第八章繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

第八章繼電愛(ài)護(hù)及自動(dòng)裝置

第一節(jié)繼電愛(ài)護(hù)的作用及原理

所謂繼電愛(ài)護(hù)，就是指能反映電力系統(tǒng)中電氣設(shè)施所發(fā)生的故障或不正常狀態(tài)，并動(dòng)作

于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。在電力系統(tǒng)中，由于電氣設(shè)施的絕緣老化或損壞、

雷擊、鳥(niǎo)害、設(shè)施缺陷或誤操作等緣由，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。其中最常見(jiàn)

也是最危急的故障是各種類(lèi)型的短路，包括三相短路、兩相短路、兩相接地短路以及中性點(diǎn)

直接接地中的單相接地短路，此外，還可能發(fā)生輸電線路的一相斷線、兩相斷線以及發(fā)電機(jī)、

變壓器一相繞組的匝間短路。

一.繼電愛(ài)護(hù)的作用

電力系統(tǒng)發(fā)生故障或消失不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可能引起系統(tǒng)全部或部分正常工作受到破

壞，使電能質(zhì)量變壞到不能允許的程度，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)施的損壞。所以，在電

力系統(tǒng)中應(yīng)實(shí)行各種措施消退或削減發(fā)生各種故障的可能性，此外，故障一旦發(fā)生，必需快

速而有選擇性地將故障設(shè)施從系統(tǒng)中切除，以保證無(wú)故障設(shè)施的連續(xù)運(yùn)行。要想完成上述任

務(wù)，只能通過(guò)繼電愛(ài)護(hù)裝置才能實(shí)現(xiàn)，繼電愛(ài)護(hù)的作用就是：

⑴當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)地、快速地、有選擇性地將故障設(shè)施從電力系統(tǒng)中切除，

以保證系統(tǒng)其余部分快速恢復(fù)正常運(yùn)行，并使故障設(shè)施不再連續(xù)患病損壞。

⑵當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不正常工作狀況時(shí)，能自動(dòng)地、準(zhǔn)時(shí)地、有選擇性地發(fā)出信號(hào)通知運(yùn)行人員進(jìn)

行處理，或者切除那些連續(xù)運(yùn)行會(huì)引起故障的電氣設(shè)施.

由此可見(jiàn)，繼電愛(ài)護(hù)裝置是電力系統(tǒng)必不行少的重要組成部分，對(duì)保障系統(tǒng)平安運(yùn)行，保證

電能質(zhì)量、防止故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，都有極其重要的作用。

二.繼電愛(ài)護(hù)的基本原理

電氣設(shè)施從正常工作到故障或不正常運(yùn)行，其電氣量往往會(huì)發(fā)生顯著的變化，主要特征

是：

⑴電流增大。短路時(shí)故障點(diǎn)與電源之間的電氣設(shè)施和輸電線路上的電流，將由負(fù)荷電流變?yōu)?/p>

短路電流。

⑵電壓降低。當(dāng)發(fā)生相間短路或接地短路故障時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的相間電壓或相電壓值下降，且

越靠近短路點(diǎn)的電壓越低，短路點(diǎn)的電壓為零。

⑶電流與電壓之間的相位角轉(zhuǎn)變。正常運(yùn)行時(shí)電流與電壓之間的相位角是負(fù)荷的功率因數(shù)

角，一般為20°—30°。在愛(ài)護(hù)裝置的正方向發(fā)生短路時(shí)，高雅與電流之間的相位角一般為60°

—85'；而在愛(ài)護(hù)的反方向短路時(shí)，電壓與電流之間的相位角則為180"+(60"-85°)o

⑷不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，消失負(fù)字重量的電流和電壓；接地短路時(shí)，消失零序重量的電流和電壓。

在正常對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，既無(wú)零序重量也無(wú)負(fù)序重量。

因此，采用短路時(shí)電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電愛(ài)護(hù)。列如，依據(jù)短路故障

時(shí)電流的增大，可構(gòu)成過(guò)電流愛(ài)護(hù)；依據(jù)電壓的降低，可構(gòu)成低電壓愛(ài)護(hù)；依據(jù)電流與電壓

之間相位角的變化，可構(gòu)勝利率方向愛(ài)護(hù)；依據(jù)電壓與電流的比值，可構(gòu)成距離愛(ài)護(hù)；依據(jù)

部對(duì)稱(chēng)時(shí)消失的零序和負(fù)序重量，可構(gòu)成零序愛(ài)護(hù)等。此外，還有一些反應(yīng)非電量的愛(ài)護(hù)，

如變壓器的瓦斯愛(ài)護(hù)，過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)等。

一般一套繼電愛(ài)護(hù)裝置由以下三部分組成，如圖8—1所示。

1.測(cè)量部分。測(cè)量部分從被愛(ài)護(hù)設(shè)施輸入有關(guān)信號(hào)，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，從而

推斷愛(ài)護(hù)是否應(yīng)當(dāng)動(dòng)作。

2.規(guī)律部分。規(guī)律部分是依據(jù)測(cè)量部分輸出的信號(hào)大小、性質(zhì)、消失的挨次，經(jīng)過(guò)規(guī)律部

分的推斷，最終確定是否應(yīng)當(dāng)使短路器跳閘或發(fā)出信號(hào)。

3.執(zhí)行部分。執(zhí)行部分接受規(guī)律部分傳送來(lái)的信號(hào)，最終發(fā)出訪愛(ài)護(hù)跳閘的命令或在不正

常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。

其次節(jié)繼電愛(ài)護(hù)的基本要求

依據(jù)繼電愛(ài)護(hù)在電力系統(tǒng)中所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，繼電愛(ài)護(hù)必需滿(mǎn)意以下四個(gè)要求，即選擇性、

速動(dòng)性、靈敏性和牢靠性，

一.選擇性

所謂繼電愛(ài)護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)施或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電

愛(ài)護(hù)裝置僅將故障設(shè)施或線路從系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)施或線路的愛(ài)護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作

時(shí)，應(yīng)由相鄰設(shè)施或線路的愛(ài)護(hù)將故障切除。

如圖8-2所示電網(wǎng)，當(dāng)在線路L1的5點(diǎn)故障時(shí)，應(yīng)有故障線路上的愛(ài)護(hù)I和2動(dòng)作，

使斷路器1DL和2DL跳閘，將故障線路L切除。這時(shí)變電站B仍可由線路連續(xù)供電。

當(dāng)線路L3的ch點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)由該線路的愛(ài)護(hù)5動(dòng)作，使斷路器5DL跳閘，將線路L3

切除。這樣，在發(fā)生故障時(shí)，只有故障設(shè)施被切除，停電范圍限制在最小，愛(ài)護(hù)裝置的上述

動(dòng)作，稱(chēng)為有選擇性。如當(dāng)線路L上d3發(fā)生故障時(shí)，假如該處的愛(ài)護(hù)6或斷路器6DL拒動(dòng)，

則應(yīng)有線路L3的愛(ài)護(hù)5動(dòng)作，使5DL跳閘，從而達(dá)到切除故障的目的。可見(jiàn)愛(ài)護(hù)5對(duì)線路

U起到后備愛(ài)護(hù)的作用。這種由上一級(jí)元件的愛(ài)護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)下一級(jí)元件故障時(shí)的后備愛(ài)護(hù)，

通常稱(chēng)為遠(yuǎn)后備愛(ài)護(hù)。有時(shí)，為了防止一套愛(ài)護(hù)（主愛(ài)護(hù)）拒動(dòng)時(shí)，造成擴(kuò)大事故，可在同

一處此外再裝設(shè)一套后備愛(ài)護(hù)，當(dāng)主愛(ài)護(hù)拒動(dòng)時(shí)，可由后備愛(ài)護(hù)動(dòng)作跳閘。這種在就地實(shí)現(xiàn)

