微機(jī)繼電保護(hù)基本原理

微機(jī)繼電保護(hù)基本原理第一頁，共71頁。培訓(xùn)內(nèi)容：1、繼電保護(hù)的作用；2、繼電保護(hù)的四性及相互關(guān)系；3、繼電保護(hù)的發(fā)展歷程；4、微機(jī)保護(hù)基本原理；5、線路保護(hù)的基本原理；6、變壓器保護(hù)的基本原理；7、電動機(jī)保護(hù)的基本原理；8、電容器保護(hù)的基本原理；9、備自投的基本原理；第二頁，共71頁。繼電保護(hù)的作用一、系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生的后果1、通過故障點(diǎn)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(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至瓦解整個(gè)系統(tǒng)。二、繼電保護(hù)的概念：當(dāng)系統(tǒng)一旦發(fā)生故障時(shí)，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(hù)裝置；原來實(shí)現(xiàn)此功能的裝置是由繼電器組合來實(shí)現(xiàn)的，故稱為繼電保護(hù)裝置，而目前繼電器已被電子元件及計(jì)算機(jī)替代，但仍沿用此名稱。在電力部門常用繼電保護(hù)一詞泛指機(jī)電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。第三頁，共71頁。三、繼電保護(hù)的基本任務(wù)：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(fù)正常運(yùn)行；2、反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，動作于發(fā)信號、減負(fù)荷或跳閘。第四頁，共71頁。繼電保護(hù)的四性及相互關(guān)系一、繼電保護(hù)的4個(gè)基本要求：1、選擇性：即保護(hù)裝動作時(shí)，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(yùn)行。1）d1、d2、d3短路的切除范圍。2）考慮拒動的可能：遠(yuǎn)后備、近后備。第五頁，共71頁。2、速動性：快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間，以及縮小故障元件的損壞程度。3、靈敏性：指對其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反映能力。在保護(hù)范圍內(nèi)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能敏銳的正確反映。 靈敏系數(shù)：檢驗(yàn)保護(hù)裝置所保護(hù)的范圍發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置的反映能力。第六頁，共71頁。

靈敏系數(shù)的含義：★反應(yīng)故障參量增加而動作的保護(hù)裝置： Klm=保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值/保護(hù)裝置的動作參數(shù)

★反應(yīng)故障參量降低而動作的保護(hù)裝置： Klm=保護(hù)裝置的動作參數(shù)/保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值4、可靠性：該動作時(shí)，不拒動；不該動作時(shí)，不誤動。第七頁，共71頁。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(shí)；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(hù)設(shè)置太靈敏，容易引起“誤動”，不可靠；保護(hù)設(shè)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(gè)矛盾，我們一般根據(jù)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負(fù)荷性質(zhì)的不同，誤動和拒動的危害程度有所不同來進(jìn)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(fù)荷之間聯(lián)系很緊密時(shí)，提高繼電保護(hù)“不拒動”的可靠性比提高“不誤動”的可靠性更為重要；2）系統(tǒng)中備用容量很少，各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之間聯(lián)系比較薄弱的情況下，提高繼電保護(hù)“不誤動”的可靠性比提高“不拒動”的可靠性更為重要。第八頁，共71頁。繼電保護(hù)的發(fā)展歷程一、繼電保護(hù)原理發(fā)展史：1、19世紀(jì)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(yīng)型過電流繼電器；3、1908年提出比較被保護(hù)元件兩端電流的差動保護(hù)原理；4、1910年方向保護(hù)得到運(yùn)用；5、1920年前后距離保護(hù)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(hù)裝置；7、1950年前后出現(xiàn)了利用微波傳送電量的微波保護(hù)；8、1970年前后誕生了行波保護(hù)裝置。第九頁，共71頁。二、繼電保護(hù)裝置發(fā)展史：1、機(jī)電式繼電器：上世紀(jì)50年代以前，以電磁型、感應(yīng)型、電動型繼電器為主，都具有機(jī)械轉(zhuǎn)動部分。 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用廣，積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)比較成熟。 缺點(diǎn):體積大，功耗大，動作速度慢，機(jī)械轉(zhuǎn)動部分和觸點(diǎn)易磨損或粘連，調(diào)試維護(hù)復(fù)雜。2、晶體管式機(jī)電保護(hù)裝置（第一代電子式靜態(tài)保護(hù)裝置）：50年代開始發(fā)展，70年代得到廣泛應(yīng)用。 優(yōu)點(diǎn)：解決了機(jī)電式繼電器存在的缺點(diǎn) 缺點(diǎn)：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、集成電路繼電保護(hù)裝置（第二代電子式靜態(tài)保護(hù)裝置）：80年代后期出現(xiàn)，將數(shù)十個(gè)甚至更多的晶體管集中在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上。 優(yōu)點(diǎn)：體積更小，工作更可靠。第十頁，共71頁。4、微機(jī)保護(hù)：90年代后，已大量投入使用，成為機(jī)電保護(hù)裝置的主要形勢?？梢哉f微機(jī)保護(hù)代表著電力系統(tǒng)機(jī)電保護(hù)的未來，目前已成為電力系統(tǒng)保護(hù)、控制、運(yùn)行調(diào)度及事故處理的統(tǒng)一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成部分。

