搜索
第一章概述•1电力系统的不正常运行状态•系统中设备的运行参数偏离了允许值，但还未发展成故障。•2故障•电力系统中设备的正常工作已遭到破坏，但未发展成事故。•3事故•电力系统的正常工作遭到破坏，且已造成严重后果。继电保护和自动装置的任务１、电力系统故障时，保护能自动、准确地切除故障。２、电力系统出现不正常工作状态时，根据运行维护条件确定保护是动作与信号还是跳闸。对继电保护的基本要求１、可靠性：保护的动作应安全可靠。•可靠性是指继电保护装置在需要它动作时可靠动作（不拒动），不需要它动作时可靠不动作（不误动）。将继电保护装置应该动作时不拒动称为继电保护的可依赖性，不应该动作时不误动也称为继电保护的安全性。２、选择性：保护的动作应有选择的。•选择性是指继电保护装置动作时，仅将故障元件或设备故障切除，使非故障部分继续运行，停电范围尽可能小。•选择性有两个含义：第一，应由装设在故障元件或设备上的继电保护动作切除故障；第二，考虑继电保护或断路器存在拒动的可能，由后备保护切除故障时，也应保证停电范围尽可能小。•按照电力系统安全性要求，故障发生后首先动作的继电保护是主保护。故障元件的主保护正确动作的结果，将故障范围限制在最小，甚至可以保证所有母线都不停电，这是选择性的第一个含义。•当故障时主保护拒动或断路器拒动，由后备保护动作切除故障，也是具有选择性的，即选择性的第二含义。３、快速性：保护的动作应快速的。•继电保护装置应以尽可能快的速度动作切除故障元件或设备。•故障切除时间等于保护装置动作时间和断路器动作时间之和。•４、灵敏性：保护对故障的反应能力。•灵敏性是指继电保护装置对保护范围内的故障的反应能力，通常用灵敏系数ksen来衡量，也称为灵敏度。•一、继电保护和自动装置的基本构成•整套装置总是由测量部分、逻辑部分和执行部分构成。继电保护原理结构图如图所示。继电保护的基本构成及发展•二、继电保护和自动装置的发展•经历了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和微机保护型等阶段，目前在电力系统中运行着大量的微机继电保护。常用继电器•一、电流继电器•电流继电器在继电保护装置中作为测量和启动元件，反映电流增大超过某一整定数值时动作。•电流继电器反应电流增大而动作，能够使继电器开始动作的最小电流称为电流继电器的动作电流。•继电器动作后，再减小电流，使继电器返回到原始状态的最大电流称为电流继电器的返回电流。•二、电压继电器•电压继电器反映电压变化而动作，分过电压继电器和低电压继电器两种。•过电压继电器反应电压增大而动作，动作电压、返回电压和返回系数的概念与电流继电器类似。其返回系数也恒小于1。•低电压继电器反应电压降低而动作，能够使继电器开始动作的最大电压称为低电压继电器的返回电压。其返回系数恒大于1。•三、时间继电器•时间继电器在继电保护中用作时间元件，用于建立继电保护需要的动作延时。因此对时间继电器的要求是动作时间必须准确。•四、中间继电器•在继电保护中，中间继电器用于增加触点数量和触点容量。•五、信号继电器•信号继电器用于发出继电保护动作信号，便于值班人员发现事故和统计继电保护动作次数。信号继电器的文字符号是kS。根据需要将信号继电器串联或并联接入二次回路，分别选择电流型信号继电器、并联电压型信号继电器。如图所示，为一张限时电流速断保护原理接线图电流保护的接线方式１、何谓电流保护的接线方式：电流元件与ＣＴ二次侧的连接方式２、接线方式的种类（１）三相完全星形接线：特点：能反映各种类型的短路故障（２）两相不完全星形接线：特点：能反映各种类型的相间故障（３）两相三继式：适用场合：适用于Ｙ／△接的变压器保护目的：提高保护的灵敏度三相完全星形接线：两相不完全星形接线：两相三继式：变压器保护（一）变压器的瓦斯保护1、瓦斯保护当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生电弧使变压器油和绝缘介质分解，产生大量气体，而且故障越严重，产生的气体越多，反应这种气体而动作的保护，称为气体保护，也称瓦斯保护。2、瓦斯保护的优缺点优点：能反映变压器油箱内各种类型的故障。