供電技術 第六版 課件 第4-6章 供電系統(tǒng)的保護、供電系統(tǒng)的保護接地與防雷、供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量

1現(xiàn)代供電技術第四章供電系統(tǒng)的繼電保護

與自動裝置通知值班人員檢查并采取消除故障的措施繼電保護與自動裝置系統(tǒng)故障切除故障發(fā)報警信號保障設備安全、限制故障影響范圍序2/122§4-1繼電保護的基本概念§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護§4-3電力變壓器的保護§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護§4-5供電系統(tǒng)的微機保護§4-6自動重合閘裝置§4-7備用電源自動投入裝置內(nèi)容提要

3/122一、繼電保護繼電保護的技術+繼電保護設備繼電保護技術：設計、配置、整定、調(diào)試繼電保護設備：二次回路設備+（通信設備）繼電保護裝置：能反映電氣元件發(fā)生故障或處于不正常運行狀態(tài)、并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動裝置。測量物理量與給定值比較給出邏輯信號、判斷是否啟動由測量比較輸出判定故障類型和范圍作出動作指令（跳閘、發(fā)信號或不動作）給執(zhí)行輸出部分由邏輯判斷的指令，完成繼電保護任務§4-1繼電保護的基本概念4/122要完成電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務，首先

“區(qū)分”——“甄別”要進行“區(qū)分和甄別”，必須尋找

“差異”——“區(qū)分”依據(jù)可測電氣量的不同差異，構成不同原理的繼電保護。實現(xiàn)保護裝置動作的關鍵§4-1繼電保護的基本概念5/122

基本要求：可靠性

——繼電保護該動作時應動作、不該動作時不動作。衡量指標：拒動率、誤動率。要求：性能滿足要求、原理簡單。

裝置可靠，自動監(jiān)測、閉鎖、報警等。2.靈敏性——在設備被保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，繼電保護裝置應具有必要的反應能力。衡量指標：靈敏系數(shù)，要求在1.2~2之間?！?-1繼電保護的基本概念6/122

基本要求：3.選擇性

——首先由故障設備的繼電保護切除故障，當故障設備的繼電保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備的繼電保護切除故障。3.速動性——繼電保護應能盡快地切除短路故障。故障切除時間=繼電保護裝置動作時間+斷路器的動作時間§4-1繼電保護的基本概念7/122

二、繼電器與繼電特性繼電器——一種能自動執(zhí)行斷、續(xù)控制的部件。

原理：

輸入量達到一定值時輸出發(fā)生預計的狀態(tài)變化（觸點開合，或電平翻轉(zhuǎn)）等實現(xiàn)“通”、“斷”控制。

分類:按實現(xiàn)型式：電磁型、感應型、數(shù)字型等；按反映的物理量：電流、電壓、功率方向、瓦斯（氣體）繼電器等；

按繼電器的作用：量度、時間、中間、信號和出口繼電器等。過電流繼電器的原理框圖量度繼電器過量：欠量過電流繼電器§4-1繼電保護的基本概念8/122繼電特性——無論起動和返回，繼電器的動作都是明確的，不可能停留在某一個中間位置。返回系數(shù)kre式中：Ire——返回電流。

Iop——動作電流。過電流繼電器Kre(0.85~0.95)。過電流繼電器的繼電特性曲線§4-1繼電保護的基本概念9/122三、繼電保護用的電流互感器設備故障或狀況異常時電流或電壓變化（瞬時或永久）。大多數(shù)繼電器的輸入量為電流及電壓。強電流低電流高電壓低電壓電流互感器變比變換電壓互感器變比變換繼電器§4-1繼電保護的基本概念10/1221.電流互感器的10%誤差曲線電流互感器的電流誤差:測出的電流kTAI2對實際電流I1的相對誤差百分值，即

我國規(guī)程規(guī)定：保護用電流互感器的電流誤差范圍為±10%。電流互感器的10%誤差曲線——互感器的電流誤差為10%時一次電流對其額定電流的倍數(shù)k

=與二次側(cè)負荷阻抗Z2的關系曲線。確定電流互感器二次側(cè)阻抗：求電流互感器接入位置的最大三相短路電流

10%曲線中找出橫坐標允許的阻抗歐姆數(shù)，使接入二次側(cè)的總阻抗不超過此Z2值.可保證互感器的電流誤差在10%以內(nèi)電流互感器的10%誤差曲線§4-1繼電保護的基本概念11/1222.電流互感器的接線方式——互感器與電流繼電器之間的聯(lián)結(jié)方式。

接線系數(shù)——流過繼電器線圈的電流IK與電流互感器二次電流ITA.2

的關系全星形聯(lián)結(jié)方式非全星形聯(lián)結(jié)法差接法kkx=kkx隨不同的短路方式而不同§4-1繼電保護的基本概念12/122差接法的接線系數(shù)kkx隨不同的短路方式而不同。如發(fā)生三相短路時，流過繼電器的電流為

，kkx=，當AB或BC兩相短路時，流過繼電器的電流為

，kkx=1，當在AC兩相短路情況下，流過繼電器的電流為2，kkx=2，不同的短路情況下，差接法具有不同的靈敏度。§4-1繼電保護的基本概念13/122§4-1繼電保護的基本概念§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護§4-3電力變壓器的保護§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護§4-5供電系統(tǒng)的微機保護§4-6自動重合閘裝置§4-7備用電源自動投入裝置內(nèi)容提要

14/122一、過電流保護——流過被保護元件中的電流超過預先整定的某個數(shù)值時，保護裝置啟動，以時限（定時限和反時限）保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報警信號。1.定時限過電流保護

定時限，是指過電流保護的動作時限是固定的，與通過其上電流的大小無關?！?-2單端供電網(wǎng)絡的保護15/122(1)定時限過電流保護的原理接線定時限過電流保護的原理接線圖原理圖展開圖§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護16/122(2)工作原理與動作電流動作電流（啟動電流）（躲過最大負荷電流，即超過最大負荷值就啟動）（同時考慮外部故障切除后電壓恢復、電動機自啟動，電網(wǎng)電流很大，保護返回電流大于電動機自啟動電流）一般式中：電流互感器二次側(cè)的繼電器的動作電流式中：

Kre∈（0.85~0.95）§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護17/122(3)按選擇性要求整定過電流保護的動作時限按照階梯原則整定的定時限過電流保護原理圖階梯時間特性§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護18/122Iop——動作電流Ik.min——保護末端最小短路電流。

對于中性點不接地的供電系統(tǒng)，Ik.min為最小運行方式下末端兩相短路電流。(4)靈敏系數(shù)的校驗要求ks≥1.3~1.5§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護19/1222.反時限過電流保護

