電流保護(hù)和比率差動(dòng)保護(hù)課件

電流保護(hù)和變壓器比率差動(dòng)保護(hù)2018.022.故障3.不正常運(yùn)行斷線

短路三相短路、兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)以及變壓器繞組間的匝間短路等單相斷線兩相斷線過負(fù)荷、過電壓頻率降低、系統(tǒng)振蕩等1.正常電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

1.當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)地、迅速地、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，避免故障元件繼續(xù)遭到破壞，使非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.當(dāng)電力系統(tǒng)中電氣元件出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能及時(shí)反應(yīng)并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件發(fā)出信號(hào)或跳閘。繼電保護(hù)的任務(wù)根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障時(shí)跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作。測(cè)量邏輯執(zhí)行被測(cè)物理量整定值跳閘或信號(hào)測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。二、保護(hù)裝置構(gòu)成基本原理和組成繼電保護(hù)裝置按保護(hù)對(duì)象分按保護(hù)原理分按故障類型分按保護(hù)技術(shù)分按保護(hù)作用分輸電線路保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)變壓器保護(hù)電動(dòng)機(jī)保護(hù)母線保護(hù)機(jī)電型保護(hù)整流型保護(hù)晶體管型保護(hù)集成電路型保護(hù)微機(jī)保護(hù)電流保護(hù)電壓保護(hù)距離保護(hù)差動(dòng)保護(hù)方向保護(hù)零序保護(hù)主保護(hù)后備保護(hù)輔助路保護(hù)相間短路保護(hù)接地故障保護(hù)匝間短路保護(hù)斷線保護(hù)失步保護(hù)失磁保護(hù)及過激磁保護(hù)繼電保護(hù)裝置的分類對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求:

選擇性速動(dòng)性靈敏性可靠性電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍的一種性能。

保護(hù)快速切除故障的性能。故障切除時(shí)間包括繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器的跳閘時(shí)間。在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。發(fā)生了屬于它該動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作；而在不該動(dòng)作時(shí)，它能可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。該動(dòng)則動(dòng)，不該動(dòng)則不動(dòng)三、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求1、2跳閘5、6跳閘7、8跳閘若7QF拒動(dòng)，保護(hù)5動(dòng)作跳開5QF將故障切除，停電范圍擴(kuò)大了。但是如果保護(hù)5不動(dòng)作跳閘，故障線路就無法切除，因此，此時(shí)保護(hù)5的動(dòng)作也是有選擇性動(dòng)作，若保護(hù)7和7QF正確動(dòng)作于跳閘同時(shí)，保護(hù)5也動(dòng)作跳開5QF，則保護(hù)5的動(dòng)作就是非選擇性動(dòng)作，稱為越級(jí)跳閘。選擇性舉例

靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為，也稱為靈敏度。在計(jì)算保護(hù)的靈敏系數(shù)時(shí)，可按如下原則考慮：1.在可能的運(yùn)行方式下，選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的運(yùn)行方式；2.在所保護(hù)的短路類型中，選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的短路類型；3.在保護(hù)區(qū)內(nèi)選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的那點(diǎn)作為靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)（計(jì)算所選的短路點(diǎn)）。靈敏性線路相間短路的電流保護(hù)一、無時(shí)限電流速斷保護(hù)二、限時(shí)電流速斷保護(hù)三、定時(shí)限過電流保護(hù)四、階段式電流保護(hù)流過保護(hù)1的短路電流大于整定的動(dòng)作電流時(shí):保護(hù)動(dòng)作.1.工作原理

線路上發(fā)生三相短路時(shí),流過保護(hù)1的短路電流:—系統(tǒng)等效電源的相電動(dòng)勢(shì)

—系統(tǒng)等效電源到保護(hù)安裝處之間的正序阻抗

—保護(hù)安裝處之間的至短路點(diǎn)之間的正序阻抗

0最大運(yùn)行式下最小運(yùn)行方下為了保證選擇性，電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過下一線路首端（或本線路末端）短路故障時(shí)流過本保護(hù)的短路電流

