建筑電氣第五章實用教案

1、 在供配電系統(tǒng)的運行過程中，往往由于電氣設備的絕緣損壞、操作維護不當以及外力破壞等原因，造成系統(tǒng)故障或不正常的運行狀態(tài)。在供配電系統(tǒng)中最常見的故障和不正常運行狀態(tài)為斷線、短路、接地及過載。為了(wi le)保證供電系統(tǒng)的安全可靠運行，避免過載引起的過電流或短路產生的故障電流對系統(tǒng)的影響，因此在供電系統(tǒng)中需裝設不同類型的保護裝置。保護裝置的作用是：在發(fā)生故障時自動檢測出故障，迅速而有選擇地將故障區(qū)域從供電系統(tǒng)中切除，以免系統(tǒng)設備繼續(xù)遭到破壞。另一作用是及時發(fā)現系統(tǒng)中不正常運行，如過載、欠電壓等情況時，能發(fā)出報警信號，以便及時處理，保證安全可靠地供電。 5.1 緒論緒論(xln) 5.1.1 繼電

2、保護基本任務第1頁/共63頁第一頁，共64頁。5.1 緒論緒論(xln) 供配電系統(tǒng)常用保護裝置的類型主要有： (1) 繼電保護用各種不同類型的繼電器按一定方式連接和組合，構成繼電保護裝置。繼電保護適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統(tǒng)中。 (2) 熔斷器保護適用于高低壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡單經濟，在供電系統(tǒng)中廣泛應用，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) 低壓斷路器保護又稱低壓自動開關保護。由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進行過電流、過負載、失電壓和欠電壓保護等，而且可作為(zuwi)控制開關進行操作，因此在

3、對供電可靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛應用。 第2頁/共63頁第二頁，共64頁。5.1 緒論緒論(xln) 繼電保護裝置最早是以機電式繼電器構成為主的，當代的繼電保護裝置雖然已發(fā)展到以微機或可編程序控制器為主構成，但仍然沿用“繼電保護”一詞。 繼電保護裝置的基本任務是： 迅速、有選擇性地將故障元件從系統(tǒng)中切除，使其免于繼續(xù)遭受破壞，并保證其他恢復正常運行。 反應(fnyng)不正常運行狀態(tài)，發(fā)出相應信號，由運行人員進一步處理或自動進行調整，也可以延時將繼續(xù)運行會引起事故的電氣元件切除。 與供配電系統(tǒng)中其他自動化裝置（如重合閘）配合，采取預定措施，盡快恢復供電，縮短事故停電時間，提高

4、系統(tǒng)運行可靠性。第3頁/共63頁第三頁，共64頁。 動作于跳閘的繼電保護，在技術層面上應滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。1. 選擇性 選擇性是指當供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護動作只切除故障設備，最大限度地縮小停電(tn din)范圍，保證系統(tǒng)中非故障設備繼續(xù)運行。 滿足選擇性要求的做法是：由距故障點最近的電源側斷路器動作切除故障。2. 速動性 為了防止事故擴大，減輕其危害程度，并提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置應盡快動作，迅速切除故障。5.1 緒論緒論(xln)5.1.2 基本組成第4頁/共63頁第四頁，共64頁。5.1 緒論緒論(xln) 故障切除時間為

5、保護裝置動作(dngzu)時間和斷路器動作(dngzu)時間之和。一般的快速保護動作(dngzu)時間在0.060.12s；一般斷路器的動作(dngzu)時間為0.060.15s。3. 靈敏性 指保護裝置在其保護范圍內對故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。如果保護裝置對其保護區(qū)內極輕微的故障都能及時地反應動作，就說明保護裝置的靈敏性高。4. 可靠性 保護裝置的可靠性是指在保護范圍內發(fā)生了它應該動作(dngzu)的故障時，不應該拒絕動作(dngzu)；而在任何不屬于它應該動作(dngzu)的情況下，則不應該誤動作(dngzu)。 第5頁/共63頁第五頁，共64頁。1. 繼電保護工作原理 供配電系發(fā)生

6、故障或不正常運行狀態(tài)，電氣物理量會改變。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，出現負序和零序分量等等。繼電器是在電氣物理量達到規(guī)定值時，其電氣輸出電路被接通或分斷的自動(zdng)電器。它是組成繼電保護裝置的基本元件。常見的繼電保護有： 反映電流增大的電流速斷、帶時限的過電流保護。 反映電壓改變的低電壓或過電壓保護。 根據故障時被保護元件兩端電流相位和大小的變化，可構成差動保護。5.1 緒論緒論(xln) 5.1.3 繼電保護工作原理及分類第6頁/共63頁第六頁，共64頁。5.1 緒論緒論(xln) 既反映電流又反映電流與電壓間相角改變的，有方向過電流保護。 根據接地故障

7、出現的零序分量，可構成零序電流保護等。 除了反映各種電氣物理量而動作的保護外，還有反應非電參數的保護裝置，如電力變壓器的氣體(瓦斯)保護、溫度保護等。 傳統(tǒng)的模擬型繼電保護一般工作原理如圖5.1所示。它由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成的。 1）測量部分 測量部分作用是測量被保護對象的輸入物理量，如電流、電壓等等，以確定系統(tǒng)是否發(fā)生了短路(dunl)故障或出現不正常運行狀態(tài)。 2）邏輯部分 根據測量部分各輸出量的大小、性質、先后順序及它第7頁/共63頁第七頁，共64頁。5.1 緒論緒論(xln)們的組合等進行邏輯判斷，以確定保護裝置的動作，并向執(zhí)行部分發(fā)出相應(xingyng)信號。 3）執(zhí)行