的后備愛(ài)護(hù)稱(chēng)為近后備愛(ài)護(hù)。

遠(yuǎn)后備愛(ài)護(hù)對(duì)相鄰元件的愛(ài)護(hù)裝置，斷路器、二次回路和直流電源引起的拒動(dòng)，均能實(shí)現(xiàn)后

備作用。而近后備愛(ài)護(hù)只能對(duì)愛(ài)護(hù)裝置的拒動(dòng)起到后備作用，對(duì)斷路器拒動(dòng)實(shí)現(xiàn)近后備的愛(ài)

護(hù)裝置稱(chēng)為斷路器失靈愛(ài)護(hù)。

二.速動(dòng)性

快速切除故隙可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，削減用戶(hù)在低電壓下的工作時(shí)間，

以及減輕設(shè)施的損壞程度，

如圖8—3中，如K點(diǎn)發(fā)生短路，A廠母線電壓降到幾乎接近于零而甩負(fù)荷，汽輪機(jī)調(diào)速系

統(tǒng)來(lái)不及作相應(yīng)的調(diào)整，發(fā)電廠A的機(jī)組轉(zhuǎn)速必定提升。此時(shí)，發(fā)電廠B甩去的負(fù)荷不多（有

較高的殘壓），發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加不少，這樣A、B兩廠的發(fā)電機(jī)就產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差。假如短路持

續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，兩廠的發(fā)目機(jī)將失去同步，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩甚至瓦解。假如能快速切除故障,

因兩廠發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差尚小，則故障切除后，很簡(jiǎn)潔被拉入同步，恢復(fù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。因此，

快速切除故障是提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性、防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大的重要措施。

此外，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電壓大幅度降低，用戶(hù)的電動(dòng)機(jī)受到制動(dòng)而轉(zhuǎn)速減慢，若遲

緩切除故障，電動(dòng)機(jī)將停上轉(zhuǎn)動(dòng)，用戶(hù)的正常運(yùn)行遭到破壞。若快速切除故障，電壓很快恢

復(fù)，電動(dòng)機(jī)就簡(jiǎn)潔自啟動(dòng)并快速恢復(fù)正常運(yùn)行，從而大大減小對(duì)用戶(hù)正常生產(chǎn)的影響。此外,

短路時(shí)，故障設(shè)施本身將通過(guò)很大的短路電流，由于電動(dòng)力和熱效應(yīng)的作用，設(shè)施也招遭到

嚴(yán)峻破壞，短路時(shí)間越長(zhǎng)，設(shè)施損壞越嚴(yán)峻，所以快速切除故障，便能減輕電氣設(shè)施的損壞

程度，防止故障的進(jìn)一步于大。再則，快速切除故障，短路點(diǎn)易于去游離，從而可以提高自

動(dòng)重合閘的勝利率。

切除故障的總時(shí)間等于愛(ài)護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與斷路器跳閘時(shí)間之和。一般快速愛(ài)護(hù)的動(dòng)

作時(shí)間為0.08—0.12S,最快可達(dá)0.02—0.04；斷路器的跳閘時(shí)間一般為0.1—0.15S,最快可

達(dá)0.04—0.05S。所以，最快的故障切除時(shí)間為0.06—0.09S。

三.靈敏性

愛(ài)護(hù)裝置對(duì)在愛(ài)護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)稱(chēng)為愛(ài)護(hù)裝置的靈敏度。

為使愛(ài)護(hù)裝置的確起到愛(ài)護(hù)作用，要求其在各種運(yùn)行方式下都應(yīng)具有足夠的靈敏性。對(duì)相間

短路愛(ài)護(hù)來(lái)說(shuō)，不但在最大運(yùn)行性方式下三相金屬性短路時(shí)能夠靈敏動(dòng)作，而且在最小運(yùn)行

方式下也應(yīng)有足夠的靈敏度。

所謂最小運(yùn)行方式，是指故障時(shí)，流過(guò)愛(ài)護(hù)裝置的電流為最小的運(yùn)行方式。最大運(yùn)行方式是

指故障時(shí)流過(guò)愛(ài)護(hù)裝置的電流為最大的運(yùn)行方式。

愛(ài)護(hù)裝置的靈敏度用靈敏系數(shù)Ks來(lái)表示.

對(duì)反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)提升的愛(ài)護(hù)裝置，其靈敏系數(shù)為：

_愛(ài)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

S=愛(ài)護(hù)裝置的動(dòng)件值

對(duì)反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)降低的愛(ài)護(hù)裝置，其靈敏系數(shù)為：

_______________愛(ài)護(hù)裝置的動(dòng)作值_______________

S"愛(ài)護(hù)區(qū)末端金屬性短路對(duì)故障參數(shù)的最大計(jì)算值

各種不同的愛(ài)護(hù)裝置的靈敏系數(shù)是不同的，一般對(duì)主愛(ài)護(hù)的靈敏系數(shù)要求不小于1.5—2；對(duì)

后備愛(ài)護(hù)的靈敏系數(shù)要求不小于1.2—1.5。

四.牢靠性

愛(ài)護(hù)裝置的牢靠性是指在該愛(ài)護(hù)裝置規(guī)定的愛(ài)護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)當(dāng)動(dòng)作的故障時(shí)，它

應(yīng)牢靠動(dòng)作，而不應(yīng)當(dāng)拒動(dòng)。而在其他任何不屬于它的愛(ài)護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，它應(yīng)牢靠地不動(dòng)

作，而不應(yīng)當(dāng)誤動(dòng)。愛(ài)護(hù)裝置的拒動(dòng)或誤動(dòng)都會(huì)造成嚴(yán)峻的后果，使事故擴(kuò)大。

愛(ài)護(hù)裝置不能正確動(dòng)作的緣由主要有：繼電相及元件質(zhì)量差，安裝調(diào)試質(zhì)量不高，運(yùn)行維護(hù)

不當(dāng)或設(shè)計(jì)整定計(jì)算錯(cuò)誤，因此，為保證愛(ài)護(hù)的牢靠性，應(yīng)選用質(zhì)量高、動(dòng)作牢靠的繼電器

和元器件，愛(ài)護(hù)接線應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔，削減繼電器及串聯(lián)接點(diǎn)，提高安裝和調(diào)試質(zhì)量，加強(qiáng)維護(hù)

與管理。

愛(ài)護(hù)裝置的四個(gè)基本要求卻相互聯(lián)系，有時(shí)乂相互沖突，所以在裝設(shè)愛(ài)護(hù)時(shí)要從全局考慮。

一般來(lái)說(shuō)，在保證牢靠性的前提下，首先要滿(mǎn)意選擇性，對(duì)于非選擇性動(dòng)作是肯定不允許的。

第三節(jié)輸電線路的愛(ài)護(hù)

一.高頻愛(ài)護(hù)

1.高頻愛(ài)護(hù)的構(gòu)成及分類(lèi)

高頻愛(ài)護(hù)可分為三個(gè)主要部分：即愛(ài)護(hù)部分，收發(fā)信機(jī)部分，通道部分。如圖8—4所

/Ko

愛(ài)護(hù)部分是反映故障時(shí)的電氣量的變化；收發(fā)信機(jī)是發(fā)出高頻信號(hào)和接受高頻信號(hào)的裝置；

通道是傳送高頻信號(hào)的路徑。

高頻愛(ài)護(hù)按測(cè)量元件的實(shí)現(xiàn)原理分為：測(cè)量元件為方向元件的高頻方向愛(ài)護(hù)；測(cè)量元件為方

向阻抗元件的高頻距離愛(ài)護(hù)；測(cè)量元件為相位比較元件的高頻相差動(dòng)愛(ài)護(hù)。

2.相差動(dòng)高頻愛(ài)護(hù)的基本原理

相差動(dòng)高頻愛(ài)護(hù)是基于采用高頻電流信號(hào)比較被愛(ài)護(hù)線路兩端電流相位的原理構(gòu)成的。

如圖8—5所示，設(shè)電流從母線流向線路為正，由線路流向母線為負(fù)。當(dāng)愛(ài)護(hù)線路內(nèi)部故障

時(shí)，如圖8—5(a)兩端的電流1M與IN都從母線流向線路，同時(shí)為正方向，兩個(gè)電流同相，

相位差(p=0°,兩端愛(ài)護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)斷路器。而當(dāng)外部短路時(shí)，如圖8—5(b)電流iM從母

