1、第一章 線路保護1 線路縱聯保護1.1縱聯方向保護 縱聯方向保護基本原理故障線路的特征是：兩側的均動作，兩側的均不動作，這在非故障線路中是不存在的。而非故障線路的特征是：兩側中有一側（近故障點的一側）不動作、可能動作，這在故障線路中是不存在的。采用閉鎖信號時，在不動作或動作的這一側一直發高頻信號，如圖所示。采用允許信號時，在動作且不動作的這一側一直發高頻信號。 閉鎖式縱聯方向保護簡略原理框圖（1）高定值起動元件動作。只有高定值起動元件動作后程序才進入故障計算程序，方向元件及各個邏輯功能才開始計算判斷，保護才可能跳閘。因此可以說只有高定值起動元件動作后縱聯保護才真正開放。否則保護是不開放的，程序

2、執行的是正常運行程序。在正常運行程序中安排的工作只是開入量狀態的檢查、通道試驗等工作。在正常運行程序中是不可能去跳閘的。（2）元件不動作。（3）曾經收到過8ms的高頻信號。（4）元件動作。同時滿足上述四個條件時去停信。（5）收信機收不到信號。同時滿足上述五個條件8ms后即可起動出口繼電器，發跳閘命令。 把元件換成阻抗元件，取消元件就是縱聯距離保護發跳閘命令的條件。閉鎖式縱聯方向保護介紹l 為什么要用兩個方向元件l 為什么要用靈敏度不同的兩個起動元件；l 遠方起信的設置；l 為什么要先收信8ms后才允許停信；l 收到三相TWJ動作信息后高頻保護做些什么？；l 保護動作停信的作用；l 功率倒向問題

3、；l 通道檢查。（一）為什么要用兩個方向元件縱聯方向保護用 、 兩個方向元件, 而且這兩個方向元件在靈敏度和動作速度上滿足上述要求，并體現反方向方向元件動作閉鎖保護優先的原則后，在復雜故障情況下（例如功率倒向），有利于保護不會誤動（見后面分析）。另一方面在保護中有兩種原理的方向元件和，在某一些區外故障時，例如雙回線或環網中某故障點短路時，非故障線路兩端可能不同原理的兩個正方向方向繼電器同時動作，但只要有一側的某一原理的反方向方向繼電器動作立即發信閉鎖兩側保護就可以避免保護的誤動。 （二）為什么要用靈敏度不同的兩個起動元件?如果只用一個起動元件（例如定值是1A)的話，該起動元件動作后既起動發信又

4、開放保護。從理論上說總能在全系統找到某一個點，在這點短路時流過MN線路的電流恰好是1A。由於各種誤差的影響，可能近故障點的N側起動元件不起動，而遠離故障點的M側起動元件起動。于是M側起動發信并開放保護。此時N側保護由于起動元件未起動一直沒有發信，于是M側保護同時滿足上述跳閘的五個條件而發出跳閘命令，造成保護誤動。為了消除這種誤動可設置兩個起動元件，這兩個起動元件的定值相差（1.6-2）倍。現在M、N兩側都有一個1A的起動元件，還有一個2A的起動元件。當MN線路上流過1A的電流造成M側的1A起動元件起動而N側的1A起動元件不起動時，那么兩側的2A起動元件都不會起動。M側的2A起動元件不起動就不會

5、開放保護，避免了M側保護的誤動。 （三）遠方起信功能的設置。MN線路M側兩個起動元件起動，可是由于某種原因N側的低定值起動元件未起動（譬如起動元件定值輸錯等原因）。N側由于起動元件未起動而根本未發過信，造成M側保護誤動，為避免誤動，設置了遠方起信功能。遠方起信的條件是： 低定值起動元件未起動。 收信機收到對側的高頻信號。滿足這兩個條件后發信10秒。此時再發生上述區外故障時，M側起動元件起動立即發信。N側由于低定值起動元件未起動，又收到了M側發來的信號所以遠方起信，也發信10秒。這樣M側保護就被N側的10秒的高頻信號所閉鎖不會誤動。在通道檢查中要用到遠方起信功能。收發信機中的遠方起信功能應該退出

6、，使用保護裝置中的遠方起信功能。 （四）為什么要先收到8ms高頻信號后才能停信？假如沒有這一項規定的話，在上圖中發生短路后，M側高定值起動元件起動。M側判斷 元件不動， 元件動作以后就立即停信，此時對側N側發的閉鎖信號還可能未到達M側。所以M側保護匆忙停信后由于收信機收不到信號將造成保護誤動。因此M側保護只有確保近故障點的N側保護的閉鎖信號到達M側以后才允許停信，這樣M側保護才不會誤動。顯然這等待的延時應考慮N側閉鎖信號來得最慢、最嚴重的情況，這種情況出現在N側是遠方起信的情況, N側要等M側高頻信號送過來后再由遠方起信起動發信，再把信號傳送到M側，M側才允許停信。這等待時間一般為（68)ms

7、就足夠了。 （五）收到斷路器跳閘位置繼電器（TWJ）動作信號以后該做些什么？如果高定值起動元件未起動，又收到了三相跳閘位置繼電器都動作的信號并確認三相均無電流時，把起動發信（含遠方起信）往后推遲100ms。如圖所示的N側斷路器處于三相斷開狀態，系統從M側向線路充電過程中線路上發生短路，N側由于斷路器三相都已斷開高、低定值起動元件不起動，但卻收到M側發來的高頻信號，立即遠方起信發信10秒，閉鎖了M側縱聯方向保護。如果N側利用本措施將遠方起信推遲100ms, M側縱聯方向保護就可以動作跳閘了。如果高定值起動元件已起動，又收到了任一相跳閘位置繼電器動作的信號并確認該相均無電流時停信。這通常稱之為位置

