繼電保護(hù)基礎(chǔ)補(bǔ)

1、第7章 電力變壓器的繼電保護(hù)7-1 概述變壓器在運(yùn)行中有可能出現(xiàn)各種類型的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。一、 變壓器的故障變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。變壓器的內(nèi)部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，其主要包括：各相繞組之間發(fā)生的相間短路，單相繞組部分線匝之間發(fā)生的匝間短路，單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障等。變壓器外部故障指變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，主要包括：絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的單相接地故障，引出線之間發(fā)生的相間故障等。變壓器發(fā)生故障時(shí)，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。二、變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)變壓器的不正常工作狀態(tài)主要包括：由于外部短路或過負(fù)荷引起的過

2、電流、油箱漏油造成的油面降低、變壓器中性點(diǎn)電壓升高、由于外加電壓過高或頻率降低引起的過勵(lì)磁等。變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)發(fā)出信號(hào)。為了防止變壓器在發(fā)生各種類型故障和不正常運(yùn)行時(shí)造成不應(yīng)有的損失，保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，按規(guī)程規(guī)定，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置：7-2 變壓器的瓦斯保護(hù)一、原理瓦斯保護(hù)防御變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低當(dāng)變壓器油箱內(nèi)發(fā)生各種短路故障時(shí)，由于短路電流和短路點(diǎn)電弧的作用，變壓器油和絕緣材料受熱分解，產(chǎn)生大量氣體，從油箱流向油枕上部。故障越嚴(yán)重，產(chǎn)生氣體越多，流向油枕的氣流和油流速度也越快，利用這種氣體來實(shí)現(xiàn)的保護(hù)稱瓦斯保護(hù)。 輕瓦斯保護(hù)反應(yīng)于氣體容積，

3、動(dòng)作于信號(hào)。重瓦斯保護(hù)反應(yīng)于油流流速，動(dòng)作于跳閘。二、優(yōu)缺點(diǎn)瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作迅速、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能反映變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障。特別是當(dāng)繞組匝間短路很少時(shí)，或嚴(yán)重漏油時(shí)，反應(yīng)電流的各種保護(hù)不能動(dòng)作，但瓦斯保護(hù)能動(dòng)作。瓦斯保護(hù)的缺點(diǎn)：不能反應(yīng)變壓器油箱外的套管和引出線上的故障，且運(yùn)行中正確動(dòng)作率不夠理想。因此不能作為防御變壓器各種故障的唯一保護(hù)。7-3 變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來防御變壓器繞組和引出線多相短路、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。一、 原理 二、變壓器的勵(lì)磁涌流 由變壓器的等值電路圖可知： 變壓器的勵(lì)磁電流全部流入縱差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)回路。

4、正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流僅為變壓器額定電流的3%5%。而當(dāng)變壓器空載投入或外部短路故障切除電壓恢復(fù)時(shí)，勵(lì)磁電流可達(dá)額定電流的68倍，稱為勵(lì)磁涌流。 下面以單相變壓器為例介紹勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因。若忽略變壓器的漏抗即：R1=X1=R2=X2=0若在初始條件下，鐵芯的剩磁為fsy 其中在正常情況下，變壓器中的磁通f總是落后電壓U900。當(dāng)u=0時(shí)，投入空載變壓器，則鐵芯中的磁通應(yīng)為-fm。但鐵心中的磁通不能突變，因而鐵心中必然出現(xiàn)非周期分量的磁通fm與-fm相平衡?？紤]到變壓器剩磁的存在，且剩磁的方向與非周期分量的方向相同，則經(jīng)過半個(gè)周期后，將出現(xiàn)最大的總磁通為，鐵心嚴(yán)重飽和。 由勵(lì)磁涌流的變化曲線及頻