線流向線路為正，電流iN從線路流向母線為負(fù)，相位差(p=180°,兩端愛(ài)護(hù)不動(dòng)作。

相差動(dòng)高頻愛(ài)護(hù)的高頻信號(hào)可以按允許信號(hào)和閉鎖信號(hào)兩種方式工作，我們國(guó)家目前廣泛采

納按閉鎖方式工作的相差動(dòng)高頻愛(ài)護(hù)。在工頻電流的正半波，操作發(fā)信機(jī)發(fā)高頻信號(hào)；在工

頻電流的負(fù)半波，使發(fā)信機(jī)停止發(fā)信。如圖8—6所示，當(dāng)線路外部故障時(shí)，兩端工頻操作

電流相位相反，如圖中a、b所示。各端發(fā)信機(jī)均于工頻操作電流正半周時(shí)發(fā)信，于負(fù)半周

時(shí)停信，如圖中c、d所示，因而兩端收信機(jī)均收到連接不斷的信號(hào)，如圖中e所示。由于

高頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中有衰耗，故收信機(jī)收到對(duì)側(cè)發(fā)來(lái)信號(hào)的幅值要小一曲。此時(shí)收信機(jī)輸

出的電流為零，如圖中f所示。因兩側(cè)繼電器線圈中無(wú)電流通過(guò)，如圖中g(shù)所示，故愛(ài)護(hù)不

動(dòng)作。當(dāng)線路內(nèi)部故隙時(shí)，兩端工頻操作電流相位相同，如圖中a'和b'所示。兩端發(fā)信

機(jī)均于工頻操作電流正半波時(shí)發(fā)信，于負(fù)半波時(shí)停信。如圖中c'和d'所示。兩端收信機(jī)

收到斷續(xù)信號(hào)，如圖中e'所示。此時(shí)收信機(jī)輸出斷續(xù)的電流方波，如圖中f'所示，該方

波電流經(jīng)加工后使兩側(cè)繼電器線圈中有電流通過(guò)，如圖中g(shù)'所示，故愛(ài)護(hù)動(dòng)作。

3.高頻方向愛(ài)護(hù)工作原理

圖8-7是高頻閉鎖方向愛(ài)護(hù)的原理框圖。該圖只表示線路一側(cè)的高頻閉鎖方向愛(ài)護(hù)裝置，

線路另一側(cè)與其完全相同。圖中P-為反方向功率方向兀件，P+為正方向功率方向元件。當(dāng)

P-動(dòng)作時(shí)，一方面起動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)信，另一方面閉鎖P+掌握的停信回路。當(dāng)P+動(dòng)作時(shí)，延時(shí)

t2停止發(fā)信。當(dāng)P+動(dòng)作，且收不到高頻信號(hào)時(shí)可發(fā)出跳河命令。

以圖8-8雙側(cè)電源系統(tǒng)說(shuō)明該愛(ài)護(hù)的工作原理。

當(dāng)D點(diǎn)短路時(shí)，在AB線路上，A側(cè)P+動(dòng)作，B側(cè)P+動(dòng)作，而兩側(cè)的P?均不動(dòng)作。所以?xún)?/p>

側(cè)愛(ài)護(hù)滿(mǎn)意跳閘條件，短路器1、2跳閘，切除故障點(diǎn)。假如是在BC線路上故障，短路器

3、4跳閘。而短路器1、2由于B側(cè)P-動(dòng)作，發(fā)信機(jī)發(fā)唁，所以短路器1、2不動(dòng)作。

圖8-9為一個(gè)多電源環(huán)網(wǎng)，當(dāng)D點(diǎn)故障時(shí)，線路MN和MP上的功率流向如圖中實(shí)線所示,

而當(dāng)6DL跳閘后，MN線路上的功率流向?yàn)閺腘向M,如圖中虛線所示。

6DL跳閘前，MN線路上N側(cè)P-動(dòng)作，發(fā)出閉所信號(hào)，1DL、2DL均不跳閘，當(dāng)6DL跳開(kāi)

后MN線路上的功率方向發(fā)生變化，即N側(cè)P-返回，P+動(dòng)作，而M側(cè)P+返回，P-動(dòng)作。

假如N側(cè)P+動(dòng)作快，而M側(cè)P+返回慢，就會(huì)有一小段時(shí)間，兩側(cè)均為P+動(dòng)作，從而停止

發(fā)信，1DL、2DL愛(ài)護(hù)誤動(dòng)。解決的方法有兩種，其一是加延時(shí)，即先感受為區(qū)外故障，之

后若感受為區(qū)內(nèi)故障，連續(xù)停信時(shí)間必需大于60ms才能跳閘。其二是讓P-動(dòng)作優(yōu)先于P+,

一旦P-動(dòng)作則閉鎖P+動(dòng)作回路。這樣，在上述狀況下，一開(kāi)頭MN線路上N側(cè)P-動(dòng)作，由

于P-先動(dòng)作，閉鎖N側(cè)P+動(dòng)作回路，這樣在功率倒向后，仍能牢靠發(fā)出閉鎖信號(hào)。

二.距離愛(ài)護(hù)

所謂距離愛(ài)護(hù)，就是反應(yīng)故障點(diǎn)到愛(ài)護(hù)安裝處的距離，井依據(jù)該距離的遠(yuǎn)近確定動(dòng)作時(shí)

間的一種愛(ài)護(hù)裝置。當(dāng)故障點(diǎn)距愛(ài)護(hù)安裝處越近時(shí)，愛(ài)護(hù)感受到的距離越小，動(dòng)作時(shí)間就越

短；反之，當(dāng)故障點(diǎn)離愛(ài)護(hù)越遠(yuǎn)，愛(ài)護(hù)感受到的距離越大，動(dòng)作時(shí)間就越長(zhǎng)。這樣，故障將

總是由距故障點(diǎn)近的愛(ài)護(hù)首先切除，從而保證在任何外形電網(wǎng)中，故障線路都能有選擇地切

除。1.距離愛(ài)護(hù)的組成

⑴測(cè)量元件。作用是測(cè)量故障點(diǎn)至愛(ài)護(hù)安裝處的阻抗（距離），并與整定阻抗進(jìn)行比較，以

確定愛(ài)護(hù)是否動(dòng)作。測(cè)量元件通常采納阻抗繼電器，是愛(ài)護(hù)中的關(guān)鍵元件。

⑵起動(dòng)元件。它的主要作用是當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，馬上起動(dòng)整套愛(ài)護(hù)，并可兼作距離III短的測(cè)量

元件。起動(dòng)元件可采納電流繼電器或阻抗繼電器，也可采納反應(yīng)負(fù)序、零序電流或其他增量

的電流元件。

⑶方向元件。它是判別故障時(shí)短路功率的方向，防止在愛(ài)護(hù)安裝處反方向故障時(shí)誤動(dòng)。一般

采納功率方向繼電器，也可采納具有方向性的阻抗繼電器，兼作測(cè)量元件。

⑷時(shí)間元件。它的作用是建立距離II段和III段的動(dòng)作時(shí)限，以保證愛(ài)護(hù)動(dòng)作的選擇性。通常

采納時(shí)間繼電器或時(shí)間電路作時(shí)間元件。

2.距離愛(ài)護(hù)的基本原理

距離愛(ài)護(hù)的測(cè)量元件應(yīng)能則量故障點(diǎn)到愛(ài)護(hù)安裝處的距離。而測(cè)量故障點(diǎn)到愛(ài)護(hù)安裝處的距

