第八章 繼電保護(hù)

第一節(jié)概述

第二節(jié)電網(wǎng)的過電流保護(hù)

第三節(jié)電網(wǎng)的接地保護(hù)

第四節(jié)電力變壓器的保護(hù)FLASH動畫：6、10、23、29、41、43、52、54、57、61、64、67第八章繼電保護(hù)第一節(jié)概述一、繼電器保護(hù)裝置的作用與要求1、繼電保護(hù)裝置的作用1）不正常運(yùn)行狀態(tài)：過負(fù)荷、一相斷線、一相接地。2）故障：短路。3）繼電保護(hù)裝置及作用：不正常運(yùn)行狀態(tài)時，發(fā)出信號，提醒工作人員及時采取措施；故障時,切斷故障電路。2、對繼電保護(hù)裝置的要求。1）選擇性：切除故障部分，保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。2）速動性：快速切斷故障，減少故障存在的時間。3）靈敏性：指故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反映能力,用靈敏系數(shù)來反映。兩種情況：對反映故障時參數(shù)量增加的：對反映故障時參數(shù)量降低的：靈敏系數(shù)整定：四級：1.2、1.25、1.5、2。井下：主保護(hù)Kr≥1.5，后備保護(hù)Kr≥1.25。4）可靠性不拒動、不誤動。要求質(zhì)量好、接線簡單、整定正確、加強(qiáng)維護(hù)。二、常用保護(hù)繼電器1、作用：用來接通或控制保護(hù)回路。2、種類：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、晶體管繼電器。1）電磁式電流繼電器①工作原理②整定方法：A、平滑調(diào)節(jié)。B、級進(jìn)調(diào)節(jié)。③動作時間：0.01s-0.05s。④特點(diǎn)：接點(diǎn)容量較小移動鼠標(biāo)察看部件名稱2）電磁式中間繼電器（1）作用：A、提供足夠數(shù)量的觸點(diǎn)以便同時控制不同的電路。B、增加觸點(diǎn)容量，以便接通斷開較大的電流回路（如跳閘回路）。C、提供必要的延時特性，以滿足保護(hù)及自動裝置的要求。（2）特點(diǎn)：延時動作（3）原理：電磁理論（4）種類：電壓式、電流式，瞬動、延時動作瞬動時間：0.05s-0.06s。3）電磁式時間繼電器

（1）特點(diǎn)延時動作（2）原理4）電磁式信號繼電器（1）種類：電流型、電壓型。（2）作用：動作指示，以便判別故障性質(zhì)。（3）原理移動鼠標(biāo)察看部件名稱5）感應(yīng)式繼電器（1）結(jié)構(gòu)組成與工作原理Ａ、組成：由感應(yīng)系統(tǒng)（反時限）和電磁系統(tǒng)（瞬時）組成。Ｂ、動作時限：從繼電器動作到觸點(diǎn)閉合的時間。Ｃ、反時限特性。Ｄ、電磁系統(tǒng)的動作時間：0.05s-0.1s。（2）動作電流與動作時限的調(diào)節(jié)Ａ、動作電流：使蝸桿與扇形齒輪嚙合的最小電流。Ｂ、感應(yīng)系統(tǒng)動作電流調(diào)整：利用插銷改變繼電器線圈的匝數(shù)來調(diào)整。Ｃ、感應(yīng)系統(tǒng)動作時限調(diào)整：改變扇形齒輪的起始位置。（3）優(yōu)、缺點(diǎn)：接點(diǎn)容量大；直接作用于斷路器跳閘。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精確度較低。6）晶體管繼電器（1）優(yōu)缺點(diǎn)：質(zhì)量輕，體積小，耗電少，壽命長，工作可靠。（2）電路結(jié)構(gòu)組成：電壓形成回路，啟動回路，時限回路，出口信號回路等。（3）電路的工作原理三、微機(jī)保護(hù)裝置1、微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性1）電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)。2）微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。2、微機(jī)保護(hù)的硬件組成1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2）主機(jī)。3）開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)。四、電流保護(hù)裝置的接線方式是指電流繼電器與電流互感器的連接方式。

