工廠供電系統(tǒng)的繼電保護

工廠供電系統(tǒng)的繼電保護摘要：隨著電力工業(yè)的發(fā)展，工廠中的電力設(shè)備對繼電保護與自動化裝置提出了更高的要求。工廠用電系統(tǒng)運行正常與否，將直接影響到生產(chǎn)的安全運行，因此，對工廠用電進行合理地繼電保護配置，有著重大的意義。本文內(nèi)容包括繼電保護的基本知識，工廠10kv供電線路的繼電保護、電力變壓器的保護、其他電力設(shè)備的繼電保護、自動重合閘及備用電源自動投入裝置、配電系統(tǒng)的微機保護。著重對各項繼電保護的原理和工作方式進行了研究。對工廠實際問題進行了保護整定，以選擇出適合的電氣設(shè)備和線路，保證工廠能正常的進行生產(chǎn)工作。關(guān)鍵詞：工廠供電系統(tǒng)；繼電保護；微機保護ThefactorypowersupplysystemforrelayprotectionAbstract:withthedevelopmentofpowerindustry,powerequipmentfactoryintherelayprotectionandautomationdevicehasputforwardhigherrequirements.Thefactoryuseselectricitythesystemoperatingnormallyornot,willdirectlyaffectthesafety,therefore,thefactoryuseselectricreasonableconfigurationforrelayprotection,isofgreatsignificance.Thecontentofthisarticleincludesthebasicknowledgeofplantprotection,10kVpowerlinerelayprotection,theprotectionofpowertransformersandotherelectricalequipment,relayprotection,automaticreclosureandstandbypowerautomaticinputdeviceofmicrocomputerprotection,distributionsystem.Focusingontherelayprotectionprinciplesandworkingmethodsofthestudy.Onthepracticalproblemsofprotectionsetting,inordertochooseasuitableelectricalequipmentandwiring,toensurenormalproductionwork.Keywords:electricpowersystem;relayprotection;microcomputerprotectionTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"引言 1\o"CurrentDocument"第一章繼電保護基本知識 1\o"CurrentDocument"繼電保護的任務(wù) 1\o"CurrentDocument"繼電保護的基本原理 1第二章供電線路的繼電保護 2\o"CurrentDocument"電力線路的常見故障 2\o"CurrentDocument"電流保護的接線方式和接線系數(shù) 2\o"CurrentDocument"過電流保護 3接線和工作原理 3保護整定 4\o"CurrentDocument"電流速斷保護 6電流速斷保護的特點 6電流速斷保護的接線和工作原理 6\o"CurrentDocument"電流速斷保護的整定 7\o"CurrentDocument"過負(fù)荷保護 8接線和工作原理 9保護整定 9\o"CurrentDocument"單相接地保護 9單相接地保護接線 10保護整定 10\o"CurrentDocument"第三章電力變壓器的繼電保護 11\o"CurrentDocument"電力變壓器的常見故障和保護配置 11常見故障 11保護配置 11\o"CurrentDocument"變壓器電流保護的接線方式 11\o"CurrentDocument"變壓器的過電流保護 11\o"CurrentDocument"變壓器的瓦斯保護 12\o"CurrentDocument"變壓器的差動保護 133.5.1變壓器差動保護基本原理 13\o"CurrentDocument"變壓器差動保護不平衡電流分析 14\o"CurrentDocument"第四章其它電力設(shè)備的機電保護 16\o"CurrentDocument"母線的繼電保護 16\o"CurrentDocument"電容器的繼電保護 17\o"CurrentDocument"高壓電動機的繼電保護 20\o"CurrentDocument"第五章自動重合閘及備用電源自動投入裝置 20\o"CurrentDocument"自動重合閘裝置 20\o"CurrentDocument"備用電源自動投入裝置 21\o"CurrentDocument"第六章配電系統(tǒng)微機保護 23\o"CurrentDocument"6.1配電系統(tǒng)微機保護的現(xiàn)狀和發(fā)展 23\o"CurrentDocument"配電系統(tǒng)微機保護的功能 23\o"CurrentDocument"微機保護裝置的硬件結(jié)構(gòu) 23\o"CurrentDocument"微機保護裝置的軟件系統(tǒng) 24\o"CurrentDocument"第七章結(jié)束語 25致謝 25\o"CurrentDocument"參考文獻 26引言工廠繼電保護可靠動作是保證生產(chǎn)正常進行、保護電氣設(shè)計設(shè)備的前提條件，過流繼電保護動作電流整定值準(zhǔn)確與否，又直接影響過流繼電保護動作的可靠性，同時過流繼電保護動作電流的整定值還要考慮現(xiàn)場的實際情況。