15 第六章 电力系统继电保护(7-9)

1电力工程基础魏佳丹Tel:84892313(o)13913861813Email:[e-mail]南京航空航天大学自动化学院电气工程系（智能楼403房间）南京航空航天大学《电力工程基础》2第六章电力系统继电保护§6-1继电保护的基本知识§6-2常用保护继电器§6-3线路的电流电压保护§6-5输电线路的接地保护§6-6距离保护简介§6-7电力变压器的保护§6-9电力电容器的保护§6-4电网的方向电流保护36.7电力变压器的保护一、电力变压器的故障类型和应装设的保护1、故障类型：内部故障绕组的匝间短路绕组的相间短路单相接地短路外部故障相间短路单相接地短路异常运行状态变压器过负荷外部短路引起的过电流油箱漏油引起的油面过低外部接地故障引起的中性点过电压变压器油温升高“变压器油箱内部故障”“变压器油箱外部故障”42、应装设的保护:主保护瓦斯保护轻瓦斯——动作于信号重瓦斯——动作于跳闸纵联差动保护或电流速断保护后备保护（相间短路）过电流保护复合电压起动的过电流保护负序过电流、低电压起动的过电流保护低阻抗保护辅助保护接地保护过负荷保护过励磁保护温度保护6.7电力变压器的保护5二、瓦斯保护瓦斯继电器的结构和工作原理瓦斯继电器安装在油箱与油枕之间的连接管道上，如图6-43所示。一对触点在变压器油箱内发生轻微故障时动作，作用于信号——轻瓦斯动作；另一对触点在变压器油箱内发生严重故障时动作，作用于跳闸——重瓦斯动作。瓦斯继电器有两对灵敏的触点：图6-43瓦斯继电器安装示意图1—变压器油箱2—连接管3—气体继电器4—油枕6.7电力变压器的保护6图6-44为目前在我国电力系统中推广应用的是开口杯挡板式瓦斯继电器的内部结构。图6-44FJ3-80型瓦斯继电器的结构示意图1－盖2－容器3－上油杯4－永久磁铁5－上动触点6－上静触点7－下油杯8－永久磁铁9－下动触点10－下静触点11－支架12－下油杯平衡锤13－下油杯转轴14－挡板15－上油杯平衡锤16－上油杯转轴17－放气阀18－接线盒正常运行：上、下触点均断开。油箱内部发生轻微故障：上触点合，发出信号——轻瓦斯动作。油箱内部发生严重故障：下触点闭合，发出跳闸脉冲——重瓦斯动作。变压器漏油使油面降低：首先是上触点闭合发出报警信号，然后下触点闭合发出跳闸脉冲。6.7电力变压器的保护7变压器瓦斯保护的接线图（图6-45）优点：动作迅速、灵敏度高、能反应油箱内部发生的各种故障。缺点：不能反应变压器外部端子上的故障。图6-45瓦斯保护原理接线图注意：由于重瓦斯保护是靠油流的冲击而动作的，而油流速度的不稳定可能造成触点的抖动，为使断路器能可靠跳闸，出口中间继电器KM必须有自保持回路。6.7电力变压器的保护8三、电流速断保护对于容量较小的变压器，应在电源侧装设电流速断保护。动作电流躲过变压器二次侧母线短路时的最大短路电流，即)3(max.krelopIKI式中，Krel取1.2~1.3。躲过变压器空载合闸时的最大励磁涌流，即NTopII)5~3(说明：当变压器电源侧为小接地电流系统时，保护可采用两相式接线；当电源侧为大接地电流系统时，可采用三相式或两相三继电器式接线。6.7电力变压器的保护9灵敏度校验：按保护装置安装处（一次侧）的最小两相短路电流来校验，即opkSIIK)2(min.≥2.0式中，为变压器一次侧的最小两相短路电流。)2(min.kI四、变压器的纵联差动保护1.纵联差动保护的基本原理双绕组变压器差动保护的原理接线如图6-46所示。若灵敏度不满足要求，可改用差动保护6.7电力变压器的保护10内部短路时（k2点）21IIIK1IIK或继电器动作。图6-46变压器差动保护原理接线图双侧电源单侧电源6.7电力变压器的保护正常运行或外部短路时（k1点）：021IIIK继电器不动作。保护范围112.差动保护的不平衡电流（1）由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流补偿方法为：将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器接成星形（见图6-47）。星形侧电流互感器的变比为：53.1TNiIK三角形侧电流互感器的变比为：5.2TNiIK由于Yd11接线变压器两侧线电流之间有30°的相位差，如果两侧的电流互感器采用相同的接线方式，将会在差动回路中产生很大的不平衡电流。