電力系統(tǒng)及繼電保護原理培訓PPT80頁

1、電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)基本概念及繼電保護基本原理及繼電保護基本原理 一、電力系統(tǒng)的組成一、電力系統(tǒng)的組成1、電能在現(xiàn)代社會中的地位及優(yōu)點：1）電能在現(xiàn)代社會中是最重要、也是最方便的能源；2）它可以方便地轉(zhuǎn)化為別的形式的能，如機械能、熱能、光能、化學能等；3）易于實現(xiàn)輸送和分配；4）應用規(guī)模也很靈活。2、幾個基本概念：電力系統(tǒng)生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在一起而組成的整體稱為電力系統(tǒng)。 動力系統(tǒng)如果把火電廠的汽輪機、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的水輪機和水庫等動力部分與電力系統(tǒng)包括在一起，稱為動力系統(tǒng)。電力網(wǎng)電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)。水庫負荷升壓降壓發(fā)電機輸電

2、線路電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)水輪機動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)示意圖二、對電力系統(tǒng)運行的基本要求二、對電力系統(tǒng)運行的基本要求1、電力系統(tǒng)運行的基本特點：1）電能不能大量存儲：生產(chǎn)、輸送、分配和消費同時進行；2）電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程非常短促；3）與國民經(jīng)濟的各部門及人民日常生活有著極為密切的關(guān)系，供電的突然中斷會帶來嚴重的后果。2、根據(jù)以上電力系統(tǒng)的特點，對其的基本要求是：1）保證安全可靠供電；具體做法為：A 嚴密監(jiān)視設備的運行狀態(tài)和認真維修設備以減少其事故的發(fā)生；B 不斷提高運行員的技術(shù)水平，減少誤操作的次數(shù)；C 系統(tǒng)具備有足夠的有功及無功電源；D 完善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高抗干擾能力；E 利用現(xiàn)代的

3、高科技實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制和監(jiān)視；F 根據(jù)對用電可靠性的要求，降負荷按等級劃分。2）要有符合要求的電能質(zhì)量（電壓和頻率）；3）要有良好的經(jīng)濟性：降低耗媒率，降低線損等。有備用網(wǎng)絡無備用網(wǎng)絡三、電力系統(tǒng)的接線方式三、電力系統(tǒng)的接線方式1、無備用接線方式： 2、有備用接線方式：U： 電壓有效值I： 電流有效值F： 頻率Cos：功率因數(shù)P： 有功功率Q： 無功功率S: 視在功率關(guān)系：S P j QP U I CosQ U I Sin331、發(fā)電機：把各種形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的設備。2、變壓器：電能需要傳送，變壓器將電壓升高進行長距離傳輸，這樣可以降低損耗；當使用電能時，為了滿足電氣設備的要求，變壓器將電

4、壓降低。3、線路：傳輸電能。4、電容器：給系統(tǒng)補償無功。5、斷路器：切斷大電流的設備，具有滅弧的功能。6、刀閘：為了檢修設備時，有可靠的斷點。7、電流互感器：（一次）大電流（二次）小電流（額定值為5A或1A）；隔離作用。8、電壓互感器：一次高電壓 二次低電壓（額定值100V）。 1、一次設備：、一次設備：指直接用于生產(chǎn)、輸送和分配電能的生產(chǎn)過程的高壓電氣設備，它包括發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、自動開關(guān)、接觸器、刀開關(guān)、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動機等；2、二次設備：、二次設備：指對一次設備的工作進行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或生產(chǎn)指揮信號所需的低壓電

5、氣設備，如熔斷器、控制開關(guān)、保護裝置、控制電纜等。一、系統(tǒng)發(fā)生短路時可能產(chǎn)生的后果一、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：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，

6、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)。三、繼電保護的基本任務：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。一、繼電保護的一、繼電保護的4個基本要求：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） 圖片2）d1 、d2 、d3短路的切除范