8、停信。這時說明本線路上發生了短路本側保護動作跳閘了。所以采取馬上停信措施后有利于對側縱聯方向保護跳閘。 （六）保護動作停信。母線保護動作停信當在M側斷路器與電流互感器之間發生短路時，M側方向元件判斷反方向短路，一直發信閉鎖了N側的縱聯方向保護。M側斷路器由母線保護動作跳閘后，短路電流的方向依然使M側方向元件判斷反方向短路，繼續一直發信使N側縱聯方向保護仍然不能動作跳閘。如果N側母線保護動作后采取停信措施，N側縱聯方向保護就可以動作跳閘了。將反應母線保護動作的接點接到裝置的后端子上的其它保護動作的開關量輸入端子上。（七）功率倒向時出現的問題在下圖的雙回線中第回線路 4號保護出口發生短路，分析第回

9、線兩側1、2號保護的動作行為。在發生短路時第回線的短路功率從M流向N。1號保護判斷為正方向短路， 動作、 不動；2號保護判斷為反方向短路，不動、動作。綜合比較兩側繼電器動作行為滿足非故障線路特征，所以兩側都不誤動。如果第回線4號保護先跳閘,在4號斷路器跳開后，3號斷路器尚未跳開期間，第回線中的短路功率是從N流向M，與4號斷路器跳開前功率流向相反產生功率倒向。功率倒向以后1號保護判斷為反方向短路，2號保護判斷為正方向短路，兩側的 、 元件的動作行為全部要翻轉。在兩側的 、 元件的動作行翻轉以后依然滿足非故障線路特征，兩側保護也都不會誤動。問題發生在功率倒向瞬間，兩側方向元件翻轉過程中由于翻轉速度

10、有快慢，有一個競賽問題。嚴重情況出現在2號保護的方向元件翻轉速度快，元件已動作、元件已返還，而1號保護方向元件翻轉速度慢一些，元件仍停留在動作狀態、元件仍停留在不動作狀態。這樣兩側保護方向元件的動作行為滿足故障線路的特征，兩側都停信引起保護誤動。 l 對付功率倒向出現問題的對策。采用 、 兩個方向元件，其中元件比 元件更加靈敏、動作速度也更快。當2號保護的元件已從不動作狀態轉變成動作狀態時，1號保護的元件已經先從不動作狀態轉變成動作狀態了。又采取反方向方向元件閉鎖保護優先的原則，只要1號保護的 元件一動作馬上發信閉鎖保護，有利于保護不誤動。如果縱聯方向保護在30ms內一直收到閉鎖信號，那么縱聯

11、方向保護再要動作的話要加25ms的延時。前一個30ms的延時用來判斷發生了區外故障。用后一個25ms延時來躲過兩側方向元件的競賽帶來的影響。 （八）通道檢查。在按下屏上的通道試驗按鈕后的發信邏輯是先發信200ms，然后停信，等連續收信5秒后再發信10秒。另一側由于起動元件沒有起動所以在收到對側的高頻信號后立即遠方起信發信10秒。兩側整個發信的高頻信號的包絡線分別如上圖所示。兩側在整個15秒時間內都應該收到信號。如果收信出現缺口或收信電平降低很多發通道異常告警信號。1.2光纖差動保護 差動保護原理以母線流向被保護線路方向為正方向。動作電流(差動電流)為:制動電流為:動作電流與制動電流對應的工作點

12、位于比率制動特性曲線上方，繼電器動作。線路內部短路動作電流:制動電流: 因為繼電器動作。凡是在線路內部有流出的電流（如內部短路的短路電流、本線路的電容電流），都成為動作電流。線路外部短路動作電流:制動電流:因為繼電器不動。凡是穿越性的電流（如外部短路的短路電流、負荷電流）不產生動作電流，只產生制動電流。輸電線路光纖縱差保護的主要問題（一）線路電容電流的影響本線路的電容電流是從線路內部流出的電流，因此它構成動作電流。所以線路投運空載合閘、區外故障和區外故障切除時，由于高頻分量電容電流與工頻電容電流疊加使電容電流增大很多，最容易造成保護誤動。解決方法： 提高起動電流定值但這將降低內部短路的靈敏度。

13、 加一個短延時，使高頻分量電容電流衰減。這將影響快速性。 必要時進行電容電流補償。 在軟、硬件設計中濾除高頻分量電流。（二）重負荷情況下線路內部經高電阻接地短路，靈敏度可能不夠重負荷情況下線路內部經高電阻接地短路，靈敏度可能不夠。負荷電流是穿越性的電流，它只產生制動電流而不產生動作電流。重負荷線路制動電流較大，經高電阻短路，短路電流很小，因此動作電流很小因而靈敏度可能不夠。解決方法：采用工頻變化量比率差動繼電器和零序差動繼電器l 工頻變化量比率差動繼電器動作電流:制動電流:取為定值單中差動電流高定值、4倍實測電容電流和中的最大值。由于為4倍的電容電流,依靠定值躲電容電流影響.l 零序差動繼電器

14、動作電流:制動電流:差動繼電器本身無選相功能，所以再另外用穩態分相差動繼電器選相。（三）TA斷線，差動保護會誤動。為了在單側電源線路內部短路時電流縱差保護能夠動作，因此差動繼電器在動作電流等于制動電流時應能保證動作。這樣在一側TA斷線時差動保護會誤動。解決方法：采取措施防止TA斷線時差動繼電器誤動。某廠家采用的措施是，：只有在兩側起動元件均起動，兩側差動繼電器都動作的條件下才能發出跳閘命令。為此，每一側起動元件起動、并且差動繼電器動作后都要向對側發一個允許信號。差動保護要發跳閘命令必須滿足如下條件:本側起動元件起動。進入故障計算程序。檢查到本側差動繼電器動作。滿足上兩條件向對側發差動動作允許信