6.7电力变压器的保护12图6-47Y，d11接线变压器差动保护接线和相量图a）接线图b）相量图6.7电力变压器的保护13（2）由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流（3）由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流解决办法：利用具有速饱和铁心的差动继电器中的平衡线圈来进行补偿。解决办法：在整定计算时引入一个同型系数Ksam，若两侧TA型号不同取1；两侧TA型号相同取0.5。由于电流互感器变比的标准化，使各侧电流互感器的实际变比大于计算变比。因此，正常运行时差动回路中将会有不平衡有电流流过。两侧的电流互感器的型号不同，它们的磁化特性也就不同，因此，在差动回路中将产生不平衡电流。6.7电力变压器的保护14（4）由带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流（5）由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流励磁涌流波形中含有很大的非周期分量，它偏于时间轴的一侧，并迅速衰减；涌流波形中含有大量的高次谐波，其中以二次谐波为主；波形之间出现间断。改变分接头的位置，实际上就是改变变压器的变比，因此，电流互感器二次侧电流将会改变，从而将就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，就可能产生很大的励磁电流（励磁涌流）。6.7电力变压器的保护15在差动保护中，减小励磁涌流影响的方法有：采用具有速饱和铁心的差动继电器（BCH-2型）。采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。结论：变压器差动保护中的不平衡电流要完全消除是不可能的，但采取措施减小其影响，用以提高差动保护的灵敏度是完全可以的。6.7电力变压器的保护16第六章电力系统继电保护§6-1继电保护的基本知识§6-2常用保护继电器§6-3线路的电流电压保护§6-5输电线路的接地保护§6-6距离保护简介§6-7电力变压器的保护§6-9电力电容器的保护§6-4电网的方向电流保护176.9电力电容器的保护一、电容器组的故障类型和应装设的保护故障类型：电容器组和断路器之间连线上的短路；电容器组内部故障及其引出线上的短路；电容器组回路内的单相接地短路；个别电容器的切除而引起的过电压等。应装设的保护：每台电容器应装设熔断器进行保护；对于多台电容器连接而成的电容器组，应根据连接方式的不同装设过电流保护、过电压保护、横差保护等。18二、电容器组的过电流保护动作电流：躲过电容器投运时的冲击电流，即NCiwrelKopIKKKI.式中，Krel取2～2.5。灵敏度校验：KopkSIIK.)2(min.≥1.5式中，为最小运行方式下，电容器组首端两相短路时，流过保护安装处的短路电流。）（2min.kI动作时限：保护装置可不带时限或带0.1～0.2s的短时限。6.9电力电容器的保护19三、电容器组的横差保护横差保护的接线图6-61电容器中性线电流平衡保护原理接线图中性线电流平衡保护：主要用于保护双星形接线电容器组的内部故障，其原理接线图如图6-61所示。6.9电力电容器的保护20横联差动保护：用于保护双三角形接线电容器组的内部故障，其原理接线图如图6-62所示。图6-62电容器组横联差动保护原理接线图6.9电力电容器的保护21横差保护的动作电流为了防止误动作，保护装置的动作电流应躲过正常运行时电流互感器二次侧差动回路中的最大不平衡电流，即dsqrelKopIKI.单台电容器内部有50%～75%的串联元件击穿时，保护装置应有足够的灵敏度，即isNCNKopKKUQI)1(.式中，Krel取2。式中，Ks为横差保护的灵敏系数，取1.5；QN为单台电容器的额定容量;β为电容器内部串联元件的击穿率，取0.5～0.75。6.9电力电容器的保护22四、电容器组的过电压保护当电容器组所接母线电压升高时，为保护电容器组不致损坏，应装设过电压保护，延时动作于信号或跳闸。过电压继电器的动作电压按母线电压不超过110%额定电压整定，即uNCKopKUU1.1.式中，Ku为为电压互感器的变比；UNC为电容器的额定电压。6.9电力电容器的保护