目前工廠生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，使工廠原有的供配電繼電保護線路出現(xiàn)了嚴(yán)重的問題，比較突出的是：在高壓線路上新增了多臺配電變壓器和高壓電動機，致使高壓高壓進線過流保護由于最初設(shè)計、整定值并未考慮到多臺配電變壓器勵磁電流和多臺高壓電動機啟動電流的影響，造成高壓進線上的繼電保護頻繁動作，是控制線路的高壓斷路器分閘，嚴(yán)重影響了供電的進行和正常的生產(chǎn)。鑒于以上方面的考慮，我們需要對工廠供電系統(tǒng)進行繼電保護來解決這些問題。第一章繼電保護基本知識1.1繼電保護的任務(wù)當(dāng)被保護的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時,應(yīng)該由該元件的繼電保護裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令,使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開,以最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞,降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響,并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求(如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等).反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況,并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運行維護條件的不同(例如有無經(jīng)常值班人員)發(fā)出信號,以便值班人員進行處理,或由裝置自動地進行調(diào)整,或?qū)⒛切├^續(xù)運行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除.反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶一定的延時動作.繼電保護的基本原理繼電保護裝置必須具有正確區(qū)分被保護元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護裝置要實現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)來構(gòu)成。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：(1)電流增大。短路時故障點與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流將由負(fù)荷電流增大至大大超過負(fù)荷電流。(2)電壓降低。當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時，系統(tǒng)各點的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負(fù)荷的功率因數(shù)角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的一般為60。?85。,而在保護反方向三相短路時，電流與電壓之間的相位角則是180。+(60。?85°)。測量阻抗發(fā)生變化。測量阻抗即測量點(保護安裝處)電壓與電流之比值。正常運行時，測量阻抗為負(fù)荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榫€路阻抗，故障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。不對稱短路時，出現(xiàn)相序分量，如兩相及單相接地短路時，出現(xiàn)負(fù)序電流和負(fù)序電壓分量；單相接地時，出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現(xiàn)的。利用短路故障時電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電保護，主要由測量、邏輯和執(zhí)行三部分組成。第二章供電線路的繼電保護2.1電力線路的常見故障該溫度報警控制器主要由AT89C51、顯示電路、溫度檢測、電機控制電路等組成。工作過程如下：由單片機實時采溫度的變化數(shù)據(jù)并進行處理，然后用液晶顯示當(dāng)前溫度。當(dāng)溫度過高時，由單片機控制電機運作進行降溫。電流保護的接線方式和接線系數(shù)電流保護中的電流繼電器與電流互感器二次繞組的連接方式大致分為三相三繼電器，兩相兩繼電器，兩相一繼電器三種方式接線系數(shù)Kjx為:IK -jjxI2

