微机继电保护基本原理课件.ppt

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1、微机继电保护基本原理,2006年6月22日,培训内容：,1、继电保护的作用； 2、继电保护的四性及相互关系； 3、继电保护的发展历程； 4、微机保护基本原理； 5、线路保护的基本原理； 6、变压器保护的基本原理； 7、电动机保护的基本原理； 8、电容器保护的基本原理； 9、备自投的基本原理；,继电保护的作用,一、系统发生短路时可能产生的后果1 、通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏；2 、短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短使用寿命；3 、电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量；4 、破坏电力系统并列运行的

2、稳定性，引起系统震荡，甚至瓦解整个系统。二、继电保护的概念：当系统一旦发生故障时，保证系统能有选择性的、快速的切除故障的装置，称为继电保护装置；原来实现此功能的装置是由继电器组合来实现的，故称为继电保护装置，而目前继电器已被电子元件及计算机替代，但仍沿用此名称。在电力部门常用继电保护一词泛指机电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。,三、继电保护的基本任务：1 、自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；2 、反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，动作于发信号、减负荷或跳闸。,继电保护的四性及相互关

3、系,一、继电保护的4个基本要求：1 、选择性：即保护装动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少，让无故障部分仍能继续安全运行。1）d1 、d2 、d3短路的切除范围。2）考虑拒动的可能：远后备、近后备。,2 、速动性：快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。3 、灵敏性：指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反映能力。在保护范围内，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐的正确反映。灵敏系数：检验保护装置所保护的范围发生故障时，继电保护装置的反映能力。,灵敏系数的含义： 反应

4、故障参量增加而动作的保护装置 ：Klm=保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值 / 保护装置的动作参数 反应故障参量降低而动作的保护装置 ：Klm=保护装置的动作参数 / 保护区末端金属性短路时故障参数的最大计算值4 、可靠性：该动作时，不拒动；不该动作时，不误动。,二、四性的相互关系：1 、选择性与速动性存在矛盾，解决矛盾的方法是：1）切除故障允许有一定的延时；2）对于维持系统稳定的、重要的、可能危及人生安全的故障必须保证快速切除。2 、灵敏性与可靠性存在矛盾，保护设置太灵敏，容易引起“误动” ，不可靠；保护设置过分的考虑“稳妥性”，增加了“拒动”的可能性。为了解决这个矛盾，我们一般根据

5、电力系统的结构和负荷性质的不同，误动和拒动的危害程度有所不同来进行考虑：1）系统中有充足的备用容量、输电线路很多、各系统之间和电源与负荷之间联系很紧密时，提高继电保护“不拒动”的可靠性比提高“不误动”的可靠性更为重要；2）系统中备用容量很少，各系统之间和电源与负荷之间联系比较薄弱的情况下，提高继电保护“不误动”的可靠性比提高“不拒动”的可靠性更为重要。,继电保护的发展历程,一、继电保护原理发展史：1 、19世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式的电磁型过电流继电器；2 、1901年出现了感应型过电流继电器；3 、1908年提出比较被保护元件两端电流的差动保护原理；4 、191

6、0年方向保护得到运用；5 、1920年前后距离保护出现；6 、1927年前后出现了利用高压输电线路上高频载波电流传送和比较输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置；7、1950年前后出现了利用微波传送电量的微波保护；8 、1970年前后诞生了行波保护装置。,二、继电保护装置发展史：1 、机电式继电器：上世纪50年代以前，以电磁型、感应型、电动型继电器为主，都具有机械转动部分。优点：运用广，积累了丰富的运行经验，技术比较成熟。缺点:体积大，功耗大，动作速度慢，机械转动部分和触点易磨损或粘连，调试维护复杂。2 、晶体管式机电保护装置（第一代电子式静态保护装置）：50年代开始发展，70年代得到广