7、圍。3）考慮拒動的可能：遠后備、近后備。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。對于過量保護裝置，靈敏系數(shù)的含義：Klm=保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的計算值 / 保護裝置的動作參數(shù)故障參數(shù)的計算值根據(jù)實際情況合理地采用最不利于保護動作的系統(tǒng)運行方式和故障類型來選定。4 、可靠

8、性：該動作時，不拒動；不該動作時，不誤動。二、四性的相互關(guān)系：二、四性的相互關(guān)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

9、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。一、繼電保護原理發(fā)展史：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

10、的微波保護；8 、1970年前后誕生了行波保護裝置。二、繼電保護裝置發(fā)展史：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 、集中電路繼電保護裝置（第二代電子式靜態(tài)保護裝置）：80年代后期出現(xiàn)，將數(shù)

11、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。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?？梢哉f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。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，故障測距，事件順序記錄，調(diào)度通訊等功能。一、階段式電流保護一、階段式電流保護1、電流速斷保護：1）說明：該保護

12、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）圖片：3）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）保護范圍怎樣受系統(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。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，這就引出了限時電流速斷保護。對于該保護的要求是：a

13、 ）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。3）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t，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 1.31.5，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

14、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。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。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。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

15、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

16、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 ）。 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(guān)系為：IA1 IC1， IB12 IA1。由此可以看出，如果變壓器高后備采用

17、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。二、電網(wǎng)的方向性電流保護二、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：2、關(guān)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

18、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。DCAP-3000裝置方向保護動作區(qū)示意圖UAUBCUBUC90動作區(qū)40不動作區(qū)內(nèi)角三、中性點直接接地電網(wǎng)的零序保護三、中性點直接接地電網(wǎng)的零序保護1、中性1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

19、）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(guān)。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(guān)系，與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關(guān)，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。系統(tǒng)接線(b)零序網(wǎng)絡(c)零序電壓的分布(d)不計電阻時的向量圖(e)計及電阻時的向量圖接地短路時的零序等效網(wǎng)絡2、三段式零序電流保護（與階段式保護

20、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。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

21、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。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23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

22、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7090%，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。四、中性點非直接接地電網(wǎng)的零序保護四、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12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，

23、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。2、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)相關(guān)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

24、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：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*jCa+ Eb*jCb + Ec*jCc ）/（ jCa+ jCb + jCc ）

25、 （EaCa+ EbCb + EcCc ）/（ Ca+ Cb + Cc ）2）欠補償： ILZCH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。 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1 II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

26、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。概述概述 一、變壓器的故障：一、變壓器的故障： 1、油箱內(nèi)部故障：1）各項繞組之間的相間短路2）單項繞組部分線匝之間的匝間短路3）單項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 。二、變壓器不正常工作狀態(tài)：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

27、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 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：防御變壓器過勵磁變壓器縱差動保護變壓器縱差動保護 一、構(gòu)成變壓器縱差動保護的基本原則一、構(gòu)成變壓器縱差動保護的基本原則 .I-J1I雙繞組變壓器縱差動保護單相原理圖二不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：二不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除

28、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= Ibp0 。（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：（/-11）Y.d11 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)）：形。 Y.d11 變壓器側(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。 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,

29、1000/5,1200/5,所以,很難完全滿足計算的要求，即Ij0,0,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。 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 =KtxKerId.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(guān)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. U=U Id.max/ n

30、l1 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: 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). 由ILy產(chǎn)生的不平衡電流: 當變壓器電壓突然增加的情況下(如:空載投入,區(qū)外短路切除后).IL 勵磁涌流，可達(6-8) Ie. 特點: a 有很大的直流分量.(80%基波) b 有很大的諧波分量,尤以二次諧波為主.(20%基波) c 波形間出現(xiàn)間斷.(削去負波后) 措施: a 采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器; b間斷角原理的差動保護; c利用二次諧波制動; d利用波形對稱原理的差動保護。二、微機型差動保護原理（以DCAP-

31、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： 圖中Icd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，Kl為比率制動系