越靠近電源的定時限過電流保護，其動作時間越長不利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定反時限特性：動作時間與流過繼電器中電流的大小有關。電流大動作時限短，電流小動作時限長交流操作的反時限過電流保護原理接線a)原理圖b)展開圖(1)反時限過電流保護的原理接線§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護20/122(2)反時限過電流保護的整定配合繼電器I和II的動作電流：保護動作時限整定：根據(jù)已知的保護I的繼電器動作電流IopKI和動作時限，選擇電流繼電器動作特性曲線，如圖b中的曲線①。根據(jù)線路l1首端k1點三相短路時流經(jīng)保護裝置I繼電器的電流，計算保護裝置I的繼電器動作電流倍數(shù)n1：反時限過電流保護動作時限短路點距離與動作時間的關系反時限動作特性曲線根據(jù)n1查保護I在k1點短路時的實際動作時間t1，同樣方法求得線路l1其它各點短路時，保護I的動作時間。得到線路l1中各點短路時保護I的動作時間曲線，如圖a的曲線1§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護21/122

3)根據(jù)k1點短路時流經(jīng)保護裝置II繼電器的電流，求出保護裝置II此時的動作電流倍數(shù)n2：為滿足保護選擇性，保護II動作時限t2應比保護I的動作時限大一個時限，即反時限過電流保護動作時限短路點距離與動作時間的關系反時限動作特性曲線n2和t2的坐標交點為P，曲線②為保護II的繼電器電流時間特性曲線。由曲線②可得線路上其它各點短路時保護裝置II的時限特性，如圖a中的曲線2。k1點短路時，其較線路l1上其它各點短路時小，若k1點短路的時限配合滿足要求，則其它各點短路必能保證動作的選擇性。§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護22/122

3.定時限與反時限過電流保護的比較定時限過電流保護：

優(yōu)點：時限整定方便，易于進行上下級保護間的準確的配合。

缺點：繼電器數(shù)量較多，接線復雜，繼電器觸點容量較小，不能用交流操作電源作用于跳閘，靠近電源處保護動作時限長。

反時限過電流保護：

優(yōu)點：繼電器數(shù)量少，接線簡單；繼電器觸點容量大，可用交流操作電源作用于跳閘，靠近電源端的故障切除時間小。缺點：整定動作時限配合復雜，誤差較大，速斷部分不易配合，系統(tǒng)最小方式下短路時保護的動作時限可能較長。裝置簡單、經(jīng)濟，在中小型6~10kV供電系統(tǒng)中應用普遍，

多用于單側(cè)電源供電的終端線路和小容量的電動機上?！?-2單端供電網(wǎng)絡的保護23/122

二、電流速斷保護

k3處三相短路故障時，保護III為定時限動作時間為，無法滿足速動性要求?！?-2單端供電網(wǎng)絡的保護24/122具有電流速斷和定時限過電流保護的線路圖a)原理圖b)展開二、電流速斷保護當過電流保護的動作時限大于0.7s時，需設置反應電流增大而瞬時動作的電流保護——電流速斷保護，迅速切除本段線路的短路故障。(1)動作電流整定

按躲開本段末端在最大運行方式下發(fā)生三相短路時的電流來整定。

kk=1.2~1.3。繼電器上的動作電流為§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護25/122

(2)靈敏度校驗

系統(tǒng)最小運行方式下保護安裝處兩相短路電流與其動作電流Iop之比，即

(3)速斷保護的死區(qū)：

即速斷保護動作電流大于被保護范圍末端的最大短路電流，使保護裝置不能保護線路全長而有一段死區(qū)。速斷保護不能作主保護，須和過電流保護配合使用。§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護26/122

定時限過電流保護與電流速斷保護配合的動作時間示意圖§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護27/122

例4-1某工廠10kV供電線路,已知計算負荷電流，

，在最大運行方式下末端和始端的短路電流分別為，；在最小運行方式時，，，線路末端出線保護動作時間為0.5s，線路首端保護的繼電器為非全星形聯(lián)結(jié)，試整定該保護的各個參數(shù)。解：1)過電流保護整定如下：因

=1.5×180A=270A，選用300/5A電流互感器，

=300/5=60。保護動作一次側(cè)電流

電流保護整定計算示例：§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護28/122

繼電器1KA動作電流時間繼電器的整定時限保護靈敏度2)因動作時限大于0.7s，需加速斷保護裝置，其整定計算如下：一次動作電流繼電器2KA的動作電流速斷保護的靈敏度§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護29/122三、低電壓保護1.低電壓閉鎖的過電流保護過電流保護與低電壓保護聯(lián)鎖接線原理圖定時限過電流保護的靈敏度不滿足要求時，采用低電壓閉鎖的過電流保護來提高其靈敏度。（1）動作電壓和電流整定：——按躲過IC來整定，不考慮最大負荷電流情況。——按躲過正常最低工作電壓整定。Umin：(0.85~0.95)UNKk：1.2；kre：1.15；kTV——電壓互感器的變壓比§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護30/122

過電流繼電器的靈敏度校驗方法同不帶低電壓閉鎖的過電流保護相同。低電壓繼電器靈敏系數(shù)：——最大運行方式下相鄰電氣元件末端發(fā)生三相金屬性短路時保護安裝處感受到的最大殘壓。要求靈敏系數(shù)1.25.（2）靈敏度校驗：§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護31/122

t=(0.5~1.5)s2.用于電動機的低電壓保護

目的：當電網(wǎng)電壓降低到某一數(shù)值時，將不重要的或不允許自起動的電動機從電網(wǎng)切除，以保證重要電動機在電網(wǎng)電壓恢復時順利地自起動。保護裝設的原則和動作電壓的整定為：1)對不重要和不準許自起動的電動機2)對生產(chǎn)工藝或技術、安全的要求不允許“長期”失電后再自起動的電動機

t=(5~10)s§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護32/122四、中性點非有效接地系統(tǒng)的單相接地保護中性點非有效接地系統(tǒng)：

單相接地時，流經(jīng)故障點的電流IC<<負荷電流線電壓對稱，允許系統(tǒng)再繼續(xù)運行1~2小時。故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高到倍，若接地電流數(shù)值較大，就會在接地點產(chǎn)生間歇性電弧，引起過電壓、損壞絕緣，故障可能進一步擴大成為相間或兩相對地短路。

措施：發(fā)報警信號，有危險時應動作于跳閘。

保護：絕緣監(jiān)測裝置、必要時還裝設零序電流保護?！?-2單端供電網(wǎng)絡的保護33/1221.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。正常運行時，三相電壓對稱，故不出現(xiàn)零序電壓，電壓繼電器不動作。絕緣監(jiān)視裝置接線圖

任一回線路單相接地時，故障相對地電壓為零，其它兩相對地電壓升高到倍，出現(xiàn)零序電壓，電壓繼電器動作，發(fā)出接地故障信號。

§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護34/122整定：

開口三角形繞組有不平衡電壓輸出，動作電壓要躲過開口三角形繞組不平衡電壓，一般整定為15V。評價：

保護方法簡單，但給出信號沒有選擇性。需要依次斷開各條線路來尋找。故障線路。絕緣監(jiān)視裝置接線圖§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護35/122中性點非有效接地系統(tǒng)的自動選線裝置和零序電流保護是一種在不停電的情況下能夠自動識別單相接地故障線路的裝置。