微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：1）具有巨大的計(jì)算、分析和邏輯判斷能力，有存儲記憶功能，因而可以實(shí)現(xiàn)任何性能完善且復(fù)雜的保護(hù)原理；2）微機(jī)保護(hù)可以自檢，可靠性高；3）可用同一的硬件實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)功能，制造相對簡化，易進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；4）功能強(qiáng)大：故障錄波，諧波分析，故障測距，事件順序記錄，調(diào)度通訊等功能。第十一頁，共71頁。微機(jī)保護(hù)的基本原理一、利用計(jì)算機(jī)技術(shù)代替繼電器技術(shù)：

利用集成電路芯片組成體積小小的保護(hù)單元箱，代替原來龐大的繼電保護(hù)柜；二、利用計(jì)算機(jī)軟件代替繼電器硬件：

如果想增加保護(hù)功能，只要增加相關(guān)軟件即可達(dá)到。比如：一條線路保護(hù)，原來只有速斷和過流保護(hù)，想增加方向保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖的過流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)、低周低壓減載、過負(fù)荷等等，我們只是增加相關(guān)軟件，不增加任何硬件。只有在需要一些特殊功能時(shí)，才增加一些硬件。

第十二頁，共71頁。三、微機(jī)繼電保護(hù)與測控原理圖：第十三頁，共71頁。四、交流采樣原理：第十四頁，共71頁。五、香農(nóng)采樣定律第十五頁，共71頁。六、傅立葉級數(shù)變換第十六頁，共71頁。電網(wǎng)線路保護(hù)的基本原理一、階段式電流保護(hù)1、電流速斷保護(hù)：1）說明：該保護(hù)簡單可靠、動作迅速，得到廣泛應(yīng)用；但缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路的全長，并且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，一般對于系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大或線路很短的情況下使用速斷保護(hù)，效果不佳。2）分析：a）整定原則：按照躲過最大運(yùn)行方式下本線路尾端三相短路時(shí)電流整定。b）為何不能保護(hù)線路的全長：保證選擇性；c）保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響：最大運(yùn)行方式時(shí)，保護(hù)范圍最大；最小運(yùn)行方式時(shí)，保護(hù)范圍最小，甚至失靈。第十七頁，共71頁。第十八頁，共71頁。2、限時(shí)電流速斷保護(hù)1）說明：有選擇性的電流速斷不能保護(hù)線路全長，故需增加一段新的保護(hù)，用以切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時(shí)也作為速斷的后備，這就引出了限時(shí)速斷保護(hù)。對于該保護(hù)的要求是：a）在任何情況下，能保護(hù)線路的全長，并具有足夠的靈敏性；b）在較小的時(shí)限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障。2）分析：a）整定原則：按照保護(hù)范圍不超出下一條線路速斷保護(hù)的范圍，動作時(shí)限比下一條線路速斷保護(hù)高出一個(gè)時(shí)間階段Δt，通常取0.5秒。b）限時(shí)速斷保護(hù)靈敏性的要求：為了保證在線路末端短路時(shí)，保護(hù)裝置一定能夠動作，對限時(shí)電流速斷保護(hù)要求Klm>1.3～1.5，以防止當(dāng)線路末端短路時(shí)，出現(xiàn)一些不利于保護(hù)動作啟動的因素（如非金屬性短路、計(jì)算誤差、互感器誤差、保護(hù)裝置誤差等），使保護(hù)拒動。c）速斷與限時(shí)速斷保護(hù)配合的評價(jià)：兩個(gè)保護(hù)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(shí)間范圍內(nèi)切除，在一般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(hù)。第十九頁，共71頁。3、定時(shí)限過電流保護(hù)1）說明：由于速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長，故通過限時(shí)速斷保護(hù)既可作為主保護(hù)保護(hù)本線路尾端速斷所不能保護(hù)的范圍，又能作為本線路速斷的后備保護(hù)，但限時(shí)速斷保護(hù)不能作為相鄰下一條線路的后備保護(hù)，故為了保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，引入了定時(shí)限過電流保護(hù)。