1、1電力系統繼電保護Power System Relay Protection 主講教師：韓成春 電氣工程及其自動化專業教研室2第六章第六章 電力變壓器的繼電保護電力變壓器的繼電保護基本要求基本要求學習內容學習內容習題與思考題習題與思考題3本章基本要求本章基本要求掌握電力變壓器的速斷保護；掌握電力變壓器的速斷保護；掌握電力變壓器的差動保護；掌握電力變壓器的差動保護；掌握電力變壓器的電流和電壓保護；掌握電力變壓器的電流和電壓保護；了解電力變壓器的瓦斯保護；了解電力變壓器的瓦斯保護；返回4第一節第一節 電力變壓器的故障類型、不電力變壓器的故障類型、不正常運行狀態及其相應的保護方式正常運行狀態及其相應

2、的保護方式油箱內：繞組的相間短路、接地短路、匝 間短路、鐵芯的燒損 等1.變壓器的內部故障油箱外：套管和引出線上發生相間短路、 接地短路5外部相間短路引起的過電流外部接地短路引起的過電流中性點過電壓負荷超過額定容量引起的過負荷漏油等原因引起的油面降低2.變壓器的不正常運行狀態63.變壓器的保護方式變壓器保護分類變壓器保護分類 非電量保護：瓦斯保護非電量保護：瓦斯保護 電量保護：（根據變壓器容量及電壓等級來配置）電量保護：（根據變壓器容量及電壓等級來配置）變壓器保護配置變壓器保護配置 主保護：差動保護、電流速斷保護、瓦斯保護主保護：差動保護、電流速斷保護、瓦斯保護 后備保護：過電流保護，零序過電

3、流，零序過電壓后備保護：過電流保護，零序過電流，零序過電壓等。等。 7瓦斯保護反應于油箱內部所產生的氣體或油流而動作。輕瓦斯保護：動作于信號重瓦斯保護：動作于跳開變壓器各電源側的斷路器特點：動作迅速，靈敏性高，安裝接線簡單。8縱差動保護或電流速斷保護反應于變壓器的繞組、套管及引出線上的故障，可反應變壓器油箱內外的故障。縱聯差動保護： 并列運行：容量6300kVA 單獨運行：容量10000kVA 發電廠等：容量6300kVA電流速斷保護： 容量0.5s9外部相間短路時，應采用的保護(1)過電流保護： 用于降壓變壓器，整定值應考慮事故狀態下可 能出現的過負荷電流(2)負荷電壓啟動的過電流保護： 用

4、于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要 求的過負荷電流10(4)阻抗保護： 對于升壓變壓器和系統聯絡變壓器，當采用 (2)(3)的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求 時采用。(3)負序電流及單相式低電壓啟動的過電流保護： 用于大容量升壓變壓器和系統聯絡變壓器11外部接地短路時，應采用的保護 對中性點接地電力網內： 外部接地短路引起過電流，應裝設零序電流保護 對自耦變壓器和高中壓側中性點直接接地的三相變壓器： 有選擇性要求時，應增設零序方向元件 12過負荷保護 對400kVA以上的變壓器，當數臺并列運行，或單獨運行作為其他負荷的備用電源時，應過負荷保護過勵磁保護 高壓側電壓為500kVA以上的變壓器

5、，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升高，應設過勵磁保護13與瓦斯保護相配合，反應變壓器繞組及變壓器電源側的引出線套管上的各種故障。第二節第二節 變壓器的電流速斷保護變壓器的電流速斷保護14電源側直接接地：采用完全星形接線電源側非直接接地：采用不完全星形接線動作電流計算：(1)按大于變壓器負荷側母線上d1點短路時流過保護器的最大短路電流計算，即max1dkdzIKI15(2)按大于變壓器空載投入的勵磁涌流計算通常取eBdzII) 53 (應取兩者的最大值。靈敏系數：2)2(min2dzdlmIIK按d2點最小兩相短路電流校驗，即161.變壓器縱差動保護的基本原理第三節第三節 變壓器的

6、縱差動保護變壓器的縱差動保護17由于變壓器的高壓側和低壓側的額定電流不同，必須適當選擇兩側電流互感器的變比。211122llnInIIIB1112nIInnll或 變壓器的差動保護必須考慮變壓器變比的影響。182.變壓器縱差動保護的特點需要躲過差動回路中的不平衡電流(1) 由變壓器勵磁涌流ILY所產生的不平衡電流變壓器的勵磁電流：在正常情況下：1.3IeB/n1條件下，才能躲開勵磁涌流的影 響。NkdzJIKKI342）縱差動保護靈敏系數的校驗 變壓器縱聯差動保護的靈敏系數dzJJdlmIIKminIdminJ應采用保護范圍內部故障時，流過繼電器的最小短路電流。采用在單側電源供電時，系統在最小

7、運行方式下變壓器發生短路時的最小短路電流，按照要求靈敏系數一般不應低于2。354.具有制動特性的差動繼電器1）差動繼電器的制動特性制動特性的數學表達式為)()()(00gdrdzgdrgdrdzdzJIIIIIKIIII36最小動作的電流Idz0:按躲過變壓器在正常運行條件下產生的不平衡電流整定。rLHzakdzIKUfKI)(0edzII) 5 . 02 . 0(037拐點電流Igd:egdII)1 .16 .0(制動特性斜率K:gdrdzdzIIIIKmax0max382）差動繼電器在內部故障時的動作行為39情形之一：情形之一：兩端電源情況，假設取一側故障電流作為制動電流兩端電源情況，假設