離，實(shí)際上是測(cè)量故障點(diǎn)至愛(ài)護(hù)安裝處的線路阻抗。故障時(shí)，愛(ài)護(hù)安裝處的母線電壓。與

母線流向線路的電流i的比值即為故障點(diǎn)至愛(ài)護(hù)安裝處的線路阻抗ZKo若假設(shè)愛(ài)護(hù)用電流

互感器和電壓互感器變比均為I,則測(cè)量元件的阻抗Zm=Um/Ln=Si=ZK。測(cè)量元件將側(cè)得的

阻抗“與整定阻抗Zs進(jìn)行比較，當(dāng)ZmVZs時(shí)，表明故障在愛(ài)護(hù)范圍內(nèi)，愛(ài)護(hù)動(dòng)作；當(dāng)Zm

>Zs時(shí)，表明故障在愛(ài)護(hù)范圍外，愛(ài)護(hù)不動(dòng)作。所以距離愛(ài)護(hù)又叫低阻抗愛(ài)護(hù)。由于ZK只

與故障點(diǎn)到愛(ài)護(hù)安裝處的電離有關(guān)，基本上不受運(yùn)行方式的影響。

距離愛(ài)護(hù)的動(dòng)作時(shí)限t與故障點(diǎn)至愛(ài)護(hù)安裝處的距離1的關(guān)系，稱(chēng)為距離愛(ài)護(hù)的時(shí)限特性。

目前廣泛采納的是三段式階梯時(shí)限特性，如圖8—10所示。距離愛(ài)護(hù)的第I、II、III段與電

流愛(ài)護(hù)的第I、II、HI段相像，其根本不同之處是距離愛(ài)護(hù)各段的愛(ài)護(hù)范圍基本上不隨運(yùn)行

方式而轉(zhuǎn)變。為了保證選擇性，瞬時(shí)動(dòng)作的距離【段愛(ài)護(hù)范圍應(yīng)限制在本線路內(nèi)，如圖8—

10中愛(ài)護(hù)H段的測(cè)量元件的整定阻抗7即應(yīng)小于線路阻抗治“通常距離I段的愛(ài)護(hù)范圍為被

愛(ài)護(hù)線路全長(zhǎng)的80—85%,其動(dòng)作時(shí)間為元件的固有動(dòng)作時(shí)間。距離n段整定阻抗相像帶時(shí)

限電流速段，即其愛(ài)護(hù)范圍不超過(guò)相鄰下一線路距離I段的愛(ài)護(hù)范圍，同時(shí)在時(shí)限上與相鄰

的下一線路距離I段的動(dòng)作時(shí)限心進(jìn)行協(xié)作，即

t"=t'i+At

距離I段和II段可共同作為線路的主愛(ài)護(hù)。距離III段作為本線路距離I段、H段的近后備及

作相鄰下一線路得遠(yuǎn)后備愛(ài)護(hù)，其整定阻抗的選擇與過(guò)電流愛(ài)護(hù)相像，應(yīng)躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的

最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定，動(dòng)作時(shí)限也按階梯原則整定。

3.阻抗繼電器

⑴全阻抗繼電淵。全阻抗繼電器的特性圓是以坐標(biāo)原點(diǎn)

為圓心、以整定阻抗以為半徑所作的一個(gè)圓，如圖8—

11所示。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，當(dāng)測(cè)量阻抗Zj落在圓上時(shí)繼電

器剛好動(dòng)作，對(duì)應(yīng)此時(shí)的阻抗叫繼電器的動(dòng)作阻抗，以

Zdz.j表示。當(dāng)采納肯定值比較方式是，這種阻抗繼電器

的動(dòng)作阻抗條件是：

I九|W|ZmI

不論□與ii間相位差（P，此時(shí)總是成立的，因此全阻抗

繼電器無(wú)方向性。將式兩邊同乘以電流ij,則得動(dòng)作電

壓條件為

IiiZjI&IiZdI

電壓ijZj可通過(guò)中間變壓器TV取得，當(dāng)TV的輸入電壓為口時(shí)，使輸出電壓KuUj=ijZJo而LZj

可以通過(guò)電抗變壓器TL取得，當(dāng)輸入電流為ij時(shí)，使輸出電壓Kli=iz。故上式可寫(xiě)成

IKlUj|&IKjj|

移相得Iu/tIwIK./K,.|

由此可知，采納肯定值比較的全阻抗繼電器

可按圖8-12接線。這里有三個(gè)參數(shù)需辨別

清晰：①測(cè)量阻抗乙（繼電器端子上的感受

電抗），即U/I隨故障點(diǎn)與愛(ài)護(hù)安裝處之間

的距離而變。②動(dòng)作阻抗Z械j（繼電器剛好

動(dòng)作時(shí)的測(cè)量阻抗），即愛(ài)護(hù)范圍邊界短路

時(shí)的測(cè)量阻抗。③整定阻抗。.（依據(jù)動(dòng)作阻

抗選擇繼電器參數(shù)所打算的阻抗），其值

應(yīng)與動(dòng)作阻抗相近，整定阻抗預(yù)定了愛(ài)護(hù)范

圍。U圖8—12全阻抗繼電器原理接線圖

⑵方向阻抗繼電器

上述全阻抗繼電器無(wú)方向性，不能判別短路故障的方向，若采納它作測(cè)量元件，有時(shí)尚需另

加一個(gè)方向元件與之協(xié)作，而方向阻抗繼電器可滿(mǎn)意這一要求，其特性圓是一個(gè)以整定阻抗

Zzd為直徑，圓周過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的圓，如圖8—13所示。園內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。當(dāng)愛(ài)護(hù)正方向故隙時(shí).，

測(cè)量阻抗Zj位于第I象限，只要Zj落在園內(nèi)，繼

電器就動(dòng)作,而愛(ài)護(hù)反方向短路時(shí)，Zj位于第III象

限，不行能落在園內(nèi)，繼電器就不會(huì)動(dòng)作，故該繼

電器的動(dòng)作具有方向性。

三.電流速斷愛(ài)護(hù)

第四節(jié)發(fā)電機(jī)愛(ài)護(hù)

一.發(fā)電機(jī)的縱差?lèi)?ài)護(hù)

發(fā)電機(jī)的縱差?lèi)?ài)護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其

引出線的相間短路，是發(fā)電機(jī)的主要愛(ài)護(hù)。

1.帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機(jī)縱差?lèi)?ài)護(hù)

圖方向陰抗繼電器的動(dòng)作特性

圖8—14為帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機(jī)縱差?lèi)?ài)護(hù)原理接線8—13

圖，愛(ài)護(hù)采納三相式接線，1KD-3KD為差動(dòng)繼電器。在差動(dòng)回路的中性線上接有斷線監(jiān)

視電流繼電器KMD,KPO為出口中間繼電器，其線圈上并聯(lián)的電阻R「是為了提高信號(hào)繼

電器KS的牢靠性。愛(ài)護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)按在正常狀況卜，電流互感器二次斷線時(shí)愛(ài)護(hù)不動(dòng)作

的條件整定。即

IpU=Krel【LG

斷線監(jiān)視繼電器的動(dòng)作電流【PUK應(yīng)按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流整定，一般為

IpuK=0.2ILG/nT

整定之后還應(yīng)按愛(ài)護(hù)范圍內(nèi)的最小短路電流來(lái)校驗(yàn)靈敏度，一般要求不小于2。在靠近中性

點(diǎn)發(fā)生相間短路時(shí)，短路電流特別小，愛(ài)護(hù)可能不動(dòng)作，即為縱差動(dòng)愛(ài)護(hù)的死區(qū)。