8、部分 根據邏輯部分傳送的判斷結果，最后完成保護裝置的任務。如故障時，發(fā)出切除故障的跳閘脈沖；不正常運行時，發(fā)出指示信號；或者根據保護的選擇性，不予動作等。2. 繼電保護分類 供配電系統(tǒng)繼電保護根據被保護對象不同，有輸配電線保護和電氣設備保護(如發(fā)電機、變壓器、電動機、母線、電容器等保護)。 根據保護的動作原理可分為：過電流保護、欠電壓保護、差動保護、功率方向保護等。 按保護作用，可分為主保護、后備保護和輔助保護和異常運行保護。 電量變換器 電量變換器模擬量輸入多路轉換ALFALFS/HS/HA/D數據采集系統(tǒng)（DAS）光電隔離 出口繼電器開關量輸入輸出通道開關量輸入開關量輸出保護微機系統(tǒng)管理微

9、機系統(tǒng)通訊顯示按鍵打印GPS通訊網絡第8頁/共63頁第八頁，共64頁。5.1 緒論緒論(xln)1) 主保護 在保護范圍內發(fā)生各種類型的故障都能能以最快速度有選擇的切除故障的保護。2) 后備保護 當主保護動作失敗后，用以切除故障的保護；分為近后備、遠后備保護。 近后備是當主保護拒動時，由本設備或線路的另一套保護實現(shxin)后備的保護；或當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(shxin)的后備保護。 遠后備是當保護切除故障失敗，由相鄰設備或線路的保護來實現的后備。 第9頁/共63頁第九頁，共64頁。5.1 緒論緒論(xln)3) 輔助保護 考慮到主保護和后備保護退出運行或者補充(bchn

10、g)主保護及后備保護的性能而設置的保護。4) 異常運行保護 反應被保護對象(輸配電線路或電力設備)異常運行狀態(tài)而動作的保護。 第10頁/共63頁第十頁，共64頁。 電流互感器的接線，是指電流互感器二次線圈與電流繼電器線圈之間的電氣連接方式。為了表示實際流入繼電器線圈的電流Ij與電流互感器二次側電流I2的關系，引入接線系數Kj的概念。Kj表示實際流入繼電器的電流Ij與電流互感器二次側電流I2之比值，即： （5-1）1. 三相三繼電器完全星形接法 此接線由接成星形的三只電流互感器和三只電流繼電器構成。由于每相都裝有電流互感器，并且每個電流互感器回路均有電流繼電器，因此可以反映出三相、兩相和單相短路

11、以及中性點直接接地電網(dinwng)中的單相接地短路故障。 5.2 互感器接線互感器接線(ji xin) 5.2.1 電流互感器接線2jjIKI第11頁/共63頁第十一頁，共64頁。5.2 互感器接線互感器接線(ji xin) 三相三繼電器完全星形接法，其接線系數Kj=1。 2. 兩相兩繼電器不完全星形接法 接線方式如圖5.4所示。中相(B相)不裝設電流互感器，當B相發(fā)生單相短路(dunl)與單相接地故障時不能起保護作用。兩相兩繼電器不完全星形接法又稱為“V”形接法，可以提供三相、兩相短路(dunl)保護，其接線系數Kj=1。 兩相兩繼電器不完全星形接法作為過電流保護應用于此電壓等級的供配電

12、網絡較為合適。圖5.3 電流(dinli)互感器三相完全星形接法 圖5.4電流互感器兩相不完全星形接法 第12頁/共63頁第十二頁，共64頁。5.2 互感器接線互感器接線(ji xin)3. 兩相一繼電器差接法 此接法流過電流(dinli)繼電器的電流(dinli) 是兩相互感器二次電流(dinli)的相量差。正常工作和三相短路時，三相電流(dinli)對稱。A、C兩相電流(dinli)互感器二次側電流(dinli)大小相等，相位差120，流過電流(dinli)繼電器的電流(dinli) 數值上等于電流(dinli)互感器二次電流(dinli)的倍，接線系數。 A、B兩相或C、B兩相短路時，僅

13、一只電流(dinli)互感器二次側有短路電流(dinli)，所以接線系數Kj=1。 A、C兩相短路時，兩只電流(dinli)互感器的二次側短路電流(dinli)與在數值上相等，相位差180，所以接線系數Kj=2。 兩相一繼電器差接法能構成三相、兩相短路保護，不過保護靈敏度會隨相間短路的類型而變。jIjI 圖5.5電流(dinli)互感器的兩相差接法 第13頁/共63頁第十三頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護 發(fā)生短路故障時，高壓供配電線路上的電流急劇增大同時電壓降低，利用這個特點可以構成電流電壓保護。當線路電流大過啟動(qdng)電流值或低于啟動(qdng)電壓

