1、發電廠電氣部分 現代供電技術 第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護基礎電網相間短路的電流電壓保護小接地電流系統的單相接地保護電力變壓器保護高壓電動機的保護備用電源自動投入裝置供電系統的微機保護第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第一節第一節 繼電保護基礎繼電保護基礎第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置工礦企業供電系統在運行中，可能出現各種故障和不正常運行狀態。故障：相間短路、接地短路，變壓器、電動機一相繞組的匝間短路等。不正常運行狀態：過負荷、一相斷線、小接地電流系統中的單相接地等。故障原因： 外部原因：（如雷擊、污閃等） 內部原因：（如絕緣老化、損壞等） 誤操作：（

2、運行時）一、輸配電系統的故障一、輸配電系統的故障第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置n故障后果 （1）損壞設備、縮短設備使用壽命。 （2）破壞系統運行的穩定性。 （3）用戶電壓下降；破壞工作穩定，影響產品質量。 （4）供電質量：電壓、頻率、諧波。n繼電保護的任務 發生故障時，自動、迅速、有選擇地借助于斷路器將故障部分從供電系統中切除；（繼電保護動作于斷路器跳閘） 當設備出現不正常運行狀態時，根據運行條件而動作于發出信號、減負荷或者跳閘。（繼電保護動作于發信號）第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置繼電保護的工作原理供電系統發生故障時，會引起電流的增加和電壓的降低，以及

3、電流、電壓間相位角的變化等。因此，利用故障時參數與正常運行時的差別，就可以構成不同原理和類型的繼電保護。分成兩類：1.反應電氣量變化的保護,2.反映非電氣量變化的保護。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置反應電氣量變化的保護原理：利用短路時電流增大的特征，可構成過電流保護；利用電壓降低的特征，可構成低電壓保護；利用電壓和電流比值的變化，可構成阻抗（距離）保護；利用電流和電壓之間相位關系的變化，可構成方向保護；利用比較被保護設備各端電流大小和相位的差別可構成差動保護等。反應非電氣量變化的保護原理：利用故障時變壓器油分解所產生的氣體，可構成瓦斯保護。利用電動機繞組溫度的升高，可構成過

4、負荷保護或過熱保護。*可利用任何故障與正常運行狀態下有區別的信號來實現保護。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置二、繼電保護裝置的構成二、繼電保護裝置的構成測量部分：測量從被保護對象輸入的有關電氣量，并與已給定的整定值進行比較，根據比較結果，給出邏輯信號。邏輯部分：根據測量部分的輸出，使保護裝置按照一定的邏輯關系工作，最后確定是否應該使斷路器跳閘或發出信號。執行部分：根據邏輯部分傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 對繼電保護的基本要求對作用于跳閘的繼電保護，在技術上有四個基本要求： 選擇性 快速性 靈敏性 可靠性第六章第六

5、章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置1、選擇性 當供電系統發生故障時，離故障點最近的保護裝置應先動作，切除故障，而供電系統的其他無故障部分繼續運行，滿足這一要求的動作就叫有選擇性。k點故障QF2動作第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 圖解：下圖中各斷路器都裝有保護。K1點短路時，保護只跳開1QF 和2QF，使其余部分繼續供電；又如 K3點短路，斷路器 1QF6QF均有短路電流，保護只應跳6QF，除變電站D停電外，其余繼續供電。 K3點短路時，若6QF因本身失靈或保護拒動而不能跳開，此時5QF的保護應使5QF跳閘，這顯然符合選擇性的要求，這種作用稱為。第六章第六章 繼電保護與

6、自動裝置繼電保護與自動裝置2、速動性為了減小由于故障引起的損失，減少用戶在故障時低電壓下的工作時間，以及提高電力系統運行的穩定性，要求繼電保護在發生故障時盡快動作將故障切除。 注意：必須在滿足選擇性的基礎上 Why?!第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置3、靈敏性保護裝置對其保護區內發生故障或不正常運行狀態的反應能力稱為靈敏性，用靈敏系數（ks）來衡量。 在進行繼電保護整定計算的時候，常用到最大運行方式和最小運行方式。最大運行方式就是和最小運行方式是指在同一點發生同一類型短路，流過某一保護裝置的電流達到最大值和最小值的運行方式。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置（

7、1）對于反應故障時參數量增加的保護裝置 例如：過電流保護的靈敏系數為 KSIk.minIop Ik.min保護區內故障的最小短路電流值 Iop 保護裝置的動作電流（2）對于反應故障時參數量降低的保護裝置 例如：低電壓保護的靈敏系數為 KSUopUk.max Uk.max保護區內故障的最大殘壓值 Uop 保護裝置的動作電流第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置（3）可靠性指在該保護裝置規定的保護范圍內發生了它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該誤動作。 不誤動； 不拒動。可靠性主要指保護裝置本身的質量和運行維護水平而言。幾點注意點：可靠性