2.采納BCH—2型差動(dòng)繼電器的發(fā)電機(jī)縱差?lèi)?ài)護(hù)

如圖8—15為BCH—2型差

動(dòng)繼電器構(gòu)成的發(fā)電機(jī)縱差?lèi)?ài)護(hù)

原理圖。當(dāng)電流互感器一次回路斷

線時(shí),斷線相差動(dòng)繼電器的差動(dòng)線

圈及其三個(gè)平衡線圈中均通過(guò)數(shù)

值相等的負(fù)荷電流，由于每相繼電

器的差動(dòng)線圈與平衡線圈反極性

串聯(lián)，因此，斷線相差動(dòng)繼電器鐵

心中的工作磁通相互抵消,該繼電

器不會(huì)動(dòng)作。在非斷線相的差動(dòng)繼

電器中，只有平衡線圈通過(guò)負(fù)荷電

流，只要適當(dāng)?shù)倪x擇平衡線圈的匝

數(shù)，就可以使非斷線繼電器不動(dòng)

作。一般經(jīng)過(guò)選擇有：

IpUK=0.55Ig

可見(jiàn)動(dòng)作電流小，故內(nèi)部短路時(shí)靈敏度高，以稱(chēng)之為高靈敏度的縱差?lèi)?ài)護(hù)。

二.發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路愛(ài)護(hù)

發(fā)電機(jī)繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，縱差動(dòng)愛(ài)護(hù)不能反應(yīng)，所以裝設(shè)了發(fā)電機(jī)匝間短路愛(ài)護(hù)。

1.橫差電流愛(ài)護(hù)

對(duì)于定子繞組的每一支路中性點(diǎn)側(cè)都有引出端的發(fā)電機(jī)，可以采納定子繞組單繼電器的橫差

電流愛(ài)護(hù)，其愛(ài)護(hù)的接線原理如圖8—16所示。一般依據(jù)運(yùn)行閱歷，愛(ài)護(hù)的動(dòng)作電流通常取

為發(fā)電機(jī)額定電流的20—30%,即

Ipu=(0.2—0.3)Ie

當(dāng)短路的叱數(shù)特別少時(shí)，中性連線的電流很小,因此愛(ài)護(hù)將不動(dòng)作，消失死區(qū)。

2.反應(yīng)零序電壓的匝間短路愛(ài)護(hù)

發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行及相間短路時(shí)，無(wú)零序電

壓。定子繞組單相接地時(shí)，故障相對(duì)地電壓等于

零，中相點(diǎn)對(duì)地電壓提升為相電壓，此時(shí)三相定

子繞組對(duì)中性點(diǎn)的電壓仍舊對(duì)稱(chēng)，不消失零序電

壓。若定子繞組發(fā)生匝間短路，則機(jī)端三相對(duì)中

性點(diǎn)電壓不對(duì)稱(chēng)，因而消失零序電壓，因此可采

用此零序電壓來(lái)構(gòu)成定子繞組的匝間短路愛(ài)護(hù)。

其原理接線如圖8-17所示。此種愛(ài)護(hù)仍存在死

區(qū)。

3.反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流的匝間短路愛(ài)護(hù)

發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，定子繞組電流

中有負(fù)序重量，負(fù)序重量建立的負(fù)序磁場(chǎng)，以同

步轉(zhuǎn)速沿與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。因

此，負(fù)序磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二次諧波電勢(shì)，轉(zhuǎn)子回路中消失了二次諧波電流，采用該

二次諧波電流，可以實(shí)現(xiàn)匝間短路

愛(ài)護(hù)。圖8-18示出了該愛(ài)護(hù)的原

理圖。采納負(fù)序功率方向繼電器后，

愛(ài)護(hù)的整定值只需按躲開(kāi)與發(fā)電機(jī)

正常運(yùn)行時(shí)允許的最大不對(duì)稱(chēng)度相

對(duì)應(yīng)的在轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)的二次諧波

電流來(lái)整定，其靈敏度較高。

三.發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地愛(ài)護(hù)

發(fā)電機(jī)定子外殼是接地的，當(dāng)圖8—18反應(yīng)轉(zhuǎn)子二次諧波電流的匝間短路保護(hù)原理庭圖

某相絕緣損壞發(fā)生對(duì)外殼短路時(shí)就1一負(fù)序電流過(guò)濾器；2—負(fù)序電壓過(guò)濾器；

3—二次諧波過(guò)濾器；P2一負(fù)序功率方向繼電器；

是單相接地，單相接地發(fā)生的機(jī)會(huì)12一二次諧波電流繼電器

比匝間或相間短路多。一般規(guī)定，發(fā)生單相接地時(shí)，接地電流小于5A時(shí)，一般裝設(shè)作用于

信號(hào)的接地愛(ài)護(hù)；當(dāng)接地電流大于5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)作用于跳閘的單相接地愛(ài)護(hù)。

1.反應(yīng)零序電流的定子繞組單相接地愛(ài)護(hù)

反應(yīng)零序電流的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地愛(ài)護(hù)，通常用于并聯(lián)在發(fā)電機(jī)電壓母線上運(yùn)行的發(fā)

電機(jī)。采用發(fā)

電機(jī)內(nèi)、外部

接地時(shí)，流過(guò)

零序電流互

感器的零序

電流差別較

大的特點(diǎn)，愛(ài)

護(hù)將有足夠

的靈敏型，如

圖8—19所

圖8—19反應(yīng)零序電流的單相接地保護(hù)原理接線圖

示。愛(ài)護(hù)的動(dòng)作電流可只按躲開(kāi)外部單相接地時(shí)流過(guò)零序電流互感器的零序電流和正常狀況

下零序電流互感器二次側(cè)消失的不平衡電流來(lái)整定。愛(ài)護(hù)一般帶有1—2S的時(shí)限，以躲開(kāi)

外部單相接地時(shí)暫態(tài)電容電流的影響。

2.反應(yīng)零序電壓的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接

地愛(ài)護(hù)

對(duì)于發(fā)電機(jī)一變壓器組，接地電容電流較

少，所以一般裝設(shè)反應(yīng)零序電壓的接地愛(ài)

護(hù)，如圖8—20所示。從機(jī)端電壓互感器開(kāi)

口三角側(cè)取得3Uo，過(guò)電壓繼電器KV通過(guò)

三次諧波濾過(guò)器接于開(kāi)口三角形的兩端。電

壓繼電器的動(dòng)作電壓可整定為IOV左右。

3.具有100%愛(ài)護(hù)范圍的發(fā)電機(jī)定子繞組接d9

地愛(ài)護(hù)

上面兩種發(fā)電機(jī)定子單相接地愛(ài)護(hù)都存在

著死區(qū)，采用3次諧波電壓和基波零序電壓

可構(gòu)成的雙頻式100%定子接地愛(ài)護(hù)，如圖

8—21所示。圖中，ON和Us分別表示由中

圖8—20反應(yīng)零序電壓的發(fā)電機(jī)定子繞蛆

性點(diǎn)和機(jī)端取得的溝通電壓，由電抗變壓擲的接地保護(hù)原理接線圖

1TL的一次繞組與電容Ci組成對(duì)3次諧波

串聯(lián)諧振電

路，由電感Li

和電容C3組

成基波串聯(lián)