14、值時動作。 高壓供配電線路上的電流保護依據啟動(qdng)參數整定原則的不同可分為：不帶時限的電流速斷保護、帶時限的電流速斷保護和定時限過流保護三種。第14頁/共63頁第十四頁，共64頁。1. 動作原理與參數整定 不帶時限電流速斷屬于瞬動保護，它的動作不帶時限(僅有繼電器本身固有動作時間)，用最短的時間切除故障，以滿足(mnz)繼電保護的速動性要求。為保證其選擇性，動作電流按躲過被保護線路末端最大短路電流來整定。這種保護裝置稱為不帶時限的電流速斷保護。 不帶時限電流速斷保護又稱為段電流保護，其整定原理用圖5.7加以說明。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護5.3.1 不帶時限電流

15、速斷保護第15頁/共63頁第十五頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護 圖5.7是單側電源供電(n din)線路，不帶時限電流速斷保護設在線路的電源側，其動作電流按躲開相鄰下一級線路出口處(k-2點)短路條件來整定。因保護范圍末端(k-1點)短路的電流值與相鄰下一段線路首端(k-2點)的短路電流值幾乎相等，所以不帶時限電流速斷保護的動作電流值也可按躲開本線路末端(k-1點)短路來整定。 所謂“躲開”的意思是指：速斷保護KA1的一次動作電流 大于在最大運行方式下(k-1點)三相短路時流過被保護元件的短路電流，即：1opI第16頁/共63頁第十六頁，共64頁。5.3 高

16、壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護 （5-2） （5-3）式中： I段電流保護可靠系數，當采用DL型電磁式電流繼電器時，取1.21.3；當采用GL型感應式電流繼電器時，取1.41.5；對過電流脫扣器取1.82。 最大運行方式下，線路(xinl)末端(k-1點)三相短路時，一次側短路電流周期分量有效值； 段電流保護的二次整定電流； Kj電流互感器變比。(311 maxoprelkIK I）(321 maxreljopkiKKIIK）relK(31 maxkI）2opI第17頁/共63頁第十七頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護 從圖5.7中可看出，從電源側開

17、始短路(dunl)電流的數值沿著線路呈遞減分布。因不帶時限電流速斷保護的動作電流值是在末端最大短路(dunl)電流基礎上乘上大于一的系數得到，所以保護的最大范圍小于線路WL1的全長。在線路末端短路(dunl)時保護將不動作，被稱為死區(qū)。死區(qū)的范圍會隨著運行方式、短路(dunl)類型的不同而變化。 因為不帶時限電流速斷保護不能保護線路的全長，其靈敏度按保護安裝處(即線路首端)最小運行方式下兩相短路(dunl)電流進行校驗。 （5-4）pS(2min11.2kpopISI）第18頁/共63頁第十八頁，共64頁。 不帶時限電流速斷保護不能切除死區(qū)內的故障，必須由另外的保護來負責。因此(ync)線路上

18、考慮再增設第二套保護即段電流速斷保護。 第段電流速斷保護要求在任何情況下都能保護線路全長，其保護范圍必然延伸到相鄰下一段線路中，如圖5.8所示。 5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護5.3.2 帶時限電流速斷保護 第19頁/共63頁第十九頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護 圖5.8中WL1線路的第段電流速斷保護(boh)的一次電流動作值 是在下一段WL2不帶時限電流速斷保護(boh)(即段)的一次電流動作值 基礎上再乘上段可靠系數 得到的，即： （5-5）第段電流速斷保護(boh)二次電流整定值 為： （5-6） WL1線路的第段電流速斷保護(b

19、oh)，其保護(boh)范圍延伸到下一段相鄰線路前端，與下一段WL2線路不帶時限電流速斷保護(boh)保護(boh)范圍有重疊。 第段電流速斷保護(boh)為了具有選擇性，必須帶有時限。當下一段相鄰線路前端短路時，下一段段電流速斷保護(boh)先于本段第段電流速斷保護(boh)動作切除故障，同時為了保證速動性的要求，通常所11opI21opIrelK1211oprelopIK I12opI1221reljopopiKKIIK第20頁/共63頁第二十頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護帶時限只比不帶時限電流速(li s)斷保護高一個時限的級差t，所以稱它為帶時限電流速

20、(li s)斷保護。 在圖5.8中，WL1線路的帶時限電流速(li s)斷保護的動作時限 高于下一段線路WL2不帶時限電流速(li s)斷保護動作時限 一個t，即： （5-7） 時限級差t原則上是盡量的短，一般t在0.30.7s，可取0.5s。 帶時限電流速(li s)斷保護能夠保護線路全長，校驗段靈敏度 要用本段線路末端發(fā)生短路故障時的最小兩相短路電流 ，即系統(tǒng)最小運行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路電流。 （5-8）1t2t12ttt pS(2minkI）(2min111.31.5kpopISI）第21頁/共63頁第二十一頁，共64頁。 帶時限的過電流保護包括定時限和反時限過電流保護。其動作電

21、流值按躲過線路最大負荷電流整定。并且考慮到線路最大負荷電流通過保護裝置可能引起的誤動作，還要求其返回電流也要大于線路最大負荷電流。帶時限的過電流保護以時限來保證動作的選擇性。因啟動電流相對較小，當電網發(fā)生短路故障時，它不僅能保護本條線路全長，而且也能保護相鄰下一級線路的全部。既可作近后備保護，也可作遠后備保護。1. 定時限過流保護 所謂定時限過流保護裝置，就是保護裝置的動作時限是一定(ydng)的，不隨通過保護裝置電流大小的變化而變化。定時限過流保護是電流保5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護5.3.3 帶時限過電流保護 第22頁/共63頁第二十二頁，共64頁。5.3 高壓高壓(

