法解決的問題，不僅可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜原理的保護(hù)，而且為原理算法的完善和發(fā)展提供了良好的實(shí)現(xiàn)條件；②微機(jī)保護(hù)的動(dòng)作特性和功能主要是由軟件決定的，可以通過改變軟件程序以獲取所需要的保護(hù)性能，使得保護(hù)性能的選擇和調(diào)試都很方便，具有很大的靈活性、適應(yīng)性；③可用相同的硬件實(shí)現(xiàn)不同原理的保護(hù)，使得保護(hù)裝置的制造大為簡化，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化批量化，硬件可靠性高；④可以不斷地對本身硬件軟件自檢，發(fā)現(xiàn)裝置異常情況并排除干擾和通知運(yùn)行維護(hù)中心，使得保護(hù)裝置工作可靠性很高，大大減輕維護(hù)的工作量；

⑤微機(jī)保護(hù)還可兼有故障錄波、故障測距、事件順序記錄等輔助功能，微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)有的通信接口，可以方便地將各地的繼電保護(hù)裝置納入融測量、控制、保護(hù)和數(shù)據(jù)通信為一體的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，這對于保護(hù)的運(yùn)行管理與遠(yuǎn)方監(jiān)控、電網(wǎng)事故分析與處理、實(shí)現(xiàn)無人值班與提高系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化水平等具有重要意義。對硬件和軟件的可靠性要求較高，且硬件比較容易過時(shí)；微機(jī)保護(hù)與傳統(tǒng)保護(hù)有根本性的差別，后者每個(gè)部分都是硬件構(gòu)成，保護(hù)的接線和整個(gè)動(dòng)作過程直觀易理解，使用者對裝置的動(dòng)作原理、接線及維護(hù)較易掌握；而微機(jī)保護(hù)的軟件只有專門的設(shè)計(jì)人員才能改寫或調(diào)試，使用者較難掌握它的操縱和維護(hù)過程。因此，為適應(yīng)微機(jī)保護(hù)的普及應(yīng)用，必須培養(yǎng)更多專業(yè)化的微機(jī)保護(hù)工作人員。圖4-30微機(jī)保護(hù)裝置的硬件系統(tǒng)示意框圖二、微機(jī)保護(hù)裝置的基本構(gòu)成

1.模擬量輸入部分模擬量輸入部分就是將互感器輸入的模擬電信號正確地變換成離散化的數(shù)字量，也稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。按信號傳遞順序，交流模擬量輸入部分又主要包括以下幾部分：(1)輸入變換及電壓形成它接受來自電力互感器二次側(cè)的電壓、電流信號，并將這些信號進(jìn)一步變小，同時(shí)使互感器與保護(hù)裝置內(nèi)部之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離和電磁屏蔽，以保障保護(hù)裝置內(nèi)部弱電元件的安全和減少來自高壓設(shè)備對弱電元件的干擾。信號的變換對交流電壓可直接采用電壓變換器，對于交流電流，由于通常使用的弱電電子器件為電壓輸入型器件，因此還需將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，這個(gè)轉(zhuǎn)換過程稱為電壓形成。(2)低通濾波器作用是抑制輸入信號中對保護(hù)無用的較高頻率的成分，以便采樣時(shí)易于滿足采樣定理的要求。低通濾波器可采用簡單的有源或無源低通濾波電路。(3)采樣保持器S/H所謂采樣保持，就是在某一時(shí)刻抽取輸入模擬信號的瞬時(shí)值，并維持適當(dāng)時(shí)間不變。如果按固定的時(shí)間間隔重復(fù)地進(jìn)行這種采樣保持操作，就將時(shí)間上連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的模擬信號序列。(4)多路轉(zhuǎn)換器它可由CPU通過編碼控制將多通道輸入信號（由S/H送來）依次與一路輸出端連通，其輸出端與模數(shù)變換器的輸入端相連。此時(shí)，只用一路模數(shù)變換器即可實(shí)現(xiàn)所有通道的模數(shù)變換，能大大簡化電路和降低成本。(4)模數(shù)變換器A/D它將由S/H抽取并保持的輸入模擬信號的瞬時(shí)值變換為相應(yīng)的數(shù)字值，實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的變換，通常采用逐次逼近型A/D變換器。輸入變換、電壓形成及模擬低通濾波三部分電路合起來通常又被稱為信號調(diào)理回路。采樣保持器、多路轉(zhuǎn)換器以及模數(shù)變換器既有各自獨(dú)立的、也有組合在一起的集成電路芯片，需要根據(jù)具體設(shè)計(jì)指標(biāo)來選擇。

2.開關(guān)量輸入部分開關(guān)量泛指那些反映“是”或“非”兩種狀態(tài)的邏輯變量，如斷路器的“合”或“分”閘狀態(tài)、開關(guān)或繼電器觸點(diǎn)的“通”或“斷”狀態(tài)、控制信號的“有”或“無”狀態(tài)等。這些狀態(tài)正好對應(yīng)二