2) 該保護(hù)通常按照躲開最大負(fù)荷電流來整定，在正常運(yùn)行情況下不應(yīng)啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，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(hù)線路的全長，也能保護(hù)相鄰線路的全長，以起到后備保護(hù)的作用。第二十頁，共71頁。4、階段式電流保護(hù)的評價(jià)： 其主要優(yōu)點(diǎn)就是簡單、可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下的較低電壓網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛應(yīng)用。但其缺點(diǎn)是受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。5、電流保護(hù)CT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(jì)，因此在中性點(diǎn)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(hù)。并且經(jīng)過分析，在分布很廣的中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中，放射性接線網(wǎng)絡(luò)居多，在此情況下，采用兩相星形接線可以保證有2/3的機(jī)會只切除一條線路，而采用三相星形接線是100％的同時(shí)切除兩條線路，不利于系統(tǒng)運(yùn)行。2）三相星形接線廣泛用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴重電氣設(shè)備的保護(hù)中，能提高保護(hù)的可靠性及靈敏性（分析當(dāng)過電流保護(hù)接于降壓變壓器的高壓側(cè)作為低壓側(cè)線路故障的后備保護(hù)時(shí)，如果保護(hù)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(hù)為好）。第二十一頁，共71頁。如上圖所示，降壓變壓器低壓側(cè)發(fā)生AB兩相短路時(shí)，在故障點(diǎn)有，IA2=-IB2，IC2=0，設(shè)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（折算到低壓側(cè)）：IA1＝IC1，IB1＝－2IA1。由此可以看出，如果變壓器高后備采用三相保護(hù)，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。第二十二頁，共71頁。二、電網(wǎng)的方向性電流保護(hù)1、工作原理：1）對于單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，斷路器及保護(hù)都安裝在被保護(hù)線路靠近電源的一側(cè)；而對于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，每條線路的兩側(cè)均裝有斷路器和保護(hù)裝置。（為什么）2）方向元件應(yīng)保證正方向可靠動作，反方向可靠不動作，才能保證保護(hù)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：第二十三頁，共71頁。2、關(guān)于方向保護(hù)幾個(gè)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(shí)，由于單相電壓數(shù)值很小，甚至為0，使保護(hù)不能判別方向，通常指保護(hù)存在“電壓死區(qū)”，可能引起保護(hù)拒動，故為了減少或消除“死區(qū)”，采用90度接線，即進(jìn)行方向判斷時(shí)，A相電流對BC相間電壓進(jìn)行判斷，B相電流對CA相間電壓進(jìn)行判斷，C相電流對AB相間電壓進(jìn)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(shí)的死區(qū)，因此采用記憶回路，即保護(hù)裝置記錄故障前的幾個(gè)電壓波形，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，將故障電流與記錄的電壓相角進(jìn)行比較。第二十四頁，共71頁。第二十五頁，共71頁。三、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序保護(hù)