22、goy)線路繼電保護線路繼電保護護的第段，簡稱過流保護。其啟動以后的動作時限是固定的，不隨通過電流的大小而變。 圖5.9所示為單側電源電網中過流保護的配置。圖中，TA1、TA2、TA3假定全為過流保護，分別安置在線路(xinl)WL1、WL2和WL3的電源側。若在線路(xinl)WL3上k-3點發(fā)生短路，短路電流將由電源經過線路(xinl)WLl、WL2、WL3流至k-3點。短路電流大于各級保護裝置的動作電流時，三套保護裝置將同時啟動。但是根據保護裝置選擇性的要求，應該由距k-3故障點最近的保護裝置KA3動作，使斷路器QF3跳閘，切除故障。而保護裝置KA1、KA2則應在故障切除后立即返回。所第

23、23頁/共63頁第二十三頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護以要求各保護裝置整定時限不同，越靠近電源側時限越長，即： （5-9） （5-10） （5-11） 圖5.9表明：定時限過流保護之間動作時限的配合曲線為階梯形狀。從線路未端到電源側逐級增加，越靠近電源，過電流保護的動作時限越長。各段保護的動作時限固定，與通過電流的大小無關。 定時限過流保護的動作電流值，是按其返回電流躲開通過最大負荷電流整定的，即： （5-12） （5-13）式中： 過電流保護的可靠(kko)系數。123ttt23ttt1232ttttt 1.maxrelII1.maxrerellIKIrel

24、K第24頁/共63頁第二十四頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護 因動作電流與返回電流之間的關系是： （5-14）式中：Ire電流繼電器的返回電流； Iop電流繼電器的啟動電流； Kre電流繼電器的返回系數。 所以，過電流保護的一次動作電流值為： （5-15） 過電流保護的二次動作電流整定值為： （5-16） 過電流保護按其保護范圍末端最小短路電流進行靈敏度校驗。如圖5.9所示，當WL1線路首端的過流保護KA1作為近后備保護時，選擇(xunz)末端k-1點短路作為校驗點，其近后備保護靈敏系數為：rereopIK I11.maxrereloplrereIKIIKK2.

25、maxreljoplreiKKIIK K(2)1.min11.3ksopISI第25頁/共63頁第二十五頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護式中： 本線路末端發(fā)生短路時的最小兩相短路電流的穩(wěn)態(tài)值； 近后備保護(boh)靈敏系數。注：后備保護(boh)的作用和特點是什么？（1）后備保護(boh)有近后備和遠后備兩種構成方式。（2）遠后備在每個被保護(boh)元件配置的一套保護(boh)中有分別起主保護、后備保護(boh)作用的兩部分。作為后備保護(boh)的部分既可作為該元件主保護(boh)拒動的后備，更主要是作為相鄰下一元件的斷路器或保護(boh)拒動的后備。（3）

26、近后備在每個被保護(boh)元件上都裝設分別起主保護(boh)和后備保護作用的兩套獨立保護(boh)，近后備作用實現的特點為：首先是“就近”實現，不依靠相鄰上一元件處的保護(boh)；其次是主保護(boh)拒動，由本處的后備保護(boh)起作用。斷路器拒動則由本站裝設的斷路器失靈保護(boh)(2)1.minkIsS第26頁/共63頁第二十六頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護（屬近后備）動作切除連接在該段母線上的其它斷路器。（4）遠后備保護的功能比較完善，它對相鄰元件的保護裝置、斷路器、二次回路(hul)和直流電源故障引起的拒動都能起到后備作用，同時比較簡單經濟

27、，宜優(yōu)先采用。一般只有當遠后備保護不能滿足靈敏度要求時，才考慮采用近后備方式。 當過流保護KA1作為線路WL2遠后備保護時，選擇k-2點短路作為校驗點，其近后備保護靈敏系數為： （5-18）式中： 流經保護安裝處的相鄰下一段線路末端短路時的最小兩相短路電流穩(wěn)態(tài)值。(2)1.min11.2ksopISI(2)1.minkI第27頁/共63頁第二十七頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護2. 反時限過電流保護 反時限過電流保護的原理(yunl)，如圖5-10所示。反時限過電流保護的動作時限與線路通過電流的大小成反比，當通過的故障電流越大時動作時限越小。反時限過電流保護可

28、以由傳統(tǒng)的GL系列感應型過電流繼電器構成，也可以由LL系列半導體器件的反時限過流繼電器，JGL系列集成電路反時限過流繼電器構成。第28頁/共63頁第二十八頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護 圖中KA(KA1、KA2)為反時限過電流繼電器。正常時，常閉觸點閉合，常開觸點打開。當一次回路相間短路時，KA按反時限特性動作，其常開觸點閉合，常閉觸點打開；斷路器的交流脫扣器OR (OR1、OR2)被串入電流互感器二次回路，因分流而跳閘(tio zh)。 反時限過電流保護的動作時限隨電流大小變化的情況可用反時限動作特性曲線表達出，如圖5.11所示。 反時限過電流保護的動作時

