供配电系统保护与自动装置.ppt

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1、第七章 供配电系统的继电保护与自动装置,第一节 保护装置的任务和要求第二节 低压断路器和熔断器保护第三节 过电流保护第四节 单相接地保护第五节 电动机和电容器保护第六节 电力变压器保护第七节 自动重合闸装置第八节 备用电源自动投入装置第九节 微机保护与变电站综合自动化复习思考题,第一节 保护装置的任务和要求,（1）发生故障时：能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统切除。防止故障元件继续遭受破坏，保证该系统中非故障元件迅速恢复正常运行。（2）出现不正常运行状态时：能根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出信号、减负荷或延时跳闸。,一、继电保护装置的任务,二、对继电保护的基本要求,1.选择

2、性：离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的其它部分仍然正常运行。,图71单侧电源网络中，保护选择性动作说明 如k2点短路故障时，应由距短路点最近的保护6动作使断路器QF6跳闸切除故障。如果保护6或断路器QF6拒动，则应由保护5动作使断路器QF5跳闸切除故障。,满足四性：1.选择性、2.速动性、3.可靠性、4.灵敏性,二、对继电保护的基本要求,2.速动性：应尽快地动作，切除故障元件。,3.可靠性:不应拒动；也不应误动。,4.灵敏性:表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。用灵敏系数表示,反应故障参数增大而动作的保护：,反应故障参数降低而动作的保护：,例如过电流保护保护

3、：,在GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范中，对继电保护装置的灵敏度都有一个最小值的规定。,保护装置的任务类型,1.主保护反应被保护元件自身故障并以尽可能短的时限切除被保护区域内故障。2.后备保护应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。后备保护可分为远后备和近后备两种形式：远后备当主保护或断路器拒绝动作时，由相邻设备或线路的保护实现后备。近后备对每个被保护设备（或元件）上装设分别起主保护和后备保护作用的独立的两套保护，当主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另一套保护实现后备。3.辅助保护为了补充主保护某种保护性能的不足（如方向元件的死区）或加速切除某部分故障而装设的简单保护，

4、例如无时限电流速断。,三、继电保护装置的基本原理,利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号（见原理框图）。,三、继电保护装置的基本原理,利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号（见原理框图）。利用电流的增加，可构成电流速断、过电流等保护；利用电网电压改变，可构成低电压或过电压保护。根据故障前后非电气量的变化构成保护，如变压器的瓦斯保护和过温保护。利用阻抗降低，可构成距离保护等。,第二节 低压断路器和熔断器保护,Ir1、Ir2、Ir3分别为过电流脱扣器长延时、短延时、瞬时动作电

5、流的整定值。,作过负荷保护,作短路保护,作短路保护,作过负荷保护,低压断路器保护特性曲线：,续上页,低压断路器保护特性曲线2：,Ir4为接地保护动作电流的整定值,作过负荷保护,低压熔断器的反时限保护特性,1.功能：短路保护过负荷保护,2.反时限保护特性,一、熔断器保护,1.熔断器熔体电流的选择,（1）保护电力线路的熔断器熔体电流的选择,起动时间t3s取 K=0.250.35；起动时间t=38s取 K=0.350.5；起动时间t8s或频繁起动、反接制动，宜取K=0.50.6,3）与被保护的线路相配合,KOL绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数:只作短路保护时，对电缆和穿管绝缘导线，取2.5，对明敷

6、绝缘导线，取1.5；既做短路保护又做过负荷保护时，则取1 对有爆炸气体区域内的线路，应取为0.8。,（2）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择,应考虑以下三个因素：躲过变压器允许的正常过负荷电流躲过来自变压器低压侧的电动机自起动引起的尖峰电流躲过变压器自身的励磁涌流。,（3）保护电压互感器的RN2型熔断器的熔体额定电流:一般取0.5A。,保护灵敏度应满足：,2熔断器的选择、校验,应满足下列条件：1）熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压；2）熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体的额定电流；3）熔断器的类型应符合安装条件及被保护设备的技术要求：4）按短路电流校验熔断器的分断能力：,对限流式熔断

7、器,对非限流式熔断器,对具有断流能力上下限的熔断器：,二、低压断路器保护,1低压断路器脱扣器的选择和整定（1）低压断路器过流脱扣器额定电流的选择,不小于线路的计算电流,（2）低压断路器过流脱扣器动作电流的整定,1）瞬时过流脱扣器动作电流,可靠系数Krel，当动作时间t0.02s，取 1.35；t 0.02s，取 22.5,2）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定：,动作时间分0.2s、0.4s和0.6s三级，应按选择性要求确定，前一级保护的动作时间比后一级保护的动作时间长一个时间级差0.2s。,3）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定,躲过线路的最大负荷电流：,动作特性是反时限的，过负