7、泛应用。优点：解决了机电式继电器存在的缺点缺点：易受外界电磁干扰，在初期经常出现“误动”的情况，可靠性稍差。3 、集成电路继电保护装置（第二代电子式静态保护装置）：80年代后期出现，将数十个甚至更多的晶体管集中在一个半导体芯片上。优点：体积更小，工作更可靠。,4 、微机保护：90年代后，已大量投入使用，成为机电保护装置的主要形势。可以说微机保护代表着电力系统机电保护的未来，目前已成为电力系统保护、控制、运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。 微机保护的优点： 1）具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，有存储记忆功能，因而可以实现任何性能完善且复杂的保护原理； 2）微机保护可以自检，可靠性

8、高； 3）可用同一的硬件实现不同的保护功能，制造相对简化，易进行标准化； 4）功能强大：故障录波，谐波分析，故障测距，事件顺序记录，调度通讯等功能。,微机保护的基本原理,一、利用计算机技术代替继电器技术 ： 利用集成电路芯片组成体积小小的保护单元箱，代替原来庞大的继电保护柜；二、利用计算机软件代替继电器硬件 ： 如果想增加保护功能，只要增加相关软件即可达到。比如 ：一条线路保护，原来只有速断和过流保护，想增加方向保护、复合电压闭锁的过流保护、负序电流保护、低周低压减载、过负荷等等，我们只是增加相关软件，不增加任何硬件。只有在需要一些特殊功能时，才增加一些硬件。,三、微机继电保护与测控原理图 ：

9、,四、交流采样原理 ：,五、香农采样定律,六、傅立叶级数变换,电网线路保护的基本原理,一、阶段式电流保护1、电流速断保护：1）说明：该保护简单可靠、动作迅速，得到广泛应用；但 缺点是不可能保护线路的全长，并且保护范围受系统运行方式的影响，一般对于系统运行方式变化很大或线路很短的情况下使用速断保护，效果不佳。2）分析： a）整定原则：按照躲过最大运行方式下本线路尾端三相短路时电流整定。 b）为何不能保护线路的全长：保证选择性； c）保护范围受系统运行方式的影响： 最大运行方式时，保护范围最大； 最小运行方式时，保护范围最小，甚至失灵。,2、限时电流速断保护1）说明：有选择性的电流速断不能保护线路

10、全长，故需增加一段新的保护，用以切除本线路上速断范围以外的故障，同时也作为速断的后备，这就引出了限时速断保护。对于该保护的要求是： a ）在任何情况下，能保护线路的全长，并具有足够的灵敏性； b ）在较小的时限快速切除全线路范围以内的故障。2）分析： a）整定原则：按照保护范围不超出下一条线路速断保护的范围，动作时限比下一条线路速断保护高出一个时间阶段t，通常取0.5秒。 b ）限时速断保护灵敏性的要求：为了保证在线路末端短路时，保护装置一定能够动作，对限时电流速断保护要求Klm 1.31.5，以防止当线路末端短路时，出现一些不利于保护动作启动的因素（如非金属性短路、计算误差、互感器误差、保护

11、装置误差等），使保护拒动。 c）速断与限时速断保护配合的评价：两个保护的联合工作保证了全线路范围内的故障都能在0.5秒的时间范围内切除，在一般的情况下都能够满足速动性的要求，能够构成一条线路的主保护。,3、定时限过电流保护1）说明：由于速断保护不能保护线路的全长，故通过限时速断保护既可作为主保护保护本线路尾端速断所不能保护的范围，又能作为本线路速断的后备保护，但限时速断保护不能作为相邻下一条线路的后备保护 ，故为了保证整个系统的可靠性，引入了定时限过电流保护。2)该保护通常按照躲开最大负荷电流来整定，在正常运行情况下不应启动，而在电网发生故障时，则能反映于电流的增大而动作，在一般情况下，它不仅

12、能保护线路的全长，也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。,4、阶段式电流保护的评价：其主要优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求，因此在电网中特别是在35kV及以下的较低电压网络中获得了广泛应用。但其缺点是受电网的接线以及电力系统运行方式变化的影响。5、电流保护CT的接线方式：三相星形接线、两相星形接线1）两相星形接线较为简单经济，因此在中性点直接接地电网和非直接接地电网中，都广泛采用作为相间保护。并且经过分析，在分布很广的中性点非直接接地电网中，放射性接线网络居多，在此情况下，采用两相星形接线可以保证有2/3的机会只切除一条线路，而采用三相星形接线是100的