29、限特性曲線實際上有許多條，是曲線束。當按不同的時間檔次選擇t時，實際上是在選擇曲線束中的某一束。比如，在10倍動作電流的條件下把保護的動作時間整定為t1，那么第29頁/共63頁第二十九頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護動作特性曲線1將被選中；動作時間調整為t2時，動作特性曲線2被選中。 反時限過電流保護之間的時限配合，從選擇性的角度仍然要滿足由負載端到電源端按t逐級增大的原則。因反時限過電流保護的動作時限與電流大小(dxio)有關，在給定的電流范圍內，上下級保護間的時限配合均要滿足選擇性的要求才行；所以時限配合實際上是動作曲線之間的配合。反時限過電流保護的動作曲線

30、是按照10倍動作電流時間來整定的。 圖5.12所示的線路中，假定線路WL1和WL2分別裝設有反時限過電流保護KA1、KA2，并且最后一級線路的反時限電流保護KA2的10倍動作電流時間已經整定為t2，如圖5.11。KA2的動作時限特性第30頁/共63頁第三十頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護因此被定為曲線2。KA1的動作特性曲線，需要通過整定10倍動作電流的動作時間t1而得到。步驟如下： 設置(shzh)WL2首端短路點K-2，計算出K2點短路的電流值IK2。 計算出K2點短路時KA2的動作電流倍數n2= IK2/Iop2。 在圖5.11中，KA2的曲線上確定出K

31、-2點短路時KA2的實際動作時間t2。 計算K-2點短路KA1的實際動作時間t1 = t2 +t，t可取0.7s。 計算K-2點短路時KA1的動作電流倍數n1= IK2/Iop1。 在圖5.11中，由和n1的交匯點確定出KA1的動作曲線(即動作特性曲線1)。 在圖5.11中，動作特性曲線1上找出KA1 的10倍動作電流時間t1。 最后把保護KA1反時限繼電器上的10倍動作電流時間整定為t1。第31頁/共63頁第三十一頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護 反時限過電流保護的動作(dngzu)電流仍可按(5-15)、(5-16)式原則整定，反時限過電流保護的一次動作(

32、dngzu)電流值為： （5-19）反時限過電流保護的二次動作(dngzu)電流整定值為： （5-20）反時限過電流保護的靈敏系數按(5-17)、(5-18)式計算。11.maxrereloplrereIKIIKK2.maxreljoplreiKKIIK K第32頁/共63頁第三十二頁，共64頁。1. 三段式電流保護組成 上面介紹的不帶時限電流速斷保護，帶時限電流速斷保護，定時限過流保護分別是供配電線路的第段、第段、第段保護，合在一塊構成一套完整保護稱為(chn wi)三段式電流保護。 如圖5.13所示，第1、段電流保護合起來構成線路的主保護。第段電流保護的保護范圍為本線路段中前端一部分，動作

33、時限為保護裝置無延時的固有動作時間。第二段電流保護的保護范圍為本 5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護5.3.4 三段式電流保護第33頁/共63頁第三十三頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護線路段后端的死區(qū)，其動作范圍一直延伸到下一段線路中，動作時限為本線路段第段電流保護動作時限再加t。第段電流保護作為本線路段主保護的近后備保護和下一段線路的遠后備保護。其保護范圍為本線路段和下一段線路的全部。其動作時限按照階梯原則與下一段定時限過電流保護配合。 三段式電流保護雖然很完整，但也應根據具體的情況靈活設置。有些情況下可只裝設第I、段電流保護或只需裝設第、段電

34、流保護。 2. 三段式電流保護裝置的展開式原理圖 展開式原理圖屬于電力系統(tǒng)的二次接線圖，它將二次接線中的每個電流流通的回路劃分開來。各個回路一行一行的由上到下排列(pili)，回路中的元件一般沿電流通過的方向按先后動作順序從左向右排列(pili)。各回路中屬于同一元件的要采用相同的文字符號。第34頁/共63頁第三十四頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護 圖5.14為傳統(tǒng)電磁式繼電器構成的三段式電流保護的展開式原理圖，包括交流電流回路、直流保護回路、信號回路三個部分。 交流電流回路是電流互感器的二次部分，a、b相分別接有六個繼電器線圈，它們兩兩成對構成三個保護的電流測

35、量(cling)回路。 直流保護回路中有三段式電流保護的啟動回路、延時回路和KM中間繼電器啟動的跳閘出口回路。 信號回路有三段式電流保護信號繼電器的觸點，當它們閉合后向中央信號裝置發(fā)事故信號。信號繼電器的觸點是手動復歸的。第35頁/共63頁第三十五頁，共64頁。 在經常過負荷的電纜或電纜與架空線混合的3KV66KV線路上，可以裝設(zhun sh)線路的過負荷保護。過負荷是對稱性的，因此只在一相設置線路的過負荷保護即可。過負荷保護一般延時動作于信號，必要時也可動作于跳閘，動作時間取1015s。 過負荷保護的動作電流值應按躲過線路的最大負荷電流整定，過負荷保護的二次動作電流 的整定值為： （5-