最大運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端N發(fā)生金屬性三相短路時(shí)，流過保護(hù)裝置的最大短路電流。

無時(shí)限保護(hù)不能保護(hù)線路全長,保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式而變化第一節(jié)無時(shí)限電流速斷保護(hù)2.接線原理信號(hào)

電流互感器電流繼電器中間繼電器信號(hào)繼電器第一節(jié)無時(shí)限電流速斷保護(hù)1.工作原理00由于無時(shí)限電流速斷保護(hù)一般不能保護(hù)線路全長，為切除本線路無時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍以外的短路故障，為此增設(shè)第二套電流速斷保護(hù)，即限時(shí)電流速斷保護(hù)

限時(shí)電流速斷保護(hù)。它的動(dòng)作范圍應(yīng)包括被保護(hù)線路全長。為了獲得動(dòng)作選擇性，第二套電流速斷保護(hù)必須帶時(shí)限，以便和相鄰線路Ⅰ段電流速斷保護(hù)相配合，

所帶的時(shí)限只比瞬時(shí)電流速斷保護(hù)大一個(gè)或兩個(gè)時(shí)限級(jí)差⊿t，所以稱它為限時(shí)電流速斷保護(hù)。此情況下，它的保護(hù)范圍不超越相鄰線路Ⅰ段或Ⅱ段電流保護(hù)的保護(hù)范圍保護(hù)2無時(shí)限電流速斷范圍保護(hù)1限時(shí)電流速斷范圍保護(hù)1無時(shí)限電流速斷范圍2.動(dòng)作電流整定保護(hù)1的限時(shí)電流速斷動(dòng)作電流應(yīng)為:

考慮到電流計(jì)算和整定誤差等不利因素，故引入可靠系數(shù)后寫為:

3.動(dòng)作時(shí)限選擇保護(hù)1的限時(shí)電流速斷保護(hù)區(qū)延伸到m點(diǎn),為使在nm之間發(fā)生故障時(shí)不誤動(dòng)作,動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為:

第二節(jié)限時(shí)電流速斷保護(hù)4.靈敏度校驗(yàn)

為了保護(hù)線路全長，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的靈敏度。通常用靈敏系數(shù)來表示?！谧钚∵\(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相金屬性短路故障時(shí)流經(jīng)保護(hù)的電流。第二節(jié)限時(shí)電流速斷保護(hù)5.原理接線

限時(shí)電流速斷保護(hù)與無時(shí)限電流速斷保護(hù)接線的主要區(qū)別是將中間繼電器換成了時(shí)間繼電器。當(dāng)電流繼電器動(dòng)作后，須經(jīng)過時(shí)間繼電器的延時(shí)后，才能動(dòng)作于跳閘。第二節(jié)限時(shí)電流速斷保護(hù)

限時(shí)電流速斷保護(hù)雖能保護(hù)線路的全長，但不能作為下一線路保護(hù)的后備。而定時(shí)限過電流保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長，還能保護(hù)相鄰線路的全長，可以起到后備保護(hù)的作用。這是因?yàn)檫^電流保護(hù)不是按躲過某一短路電流，而是按躲過最大負(fù)荷電流來整定的，故它的動(dòng)作電流值較低，靈敏度較高，保護(hù)范圍大。

第三節(jié)定限時(shí)過電流保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)也是靠適當(dāng)選取動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限來獲得選擇性的。

一、定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則

1）動(dòng)作電流應(yīng)整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流2）在外部短路故障切除后，電流繼電器能可靠返回。

第三節(jié)定限時(shí)過電流保護(hù)二、定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定原則

1）過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)按階梯原則選擇

第三節(jié)定限時(shí)過電流保護(hù)三、定時(shí)限過電流保護(hù)限的靈敏度校驗(yàn)