常用接線方式有三種1、完全星型接線（三相三繼電器接法）1）接法：圖8-10a2）接線系數(shù)：KW=Ik/I23）特點(diǎn)：正確反映各類短路故障。相間短路、單相接地短路。4）應(yīng)用：中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。2、不完全星形接線（兩相繼電器接法）1）接線：圖8-10b2）接線系數(shù):3）特點(diǎn)：相間短路保護(hù)。4）應(yīng)用：中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)。5）改進(jìn)：圖8-12兩相三繼電器不完全星形接線，其目的是提高兩相兩繼電器接線方式的靈敏度。3.兩相電流差接線（圖8-10c）1）兩相一繼電器的差接接線方式：2）接線系數(shù)：

（三相短路）

Kw=1（U、V或V、W相間短路）Kw=2（U、W相間短路）3）V相單相接地時不能反映。4）應(yīng)用：相間短路。一般用作電動機(jī)、不重要的10KV及以下線路的過流保護(hù)。小結(jié)1、對繼電保護(hù)裝置的要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。2、常用的繼電保護(hù)繼電器：電磁式繼電器（電流、中間、時間、信號）、感應(yīng)式繼電器、晶體管繼電器。3、微機(jī)保護(hù)裝置：特性、組成。4、繼電保護(hù)裝置的接線方式：接法、接線系數(shù)、特點(diǎn)、應(yīng)用等。作業(yè)：P218：2第二節(jié)電網(wǎng)的過電流保護(hù)過電流保護(hù)：就是利用過流時電流增大的特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)裝置。分類：定時限過電流保護(hù)，反時限過電流保護(hù)，無時限電流速斷保護(hù)，有時限電流速斷保護(hù)。一、開式電網(wǎng)的定時限過電流保護(hù)1、保護(hù)裝置的工作原理1）接線2）組成3）原理２、保護(hù)裝置的時限特性

1）時限配合：采用階梯原則。2）時限級差：定時限△t=0.5s-0.7s

反時限△t=0.7s-0.9s3、保護(hù)裝置的整定計算動作電流、動作時限。1）動作電流的整定（1）躲開最大工作電流。

Iop>Iwmax，Iop=KstIwmax（2）返回電流Ire應(yīng)大于最大工作電流定時限過流保護(hù)的時限特性1、動作電流的整定

整定計算、靈敏度校驗(yàn)與定時限過電流保護(hù)裝置類同。2、動作時限整定按階梯原則整定，要滿足時限的配合:

t1.s1=t2.s1＋△t；△t=0.7～0.9S

四、電流速斷保護(hù)1、瞬時電流速斷保護(hù)2、限時電流速斷保護(hù)裝置1）限時電流速斷保護(hù)裝置動作時限比無時限速斷保護(hù)大一時限差△t（0.5s）。2）兩階段速斷保護(hù)裝置：由無時限電流速斷和限時電流速斷保護(hù)裝置組成。第一級速斷裝置：瞬時電流速斷保護(hù)裝置。第二級速斷裝置：限時電流速斷保護(hù)裝置。上一級線路的限時電流速斷保護(hù)的動作電流要比下一級線路的瞬時速斷裝置的動作電流大些。3）限時電流速斷裝置的靈敏度應(yīng)按線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)，其值不應(yīng)小于1.25。

4）三段式電流保護(hù)裝置（1）三段式電流保護(hù)裝置：

瞬時電流速斷稱為第一段保護(hù)，限時電流速斷稱為第二段，定時限過電流保護(hù)稱為第三段保護(hù)。（2）應(yīng)用①3～10KV：一般用兩段式電流保護(hù)裝置。②35KV及以上：三段式電流保護(hù)裝置。第三節(jié)電網(wǎng)的接地保護(hù)一、絕緣監(jiān)視裝置

電網(wǎng)絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖1、作用：監(jiān)視電網(wǎng)的對地絕緣。2、絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖及工作原理。

3、組成：由三相五柱式電壓互感器、電壓表和電壓繼電器組成。4、三相五柱式電壓互感器結(jié)構(gòu)。

5、信號顯示：音響、燈光和指示牌。6、缺點(diǎn)：動作無選擇性。二、零序電流保護(hù)利用故障線路零序電流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。1、原理2、接線