36、21）式中：Ki電流互感器變比。 Ilmax 最大負荷電流。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護5.3.5 供配電線路過負荷保護 ol2opI（）ol2.max1.2 1.3opliIIK（ ）第36頁/共63頁第三十六頁，共64頁。 中性點非有效接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時，不構成短路，接地電流很??；并且三相線電壓的對稱性也沒有遭受破壞，三相負荷供電不受影響，電力用戶可以繼續(xù)運行2個小時。 但是此系統(tǒng)單相接地后，非故障相對地電壓將升高倍，為了避免非故障相絕緣薄弱而損壞，進一步造成接地短路事故，保護應及時發(fā)出信號，以便值班運行人員采取措施，及時消除故障。對人身和設備的安全造成危險時

37、，應有(yn yu)選擇性地動作于跳閘。1. 絕緣監(jiān)視裝置 中性點非有效接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時，系統(tǒng)中會出現零序電壓分量，利用它可構成無選擇性的電壓型接地保護，即絕緣監(jiān)視5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護5.3.6 供配電線路單相接地保護 第37頁/共63頁第三十七頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護裝置。 絕緣監(jiān)視裝置可采用一只三相五柱式三繞組電壓互感器或三只單相三繞組電壓互感器構成。電壓互感器接成開口三角形的二次繞組，構成了零序電壓過濾器，開口端接有一只過電壓繼電器。 當系統(tǒng)中任一線路發(fā)生單相接地時，都將在開口三角形的開口處出現(chxin

38、)100V左右的零序電壓，使繼電器動作，發(fā)出燈光與音響的報警信號。不過，絕緣監(jiān)視裝置發(fā)出的是無選擇性信號。為了要找出故障線路，值班人員可以依次斷開各條線路；當斷開某條線路零序電壓消失，說明該線路即是故障線路。第38頁/共63頁第三十八頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護2. 零序電流保護 單相接地時會產生零序電流分量，并且故障線路零序電流與非故障線路零序電流的大小方向各不相同，借此可以區(qū)分出故障線路和非故障線路，構成有選擇性的零序電流保護(或零序功率方向保護)，根據需要發(fā)信號或動作(dngzu)于跳閘。 電纜引出線路(包括電纜線路和電纜改架空線路)可以采用零序電流

39、互感器構成零序電流保護接線，如圖5.15(a)；架空線路引出則要采用三只相同的電流互感器同極性并聯(lián)構成，如圖5.15(b)。在中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，由母線向非故障線 第39頁/共63頁第三十九頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護路流過本線路的電容性零序電流，由故障線路向母線流回所有非故障線路的電容性零序電流之和，一般數值較大。因此，零序電流保護的動作電流按躲開非故障線路上的電容性零序電流進行整定。 在安裝零序電流互感器的電纜引出線路上，其二次動作電流整定為： （5-22）式中： 零序電流保護(boh)的可靠系數，不帶時限動作取45，帶時限動作取1.52。

40、 Ki電流互感器變比。 3倍本線路每相的正常對地電容電流(單相接地時，非故障線路的電容性零序電流為正常時本線路每相對地電容電流的三倍)。 Ico很難通過接地電容來精確計算，實際應用中使用經驗公式：00203relopCikIIK（ ）（ ）0relk（ ）03CI第40頁/共63頁第四十頁，共64頁。5.3 高壓高壓(goy)線路繼電保護線路繼電保護 （5-23）式中：UN系統(tǒng)額定電壓，kV。 L(oh)架空線路的長度，km。 L(cab)電纜線路的長度，km。 采用零序電流濾過器的架空線路，其零序保護的動作電流為： （5-24）式中： Iuc2濾過器二次側正常運行時的不平衡電流，A。 零序電

41、流保護靈敏度校驗公式： （5-25）式中： 單相接地時，所有非故障線路三倍每相的正常對地電容電流之和，A。 中性點不接地系統(tǒng)中，如果出線回路(hul)少，故障線路與非故障線路零序電流差別較小，零序電流保護可能不滿足靈敏度的要求，這0353350NohcabCULLI（）（）（）000223CopreluciIIkIK（ ）（ ）（）00023/1.251.5CisopIkSI（ ）（ ）03CI第41頁/共63頁第四十一頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護時可采用判斷故障線路與非故障線路首端零序電流流向的零序功率方向保護。 中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地時，如果接

42、地電流較大，會在接地點形成間歇性放電電弧，引起35倍于相電壓的或更高的弧光過電壓。過電壓使系統(tǒng)中的絕緣薄弱環(huán)節(jié)擊穿，對整個電網系統(tǒng)都有很大的危害(wihi)。 因此3kV10kV鐵塔或鋼筋混凝土桿的架空線路構成系統(tǒng)，所有35kV、66kV系統(tǒng)，當單相接地故障電容電流超過10A；3kV10kV電纜線路構成的系統(tǒng)，單相接地故障電容電流超過30A時，其電源中性點應采取經消弧繞組接地方式。 消弧線圈相當于一個電感線圈，接在電源中心點與大地之間。系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，提供一感性電流，補償接地電容電流，第42頁/共63頁第四十二頁，共64頁。5.3 高壓線路高壓線路(xinl)繼電保護繼電保護使接地電流