2.自動選線裝置非故障線路l1、l2始端所反應的零序電流分別為：、——線路本身的電容電流，方向為由母線流向線路。中性點不接地系統(tǒng)單相接地時零序電流分布示意圖§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護36/122變壓器出線端所反應的零序電流為：、——變壓器本身的電容電流，方向為由母線流向變壓器。

故障線路l3的始端所反應的零序電流為：中性點不接地系統(tǒng)單相接地時零序電流分布示意圖§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護37/122若變電所低壓母線有n條出線回路，則故障回路

流向母線的零序電流值等于全系統(tǒng)非故障回路對地電容電流之總和(不包括故障線路本身)，方向由線路流向母線，恰好與非故障線路上的相反。即：、式中，式中，為全系統(tǒng)每相對地電容的總和。

中性點不接地系統(tǒng)單相接地時零序電流分布示意圖§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護38/122、結(jié)論：1）由于單相接地故障，全系統(tǒng)將出現(xiàn)零序電流。2）非故障線路（包括電源變壓器）中的零序電流有效值等于正常情況下該線路每相對地的電容電流的3倍，其方向由母線指向線路。3）故障線路上的零序電流為全系統(tǒng)非故障線路對地電容電流之總和，其方向由線路指向母線。4）配電母線上引出線越多，則故障線路上反映的零序電流就越大，也越有利于單相接地自動選線裝置的故障選線判斷。§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護39/1222.零序電流保護

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，實現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號或動作于跳閘，此即線路的零序電流保護。（1）對架空線

采用圖a的零序電流過濾器。

——正常負荷電流下產(chǎn)生的不平衡電流。

——其它線路單相接地故障時本線路的電容電流。kk——可靠系數(shù)，保護裝置不帶時限時取kk=4~5；保護裝置帶時限時取

kk=1.5~2；kTA——其他線路單相接地故障時，本線路的電容電流；a)架空線路用§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護40/122

對于電纜線路采用圖b的專用零序電流互感器接線。b)電纜線路用式中

kk——可靠系數(shù)，保護裝置不帶時限時取kk=4~5；保護裝置帶時限時取

kk=1.5~2；kTA——其他線路單相接地故障時，本線路的電容電流；靈敏度系數(shù)校驗：§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護41/122

對于中性點非有效接地系統(tǒng)，迄今為止還沒有一種原理完善、動作可靠、實現(xiàn)簡單的單相接地保護，這是因為中性點非有效接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時流過故障和非故障線路的電流變化僅為對地電容電流的變化，其值都較小，特別是當系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈接地且采用過補償方式工作時，更是難于區(qū)分故障線路與非故障線路?！?-2單端供電網(wǎng)絡的保護42/122五、過負荷保護

對于可能時常出現(xiàn)過負荷的電纜線路，應裝設過負荷保護，延時動作于信號，必要時可動作于跳閘。過負荷保護的原理接線圖過負荷保護的動作電流按線路的計算負荷電流Ic整定，即式中：kk為可靠系數(shù)，取為1.2~1.3；kTA為電流互感器的變比。動作時間一般整定為10~15s?！?-2單端供電網(wǎng)絡的保護43/122§4-1繼電保護的基本概念§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護§4-3電力變壓器的保護§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護§4-5供電系統(tǒng)的微機保護§4-6自動重合閘裝置§4-7備用電源自動投入裝置內(nèi)容提要

44/122

電力變壓器——是電系統(tǒng)中的重要設備，故障或異常工作狀態(tài)對供電的可靠性和用戶的生產(chǎn)生活將產(chǎn)生嚴重的影響。

變壓器的故障類型：

按發(fā)生在油箱的內(nèi)外，分為內(nèi)部故障和外部故障。

內(nèi)部故障——繞組的相間短路、匝間短路和單相接地

外部故障——套管及其引出線的相間短路、單相接地故障。變壓器的異常工作狀態(tài)有：外部短路或過負荷引起的過電流。風扇故障或油面降低引起的冷卻能力下降使繞組和鐵芯過熱。對于中性點不接地運行的星型接線變壓器，外部接地短路有可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器絕緣?！?-3電力變壓器的保護45/122

電力變壓器繼電保護：差動保護或電流速斷保護——反應變壓器的內(nèi)、外部故障，瞬時動作于跳閘。(2)瓦斯保護——反應油浸式變壓器的內(nèi)部故障或油面降低，瞬時動作于信號或跳閘。(3)過電流保護

——反應變壓器外部短路引起的過電流，帶時限動作于跳閘，可作為上述保護的后備。(4)過負荷保護——反應過載而引起的過電流，一般作用于信號。(5)溫度保護——反應變壓器油、繞組溫度升高或冷卻系統(tǒng)的故障，動作于信號或跳閘?！?-3電力變壓器的保護46/122一、變壓器的瓦斯保護

電力變壓器通常是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)。

當變壓器油箱內(nèi)故障時，在故障電流和故障點電弧的作用下，變壓器油和其它絕緣材料會因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。氣體排出的多少以及排出速度，與變壓器故障的嚴重程度有關。

利用這種氣體來實現(xiàn)保護的裝置，稱為瓦斯保護?！?-3電力變壓器的保護47/122

圖4-18瓦斯繼電器的安裝及結(jié)構示1：容器2蓋3上油杯4永久磁鐵5上動觸點6上靜觸點7下油杯

8永久磁鐵9下動觸點10下靜觸點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放氣閥瓦斯繼電器在變壓器上的安裝1變壓器油箱2聯(lián)通管

3瓦斯繼電器4油枕b)FJs一80瓦斯繼電器的結(jié)構示意圖

瓦斯保護的主要元件是瓦斯繼電器，它裝設在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，如圖a所示，圖b為FJ3-80型瓦斯繼電器的結(jié)構示意圖。§4-3電力變壓器的保護48/122

工作原理：

變壓器正常工作時，瓦斯繼電器的上下油杯中都充滿油，油杯因其平衡錘的作用使其上下觸點都是斷開的。當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體較少且速度較慢致使油面下降，上油杯因其中盛有剩余的油使其力矩大于平衡錘的力矩而降落，從而使上觸點接通，發(fā)出報警信號，這就是輕瓦斯動作?！?-3電力變壓器的保護49/122

當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，故障點周圍的溫度劇增而迅速產(chǎn)生大量的氣體，迫使變壓器油迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管沖入油枕，在油流經(jīng)過瓦斯繼電器時沖擊擋板，使下油杯降落，從而使下觸點接通，直接動作于跳閘斷路器而切除變壓器，這就是重瓦斯動作?！?-3電力變壓器的保護50/122

如果變壓器出現(xiàn)漏油，將會引起瓦斯繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡。這時繼電器的上油杯先降落，接通上觸點，發(fā)出報警信號，當油面繼續(xù)下降時，會使下油杯降落，下觸點接通，從而使斷路器跳閘。