5、譜分析可知，勵(lì)磁涌流具有以下特點(diǎn)：（1） 數(shù)值很大（中小型變壓器達(dá)額定電流的10倍，大型變壓器倍），并含有明顯的非周期分量，波形偏向時(shí)間軸一側(cè)。一般涌流衰減到25%50%額定電流，中小型變壓器約為0.5s1s，大型變壓器為23s，完全衰減要幾十秒甚至更多。（2） 包含大量的高次諧波，并以二次諧波為主，>20%。（3） 波形之間出現(xiàn)間斷。根據(jù)以上特點(diǎn)，采取以下辦法減小勵(lì)磁涌流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。（1） 采用速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器。（2） 采用二次諧波制動(dòng)原理。（3） 采用間斷角制動(dòng)。三、縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算（1）式中變壓器的最大負(fù)荷電流?？煽肯禂?shù)，取。（2）式中保護(hù)外部短路時(shí)的最大不平衡電流

6、。可靠系數(shù)，取。（4） 必須躲開變壓器勵(lì)磁涌流的影響。7-4 變壓器的過電流保護(hù)為反應(yīng)變壓器外部相間短路，并作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的后備，變壓器應(yīng)裝設(shè)后備保護(hù)。一、 過電流保護(hù)因變壓器過流保護(hù)的動(dòng)作電流大，靈敏度低，所以一般只用于容量較小的降壓變壓器上。二、低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)對(duì)于容量較大的降壓變壓器，當(dāng)過電流保護(hù)靈敏度不夠時(shí)，可采用低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)。 可靠系數(shù)，取1.2。返回系數(shù)，取。 由于這種接線比較復(fù)雜，所以多采用復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)。三、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù) 靈敏度高，接線簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。7-5 變壓器的接地保護(hù) 一、中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行變壓器的接地保護(hù) （1）式中 可靠

7、系數(shù)，取1.1。 分支系數(shù)。 出線零序電流保護(hù)I段動(dòng)作電流。 （2）式中 可靠系數(shù)，取1.1。 分支系數(shù)。 出線零序電流保護(hù)II段動(dòng)作電流。 二、中性點(diǎn)可接地或不接地運(yùn)行變壓器的接地保護(hù)1、 分級(jí)絕緣變壓器的接地保護(hù)(1) 中性點(diǎn)不裝設(shè)放電間隙(2) 中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙 式中 可靠系數(shù)，取。 暫態(tài)系數(shù)，取。 中性點(diǎn)工頻耐受電壓。 電網(wǎng)中性點(diǎn)接地下，單相接地短路時(shí)的 最大零序電壓。2、 全絕緣變壓器的接地保護(hù) 三、小結(jié)兩段式零序電流保護(hù)中性點(diǎn)零序無流閉鎖的零序電壓保護(hù)間隙零序電流保護(hù)7-6 變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 可靠系數(shù)，取1.05。返回系數(shù)，取。7-7 其它保護(hù)：一、 壓力釋放：二、溫度高及冷控

8、失電7-8 小結(jié)一、 變壓器的主保護(hù)：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)二、變壓器的后備保護(hù)：相間短路復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)接地短路零序電流保護(hù) 中性點(diǎn)零序無流閉鎖的零序電壓保護(hù) 間隙零序電流保護(hù) 不正常運(yùn)行狀態(tài)過負(fù)荷保護(hù) 冷卻系統(tǒng)故障三、本體保護(hù)：瓦斯保護(hù)輕、重，調(diào)壓輕、重瓦斯。壓力釋放油溫過高第8章 安全自動(dòng)裝置8-1 自動(dòng)按頻率減負(fù)荷（ZPJH）又稱低頻減載、低周減載。一、 頻率降低的原因及危害在正常情況下，系統(tǒng)頻率應(yīng)保持在50±（小系統(tǒng)），50±0.2HZ（大系統(tǒng)）。危害：（1） 對(duì)用戶：v 頻率變化將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量（紡織、造紙）；v 影響電子設(shè)備的運(yùn)行（國(guó)防、科工