8、最重要靈敏性直接影響可靠性選擇性影響快速性第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置三、常用繼電器三、常用繼電器n繼電保護：（在電力行業）泛指繼電保護技術或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統。n繼電保護裝置：指各種具體的裝置。（單個繼電器或繼電器與其附屬設備構成，電子元件，計算機）各種繼電器的表示符號和圖形符號第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 繼電器是一種在其輸入的物理量（電量或非電量）達到規定值時，其電氣輸出電路被接通（導通）或分斷（阻斷、關斷）的自動電器。 保護繼電器的組成元件機電型電子型微機型又稱靜態繼電器，用模擬電子電路及部分數字電子電路構成。具有動作靈敏、

9、體積小、能耗低、耐震動、無機械慣性等優點。 結構原理有電磁式、感應式等。具有簡單可靠、便于維修等優點。 又稱數字式繼電器，是以微處理器（縮寫MPU）為核心組成的新型繼電保護裝置。與傳統的繼電保護裝置相比，具有可靠性高、功能齊全、調試維護方便、性能價格比優等優點。已成為電力系統繼電保護的更新換代產品。 在供電系統中，電流繼電器是保護裝置中重要的起動元件。常用的機電式電流繼電器分電磁式和感應式兩種。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置電磁式繼電器電磁式繼電器第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第六章第六章 繼電保護與自動

10、裝置繼電保護與自動裝置動作電流：能使繼電器動作的最小電流稱為動作電流，以Iop表示。返回電流：能使繼電器返回的最大電流為返回電流，以Ire表示。返回系數：kre = Ire / Iop繼電保護規定：過流繼電器的不應低于0.85；低電壓繼電器的應不大于1.25。盡量接近于1。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 （1）電磁式電流繼電器）電磁式電流繼電器IreYIIop01動作電流Iop過電流繼電器線圈中的使繼電器動作的最小電流。 rereopIKI 這種電流繼電器是一種瞬時繼電器。用電磁式電流繼電器構成定時限過電流保護裝置時，還要用到電磁式時間繼電器（KT）、信號繼電器（KS）以及

11、中間繼電器（KM）。ItIoptop0電磁式電流繼電器的其動作特性如圖所示。 返回電流Ire過電流繼電器線圈中的使繼電器由動作狀態返回到起始位置的最大電流。 因為這種保護裝置的動作時限（由時間繼電器預先調整）與故障電流的大小無關，是固定的，所以其保護特性稱為“定時限特性”。如右圖所示。 第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置電磁型繼電器分類：n電磁型電壓繼電器：過電壓、低電壓n電磁型時間繼電器在保護裝置中起延時作用，以保證保護裝置動作的選擇性。n電磁型中間繼電器的作用是為了擴充保護裝置出口繼電器的接點數量和容量，也可以使觸點閉合或斷開時帶有不大的延時（0.40.8S） 。n電磁型信

12、號繼電器用于各保護裝置回路中，作為保護動作的指示器 第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置（2） 感應式電流繼電器感應式電流繼電器 感應型電流繼電器的動作機構主要由部分套有銅制短路環的主電磁鐵、瞬動銜鐵和可動鋁盤等元件組成。 當電磁鐵線圈電流在一定范圍之內時，鋁盤由于兩個不同相位交變磁通所產生的渦流而轉動，經過延時帶動接點系統動作，由于電流越大，鋁盤轉動得越快。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 感應式電流繼電器的電流時間特性曲線如圖所示。當繼電器線圈中的電流大到一定數值時，其動作時間與通入電流的平方成反比，通入的電

13、流越大，動作時間越短，這也就是感應式電流繼電器的“反時限特性”，如下圖所示曲線 abc，這一特性是其感應元件所產生的。1nqbnt0abcbd10 當繼電器線圈電流進一步增大到整定的速斷電流Iqb時，電磁元件動作，使觸點發生切換，同時也使信號牌掉下。很明顯，電磁元件的作用又使感應式繼電器兼有“電流速斷特性”，如圖所示bb/d曲線。因此這種電磁元件又稱為電流速斷元件。 速斷電流Iqb是指繼電器線圈中的使電流速斷元件動作的最小電流。速斷電流與感應元件的動作電流之比稱速斷電流倍數nqb。qbqbopInI第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置（3） 靜態型繼電器靜態型繼電器整流型繼電器整

14、流型繼電器 如圖所示是整流型電流繼電器的原理框圖。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 晶體管型繼電器晶體管型繼電器 晶體管型繼電器比電磁型、感應型繼電器更具有靈敏度高、動作快、可靠性高、功耗少、體積小、耐震及易構成負載的繼電器保護等特點第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 微機保護微機保護 微型計算機和微處理器的出現，使繼電保護進入數字化時代。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置四電流保護的接線方式四電流保護的接線方式 電流保護的接線方式是指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。為了便

15、于分析和保護的整定計算，引入接線系數Kwc，它是流入繼電器的電流Ir與電流互感器二次繞組電流I2的比值，即2IIKrwc第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 1、完全星形接線、完全星形接線 完全星形接線又稱三相三繼電器接線方式。它能反應各種短路故障，流入繼電器的電流與電流互感器二次繞組電流相等，其接線系數在任何短路情況下均等于1，即Kw=1。這種接線方式主要用于高壓大接地電 流系統，保護相間短路和單相短路。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置2、兩相兩繼電器接線方式、兩相兩繼電器接線方式 兩相兩繼電器接線方式又稱不完全星形接線。由于B相沒有裝設電流互感器和電流繼電器