什么情況下中性點(diǎn)接地？什么情況下中性點(diǎn)不接地？1、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)發(fā)生接地時(shí)零序分量的特點(diǎn)：1）故障點(diǎn)的零序電壓最高，系統(tǒng)中距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低。2）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(diǎn)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(hù)安裝處的零序電壓與零序電流之間的關(guān)系，與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無關(guān)，保護(hù)安裝處的零序電壓實(shí)際上是該點(diǎn)到零序網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)之間零序阻抗上的電壓降。5）在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，如果送電線路和中性點(diǎn)接地的變壓器數(shù)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)也不變。第二十六頁，共71頁。接地短路時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)第二十七頁，共71頁。2、三段式零序電流保護(hù)（與階段式保護(hù)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(shí)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(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流。C當(dāng)線路采用單相自動重合閘時(shí)，應(yīng)躲開在非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)震蕩時(shí)，所處現(xiàn)的最大零序電流。第二十八頁，共71頁。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(hù)范圍縮小，可以考慮在手動合閘以及三相重合閘時(shí)，將該保護(hù)帶有一定的延時(shí)（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(shí)，如果按照原則1）、2）進(jìn)行整定，一般躲不開非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)震蕩時(shí)的最大零序電流，在這種情況下，一般設(shè)置兩個(gè)零序速斷保護(hù)：

靈敏一段：按照原則a、b整定，故定值較小，保護(hù)范圍較大，主要任務(wù)是全相運(yùn)行情況下的保護(hù)，而當(dāng)單相重合閘啟動時(shí)閉鎖，恢復(fù)時(shí)投入。