諧振電路，因

此加于整流

橋ZL1的溝

通電壓基本

上是3次諧波

電壓，該電壓

與機(jī)端3次諧

波電壓成比

例。ZL1的整

流電壓經(jīng)C5

濾波后作為

動(dòng)作量加入

執(zhí)行元件。電

圖8—21雙頻式100%發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)原理接點(diǎn)圖

抗變壓器2TL（a）一次系統(tǒng)接線圖；（b）保護(hù)原理接線圖

的一次繞組

與電容C2組成3次諧波串聯(lián)諧振電路，電感L2與電容C4組成基波串聯(lián)諧振電路，因此加

于整流橋ZL2的溝通電壓基本上也是3次諧波電壓，該電壓與中性點(diǎn)3次諧波電壓成比例。

ZL2的整流電壓經(jīng)C6濾波后作為制動(dòng)量加入執(zhí)行元件。執(zhí)行元件兩端電壓為：

Uab=|US3|—|UN3I

正常狀況下，|Os3|v|tlN3l，UabVO,執(zhí)行元件不動(dòng)作：而在aV50%處發(fā)生單相接地故障

時(shí)，IUs3l>IUN3l，uab>o,執(zhí)行元件動(dòng)作。調(diào)整電位器即便可轉(zhuǎn)變愛(ài)護(hù)的整定值。中間

變壓器TV的一次側(cè)接至機(jī)端電壓互感器1TV的開(kāi)口三角形側(cè)，反應(yīng)機(jī)端基波零序電壓。經(jīng)

整流橋ZL3整流和n型濾波器濾波后的直流電壓加于電位器R小調(diào)整其滑動(dòng)端，可以轉(zhuǎn)變

基波零序部分的啟動(dòng)電壓。當(dāng)接地靠近機(jī)端時(shí)，基波零序電壓較高，執(zhí)行元件動(dòng)作。由上述

可見(jiàn)，3次諧波電壓部分用于反應(yīng)a<50與范圍內(nèi)的接地故障，故障點(diǎn)越靠近中性點(diǎn)，該部

分愛(ài)護(hù)的靈敏性越高；基波零序電壓部分用于反應(yīng)a>15%范圍內(nèi)的接地故障，故障點(diǎn)越接

近機(jī)端，該愛(ài)護(hù)部分的靈敏性越高。這樣，雙頻式愛(ài)護(hù)構(gòu)成了有100%愛(ài)護(hù)區(qū)的定子繞組單

相接地愛(ài)護(hù)。

四.發(fā)電機(jī)失磁愛(ài)護(hù)

1.失磁愛(ài)護(hù)的判據(jù)

發(fā)電機(jī)失磁愛(ài)護(hù)的主要判據(jù)都是依據(jù)失磁后發(fā)電機(jī)定子回路的參數(shù)變化來(lái)推斷的。一般

主要判據(jù)有以下三種：

⑴監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率方向的變化。

⑵監(jiān)測(cè)機(jī)端測(cè)量阻抗是否落入靜態(tài)邊界圓內(nèi)。

⑶監(jiān)測(cè)機(jī)端測(cè)量阻抗是否落入異步阻抗圓內(nèi)。

為了防止失磁愛(ài)護(hù)在其它非失磁狀況下誤動(dòng)，還應(yīng)在主判據(jù)的基礎(chǔ)上再加入一些閉鎖措施。

通常稱(chēng)這些措施為幫助判據(jù)。在失磁愛(ài)護(hù)中，常用幫助判據(jù)主要有以下五種：

⑴轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓降低。

⑵負(fù)序重量消失。因失磁過(guò)程中，定子二相電路仍舊是對(duì)稱(chēng)的，無(wú)負(fù)存重量消失，而在發(fā)生

各種短路時(shí)，總是伴隨有負(fù)序重量消失，即使是三相短路，在短路初期也會(huì)短時(shí)消失負(fù)序重

量。

⑶采用延時(shí)躲過(guò)系統(tǒng)振蕩，由于發(fā)生振蕩時(shí)，失磁阻抗繼電器總是周期性地動(dòng)作，而失磁失

步后，測(cè)量阻抗則穩(wěn)定地落在異步阻抗圓內(nèi)。

⑷電壓回路斷線閉鎖。以防止電壓互感器二次斷線時(shí)阻抗元件動(dòng)作。

⑸采用操作閉鎖。例如當(dāng)發(fā)電機(jī)并列時(shí)，為防止失磁阻抗繼電器的誤動(dòng)，可采納操作閉鎖的

方法將失磁愛(ài)護(hù)閉鎖，并列完成后再自動(dòng)投入失磁愛(ài)護(hù)。

2.失磁愛(ài)護(hù)的構(gòu)成及原理

圖8-22是一種以靜穩(wěn)邊界圓為主判據(jù)，轉(zhuǎn)子低電壓為幫助判據(jù)的失磁愛(ài)護(hù)原理方框圖。

圖中Z為失磁阻抗繼電器，其動(dòng)作特性為靜穩(wěn)邊界阻抗圓。UV為低電壓元件，UV為轉(zhuǎn)子

低電壓元件。當(dāng)發(fā)生失磁故障時(shí)，如母線電壓降低到保證系統(tǒng)平安運(yùn)行的允許電壓一下，同

時(shí)，轉(zhuǎn)子低電壓元件動(dòng)作，則匕有輸出，經(jīng)延時(shí)L跳河。延時(shí)L用以躲開(kāi)振蕩過(guò)程中短時(shí)

的電壓降低，一般取0.5—1S。假如失磁后機(jī)端測(cè)量阻抗進(jìn)入靜穩(wěn)邊界圓內(nèi)，Z元件動(dòng)作，

同時(shí)轉(zhuǎn)子低電壓元件動(dòng)作，丫2有輸出，經(jīng)時(shí)間元件t2延時(shí)跳閘。匕動(dòng)作后馬上發(fā)出失磁信號(hào),

說(shuō)明發(fā)電機(jī)已與系統(tǒng)失去同步。延時(shí)匕躲過(guò)系統(tǒng)振蕩與自同期并列的影響，一般取1—1.5So

在發(fā)電機(jī)外部短路或電壓互感器二次回路斷線時(shí)，由于ULV元件不會(huì)動(dòng)作，因而失磁愛(ài)護(hù)不

會(huì)誤動(dòng)。當(dāng)電壓互感器斷線時(shí)，可由IV元件經(jīng)延時(shí)，七發(fā)出失壓信號(hào)。

第五節(jié)變壓器愛(ài)護(hù)

一.變壓器瓦斯愛(ài)護(hù)

在油浸式變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時(shí).，由于故障點(diǎn)電弧的作用，變壓器油及其它絕緣材料

分解.，產(chǎn)生氣體，采用這種氣體實(shí)現(xiàn)的愛(ài)護(hù)稱(chēng)為瓦斯愛(ài)護(hù)。瓦斯愛(ài)護(hù)的測(cè)量元件是氣體繼電

器，它安裝在變壓器油箱與油枕間的連接管道上。為便于氣流順當(dāng)通過(guò)氣體繼電器，變壓器

的頂蓋與水平面間應(yīng)有1—1.5%的坡度，連接管道應(yīng)有2—4%的坡度。

瓦斯繼電器的型式較多，這里以性能較好的開(kāi)口杯擋板式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行

介紹。開(kāi)口杯擋板式氣體繼電器的結(jié)構(gòu)如圖

8-23所示。上部有一個(gè)附帶永久磁鐵4的

開(kāi)口杯5,下部有一面附帶永久磁鐵11的擋

板10。正常狀況下，繼電器內(nèi)布滿(mǎn)油，開(kāi)口

杯在油的浮力與重錘6的作用下，處于上翹

位置，永久磁鐵4遠(yuǎn)離干簧接點(diǎn)15,干簧接

點(diǎn)15斷開(kāi)。擋板10在彈簧9的保持下，處

于正常位置，其附帶的永久磁鐵11遠(yuǎn)離干

簧接點(diǎn)13,干簧接點(diǎn)13牢靠斷開(kāi)。

當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生稍微故障時(shí)，產(chǎn)生少量氣

體，匯合在瓦斯繼電器的上部，迫使瓦斯繼11

ID

電器內(nèi)油面下降，使開(kāi)口杯露出油面。物體

12

在氣體中所受浮力比在油中受到的浮力小，

圖8—23開(kāi)口杯擋板式氣體繼電器結(jié)構(gòu)圖

因而開(kāi)口杯失去平衡，繞地落下，永久磁鐵1—里；2一頂棄；3—?dú)馊?—永久磁鐵；

5一開(kāi)口杯；6一重錘；7一探針；8一并口銷(xiāo)；

隨之落下，接通干簧觸點(diǎn)，發(fā)生輕瓦斯動(dòng)