16、，它不能反應單相短路，只能反應相間短路，其接線系數在各種相間短路時均為1。此接線方式主要用于小接地電流系統作相間短路保護用。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置3、兩相一繼電器接線方式、兩相一繼電器接線方式 流入繼電器的電流為兩電流互感器二次繞組電流之差，即：因此又稱兩相電流差接線。A、C兩相短路時，KWC=2；A、B或B、C兩相短路時，KWC=1；可反應各種相間短路，但其接線系數隨短路種類不同而不同，保護靈敏度也不同，主要用于高壓電動機的保護。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第二節第二節 電網相間短路電網相間短路的電流電壓保護的電流電壓保護第六章第六章 繼電保

17、護與自動裝置繼電保護與自動裝置 電網相間短路故障時的特點是線路上的電流突然增大，同時故障相間的電壓降低。 保護方式分為： 有時限（定時限或反時限）的過流保護 無時限或有時限的電流速斷保護 三段式電流保護 電流電壓連鎖保護等電網相間短路的特點：電網相間短路的特點：第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置一、有時限的電流保護一、有時限的電流保護1、有時限過電流保護工作原理 在單側電源的輻射式電網中，過電流保護裝置都設在每一段電路的電源側，如下圖（a）所示。 每一段保護裝置除了保護本段內的相間短路外，還要對下一段線路起到后備保護作用（遠后備）。如圖中K點短路，保護裝置1、3、5都會流過短路

18、電流，各個保護裝置都啟動。但根據要求，應該是保護1動作，其他保護應該返回。所以對1、3、5設置不同的動作時間。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 過流保護根據所用繼電器的時限特性不同，分為定時限和反時限兩種，電路接線下圖所示。時限級差的大小t的大小，根據斷路器的固有跳閘時間和時間元件的動作誤差， 一般對定時限保護取t=0.5s，反時限保護取t=0.7s.第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置對于圖（a）： 當被保護線路中電流增大且超過整定值時，電流繼電器啟動，同時啟動時間繼電器，待時間繼電器延時到預先整定時間，保護裝置動作切除故障并報警。 保護裝置的動作時間是預先整

19、定的，不隨短路電流大小的變化而變化，因而稱為定時限保護。 對于圖（b）： 當被保護線路中電流增大且超過整定值時，電流繼電器動作，并且電流越大動作時間越短。 保護裝置的動作時間和短路電流的大小有關，成反比關系，所以稱為反時限保護。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置2、整定計算1）動作電流的計算 過流保護裝置的動作電流應按照以下兩個條件進行整定 a、應能躲過正常最大工作電流Ilmax，即caolllopIKIIImax.max.線路最大計算負荷電流般取電動機自起動系數，一線路最大工作電流保護裝置動作電流caollopIKII35 . 1max.第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保

20、護與自動裝置 b、對于還要起后備保護作用的繼電器，在外部短路被切除后，已啟動的繼電器應能可靠的返回。因此保證電流繼電器的返回電流Ire大于線路的最大工作電流.max.max 1.15 1.25 0.85GL0.80,0.850.9,relrecolcoolcacorecoolopcarererewcTAIIIK IK K IKIK KIIKKKDLKK=-可靠系數，一般取返回系數，型取，用型晶體管型繼電器取如果保護裝置的接線系數為電流互感器的變比為則繼電器動.coolwcop rcareTAK K KIIK K=作電流為第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置2）靈敏系數校驗 對計算

21、好的過流保護裝置，還必須進行短路電流故障時保護裝置的靈敏系數校驗。根據靈敏系數的定義.min2ksopIKI=.min2kopII-被保護線段末端最小兩相短路電流保護裝置的整定電流用繼電器的動作電流進行計算.min2.kwcsTA op rKIKK I= 靈敏系數的最小允許值，對于主保護區 ，對于備用保護要求1.5sK 1.2sK 如果靈敏系數不能滿足要求時，必須采取措施提高靈敏系數，如改變接線方式、降低繼電器動作電流等。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置3、動作時限的配合 為保證動作的選擇性，自負載側向電源側，后一級線路的過電流保護裝置的動作時限應比前一級線路保護的動作時限大

22、一個時限級差t，即按階梯 原則進行整定： t1=t2+t 式中,t為時限級差，定時限過電流保護取0.5s，反時限過電流取0.7s a.定時限過電流動作時限整定第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 b.反時限過電流保護動作時限整定 反時限保護的動作時間與故障電流的大小成反比。因此，在保護范圍內的不同地點短路時，由于短路電流不同，保護具有不同的動作時間。在靠近電源端短路時，電流較大，動作時間較短。因此，多級反時限過流保護的時候應該首先選擇配合點，使之在配合點上兩級保護的時限級差為t。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置c. 定時限與反時限的配合 如右圖所示，保護1為定時

23、限，保護2為反時限。兩個保護之間的保護配合點應該選擇在保護1作為后備保護范圍末端的k點。由圖可以知道，在k點為保護1與2重疊保護的范圍，存在時限配合問題。如設保護1的動作時限為t1，則保護2在配合點k的動作時間t2應該滿足t1-t2= t（0.7s）。只要在k點時限配合，其他各 應該大于點必能配合。如在k點短路，保護1和2的時間t，滿足要求。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 二、電流速斷保護二、電流速斷保護 線路越靠近電源，過電流保護的動作時限越長，而短路電流越大，危害也越大，這是過電流保護的不足。因此，GB50062-92規定當過電流保護動作時限超過0.50.7s時，應裝設