評價：簡單靈敏經(jīng)濟，但它動作速度較慢，并且只能反應變壓器內(nèi)部的故障或異常工作狀態(tài)等，而對變壓器外部端子上的故障情況則無法反應?！?-3電力變壓器的保護51/122

二、變壓器的電流保護1、過電流保護和電流速斷保護電壓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采用電流速斷保護；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。對于供電系統(tǒng)中單側(cè)電源的雙繞組或三繞組變壓器，過電流保護宜安裝于變壓器的各側(cè)。

變壓器過電流保護和電流速斷保護的工作原理、整定原則與線路保護的基本相同?！?-3電力變壓器的保護52/122

降壓變壓器繞組結(jié)線不同，當?shù)蛪簜?cè)發(fā)生不同類型的短路故障時，反映到高壓側(cè)的故障電流分布就不同；變壓器保護用電流互感器采用不同的結(jié)線方式，流過保護繼電器的電流也不相同，這些都會影響到變壓器電流保護的參數(shù)計算和靈敏度。Dyn11變壓器低壓側(cè)ab相間短路電流分布及相量圖當變壓器低壓側(cè)ab相間短路時，流過變壓器高壓側(cè)：A、C相的故障電流均為，且方向相同。B相流過的故障電流為2

§4-3電力變壓器的保護53/122Dyn11變壓器低壓側(cè)ab相間短路電流分布及相量圖

1)若變壓器保護用電流繼電器采用非全星形結(jié)線，則由于A、C相都是流過較小的故障電流，因此靈敏度較低。2)若電流互感器采用全星形結(jié)線或兩相三繼電器結(jié)線，則總有一個繼電器流過的故障電流為2，因此比非全星形結(jié)線靈敏度高。3)若電流互感器采用兩相電流差結(jié)線，則通過繼電器的故障電流為零，保護裝置不動作?！?-3電力變壓器的保護54/1222.零序電流保護一次側(cè)接入10kV及以下非有效接地系統(tǒng)中Y,yno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)中性點回路裝設零序電流保護。動作電流按躲過變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流整定：式中：kk為可靠系數(shù)，取為1.2；kTA為零序電流互感器的變比。動作時間：0.5~0.7s。靈敏度的校驗：變壓器低壓側(cè)干線末端最小單相短路電流。要求架空線路ks≥1.5，電纜ks≥1.25變壓器的零序電流保護原理接線圖§4-3電力變壓器的保護55/122式中，INT為變壓器的額定電流；可靠系數(shù)kk一般取為1.05；kre為返回系數(shù)；kTA指電流互感器的變流比。3.過負荷保護

400kVA及以上數(shù)臺并列運行的變壓器和作為其他負荷備用電源的單臺運行變壓器，應裝設過負荷保護。作用于發(fā)信號、跳閘或切除部分負荷?！?-3電力變壓器的保護56/122

三、變壓器的差動保護變壓器過電流保護雖然能保護整個變壓器，但動作時限較長，切除故障不迅速；電流速斷保護雖然動作迅速，但存在保護“死區(qū)”。

瓦斯保護動作靈敏，但只能反應變壓器油箱內(nèi)部故障。變壓器的差動保護。反映被保護元件兩側(cè)電流的差額而動作的保護?！?-3電力變壓器的保護57/122

外部故障示意圖變壓器正常運行或外部故障時：流入差動繼電器的電流：單相變壓器：1.差動保護的工作原理流入差動繼電器的電流為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流，合理選擇兩側(cè)電流互感器的變流比和結(jié)線方式，使其小于差動繼電器的動作電流，保護裝置不動作。=

§4-3電力變壓器的保護58/122

內(nèi)部故障示意圖變壓器內(nèi)部故障時：在單電源情況下，流入繼電器回路的電流：單相變壓器：1.差動保護的工作原理保護裝置動作，使QF1、QF2同時跳閘，將故障變壓器退出工作。=

優(yōu)點：無須與相鄰元件的保護配合，

可以構成無延時速動保護。§4-3電力變壓器的保護59/122

2.變壓器差動保護的不平衡電流（1）變壓器一、二次繞組結(jié)線方式的不同而引起的不平衡電流

Yd11結(jié)線：兩側(cè)線電流間存在30o相位差，即使電流互感器二次電流的大小相等，在差動回路中也存在一個由相位差引起的不平衡電流。措施：將變壓器一次側(cè)的電流互感器聯(lián)結(jié)成三角形而變壓器二次側(cè)聯(lián)結(jié)成星形，使得兩側(cè)電流互感器的二次電流的相位相同，同時電流互感器的變流比應滿足：INT1、INT2——變壓器一、二次側(cè)的額定電流。KTA.△、KTA.Y——變壓器一、二次側(cè)電流互感器的電流比。§4-3電力變壓器的保護60/122

(2)電流互感器的實際變比與計算變比不同而引起的不平衡電流

若變壓器兩側(cè)電流互感器所選的變流比與計算變比完全相同，則不平衡電流為零。

由于變壓器的變壓比和電流互感器的變流比都有規(guī)格等級，實際所選電流互感器的變流比不可能與計算值完全一樣，致使繼電器回路產(chǎn)生不平衡電流。補償：平衡線圈（電磁式保護裝置中）或簡單計算（數(shù)字式保護裝置中）。§4-3電力變壓器的保護61/122

(3)變壓器兩側(cè)電流互感器的型號不同而引起的不平衡電流電流互感器型號不同時，其飽和特性也不同，外部短路電流作用下飽和程度相差更大，因此在差動回路中出現(xiàn)不平衡電流。

可通過提高保護動作電流來躲過。(4)有載調(diào)壓變壓器分接頭的改變而引起的不平衡電流改變分接頭的位置，實際上就是改變變壓器的變比。電流互感器的二次電流也將改變，引起新的不平衡電流。

差動保護的動作電流應躲過采用分接頭調(diào)壓而造成的不平衡電流?！?-3電力變壓器的保護62/122（5）變壓器勵磁電流產(chǎn)生的不平衡電流(6-21)變壓器正常工作時：

勵磁電流只流經(jīng)電源側(cè)，其值很小不超過額定電流的2%~5%，引起的不平衡電流可以不計。變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復的暫態(tài)過程中：變壓器鐵心中的磁通不能突變，在變壓器一次繞組中可能產(chǎn)生很大的沖擊勵磁電流i（也稱勵磁涌流，在差動回路中產(chǎn)生很大的不平衡電流。變壓器空負荷投入時的勵磁電流變動曲線§4-3電力變壓器的保護63/122（5）變壓器勵磁電流產(chǎn)生的不平衡電流(6-21)勵磁涌流波形特點：

勵磁涌流的最大值可達到變壓器額定電流的4～8倍含有很大成分的非周期分量及高次諧波并以二次諧波為主；勵磁涌流的波形中出現(xiàn)間斷角。識別方案：采用具有速飽和鐵心的中間變流器，以減少勵磁涌流中非周期分量的影響；二次諧波鑒別方法。間斷角的方法變壓器空負荷投入時的勵磁電流變動曲線§4-3電力變壓器的保護64/122