49一彈簧；10一擋板；11一永久磁鐵；12—螺

作信號(hào)。當(dāng)變壓器嚴(yán)峻漏油時(shí)，同樣會(huì)發(fā)生桿；13—干簧觸點(diǎn)（重瓦斯用）；14一調(diào)節(jié)桿

；15一千簧觸點(diǎn)（輕瓦斯用）；16—套管

“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。

當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)峻故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，形成劇烈油流，油流從油箱通過(guò)瓦

斯繼電器沖向油枕，該油流速度將超過(guò)重瓦斯（下?lián)醢澹┱ǖ挠土魉俣?，油流?duì)擋板的沖

擊力將克服彈簧的作用力,擋板被

沖動(dòng)，永久磁鐵靠近干簧接點(diǎn)，使

干簧接點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘脈沖，斷

開(kāi)變壓器各電源側(cè)的斷路器。

瓦斯愛(ài)護(hù)的原理接線如圖8—24

所示，瓦斯繼電器KG的輕瓦斯觸

點(diǎn)（上觸點(diǎn)）閉合，延時(shí)發(fā)出“輕

瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。重瓦斯觸點(diǎn)（下

觸點(diǎn)）閉合后，經(jīng)信號(hào)繼電器KS、

切換壓板，起動(dòng)出口中間繼電器

KPO,作用于跳開(kāi)變壓器斷路器。出口中間繼電器是自保持中間繼電器,，切換壓板的作用是

轉(zhuǎn)變重瓦斯的出口方式，當(dāng)變壓器換油或氣體繼電器試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)切換壓板，將愛(ài)護(hù)換接于

電KIR回路，以防止重瓦斯誤動(dòng)跳閘。

二.變壓器縱差動(dòng)愛(ài)護(hù)

變壓器縱差動(dòng)愛(ài)護(hù)主要用來(lái)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部、套管及引出線上的各種短路故障。其

原理接線如圖8-25所示。變壓器兩

側(cè)裝設(shè)的電流互感器按循環(huán)電流法接

線，兩電流互感器之間為縱差動(dòng)愛(ài)護(hù)

的愛(ài)護(hù)范圍。由于變壓器兩側(cè)電流的

大小和相位都不相同，兩側(cè)互感器的

型式、變比和接線方式也不相同，并

且在靠近電源側(cè)有勵(lì)磁電流存在，特

殊是在空載合閘時(shí)，將有很大的勵(lì)磁

涌流消失。這些特點(diǎn)都將導(dǎo)致差動(dòng)回

路中的不平衡電流大大增加，使變壓

器的縱差動(dòng)愛(ài)護(hù)處于不利的工作條件

卜，這就構(gòu)成了變壓器縱差?lèi)?ài)護(hù)的特

殊性。所以為保證愛(ài)護(hù)的牢靠性，應(yīng)

實(shí)行措施減小或消退不平衡電流對(duì)愛(ài)

護(hù)的影響。一般實(shí)行的措施有：

⑴當(dāng)變壓器采納Y/A接線時(shí)，變壓器圖8—25變壓器期差動(dòng)保護(hù)原理接線圖

兩側(cè)的電流互感器應(yīng)采納A/Y接線，以實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償。

⑵當(dāng)變壓器兩側(cè)的電流互感器的變比不能抱負(fù)匹配時(shí)，應(yīng)增設(shè)平衡線圈，實(shí)現(xiàn)數(shù)值補(bǔ)償。

⑶對(duì)于空載合閘時(shí)消失的勵(lì)磁涌流，可采納帶短路線圈的速飽和型差動(dòng)繼電器來(lái)消退這種影

響。

⑷對(duì)于外部短路時(shí)所產(chǎn)生的不平衡電流，可通過(guò)提高愛(ài)護(hù)的整定值躲開(kāi)這種影響。

變壓器縱差動(dòng)愛(ài)護(hù)的整定原則

⑴按躲過(guò)變壓器空載合閘和外部短路故障后，電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流整定。

U=KKIN

式中：KK一牢靠系數(shù)，取1.3；

L一變壓器額定電流。

⑵按躲過(guò)外部短路時(shí)的最大不平衡電流整定。

Idz=Kklbp.nax=KK(0.2Ik.na.x)

式中：KK—牢靠系數(shù)，取1.3;

Ibp.<mx—最大不平衡電流；

Ik.皿一外部故障時(shí)最大短路電流的周期重量。

⑶考慮電流互感器二次回路斷線，按躲過(guò)變壓器正常運(yùn)行的最大負(fù)荷電流整定。

Idz=KKI?I.iiax

式中：降一牢靠系數(shù)，取1.3；

Im山一變壓器正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流，在最大負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可用變壓

器的額定電流。

可依據(jù)以上三個(gè)條件算出的結(jié)果，選用其中最大者作為整定值。

三.變壓器的接地愛(ài)護(hù)

1.中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流愛(ài)護(hù)

圖8-26示出了中

性點(diǎn)直接接地雙繞

組變壓器的零序電

流愛(ài)護(hù)原理圖。愛(ài)護(hù)

用電流互感器接于

中性點(diǎn)引出線上，其

額定電壓可選擇低

一級(jí)的，其變比依據(jù)

接地短路電流引起

的熱穩(wěn)定和電動(dòng)力

穩(wěn)定條件來(lái)選擇。愛(ài)

護(hù)的動(dòng)作電流按與

被愛(ài)護(hù)側(cè)母線零序圖8—26中性點(diǎn)直接接地變壓器零序電流保護(hù)原理圖

電流愛(ài)護(hù)后備段在靈敏系數(shù)上協(xié)作的條件整定。愛(ài)護(hù)的靈敏度按后備愛(ài)護(hù)范圍末端接地短路

校驗(yàn)，靈敏度不小于1.2。愛(ài)護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比引出線零序電流后備段的最大動(dòng)作時(shí)限大一

個(gè)階梯時(shí)限。

2.中性點(diǎn)可能接地或不接地變壓器的接地短路愛(ài)護(hù)

⑴分級(jí)絕緣變壓器

分級(jí)絕緣變壓器，其中性點(diǎn)的耐壓強(qiáng)度較低，若中性點(diǎn)未裝放電愛(ài)護(hù)，為防止中性點(diǎn)絕緣在

工頻過(guò)電壓作用下?lián)p壞，不允許在無(wú)接地中性點(diǎn)的狀況下帶接地故障點(diǎn)運(yùn)行，因此，當(dāng)發(fā)生

接地故障時(shí)，應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地變壓器，然后切除中性點(diǎn)接地變壓器。圖8—27示出了

這種變壓器（無(wú)放電間隙）接地愛(ài)護(hù)的原理接線圖，其中匕＞t2。

⑵全絕緣變壓器

全絕緣變壓器的接地故障爰護(hù)原理框圖如圖8-28所示。變壓器除裝設(shè)零序電流愛(ài)護(hù)外，還

增設(shè)零序電壓愛(ài)護(hù)，作為變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)的愛(ài)護(hù)。零序電壓元件的動(dòng)作值應(yīng)躲開(kāi)

部分中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時(shí)，愛(ài)護(hù)安裝處可能消失的最大零序電壓，一般可取

UPuo=l80Vo由于零序電壓愛(ài)護(hù)僅在系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，且中性點(diǎn)接地的變壓器已全部斷