缺点：不能反映变压器套管及引出线的故障。•变压器气体保护分轻瓦斯和重瓦斯保护两部分。轻瓦斯保护动作时，只发信号；重瓦斯保护时，瞬时切除变压器。•气体继电器也称瓦斯继电器，是气体保护的主要元件。安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中。我国电力系统采用多是复合式体继电器。差动保护•一、差动保护原理•变压器差动保护的动作原理与线路纵差动保护相同，通过比较变压器两侧电流的大小和相位决定保护是否动作。•双绕组变压器的差动保护，其原理见图4-4。1QF2QFKD2TA1TAI......I1.I1./1QF2QFKD2TA1TAI......I1.I1./I2..I2/I2..I2/.IKD.IKD(a)(b)图4-4变压器差动保护单相原理接线(a)变压器正常运行或外部故障；(b)变压器内部故障•电力系统中，变压器通常采用Y,d11接线方式，两侧线电流的相位相差300。如果将变压器两侧同名相的线电流经过电流互感器变换后，直接接入保护的差动回路，即使两个电流互感器的变比选择合适，使其二次电流数值相等，即，流入差动继电器的电流也不等于零,因此在电流互感器二次采用相位补偿接线和幅值调整。•具体为变压器星形侧的三个电流互感器二次绕组采用三角形接线（自然消除了零序电流的影响），变压器三角侧的三个电流互感器二次绕组采用星形接线，将引入差动继电器的电流互感器的变比调整为原来的倍。•微型机差动保护，可以通过软件计算实现相位校正。•变压器外部故障•根据图4-4（a）所示电流分布，此时流入差动继电器KD的电流是变压器两侧电流的二次值相量之差，适当选择电流互感器1TA和2TA的变比，再经过相位补偿接线和幅值调整，实际流入差动继电器的电流只有很小的不平衡电流，继电器不会动作，差动保护不动作。•变压器内部故障•根据图4-4（b）所示电流分布，此时流入差动继电器kD的电流是变压器两侧电流的二次相量之和，使继电器动作，差动保护动作。•如果变压器只有一侧有电源，则只有该侧的电流互感器二次电流流入差动继电器；如果变压器两侧有电源，则两侧的电流互感器二次电流都流入差动继电器，且数值相加。•变压器差动保护从原理上能够保证选择性，即实现内部故障时动作，外部故障时不动作，所以动作时间整定为0S。•差动保护的保护范围为保护用电流互感器的一次系统，包括变压器绕组和变压器绕组的引出线，反应各种短路故障，但不能反应变压器发生少数匝数短路、铁芯过热烧伤，油面降低等。•变压器气体保护的保护范围为变压器油箱内部，反应变压器油箱内部的任何短路故障，以及铁芯过热烧伤、油面减低等，但不能反应变压器绕组引出线的故障。可见不论是差动保护还是气体保护，都不能同时反应以上各种故障，所以不能相互取代，变压器需要同时装设差动保护和瓦斯保护共同作为变压器的主保护。后备保护及过负荷保护•一、变压器相间短路的后备保护•变压器相间短路的后备保护，反应变压器区外故障引起的变压器过电流，并作为变压器差动保护或电流速断保护和气体保护的后备保护。•做为后备保护，其动作时限与相邻元件后备保护配合，按阶梯原则整定；其灵敏度按近后备保护和远后备两种情况校验。•根据变压器容量及短路电流水平，常用的变压器相间短路的后备保护有过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的后备保护的过电流保护、负序过电流保护、阻抗保护等。•1.过电流保护•变压器过电流保护与线路定时限过电流保护原理相同，装设在变压器电流侧，由电流元件和时间元件构成，保护动作后切除变压器。电流元件的动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定。•2.低电压起动的过电流保护•低电压起动的过电流保护由电流元件、电压元件、时间元件等构成，变压器低电压起动的过电流保护原理框图如图4-9所示。电流元件接在变压器电源侧电流互感器TA二次侧，分别反应三相电流增大时动作；电压元件接在降压变压器低压侧母线电压互感器TV二次侧电压，分别反应三相电压时动作。