靈敏度校驗(yàn)應(yīng)按如下兩種情況分別考慮：(1)當(dāng)過電流保護(hù)作為本線路的近后備保護(hù)時(shí)，其校驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)選在本線路末端（2）當(dāng)過電流保護(hù)作為相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，其校驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)選在相鄰線路（元件）末端，當(dāng)過電流保護(hù)的靈敏度不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采取性能更好的保護(hù)方式。第三節(jié)定限時(shí)過電流保護(hù)

將無時(shí)限電流速斷、限時(shí)電流速斷及定時(shí)限過電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成一整套保護(hù)，使之相互補(bǔ)充和配合，稱為三段式電流保護(hù)。通常將無時(shí)限電流速斷保護(hù)稱為I段；限時(shí)電流速斷保護(hù)稱為Ⅱ段；定時(shí)限過電流保護(hù)稱為Ⅲ段。

I段和Ⅱ段保護(hù)共同組成線路的主保護(hù)，Ⅲ段保護(hù)作為本線路I、Ⅱ段保護(hù)的近后備，也作為下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。第四節(jié)階段式電流保護(hù)1保護(hù)I1段保護(hù)范圍1保護(hù)1段保護(hù)范圍2保護(hù)I段保護(hù)范圍1保護(hù)II1段范圍

三段式電流保護(hù)保護(hù)范圍示意圖相間短路的方向電流保護(hù)

二、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的保護(hù)一、方向問題的提出及方向電流保護(hù)三、小接地電流系統(tǒng)單相接地故障的保護(hù)一.方向問題的提出K1點(diǎn)短路要求:K2點(diǎn)短路要求:如果還采用一般的電流保護(hù)作為相間短路保護(hù)時(shí)，往往滿足不了選擇性要求。

第一節(jié)方向問題的提出及方向電流保護(hù)二.解決問題的措施根據(jù)流經(jīng)保護(hù)的短路功率方向加裝功率方向元件

設(shè)母線向線路為功率方向的正方向,正方向動(dòng)作,反方向不動(dòng)作正方向正方向正方向正方向反方向反方向反方向正方向?qū)蓚€(gè)方向的保護(hù)拆開看成兩個(gè)單電源輻射形電網(wǎng)的保護(hù)。其中，保護(hù)1、3、5為一組，保護(hù)2、4、6為另一組，如各同方向保護(hù)的時(shí)限仍按階梯原則來整定第一節(jié)方向問題的提出及方向電流保護(hù)三、接地故障時(shí)零序分量的分布特點(diǎn)

故障點(diǎn)處、母線M和N處的零序電壓為

當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生單相接地短路時(shí)，故障點(diǎn)處的零序電流為

零序電壓、零序電流的分布具有下特點(diǎn)：(1)故障點(diǎn)處的零序電壓最高，變壓器中性點(diǎn)接地處的零序電壓為零。

(2)零序電流是由故障點(diǎn)處零序電壓產(chǎn)生，只在故障點(diǎn)與中性點(diǎn)接地的變壓器之間流動(dòng)。并由大地構(gòu)成回路。(3)零序或負(fù)序功率方向與正序功率方向相反，即正序功率方向?yàn)橛赡妇€指向故障點(diǎn)，而零序功率方向卻由故障點(diǎn)指向母線。第二節(jié)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的保護(hù)

1.無時(shí)限零序電流速斷保護(hù)0工作原理和整定與相間短路的無時(shí)限電流速斷保護(hù)類似1、躲過被保護(hù)線路末端接地短路故障時(shí)，流過本保護(hù)的最大零序電流。

可靠系數(shù)，一般取1.25-1.3。

N處發(fā)射接地故障時(shí)，最大零序電流。2、躲過斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)，流過保護(hù)的最大零序電流。