13、同时切除两条线路，不利于系统运行。2）三相星形接线广泛用于发电机、变压器等大型贵重电气设备的保护中，能提高保护的可靠性及灵敏性（分析当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线路故障的后备保护时，如果保护采用三相星形接线，则有一相由于流有较其他两相大一倍的电流，故灵敏系数增加了一倍。所以一般采用高后备作为线路的后备保护为好 ）。,如上图所示，降压变压器低压侧发生AB两相短路时，在故障点有，IA2=-IB2，IC2=0，设低压侧每相绕组中的电流为别为Ia2，Ib2，Ic2，则：Ia2 Ib2 IA2， Ib2 Ic2 IB2， Ic2 Ia2 IC2。由此可得： Ia2 Ic2 IA2 / 3

14、 ， Ib2 2IA2 / 3 。根据变压器的工作原理，即可求得高压侧电流的关系为（折算到低压侧）：IA1 IC1， IB12 IA1。由此可以看出，如果变压器高后备采用三相保护，其B相较其他两相大一倍的电流，因此，灵敏系数增加一倍。,二、电网的方向性电流保护1、工作原理：1）对于单侧电源网络，断路器及保护都安装在被保护线路靠近电源的一侧；而对于双侧电源网络，每条线路的两侧均装有断路器和保护装置。（为什么）2）方向元件应保证正方向可靠动作，反方向可靠不动作，才能保证保护有选择性动作。 定义：电流从母线流向线路为正方向。3）图例说明：,2、关于方向保护几个问题的说明：1）90度接线：主要防止在正

15、方向出口附近发生三相短路、相间接地短路以及单相接地短路时，由于单相电压数值很小，甚至为0，使保护不能判别方向，通常指保护存在“电压死区”，可能引起保护拒动，故为了减少或消除“死区”，采用90度接线，即进行方向判断时，A相电流对BC相间电压进行判断， B相电流对CA相间电压进行判断，C相电流对AB相间电压进行判断。2）采用记忆功能：采用90度接线仍然不能减小和消除三相短路时的死区，因此采用记忆回路，即保护装置记录故障前的几个电压波形，当故障发生时，将故障电流与记录的电压相角进行比较。,三、中性点直接接地电网的零序保护什么情况下中性点接地？什么情况下中性点不接地？1、中性点直接接地电网发生接地时零

16、序分量的特点：1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低。2）零序电流的分布，主要决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目及位置无关。3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，由线路流向母线。4）任一保护安装处的零序电压与零序电流之间的关系，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关，保护安装处的零序电压实际上是该点到零序网络中性点之间零序阻抗上的电压降。5）在电力系统运行方式变化时，如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络也不变。,接地短路时的零序等效网络,2、三段式零序电流保护（与阶段式保护类似，

17、这里主要谈一下1段零序。）1）零序一段（零序电路速断）整定原则：A 躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流。B 躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流。C 当线路采用单相自动重合闸时，应躲开在非全相运行状态下又发生系统 震荡时，所处现的最大零序电流。,2)分析：A 在有些情况下，如果按照原则2）整定使启动电流过大，而使保护范围缩小，可以考虑在手动合闸以及三相重合闸时，将该保护带有一定的延时（0.1秒），以躲过断路器三相不同期合闸。B 对于线路采用单相自动重合闸时，如果按照原则1）、2）进行整定，一般躲不开非全相运行状态下又发生系统震荡时的最大零序电流，在这种

18、情况下，一般设置两个零序速断保护：灵敏一段：按照原则a、b整定，故定值较小，保护范围较大，主要任务是全相运行情况下的保护，而当单相重合闸启动时闭锁，恢复时投入。不灵敏一段：按照原则3）整定，故定值较大，保护范围较小，目的是在单相重合闸过程中起到保护作用。,3、为何110kV及以上系统一般采用零序电流保护，而不采用三相电流保护作为单相接地故障的保护。两者比较，零序保护具有如下优点：A 灵敏度高：零序过流保护按照躲开不平衡电流的原则整定，其值一般为23安，而过流保护至少按照躲过最大负荷电流整定。发生单相接地短路时，故障相的电流与3I0相等。B 受系统运行方式变化的影响小，而电流速断与限时电流速断直