24、瞬動的電流速斷保護。1、無時限電流速斷保護 電流保護的整定值，如果按照躲過保護區外部的最大短路電流原則來整定，即是把保護范圍限制在被保護線路的一定區域之內，就可以完全按照提高動作電流的整定值獲得選擇性。 因此，可以做成無時限的瞬動保護，叫電流速斷保護。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置當A-B線路發生短路故障時，流經保護2的電流增大，保護2瞬時動作。當B-C線路發生短路故障時，流經保護2和1的電流都增大；按照保護選擇性的要求，保護1瞬時動作，保護2不動作。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置速斷保護的動作電流的確定： 1） 為了保證保護裝置的選擇性，在下一段線路上

25、發生最大短路電流時保護裝置不應動作。 2） 在本段線路內發生最小短路電流時，保護裝置應動作。 電流速斷保護的動作電流必須按躲過它所保護線路末端在最大運行方式下發生的短路電流來整定。(3).maxop qbcokIK I=(3).max.kop qb rcowcTAIIK KK=(3).maxkcowcTAIKKK-被保護線路末端的最大三相短路電流可靠系數接線系數電流互感器變比第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 速斷保護的靈敏度是在系統最小運行方式下保護安裝處兩相短路電流與其動作電流之比。 由于保證斷路器動作選擇性而引入可靠系數kk后，速斷保護動作電流大于被保護范圍末端的最大短路

26、電流，使保護裝置不能保護全段線路而有一段死區，因此速斷保護不能作主保護，必需和過電流保護裝置配合作用，作為輔助保護是比較經濟合理的。(2).min.ksop qbIkI=第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置對于線路變壓器組的保護，如下圖所示。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 無論是變壓器或者是線路發生故障時，供電系統都要中斷。所以變壓器故障時允許線路速斷保護無選擇的動作，即無時限速斷保護范圍可以伸長到被保護線路以外的變壓器內部。這時線路的速斷保護，按躲過變壓器二次出口處短路時的最大短路電流來計算。即(3).maxop qbcokIK I=(3).max3.min

27、,1.3-1.4k1kcokIKI-被保護線路末端的最大三相短路電流可靠系數 一般取變壓器二次母線點短路時，流經保護裝置的最大三相短路電流第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 在這種情況下，電流速斷保護的靈敏系數按被保護線路末端k2點最小兩相短路電流校驗，并要求 即1.5sK (2).min.ksop qbKKI=第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 電流速斷保護接線如下圖所示。圖中采用了帶延時0.06-0.08s動作的中間繼電器3，其作用是利用它的接點接通斷路器跳閘線圈。因為電流繼電器的接點容量較小。 另外，當線路上面裝有管型避雷器的時候，利用中間繼電器的延時，增

28、加保護的固有動作時間，以避免在避雷器放電時引起電流速斷保護誤動作。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置總結：總結： 無限時電流速斷保護接線簡單、動作迅速可靠，其主要缺點是不能保護線路全長，并且保護范圍直接受系統運行方式變化的影響。當系統運行方式變化很大的時候，或者被保護線路的長度很短時，速斷保護就可能沒有保護范圍。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置2、時限電流速斷保護 提出： 電流速斷保護無法保護線路的全長，為了在線路任意點故障都能迅速切除故障，并作為無時限電流速斷保護的后備。 保護原理： 在無時限電流速斷保護的基礎之上，增加適當的延時（一般為0.5-1s），便構

29、成時限電流速斷，接線與電流速斷相似，不同的是用時間繼電器取代了中間繼電器。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 時限速斷與無時限速斷保護的整定配合如下圖所示，圖中和分別表示無時限和時限速斷的符號。曲線1為流過保護裝置的最大短路電流。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置動作電流值整定計算.op qb bcoop qbIK I=.coop qb bop qbKII-可靠系數時限電流速斷的動作電流無時限電流速斷的動作電流靈敏度校驗(2).min.kSop sq bIKI=(2).min.kop sq bII-在最小運行方式下，被保護線路末端的兩相短路電流時限電流速斷的動作

30、電流靈敏度不應低于1.25-1.5 為了保證動作的選擇性，變電所A的時限速斷要與變電所B的無時限速斷相配合，并使前者的保護區小于后者。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 三、三段式電流保護三、三段式電流保護 三種電流保護方式各有所長和不足之處。若將三種保護組合在一起，相互配合構成的保護叫作三段式過流保護，它具有較好的保護性能。通常把無時限電流速斷保護做第段保護，時限電流速斷保護叫做第段保護，定時限過電流保護叫做第段保護。他們各自的保護范圍和時限配合，如圖所示。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置其中KA1、KA2、KS1構成第段電流速斷；KA3、KA4、KT1、K