15、號。收到對側差動動作的允許信號這樣當一側TA斷線，由于電流有突變或者有零序電流，起動元件可能起動，差動繼電器也可能動作。但對側沒有斷線，起動元件沒有起動，在正常運行程序中沒有檢查差動繼電器的動作，故不能向本側發差動動作的允許信號，所以本側不誤動。（四）由于兩側TA暫態特性和飽和程度的差異、二次回路時間常數的差異在區外故障或區外故障切除時出現差動電流（動作電流），容易造成差動繼電器誤動。解決方法：提高比率制動特性的起動電流和制動系數。在制動量上增加浮動門檻。（五）兩側采樣不同步，造成不平衡電流的加大。線路縱差保護與主設備保護中用的縱差保護不同，線路縱差保護兩側電流是由不同裝置采樣的。兩側電流采樣

16、時間不一致，使動作電流不是同一時刻的兩側電流的相量和。這將加大區外故障時的不平衡電流。解決方法：使兩側采樣同步。l 裝置剛上電時，或測得的兩側采樣時間差超過規定值時，啟動一次同步過程。l 在同步過程中測量信號傳輸延時，并計算兩側采樣時間差。然后參考端采樣時刻不變，由同步端將采樣時刻作多次的小步幅調整，直到兩側采樣同步為止。2 距離保護2.1 基本情況單相故障距離保護安裝處電壓計算公式。輸電線路上該相的壓降是該相上的正序、負序、和零序壓降之和。K 零序電流補償系數。短路點的該相電壓。輸電線路上該相從短路點到保護安裝處的壓降。 相間故障保護安裝處相間電壓的計算公式為：短路點的相間電壓。兩相電流差輸

17、電線路上從短路點到保護安裝處的兩相壓降之差。距離保護安裝處電壓計算公式特點：Ø 成立的前提條件：該正序阻抗所在的線路上沒有其它的分支電流；Ø 在任何短路故障類型下，對故障相或非故障相的相電壓、對故障相間或非故障相間電壓的計算，這兩個公式都是適用的；Ø 在非全相運行時運行相上發生短路，計算保護安裝處的運行相或兩運行相間的電壓，這兩個公式也是適用的；Ø 在系統振蕩過程中發生短路時計算保護安裝處的電壓，這兩個公式也是適用的。阻抗繼電器的接線形式：短路點的故障相電壓為零，加入繼電器的電壓應為故障相的相電壓 ，加入繼電器的電流應為 ，測量阻抗為，短路點的兩故障相的

18、相間電壓為零，加入繼電器的電壓應為故障相的相電壓 ，加入繼電器的電流應為，測量阻抗為。22三段式阻抗繼電器采用正序電壓作極化量時工作電壓：極化電壓：動作方程：相間阻抗繼電器：接地阻抗繼電器：采用正序電壓作為極化電壓的特點是，正向不對稱故障動作特性，正向出口不對稱短路沒有死區。當用于短線路時,為了進一步擴大保護過渡電阻的能力,還可將、段阻抗特性向+R方向偏移；為防止阻抗繼電器在區外短路時超越,再加一個電抗繼電器。兩個繼電器構成邏輯與的關系。與接地阻抗繼電器配合的叫零序電抗繼電器,與相間阻抗繼電器配合的叫相間電抗繼電器。 下圖是反向不對稱故障動作特性，反向出口短路不會誤動。由于阻抗繼電器用正序電壓

19、極化，任何地方發生不對稱故障時正序電壓不可能為零，所以正方向出口不對稱短路沒有死區，反方向出口短路不會誤動。但是在出口三相金屬性短路時正序電壓仍然為零，所以正方向出口三相短路有死區，反方向出口三相短路可能誤動。對稱故障動作特性為解決正方向出口三相短路的死區，消除反方向出口短路的誤動，設置在正序電壓降低時，采用正序電壓的記憶量作為極化電壓。工作電壓 極化電壓 動作方程 由于正序電壓的記憶量不為零，所以正方向出口三相短路沒有死區。正向對稱故障暫態動作特性2.3零序電抗繼電器動作方程當用于長距離重負荷線路，常規距離段按躲最小負荷整定往往不能滿足相鄰元件末端短路的靈敏度，此時可引入負荷限制繼電器，其動

20、作特性如圖所示，負荷限制繼電器和阻抗繼電器的交集為動作區，這有效地防止了重負荷時測量阻抗進入阻抗繼電器的動作特性內而引起的誤動。 2.4 TV斷線對距離保護的影響由于電流起動元件未起動，保護不會誤動。將TV斷線檢測出來后：發TV斷線信號。閉鎖距離保護以避免在TV斷線期間發生區外故障時保護誤動。2.5 系統振蕩對阻抗繼電器工作的影響 當振蕩中心C位于動作特性內時，振蕩時測量阻抗端點的變化軌跡線必穿過動作特性。當時阻抗繼電器將誤動。 為了在系統振蕩時距離保護不誤動，需加振蕩閉鎖 在系統振蕩（含全相振蕩和非全相振蕩）時，將距離保護閉鎖。 振蕩閉鎖只閉鎖距離保護、段，距離段相對獨立。如果阻抗繼電器、段

21、在振蕩時不會誤動應盡量不經振蕩閉鎖控制。振蕩閉鎖的特點 系統發生振蕩時閉鎖距離保護。 正常運行時發生短路開放距離保護。 區外短路并引起系統振蕩時閉鎖距離保護。 區外短路后緊接著發生區內短路開放距離保護。 重合于永久性故障線路開放距離保護。 振蕩中發生區外短路距離保護不會誤動，振蕩中發生區內短路距離保護可動作跳閘。 非全相振蕩時閉鎖距離保護，非全相運行又發生短路時開放距離保護。2.6 工頻變化量繼電器重疊原理的應用短路后狀態正常負荷狀態短路附加狀態正向短路基本關系式反向短路基本關系式用于構成快速的距離段動作方程為：工作電壓 為保護范圍末端的電壓, 代表保護范圍末端電壓的變化量，其值大于時繼電器動