不靈敏一段：按照原則3）整定，故定值較大，保護(hù)范圍較小，目的是在單相重合閘過程中起到保護(hù)作用。第二十九頁，共71頁。3、為何110kV及以上系統(tǒng)一般采用零序電流保護(hù)，而不采用三相電流保護(hù)作為單相接地故障的保護(hù)。 兩者比較，零序保護(hù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：A靈敏度高：零序過流保護(hù)按照躲開不平衡電流的原則整定，其值一般為2－3安，而過流保護(hù)至少按照躲過最大負(fù)荷電流整定。發(fā)生單相接地短路時(shí)，故障相的電流與3I0相等。B受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響小，而電流速斷與限時(shí)電流速斷直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化大。C不受某些不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響：如發(fā)生系統(tǒng)震蕩、短時(shí)過負(fù)荷時(shí)，三相是對稱的，不會產(chǎn)生零序電流而動作，而電流保護(hù)則有可能誤動。D在超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障約占70％－90%，其他的故障也往往是由其引起，因此，采用專門的零序保護(hù)具有顯著的優(yōu)越性。第三十頁，共71頁。四、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的零序保護(hù)1、中心點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn)：1）三相之間的線電壓仍然對稱，對負(fù)荷的供電沒有影響，可以繼續(xù)運(yùn)行1－2個(gè)小時(shí)；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(yīng)該及時(shí)發(fā)信號，以便運(yùn)行人員采取措施排除故障；3)在發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓，并且整個(gè)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(shí)際方向?yàn)槟妇€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。第三十一頁，共71頁。第三十二頁，共71頁。第三十三頁，共71頁。2、中性點(diǎn)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(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)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(diǎn)燃起電弧，導(dǎo)致兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路，造成停電事故。為了解決這個(gè)問題，在系統(tǒng)的中性點(diǎn)接入一個(gè)電感線圈，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，給系統(tǒng)補(bǔ)償一個(gè)電感電流，該電感電流也流過接地點(diǎn)，對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，消除接地弧光，故這個(gè)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(luò)如下：第三十四頁，共71頁。第三十五頁，共71頁。3、消弧線圈的補(bǔ)償方式：1）全補(bǔ)償：IL=IC，接地點(diǎn)的電流近似為0，從補(bǔ)償效果來說，應(yīng)該是最好的，但其存在很大的缺點(diǎn)，因?yàn)橥耆a(bǔ)償時(shí)，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(fù)荷不平衡，并且在斷路器非全相合閘時(shí)，都將會在中性點(diǎn)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(diǎn)上感應(yīng)出很高的電壓，威脅中心點(diǎn)的絕緣。 利用戴維南定理（什么是戴維南定理），中心點(diǎn)位移電壓計(jì)算公式（不計(jì)負(fù)荷的影響）： U0=（Ea*jωCa+Eb*jωCb+Ec*jωCc）/（jωCa+jωCb+jωCc） ＝（EaCa+EbCb+EcCc）/（Ca+Cb+Cc）2）欠補(bǔ)償：IL<IC，補(bǔ)償后的接地電流仍然為容性，仍不能避免全補(bǔ)償存在的缺點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)線路運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，如線路跳閘，有可能出現(xiàn)全補(bǔ)償?shù)那闆r。3）過補(bǔ)償：補(bǔ)償最佳方式。第三十六頁，共71頁。4、單相接地暫態(tài)過程：線路在發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電容電流在接地瞬間較穩(wěn)態(tài)值大很多倍，可以將暫態(tài)電流看成如下兩個(gè)電流的疊加：1）故障相電壓的突然降低，引起的放電電容電流；2）非故障相電壓的突然升高，引起的充電電容電流。5、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的單相接地保護(hù)1）零序電壓保護(hù)：利用不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，在本網(wǎng)絡(luò)的所有變電所及發(fā)電廠母線上都將產(chǎn)生零序電壓的原理，進(jìn)行報(bào)警，提示運(yùn)行管理員及時(shí)處理故障，但不能區(qū)分哪條線路接地，必須靠人為拉閘進(jìn)行選線。2）零序基波電流保護(hù)：根據(jù)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，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，也即故障線路上零序電流最大的特點(diǎn)設(shè)置保護(hù)區(qū)分哪條線路接地。3）零序五次諧波電流保護(hù)：在帶有消弧線圈的不接地系統(tǒng)中，電容基波電流被補(bǔ)償，裝置很難保證零序基波電流保護(hù)的靈敏度，此時(shí)，可利用發(fā)生接地所產(chǎn)生的零序五次諧波電流進(jìn)行保護(hù)。4）零序電流功率方向保護(hù)：利用發(fā)生接地時(shí)，在故障線路上零序電流方向由線路流向母線，非故障線路零序電流方向由母線流向線路的原理進(jìn)行保護(hù)。第三十七頁，共71頁。五、電網(wǎng)距離保護(hù)1、基本概念電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：簡單﹑可靠﹑經(jīng)濟(jì)；缺點(diǎn)：選擇性﹑靈敏性﹑快速性很難滿足要求（尤其35kv以上的系統(tǒng)）。距離保護(hù)的性能比電流保護(hù)更加完善。

反映故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離——距離保護(hù)，它基本上不受系統(tǒng)的運(yùn)行方式的影響。

第三十八頁，共71頁。2、對距離保護(hù)的評價(jià)1.選擇性在多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中能保證動作的選擇性。2.快速性