開(kāi)后才動(dòng)作，因此愛(ài)護(hù)的動(dòng)作時(shí)限無(wú)需與電網(wǎng)中其它接地愛(ài)護(hù)的動(dòng)作時(shí)限相協(xié)作，可以整定

的很小。為躲開(kāi)電網(wǎng)單相接地短路時(shí)的暫態(tài)過(guò)程的影響，愛(ài)護(hù)通常帶0.3—0.5S的延時(shí)。

第六節(jié)微機(jī)型線路愛(ài)護(hù)

本節(jié)以WXH—11型系列微機(jī)型線路愛(ài)護(hù)為列說(shuō)明其結(jié)構(gòu)。

一.硬件原理

該裝置配置有高頻、距離、零序和綜合重合閘的四個(gè)CPU插件，管理人機(jī)對(duì)話、打卬、多

CPU之間通信的接口插件，變換插件，以VFC為原理的兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換插件，開(kāi)關(guān)量輸出、

開(kāi)關(guān)量輸入、規(guī)律、跳閘、信號(hào)，告警及逆變電源插件。

接口插件面板上裝有復(fù)位犍、液晶顯示器、鍵盤(pán)、打印機(jī)插座，主要電路作用如下：

I.與各CPU進(jìn)行串行通，言的接口電路

接口插件主要完成人機(jī)對(duì)

話及巡檢等功能，而這些

功能依靠于各單片機(jī)的串

行接口、該插件單片機(jī)內(nèi)

串行接口與各愛(ài)護(hù)插件的

串行口按輻射狀相連，每

08-29串行通信的接口電路

個(gè)愛(ài)護(hù)插件都可以同接口進(jìn)行雙向的串行通信，而各愛(ài)護(hù)插件之間不能相互通信，如圖8-

29所示。圖中CPU。、CPU、CPU?、CPU3、CPU分別代表接口、高頻、距離、零序電流

和綜合插件。正常運(yùn)行狀態(tài)，接口插件不斷地通過(guò)串行口向各CPU插件發(fā)出巡檢令，當(dāng)各

CPU均正常時(shí)，應(yīng)分別作出回答。假如某一CPU插件自檢出硬件故障，一方面驅(qū)動(dòng)該CPU

告警繼電器，?方面收到巡檢令后向接口插件傳送故障信息及出錯(cuò)碼，接口插件收到錯(cuò)碼后，

驅(qū)動(dòng)總告警繼電器，并顯示（或打?。┏龉收闲畔ⅰ＜偃缃涌诓寮l(fā)巡檢令，某一CPU未

作回答，則接口插件通過(guò)外部復(fù)位開(kāi)關(guān)量輸出強(qiáng)制使該CPU復(fù)位，然后再發(fā)巡檢令，假如

仍得不到回答，則驅(qū)動(dòng)總告警開(kāi)關(guān)量輸出，并顯示（或打印）出該CPU出錯(cuò)信息。采納先

復(fù)位后報(bào)警是為了防止某一愛(ài)護(hù)插件因干擾造成程序出錯(cuò)但無(wú)硬件損壞時(shí)，可在復(fù)位后使其

恢復(fù)正常工作，不必告警。假如人機(jī)對(duì)話插件發(fā)生故障而不能執(zhí)行循環(huán)檢測(cè)程序時(shí)，其它

CPU插件在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)收不到巡檢命令，就驅(qū)動(dòng)巡檢中斷繼電器告警。

2.鍵盤(pán)輸入電路

通過(guò)鍵盤(pán)并借助于液晶顯示可以輸入命令、地址和數(shù)據(jù)。

3.液晶顯示電路

正常運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)顯示器顯示裝置的工作狀態(tài)，調(diào)試時(shí)，可顯示命令、數(shù)據(jù)。

4.硬件時(shí)鐘電路

正常時(shí)可自動(dòng)、手動(dòng)設(shè)置半、月、口、時(shí)、分、秒，并自動(dòng)辨別月結(jié)束。其電源由直流供電，

直流電消逝時(shí)，山電池供電，以保持時(shí)鐘連續(xù)運(yùn)行。

5.硬件自復(fù)位電路

如圖8—30所示，每隔500ms由

MC146818的SQW端發(fā)送一標(biāo)準(zhǔn)脈

沖，給74LS393計(jì)數(shù)器的輸入端，

8031單片機(jī)定時(shí)對(duì)74LS393計(jì)數(shù)器

進(jìn)行檢測(cè)并清零。假如接II插件由

于程序出錯(cuò)不能對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢測(cè)

并清零，那么經(jīng)過(guò)肯定的時(shí)間，

74LS393計(jì)數(shù)器將通過(guò)其2QD端向

8031發(fā)復(fù)位信號(hào)，使接匚插件重新圖8—30自復(fù)位電路

投入正常工作。此外，接口插件設(shè)

有兩路開(kāi)入量，即啟動(dòng)反饋開(kāi)入量與外部P鍵開(kāi)入量，通過(guò)啟動(dòng)反饋來(lái)完成整理總報(bào)告的

功能，通過(guò)外部P鍵開(kāi)入展來(lái)完成復(fù)制總報(bào)告功能。

第七節(jié)廠用電源快速切換裝置

一.廠用電源切換方式

在發(fā)電廠中，保證廠用電連續(xù)牢靠供電是保證發(fā)電機(jī)組平安運(yùn)行的基本條件，廠用工作

電源和備用電源之間的快速切換是實(shí)現(xiàn)廠用電連續(xù)牢靠供電的重要手段，按工作電源和備用

電源之間的切換方式不同，分為以下幾種類(lèi)型。

I.按開(kāi)關(guān)動(dòng)作挨次分類(lèi)

⑴并聯(lián)切換。先合上備用電源，兩電源短時(shí)并聯(lián)，再跳開(kāi)工作電源，這種方式多用于正常切

換。并聯(lián)切換方式又分為并聯(lián)自動(dòng)切換和并聯(lián)半自動(dòng)切換兩種。

⑵串聯(lián)切換。先跳開(kāi)工作電源，再合上備用電源，母線斷電時(shí)間至少為備用開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間，

此中方式多用于事故切換，

⑶同時(shí)切換。這種方式介于并聯(lián)切換和串聯(lián)切換之間。合備用電源命令在跳工作電源命令發(fā)

出之后、工作電源開(kāi)關(guān)跳開(kāi)之前發(fā)出。母線斷電時(shí)間大于。而小于備用電源開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間，

可設(shè)置延時(shí)來(lái)調(diào)整。這種方式既可用于正常切換，也可用于事故切換。

2.按啟動(dòng)緣由分類(lèi)

⑴正常切換。由運(yùn)行人員手動(dòng)啟動(dòng)，快切裝置按事先設(shè)定的手動(dòng)切換方式(并聯(lián)、同時(shí))進(jìn)

行分合閘操作。

⑵事故切換。由愛(ài)護(hù)啟動(dòng)，發(fā)變組、廠用變和其他愛(ài)護(hù)出口跳工作進(jìn)線開(kāi)關(guān)的同時(shí)，啟動(dòng)快

切裝置進(jìn)行切換，快切裝置按事先設(shè)定的自動(dòng)切換方式(串聯(lián)、同時(shí))進(jìn)行分合閘操作。

⑶不正常切換。有兩種狀況，一是母線失壓，母線電壓低于整定電壓達(dá)到整定時(shí)間后，裝置

自行啟動(dòng)，并按自動(dòng)方式進(jìn)行切換。二是工作開(kāi)關(guān)誤跳，由工作開(kāi)關(guān)幫助接點(diǎn)啟動(dòng)裝置，在

切換條件滿(mǎn)意時(shí)合上備用電源。

3.按切換速度分類(lèi)

按切換速度可分為：快速切換、短延時(shí)切換、同期捕樸捉切換、長(zhǎng)延時(shí)切