31、S2構成第段限時電流速斷；KA5、KA6、KT2、KS3構成第段定時限過電流。三段保護共用一個中間繼電器KOM，任何一段保護動作均啟動KOM，使斷路器跳閘，同時相應段的信號繼電器動作掉牌。 三段式保護原理圖第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置v例6-1：如圖所示為35kV單側電源輸電線路，線路l1和l2的繼電保護均為三段式電流保護。試計算并選定線路l1各保護裝置的動作電流及動作時間，校驗保護的靈敏系數，并選擇主要繼電器。v已知線路l1的最大計算負荷電流為150A，電流互感器的的變比KTA=200/5，在最大及最小運行方式下k1、 k2及k3處三相短路電流值如表6-1所示。保護采用

32、不完全星形接線，線路l2過流保護時限為2s。短路點k1k2k3最大運行方式下的短路電流43001310500最小運行方式下的短路電流21501070460第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置v解: （1） 線路l1無時限電流速斷保護。 一次動作電流 ， 繼電器動作電流為， 選用DL-11/100型電流繼電器，動作電流的整定范圍為：25100A.2.max1.3 13101700( )op qbcokIK IA=.1170042.5( )200/5wcop qb rop qbTAKIIAK= （2） 線路l1時限電流速斷保護。 首先計算線路l2的無時限電流速斷保護的一次動作電流 線

33、路l1的時限電流速斷保護的一次動作電流為.3.max1.3 500650( )op qbcokIK IA=.1.1 650715( )op qb bcoop qbIK IA=第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置. .171517.9( )200/5wcop sq b rop sq bTAKIIAK= 繼電器動作電流為， 選用DL-11/50型電流繼電器，動作電流的整定范圍為：12.550A. 動作時限與線路l2的無時限速斷配合，可選用DS-11型時間繼電器，其時限調整范圍為0.11.3s,本保護取動作時限為0.5s （3） 靈敏系數校驗 時限電流速斷應保證在線路l1末端發生短路時

34、可靠動作，為此以k2點最小兩相短路電流來校驗靈敏系數。 靈敏系數為 校驗合格校驗合格(2)(3)2.min2.min0.8660.866 1070927( )kkIIA=22.min.9271.31.25715ksop sq bKKI=第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 （4） 過流保護裝置 過流保護的一次動作電流由式（6-3）得 繼電器的動作電流為 選用DL-11/20型電流繼電器，動作電流的整定范圍為：520A. 動作時限為 選用DS-112型時間繼電器，其時限調整范圍為 0.253.5s，取動作時間為2.5s。 1.2 1.5150318( )0.85coolopcare

35、K KIIAK=.13188( )200/5wcop ropTAKIIAK=20.52.5( )ABttts=+ D=+=第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 （5） 靈敏度校驗 過流保護的靈敏系數應分別用l1 末端k2點及l2 末端k3點的最小短路電流校驗，保護線路l1的靈敏系數為： 校驗合格校驗合格 保護線路l2的靈敏系數為： 校驗合格校驗合格22.min19272.91.5318ksopKKI=23.min20.8664601.251.2318ksopKKI=第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 四、電流電壓連鎖速斷保護四、電流電壓連鎖速斷保護 當系統運行方式

36、變化很大時，無時限電流速斷保護的范圍可能很小，為了不延長保護動作時間，可以采用電流電壓連鎖速斷保護 保護采用不完全星形接線，包括2個電流繼電器和三個電壓繼電器。電流繼電器和電壓繼電器接成與門關系。只有當兩者都動作的時候，保護才能作用于跳閘。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 電流繼電器的動作電流為.0av popsqbUIXx l=+.0av psUXx-被保護線路的平均相電壓系統電抗線路單位長度電抗 電壓繼電器的動作電壓為03opopqbUI x l=第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第三節第三節 小接地電流系小接地電流系統的單相接地保護統的單相接地保護第六章

37、第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 如下圖所示的為一中性點不接地系統單相接地時電容電流分布。線路l1、l2和發電機的各相對地電容，分布為C、C、CF.一單相接地的零序電流分布一單相接地的零序電流分布 當線路l2上K點發生接地故障后，系統中的A相接地短路，A相對地電壓為零，對地電流為零。B相和C相對地電容對地形成回路。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 根據第一章中式（1-11）、（1-14）的分析可知，非故障線路l1始端所反應的零序電流為：01110133BCIIIj UCw販販=+=其有效值為 01133pIj UCw= 當電網中的線路很多的時候，上訴結論可以適用于

38、每一條非故障的線路。發電機出線端所反應的零序電流為：0FFF033BCFIIIj UCw販販=+=故障線路l2的接地點要流過全系統B相和C相對地電容電流的總和。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置結論：結論：（1） 發生單相接地時，接地相對地電壓為零，非接地相的對地電壓升高了 倍，三個相間電壓大小不變，并仍然對稱，全系統都出現零序電壓。（2） 在非故障線路中有零序電流，其數值等于本身的對地電容電流，其方向為由母線流向線路。（3） 在故障線路上，零序電流為所有非故障相線路對地電容電流之和，數值一般較大，其方向為由線路流向母線。3第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 當