距離保護(hù)的第一段能保護(hù)線路全長的85%，對雙側(cè)電源的線路，至少有30%的范圍保護(hù)要以II段時(shí)間切除故障。

第三十九頁，共71頁。3.靈敏性 由于距離保護(hù)同時(shí)反應(yīng)電壓和電流，比單一反應(yīng)電流的保護(hù)靈敏度高。距離保護(hù)第一段的保護(hù)范圍不受運(yùn)行方式變化的影響。保護(hù)范圍比較穩(wěn)定。第二、第三段的保護(hù)范圍受運(yùn)行方式變化影響。（分支系數(shù)變化）4.可靠性 由于阻抗繼電器構(gòu)成復(fù)雜，距離保護(hù)的直流回路多，振蕩閉鎖、斷線閉鎖等使接線復(fù)雜，可靠性較電流保護(hù)低。

第四十頁，共71頁。六、輸電線縱聯(lián)保護(hù)1、縱聯(lián)保護(hù)在電網(wǎng)中的優(yōu)勢： 縱聯(lián)保護(hù)在電網(wǎng)中可實(shí)現(xiàn)全線速動，因此它可保證電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性和提高輸送功率、縮小故障造成的損壞程度、改善與后備保護(hù)的配合性能。2、保護(hù)原理：1）向量：利用外部故障，兩側(cè)電流疊加為0，而內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電流疊加后形成差流的原理進(jìn)行保護(hù)；2）方向：利用外部故障，兩側(cè)故障電流相位相差180度，而內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電流相位相差0度原理進(jìn)行保護(hù)。3、信號傳輸通道：1）導(dǎo)引線保護(hù)；2）電力線載波（高頻保護(hù)）；3）微波保護(hù)；4）光纖保護(hù)。第四十一頁，共71頁。七、自動重合閘1、自動重合閘的意義：

電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路故障大都是“瞬時(shí)性”的（如雷擊線路、大風(fēng)引起的碰線、通過鳥類或樹枝在導(dǎo)線上引起短路等），故利用重合閘可以保證系統(tǒng)繼續(xù)供電，大大提高了供電的可靠性，縮短了停電的時(shí)間。其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果歸納如下：1）提高供電的可靠性，減少停電次數(shù)；2）提高并列系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3）節(jié)約投資，可以暫緩架設(shè)雙回線路；4）對于斷路器偷跳或繼保誤動起到糾正作用。第四十二頁，共71頁。2、對自動重合閘的基本要求1）自動重合閘的閉鎖條件：A、人為的操作應(yīng)該閉鎖重合閘（手合、遙合）；B、人為合閘在故障上閉鎖重合閘；C、當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)（操作機(jī)構(gòu)中氣壓、油壓、液壓降低等）時(shí)應(yīng)閉鎖重合閘。2）除上述條件外，當(dāng)繼電保護(hù)動作跳閘或其他情況引起的開關(guān)跳閘，應(yīng)啟動重合閘；3）啟動重合閘的原則：開關(guān)位置不對應(yīng)啟動；保護(hù)啟動；4）需合理設(shè)置重合閘次數(shù)：一般設(shè)置一次；5）重合閘應(yīng)該與保護(hù)配合，具有前加速或后加速的功能；6）在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮重合檢同期、檢無壓的問題；第四十三頁，共71頁。3、自動重合閘動作時(shí)限的要求 原則上越短越好，但應(yīng)力爭重合成功，保證：1)故障點(diǎn)電弧熄滅、絕緣恢復(fù)；2)斷路器觸頭周圍絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)及消弧室重新充滿油，準(zhǔn)備好重合于永久性故障時(shí)能再次跳閘，否則可能發(fā)生DL爆炸，如果采用保護(hù)裝置起動方式，還應(yīng)加上DL跳閘時(shí)間。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采用1”左右。