8、荷电流越大，其动作时间越短。一般动作时间为l2h。,4）过流脱扣器与被保护线路的配合要求,KOL绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数:对瞬时和短延时过流脱扣器，一般取4.5；对长延时过流脱扣器，可取1;对有爆炸气体区域内的线路，应取为0.8。,（3）低压断路器热脱扣器的选择和整定,1）热脱扣器额定电流的选择:,2）热脱扣器动作电流的整定:,应通过实际运行试验进行检验,2.低压断路器的选择和检验,额定电压不低于保护线路的额定电压额定电流不小于它所安装的脱扣器额定电流类型符合安装条件、保护性能及操作方式的要求应按短路电流校验其分断能力，要求如下：分断时间大于 0.02S以上的断路器:,分断时间小于

9、0.02S及以下的断路器:,按短路电流校验其灵敏度:,3.前后级之间的选择性配合,（1）前后低压断路器之间的选择性配合在后一断路器出口发生三相短路时，前一断路器保护动作时间计入负偏差、后一断路器保护动作时间计入正偏差，此时，前一级的动作时间仍大于后一级的动作时间，则能实现选择性配合。通常，前一级宜采用带短延时的过流脱扣器，后一级则采用瞬时过流脱扣器，而且动作电流也是前一级大于后一级（至少取1.2倍）。,（2）低压断路器与熔断器之间的选择性配合前一级低压断路器可按保护特性曲线考虑-30-20的负偏差；后一级熔断器可按保护特性曲线考虑+30+50的正偏差；若两条曲线不重叠也不交叉，且前一级的曲线总

10、在后一级的曲线之上；则前后两级保护可满足选择性。,补充：保护电器的级间选择性配合,(一)熔断器与熔断器的级间配合,续上页,(二)断路器的级间配合,1上、下级均选用非选择型断路器,续上页,2上级选用选择型断路器，下级选用非选择型断路器,续上页,3上、下级均采用选择型断路器,续上页,（三）低压断路器与熔断器之间的选择性配合,1.上级选用熔断器，下级选用断路器,续上页,2.上级选用断路器，下级选用熔断器,第三节 过电流保护,保护继电器分类:,机电型(有电磁式、感应式）电子型（又称静态继电器）微机型（又称数字式保护继电器）,继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规定值时，其电气输出电路被接通

11、（导通）或分断（关断）的自动电器。,测量继电器：（主）有或无继电器：（辅助）,作为起动元件，如电流继电器、电压继电器、气体继电器、温度继电器等。,实现特定逻辑功能，如时间继电器、信号继电器、中间继电器等。,一、常用保护继电器,1电磁式电流继电器,电磁式电流继电器实物图片,电磁线圈及电磁铁,动静触点,1电磁式电流继电器,图73 DL10系列电磁式电流继电器的内部结构1-线圈；2-电磁铁；3-钢舌片；4-静触点；5-动触点；6-启动电流调节螺杆；7-标度盘；（铭牌）；8-轴承；9-反作用弹簧；10-轴,续上页,动作电流Iop线圈中的使继电器动作的最小电流。,返回电流Ire线圈中的使继电器由动作状态

12、返回到起始位置的最大电流。,电磁式电流继电器动作特性,返回系数：,GL型一般取0.8 越接近于1，说明继电器越灵敏。,图74 DL10系列电磁式电流继电器,（a）DL11型；（b）DL12型；（c）DL13型；（d）集中表示的图形；（e）分开表示的图形A12动断（常闭）触点；A34动合（常开）触点,动作电流的调整：（1）改变线圈的连接方式：串联时，流入继电器的电流与通过线圈的电流相等；并联时，通入线圈电流是流入继电器电流的1/2，此时，刻度盘的数值应该乘以2。（2）通过调整把手改变弹簧的反作用力矩。,电磁型电压继电器,电磁型电压继电器的基本结构与DL10相同，当在线圈上加电压时，即在线圈上产生