2.3過電流保護當(dāng)通過線路的電流大于繼電器的動作電流，保護裝置起動，并用時限保證動作的選擇性，這種繼電保護裝置稱為過電流保護。分為定時限過電流保護、反時限過電流保護。2.3.1接線和工作原理1）定時限過電流保護裝置的接線和工作原理2）反時限過電流保護裝置的接線和工作原理1）定時限過電流保護裝置的接線和工作原理2）反時限過電流保護裝置的接線和工作原理2.3.2保護整定動作電流整定、動作時限整定和靈敏度校驗（1）動作電流整定正常運行時，保護裝置不動作，即保護裝置一次側(cè)的動作電流Iopl應(yīng)大于線路的最大負(fù)荷電流IL.max（正常過負(fù)荷電流和尖峰電流），即Iop1>IL.max保護裝置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置，即保護裝置一次側(cè)的返回電流Irel大于線路的最大負(fù)荷電流IL.max（應(yīng)包含電動機的自起動電流），即Ire1>IL.max繼電器的動作電流Iop.KA為：I _K-KII —relwIop,KAK?KLmax

rei保護裝置一次側(cè)的動作電流為：I-op1 K op,KAw（2）動作時限整定a.定時限過電流動作時限整定保護2動柞時川hi按階梯原則進行整定：?:?:汕：；：t1=t2+/1.：廠快式中時限過電流級動作時限噩流保護取0-5s，反時限過電流取07s10倍動作電流時的動作時限。5|掃汛3QFa）5|掃汛3QFa） b）反吋段過電詵保護動柞四段的整匸a）抵縣點朋離環(huán)為作加X系h；淋電器動傑特性II峨(3)保護靈敏度校驗 (2)I(2)K—―K,minI(2)K—―K,minsIop1式中，Iopl為保護裝置一次側(cè)動作電流。主保護Ks-1.5后備保護K>1.2s對某工廠供電線路進行整定，1TA的變比為750/5A，線路最大負(fù)荷電流670A，保護采用兩相兩繼電器接線，線路2WL定時限過電流保護的動作時限0.7s，最大運行方式時K1點三相短路電流4kA，K2點三相短路電流2.5kA，最小運行方式時K1和K2點三相短路電流分別為3.2kA和2kA。1、整定動作電流2WI.JULITA的722例Y】的嘰丿」冼崗関1、整定動作電流2WI.JULITA的722例Y】的嘰丿」冼崗関2CJF2TA_K-K— rel wIop,KAK?K Lmaxre i1.2xl.O0.85x150x670—6.8A選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流7A過電流保護一次側(cè)動作電流為：I- -150x7-1050Aop1Kop,KA 1.02、整定動作時限w線路1WL定時限過電流保護的動作時限應(yīng)較線路2WL定時限過電流保護動作時限大一個時限級差A(yù)t。t—t+At—0.7+0.5—1.2s3、校驗保護靈敏度保護線路1WL靈敏度按線路1WL末端最小兩相短路電流校驗

0.87x3.21.05=2.64>1.50.87x3.21.05=2.64>1.5由此可見，保護整定滿足靈敏度要求。2.4電流速斷保護當(dāng)過電流保護動作時限超過0.5~0.7s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。電流速斷保護按被保護設(shè)備的短路電流整定，當(dāng)短路電流超過整定值時，則保護裝置動作，斷路器跳閘，電流速斷保護一般沒有時限，不能保護線路全長（為避免失去選擇性），即存在保護的死區(qū)．為克服此缺陷，常采用略帶時限的電流速斷保護以保護線路全長．時限速斷的保護范圍不僅包括線路全長，而深入到相鄰線路的無時限保護的一部分，其動作時限比相鄰線路的無時限保護大一個級差．電流速斷保護的特點接線簡單，動作可靠，切除故障快，但不能保護線路全長，保護范圍受到系統(tǒng)運行方式變化的影響較大。速斷保護是一種短路保護，為了使速斷保護動作具有選擇性，一般電力系統(tǒng)中速斷保護其實都帶有一定的時限，這就是限時速斷，離負(fù)荷越近的開關(guān)保護時限設(shè)置得越短，末端的開關(guān)時限可以設(shè)置為零，這就成速斷保護，這樣就能保證在短路故障發(fā)生時近故障點的開關(guān)先跳閘，避免越級跳閘。定時限過流保護的目的是保護回路不過載，與限時速斷保護的區(qū)別在于整定的電流相對較小，而時限相對較長。這三種保護因為用途的不同，不能說各有什么優(yōu)缺點，并且往往限時速斷和定時限過流保護是結(jié)合使用的。2.4.2電流速斷保護的接線和工作原理電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障時，短路電流很大，根據(jù)繼電器的基本動作原理可知，如果預(yù)先通過計算，將此短路電流整定為繼電器的動作電流，就可對故障設(shè)備進行保護。過電流保護和電流速斷保護正是根據(jù)這個原理而實現(xiàn)的。為了保證動作的選擇性，根據(jù)短路電流的特點（故障點越靠近電源，則短路電流越大），過電流保護是帶有動作時限的，而電流速斷保護則不帶動作時限，即當(dāng)短路發(fā)生時，它立即動作而切斷故障，故它沒有時限特性，常用來和過流保護配合使用。速斷保護不能保護線路