22、作, 否則不動作。對相間阻抗繼電器對接地阻抗繼電器為動作門檻，取故障前的工作電壓(記憶量)。 動作特性分析（一）動作方程的得出 正向短路 正向區內短路， 正向區外短路， 反向短路工頻變化量阻抗繼電器動作方程為:用代替故動作方程為:（二）動作特性 正向短路時代入動作方程，得到：轉換成相位比較動作方程：以為自變量，該方程對應的動作特性是以和兩點連線為直徑的圓。Ø 正向短路動作特性當落在圓內繼電器動作 保護過渡電阻的能力很強，該能力有很強的自適應能力。 由于與相位相同，所以過渡電阻附加阻抗是純阻性的。因此區外短路不會超越。 正向出口短路沒有死區。 正向出口短路動作速度很快。保護背后運行方式

23、越大，本線路越長，動作速度越快。 系統振蕩時不會誤動，不必經振蕩閉鎖控制。 適用于串補線路。圖中為保護背后電源阻抗， 為繼電器整定阻抗。正向出口發生短路，短路點電壓變化。連接 線并引長交Y點垂線于Q點。則YQ線為保護范圍末端電壓變化量。可見當短路點越近保護安裝處、SM越短、MY線越長，動作量 比制動量 大得越多，。繼電器動作越快。最快可達到4ms。Ø 反向短路時代入動作方程，得到：轉換成相位比較動作方程：以為自變量該動作方程對應的動作特性是以和兩點連線為直徑的圓。反向短路時落在第象限，進入不了圓內。因而繼電器不會誤動。而有良好的方向性。3零序保護零序保護是線路保護的重要組成部分，在線

24、路發生接地故障、包括高阻接地故障時，能快速切除故障。故障時零序序網圖第二章 母線保護1 整體構成母線差動保護一般由啟動元件、差動元件、抗飽和元件等構成。啟動元件一般有和電流突變量啟動元件、差電流啟動、工頻變化量突變量啟動等。2母線差動保護差動元件母線差動保護的主要元件是差動繼電器，其基本原理是利用差動原理。母線正常運行時：母線發生故障時：對采用完全電流母線差動保護來講，將連接到母線上的所有支路的電流相量和的絕對值Icd作為動作判據。理論上正常運行及區外故障時Icd等于0，內部故障時Icd增大差動繼電器動作，實際構成時為防止區外故障時由于TA的各種誤差及飽和等原因造成的不平衡電流增大使差動繼電器

25、誤動采用各種帶制動特性的差動繼電器。常見的母線差動元件有常規比率母差元件、工頻變化量比率差動、復式比率差動等。這些差動元件的差動電流均相同，制動電流選取有差異，因而在區外故障及區內故障時制動能力和動作靈敏度均有差異，但作用都是在區外故障時讓動作電流隨制動電流增大而增大使之能躲過區外短路產生的不平衡電流，而在區內故障時則希望差動繼電器有足夠的靈敏度。對于母線分段等形式的母線保護，為了能有選擇性的僅切除故障母線采用多個差動元件來滿足要求，即設置一個大差動元件和每段母線的小差動元件。大差動元件將所有母線的支路的電流（不包括分段或母聯）加入差動繼電器，即將所有母線作為一個整體來保護，其作用是區分是否在

26、母線上發生故障，各段母線的小差動元件則僅將該段所有支路電流（包括與該段相聯的分段及母聯）接入，即僅將該段作為保護對象，用于區分是否在該段母線上發生故障，當在該段母線發生故障時，大差動和該段差動同時動作時僅將該段母線切除。簡而概之，“大差判故障，小差選母線“。3比率差動3.1 常規比率差動元件常規比率差動元件的制動電流選為所有支路電流的絕對值相加，其動作判據如下：其中：為比率制動系數；為第j個連接元件的電流；為差動電流起動定值。3.2 復式比率差動元件復式比率差動元件的特點在于其制動量引入了差動電流，即制動電流選為常規比率差動元件的制動電流與差動電流之差，這樣在理論上區外故障有較強的制動，區內故

27、障無制動，因此能更明確地區分區外故障和區內故障及提高區內故障時的靈敏度。動作表達式為：其中：Id為母線上各元件的矢量和，即差電流。Ir為母線上各元件的標量和，即和電流。Idset為差電流門坎定值；Kr為復式比率系數（制動系數）3.3 常規比率制動特性與復式比率制動特性的關系：常規比率制動特性：K=I/I 可得KI=I（1）其中：K01復式比率差動制動特性：Kr =I/（II）（2）其中：Kr 0將（1）式帶入（2）式Kr =I/（II）KI/（IKI）K/(1K) 即KrK/(1K)反推：KKr/(1+Kr)這是數學上的映射關系，例如K2/3，對應Kr2，其制動效果是一樣的。3.4大差小差，流

28、入流出電流雙母線分列運行時，當區內發生故障由于存在負荷電流流出，最嚴重情況在構成外部環路時可導致故障電流流出更嚴重使大差的靈敏度嚴重降低導致母線差動保護誤動，所以微機母線差動保護均設置了相關的解決方法，一般通過檢測母聯斷路器位置，當發現分列運行時對大差比率系數采用低值提高靈敏度，而正常運行時又恢復到高值。大差的K值在最嚴重時：K=I/IIII/III1/34 充電保護，死區、措施：母線保護裝置的充電問題：一段母線有電壓，另一段母線無電壓，合母聯（或分段）斷路器叫充電，如兩段母線均有電壓，合母聯（或分段）叫合環，合環不能投充電保護，否則，合環以后母聯CT會有潮流交換，充電保護會誤動，母線保護也可