式中，kk——可靠系數(shù)，取為1.3；

——外部故障時的最大不平衡電流，由變壓器兩側(cè)的電流互感器可能不同型號、電流互感器實際變比與計算變比不一致、變壓器分接頭位置可能改變等因素綜合引起的。3.變壓器差動保護動作電流的一般整定原則(1)躲過變壓器外部故障時的最大不平衡電流式中——保護范圍外部短路時的最大短路電流；

——電流互感器的同型系數(shù)，型號相同時取0.5，不同時取1；

——電流互感器實際變比和計算變比不一致產(chǎn)生的相對誤差，

可取為5%；

——變壓器分接頭改變引起的相對誤差，§4-3電力變壓器的保護65/122

(2)躲過變壓器的最大勵磁電流Iop=kkke

IN

式中：kk——可靠系數(shù)，取為1.3~1.5；ke——勵磁涌流的最大倍數(shù)，取為4~8。

由于勵磁涌流很大，縱差動保護通常采用其它措施減少其影響：采用速飽和中間變流器以減少勵磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流，取ke=1，已逐漸被淘汰；微機保護中通過鑒別勵磁涌流和故障電流，涌流時將差動保護閉鎖，取ke=0?！?-3電力變壓器的保護66/122

(3)躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流

為防止變壓器正常運行情況下電流互感器二次回路斷線時引起差動保護誤動作：式中：kk——可靠系數(shù)，取1.2~1.3。

當最大負荷電流不能確定時，可用變壓器額定電流。4.變壓器差動保護的靈敏度校驗

式中：——變壓器區(qū)內(nèi)端部故障時流經(jīng)差動繼電器的最小差動電流所對應的一次側(cè)故障電流。

ks——靈敏度一般不應低于2。當按上述整定原則計算的動作電流不能滿足靈敏度要求時，需要采用具有制動特性的差動繼電器?！?-3電力變壓器的保護67/122§4-1繼電保護的基本概念§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護§4-3電力變壓器的保護§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護§4-5供電系統(tǒng)的微機保護§4-6自動重合閘裝置§4-7備用電源自動投入裝置內(nèi)容提要

68/122一、熔斷器保護1.熔斷器及其安秒特性曲線當被保護區(qū)出現(xiàn)短路故障或過電流時，熔斷器熔體被熔斷，使設備與電源隔離，免受過電流損壞。

熔斷器熔斷器的技術參數(shù)熔管熔體額定電壓、電流分斷能力熔體額定電流熔體安秒特性§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護69/122一、熔斷器保護1.熔斷器及其安秒特性曲線熔斷器熔體的安秒特性曲線

決定熔體熔斷時間和通過其電流的關系曲線t=f(I)稱為熔斷器熔體的安秒特性曲線。§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護70/1222.熔斷器的選用及其與導線的配合

如采用熔斷器保護，應在各配電線路的首端裝設熔斷器。熔斷器只裝在各相相線上，中性線不允許裝設熔斷器。

低壓配電系統(tǒng)示意圖a)放射式b)變壓器干線式§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護71/122熔斷器熔體電流的選用可按以下條件進行：(1)熔斷器熔體電流應不小于線路正常運行時的計算電流，即

(2)熔斷器熔體電流應躲過由于電動機起動所引起的尖峰電流，以使線路出現(xiàn)正常的尖峰電流而不致熔斷。因此

k——選擇熔體的計算系數(shù)，根據(jù)熔體的特性和電動機的拖動情況確定；

——尖峰電流。§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護72/122(3)為避免因線路短路或過負荷損壞甚至起燃，熔斷器的熔體額定電流必須和導線或電纜的允許電流相配合，要求：

——熔斷器熔體額定電流與被保護線路的允許電流的比例系數(shù)。

——變壓器的額定電流。

3.熔斷器保護靈敏度校驗熔斷器保護的靈敏系數(shù)計算如下：

——熔斷器保護線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的短路電流，對中性點不接地系統(tǒng)，取兩相短路電流；對中性點直接接地系統(tǒng)，取單相短路電流；

——熔斷器熔體的額定電流?！?-4低壓配電系統(tǒng)的保護73/1224.上下級熔斷器的相互配合

用于保護線路短路故障的熔斷器，其上下級的相互配合：

設上一級熔體的理想熔斷時間為t1，下一級為t2

因熔體的安秒特性曲線誤差約為±50%，設上—級熔體為負誤差，有，下一級為正誤差，即，如欲在某一電流下使，以保證它們之間的選擇性，應使

，

從熔體的安秒特性曲線上分別查出這兩熔體的額定電流值。一般使上、下級熔體的額定值相差2個等級即能滿足動作選擇性的要求。§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護74/1225.熔斷器(熔管或熔座)的選擇和校驗

選擇熔斷器(熔管或熔座)時應滿足下列條件：

(1)熔斷器的額定電壓應不低于被保護線路的額定電壓。

(2)熔斷器的額定電流應不小于它所安裝的熔體的額定電流。

(3)熔斷器的類型應符合安裝條件及被保護設備的技術要求。

(4)熔斷器的分斷能力應滿足§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護75/122例4-2

圖4-25b的虛線框內(nèi)是某車間部分的配電系統(tǒng)圖。其負荷分布如下表，各電動機均屬輕負荷起動，試選定各熔斷器的額定電流及導線截面。解1)第1組負荷各熔斷器及導線截面可根據(jù)式(4-37)和式(4-38)計算

≥21.4A或

=(0.25~0.4)×139.1A=(34.8~55.6)A

選RTO-100熔斷器，熔絲額定電流

=50A。

選用塑料絕緣鋁導線BLV-3×4mm2

，穿管，車間環(huán)境溫度25°C時，=25A，

=50／25<2.5，合格。§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護76/1222)同理選擇第II組負荷的熔斷器及導線截面如下：因

≥(0.25~0.4)×98.8A=(24.7~39.5)A，選RTO-50型熔斷器，熔絲規(guī)格=40A，配用BLV-3×2.5穿管導線，查得其=19A>=15.2A，同時/=40/19<2.5,合格。3)BC段支干線選擇如下：=[51.3+(6.5-1)×21.4]A=169A

由≥=51.3A或

，選用RTO-100型熔斷器，考慮要與I級負荷熔斷器相差兩個等級，選熔絲電流=80A，導線用BLV-3×10，明敷線，=55A>=51.3A。/=80/50<1.5，合格。4)選擇AB段干線時，由于AB段后接電動機較多，可按頻繁起動考慮?！?99．9A，或電動機頻繁起動時，=(0.5~0.6)=(0.5~0.6)[99．9+(6.5~1)×21.4]=(110.3~131.7)A?？紤]到和BC段的配合，選=120A。選用RTO-200型熔斷器。導線選用BLV-3×25明敷線，查得=100A>=99.9A，且/=120/100<1.5。校驗合格?！?-4低壓配電系統(tǒng)的保護77/122二、低壓斷路器保護