全長，只能有選擇性地保護線路一部分，余下部分為速斷保護的死區(qū)。為避免上述情況，速斷保護也可做成略帶時限，稱為時限電流速斷保護。它和無時限電流速斷配合，以消除電流速斷保護的動作死區(qū)。2.4.3電流速斷保護的整定（1）動作電流的整定為了保證速斷保護動作的選擇性，在下一級線路首端發(fā)生最大短路電流時電流速斷保護不應(yīng)動作，即速斷保護動作電流Iopl>IK.max,速斷保護動作電流整定值為對GL型電流繼電器，還要整定速斷動作電流倍數(shù)。（2）靈敏度校驗用線路首端最小兩相短路電流校驗，即

3)保護區(qū)和保護死區(qū)在電流速斷保護區(qū)內(nèi)，電流速斷保護為主保護，過電流保護為輔助保護。在電流速斷保護的死區(qū)內(nèi)，過電流保護為主保護。N7-24屯詭辿斷保護區(qū)說即；I*統(tǒng)牆末端的區(qū)大0相憂踣包N7-24屯詭辿斷保護區(qū)說即整定上述線路1WL的電流速斷保護。已知線路1WL首端最小三相短路電流為9.2kA。電流速斷保護和過電流保護共用電流互感器和出口中間繼電器。電流速斷保護需整定動作電流和校驗靈敏度。K-K— K-K— relwIop,KA K Lmaxi1.3x1.0X4000—34.7A150選DL-11/50電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流35A。K150速斷保護一次側(cè)動作電流為I——^1 — x35—5250Aop1Kop,KA1.0(2)靈敏度校驗 w以線路1WL首端最小兩相短路電流校驗電流速斷保護整定滿足要求。2.5過負(fù)荷保護在電路中，當(dāng)回路電流超過過負(fù)荷保護裝置預(yù)設(shè)值時，過負(fù)荷保護裝置自動斷開電流回路，起到保護有效負(fù)載的作用。2.5.1接線和工作原理號KA那號KA那29繪錯過負(fù)詢保護點甩接撫閣W電漩互感歸KSHi漩繼電罟KT時間紙電體KS信號維電齡保護整定過負(fù)荷保護的動作電流按線路的計算電流Ic整定，即孑eiIopKAKci(2)動作時間一般整定10s~15s。2.6單相接地保護單相接地保護一般指需要接地保護的電器。通常的家電采用的都是三線插座，中一根為火線，一根為零線，一根為地線，當(dāng)電器發(fā)生漏電時就通過地線入地，避免電器與人體接觸時通過人體入地，電流不通過人體入地，人也就不會發(fā)生觸電。達到安全用電之目的。2.6.1單相接地保護接線4）電纜線路2.6.2保護整定4）電纜線路2.6.2保護整定（1）動作電流整定系統(tǒng)中其它線路發(fā)生單相接地，被保護線路流過接地電容電流IC時，單相接地保護不應(yīng)動作，即：I=—relIopKAKci保護裝置一次側(cè)動作電流為：I=KIopIIopKA2）靈敏度校驗被保護線路發(fā)生單相接地，流過接地電容電流，E=Icz-!單相接地保護應(yīng)可靠動Eczc作。K>1.5s架空線線路K>1.5s架空線線路K>1.25s電纜線路第三章電力變壓器的繼電保護3.1電力變壓器的常見故障和保護配置3.1.1常見故障（1）繞組匝間短路（2）三相負(fù)載不對稱（3）高壓側(cè)一相缺電保護配置（1）裝設(shè)過電流保護和電流速斷保護裝置用于保護相間短路（2）氣體保護：保護變壓器的內(nèi)部故障和油面降低（3）差動保護：保護內(nèi)部故障和引出線相間短路（4）裝設(shè)過負(fù)荷保護和溫度保護裝置分別用于保護變壓器的過負(fù)荷和溫度升高3.2變壓器電流保護的接線方式（1）兩相兩繼電器式接線（適用于相間短路保護）（2）兩相一繼電器式接線（保護靈敏度隨短路種類而異）3.3變壓器的過電流保護變壓器相間短路的保護既是變壓器主保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。根據(jù)變壓器容量大小和系統(tǒng)短路電流的大小，變壓器相間短路的后備保護可采用過電流保護、低電壓起動的過電流保護和復(fù)合電壓起動的過電流保護等。1）不帶低電壓起動的過電流保護過電流宜用于降壓變壓器，過電流保護采用三相式接線，且保護應(yīng)該裝設(shè)在電源側(cè)。不帶低電壓起動的過電流保護的原理接線圖如圖