43、減小。通常消弧線圈采取過補償的方式運行，即補償到接地點的殘余接地電流是感性的。由于(yuy)是過補償，當線路單相接地時，零序功率方向保護無法選擇故障線路；并且補償后的接地殘余電流不大，采用零序電流保護很難滿足靈敏性要求。因此在這類系統(tǒng)中，需要采用其他方式構成接地保護。第43頁/共63頁第四十三頁，共64頁。 電力變壓器作為用電負荷的電源在供配電系統(tǒng)中大量使用，其安全運行關系到供配電系統(tǒng)工作的可靠性。必須根據(gnj)其容量的大小和重要程度，設置性能良好、動作可靠的保護裝置，確保變壓器的正常運行。 變壓器故障分內部故障和外部故障兩種。常見內部故障包括：線圈的相間短路、匝間或層間短路、單相接地短路

44、以及燒壞鐵芯等。這些故障都伴隨有電弧產生，電弧將會引起絕緣油的劇烈氣化，從而可能導致油箱爆炸等更嚴重的事故。常見的外部故障包括：套管及引出線上的短路和接地。最容易發(fā)生的外部故障是由于絕緣套管損壞而引起引出線的相間短路和碰5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護5.4.1 概述第44頁/共63頁第四十四頁，共64頁。5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護殼后的接地短路。變壓器常見的不正常工作狀態(tài)是：過負荷、溫升過高以及油面下降超過了允許程度等。變壓器的過負荷和溫度的升高將使絕緣材料迅速(xn s)老化，絕緣強度降低，除影響變壓器的使用壽命外，還會進一步引起其它故障。 根據繼電保

45、護和安全自動裝置技術規(guī)程 GB/T 142852006的規(guī)定，對升壓、降壓、聯(lián)絡變壓器，以上變壓器的故障和異常運行狀態(tài)應裝設相應的保護裝置。 第45頁/共63頁第四十五頁，共64頁。 變壓器電流速斷保護的構成原理(yunl)與線路的電流速斷保護大同小異，保護動作電流的整定原理(yunl)如圖5.16所示。 變壓器電流速斷保護動作電流按躲過變壓器負荷側母線K-2點短路時，流過電源側保護的最大短路電流計算，即： （5-26） （5-27）5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護5.4.2 電力變壓器電流速斷保護(312 maxoprelkIK I）(322 maxreljopkiKKIIK

46、）第46頁/共63頁第四十六頁，共64頁。5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護式中：Iop1變壓器電流(dinli)速斷保護一次整定電流(dinli)； Krel變壓器電流(dinli)速斷保護可靠系數，采用DL型電磁電流(dinli)繼電器時，取1.31.4； 最大運行方式下，變壓器負荷側母線K-2點短路時，流過電源側短路電流(dinli)周期分量有效值； Iop2變壓器電流(dinli)速斷保護的二次整定電流(dinli)； Kj接線系數； Ki電流(dinli)互感器變比。 變壓器電流(dinli)速斷保護動作電流(dinli)的整定，還要躲過變壓器空載投入或突然恢復電壓時出

47、現的勵磁涌流。 變壓器電流(dinli)速斷保護的靈敏系數按保護安裝處(K-1點)最小運行方式下兩相短路電流(dinli) 校驗，即： （5-28）(32 maxkI）(21 minkI）(21 min11.5kpopISI）第47頁/共63頁第四十七頁，共64頁。5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護 變壓器的電流速斷保護也有“死區(qū)”，因此不能單獨作為主保護使用，還需與別的保護相配合。 電流速斷保護的不足之處是保護范圍受到限制，一般只能保護到變壓器電源側的部分線圈。因此，電流速斷保護必須和瓦斯保護以及過電流保護互相配合，才能可靠的對中小容量的變壓器起到保護作用。變壓器在空載投入或突

48、然恢復電壓時將出現一個沖擊性的勵磁電流，為了避免(bmin)電流速斷保護誤動作，可在速斷電流整定后，將變壓器空載試投若干次，以檢查速斷保護是否誤動作。 第48頁/共63頁第四十八頁，共64頁。 過電流保護作為變壓器相間短路的后備保護使用，既可以是變壓器主保護的后備，又可以是相鄰母線(mxin)或線路的后備。變壓器過電流保護的構成原理與線路過電流保護相同。其動作電流按躲開變壓器最大負荷電流整定，即： （5-29）式中：Iop1過電流保護的一次動作電流值。 Krel過電流保護的可靠系數。 Kre電流繼電器的返回系數。 ITmax變壓器的最大負荷電流。變壓器過電流保護的二次動作電流整定值為： （5-

49、30） 5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護5.4.3 電力變壓器過電流保護1.maxrelopTreKIIK2.maxreljopTreiKKIIK K第49頁/共63頁第四十九頁，共64頁。5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護 確定變壓器的最大負荷電流時要考慮(kol)到：對并列運行的變壓器，切除一臺變壓器后的負荷電流大小；以及對降壓變壓器應考慮(kol)負荷中電動機自啟動時的最大電流。ITmax可取1.53倍的變壓器一次額定電流。 變壓器過電流保護的動作時限和線路過電流保護相同，仍然按階梯原則整定。 變壓器過電流保護的靈敏系數校驗公式為： （5-31）式中： 保護