低壓斷路器又稱低壓自動開關。它既能帶負荷通斷電路，又能在短路、過負荷和失壓時自動跳閘。線路短路故障時，過流脫扣器6動作于瞬時跳閘；

線路過負荷時，加熱元件(電阻絲)使熱脫扣器7動作于延時跳閘；線路電壓下降或失壓時，失壓脫扣器5動作同樣作用于跳閘。按下按鈕9或10時，使失壓脫扣器失壓動作或分勵脫扣器4通電，可遠距離操縱使開關瞬時跳閘。低壓斷路器的原理結(jié)構和結(jié)線§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護78/122二、低壓斷路器保護低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置方式如圖所示。

配電用低壓斷路器分為選擇型和非選擇型兩種，所配備的過電流脫扣器有三種：①具有反時限特性的長延時電磁脫扣器；②延時時限分別為0.2s、0.4s、0.6s的短延時脫扣器。③動作時限小于0.1s的瞬時脫扣器。

低壓斷路器在低壓系統(tǒng)中常用的配置方式§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護79/122

低壓斷路器各種脫扣器的電流整定如下：(1)

長延時過流脫扣器(即熱脫扣器)的整定主要用于線路過負荷保護，其整定值比線路計算電流稍大即可——長延時脫扣器(即熱脫扣器)的整定動作電流熱元件的額定電流比大(10～25)%

§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護80/122(2)瞬時(或短延時)過電流脫扣器的整定瞬時或短延時脫扣器的整定電流應躲開線路的尖峰電流，即

——瞬時或短延時脫扣器的整定電流值

——可靠系數(shù)。

(3)靈敏系數(shù)

——線路末端最小短路電流。

§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護81/122例4-3

供電系統(tǒng)如圖4-29所示，所需的數(shù)據(jù)均標在圖上，試選擇低壓斷路器，導線按400C溫度校驗。解1)選用保護電動機用的DZ系列低壓斷路器。整定計算如下：

因IC=IN.M=182.4A，故選定低壓斷路器的額定電流

IN.Q2=200A

長延時脫扣器整定電流

I1.OP=1.1IC=200A

瞬時過電流脫扣器電流整定值，(kk取1.7)§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護82/122

I2.OP=kkIst.M=選定I2.OP=2000A(10倍額定值)

靈敏系數(shù)===5.29>1.5，合格。

配合導線>=200A，

選BBLX-3×100，查得T=40°C時

其

＝224A。滿足/<1的要求。§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護83/1222)選用DW系列低壓斷路器以保護變壓器用。因變壓器二次側(cè)額定電流

IN≈1500A，故選定低壓斷路器的額定電流=1500A，可選長延時脫扣器電流整定為=1500A。

短延時脫扣器動作時間整定為0.4s，整定電流要考慮1#電動機起動時產(chǎn)生的峰值電流

Ipk

，取

kk=1.35，于是可選定=4000A(3倍額定電流以下)。選用LMY-120×8矩形鋁母線，T=40oC時，

Ial=1550A>IN

。§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護84/122三、低壓斷路器與熔斷器在低壓電網(wǎng)保護中的配合

低壓斷路器與熔斷器在低壓電網(wǎng)中的設置方案如圖。

正確選定其額定參數(shù)，使上一級保護元件的特性曲線在任何電流下都位于下一級保護元件安秒特性曲線的上方，即可滿足保護選擇性的動作要求。低壓斷路器與熔斷器的設置§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護85/122§4-1繼電保護的基本概念§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護§4-3電力變壓器的保護§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護§4-5供電系統(tǒng)的微機保護§4-6自動重合閘裝置§4-7備用電源自動投入裝置內(nèi)容提要

86/122一.微機保護的特點優(yōu)點：1)可實現(xiàn)復雜原理的保護，便與實現(xiàn)原理算法的完善和發(fā)展；2)軟件程序獲取保護性能，方便選擇和調(diào)試，靈活性、適應性較好；3)用相同的硬件實現(xiàn)不同原理的保護，簡化保護裝置制造，硬件可靠性高；4)硬軟件自檢發(fā)現(xiàn)裝置異常情況，工作可靠性高，運行維護的工作量?。?)兼有故障錄波、故障測距、事件順序記錄等輔助功能，方便地納入變電站綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)無人值班并提高系統(tǒng)運行的自動化水平。存在問題：

1)對硬件和軟件的可靠性要求較高，硬件容易過時；2)使用者較難掌握其操縱和維護過程。

§4-5供電系統(tǒng)的微機保護87/122二.微機保護裝置的基本構成包括：模擬量輸入、開關量輸入、微機系統(tǒng)、開關量輸出、人機對話、外部通信等六部分?！?-5供電系統(tǒng)的微機保護88/1221.模擬量輸入部分

——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)。包括以下幾部分：(1)輸入變換及電壓形成

——接受來自電力互感器二次側(cè)的電壓、電流信號，并將這些信號進一步變小，同時使互感器與保護裝置內(nèi)部之間實現(xiàn)電氣隔離和電磁屏蔽。(2)低通濾波器——抑制輸入信號中對保護無用的較高頻率的成分，以便采樣時易于滿足采樣定理的要求。(3)采樣保持器S/H——在某一時刻抽取輸入模擬信號的瞬時值，并維持適當時間不變。按固定的時間間隔重復地進行采樣保持操作，將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的模擬信號序列。§4-5供電系統(tǒng)的微機保護89/122(4)多路轉(zhuǎn)換器——可由CPU通過編碼控制將多通道輸入信號（由S/H送來）依次連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，用一路模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換，降低成本。(5)模數(shù)變換器A/D——將由S/H抽取并保持的輸入模擬信號的瞬時值變換為相應的數(shù)字值，實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的變換。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?！?-5供電系統(tǒng)的微機保護90/1222.開關量輸入部分

開關量——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)、開關或繼電器觸點的“通”或“斷”狀態(tài)、控制信號的“有”或“無”狀態(tài)等。

可作為數(shù)字量讀入。

開關量輸入部分就是為開關量提供輸入通道，并在保護裝置內(nèi)外部之間實現(xiàn)光電隔離，以保證內(nèi)部弱電電路的安全和減少外部干擾。3.微型機主系統(tǒng)——執(zhí)行編制好的程序，對輸入的原始數(shù)據(jù)進行分析處理，并指揮各種外圍接口部件的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)繼電保護和測量、邏輯、控制等功能。

中央處理器CPU+存儲器+定時器/計數(shù)器+控制電路通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線連成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和操作控制?！?-5供電系統(tǒng)的微機保護91/1224.開關量輸出部分