保護的動作電流/op應(yīng)按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流IL?max來整定，如式I=KrelIopkL?maxreKrel—可靠系數(shù)，一般為1.2~1.3Kre—為返回系數(shù)2）低電壓起動的過電流保護對于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器，當(dāng)過電流保護另名都不夠時，可以考慮并列變壓器跳閘或電動機自起動等因素引起的最大可能的負(fù)荷電流，而可以按躲過變壓器的額定電流來整定。這樣可以降低過電流保護的整定值，從而提高保護的靈敏度。對升壓變壓器，如果低電壓繼電器只接在一側(cè)電壓上則當(dāng)另一側(cè)發(fā)生短路時，往往不能滿足靈敏度的要求。為此，可采用兩套低電壓繼電器，分別接在變壓器的高、低壓側(cè)。當(dāng)采用低電壓起動的過流保護時，其動作電流按躲開變壓器的額定電流整定。低電壓及電器的動作電壓應(yīng)小于正常運行情況下的最小工作電壓。雙側(cè)電源的變壓器或多臺并列運行的變壓器，一般均采用低電壓起動的過流保護或復(fù)合電壓起動的過流保護。3.4變壓器的瓦斯保護1．保護的工作原理瓦斯保護是反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障，特別是對繞組的相間和匝間短路。由于短路點電弧的作用，將使變壓器和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護。?5工J 流速構(gòu)成瓦斯保護。?5工J (込史三即上面的觸點表示“輕瓦斯保護”，動作后經(jīng)延時發(fā)出報警信號。下面的觸點表示“瓦斯保護”，動作后啟動變壓器保護的總出口繼電器，使斷路器跳閘。當(dāng)油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重事故時，由于油流不穩(wěn)定，可能造成彈簧觸點的抖動，此時為使斷路器能可靠跳閘，應(yīng)選用具有電流自保持線圈的出口中間繼電器KM,動作后由斷路器的輔助觸點來解除出口回路的自保持。此外，為防止變壓器換油或進行試驗時引起重瓦斯保護誤動作跳閘，可利用切換片XB將跳閘回路切換到信號回路。瓦斯保護的缺點不能反應(yīng)變壓器油箱外套管及聯(lián)接戰(zhàn)線上的故障，因此，不能作為防御變壓器內(nèi)部事故的唯一保護。由于構(gòu)造問題，在運行中正確動作率還不高。擋板式瓦斯繼電器也存在當(dāng)變壓器油面嚴(yán)重下降，需要跳閘時，動作不快的缺點。瓦斯保護的優(yōu)點靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單，并能反應(yīng)變壓器油面內(nèi)部各種類型的故障。特別是當(dāng)繞組短路匝數(shù)很少時，故障點的循環(huán)電流雖然很大，可能造成嚴(yán)重的過熱，但反應(yīng)在外部電流的變化卻很小，各種反應(yīng)電流量的保護都難以動作，因此瓦斯保護對保護這種故障有特殊的優(yōu)越性。3.5變壓器的差動保護3.5.1變壓器差動保護基本原理電力變壓器可能發(fā)生的內(nèi)部故障包括：各側(cè)繞組的相間短路故障，中性點直接接地的變壓器的單相接地短路，繞組的匝間短路等。變壓器內(nèi)部的各種短路都將產(chǎn)生電弧，引起主絕緣燒毀，絕緣油分解，內(nèi)部油壓增大，有可能引起油箱爆炸起火。因此，對變壓器內(nèi)部故障應(yīng)盡快切除?？v差動保護是變壓器的電氣主保護，由于變壓器在電力系統(tǒng)中占有重要地位，縱差動保護必須滿足如下要求：能反應(yīng)保護區(qū)內(nèi)各種相間和接地短路故障。動作速度快，一般動作時間不能大于30ms。在變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)期間產(chǎn)生勵磁涌流時不應(yīng)誤動作。在變壓器過勵磁時，縱差動保護不應(yīng)該動作。發(fā)生外部故障時電流互感器飽和應(yīng)可靠不動作。保護區(qū)內(nèi)故障時，電流互感器飽和，縱差動保護不應(yīng)拒動或延時動作。

7.保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，在短路電流中含有7.保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，在短路電流中含有變壓器差動保護是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，圖為差動保護的單相原理接線圖。雙繞按照反應(yīng)電流和電壓量變化構(gòu)成的保護裝置，測量元件限于裝設(shè)在被保護元件的一側(cè)，無法區(qū)別保護范圍末端和相鄰范圍始端的故障。為了保證動作的選擇性，在整定動作參數(shù)是必須與相鄰元件的保護相配合，一般采用縮短保護區(qū)或延長動作時限的方法獲得選擇性。差動保護的原理接線圖如圖變壓器差動保護是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，圖為差動保護的單相原理接線圖。雙繞組變壓器，在其兩側(cè)裝設(shè)電流互感器當(dāng)兩側(cè)電流互感器的同極性端子在同一方向，差動繼電器的工作線圈并聯(lián)在電流互感器的二次端子上。