32、數(shù)。動作電流高低壓側(cè)電流相減；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： IcdIdz0 并且 IcdIdz0+k1(Izd-Izd0) 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： Icd2K2*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

33、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； 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)

34、運行經(jīng)驗，一般可取（0.060.12）Ue，即612V。 一、電動機在系統(tǒng)中的地位：一、電動機在系統(tǒng)中的地位：1、在電網(wǎng)總負荷中，約有60為異步電動機，以電力作為原動力的負荷中，有90左右是異步電動機；2、異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維護方便，它的機械特性能滿足大多數(shù)生產(chǎn)機械的要求，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用；3、同步電動機、異步電動機保護的區(qū)別：同步電動機增加失磁保護、失步保護。二、電動機的各種故障及其保護：二、電動機的各種故障及其保護：1、繞組故障：1）長期過負荷導致?lián)p壞：電壓太低不能順利啟動、啟動過于頻繁；設置熱保護、低電壓保護：其反映定子電流的過負荷，按照定子電流的大小來限定允許過負荷時

35、間的長短。2）相間或?qū)Φ囟搪罚河捎陂L期受電、熱、機械或化學作用，使絕緣老化或損壞；差動保護或電流速斷保護。3）長期承受負序電流而燒損：電壓的不平衡、波動過大、斷相運行；負序保護。4）溫度過高燒損、冷卻系統(tǒng)故障；設置溫度保護直接跳閘。5）軸承損害造成偏心、掃膛，以及因機械故障造成堵轉(zhuǎn)；過流保護。2、軸承故障，都應該有相應的非電量保護：1）機械負荷過大或震動過大；2）使用潤滑劑不合適、缺少潤滑油甚至無油；3）環(huán)境惡劣，如多塵、腐蝕性氣體等。4）繞組溫度過高，熱量傳至軸承，致使軸承燒損。三、常規(guī)的電動機的溫度保護與熱保護（電流型保護）的比較三、常規(guī)的電動機的溫度保護與熱保護（電流型保護）的比較1、溫

36、度保護的優(yōu)越性及缺點：1）優(yōu)越性：直接反應電動機溫度的保護，能夠反應反復短時運行電動機的過負荷、機械損耗劇增 、通風不良、電壓或頻率過高造成鐵損增加、不對稱電壓下的過負荷、轉(zhuǎn)子過熱等。2）缺點：熱慣性造成動作時間滯后，在電動機啟動等大電流過負荷時失去保護作用。2、熱保護的優(yōu)越性及缺點：1）優(yōu)越性：利用過負荷大電流的熱損耗，使熱元件受熱翹曲或熔化，達到保護的目的，可彌補溫度保護熱慣性造成動作時間滯后。2）缺點：1）繼電器（雙金屬片）的發(fā)熱特性與電動機的發(fā)熱特性不一樣。2）繼電器與電動機的安裝位置不同，兩者的環(huán)境溫度不同。3）繼電器與電動機的散熱特性很不一致。4）熱繼電器的動作直接并唯一取決與定子

37、的電流，而電動機的發(fā)熱溫升與定子電流、轉(zhuǎn)子電流、堵轉(zhuǎn)、通風不良、轉(zhuǎn)子掃膛等有關(guān)。3、總結(jié)：只反應電流大小的熱保護與只反應電動機溫度的溫度保護都存在優(yōu)缺點，只有兩者結(jié)合，組成新的溫度電流保護，是一種比較理想的電動機過負荷保護。四、電流保護四、電流保護1）相間短路保護之一電流速斷保護保護裝設條件：2000kW以下的電動機，可裝設電流速斷保護；電動機端部相間短路電流遠大于正常工作電流、啟動、或堵轉(zhuǎn)電流、電動機向外部短路點的反饋電流時可采用；并且能裝設此類保護的電動機容量應小于供電變壓器容量的一半，保證電動機在發(fā)生堵轉(zhuǎn)的情況下，電流速斷保護不誤動。2）相間短路保護之二差動保護A 適用范圍：額定容量在2