当同时有电流元件和电压元件动作时，经过与门Y起动时间电路T1，延时跳开变压器两侧断路器1QF和2QF。1QF1TA低电压起动过电流保护(a)2QFTVH1H2YT1T2t10t10IaIbIcUabUbcUca≥1≥1&跳1QF、2QFTV断线信号(b)图4-9低压起动的过电流保护原理框图(a)接线示意图；(b)原理框图•低电压起动的过电流保护，是在定时限过电流保护的基础上增加了低电压起动条件。由于采用了低电压元件，可以保证最大负荷时保护不动作，电流元件动作整定可以按照躲过变压器额定电流，显然数值比定时限过电流保护的动作电流小，因此提高了保护的灵敏度。低电压元件动作电压整定，按照躲过正常运行母线可能出现的最低工作电压，并在外部故障切除后电动机自起动过程中必须返回。•需要指出的是，如果一次注接线采用母线分段接线，作为变压器相间短路的后备保护，应该带有两段时限，以较短时限跳开分段断路器，缩小故障影响范围；以较长时限跳开各侧断路器。•3.复合电压起动的过电流保护•如果将图4-9所示保护的三个低电压元件，改为负序电压元件和单个低电压元件，可构成复合电压起动的过电流保护。复合电压起动的过电流保护与低电压起动的过电流保护比较，可以简化保护接线，并提高不对称短路时保护的灵敏度三、过负荷保护•变压器过负荷通常是三相对称的，所以过负荷保护只接一相电流，经过延时发出信号。•对于单侧电源三绕组降压变压器，如果三侧容量相同，过负荷保护装在电源侧；如果三侧容量不相同，过负荷保护分别装在电源侧和容量较小一侧。对于双侧电源三绕组降压变压器或联络变压器，过负荷保护分别装在三侧。主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压•主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压，是保护设备本身引出线上的接地短路故障的，一般是作为变压器高压侧接地故障的后备保护．•零序电流保护，是变压器中性点接地运行时的零序保护；•零序电压保护，是变压器中性点不接地运行时的零序保护；•间隙过流则是用于变压器中性点经放电间隙接地的运行方式中•变压器需要配备零序保护的情况一般有三种：•1是多台变压器同时运行；只需要1-2台接地运行•2是变器中点有可能接地运行•3是变压器高压侧中性点直接接地运行，•1、若不止一台变压器时，运行方式往往只允许1-2台接地运行，设计采用中性点零序电流继电器与经相邻变压器中性点中性点零序电流继电器控制的零序电压继电器配合使用的变压器保护方案，保护回路设计先跳中性点不接地变压器，然后中性点跳直接接地的变压器，以防止不接地系统的故障点的间歇性弧光过电压危级电气设备的安全。为避免全厂所有变压器全部被切的严重后果，保护时间应逐级配合，先断开母联或分断路器，再经零序电压元件跳开中心点不接地主变，最后经零序电流元件跳开中性点接地主变。•2、对中性点有可能直接接地运行，也有可能不接地运行的主变，因失去接地中性点引起的电压升高，应装设相应的保护装置。在直接接地时用零序电流保护。中在性点不接地时用零序电压保护或装设放电间隙保护，放到间隙保护起到过电压保护的作用，当放电间隙被击穿形成零序电流通路时，利用接在放电间隙回路的零序电流保护，切除该变压器。变压器采用放电间隙保护，放电间隙装于变压器中性点与地线之间、有棒形、球形、角形多种形式，实际安装中可以棒形用得最多，零序电压保护动作电压按发生单相接地故障时保护安装处可能出现最大零序电压整定，•3、对变压器高压侧中性点直接接地的自耦变压器和三绕组变压器采用零序过电流保护，取自变压器中性点的零序CT安装无方向零序保护，在主变两侧分别装上零序保护，了为满足选择性可增设零序方向元件。方向元件用各断路器侧CT的自产零序电流。主变中性点零序电流互感器的极性接线可以将中性点零序电流保护指向本侧母线或主变侧。采用断路器处的零序电流保护，和般高中压侧方向指向各自的母线，但当中压侧不无源时，高压侧零序方向可指向主变。指向母线保护的范围以为断路器电流互感器安装处开始，需要与线路零序保护配合。指向主变，需要主变另一侧出线的接地保护相配合，比国交麻