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變化，使得在正常工作時和外部故障時兩側(cè)的二次電流相等，流過差動繼電器線圈的電流在理論上等于零。即：22所以兩側(cè)的CT變比應(yīng)不同，且應(yīng)使厶=厶或仏=i'J12=nBn/1 ni2 ni2按相實現(xiàn)的縱差動保護，其電流互感器變比的選擇原則是兩側(cè)CT變比的比值等于變壓器的變比。變壓器差動保護不平衡電流分析穩(wěn)態(tài)情況下不平衡電流變壓器在正常運行時縱差保護回路中不平衡電流主要是由電流互感器、變壓器接線引起：（1） 由電流互感器計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生。正常運行時變壓器各側(cè)電流的大小是不相等的。為了滿足正常運行或外部短路時流入繼電器差動回路的電流為零，則應(yīng)使高、低壓兩側(cè)流入繼電器的電流相等，即高、低側(cè)電流互感器變比的比值應(yīng)等于變壓器的變比。但是，實際上由于電流互感器的變比都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標(biāo)準(zhǔn)變比，而變壓器的變比是一定的，因此上述條件是不能得到滿足的，因而會產(chǎn)生不平衡電流。（2） 由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生。變壓器常常采用兩側(cè)電流的相位相差30°的接線方式（對雙繞組變壓器而言）。此時，如果兩側(cè)的電流互感器仍采用通常的接線方式（即均采用Y形接線方式），則二次電流由于相位不同，也會在縱差保護回路產(chǎn)生不平衡電流。（3）由變壓器兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生。電流互感器是一個帶鐵心的元件，在變換電流的過程中，需要一定的勵磁電流，所以一次電流和二次電流的關(guān)系如式：I=（I-1）/n2 1 1c/TA當(dāng)變壓器兩側(cè)電流互感器的型號不同時，它們的飽和特性、勵磁電流等也就不同，即使兩側(cè)電流互感器的變比符合要求，流入差動繼電器的差電流為，如式：I=（I-1）in -（I-1 ）nj 11c?1:TAHY 2 1c?2TAHA差電流也不會為零，即在正常運行或外部短路時，會有不平衡電流流入差動繼電器[5]暫態(tài)情況下的不平衡電流1）由變壓器勵磁涌流產(chǎn)生正常運行情況下，鐵芯未飽和，相對導(dǎo)磁率很大，變壓器繞組的勵磁電感也很大，因而勵磁電流很小，一般不超過額定電流的3%~5%。當(dāng)投入空載變壓器或外部故障切除后的電壓回復(fù)時，一旦鐵芯飽和后，想對導(dǎo)磁率接近于1，變壓器繞組的電感降低，相應(yīng)出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，稱為勵磁涌流，其值可能達到變壓器額定電流的6~8倍。勵磁涌流具有如下特征：①勵磁涌流數(shù)值很大，最大可達變壓器額定電流的6?8倍；②勵磁涌流包含有很大成分的非周期分量，波形呈尖頂波形且偏于時間軸的一側(cè)；③勵磁涌流包含有大量的高次諧波，而以二次諧波為主；④勵磁涌流相鄰波形是不連續(xù)的，因而波形之間出現(xiàn)了間斷角。由于勵磁涌流的存在，使變壓器差動回路產(chǎn)生很大的不平衡電流，常常導(dǎo)致縱差保護的誤動作，給變壓器縱差保護的實現(xiàn)帶來困難。2）由變壓器外部故障暫態(tài)穿越性短路電流產(chǎn)生縱差保護是瞬動保護，它是在一次系統(tǒng)短路暫態(tài)過程中發(fā)出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態(tài)過程的不平衡電流對它的影響。在變壓器外部故障的暫態(tài)過程中，一次系統(tǒng)的短路電流含有非周期分量，它對時間的變化率很小，很難變換到二次側(cè)，而主要成為互感器的勵磁電流，從而使互感器的鐵心更加飽和。本來按10%誤差曲線選擇的電流互感器在變壓器穩(wěn)態(tài)外部短路時，就會處于飽和狀態(tài)，再加上非周期分量的作用，則鐵心將嚴(yán)重飽和。因而，電流互感器的二次電流的誤差更大，暫態(tài)過程中的不平衡電流也將更大。第四章其它電力設(shè)備的機電保護4.1母線的繼電保護母線發(fā)生故障的幾率較線路低，但故障的影響面很大。這是因為母線上通常連有較多的電氣元件，母線故障將使這些元件停電，從而造成大面積停電事故，并可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，使故障進一步擴大，可見母線故障是最嚴(yán)重的電氣故障之一，因此利用母線保護清除和縮小故障造成的后果，是十分必要的。I-11.作用原理將母線的連接元件都包括在差動回路中，需在母線的所有連接元件上裝設(shè)具有相同變比和特性的CT。(1)正常運行或外部故障時I二Iinout所以，XI-11.作用原理將母線的連接元件都包括在差動回路中，需在母線的所有連接元件上裝設(shè)具有相同變比和特性的CT。