13、电流：Ir=Ur/Z,即Ur=IrZ。电压继电器分为低电压继电器和过电压继电器两种：过电压继电器，其动作电压、返回电压和返回系数的概念和过电流继电器相似。低电压继电器，是一种欠量继电器。DJ122是典型的低电压继电器，它具有一对常闭触点,正常情况下,继电器加的是电网的工作电压（电压互感器二次电压）,触点断开。当电压降低到“动作电压”时,继电器动作,触点闭合。使继电器动作的最大电压称为继电器的动作电压,当电压再继续增高时,使继电器触点重新打开的最小电压称为继电器的返回电压。其返回系数大于1，一般为1.25。,2.电磁式时间继电器,用电磁式电流继电器KA构成保护装置时，还要用到电磁式时间继电器KT

14、、信号继电器KS以及中间继电器KM作为辅助继电器。,电磁式电流继电器的电流时间特性曲线具有“定时限特性”。,由时间继电器KT预先整定,动作电流由电流继电器KA预先整定,图75电磁型时间继电器内部结构,图75电磁型时间继电器内部结构1线圈；2电磁铁；3衔铁；4返回弹簧；5扎头；6可瞬动触点；7、8固定瞬时动断、动合触点；9曲柄杠杆；10时钟机构；11动触点；12静触点；13刻度盘,图76 时间继电器的图形符号,（a）时间继电器的缓吸线圈及延时闭合触点；（b）时间继电器的缓放线圈及延时断开触点,KT,3.电磁式信号继电器,图77 DX11型信号继电器结构图1电磁铁；2线圈；3衔铁；4动触点；5静触

15、点；6弹簧；7信号牌显示窗口；8复归旋钮；9信号牌,图78 DX11型信号继电器的图形符号,KS,电磁式信号继电器实物图片,3.电磁式信号继电器,电磁式中间继电器实物图片,电磁线圈及电磁铁,动静触点,4.电磁式中间继电器,4.电磁式中间继电器,1.特点：触点容量大，可直接作用于断路器跳闸；触点数目多,可实现时间继电器难以实现的延时。2.结构：吸引衔铁式。3.文字符号：KM。,图79中间继电器的图形符号,感应式电流继电器实物图片,电磁线圈及电磁铁,感应元件,电磁元件,转换触点,动作指示,5.感应式电流继电器,5.感应式电流继电器,图710 GL10、20系列感应式电流继电器的内部结构1.线圈；2

16、.电磁铁；3.短路环；4.铝盘；5.钢片；6.铝框架；7.调节弹簧；8.制动永久磁铁；9.扇形齿轮；10.蜗杆；11.扁杆；12.继电器触点；13.时限调节螺杆；14.速断电流调节螺钉；15.衔铁；16.动作电流调节插销,感应式电流继电器的受力分析,制动磁通、制动转矩M2,主动磁通1、2、主动转矩M1,感应式电流继电器 的工作原理,作用于铝盘上电磁的转矩：,永久磁铁制动力矩：,两个转矩达到平衡时铝盘将匀速旋转。此时：,蜗杆上升到顶部使触点12动作扇形齿轮的行程：,即,上式表明，继电器的动作时间与加入继电器的电流的平方成反比，即所谓继电器的“反时限特性”。,感应式电流继电器的电流时间特性曲线,电

17、磁元件的作用使感应式继电器兼有“电流速断特性”，如图所示bb/d曲线。,速断电流Iqb是指继电器线圈中的使电流速断元件动作的最小电流。速断电流Iqb与感应元件的动作电流Iop之比称速断电流倍数nqb。,感应式电流继电器的电流时间特性曲线具有“反时限特性”，如下图所示曲线 abc，这一特性是其感应元件所产生的。,反时限特性,速断特性,图711感应式电流继电器的动作特性曲线t动作时间；n动作电流倍数；abc感应元件的反时限特性；bbd电磁元件的速断特性,n,图712感应式电流继电器的图形符号,二、保护装置的操作方式与接线方式,指电流继电器与电流互感器之间的连接方式。为了表述继电器电流与电流互感器二

18、次电流的关系，引入结线系数：,、大中型变配电所的继电保护装置一般采用直流操作电源,、小型变配电所的继电保护装置一般采用交流操作电源,要求继电器触头的分断能力足够大，而且先合后断,、保护装置的操作方式：,、保护装置的接线方式,、保护装置的接线方式（续）,1、三相三继电器完全星形接线方式,接线系数KW：,、保护装置的接线方式（续）,2.两相两继电器不完全星形接线方式,接线系数KW：,2.两相两继电器不完全星形接线方式(续),在635kV小电流接地系统中得到了广泛的应用,图715不同地点两点接地时工作分析,结论：同一母线的各条出线的保护均装于相同的两相上。,2.两相两继电器不完全星形接线方式(续),