3、動作電流4、靈敏度單相接地故障，按保護(hù)裝置最小零序電流來校驗(yàn)。1）計算公式：2）要求：電纜線路：Kr≥1.25，架空線路：Kr≥1.5。第四節(jié)電力變壓器保護(hù)變壓器故障類型：內(nèi)部故障：主要有繞組的相間短路、繞組匝間短路和單相接地短路等。外部故障：引出線和絕緣線套管的相間短路或接地短路等。不正常運(yùn)行狀態(tài)：過負(fù)荷及油面過低和溫度升高等。一、變壓器的瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時，短路電流所產(chǎn)生的電弧將使變壓器油和其它絕緣物分解而產(chǎn)生大量的氣體，利用這種氣體作為信號實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置稱為瓦斯保護(hù)裝置。1、瓦斯保護(hù)裝置保護(hù)范圍：油箱內(nèi)部故障和油面降低等不正常運(yùn)行狀態(tài)。2、結(jié)構(gòu)、組成。

瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，它安裝在變壓器油箱和油枕的連接處。瓦斯保護(hù)的接線如圖所示瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：動作迅速，靈敏度高，接線和安裝簡單，能反映變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障。瓦斯保護(hù)的缺點(diǎn)是：不能反應(yīng)外部套管和引出線的短路故障，因而還必須與其它保護(hù)裝置配合使用。容量較小的變壓器在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，它與瓦斯保護(hù)互相配合，可以保護(hù)變壓器內(nèi)部和電源側(cè)套管及引出線上的全部故障。變壓器的電流速斷保護(hù)原理接線如圖所示。二、變壓器的速斷保護(hù)Iop、Iop.k——保護(hù)裝置一次側(cè)的動作電流、繼電器的動作電流，A；

——變壓器二次側(cè)母線最大三相短路電流，A；Kk——可靠系數(shù)，取1.2-1.3；Ki——電流互感的變比；KT——變壓器的變比。

電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)：式中——保護(hù)裝置安裝處最小短路電流。差動保護(hù)是反應(yīng)變壓器兩側(cè)電流之差的保護(hù)裝置，其保護(hù)原理接線如圖所示。三、變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)1、縱聯(lián)差動保護(hù)的原理

當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生短路時（S1點(diǎn)），對于單側(cè)電源供電的變壓器，則僅變壓器一側(cè)電流互感器有電流，此時I2=0，Ik=I1，繼電器動作，使變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，瞬時切除故障。兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，一臺變壓器發(fā)生故障時，流過繼電器的電流:Ik=I1+I2故障變壓器的差動保護(hù)動作，有選擇的將故障變壓器切除。保護(hù)原理如圖所示。2、差動保護(hù)中不平衡電流的產(chǎn)生及克服方法適當(dāng)選擇變壓器兩側(cè)電流互感器變比和接線方式，使正常運(yùn)行及外部短路時，流過繼電器的電流為零，保護(hù)裝置不動作。1）變壓器接線方式的影響為消除因變壓器兩側(cè)線圈接線方式不同而產(chǎn)生的不平衡電流，采用相位差補(bǔ)償?shù)姆椒ā＜磳⒆儔浩餍切谓泳€側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成三角形；變壓器三角形接線側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成星形，消除相位差，如圖所示。2）電流互感器類型和變比的影響3）變壓器勵磁涌流的影響3、采用BCH-2型繼電器構(gòu)成的差動保護(hù)的工作原理變壓器的差動保護(hù)利用BCH-2型繼電器，可以躲過勵磁涌流和外部短路故障，當(dāng)保護(hù)區(qū)故障時，能可靠動作。其接線原理圖如圖所示。

雙繞組變壓器差動保護(hù)的原理接線圖如圖所示。圖中KD為BCH-2型差動繼電器，KS為信號繼電器，KM為出口中間繼電器。四、變壓器的過電流保護(hù)變壓器過電流保護(hù)的單相原理接線圖.1、動作電流整定應(yīng)按躲過變壓器的最大工作電流來整定，即式中：Iop——變壓器的最大工作電流，A；Kk——可靠系數(shù)，取1.2-1.3；Kre——返回系數(shù)，一般取0.85。2、靈敏度校驗(yàn)式中

——最小運(yùn)行方式下，保護(hù)范圍末端最小兩相短路電流，A。3、動作時限整定按階梯原則整定，即比下一級保護(hù)裝置大一個時限階段Δt。五、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過負(fù)荷保護(hù)是反應(yīng)變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)，一般經(jīng)延時后動作于信號。電路如圖所示。1、動作電流：按躲過變壓器的額定電流整定，即式中：IN.T——變壓器的額定電流，A；Kre——返回系數(shù)，取0.8