(1)正常運行或外部故障時I二Iinout所以，Xi二ii+i2-i3=0(I+1二I)1 2 3次側(cè)XI=/'+1'-1=0J1 2 3(2)母線故障時XI二I1+12+13二次側(cè)XI=1'+1'+1'二J1 2 32.整定計算>Idz兩個條件：(1)躲外部短路可能產(chǎn)生的Ibp.maxI=KxI=Kx0.1xI indz.J Kbpmax K dmaxl(2)CT(LH)二次回路斷線時不誤動I=KxI/ndz.J Kfmaxlfmaxfmax取較大者為定值。母線連接元件中，最大負(fù)荷支路上最大負(fù)荷電流。K= dmin——'2lmIxndzJl——連接元件最少時dmin4.2電容器的繼電保護電容器的電流保護主要有限時速斷，過流和電容器不平衡電流等1.電容器的限時電流速斷保護限時電流速斷整定值計算原則:按躲過電網(wǎng)瞬時過電壓引起的沖擊電流來整定I= Q— I">KI/KCN、;3U-n op relCNreNTA可靠系數(shù)取2?3。電流繼電器返回系數(shù)，取0.8?0.95。Q為電容的額定容量，單位為KVAR。限時電流速斷保護的延時整定限時電流速斷的延時按能躲過電容投入的沖擊電流持續(xù)時間來整定，一般可取0.10?0.20s。K”=IK”=I(2) /I”sen K-min opI(2)K-minE s Z+ZsT式中：Es式中：EsZs電源等效相電勢。電源折合到低壓側(cè)的等效相阻抗。變壓器折合到低壓側(cè)的等效相阻抗。根據(jù)規(guī)程規(guī)定， K”三2sen2.電容器的過電流保護過電流定值計算KK.> KK.> rel bwiopKcNK —電流的紋波系數(shù)，取1.2?1.25。bwre過流保護的延時計算按躲過電容投入產(chǎn)生的沖擊電流及電網(wǎng)瞬時過電壓產(chǎn)生的沖擊電流持續(xù)時間并與限時速斷時限配合來整定，一般取t=0.2?0.5sop過流保護的靈敏度校驗K二滬?Ik3L I⑶=?E K〃‘>1.25sen2IK-min Z+Z senop sT不平衡電流保護不平衡電流保護用于雙星形接線的電容器組不平衡電流整定值計算I——單臺電容器的額定電流。cNm——單臺電容每串聯(lián)段并聯(lián)的電容器數(shù)。n 單臺電容串聯(lián)的段數(shù)。k——因擊穿而切除的電容個數(shù)。中性點不平衡電流保護按切除一定數(shù)量電容后的不平衡電流有一定的靈敏度，且能可靠地躲過正常運行時的不平衡電流來整定。即：I/K>I>KI i —正常運行時的不平衡電流。dsqsenop reldsq-0 dsq-0不平衡電流保護的延時整定中性點不平衡電流保護的延時仍按躲過電容投入的沖擊電流和系統(tǒng)瞬時過電壓引起的不平衡電流持續(xù)時間來整定，一般取0.1?0.2s，即t=0.1?0.2s。電容器的欠壓保護欠電壓保護電壓定值計算電容器欠電壓保護的目的是在母線失壓時及時將電容切除，以防止電源進線重合閘使母線帶電時，因電源電壓與電容電壓迭加，產(chǎn)生過大的沖擊電流而損壞電容。定值按躲過電容所在母線所有線路中，線路末端短路的最低電壓來整定：U<(0.3?0.5)Uop N欠壓保護的延時計算t=t +Atopgdl

td—同一母線上線路過流保護的最長時限gdl電容器的過壓保護過電壓定值計算電容器的過電壓按電容允許長時間運行的電壓來整定。電容電感串的電壓為：U=U(1-XL)U>K(1-￡)U，為電容過壓系數(shù)，取1.1。cXopvXcNv過壓保護的延時計算 c過電壓按電容允許長時間運行的電壓整定，因此，其延時可以較長，一般可達數(shù)十秒，但為保證在電壓超過定值較多時不致?lián)p壞電容，其延時一般不應(yīng)超過60s。閉鎖電流的整定值計算在未設(shè)電容器電壓互感器時，電壓取自母線。當(dāng)電容未投入時，避免過電壓保護誤動，引入電流閉鎖元件，閉鎖電流僅用于判別回路是否有電流，I>(0.4~0.6)IopcN時投入過壓保護。X1U>K1— JUVopvXJccNI>(0.40.6)IopcN二者與的關(guān)系不平衡電壓保護不平衡電壓保護用以防止Y形接法電容器組中，其串聯(lián)段中個別元件損壞切除后，其它電容承受過高電壓而損壞。不平衡電壓取自高壓側(cè)接于電容相線端與其中性點的三繞組電壓互感器的開口繞組。3mn(3mn(K-1)vK(3n-2)v[ 3K-U1= cNdsq (3n(m一K)+2K丿K—電容的過壓系數(shù)，由電容器生產(chǎn)廠提供，一般在1.1?1.15之間。vU/K>U>KUdsq sen op rel dsq-0(2)不平衡電壓保護的延時一般按躲過電容投入時或系統(tǒng)其它故障造成的瞬時不平衡電壓持續(xù)時間來選取，一般取0.1?0.2s。4.3高壓電動機的繼電保護常見短路故障和不正常工作狀態(tài)主要有：定子繞組相間短路、單相接地、電動機過負(fù)荷、低電壓，同步電動機失磁、失步等。對2000kW以下的高壓電動機相間短路，裝設(shè)電流速斷保護；對2000kW及以上的高壓電動機或電流速斷保護靈敏度不滿足要求的高壓電動機，裝設(shè)差動保護。對易發(fā)生過負(fù)荷的電動機，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護。