—

可靠系數(shù)，一般取

1.1-1.2。

—

三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)，最大零序電流。3、當(dāng)被保護(hù)線路采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，保護(hù)還應(yīng)躲過單相重合閘過程中出現(xiàn)非全相運(yùn)行又伴隨振蕩時(shí)的零序電流。

-可靠系數(shù)，一般取

1.1-1.2。

—

非全相振蕩時(shí)的零序電流。

零序電流I段的動(dòng)作電流取上述三個(gè)條件計(jì)算的最大者。第二節(jié)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的保護(hù)

2.限時(shí)零序電流速斷保護(hù)0限時(shí)零序電流速斷保護(hù)工作原理和整定與相間短路的限時(shí)電流速斷保護(hù)類似,其動(dòng)作時(shí)限和電流與相鄰線路零序I段配合。1、按與相鄰線路的零序電流I段配合

__可靠系數(shù)，一般取1.25-1.3。

__分支系數(shù).2、按躲過非全相運(yùn)行時(shí)的零序電流整定“躲非全相運(yùn)行Ⅱ段”

__本線路非全相運(yùn)行時(shí)的最大零序電流。

零序Ⅱ段的靈敏度應(yīng)按被保護(hù)線路末端接地故障時(shí)流過保護(hù)的最小三倍零序電流來校驗(yàn)，要求Ksen≥1．3～1．5。

第二節(jié)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的保護(hù)

3.零序過電流速保護(hù)零序過電流速保護(hù)工作原理和整定與相間短路的過電流保護(hù)類似1．躲過相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時(shí)，流過保護(hù)的最大不平衡電流。

--相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時(shí)，零序電流濾過器所輸出的最大不平衡電流。

可按下式計(jì)算

—非周期分量系數(shù)，取1-2

—電流互感器同型系數(shù)，三相同型時(shí)取0.５不同型時(shí)取1。

—電流互感器10%誤差，取0．１；

—相鄰線路出口處三相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)安裝點(diǎn)的最大短路電流。2.與相鄰線路III段零序電流保護(hù)的靈敏度取得配合第二節(jié)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的保護(hù)

一.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地的特點(diǎn)NU&CE&CI&AE&CE&BE&CI&第三節(jié)小接地電流系統(tǒng)單相接地故障的保護(hù)二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障的特點(diǎn)第三節(jié)小接地電流系統(tǒng)單相接地故障的保護(hù)瓦斯保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)

油箱外引出線相間短路油箱內(nèi)故障過電流保護(hù)零序保護(hù)二、不正常運(yùn)行：過負(fù)荷過負(fù)荷保護(hù)一、常見故障主保護(hù)（后備保護(hù)）外部相間短路外部相間短路外部接地短路外部接地短路變壓器保護(hù)一、瓦斯保護(hù)原理及構(gòu)成

反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生的氣體而動(dòng)作,主要由瓦斯繼電器構(gòu)成,輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào),重瓦斯動(dòng)作于跳閘.瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，它安裝在變壓器的油箱和油枕之間的連接管道中.變壓器保護(hù)變壓器縱差動(dòng)保護(hù)1、基本原理及實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn):

變壓器縱差動(dòng)保護(hù)通常采用環(huán)流法接線。原理與輸電線路類似，但在實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)考慮變壓器高、低壓兩側(cè)電流的大小和相位不同。變壓器保護(hù)變壓器星形側(cè)電流互感器按角形接線變壓器角形側(cè)電流互感器按星形接線2、影響差動(dòng)保護(hù)的因素及措施:分析勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)勵(lì)磁涌流影響的措施變壓器差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成

正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流僅為變壓器額定電流的3％～5％，所以對(duì)保護(hù)無影響。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6～8倍，這稱為勵(lì)磁涌流，可引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

含有大量的非周期分量，使波形偏于時(shí)間軸的一側(cè)；勵(lì)磁涌流中含有大量的二次諧波電流分量；勵(lì)磁涌流相鄰波形之間存在“間斷角”。

采用具有速飽和變流器的BCH型