——為正確地發(fā)出開關量操作命令提供輸出通道，并在微機保護裝置內(nèi)外部之間實現(xiàn)光電隔離。5.人機對話部分

——建立起微機保護裝置與使用者之間的信息聯(lián)系，以便對保護裝置進行人工操作、調(diào)試和得到反饋信息。

繼電保護的操作：整定值和控制命令的輸入等；反饋信息：是否發(fā)生故障、故障性質(zhì)、保護是否動作、保護裝置是否運行正常等。6.外部通信部分

——提供信息通道與變電站計算機局域網(wǎng)以及電力系統(tǒng)遠程通信網(wǎng)相連，實現(xiàn)更高一級的信息管理和控制功能，如信息交互、數(shù)據(jù)共享、遠方操作及遠方維護等?！?-5供電系統(tǒng)的微機保護92/122三.微機保護的軟件實現(xiàn)監(jiān)控軟件：包括中斷管理、人機接口與鍵盤命令的處理、整定值設置、報告顯示等。。運行軟件：包含在中斷服務程序中，完成數(shù)據(jù)采樣、數(shù)字濾波、保護算法、故障判斷和處理等。微機保護的軟件§4-5供電系統(tǒng)的微機保護93/122三.微機保護的軟件實現(xiàn)特征量算法：計算保護所需的各種電氣量的特征參數(shù)，如電流或電壓的幅值及相位、序分量、基波分量、某次諧波分量的大小等。保護動作判據(jù)的算法：利用特征量算法的結(jié)果來實現(xiàn)保護的動作過程和特性。運行軟件保護算法§4-5供電系統(tǒng)的微機保護94/1221.微機保護中的一些基本算法（1）半周絕對值積分算法——取電流或電壓的基波幅值。依據(jù)是一個純正弦量在任意半個周期內(nèi)絕對值的積分為一常數(shù)。

對于正弦電流，、分別為電流的幅值和相位，其半周絕對值積分S

積分值S與積分起始點的初相角無關，求出S后，由下式即可求得正弦量的幅值：該算法具有一定的抗干擾和抑制高次諧波的能力，軟件實現(xiàn)簡單，可用于要求不高的電流、電壓保護。§4-5供電系統(tǒng)的微機保護95/122（2）全周傅里葉算法——可求取電流或電壓的基波幅值以及諧波分量的幅值，包括實部、虛部的大小。假設輸入信號i中除基頻分量外，還包含直流分量和各種整次諧波分量，即可表示為：

其中n——自然數(shù)0,1,2,…，表示第n次諧波；——基頻角頻率；

、——分別為第n次諧波分量的幅值和相位；

、——分別為第n次諧波分量的實部和虛部，且為

§4-5供電系統(tǒng)的微機保護96/122

根據(jù)三角函數(shù)系在區(qū)間上的正交性和傅立葉系數(shù)的計算方法，可導出諧波分量實、虛部為取每基頻N點采樣，i(k)表示第k點采樣值，采用按采樣時刻分段的梯形面積之和來近似上兩式的連續(xù)積分(即梯形法積分)（*）（**）§4-5供電系統(tǒng)的微機保護97/122該算法的數(shù)據(jù)窗為一個完整的基頻周期，稱之為全周傅氏算法。

全周傅氏算法中系數(shù)、

為可事先算得的常數(shù)，故算法的實時計算量不大。

如取n=1，則得到基頻分量的實部和虛部，代入（*）和（**）式中，便可求出基頻分量的有效值和相角，即=

=優(yōu)點：可以保留基波，完全濾除直流分量和整數(shù)次諧波分量，對間諧波分量也有一定的抑制作用，在供電系統(tǒng)微機保護中應用廣泛。

缺點：需要較長數(shù)據(jù)窗，限制保護動作速度?！?-5供電系統(tǒng)的微機保護98/122（3）突變量啟動判據(jù)的算法

——用于判斷是否有故障發(fā)生的起動元件廣泛采用反應兩相電流之差突變量的元件。對于兩相電流差、、

，突變量啟動判據(jù)為：式中

n——第n次采樣時刻；

N——工頻一周期的采樣點數(shù)；i(n)——當前時刻的采樣值；i(n-N)、i(n-2N)——分別為一周期前、兩周期前對應

時刻的采樣值；——起動門檻值（整定值）?！?-5供電系統(tǒng)的微機保護99/122

正常運行時，系統(tǒng)中流過數(shù)值較穩(wěn)定的負荷電流，相鄰三個周期對應采樣點的每相電流采樣變化很小，理論上接近零。因此，整定值可選擇得很小，突變量起動元件具有較高靈敏度。系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障相電流將急劇變化。上式中采用了兩個絕對值相減的形式，這是為了消除系統(tǒng)正常運行但頻率偏離50Hz時可能引起起動元件的誤動作。因為頻率變化時，相鄰三個周期對應采樣點的每相電流值將不相等，使得不為零，但兩者相減后還是使得總輸出

近似為零。§4-5供電系統(tǒng)的微機保護100/1222.微機型電流保護1）采集被保護元件的電流并保存。2）根據(jù)電流采樣值計算電流幅值并取各相中的最大值。3）將測量電流與電流速斷定值進行比較。根據(jù)結(jié)果判斷是否發(fā)跳閘命令和動作信號，保存電流速斷的動作信息，用于記錄、顯示、查詢和上傳。4）在電流速斷功能之后，執(zhí)行過電流保護的功能。5）當電流速斷、過電流保護元件都不動作時，再控制出口回路，使出口繼電器處于都不動作狀態(tài)，達到收回跳閘命令的目的?！?-5供電系統(tǒng)的微機保護101/1223.微機型變壓器差動保護（1）帶制動特性的變壓器差動保護為減小或消除不平衡電流的影響，在電流差動保護基本原理的基礎上引入制動量，構成具有制動特性的差動保護，其動作電流值隨外部短路電流的增大而按比率增大。

變壓器差動保護的不平衡電流隨外部故障時穿越變壓器的短路電流的增大而增大。

制動量——反應穿越電流大小。比率制動——穿越電流大時產(chǎn)生的制動作用大，動作電流也隨著增大；穿越電流小時產(chǎn)生的制動作用小，動作電流也減小。。

§4-5供電系統(tǒng)的微機保護102/122

“兩折線”特性：差動量制動量式中——保護的最小動作電流，

可選取

=(0.2~0.5)IN；——拐點電流，選取的范圍為

=(0.6~1.1)IN；K——制動特性斜率，取K=0.4~1。1－差動保護的制動特性線a-b-c2－外部故障時不平衡電流曲線3－內(nèi)部故障時差動量與制動量的關系§4-5供電系統(tǒng)的微機保護103/122