對不重要的高壓電動機或不允許自起動的電動機，應(yīng)裝設(shè)低電壓保護。高壓電動機單相接地電流大于5A時，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的單相接地保護。第五章自動重合閘及備用電源自動投入裝置5.1自動重合閘裝置對自動重合閘的要求：手動或遙控操作斷開斷路器及手動合閘于故障線路，斷路器跳閘后，自動重合閘不應(yīng)動作。除上述情況外，當(dāng)斷路器因繼電保護動作或其它原因而跳閘時，自動重合閘裝置均應(yīng)動作。自動重合次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先規(guī)定，即使ARD裝置中任一元件發(fā)生故障或接點粘接時，也應(yīng)保證不多次重合。應(yīng)優(yōu)先采用由控制開關(guān)位置與斷路器位置不對應(yīng)的原則來起動重合閘。同時也允許由保護裝置來起動，但此時必須采取措施來保證自動重合閘能可靠動作。自動重合閘在完成動作以后，一般應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備好下一次再動作。有值班人員的10kV以下線路也可采用手動復(fù)歸。自動重合閘應(yīng)有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電器保護的動作。電氣一次自動重合閘裝置自動重合閘的基本原理手動合閘時，按下SB],使合閘接觸器KO通電動作，從而使合閘線圈Y0動作，使斷路器QF合閘。手動跳閘時，按下SB2，使跳閘線圈YR通電動作，使斷路器QF跳閘。當(dāng)一次線路上發(fā)生短路故障時，保護裝置KA動作，接通跳閘線圈YR回路，使QF自動跳閘。與此同時，斷路器輔助觸點3-4閉合，而且重合閘繼電器KAR起動，經(jīng)整定的時限后其延時常開觸點閉合，使合閘接觸器KO通電動作，使斷路器重合閘。如果一次線路上的短路故障是瞬時性的，已經(jīng)消除，則重合閘成功。如果短路故障尚未消除，則保護裝置又要動作，KA的觸點閉合又使斷路器再次跳閘。由于一次ARD(自動重合閘裝置)5.2備用電源自動投入裝置1?對APD的裝設(shè)基本要求在用戶供配電系統(tǒng)中，按如下原則裝設(shè)APD：變電所的所用電；由雙電源供電且其中一個電源經(jīng)常斷開以作為備用的變電所；有備用變壓器或互為備用的母線段的降壓變電所；某些重要的備用機組。雖然不同場合的APD接線可能有所不同，但基本要求相同，具體要求如下。應(yīng)保證在工作電源或設(shè)備斷開后，APD才能將備用電源投入。當(dāng)工作電源的電壓不論因何原因消失時，APD均應(yīng)動作。應(yīng)保證APD只動作一次，這是為了避免將備用電源多次投入到永久性故障元件上。APD的動作時間應(yīng)盡可能的短，以減小負(fù)荷的停電時間。運行實踐證明，APD裝置的動作時間以1s?1.5s為宜，低電壓場合可減小到0.5s。工作電源正常停電操作及工作電源、備用電源同時失去電壓時，APD不應(yīng)動作，以防備用電源投入。（6）電壓互感器兩側(cè)熔斷器熔斷時，APD不應(yīng)誤動作。2.APD裝置工作原理在要求供電可靠性較高的工廠變配電所中，通常設(shè)有兩路及以上的電源進線。在工作電源線路突然斷電時，利用失壓保護裝置使該線路的斷路器跳閘，而備用電源線路的斷路器則在PAD（漢語拼音縮寫為BZT,備用電源自動投入裝置）的作用下迅速合閘，保證對用戶的不間斷供電。上圖為備用電源自動投入裝置原理。假設(shè)電源進線WL在工作，WL為12備用，其斷路器QF斷開，但其兩側(cè)隔離開關(guān)是閉合的（圖中未繪隔離開關(guān)）。當(dāng)工作電源2WL斷電引起失壓保護動作使QF跳閘時，QF常開觸電3-4斷開，使原通電動作的時間繼電111器KT斷電，但其延時斷開觸點尚未斷開。這時QF的另一常閉觸點1-2閉合從而使合閘接1觸器KO通電動作，使斷路器QF的合閘線圈YO通電，使QF合閘，投入備用電源WL，恢222復(fù)對變配電所的供電。WL投入后，KT的延時斷開觸點斷開，切除KO的回路，同時QF的22聯(lián)鎖觸點1-2斷開，防止YO長期通電（Y0是按短時大功率設(shè)計的）。工作電源 茗申由源QF】一工作電源進線WLt匕的斷路器弧一備用

電源進線WU上的斷路器KT一時間繼電器

KO—合閘接觸器TO-QF2的合閘線圈第六章配電系統(tǒng)微機保護6.1配電系統(tǒng)微機保護的現(xiàn)狀和發(fā)展1.常規(guī)的模擬式繼電保護缺點：（1）沒有自診斷功能，元件損壞不能及時發(fā)現(xiàn)，易造成嚴(yán)重后果。（2）動作速度慢，一般超過0.02s。（3）定值整定和修改不便，準(zhǔn)確度不高。（4）難以實現(xiàn)新的保護原理或算法。（5）體積大、元件多、維護工作量大。2.微機保護的優(yōu)點充分利用和發(fā)揮微型控制器的存儲記憶、邏輯判斷和數(shù)值運算等信息處理功能，克服模擬式繼電保護的不足，獲得更好的保護特性和更高的技術(shù)指標(biāo)。6.2配電系統(tǒng)微機保護的功能配電系統(tǒng)微機保護的功能有：保護功能、、測量功能、自動重