19、图716两互感器三继电器不完全星形接线,两相不完全星形接线,用于Y,d11接线变压器（设保护装在Y侧）,在变压器的d侧发生两相短路时（如ab两相短路）,反应到Y侧,故障相的B相电流最大,是其他任何一相电流的两倍。但B相没装电流互感器,不能反映该相的电流,其灵敏系数是采用三相完全星形接线保护的一半。为克服这一缺点,可采用两互感器三继电器式接线,如图716所示。第三个继电器接在中性线上,流过的是A、C两相电流互感器二次电流的和,等于B相电流的二次值,从而可将保护的灵敏系数提高一倍,与采用三相完全星形接线相同。,3.两相一继电器电流差接线,3.两相一继电器电流差接线（续）,图718两相一继电器式接线

20、不同相间短路的相量分析（a）三相短路；（b）A、C两相短路；（c）A、B两相短路；（d）B、C两相短路,三、相间短路的过电流保护,（一）定时限过电流保护,（1）保护装置的原理,图719定时限过电流保护的原理电路图（a）归总式原理接线图；（b）展开图式原理接线图QF断路器；KT时间继电器（DS型）；KS信号继电器（DX型）；KM中间继电器（DZ型）；YT跳闸线圈,带时限过电流保护分为：,续上页,（1）保护装置的原理（续）-介绍另一种图纸,续上页,电流型信号继电器,图中忽略了断路器的合闸回路及信号回路。,图720（a）单电源网络（b）时限特性,（2）保护的定时限特性及阶梯形时限配合,（3）定时限过

21、电流保护动作电流整定计算,1）躲过被保护线路的最大负荷电流，即,定时限过电流保护的动作电流一般按以下原则确定：,2）保护装置的返回电流应大于外部短路故障切除后流过保护装置的最大自起动电流。即,DL型继电器取1.2GL型继电器取1.3,（4）定时限过电流保护的灵敏度校验,作为主保护时采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的短路电流；作为相邻线路的后备保护时，应采用在最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的短路电流。,（1）保护装置的原理,一般仅由感应式电流继电器组成，利用其感应元件来实现反时限过电流保护。,（二）反时限过电流保护,（1）保护装置的原理（续）,图721反时限过电流保护原理电路图（a）

22、归总式原理接线图；（b）展开图式原理接线图QF断路器；TA电流互感器；KA电流继电器（GL15、25型）；YT跳闸线圈,（2）反时限过电流保护的时限配合,图722反时限过电流保护的时限整定说明 配合点应选在L2的始端k点,图723反时限过电流保护的动作时间整定,(3)、反时限过电流保护的动作电流整定：（参数含义同定时限过电流保护）,（4）、反时限过电流保护的灵敏度校验：（参数含义同定时限过电流保护）,定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较,（3）反时限过流保护与定时限过流保护比较,t=0.5s,t=0.7s,按“阶梯原则”,t1 t2+t,动作时间的整定比较,（三）低电压闭锁过流保护,1、设

23、置理由：提高灵敏度,2、原理电路：图724,图724具有低电压闭锁的过电流保护装置原理电路图KV1KV4电压继电器；KA1、KA2电流继电器；KT时间继电器；KS信号继电器；KM中间继电器；YT跳闸线圈,3、低电压闭锁过流保护的整定计算,1）、动作电流的整定：,2）、低电压继电器动作电压的整定：,母线最低工作电压，取（0.850.95）,可靠系数，可取1.2,返回系数，取1.25,电压互感器变比,线路额定电压,接线系数,计算电流,电流互感器变比,可靠系数1.2或1.3,返回系数0.85或0.8,3）、低电压闭锁过流保护的灵敏度校验与无闭锁时完全相同,比无闭锁时少乘以一个Kast,（四）相间短路

24、的电流速断保护,国标规定，在过电流保护动作时间超过0.50.7s时，还应装设瞬动的电流速断保护装置。,1、电流速断保护的构成,过电流保护为定时限时，可采用电磁式KA、KS、KM构成电流速断保护。,续上页,图725定时限过电流保护和电流速断保护电路图,续上页,对于过电流保护采用反时限感应电流继电器时，则可利用该继电器的电磁元件（速断）来实现电流速断保护。,续上页,2、速断电流的整定,依靠动作电流（速断电流）的特殊整定来实现前后两级保护的选择性配合。,速断电流Iqb应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流，其整定计算公式是：,K1点最大三相短路电流,续上页,电流速断保护不可能保护线路的全长，存在保护