29、能會誤動。但對于雙母雙分段接線方式，母線保護是兩套，彼此不知道分段斷路器另一段母線的電壓信息，所以，在分段斷路器斷開時，也無法區別充電預備狀態和分裂運行狀態。A雙母接線方式的充電和合環III雙母接線方式，I母往II母充電時發生死區故障，此時母聯CT無電流，單獨配置的充電保護無法動作跳開母聯。要由母線保護去實現跳母聯的功能。技術方案：1) 正常雙母分裂運行時（即兩段母線均有電壓，而母聯跳位閉合。），封母聯CT， 以確保母線正常雙母分裂運行時發生死區故障有選擇性跳閘。2) 充電的預備狀態（即有一段母線無電壓，而母聯跳位閉合。）不封母聯CT， 以確保大多數情況下充電于故障母線有選擇性跳閘。3) 母線

30、保護應能自動識別母聯（分段）的充電狀態，合閘于死區故障時，應瞬時跳母聯，不應誤切除運行母線，在充電的預備狀態下（即有一段母線無電壓，而母聯跳位閉合。），手合接點開入，（或母聯跳位斷開），且母聯CT無流，在1000ms內，運行母線的母線保護動作，只跳母聯，延時300ms跳運行母線，在1000ms后，或母聯CT有流，走正常邏輯，發生母線故障，瞬時跳母聯斷路器和故障母線。4) 在充電的預備狀態下（即有一段母線無電壓，而母聯跳位閉合。），運行母線母線保護動作，手合接點未開入，或母聯跳位未斷開，按正常方式瞬時跳運行母線。B雙母雙分段接線中分段斷路器的充電和合環IIIIIIIVK1K2兩個分段斷路器斷開，

31、I/II與III/IV并列熱備用：若發生K1點故障，正確的行為為I母動作，III母持續運行。此時希望分段跳位有效，母聯電流退出計算，I母差動電流不平衡而III母差動電流平衡。5 幾個問題說明1) 存在問題：兩段母線故障范圍的劃分是由分段CT的位置所確定，但CT和斷路器的位置不完全一致，會造成CT和斷路器之間的死區，如果分段“封CT”和斷路器開合狀態不配合分段（母聯）CT電流計不入差動保護，簡稱“封CT”，斷路器斷開時，應“封CT”，斷路器合上時，不應“封CT”。，則在死區發生故障，總會擴大事故，所以，原則上要求，“封CT”應和斷路器開合狀態盡量配合。要封得可靠，開得即時。雙母線雙分段方式的母線

32、保護為兩套母線保護，I/II母線配置一套母線保護，與III/IV母線配置另一套母線保護，兩套母線保護的大差、小差均要取兩個分段CT的電流，與雙母接線的母線保護不同的是：當發生區外故障時，由于雙母接線的母線保護的大差不取母聯電流，所以，即使母聯CT誤封，也不會發生誤動。但對于雙母線雙分段方式的母線保護，如果分段斷路器閉合，而誤“封CT”，區外故障會造成嚴重后果，有可能4段母線均要誤動。另一方面，如果分段斷路器斷開不封分段CT，在死區發生故障，也會造成多跳一段母線，比較而言，由于誤“封CT”造成的后果要比誤不“封CT”嚴重得多，所以，分段CT宜隨分段斷路器做相應的投退，應封得可靠，可以滯后，投得即

33、時，必須超前。標準化規范要求：宜設置分別與母聯跳閘位置、分段跳閘位置并聯的母聯、分段分列運行壓板。原意是在分段、母聯斷路器熱備用時，通過人為投入壓板，確認分段、母聯斷路器的斷開位置，但這樣容易造成誤操作，對于雙母雙分段而言，兩套母線保護之間不能取對方的電壓，不能在合“分段”斷路器時，判別是充電還是合環，如是合環，而分裂運行壓板未退出，分段CT在合環前已封，則合環以后的環流會造成兩段母線的差動保護的誤動，此時，電壓閉鎖可能起作用，但也可能在合環時產生不平衡的零負序電壓，導致電壓閉鎖也開放，從而整套母線保護誤動。采用分段跳位和分裂運行壓板分別開入，按分段斷路器的位置適時的“封CT”是較好的方案。在

34、檢查到兩個開入同時存在，且分段CT無流狀態 成立時，封分段CT，在合環或充電前，退出分裂運行壓板，及時投入分段CT。2) 母線保護應能自動識別分段的充電狀態，合閘于死區故障時，應瞬時跳分段，不應誤切除運行母線，手合接點開入，（或分段跳位斷開），且分段CT無流，在1000ms內，運行母線母線保護動作，只跳分段，延時300ms母線保護跳運行母線，在1000ms后，或分段CT有流，走正常邏輯。3) 分段斷路器斷開時，分段跳位閉合，同時分裂運行壓板投入，應封分段CT，、分段死區故障應有選擇性。4) 考慮到電壓與閉鎖與母線保護動作可能有不一致性，故跳分段和母聯不經電壓閉鎖。在采用 “或門”電壓閉鎖后，母

35、聯也可經電壓閉鎖。5) 關于互聯壓板：雙母接線、雙母雙分段接線的母線保護每一套需要一個互聯壓板（一個軟壓板對應，現已取消），雙母單分段母線保護實際有三段母線，需要三個互聯壓板（開入有三個，軟壓板只有一個，現已取消）。第三章 變壓器保護1 變壓器的基本結構及接線組別電力變壓器主要由鐵芯及繞在鐵芯上的兩個或三個絕緣繞組構成。為增強各繞組之間的絕緣及鐵芯、繞組散熱的需要，將鐵芯及繞組置于裝有變壓器油的油箱中。然后，通過絕緣套管將變壓器各繞組的兩端引到變壓器殼體之外。另外，為提高變壓器的傳輸容量，在變壓器上加裝有專用的散熱裝置，作為變壓器的冷卻器。大型電力變壓器均為三相變壓器或由三個單相變壓器組成的三