8、取一側故障電流作為制動電流假設兩端提供的故障電流相同假設兩端提供的故障電流相同122RresIIII對應圖中曲線1，實際啟動電流為minsetI40情形之二：情形之二：一端電源情況，假設取負荷側電流作為制動電流一端電源情況，假設取負荷側電流作為制動電流無制動，實際啟動電流為minsetI0resI41情形之三：情形之三：一端電源情況，假設取電源側電流作為制動電流一端電源情況，假設取電源側電流作為制動電流差動電流和故障電流關系對應圖中曲線2，實際啟動電流為minsetIdiffresII42情形之四：情形之四：重負荷情況下內部弱故障，假設取電源側電流作為制動電流重負荷情況下內部弱故障，假設取電源

9、側電流作為制動電流差動電流不變，負荷電流的存在使得制動電流有所增大，動作特性對應圖中曲線2，實際啟動電流率大于minsetI43小結：小結：1. 采用制動特性后差動保護內部故障的實際啟動電流近似采用制動特性后差動保護內部故障的實際啟動電流近似為為 ， 遠小于最大不平衡電流，所以制動特性大大遠小于最大不平衡電流，所以制動特性大大提高了差動保護隊內部故障的靈敏度提高了差動保護隊內部故障的靈敏度2. 制動電流應采用負荷側或弱電源側的電流制動電流應采用負荷側或弱電源側的電流minsetI44外部故障而引起的變壓器繞組過電流內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備第四節第四節 變壓器的電流和電壓保護變壓

10、器的電流和電壓保護過電流保護低電壓啟動的過電流保護負荷電壓啟動的過電流保護負序過電流保護保護方式：保護方式：451.變壓器的過電流保護maxfhkdzIKKI46(1) 對并列運行的變壓器，應考慮突然切除一臺 時所出現的過負荷，當各臺變壓器容量相同 時，可按下式計算eBfInnI1max 此時保護裝置的啟動電流應整定為eBhkdzInnKKI147(2) 對降壓變壓器，應考慮低壓側電動機自啟動 時的最大電流，此時啟動電流整定為eBhzqkdzIKKKIzqK 110kV降壓變壓器的6-11kV側：1.5-2.5 110kV降壓變壓器的35kV側：1.5-2.0482.低電壓啟動的過電流保護49

11、正常時：低壓繼電器的觸點全部斷開。中間繼電器無電流，故其觸點斷開。50相間短路：低壓繼電器1的觸點閉合，中間繼電器有電流，電流繼電器1、2動作，跳閘回路有信號輸出。51eBdzUU7 . 0eBhkdzIKKI電路元件、電壓元件的整定：52低電壓繼電器的動作電壓整定：(1) 按躲開正常運行時可能出現的最低工作 電壓整定hkdzKKUUmin Umin：最低工作電壓，一般取0.9UeB Kk：可靠系數，取1.1-1.2 Kh：返回系數，取1.15-1.2553(2) 按躲開電動機自啟動時的電壓整定edzUU)6 . 05 . 0(當低壓繼電器由變壓器低壓側互感器供電時當低壓繼電器由變壓器低壓側互

12、感器供電時當低壓繼電器由變壓器高壓側互感器供電時當低壓繼電器由變壓器高壓側互感器供電時edzUU7 . 054 對低電壓元件靈敏系數的校驗，應為對低電壓元件靈敏系數的校驗，應為maxddzlmUUKUdmax：最大運行方式下，相鄰元件末端最大運行方式下，相鄰元件末端 三相金屬性短路時，保護安裝處三相金屬性短路時，保護安裝處 的最大線電壓的最大線電壓。553.復合電壓啟動的過電流保護負序電壓過濾器負序電壓過濾器eBdzUU）（12. 006. 0256正常時：無負序電壓，繼電器4的觸點閉合，繼電器5的觸點斷開，繼電器6無電流，觸頭斷開，無跳閘信號。57不對稱短路：有負序電壓，繼電器4的觸點斷開，

13、繼電器5動作，電流繼電器動作，啟動時間繼電器7，預定時限后跳閘。58三相短路：短時出現負序電壓，繼電器4動作，繼電器5動作，待負序電壓消失后，繼電器4返回，繼電器5仍處于動作狀態，相當于低電壓啟動的過電流保護。59復合電壓啟動的過電流保護的優點：(1) 由于負序電壓繼電器的整定值小。因此 在不對稱短路時，電壓元件的靈敏系數高。(2) 當經過變壓器后發生不對稱短路時，電壓元件的工作情況與變壓器采用的接線方式無關；(3) 當三相短路時，如果由于瞬間出現負序電壓，使繼電器4和5動作，則在負序電壓消失后，繼電器5又接于線電壓上，此時只要繼電器5不返回，就可以保證保護裝置繼續處于動作狀態。604.三繞組變壓器相間短路后備保護的特點(1)單側電源的三繞組變壓器tIII=tIII+t 動作后只跳閘DL3tI=max(tII,tIII)+t，跳開DL2tB=tI+t，跳開DL1,DL2,DL3 61(2)多側電源的三繞組變壓器tIII=tIII+ttI=tI+t，帶方向跳開DL1tB=max(tI,tII, tIII)，跳開DL1,DL2,DL3 tII=tII+t，方向指向母線II625.變壓器的瓦斯保護瓦斯保護瓦斯保護是反應變壓器油箱內部氣體的數量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。由于短路點電弧的作用，將