50、范圍末端發(fā)生短路時，流過保護安裝處的最小兩相短路電流的穩(wěn)態(tài)值。 Sp變壓器過電流靈敏系數，近后備保護取1.3，遠后備保護取1.2。 如變壓器過電流保護的靈敏度不滿足要求，可采用復合電壓啟動的過電流保護等。 (2).min1kpopISI(2).minkI第50頁/共63頁第五十頁，共64頁。 變壓器過負荷保護的組成、工作原理與線路過負荷保護的組成、工作原理完全相同，動作電流整定計算公式與線路過負荷保護基本相同，只是(zhsh)式中的應為變壓器一次側的額定電流。動作時間取1015s。運行中的變壓器發(fā)出過負荷信號時，當班人員應檢查變壓器各側電流是否超過規(guī)定值，并即時報告，然后檢查變壓器的油溫、油位

51、是否正常，同時將冷卻器全部投入運行，及時掌握過負荷情況，并按規(guī)定巡視檢查。 5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護5.4.4 電力變壓器過負荷保護第51頁/共63頁第五十一頁，共64頁。 電力變壓器的瓦斯保護屬于非電參數保護，其主要元件是安裝在油箱與油枕之間聯(lián)通管道上的瓦斯繼電器(氣體繼電器)，如圖5.17所示。 瓦斯保護可以對油浸式變壓器內部(nib)的如：變壓器的匝間、層間短路，鐵芯故障，套管內部(nib)故障，油面下降等故障提供保護。當油浸式變壓器的油箱內部(nib)發(fā)生故障時，電弧燒灼變壓器油或者絕緣材料，分解并產生大量的氣體，故障越嚴重，產生的氣體越多。5.4 電力電力(d

52、inl)變壓器保護變壓器保護5.4.5 電力變壓器瓦斯保護第52頁/共63頁第五十二頁，共64頁。5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護 瓦斯保護分為輕瓦斯和重瓦斯兩種。當變壓器油箱內部發(fā)生輕微故障時，少量氣體慢慢上升，進入瓦斯繼電器內部，匯集于頂部。氣體慢慢增多，不斷降低繼電器內部的油面，最終使輕瓦斯動作。輕瓦斯動作后發(fā)出燈光(dnggung)和音響的預告信號。 當變壓器油箱內部發(fā)生嚴重故障時，產生的大量氣體，帶動油流迅猛地通過聯(lián)通管道，使重瓦斯動作。重瓦斯動作于跳閘，同時發(fā)出燈光(dnggung)和音響的事故信號。 瓦斯保護動作迅速、靈敏可靠而且結構簡單，但它只能反映油箱內部故障

53、，不能保護油箱的外部電路，因此，瓦斯保護不能單獨作為變壓器的主保護使用。 第53頁/共63頁第五十三頁，共64頁。 變壓器的差動保護，主要是用來保護變壓器線圈及其引出線和絕緣套管的相間保護，還可以保護變壓器的匝間短路(dunl)。保護區(qū)在變壓器一、二次側所裝電流互感器之間。 10000kVA及以上的單獨運行的變壓器和6300kVA及以上的并列運行變壓器，應裝設縱聯(lián)差動保護；6300kVA及以下單獨運行的重要變壓器，也可裝設縱聯(lián)差動保護。當速斷保護靈敏度不滿足要求時，也應裝設縱聯(lián)差動保護。差動保護利用故障時產生的不平衡電流來動作，保護靈敏度很高，而且動作迅速。它與瓦斯保護都是變壓器的主保護。在工

54、廠企業(yè)的35kV的變電所常使用，10kV變電所一般不用。 5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護5.4.6 電力變壓器差動保護第54頁/共63頁第五十四頁，共64頁。5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護 差動保護分為縱聯(lián)差動保護和橫聯(lián)差動保護?？v聯(lián)差動保護比較被保護元件兩端的電流幅值與相位，用于單回路；橫聯(lián)差動保護比較兩個平行回路的電流幅值與方向。變壓器差動保護為縱聯(lián)差動保護，用于保護變壓器的內部(nib)、套管及引出線的各種短路，是大容量或重要變壓器的主保護。變壓器差動保護的原理接線如圖5.18所示。1. 變壓器差動保護動作原理 在變壓器正常工作和保護區(qū)外部K-1點短路

55、時，流入差動繼電器KD的是變壓器一、二次側電流互感器二次電流的差值IKD=I1-I2。因I1與I2差別很小，所以差動繼電器KD不動作。當保護區(qū)外部K-2點短路時，進入差動繼電器KD的電流IKD=I1，超過保護的動作電流值Iop(d)，KD瞬時動作于斷路器跳閘。 第55頁/共63頁第五十五頁，共64頁。5.4 電力電力(dinl)變壓器保護變壓器保護2. 變壓器差動保護不平衡電流產生與減少 1) 建筑物內部變電所常采用(ciyng)Yd11型連接組別的變壓器，繞組兩側電流有30的相位差。如果兩側電流互感器采用(ciyng)相同接線，即使調整變比讓互感器二次電流相等，差動回路的不平衡電流仍可達到互感器二次電流的0.518倍。為了減小Yd11型連接組別變壓器差動回路的不平衡電流，將變壓器星形接線一側的電流互感器接成三角形連接，三角形接線側的電流互感器接成星形連接，這樣可以使變壓器兩側電流互感器二次電流相位一致。 2）差動保護電流互感器變比