36、相變壓器。將變壓器同側的三個繞組按一定的方式連接起來，組成某一接線組別的三相變壓器。雙卷電力變壓器的接線組別主要有：Y0/Y、YN/、/、及/。理論分析表明，接線組別為Y0/Y壓器，運行時某側電壓波形要發生畸變，從而使變壓器的損耗增加，進而使變壓器過熱。因此，為避免油箱壁局部過熱，三相鐵芯變壓器按Y/Y聯接的方式，只適用于容量為1800KVA以下的小容量變壓器。而超高壓大容量的變壓器均采用Y0/的接線組別。在超高壓電力系統中，Y0/接線的變壓器，呈Y形聯接的繞組為高壓側繞組，而呈形聯接的繞組為低壓側繞組，前者接大電流系統（中性點接地系統），后者接小電流系統（中性點不接地系統）。在實際運行的變壓

37、器中，在Y0/接線的變壓器的接線組別中，以Y0/-11為最多，Y0/-1及Y0/-5的也有。Y0/-11接線組別的含意是：（a）變壓器高壓繞組接成Y型，且中性點接地，而低壓側繞組接成；（b）低壓側的線電壓（相間電壓）或線電流分別滯后高壓側對應相線電壓或線電流3300。3300相當于時鐘的11點鐘，故又稱11點接線方式。同理，Y/1接線組別，則表示側的線電流或線電壓分別滯后Y側對應相線電流或線電壓300。相當時鐘的1點，分別稱之為1點接線。在電機學中，對變壓器各繞組之間相對極性的表示法，通常用減極性表示法。Y0/-11、Y0/-1接線組別變壓器各繞組接線，相對極性及兩側電流的向量關系，分別如圖所

38、示。（a）接線方式 （b)接線方式(b)向量圖(b)向量圖圖1 Y0/-11變壓器繞組接線方式圖2 Y0/-1變壓器組接線方式及及兩側電流向量圖兩側電流向量圖在上述各圖中：、變壓器高壓側三相電流；、變壓器低壓側三相電流； 各繞組之間的相對極性。由圖可以看出：Y0/-11接線的變壓器，低壓側三相電流、分別滯后高壓側三相電流、3300； Y0/-1接線的變壓器低壓側三相電流、分別滯后高壓側三相電流、300； 2變壓器的故障及不正常運行方式2.1變壓器的故障若以故障點的位置對故障分類，變壓器的故障，有油箱內的故障和油箱外的故障。（1）油箱內部的故障變壓器油箱內的故障，主要有各側的相間短路，大電流系統

39、側的單相接地短路及同相部分繞組之間的匝間短路。（2）油箱外的故障變壓器油箱外的故障，系指變壓器繞組引出端絕緣套管及引出短線上的故障。主要有相間短路（兩相短路及三相短路）故障，大電流側的接地故障、低壓側的接地故障。2.2變壓器的異常運行方式大型超高壓變壓器的不正常運行方式主要有：由于系統故障或其他原因引起的過負荷，由于系統電壓的升高或頻率的降低引起的過激磁，不接地運行變壓器中性點電位升高，變壓器油箱油位異常，變壓器溫度過高及冷卻器全停等。2.3變壓器保護的配置變壓器短路故障時，將產生很大的短路電流。很大的短路電流將使變壓器嚴重過熱，燒壞變壓器繞組或鐵芯。特別是變壓器油箱內的短路故障，伴隨電弧的短

40、路電流可能引起變壓器著火。另外短路電流產生電動力，可能造成變壓器本體變形而損壞。變壓器的異常運行也會危及變壓器的安全，如果不能及時發現及處理，會造成變壓器故障及損壞變壓器。為確保變壓器的安全經濟運行，當變壓器發生短路故障時，應盡快切除變壓器；而當變壓器出現不正常運行方式時，應盡快發出告警信號及進行相應的處理。為此，對變壓器配置整套完善的保護裝置是必要的。（1）短路故障的主保護變壓器本體故障的主保護，主要有縱差保護、重瓦斯保護、壓力釋放保護等非電量保護。另外，根據變壓器的容量、電壓等級及結構特點，可配置零差保護或分側差動保護。（2）短路故障的后備保護目前，電力變壓器上采用較多的短路故障后備保護種

41、類主要有：復合電壓閉鎖過流保護；零序過電流或零序方向過電流保護；負序過電流或負序方向過電流保護；復壓閉鎖功率方向保護；低阻抗保護等。（3）異常運行保護變壓器異常運行保護主要有：過負荷保護，過激保護，變壓器中性點間隙保護，輕瓦斯保護，溫度、油位保護及冷卻器全停保護等。3變壓器縱差保護3.1變壓器縱差保護的構成原理及接線與發電機、電動機及母線差動保護（縱差保護）相同，變壓器縱差保護的構成原理也是基于克希荷夫第一定律（變壓器作為電力系統的一元件，不滿足克希荷夫第一定律，而是一能量守恒元件），即式中：變壓器各側電流的向量和。公式代表的物理意義是：變壓器正常運行或外部故障時，流入變壓器的電流等于流出變壓

42、器的電流。此時，縱差保護不應動作。當變壓器內部故障時，若忽略負荷電流不計，則只有流進變壓器的電流而沒有流出變壓器的電流，其縱差保護動作，切除變壓器。在以前的模擬式保護中，變壓器縱差保護的原理接線如圖所示。圖變壓器縱差保護原理接線圖在圖中：LH1、LH2分別為變壓器兩側的差動TA；JA、JB、JC分別為A、B、C三相的三個分相差動繼電器。可以看出：圖為接線組別為Y0/-11變壓器的分相差動保護的原理接線圖。該接線圖也適用于微機型變壓器差動保護。圖中相對極性的標號采用減極性標示法。3.2實現變壓器縱差保護的技術難點實現發電機、電動機及母線的縱差保護比較容易。這是因為這些主設備在正常工況下或外部故障