19、接受系统运行方式的变化大。C 不受某些不正常运行状态的影响：如发生系统震荡、短时过负荷时，三相是对称的，不会产生零序电流而动作，而电流保护则有可能误动。D 在超高压系统中，单相接地故障约占7090%，其他的故障也往往是由其引起，因此，采用专门的零序保护具有显著的优越性。,四、中性点非直接接地电网的零序保护1、中心点不接地电网单相接地故障的特点：1）三相之间的线电压仍然对称，对负荷的供电没有影响，可以继续运行12个小时；2）单相接地后，其他俩相对地电压升高1.732倍，对系统的绝缘造成影响，故应该及时发信号，以便运行人员采取措施排除故障；3) 在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压，并且整个系

20、统零序电压相等；4）在非故障相的元件上流有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为母线流向线路；5）在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，方向由线路流向母线。,2、中性点经消弧线圈接地电网相关问题：1）消弧线圈的作用： 中性点不接地系统发生单相接地故障时，在接地点流过全系统的对地电容电流，如果该电流够大，就会在接地点燃起电弧，导致两点或多点的接地短路，造成停电事故。为了解决这个问题，在系统的中性点接入一个电感线圈，当系统发生接地时，给系统补偿一个电感电流，该电感电流也流过接地点，对电容电流进行补偿，消除接地弧光，故这个电感线圈叫消弧线圈。2）加入消

21、弧线圈接地电网的零序等效网络如下：,3、消弧线圈的补偿方式：1）全补偿：IL=IC，接地点的电流近似为0，从补偿效果来说，应该是最好的，但其存在很大的缺点，因为完全补偿时，感抗与容抗相等，满足串联谐振的条件，故在正常情况下，如果架空线路对地电容的不平衡或负荷不平衡，并且在断路器非全相合闸时，都将会在中性点产生不平衡电压，该电压在回路中发生电流谐振，在中性点上感应出很高的电压，威胁中心点的绝缘。利用戴维南定理（什么是戴维南定理），中心点位移电压计算公式（不计负荷的影响）：U0=（Ea*jCa+ Eb*jCb + Ec*jCc ）/（ jCa+ jCb + jCc ） （EaCa+ EbCb +

22、EcCc ）/（ Ca+ Cb + Cc ）2）欠补偿： ILIC，补偿后的接地电流仍然为容性，仍不能避免全补偿存在的缺点，因为当线路运行方式发生变化时，如线路跳闸，有可能出现全补偿的情况。3）过补偿：补偿最佳方式。,4、单相接地暂态过程：线路在发生单相接地故障时，接地电容电流在接地瞬间较稳态值大很多倍，可以将暂态电流看成如下两个电流的叠加：1）故障相电压的突然降低，引起的放电电容电流；2）非故障相电压的突然升高，引起的充电电容电流。5、中性点不接地电网的单相接地保护1）零序电压保护：利用不接地系统单相接地时，在本网络的所有变电所及发电厂母线上都将产生零序电压的原理，进行报警，提示运行管理员及

23、时处理故障，但不能区分哪条线路接地，必须靠人为拉闸进行选线。2）零序基波电流保护：根据不接地系统单相接地时，在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，也即故障线路上零序电流最大的特点设置保护区分哪条线路接地。3）零序五次谐波电流保护：在带有消弧线圈的不接地系统中，电容基波电流被补偿，装置很难保证零序基波电流保护的灵敏度，此时，可利用发生接地所产生的零序五次谐波电流进行保护。4）零序电流功率方向保护：利用发生接地时，在故障线路上零序电流方向由线路流向母线，非故障线路零序电流方向由母线流向线路的原理进行保护。,五、电网距离保护,1、基本概念电流保护的优点：简单可靠经济；缺点：选择性