39、中性點采用經消弧線圈接地后，單相接地的電流分布產生了重大的變化。當線路l2上的K點接地以后，電容電流的大小和方向和分布與不接消弧線圈時是一樣的，不同的是在零序電壓作用下消弧線圈有一電感電流經接地點流回消弧線圈。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置結論：結論：（1） 當采用完全補償方式時，流經故障線路和非故障線路始端的零序電流都是本線路的電容電流，電容性無功功率方向相同，都是由母線指向線路。在這種情況下，無法利用電流的大小和方向來區別故障線路和非故障線路。（2） 當采用過補償方式的時候，流經故障線路和非故障線路始端的零序電流，是電容性電流，其容性無功功率方向都是由母線流向線路。故也

40、沒法利用功率方向來判斷是故障電流還是非故障電流。當過度補償不大時，也很難利用電流大小判斷出故障線路。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置二絕緣監視裝置二絕緣監視裝置 其利用供電系統單相接地后出現的零序電壓給出信號。在中性點非有效接地的供電系統中，只要本級電壓網絡中發生單相接地故障，則在同一電壓等級的所有母線上都將出現數值較高的零序電壓。利用這一特點，在變電所的母線上一般裝設網絡單相接地的絕緣監視裝置，它利用接地后出現的零序電壓，帶延時動作于信號，表明本級電壓網絡中出現了單相接地。 在供電系統中常用三相五芯柱式電壓互感器或三只三繞組單相電壓互感器作中性點不接地系統的絕緣監測裝置第六

41、章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 正常運行時，電網三相電壓是對稱的，沒有零序電壓，所以三只電壓表度數相等，過電壓繼電器不動作。當任一出線發生接地故障的時候，接地相對地電壓為零，其他兩相對地電壓升高 倍，可以從電壓表上指示看出來。 同時，在開口三角出現零序電壓，過電壓繼電器動作給出接地信號。可以根據接地信號和電壓表指示，判斷電網已經發生接地故障和接地相。3第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置n絕緣監視裝置的保護方法簡單，但給出信號沒有選擇性，值班人員想判別出故障發生在哪一條線路上，還需要依次斷開各條線路來尋找。若斷開某線路時接地信號能消失，即表明故障是在該線路上。n這

42、種監視裝置可用于出線不太多、負荷電流允許短時間內切斷的供電網中。n此外，在電網正常運行時，由于電壓互感器本身有誤差以及高次諧波電壓的存在，開口三角形繞組有不平衡電壓輸出，因此繼電器的動作電壓要躲過這一不平衡電壓，一般整定為15V。 第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置n利用單相接地故障線路的零序電流較非故障線路大的特點，實現有選擇性地發出信號或動作于跳閘，此即線路的零序電流保護。n 當供電系統某一線路發生單相接地故障時，其他線路上都會出現不平衡的電容電流（零序電流），而這些非故障線路屬于正常線路，其保護裝置不應動作，因此，非故障線路保護裝置的動作電流應至少大于本線路的電容電流。

43、三三. 零序電流保護零序電流保護 第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置四四. 零序功率方向保護零序功率方向保護 利用故障線路與非故障線路零序功率方向相反來實現有選擇性的保護，動作于信號或者跳閘。這種方式適合于零序電流保護不能滿足靈敏系數的要求時和接線復雜的網絡中。五五. 中性點經消弧線圈接地系統的接地保護中性點經消弧線圈接地系統的接地保護 目前在經中性點經消弧線圈接地的電網中，要實現有選擇性的保護是很困難的。可以選用無選擇性的絕緣監視裝置。除此之外還可用： 1、反應5次諧波電流的接地保護 2、短時投入一電阻的方法 到目前為止，中性點經消弧線圈接地電網的單相接地保護，還有待進一步的

44、研究解決。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第四節第四節 電力變壓器保護電力變壓器保護第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置變壓器易產生的故障和不正常工作狀態變壓器易產生的故障和不正常工作狀態 變壓器故障變壓器故障及不正常工作狀態及不正常工作狀態變壓器故障變壓器故障不正常工作狀態不正常工作狀態內部故障內部故障線圈的相間短線圈的相間短路、匝間或層路、匝間或層間短路、單相間短路、單相接地短路以及接地短路以及燒壞鐵心等。燒壞鐵心等。 外部故障外部故障套管及引出線套管及引出線上的短路和接上的短路和接地。地。 過負荷、溫升過過負荷、溫升過高以及油面下降高以及油面下降超過了允許

45、程度超過了允許程度等。等。 第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置變壓器的保護變壓器的保護 （1）氣體保護 （2）電流速斷保護 （3）差動保護 （4）過流保護 （5）過負荷保護第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置一、電力變壓器的氣體保護一、電力變壓器的氣體保護 氣體保護原理氣體保護原理油箱內部發生故障（包括匝間短路、經電阻的接地等輕微故障）故障點電流、電弧變壓器油及其它絕緣材料受熱分解產生氣體流向油枕的上部。當故障嚴重時變壓器油迅速膨脹產生大量的氣體，氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。反映上述氣體或油流而動作的保護氣體保護1、氣體與油的混合物重（嚴重故障）反應油流速度跳閘