43、時其流進電流等于流出電流，能滿足的條件。而變壓器卻不同。變壓器在正常運行、外部故障、變壓器空投及外部故障切除后的暫態過程中，其流入電流與流出電流分別相差較大或很大。為此，要實現變壓器的縱差保護，需要解決幾個技術難點。（1）變壓器兩側電流的大小及相位不同變壓器正常運行時，若不計傳輸損耗，則流入功率應等于流出功率。但由于兩側的電壓不同，其兩側的電流不會相同。超高壓、大容量變壓器的接線方式，均采用Y0/方式。因此，流入變壓器電流與流出變壓器電流的相位不可能相同。當接線組別為Y0/-11（或Y0/-1）時，變壓器兩側電流的相位相差300。（根據負荷情況，變壓器為三圈變壓器時，相角可能不同，但電壓始終滿

44、足上條件）流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同，則就不可能等于零或很小。（2）不平衡電流大與發電機、電動機及母線的縱差保護相比，即使不考慮正常運行時某種工況下變壓器兩側電流大小與相位的不同，在正常運行時，變壓器縱差保護兩側的不平衡電流也大。其原因是：Ø 變壓器有勵磁電流變壓器鐵芯中的主磁通是由勵磁電流產生的，而勵磁電流只流過電源側，在實現的縱差保護中將產生不平衡電流。勵磁電流的大小和波形，受磁路飽和、磁滯及渦流的影響，并由變壓器鐵芯材料及鐵芯的幾何尺寸決定，一般為變壓器額定電流的3%8%。大型變壓器的勵磁電流相對較小。Ø 變壓器帶負荷調壓為滿足電力系統及用戶對

45、電壓質量的要求，在運行中，根據系統的運行方式及負荷工況，要不斷改變變壓器的分接頭。變壓器分接頭的改變，相當于變壓器兩側之間的變比發生了變化，將使兩側之間電流的差值發生了變化，從而增大了其縱差保護中的不平衡電流。根據運行實際情況，變壓器帶負荷調壓范圍一般為±5%。因此，由于帶負荷調壓，在縱差保護產生的不平衡電流可達5%的變壓器額定電流。Ø 兩側差動TA的變比與計算變比不同變壓器兩側差動TA的名牌變比，與實際計算值不同，將在縱差保護產生不平衡電流。另外，兩側TA的型號及變比不一，也將使差動保護中的不平衡電流增大。由于兩側TA變比誤差在差動保護中產生的不平衡電流可取6%。

46、6; 兩側差動TA型號、變比及二次負載不同與發電機縱差保護不同，變壓器兩側差動TA的變比不同、型號不同；由各側TA端子箱引至保護盤TA二次電纜的長度相差很大，即各側差動TA的二次負載相差較大。差動TA型號及變比不同，其暫態特性就不同；差動TA二次負載不同，二次回路的暫態過程就不同。這樣，在外部故障或外部故障切除后的暫態過程中，由于兩側電流中的自由分量相差很大，可能使兩側差動TA二次電流之間的相位發生變化，從而可能在縱差保護中產生很大的不平衡電流。Ø 空投變壓器的勵磁涌流空投變壓器時產生的勵磁涌流的大小，與變壓器結構有關，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關，與合閘角有關；此外，尚

47、與變壓器的容量、距大電源的距離（即變壓器與電源之間的聯系阻抗）有關。多次測量表明：空投變壓器時的勵磁涌流通常為其額定電流的26倍，最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只由充電側流入變壓器，對變壓器縱差保護而言是一很大的不平衡電流。Ø 變壓器過激磁在運行中，由于電源電壓的升高或頻率的降低，可能使變壓器過激磁。變壓器過激磁后，其勵磁電流大大增加。使變壓器縱差保護中的不平衡電流大大增加。Ø 大電流系統側接地故障時變壓器的零序電流當變壓器高壓側（大電流系統側）發生接地故障時，流入變壓器的零序電流因低壓側為小電流系統而不流出變壓器。因此，對于變壓器縱差保護而言，上述零序電流為一很大的不平衡

48、電流。3.3變壓器縱差保護的實現實現變壓器縱差保護，要解決的技術問題主要有：在正常工況下，使差動保護各側電流的相位相同或相反；在正常工況下，使由變壓器各側TA二次流入差動保護的電流產生的效果相同，即是等效的；空投變壓器時不會誤動，即差動保護能可靠躲過勵磁涌流；大電流側系統內發生接地故障時保護不會誤動；能可靠躲過穩態及暫態不平衡電流。差動保護兩側電流的移相方式呈Y/接線的變壓器，兩側電流的相位不同，若不采取措施，要滿足各側電流的向量和等于零，即，根本不可能。因此，要使正常工況下差動保護各側的電流向量和為零，首先應將某一側差動TA二次電流進行移相。在變壓器縱差動保護中，對某側電流的移相方式有兩類共

49、4種。兩類是：通過改變差動TA接線方式移相（即由硬件移相）；由計算機軟件移相。4種是：改變某側差動TA接線方式移相；采用輔TA移相；由軟件在差動元件高壓側移相；由軟件在差元件低壓側移相。Ø 用軟件對高壓側電流移相運行實踐表明：通過改變變壓器高壓側差動TA接線方式對電流進行移相的方法，有許多優點，但也有缺點。其主要缺點是：第一次投運的變壓器，若某相差動TA的極性接錯，分析及處理相對較麻煩。另外，實現差動元件的TA斷線閉鎖也比較困難。在微機型保護裝置，通過計算軟件對變壓器縱差保護某側電流的移相方式已被廣泛采用。對于Y/接線的變壓器，當用計算機軟件對某側電流移相時，差動TA的接線均采用Y/