25、“死区”。,3、电流速断保护的“死区”问题,在“死区”内，一般由带时限的过电流保护实现主保护。,图726 无时限电流速断保护动作特性分析,续上页,4、电流速断保护的灵敏度,按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流Ik.min来检验。,对于较短的10kV配电线路，则上级线路速断保护的灵敏度往往不够，此时应采用带有一定时限（0.5s）的延时电流速断保护来代替瞬时电流速断保护。延时电流速断保护通过0.5s的延时来保证选择性，因而其动作电流只要按大于下级瞬时电流速断保护动作电流的1.1倍整定即可（其值不大），因而能保护本级线路全长。,例71,例题 某10kV配电所的进

26、出线如图所示，进线WL1和馈线WL2均配有定时限过电流保护和电流速断保护(其中WL1所配为延时电流速断保护)，均采用三相三继电器式接线，其电流继电器均为DL-3110型，直流操作。已知 TA1的变流比为 1005A，TA2的变流比为505A。KA1已经整定，其动作电流为7A，动作时间为1.0s。WL2的计算电流为28A，WL2首端k-1点的三相短路电流为500A，其末端k-2点的三相短路电流为200A。试整定馈线WL2的定时限过电流保护和电流速断保护，并检验其灵敏度。,续上页,解：1整定KA2定时限过电流保护的动作电流,选用DL-31/10型继电器，动作电流整定为8A。,取IL.max=228

27、A=56A，Krel=1.2，Kre=0.85，Ki=505=10，故,2整定KA2定时限过电流保护的动作时间,3检验KA2定时限过电流保护的灵敏度,KA1、KA2均为定时限过电流保护，而KA1的动作时间已整定为1.0s，故KA2的动作时间可整定为0.5s。,WL2末端k-2点的两相短路电流为其最小短路电流，即,因此,KA2定时限过电流保护的保护灵敏度为,满足要求。,续上页,4整定KA2的速断电流动作电流 Iqb,5KA2电流速断保护灵敏度的检验,故KA2的电流速断保护灵敏度为,满足要求。,Ik.min取WL2首端k-1点的两相短路电流，即,电流速断保护的动作电流（速断电流）Iqb应躲过它所保

28、护的线路末端的三相短路电流，即,第四节 单相接地保护-中性点不接地系统,图727 中性点不接地系统单相接地（a）电容电流的分布；（b）电流电压相量图,第四节 单相接地保护,一、中性点不接地系统单相接的地特点,（1）发生单相金属性接地故障时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压为电网的线电压。电网出现零序电压，其大小等于电网正常的相电压。（2）非故障线路的保护安装处通过的零序电流等于本身非故障相对地电容电流之和，方向从母线流向线路，其相位超前于零序电压90。（3）故障线路保护通过的零序电流等于全部非故障线路充电电流的总和，其方向从线路指向母线，相位落后于零序电压90。（4）接地故障处电流的大小等

29、于全部线路接地充电电流的总和，其相位超前于零序电压90。,二、中性点不接地系统单相接地保护,单相接地保护类型：零序电压保护；零序电流保护两种。,（一）零序电压保护（绝缘监视装置）,1.原理接线图728,2.特点：零序电压保护简单经济，但没有选择性.根据电压表的指示，可以判定接地的相别。值班人员想判别出故障发生在哪一条线路上，就要依次断开各条线路来寻找。,电压继电器的动作 值应躲过正常运行时的不平衡电压，一般取：,利用单相接地故障线路的零序电流较非故障线路大的特点，实现有选择性地跳闸或发出信号。,a 零序电流过滤器,1零序电流保护的基本原理,对架空线路采用图a的零序电流过滤器，对电缆线路采用图b

30、的零序电流互感器。,b 零序电流互感器,（二）零序电流保护,（1）、动作电流Iop（E）应该躲过在其它线路上发生单相接地时在本线路上引起的电容电流IC，即,（2）单相接地的零序电流保护的灵敏度，应按被保护线路末端发生单相接地故障时流过接地线的不平衡电流作为最小故障电流来检验，即,2零序电流保护的整定,图730零序电流互感器（a）结构图；（b）接线图,UN网络系统的额定电压，kV；l1本网络系统架空线路的总长度，km；l2本网络系统电缆线路的总长度，km。,第五节 电动机和电容器保护,一、电动机保护,（一）故障的特点及保护的配置,按规定：对电压为3kV及以上的异步电动机和同步电动机的下列故障及异