46、跳閘2、氣體與油的混合物輕（不正常 or 少數匝間）氣體體積 發信號發信號第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 氣體保護接線如圖所示 ，圖中的中間繼電器4是出口元件，它是帶有電流自保線圈的中間繼電器，這是考慮到重氣體時，油流速不穩定而采用的。切換片5是為了在變壓器換油或者進行氣體繼電器實驗時，防止誤動作而設置的。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置1、優點： 動作快，靈敏度高，接線簡單，能反應油箱內任何故障2、缺點： 可靠性不太高，僅能反應油箱內故障，不能反應油箱以外的套管及引出線等部位上的故障。 氣體保護可作為變壓器的主保護之一。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼

47、電保護與自動裝置二、電力變壓器的電流速斷保護二、電力變壓器的電流速斷保護 氣體保護不能反應變壓器外部故障，尤其是變壓器接線端子絕緣套管的故障。因此，對于較小容量的變壓器，特別是車間配電用變壓器，廣泛采用電流速斷保護作為電源側繞組。套管及引出線故障的主保護。再用時限過電流保護裝置，保護變壓器的全部，并作為外部短路所引起的過電流及變壓器內部故障的后備保護。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 變壓器過電流保護的組成、原理與線路過電流保護的組成、原理完全相同。其動作時間也按“階梯原則”整定，與線路過電流保護完全相同。對車間變電所來說，其動作時間可整定為最小值（0.5s）。 靈敏度按變壓

48、器低壓側母線在系統最小運行方式下發生兩相短路電流換算到高壓側來校驗。 變壓器的電流速斷保護的組成、原理與線路的電流速斷保護完全相同。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 右圖所示為變壓器電流速斷保護的單相原理接線圖，電流互感器裝于電源側。電源側為中性點直接接地系統時，保護采用完全星型接線方式。電源側為中性點不接地或者經消弧線圈接地的系統時，則采用兩相式不完全星型接線。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置速斷保護的動作電流，按躲過變壓器外部故障的最大短路電流整定變壓器的速斷動作電流還應躲過勵磁涌流。保護裝置的一次側動作電流必須大于（3-5）倍IN.T, IN.T是保護

49、安裝側變壓器的額定電流。變壓器電流速斷保護的靈敏系數：.max(3)op.qbkcoIK I=.max(3)1.21.3kcoIK-變壓器二次側母線最大三相短路電流可靠系數，取.min(3).2ksop qbIKI=.op qbI- 保護裝置安裝處最小運行方式時的兩相短路電流第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置1、優點： 接線簡單、動作迅速2、缺點： （1）當變壓器容量不大時，保護區很短，靈敏度到不到要求 （2）在無電源的一側，套管引出的故障不能保護，要依靠過流保護，切除故障時間長，對系統安全運行影響大。 （3）對并列運行的變壓器，負荷側故障時，如無母聯保護，過流保護將無選擇性的

50、切除所以變壓器。 所以，對并聯運行變壓器，容量大于6300kVA和單獨容量大于10000kVA的變壓器，不采用電流速斷，而采用差動保護。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置三、電力變壓器的差動保護三、電力變壓器的差動保護 （一）變壓器差動保護的工作原理及不平衡電流 在變壓器正常工作或保護區域外部發生短路故障時，電流互感器二次側電流同時增加，流入繼電器的動作電流也是為零，或僅為變壓器一、二次側的不平衡電流，不平衡電流小于繼電器動作電流，故保護裝置不動作。當變壓器差動保護范圍內發生故障時，在單電源的情況下，流入繼電器回路的電流，如圖所示。此時繼電器回路的電流大于其動作電流，保護裝置動

51、作，使QF1、QF2同時跳閘，切除變壓器。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置原理：原理：1、正常和外部故障時、正常和外部故障時22JbPIIII=-=2、內部故障、內部故障222JdJIIIIII=+=（雙端供電）（單端供電）第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 在正常運行和發生外部故障時，在繼電器中會流過不平衡電流，影響差動保護的靈敏度，一般有三種因素：1、電流互感器的影響 由于變壓器兩側電壓不同，裝設的電流互感器的形式不同，他們的特性必然不一樣，會引起不平衡電流。還由于選擇的電流互感器變比不同，也將產生不平衡電流。 只有當兩側互感器的變比的比值等于變壓器的變比

52、時，才能消除不平衡電流。但這個條件很難實現，由此產生不平衡電流。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置Y/-11接線的變壓器原副邊相位相差30，因此必須采用相位補償的方法，即變壓器Y側互感器二次接成d形，變壓器d側的互感器接成Y型，使的相位得以補償。補償方法為：變壓器電流互感器備注Y兩種三角形接法必須相同Y2、變壓器接線方式的影響第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置cabCABI1aI1AI1BI1bI1CI1cI2AI2BI2CI2ABI2BCI2CAI2abI2bcI2caI2abI2caI2bcKD1KD2KD3I1AI1BI1CI2CI2BI2AI2ABI2B

53、CI2CA一次側二次側I2caI2abI2bcI1aI1caI1cI1abI1bI1bca)b)同相和償后，由圖可以看出，經過補abABII22第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置3、由于變壓器勵磁涌流引起的不平衡電流。 變壓器的勵磁電流只有在電源側通過，它反應到變壓器差動保護中，就構成不平衡電流。不過正常運行時，變壓器的勵磁電流很小，一般是額定電流的35。當外部短路時，由于電壓降低，勵磁電流相應減小，影響更小。 在變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，則可能有很大的勵磁電流（即勵磁涌流）。這是由于變壓器上面突然加上電壓或者電壓突然升高時，鐵芯中的磁通不變，必然引起非周期分量