24、灵敏性快速性很难满足要求（尤其35kv以上的系统）。距离保护的性能比电流保护更加完善。,反映故障点到保护安装处的距离距离保护，它基本上不受系统的运行方式的影响。,2、对距离保护的评价 1. 选择性 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。 2. 快速性 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至少有30%的范围保护要以II段时间切除故障。,3. 灵敏性由于距离保护同时反应电压和电流，比单一反应电流的保护灵敏度高。 距离保护第一段的保护范围不受运行方式变化的影响。保护范围比较稳定。第二、第三段的保护范围受运行方式变化影响。（分支系数变化） 4. 可靠性由于阻抗继电器构成复杂，距

25、离保护的直流回路多，振荡闭锁、断线闭锁等使接线复杂，可靠性较电流保护低。,六、输电线纵联保护,1、纵联保护在电网中的优势：纵联保护在电网中可实现全线速动，因此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善与后备保护的配合性能。2、保护原理：1）向量：利用外部故障，两侧电流叠加为0，而内部故障时，两侧电流叠加后形成差流的原理进行保护；2）方向：利用外部故障，两侧故障电流相位相差180度，而内部故障时，两侧电流相位相差0度原理进行保护。3、信号传输通道：1）导引线保护；2）电力线载波（高频保护）；3）微波保护；4）光纤保护。,七、自动重合闸,1、自动重合闸的意义：电力

26、系统运行经验表明，架空线路故障大都是“瞬时性”的（如雷击线路、大风引起的碰线、通过鸟类或树枝在导线上引起短路等），故利用重合闸可以保证系统继续供电，大大提高了供电的可靠性，缩短了停电的时间。其技术经济效果归纳如下：1）提高供电的可靠性，减少停电次数；2）提高并列系统的稳定性；3）节约投资，可以暂缓架设双回线路；4）对于断路器偷跳或继保误动起到纠正作用。,2、对自动重合闸的基本要求,1）自动重合闸的闭锁条件： A 、 人为的操作应该闭锁重合闸（手合、遥合）； B 、 人为合闸在故障上闭锁重合闸； C 、 当断路器处于不正常状态（操作机构中气压、油压、液压降低等）时应闭锁重合闸。2）除上述条件外，

27、当继电保护动作跳闸或其他情况引起的开关跳闸，应启动重合闸；3）启动重合闸的原则：开关位置不对应启动；保护启动；4）需合理设置重合闸次数：一般设置一次；5）重合闸应该与保护配合，具有前加速或后加速的功能；6）在双侧电源网络中，应考虑重合检同期、检无压的问题；,3、自动重合闸动作时限的要求,原则上越短越好，但应力争重合成功，保证：1) 故障点电弧熄灭、绝缘恢复；2) 断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳闸，否则可能发生DL爆炸，如果采用保护装置起动方式，还应加上DL跳闸时间。根据运行经验，采用1”左右。,4、自动重合闸与继电保护的配合两者关系极为密切，保

28、护可利用重合闸提供的便利条件，加速切出故障，一般有如下两种配合方式：1）重合闸前加速保护（简称“前加速”）L1、L2、L3上任一点故障，保护1速断动，跳1DLZCH重合，若成功，恢复正常供电；若不成功，按选择性动作。优点：快速切出故障，设备少。缺点：永久性故障，再次切除故障的时间可能很长；装ZCH的DL动作次数多，若DL拒动，将扩大停电范围。主要用于35KV以下的网络。,2、重合闸后加速保护（简称“后加速”）每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后则加速保护动作，切除故障。例：,第一次短路时，保护1 II段动，ZCH重合，之后保护

29、1瞬时动。优点：第一次跳闸时有选择性的，再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。缺点：第一次动作时间可能带时限。应用于35KV以上的高压网络中。,变压器保护的基本原理,概述 一、变压器的故障： 1、油箱内部故障：1）各相绕组之间的相间短路2）单相绕组部分线匝之间的匝间短路3）单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障 。 2、油箱外部故障 1）引出线的相间短路2）绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路 。,二、变压器不正常工作状态： 1、油箱漏油造成油面降低 2、外部接地引起的中性点过压 3、外部短路或过负荷 4、外加电压过高或频率降低 三、应装设的继电保护装置 1）瓦

