继电保护原理及相关分析

继电保护原理刘学军编制第二章互感器及变换器中国电力出版社第三节变换器常用变换器有电压变换器(UV),电流变换器(UA)，电抗变换器(UX)。一.电压变换器二.电流变换器三.电抗变换器中国电力出版社一.电压变换器•1.电压变换器工作原理同电磁式电压互感器完全相同。•二次绕组接负载电阻很大，接近开路状态。•2.二次侧电压，式中为UV的变比系数，其值小于1，当忽略励磁电流影响，二次电压与一次侧电压同相位。•3利用电压变换器降压和移相，改变电阻R的大小，可使角改变。2U1U21,1UUUKUKUK中国电力出版社电压变换器一次侧绕组串接电阻u1U21UUKU2E1IR1U中国电力出版社二.电流变换器•3.将输入电流变成与其成正比的电压，•UA的输出电压与输入电流成正比，且同相位。2U22rirTAIUIRRKIKiTARKKrI2I中国电力出版社UA的等值电路和向量图mZR1rII2ILImI2U1RII2UmICI2RUIR1IRImIC将输入电流折算到UA的输出侧为rIrICIRI中国电力出版社三.电抗变换器1W2W3W1I2URI电抗变换器原理接线图电抗变换器的作用是将由电流互感器输入的电流I1转换成与其成正比的输出电压U2。电抗变换器的结构如图示。中国电力出版社三.电抗变换器等值电路及向量图1ImrImaI1ImrImrI22UEmaI1I中国电力出版社作用是将输入电流转换为与其成正比的输出电压，其物理意义是其相当于一个电抗器为电抗变换器的转移阻抗，是一个复数，当铁心未饱和时，是一个常数。电抗变换器物理意义分析如下：•当W1、W2开路,UX空气隙较大磁阻Rm增大，Gm磁导减小即电感Lm减小，Zm减小；励磁电流Im则大大增加，由于UX的二次阻抗很大，负荷电流IL可以忽略不计，因此，可以认为一次电流全部流入励磁回路。即。故把UX看成一个电抗器。1211,UXUXIWIKKW2111mmIUXzUIZIKIKmIUXzKK1mII中国电力出版社第四节对称分量滤过器一、零序电流滤过器二、零序电压滤过器三、负序电压滤过器四、负序电流滤过器五、接线中国电力出版社一．零序电流滤过器工作原理：零序电流滤过器由三台相同型号和相同变比KTA的电流互感器构成中国电力出版社（1）三相对称短路时1rabcABCmAmBmCTAIIIIIIIIIIK•三相对称短路时，继电器输入电流Ir等于不平衡电流Iunb，其值很小。031mAmBmCTATAIIIIKK0ABCIII1rmAmBmCunbTAIIIIIK中国电力出版社（2）发生接地故障时•1）当发生接地故障，TA一次侧出现零序分量电流，二次侧才有3I0输出。继电器输入电流Ir=3I0•2)采用零序电流互感器的优点是没有不平衡电流，同时接线也简单。中国电力出版社二、零序电流互感器接线TANrIKAN为防止故障电流沿电缆铅皮由电缆头接地线入地，使继电器因无电流流过而拒绝动作。为此，电缆铅皮和铠装从电缆头至零序电流互感器一段应与地绝缘，电缆头接地线必须穿过零序电流互感器后接地。中国电力出版社三.零序电压滤过器由三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器构成零序电压滤过器当忽略电压互感器误差时，开口三角形绕组输出电压Umn为：031()mnabcABCTVTVUUUUUUUUKK中国电力出版社正常运行时，三相电压对称，电压滤过器输出为零Umn=0,单相接地短路时输出零序电压3U0/KTV=100V发电机中性点接地电压互感器构成零序电压滤过器03mnTVUUKGabcUUU03UK加法器构成零序电压滤过器中国电力出版社四、负序电压滤过器•单相阻容式负序电压滤过器•由两个电阻—电容器臂（移相臂）组成。其原理如下图所示。中国电力出版社工作原理分析•1.由上图可知•用对称分量法可证明如满足下式：•则输出电压中无正序电压，只与输入负序电压成正比。112221abXRbCXRCaXRUUUUUUUUU11223,3RXRX中国电力出版社输入正序电压时112221abXRbCXRCaXRUUUUUUUUU111120mnmbbnRXUUUUU1XU2XUcba1abU1bcU1RU1abI1bcImn输入正序电压时向量图112221abXRbCXRCaXRUUUUUUUUU中国电力出版社输入负序电压时120nbm21231.5mnRabUUUn2RUabc2caU2bcU1RU2abI2XUm1XU2bcI2abU112221abXRbCXRCaXRUUUUUUUUU2221.51.53mnabaUUU中国电力出版社五.负序电流滤过器•负序电流滤过器，其输出单相或三相电流中负序分量与输入三相电流中负序分量成正比，可分为单相式或三相式负序电流滤过器。•滤除零序分量的方法：零序磁势补偿法（两相电流差法）•单相感抗移相式负序电流滤过器：单相式负序电流滤过器。它由UA和UX组成。•二次输出电压——转移电抗。UA二次输出电压为下图可知，负序电流滤过器的输出电压为和的相量差。BCBCIUJIIXRUBCU011mnRBCABCUAUUUIIRjIIXK013RAUAUIIRKIX中国电力出版社五.负序电流滤过器(a)负序电流滤过器接线图(b)输入正序电流时（c）输入负序电流时中国电力出版社五.负序电流滤过器工作原理分析•1输入零序电流•所以UA和UX一次磁动势相互抵消，故不反应零序分量。•2输入正序电流超前，和同相位。若，其输出电压，既不反应正序电压。由2-42式得0ABCIIII0,3BCAmn00U1BCU11()90BCII1RU1AI11RBCUU1110mnRBCUUU11111113mnABCAUAUARUIRjIIXIXKK中国电力出版社五.负序电流滤过器工作原理分析取参数，则。输入负序电流如图2-15（b）所示，与相位差为180°，其输出电压由式（2-42）得当时，其输出电压与输入负序电流成正比。31UARKX10mnU2BCU2RU22221212123mnABCAAUAUAUARRUIRjIIXIXIKKK31UARKX2mnU本章内容结束中国电力出版社作业•本次课重点内容是电抗变换器零序、负序滤过器，要理解好电抗变换器、零序电压、电流滤过器的物理意义。•课外作业：习题2-6，2-8，2-12•预习第三章3-1、3-2