38、000kW以上，或小于2000kW但電流速斷保護靈敏度不夠的電動機應裝設差動保護。B 差動原理：略。C 電機啟動差動誤動情況分析及解決辦法： 電動機在啟動時，兩側(cè)二次電流產(chǎn)生暫態(tài)不平衡電流，原因為：在此過程中，兩側(cè)互感器的暫態(tài)傳變特性不一致，而大型異步電動機的自啟動暫態(tài)過程可以延續(xù)數(shù)秒之久，在這期間要求兩側(cè)互感器在相同一次暫態(tài)電流下得到相同的二次電流，這對于普通的保護級電流互感器是沒有保證的，故差動保護在電動機自啟動過程中有可能誤動作。 解決辦法：電動機在自啟動過程中，傳統(tǒng)的差動保護將有很大的不平衡差流，但這種不平衡差流中有十分顯著的二次諧波成分，而且二次諧波電流與基波電流之比并不隨暫態(tài)不平衡

39、電流的衰減而減小。并且根據(jù)測試結(jié)果，其二次諧波含量大于3040，故使用二次諧波制動原理的變壓器差動保護有助于抑制電動機自啟動差動保護誤動作。D 磁平衡式差動保護保護單元bc3）單相接地保護零序電壓、零序電流4）電動機堵轉(zhuǎn)保護反時限過流、定時限過流A 當電動機啟動時間短于允許堵轉(zhuǎn)的時間，我們可以應用反時限過流保護構(gòu)成堵轉(zhuǎn)保護。B 當電動機啟動時間長于允許堵轉(zhuǎn)的時間，可采用定時限過流保護啟動時間過長保護。5）負序電流保護：A 負序電流的發(fā)熱特性：在定子上的發(fā)熱特性：幅值相同的定子正序電流I1和定子負序電流I2在定子繞組上產(chǎn)生的熱量相同，三相定子電流I1、I2產(chǎn)生的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場，對定子繞組而言，為正

40、、反同步轉(zhuǎn)速，故繞組正序電阻、負序電阻相等，故在定子上產(chǎn)生的銅損相等。在轉(zhuǎn)子上的發(fā)熱特性：幅值相同的定子正序電流I1和定子負序電流I2在轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的熱量大不相同，因為對于正序電流I1來說，產(chǎn)生的正旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子靜止，則對應的轉(zhuǎn)子繞組電阻近似為直流電阻R1；而對于負序電流 I2來說，產(chǎn)生的方向旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子為兩倍同步轉(zhuǎn)速，對應的轉(zhuǎn)子繞組電阻為交流電阻R2。對于一般的鼠籠式電動機有： R2 / R11.256，故對于相同幅值的負序電流來說，其在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的熱量是負序電流的1.256倍。B分析：在電源電壓不對稱、斷相、反相等均引起負序電流，過熱保護已能提供保護，但對嚴重的不對稱故障，負序電

41、流很大，要求根據(jù)負序電流設置單獨的快速保護，定值設置為1.0IN（1倍額定電流）。C 三相電源電壓不對稱時的I2 / I1計算公式： I2 / I1K0*U2/U1（ K0 啟動電流倍數(shù)）。6）過負荷保護五、電壓保護：五、電壓保護：1、低電壓保護裝設低壓保護的原則：1）電源電壓短時降低或短時中斷后恢復時，為保證重要電動機自啟動而需要斷開次要電動機。2）電源電壓短時降低或短時中斷，根據(jù)生產(chǎn)過程或生產(chǎn)工藝要求，不允許或不需要自啟動的電動機。3）需要自啟動，但為保證人身和設備安全，在電源電壓長時間消失后，需從電網(wǎng)中自動斷開的電動機。4）屬一類負荷，但裝有自動投入裝置的備用電動機。2、負序電壓保護一、電力電容器的故障起因及后果一、電力電容器的故障起因及后果1、電力電容器的作用：、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