50、Y。用計算機軟件對變壓器高壓差動TA二次電流的移相方式，是采用計算差動TA二次兩相電流差的方式。分析表明，這種移相方式與采用改變TA接線進行移相的方式是完全等效的。這是因為取Y形接線TA二次兩相電流之差與將Y形接線TA改成形接線后取一相的輸出電流是等效的。應當注意的是：用軟件實現移相時，究竟取哪兩相TA二次電流之差？這應由變壓器的接線組別決定。當變壓器的接線組別為Y0/-11時，在Y側流入A、B、C三個差動元件的計算電流，應分別取、（、差動TA二次三相電流）。當變壓器的接線組別為Y0/-1時，在Y側三個差動元件的計算電流應分別為-、-及-。 Ø 用軟件在低壓側移相方式就兩側差動TA的

51、接線方式而言，用軟件在低壓側移相方式與用軟件在高壓側移相方式相同，差動TA的接線均為Y/Y。在變壓器低壓側，將差動TA二次各相電流移相的角度，也由變壓器的接線組別決定。當變壓器接線組別為Y/-11時，則應將低壓側差動TA二次三相電流以次向滯后方向移動300；當變壓器接線組別為Y/-1時，則將低壓側差動TA二次三相電流分別向超前方向移動300。Ø 消除零序電流進入差動元件的措施對于Y0/接線的變壓器，當高壓側線路上發生接地故障時，（對縱差保護而言是區外故障），有零序電流流過高壓側，而由于低壓側繞組為聯接，在變壓器的低壓側無零序電流輸出。這樣，若不采取相應的措施，在變壓器高壓側系統中發生

52、接地故障時，縱差保護可能誤動而切除變壓器。當變壓器高壓側發生接地故障時，為使變壓器縱差保護不誤動，應對裝置采取措施而使零序電流不進入差動元件。對于差動TA接成/Y及用軟件在高壓側移相的變壓器縱差保護，由于從高壓側通入各相差動元件的電流分別為兩相電流之差，已將零序電流濾去，故沒必要再采取其他措施。對于用軟件在低壓側進行移相的變壓器縱差保護，在高壓側流入各相差動元件的電流應分別為，因為為零序電流，故在高壓側系統中發生接地故障時，不會有零序電流進入各相差動元件。3.3.2差動元件各側之間的平衡系數若變壓器兩側差動TA二次電流不同，則從兩側流入各相差動元件的電流大小亦不相同，從而無法滿足。在實現變壓器

53、縱差保護時，采用“作用等效”的概念。即使兩個不相等的電流產生作用（對差動元件）的大小相同。在電磁型變壓器縱差保護裝置中（BCH型繼電器），采用“安匝數”相同原理；而在模擬式保護裝置（晶體管保護及集成電路保護）中，將差動兩側大小不同的兩個電流通過變換器（例如KH變換器）變換成兩個完全相等的電壓。在微機型變壓器保護裝置中，引用了一個將兩個大小不等的電流折算成作用完全相同電流的折算系數，將該系數稱作為平衡系數。根據變壓器的容量，接線組別、各側電壓及各側差動TA的變比，可以計算出差動兩側之間的平衡系數。設變壓器的容量為Se，接線組別為Y0/-11兩側的電壓分別為UY及U，兩側差動TA的變比分別為及，若

54、以變壓器側為基準側，計算出差動元件兩側之間的平衡系數K。（I）差動TA接線為/Y（用改變差動TA接線方式移相）變壓器兩側差動TA二次電流及分別為要使，則平衡系數（11-15）（II）差動TA接線為Y/Y，由軟件在高壓側移相差動兩側TA二次電流分別為、每相差動元件兩側的計算電流高壓側：兩相電流之差低壓側：故平衡系數（11-16）可以看出：式（11-15）與式（11-16）完全相同。由上所述，可以得出如下的結論：對于Y0/接線的變壓器，用改變TA接線方式移相及由軟件在高壓側移相，差動元件兩側之間的平衡系數完全相同。此外，該平衡系數只與變壓器兩側的電壓及差動TA的變比有關，而與變壓器的容量無關。（I

55、II）差動TA接線為Y/Y、由軟件在低壓側移相平衡系數（11-17）說明：表中列出的平衡系數是用軟件在高壓側移相或用改變TA接線方式移相的條件下計算出來的。Se變壓器的額定容量；、分別為高壓側額定電壓及TA的變比；、分別為變壓器中壓側額定電壓及TA的變比；、分別為變壓器低壓側額定電壓及TA變比。躲涌流措施在變壓器縱差保護中，是利用涌流的各種特征量（含有直流分量、波形間斷或波形不對稱、含有二次諧波分量）作為制動量或進行制動，來躲過空投變壓器時的勵磁涌流的。躲不平衡電流（暫態不平衡電流及穩態不平衡電流）大的措施運行實踐表明，對變壓器縱差保護進行合理地整定計算，適當提高其動作門坎，可以使其有效地躲過不平衡電流大的影響。3.4 微機變壓器縱差保護構成及邏輯框圖大型超高壓變壓器的縱差保護，由分相差動元件、涌流比閉鎖元件、差動速斷元件、過激磁閉鎖元件及TA斷線信號（或閉鎖）元件構成。涌流閉鎖方式可采用分相閉鎖或采用“或門”閉鎖方式。其邏輯框圖如圖所示。圖“或門”閉鎖式變壓器縱差保護邏輯框圖圖“分相”閉鎖式變壓器縱差保護邏輯框圖涌流“分相”閉鎖方式，是指某相的涌流閉鎖元件只對本相的差動元件有閉鎖作用，而對其它相無閉鎖作用。而涌流“或門”閉鎖方式，是指：在三相涌流閉鎖元件中，只要有一相滿足閉鎖條件，立即將三相差