9、）。（2） 對(duì)系統(tǒng)：v 汽輪機(jī)葉片斷裂（，易產(chǎn)生裂紋；<45HZ，斷裂）v 頻率雪崩v 電壓雪崩二、引起ZPJH誤動(dòng)的原因（1） 電力系統(tǒng)振蕩。（2） 系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，非周期分量或諧波分量引起的電壓波形畸變。（3） 供電電源中斷，負(fù)荷電壓反饋引起的頻率衰減。（4） 電壓突變?cè)赯PJH頻率敏感回路中產(chǎn)生的過渡過程。（5） 短時(shí)的功率增大。三、防止ZPJH誤動(dòng)的措施（1） 時(shí)限閉鎖（2） 電壓閉鎖（3） 滑差閉鎖8-2 備用電源自投（BZT）一、 原因（優(yōu)點(diǎn)）：（1） 提高了供電可靠性。（2） 限制了短路電流。（3） 簡(jiǎn)化了繼電保護(hù)。二、對(duì)BZT的基本要求：（1） 工作設(shè)備上的電壓消失時(shí)

10、BZT應(yīng)動(dòng)作。（2） 應(yīng)保證工作設(shè)備斷開后BZT才能動(dòng)作。（3） BZT應(yīng)只動(dòng)作一次。（4） BZT應(yīng)保證停電時(shí)間最短。（5） 當(dāng)備用電源無電壓時(shí)，BZT不應(yīng)動(dòng)作。（6） 備用電源或設(shè)備投于故障時(shí)，應(yīng)使其保護(hù)加速動(dòng)作。（7） 應(yīng)校驗(yàn)備用電源的過負(fù)荷。三、幾種常用的BZT（1） 分段備自投 正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)變壓器同時(shí)投入運(yùn)行，分段斷路器3DL斷開。當(dāng)任一故障使I母線失壓時(shí)，在1DL確實(shí)斷開且II母線有壓的情況下，3DL自動(dòng)投入，恢復(fù)I母線的供電。（2） 變壓器備自投 正常運(yùn)行時(shí)，1臺(tái)變壓器投入運(yùn)行，另一臺(tái)變壓器備用。當(dāng)任一故障母線失壓時(shí)，在1DL、3DL確實(shí)斷開且#2變壓器進(jìn)線有壓的情況下，2D

11、L、4DL自動(dòng)投入，恢復(fù)母線的供電。（3） 橋備自投 正常運(yùn)行時(shí)，兩條線路和兩臺(tái)變壓器同時(shí)投入運(yùn)行，內(nèi)橋斷路器3DL斷開。當(dāng)任一故障使I母線失壓時(shí)，在1DL確實(shí)斷開且II母線有壓的情況下，3DL自動(dòng)投入，恢復(fù)I母線的供電。（4） 進(jìn)線備自投 正常運(yùn)行時(shí)，1條線路投入運(yùn)行，另一條線路投備用。當(dāng)任一故障使母線失壓時(shí)，在1DL確實(shí)斷開且#2DL進(jìn)線有壓的情況下，2DL自動(dòng)投入，恢復(fù)母線的供電。8-3 電壓無功綜合控制一、 電壓超限的危害電壓偏移過大時(shí)，會(huì)影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，甚至引起系統(tǒng)性的電壓崩潰，造成大面積停電。二、基本原理：在電容器未投入前有：其中如果略去垂直分量（電壓角度變化很?。?/p>