第四十四頁，共71頁。4、自動重合閘與繼電保護(hù)的配合 兩者關(guān)系極為密切，保護(hù)可利用重合閘提供的便利條件，加速切出故障，一般有如下兩種配合方式：1）重合閘前加速保護(hù)（簡稱“前加速”） L1、L2、L3上任一點(diǎn)故障，保護(hù)1速斷動，跳1DL——>ZCH重合，若成功，恢復(fù)正常供電；若不成功，按選擇性動作。 優(yōu)點(diǎn)：快速切出故障，設(shè)備少。 缺點(diǎn)：永久性故障，再次切除故障的時(shí)間可能很長；裝ZCH的DL動作次數(shù)多，若DL拒動，將擴(kuò)大停電范圍。 主要用于35KV以下的網(wǎng)絡(luò)。

第四十五頁，共71頁。2、重合閘后加速保護(hù)（簡稱“后加速”）每條線路上均裝有選擇性的保護(hù)和ZCH。第一次故障時(shí)，保護(hù)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(hù)動作，切除故障。例：第一次短路時(shí)，保護(hù)1II段動，ZCH重合，之后保護(hù)1瞬時(shí)動。優(yōu)點(diǎn)：第一次跳閘時(shí)有選擇性的，再次切除故障的時(shí)間加快，有利于系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：第一次動作時(shí)間可能帶時(shí)限。應(yīng)用于35KV以上的高壓網(wǎng)絡(luò)中。第四十六頁，共71頁。變壓器保護(hù)的基本原理概述一、變壓器的故障：

1、油箱內(nèi)部故障：1）各相繞組之間的相間短路2）單相繞組部分線匝之間的匝間短路3）單相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。第四十七頁，共71頁。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(diǎn)過壓3、外部短路或過負(fù)荷4、外加電壓過高或頻率降低

三、應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置

1）瓦斯保護(hù)

防御變壓器油箱內(nèi)各種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(hù)和電流速斷保護(hù)

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

請問：以上兩種保護(hù)都是主保護(hù)，有什么不同？能否相互替代？（熱、電流、范圍）第四十八頁，共71頁。3）相間短路的后備保護(hù)

作為（1）(2)的后備 a過電流保護(hù) b復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù) c負(fù)序過電流4)零序電流保護(hù)：防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路5)過負(fù)荷保護(hù)：防御變壓器對稱過負(fù)荷6)過勵磁保護(hù)：防御變壓器過勵磁第四十九頁，共71頁。變壓器縱差動保護(hù)一、構(gòu)成變壓器縱差動保護(hù)的基本原則

第五十頁，共71頁。二．不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：

理論上，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，Ij=I1"-I2"=0。

實(shí)際上，很多因素使Ij=Ibp≠0。（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：（Υ/Δ-11）Y.d11（同名端的概念）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)）：Δ形。Y.d11變壓器Δ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(hù)來說，通過CT變比進(jìn)行調(diào)整，微機(jī)保護(hù)通過平衡系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

第五十一頁，共71頁。第五十二頁，共71頁。2、由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流:CT的變比是標(biāo)準(zhǔn)化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5,所以,很難完全滿足計(jì)算的要求，即Ij≠0,產(chǎn)生Ibp.消除方法:常規(guī)保護(hù)利用差動繼電器的平衡線圈進(jìn)行磁補(bǔ)償，微機(jī)保護(hù)不存在此問題，對CT變比沒有要求，通過平衡系數(shù)設(shè)置即可。第五十三頁，共71頁。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=Ktx?Ker?Id.max/nl1其中Ktx=1此不平衡電流在整定計(jì)算中應(yīng)予以考慮.4、由變壓器帶負(fù)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.ΔU=±ΔU?Id.max/nl1 無法消除.此不平衡電流在整定計(jì)算中應(yīng)予以考慮.5、暫態(tài)情況下的不平衡電流:

⑴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(shí)間比較長(幾十周波).第五十四頁，共71頁。⑵由ILy產(chǎn)生的不平衡電流（談?wù)剟畲庞苛鳎┍尘埃鹤儔浩鞯膭畲烹娏鲀H流經(jīng)變壓器一側(cè)。在正常情況下，此電流很小。但是當(dāng)合空載變壓器時(shí)，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁涌流，造成保護(hù)裝置動作，開關(guān)跳閘。勵磁涌流產(chǎn)生的原因第五十五頁，共71頁。變壓器勵磁涌流的特點(diǎn)1、包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)（圖5）；2、包含有大量的高次諧波，而以二次諧波為主，因此，勵磁涌流的變化曲線為尖頂波；3、與短路電流波形不同，勵磁涌流波形之間有間斷。變壓器縱差保護(hù)如何躲開勵磁涌流１、二次諧波制動２、間斷角閉鎖 理論基礎(chǔ)：鑒別短路電流與勵磁涌流波形的差別。與短路電流不同，勵磁涌流的波形之間出現(xiàn)間斷，在一個(gè)周期中間斷角為，如圖所示。第五十六頁，共71頁。二、微機(jī)型差動保護(hù)原理（以DCAP-3040裝置為例）1、差動速斷保護(hù)差動速斷保護(hù)實(shí)質(zhì)上是反映差動電流的過電流保護(hù)，該保護(hù)不經(jīng)任何閉鎖回路，直接快速動作于出口。2、差動保護(hù)

裝置采用比率差動、二次諧波制動的原理。1）為何差動保護(hù)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(shí)，高低壓側(cè)CT傳變特性不一致，導(dǎo)致差流的產(chǎn)生，并且超過定值而動作，當(dāng)采用了帶比率制動的差動保護(hù)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(hù)動作特性差動保護(hù)動作特性曲線如下圖所示：

第五十七頁，共71頁。圖中Idz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，k1為比率制動系數(shù)。動作電流為高低壓側(cè)電流相減,即為差電流；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：

Icd≥Idz0并且Icd≥Idz0+k1(Izd-Izd0)

第五十八頁，共71頁。3、二次諧波制動保護(hù)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：Icd2>K2*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(yīng)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(shí)閉鎖三相保護(hù)。變壓器后備保護(hù)：復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)1、過電流保護(hù)：保護(hù)裝置的啟動電流按照躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流整定，具體考慮：

1）并列運(yùn)行的變壓器，考慮突然切除一臺時(shí)所出現(xiàn)的過負(fù)荷；

第五十九頁，共71頁。2）對降壓變壓器，應(yīng)考慮低壓側(cè)負(fù)荷電動機(jī)自啟動時(shí)的最大電流。2、復(fù)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(jī)自啟動時(shí)，過流保護(hù)不誤動，而系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)啟動，特別時(shí)三相對稱短路。2）電壓值的整定：低電壓啟動值應(yīng)該小于在正常運(yùn)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(jī)在自啟動過程中，能夠返回。一般二次電壓整定為0.7Ue。

3、復(fù)合電壓之負(fù)序電壓閉鎖1）作用：在發(fā)生各種不對稱短路時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)序電壓，用以啟動保護(hù)。2）負(fù)序電壓整定：其整定值很小，保護(hù)很靈敏，按照躲開正常運(yùn)行情況下出現(xiàn)的最大不平衡電流，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般可?。?.06～0.12）Ue，即6～12V。

第六十頁，共71頁。電容器保護(hù)的基本原理一、電力電容器的故障起因及后果1、電力電容器的作用：補(bǔ)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(jī)制造簡單、施工簡易、維護(hù)方便、投資節(jié)省。2、電容器故障主要有：1）內(nèi)部故障： 高電場、高電壓－－電容器局部擊穿－－與之串聯(lián)的其他電容器組電壓抬高－－新的電容元件擊穿－－惡性連鎖反應(yīng)－－整臺電容器貫穿性短路－－發(fā)熱－－內(nèi)部分解氣體－－“鼓肚”－－爆裂、起火。2）電容器外部相間和接地短路。3）電容器的過壓：電容器只允許在1.1倍工頻電壓下長期運(yùn)行。4）電容器的失壓：即在系統(tǒng)失壓的情況下