30、斯保护 防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低 重瓦斯 跳闸 轻瓦斯 信号 2）纵差动保护和电流速断保护 防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路 请问：以上两种保护都是主保护，有什么不同？能否相互替代？（热、电流、范围）,3）相间短路的后备保护 作为（1）(2)的后备a 过电流保护b复合电压起动的过电流保护c负序过电流4)零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路5)过负荷保护：防御变压器对称过负荷6)过励磁保护：防御变压器过励磁,变压器纵差动保护 一、构成变压器纵差动保护的基本原则,二不平衡电流产生的原因和消除方法： 理论上，正常

31、运行和区外故障时，Ij=I1- I2=0 。 实际上，很多因素使Ij= Ibp0 。（Ibp为不平衡电流） 下面讨论不平衡电流产生的原因和消除方法：1、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流：（/-11）Y.d11（同名端的概念）接线方式两侧电流的相位差30。 消除方法：相位校正。 变压器Y侧CT（二次侧）：形。 Y.d11 变压器侧CT（二次侧）：Y形。 Y.Y12 从下图可以看出差动臂中的 幅值相差1.732倍，对常规保护来说，通过CT变比进行调整，微机保护通过平衡系数进行调整。,2、由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流: CT的变比是标准化的,如:600/5,800/5,100

32、0/5,1200/5,所以,很难完全满足计算的要求，即Ij0,产生Ibp. 消除方法:常规保护利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿，微机保护不存在此问题，对CT变比没有要求，通过平衡系数设置即可。,3、由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流:(CT变换误差) Ibp.CT =KtxKerId.max/ nl1 其中Ktx =1 此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.4、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流: 改变分接头改变nB破坏nl2/ nl1= nB或 的关系. 产生新的不平衡电流.(CT二次侧不允许开路,即nl2, nl1不能改变), Ibp. U=U Id.max/ nl1 无法

33、消除. 此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.5、暂态情况下的不平衡电流: 非周期分量的影响:比稳态Ibp大,且含有很大的非周期分量,持续时间比较长(几十周波)., 由ILy产生的不平衡电流（谈谈励磁涌流）背景：变压器的励磁电流仅流经变压器一侧。在正常情况下，此电流很小。但是当合空载变压器时，则可能出现数值很大的励磁涌流，造成保护装置动作，开关跳闸。励磁涌流产生的原因,变压器励磁涌流的特点1、包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧（图5）；2、包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波；3、与短路电流波形不同，励磁涌流波形之间有间断。变压器纵差保护如

34、何躲开励磁涌流 、二次谐波制动 、间断角闭锁,理论基础：鉴别短路电流与励磁涌流波形的差别。与短路电流不同，励磁涌流的波形之间出现间断，在一个周期中间断角为，如图所示。,二、微机型差动保护原理（以DCAP-3040装置为例）1、差动速断保护 差动速断保护实质上是反映差动电流的过电流保护，该保护不经任何闭锁回路，直接快速动作于出口。2、差动保护 装置采用比率差动、二次谐波制动的原理。1）为何差动保护需采取比率差动的原理：防止在变压器区外故障（穿越性故障）时，高低压侧CT传变特性不一致，导致差流的产生，并且超过定值而动作，当采用了带比率制动的差动保护后，随着穿越电流的增大，差动启动的门槛将会抬高，保

35、证穿越性故障不误动。2）差动保护动作特性差动保护动作特性曲线如下图所示：,图中Idz为差动电流、Izd为制动电流、Idz0为最小动作电流，Izd0为最小制动电流，Isd为差流速断动作电流，k1为比率制动系数。 动作电流为高低压侧电流相减,即为差电流；制动电流为高低压侧电流取平均值。 比率差动动作方程如下： IcdIdz0 并且 IcdIdz0+k1(Izd-Izd0),3、二次谐波制动 保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。二次谐波制动方程如下： Icd2K2*Icd 式中：Icd2为A,B,C三相差动电流中二次谐波电流，K2为二次谐波制动系数，Icd为对应的三相差动电流。