12、，則有：為了保證的穩(wěn)定，可采取以下方法：(1) 調(diào)整變壓器變比K。由于U2=U1/K，所以當(dāng)負(fù)荷PL增大時(shí)，應(yīng)降低K以提高U2；反之，當(dāng)負(fù)荷PL減輕時(shí)，應(yīng)降低K以降低U2。這可通過調(diào)節(jié)變壓器分接頭（檔位）來達(dá)到。(2) 改變電容器發(fā)出的無功功率QC。通過前式，增大QC相當(dāng)于減輕用戶無功負(fù)載QL，可提高U2；反之，減少Q(mào)C相當(dāng)于增加用戶無功負(fù)載QL，可降低U2。變電站改變電容器發(fā)出的無功功率QC，主要通過控制投入的電容器組數(shù)實(shí)現(xiàn)。結(jié)論：1）調(diào)節(jié)變壓器檔位可改變輸出母線電壓，但對(duì)無功無影響；2）投切電容器一方面可改變輸出母線電壓，同時(shí)可改變無功分配，改善系統(tǒng)功率因數(shù)和降低網(wǎng)損。對(duì)于簡(jiǎn)單的輻射網(wǎng)絡(luò)，

13、提高功率因數(shù)是降低網(wǎng)損的有效途徑。二、電壓無功綜合控制：變電站電壓無功綜合控制一般按照“九域圖”進(jìn)行。 運(yùn)行區(qū)域越限情況控制策略0全部合格不控制1電壓越上限降壓（升檔位）2電壓越上限無功越上限先降壓（升檔位）后投電容器3無功越上限投電容器4電壓越下限無功越上限先投電容器后升壓（降檔位）5電壓越下限升壓（降檔位）6電壓越下限無功越下限先升壓（降檔位）后投電容器7無功越下限切電容器8電壓越上限無功越下限先切電容器后降壓（升檔位）電壓無功控制裝置應(yīng)注意的問題：1） 電容器故障跳閘后，再未修復(fù)前不得再投；2） 主變過負(fù)荷時(shí)應(yīng)閉鎖調(diào)壓；3） 電壓過低時(shí)應(yīng)閉鎖調(diào)壓；4） 控制不能過于頻繁，對(duì)兩次動(dòng)作間隔、

14、每天動(dòng)作次數(shù)均有要求。8-4 電壓并列和切換一、 電壓并列 二、電壓切換 8-5 小電流接地選線一、五次諧波選線中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)的特點(diǎn)：故障線路的五次諧波零序電流較非故障線路的五次諧波零序電流大；且非故障線路的五次諧波零序電流超前于五次諧波零序電壓90°；故障線路的五次諧波零序電流滯后于五次諧波零序電壓90°。 由于諧波分量的大小與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、故障處的過渡電阻（電弧電阻、導(dǎo)線與地之間電阻等）有關(guān)，因此保護(hù)的靈敏度有時(shí)不能得到保證。 可用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，也可用于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。二、暫態(tài)分量選線中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)的特點(diǎn)：故障線路的

15、暫態(tài)電流首半波比非故障線路的暫態(tài)電流大得多；且故障線路的首半波暫態(tài)零序電流與暫態(tài)零序電壓相位相反；而非故障線路的首半波暫態(tài)零序電流與暫態(tài)零序電壓相位相同。由于本元件需要反應(yīng)暫態(tài)電流，因此要求速動(dòng)，動(dòng)作后還需要自保持。如果接地故障發(fā)生在相電壓瞬時(shí)值過零點(diǎn)附近時(shí)，保護(hù)的靈敏度較低，可能拒動(dòng)。三、注入法選線第9章 CAX200系列測(cè)控保護(hù)裝置9-1 命名與型號(hào)：產(chǎn)品命名體現(xiàn)主要應(yīng)用對(duì)象和功能。例如：線路測(cè)控保護(hù)裝置；電容器測(cè)控保護(hù)裝置；備用電源自動(dòng)投入裝置；變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置等。9-2 CAM211測(cè)控綜合裝置CAM211綜合測(cè)控裝置適用于不需要保護(hù)功能的斷路器測(cè)控。完成如下功能：1) 全電量遙測(cè)（