（2）二次諧波制動的方法二次諧波制動元件的動作判據(jù)為式中I2、I1

——分別為差動電流中的基波分量和二次諧波分量的幅值；

K2——二次諧波制動比，按躲過各種勵磁涌流下最小的二次諧波含量整定，整定范圍通常為

具體數(shù)值根據(jù)現(xiàn)場空載合閘試驗或運行經(jīng)驗來確定?！?-5供電系統(tǒng)的微機保護104/122微機型變壓器差動保護的中斷服務程序流程圖實際應用中常將二次諧波制動判據(jù)式與比率制動判據(jù)式一起構成二次諧波和比率制動差動保護，當變壓器外部故障時比率制動起主要作用，而出現(xiàn)勵磁涌流時二次諧波制動起主要作用。利用二次諧波鑒別勵磁涌流、采用比率制動特性的微機型變壓器差動保護方案。軟件流程中中斷服務程序的故障處理部分§4-5供電系統(tǒng)的微機保護105/122§4-1繼電保護的基本概念§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護§4-3電力變壓器的保護§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護§4-5供電系統(tǒng)的微機保護§4-6自動重合閘裝置§4-7備用電源自動投入裝置內(nèi)容提要

106/122§4-6自動重合閘裝置供電線路故障瞬時：雷擊引起的絕緣子表面閃絡、大風引起的線路對樹枝放電、碰線、鳥害等，占故障總數(shù)的80%~90%永久：隨時間推移不會自行消失。

自動重合閘裝置ARD——利用瞬時故障特點，當線路故障時在繼電保護裝置的作用下將斷路器跳開，同時啟動自動重合閘裝置，經(jīng)過一定時限自動重合閘裝置使斷路器重新合上?！艟€路故障是瞬時性的，則重合成功又恢復供電；若線路故障是永久性的且不能消除，再借繼電保護裝置將線路再次切斷。107/122

一.自動重合閘的基本工作原理分類：三相一次重合閘、二次重合閘和三次重合閘。

在35kV及以下的供電系統(tǒng)的架空線路上大都采用三相一次重合閘裝置。

1、自動重合閘裝置基本要求：

（1）線路正常運行時，自動重合閘裝置ARD應投入，當值班人員利用控制開關或遙控裝置將斷路器斷開時，ARD不應動作。當值班人員手動合閘，由于線路上有永久性故障而隨即由保護裝置將斷路器斷開時，ARD亦不應動作.

（2）除上述情況外，當斷路器因繼電保護裝置或其它原因跳閘時，ARD均應動作。

§4-6自動重合閘裝置108/122（3）ARD可采用控制開關位置與斷路器位置不對應原則啟動重合閘裝置，即當控制開關處在合閘位置而斷路器實際上處于斷開位置的情況下，使ARD啟動動作。（4）ARD的動作次數(shù)應符合預先的規(guī)定。架空線路：重合一次，電纜線路：不采用ARD。（5）ARD的動作時限應大于故障點滅弧并使周圍介質(zhì)恢復絕緣強度所需時間和斷路器及操作機構恢復原狀，準備好再次動作的時間，一般采用0.5～1s。（6）ARD動作后，應能自動復歸，為下一次動作做好準備。（7）應能和保護裝置配合，使保護裝置在ARD前加速動作或ARD后保護加速動作。

§4-6自動重合閘裝置109/1222、單電源線路三相一次重合閘的工作原理（1）重合閘啟動

當斷路器由繼電保護動作跳閘或其他非手動原因而跳閘后，重合閘均應啟動。（2）重合閘時間

啟動元件發(fā)出啟動指令后，時間元件開始記時，達到預定的延時后，發(fā)出一個短暫的合閘命令。此延時即重合閘時間，可整定。三相一次重合閘的工作原理框圖§4-6自動重合閘裝置110/122（3）一次合閘脈沖

當延時時間到后，它立即發(fā)出一個可以合閘的脈沖命令，并且開始記時，準備重合閘的整組復歸，復歸時間一般為15s～25s。（4）手動跳閘后閉鎖

當手動跳開斷路器時，也會啟動重合閘回路，為消除不必要合閘，常設置閉鎖環(huán)節(jié)，使其不能形成合閘命令。（5）重合閘后加速保護跳閘回路

當手動合閘到帶故障的線路上時，保護跳閘，故障一般是因為檢修時的保安接地線未拆除、缺陷未修復等永久性故障，不僅不需要重合，而且還要加速保護的再次跳閘。三相一次重合閘的工作原理框圖§4-6自動重合閘裝置111/1221、自動重合閘前加速保護二.自動重合閘與繼電保護的配合重合閘前加速保護方式的構成原理示意圖設各線路均裝設有定時限過電流保護，其動作時限按階梯型原則配合。前加速保護就是在保護3處采用自動重合閘前加速保護動作方式。不管哪一段線路發(fā)生故障，均由裝設于首端的保護裝置3動作，瞬時切斷全部供電線路后，ARD動作使首端斷路器立即重合。若瞬時性故障，恢復供電；若永久性故障，則由各級線路保護按整定時限有選擇地動作?！?-6自動重合閘裝置112/122優(yōu)點：

使用設備少，簡單經(jīng)濟，能快速切除瞬時性故障，使瞬時性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，提高重合閘的成功率等優(yōu)點。缺點：

增加首端斷路器的動作次數(shù)，且重合于永久性故障時再次切除故障的時間會延長。若重合閘裝置拒動，則將擴大停電范圍。應用：

用于35kV變電站引出的直配線路上，以便快速切除故障?！?-6自動重合閘裝置113/1222、自動重合閘后加速保護每段線路相應均裝設重合閘裝置，當線路出現(xiàn)故障時，線路上設置的保護裝置按照整定的動作時限動作。

相應的ARD

動作，使斷路器重合一次。瞬時性故障，重合成功；

永久性故障，則斷路器合閘后再加速保護動作，實現(xiàn)無延時的第二次跳閘，瞬時切除故障。重合閘后加速保護動作原理示意圖優(yōu)點：第一次跳閘有選擇性，不會擴大停電范圍，且保證快速、有選擇的切除永久性故障。缺點：每段線路都需裝設ARD，與前加速相比較為復雜?！?-6自動重合閘裝置114/122§4-1繼電保護的基本概念§4-2單端供電網(wǎng)絡的保護§4-3電力變壓器的保護§4-4低壓配電系統(tǒng)的保護§4-5供電系統(tǒng)的微機保護§4-6自動重合閘裝置§4-7備用電源自動投入裝置內(nèi)容提要

115/122一、備用電源自動投入裝置APD裝設目的：

在具有工作電源及備用電源供電的變(配)電所中，當工作電源因故障被斷開后，能自動而迅速地將備用電源投入，保證用電負荷的正常供電。二、工作電源和備用電源的接線方式：明備用接線方式和暗備用接線方式。明備用方式：在正常工作時。備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時才投入工作。暗備用方式：正常時兩電源都投入工作，互為備用。§6-7備用電源自動投入裝置116/1221、明備用電源的接線方式

APD裝設在備用電源進線斷路器QF2處。

正常情況下，工作電源A供電，備用電源斷開。

工作電源A故障時，APD動作，斷開斷路器QF1，切除故障的工作電源，將斷路器QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復供電。備用電源接線方式示意圖a)明備用§6-7備用電源自動投入裝置117/1222、暗備用電源的接線