36、闭锁方式为“或”门出口，即任一相涌流满足条件，同时闭锁三相保护。变压器后备保护：复合电压闭锁过流保护 1、过电流保护： 保护装置的启动电流按照躲开变压器可能出现的最大负荷电流整定，具体考虑： 1）并列运行的变压器，考虑突然切除一台时所出现的过负荷；,2）对降压变压器，应考虑低压侧负荷电动机自启动时的最大电流。2、复合电压之低电压闭锁1）作用：保证并列一台变压器突然切除或电动机自启动时，过流保护不误动，而系统发生故障时启动，特别时三相对称短路。2）电压值的整定：低电压启动值应该小于在正常运行情况下母线可能出现的最低工作电压，并且保证电动机在自启动过程中，能够返回。一般二次电压整定为0.7Ue。

37、3、复合电压之负序电压闭锁1）作用：在发生各种不对称短路时，系统产生负序电压，用以启动保护。2）负序电压整定：其整定值很小，保护很灵敏，按照躲开正常运行情况下出现的最大不平衡电流，根据运行经验，一般可取（0.060.12）Ue，即612V。,电容器保护的基本原理,一、电力电容器的故障起因及后果 1、电力电容器的作用：补偿系统无功电源容量的不足，提高功率因数、改善电压质量、降低线损；并且它比同步调相机制造简单、施工简易、维护方便、投资节省。 2、电容器故障主要有： 1）内部故障： 高电场、高电压电容器局部击穿与之串联的其他电容器组电压抬高新的电容元件击穿恶性连锁反应整台电容器贯穿性短路发热内部分

38、解气体“鼓肚”爆裂、起火。 2）电容器外部相间和接地短路。 3）电容器的过压：电容器只允许在1.1倍工频电压下长期运行。 4）电容器的失压：即在系统失压的情况下，跳开电容器，因为： A、再次给上电压时，电容器的残余电荷可能使电压超过1.1倍工频电压； B、变压器带电容器合闸时，可能产生谐振过电压； C、空载变压器（停电后供电初期）因电压较高，可能造成电容器过压。,二、电容器组内部故障保护 1、电流速断、过电流保护：当电容器绕组本身内部元件全部击穿形成相间短路，产生很大的短路电流的情况下，该保护起作用，对于电容器的初期内部故障无法反映。 2、反映初期内部故障的保护 1）不平衡保护： A 、 中性

39、点不接地单星形接线不平衡保护：检测电容器中性点和地之间的电位差进行保护。,B 、 中性点接地单星形接线不平衡保护：检测电容器中性点和地之间接地线的不平衡电流进行保护。,C 、 中性点不接地双星形接线不平衡保护：采用两种方案，一是检测两组电容器中性点之间的不平衡电流进行保护；二是检测两组电容器中性点之间的不平衡电压进行保护。,D、 中性点接地双星形接线不平衡保护：采用差流的方式进行保护。,2）零序电流保护（单三角形接线电容器组）,3）三元件横差保护（每相两分支、双三角形接线电容器组）,三、电容器回路相间短路保护 1、电流速断 2、过电流保护四、系统异常的电容器保护 1、过电压保护： 规程规定：电

40、力电容器应能在1.1倍工频稳态过电压下长期运行； 1.15倍工频稳态过电压下，每24小时持续运行30分钟； 1.2和1.3倍允许持续运行5分钟和1分钟。 过电压保护定值一般取120伏（二次值）。 2、低电压保护： 一般取50伏60伏（二次值），如果取50伏以下时，可以防止互感器二次有一相熔断使保护误动。,备自投的基本原理,一、系统的三种运行方式图,二、系统的三种运行方式备自投原理1、方式一：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合另一进线断路器。2、方式二：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压、母线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合母联断路器。3、方式三：监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则同时跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合另一进线断路器和母联断路器。,感谢光临！,