16、Ua、Ub、Uc、Uab、3U0、f、Ia、Ib、Ic、P、Q、Cos）2) 10路遙信3) 遙控（分、合）4) 操作回路功能5) 2路直流遙測(cè)6) 2路脈沖電度采集。9-3 CAL211線路測(cè)控保護(hù)裝置CAL211線路測(cè)控保護(hù)裝置適用于小電流接地系統(tǒng)中635KV電壓等級(jí)的單端電源或?qū)?cè)小電源的架空線或電纜出線。完成如下功能：1) 三段式電流保護(hù)2) 過負(fù)荷保護(hù)3) 檢無壓三相一次重合閘及后加速4) 零序過流保護(hù)5) 接地選線（絕緣監(jiān)視、零序功率方向保護(hù)）6) 帶電壓和滑差閉鎖的低周減載7) PT斷線、控制回路斷線告警8) 存儲(chǔ)10套定值9) CAM211功能9-4 CAL212線路測(cè)控保護(hù)裝

17、置CAL212線路測(cè)控保護(hù)裝置適用于小電流接地系統(tǒng)中635KV電壓等級(jí)的雙端電源的架空線或電纜出線。完成如下功能：1) 三段式低壓閉鎖的方向電流保護(hù)2) 過負(fù)荷保護(hù)3) 檢無壓檢同期三相一次重合閘及后加速4) 零序過流保護(hù)5) 接地選線（絕緣監(jiān)視、零序功率方向保護(hù)）6) 帶電壓和滑差閉鎖的低周減載7) PT斷線、控制回路斷線告警8) 存儲(chǔ)10套定值9) CAM211功能9-5 CAL213線路測(cè)控保護(hù)裝置CAL213線路測(cè)控保護(hù)裝置適用于大電流接地系統(tǒng)中110KV電壓等級(jí)的雙端電源的架空線或電纜出線。完成如下功能：1) 三段式低壓閉鎖的方向電流保護(hù)2) 過負(fù)荷保護(hù)3) 檢無壓檢同期三相一次重合

18、閘及后加速4) 三段式零序方向電流保護(hù)5) 帶電壓和滑差閉鎖的低周減載6) PT斷線、控制回路斷線告警7) 存儲(chǔ)10套定值8) CAM211功能9-6 CAC211電容器測(cè)控保護(hù)裝置CAC211電容器測(cè)控保護(hù)裝置適用于電力電容器保護(hù)。完成如下功能：1) 兩段式過電流保護(hù)2) 過壓、欠壓保護(hù)3) 不平衡電壓、不平衡電流保護(hù)4) PT斷線、控制回路斷線告警5) CAM211功能9-7 CAT211變壓器測(cè)控保護(hù)裝置CAT211變壓器測(cè)控保護(hù)裝置適用變壓器的單側(cè)后備保護(hù)。完成如下功能：1) 兩段復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)2) 三段過負(fù)荷保護(hù)（I段發(fā)信，II段啟動(dòng)風(fēng)冷，III段閉鎖有載調(diào)壓）3) 冷控失電與

19、溫度高4) 零序過壓保護(hù)5) PT斷線、控制回路斷線告警6) CAM211功能9-8 CAT212變壓器測(cè)控保護(hù)裝置CAT212變壓器測(cè)控保護(hù)裝置適用變壓器的高壓側(cè)后備保護(hù)。完成如下功能：1) 三段復(fù)合電壓閉鎖的方向過流保護(hù)2) 三段過負(fù)荷保護(hù)（I段發(fā)信，II段啟動(dòng)風(fēng)冷，III段閉鎖有載調(diào)壓）3) 三段零序電壓閉鎖的零序方向過流保護(hù)4) 零序無流閉鎖的零序電壓保護(hù)5) 間隙零序電流保護(hù)6) 冷控失電與溫度高7) 零序過壓保護(hù)8) PT斷線、控制回路斷線告警9) CAM211功能9-9 CAT221變壓器主保護(hù)裝置CAT221適用于110KV或35KV兩圈變壓器。完成如下保護(hù)功能：1) 差動(dòng)速斷保護(hù)2) 二次制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)3) 本體保護(hù)4) CT斷線閉鎖9-10 C