54、磁通的出現。雖然磁通只有正常的兩倍多，但是勵磁電流卻急劇增大，可能是正常額定電流的6-10倍。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 勵磁涌流有如下特點：含有很大成分的非周期分量，其波形偏向時間軸的一側，。并且衰減很快，對于中小型變壓器經過0.5-1s后，其值一般不超過0.25-0.5倍額定電流。含有大量高次諧波，而且以二次諧波為主。波形之間出現間斷角。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置t00i0i00暫態穩態暫態穩態t0.01s0.01s勵磁涌流 勵磁涌流有下列特點： （1）含有的非周期分量幅值很大，常使勵磁涌流偏于時間軸的一側； （2）含有大量的高次諧波，尤其是

55、二次諧波可達到15以上； （3）波形間有明顯的間斷。 第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置4、減小不平衡電流的措施。 （1）對于電流互感器特性和變比不同而產生的不平衡電流，可在繼電器中采取補償的辦法減小，并且可以用提高整定值的辦法來躲過。 （2）對于勵磁涌流可以利用它所包含的非周期分量，采用具有速飽和變流器的差動繼電器來躲過涌流的影響，或者利用勵磁涌流具有間斷角和二次諧波等特點制成躲過涌流的差動繼電器。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置（二）差動繼電器 我國生產的差動繼電器形式有電磁型的BCH系列、整流型的LCD系列和晶體管型的BCD系列 ，變壓器保護常用的是BC

56、H-2型差動繼電器。差動繼電器必須具有躲過勵磁涌流和外部故障時所產生的不平衡電流的能力，而在保護區域內故障時，應有足夠的靈敏度和速動性。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置（三）差動保護的整定1、 計算變壓器兩側額定電流 由變壓器的額定容量及平均電壓計算出變壓器兩側的額定電流IN.T,按KWCIN.T選擇兩側電流互感器一次額定電流，然后按照下式算出兩側電流互感器二次回路的額定電流.2wcN TNTAKIIK=電流互感器的變比，三角形接線時為星型接線時接線系數，電流互感器-31TAwcKK取二次額定電流最大的一側為基本側。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置2、 按下

57、面三個條件確定保護裝置的動作電流IOP （1） 躲過變壓器的勵磁涌流op.coN TIK I=變壓器的額定電流可靠系數-3 . 1 ,.TNcoIK （2） 躲過外部故障時的最大不平衡電流(3)op.max()codsq mcosmikIK IKKfUf I=+ D+ D電流互感器同型系數短路電流的周期分量外部故障最大三相最大不平衡電流可靠系數取-3 . 1-)3(max.smkmdsqcoKIIK-0.1-5%-0.05smiKfUfDD電流互感器同型系數電流互感器的容許最大相對誤差，為變壓器分頭調壓誤差繼電器整定匝數與計算誤差，第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置 （3） 躲

58、過電流互感器二次回路斷線引起的不平衡電流。op.maxcolIK I=變壓器最大工作電流可靠系數，-3 . 1-max. lcoIK3、 基本側差動線圈匝數的確定繼電器的動作電流為op.rwcopTAKIIK=基本側線圈匝數為0.60acop rop rAWWII=第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置4、 非基本側平衡線圈匝數的確定5、 計算f6、 確定短路線圈的匝數7、 靈敏系數校驗(2).min.2krsop rIKI=(2).min.-krop rII- 保護范圍內部短路時，流過繼電器的最小短路電流繼電器的動作電流第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置四、電力變

59、壓器的過流保護四、電力變壓器的過流保護 為了防止外部短路引起的變壓器繞組的過電流，并作為差動和氣動保護的后備，變壓器還必須裝過電流保護 對于單側電源的變壓器，過電流保護安裝在電源側，保護動作時切斷變壓器各側開關。動作電流可以求op.maxcolreKIIK=.maxcorelKKI-可靠系數返回系數變壓器可能出現的正常最大電流靈敏度校驗 (2).minksopIKI=(2).minkI- 最小運行方式下，在保護范圍末端發生兩相短路的最小短路電流第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置五、變壓器的過負荷保護五、變壓器的過負荷保護 變壓器的負荷大部分都是三相對稱的，所以可以通過采用單電流

60、繼電器的接線方式。變壓器的負荷保護的動作時間通常取10s，保護裝置的動作電流，按躲過變壓器額定電流整定，即op.coN TreKIIK=.coreN TKKI-可靠系數返回系數變壓器的額定電流第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置第五節第五節 高壓電動機的保護高壓電動機的保護第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置n電動機常見故障 定子繞組相間短路； 單相接地； 電動機過負荷； 低電壓； 同步電動機失磁、失步等。n電動機保護 電流速斷保護；差動保護； 過負荷保護； 低電壓保護； 單相接地保護。第六章第六章 繼電保護與自動裝置繼電保護與自動裝置一、電動機的電流速斷及過負荷保