31、常运行方式，应装设相应的保护装置：定子绕组相间短路采用电流速断保护或纵联差动保护。定子绕组单相接地采用过负荷保护。定子绕组过负荷采用过负荷保护。定子绕组低电压采用低电压保护。同步电动机失步采用失步保护。同步电动机失磁采用失磁保护。同步电动机出现非同步冲击电流。,（二）电动机的相间短路保护、单相接地和过负荷保护,1、电动机的过负荷保护和电流速断保护,图731高压电动机的过负荷保护与瞬时电流速断保护的电路图（a）两相差式接线；（b）两相式接线,保护的动作电流整定,.电流速断保护的动作电流：,可靠系数，DL型取1.41.6，GL型取 1.82,电动机的最大起动电流,.过负荷保护的动作电流：,可靠系数

32、，对 GL型1.3,返回系数，一般为0.8,电动机的额定电流,2纵差动保护,图732高压电动机差动保护原理电路图,2）保护的动作电流按躲过电动机额定电流整定，即：,可靠系数，DL型取1.52；BCH2型取1.3,3）灵敏度校验：,电动机出口最小两相短路电流,1）、工作原理：,3单相接地保护,图733高压电动机的单相接地保护KA电流继电器；KS信号继电器；M中间继电器；TAN零序电流互感器,保护装置的动作电流,可靠系数，取45,TAN的变比,电动机外部发生单相接地故障时，流经TAN的被保护电动机及电缆的最大接地电容电流,灵敏系数:,整个电网的单相接地电容电流,（三）电动机低压保护从略,二、电力电

33、容器保护,电力电容器的主要故障形式是短路故障。对于低压并联电容器和容量不超过450kvar的高压并联电容器，可装设熔断器作为相间短路保护。对于容量较大的高压并联电容器，则需采用高压断路器控制，装设瞬时或短延时过电流保护作为相间短路保护。,如果电容器组安装在含有大型整流设备或电弧炉等谐波源的电网上时，电容器组宜装设过负荷保护，带时限动作于信号或跳闸。,电容器安装处的电网电压可能超过其额定电压10时，应装设过电压保护。过电压保护装置可发出报警信号，或带时限动作于跳闸。,1、电容器组瞬时或短延时过电流保护,图735并联电容器组瞬时过电流保护原理电路图（a）用熔断器保护；（b）采用T11型脱扣器直动式

34、保护；（c）采用电磁型继电器保护,动作电流取：,灵敏度校验：,电容器组馈线末端，两相最小短路电流值,2电容器组的过电压保护,过电压保护动作电压可按下式计算,电压互感器二次额定电压，通常为100V,3电容器组单相接地保护电容器组的单相接地保护常按最小灵敏度大于1.5进行整定，故单相接地保护装置的动作电流可按下式计算,联接电容器电网的单相接地总的电容电流,第六节 电力变压器保护,变压器的常见故障与异常状态：油箱内的故障：绕组的相间短路、匝间短路、接地短路、铁芯烧损。油箱外的故障：绝缘套管和引出线上发生的相间短路与接地短路。异常状态：过负荷、温度过高、油箱的油面降低。,变压器内部故障和引出线的相间短

35、路设置电流速断保护或差动保护。变压器外部短路而引起的过电流设置带时限过电流保护。变压器中性点直接接地侧的单相接地短路设置单相接地保护。过负荷而引起的过电流设置过负荷保护。油浸式变压器油箱内部故障和油面降低设置瓦斯保护。变压器温度升高和油冷却系统的故障设置温度信号。,一、保护配置,针对上述故障和异常状态,电力变压器应装设以下相应的保护设置：,二、电力变压器的瓦斯保护,瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按规定，800kVA及以上的一般油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。,可以反应变压器油箱内部是否发生轻微故障、严重故障、油箱漏油等情况。,规范还规定容量在10

36、00kVA及以上的油浸式变压器应装设温度保护。,瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它有两个触点：一个是“轻瓦斯触点”，另一个是“重瓦斯触点”。,图736 气体继电器安装示意图,1气体继电器；2油枕；3变压器顶盖；4连接管道,（一）气体继电器的结构和工作原理,QJS型气体继电器，是安装在800kVA及以上的油浸式变压器(有载分接开关)的一种保护装置，该继电器安装在变压器与储油柜之间的连接管路中。当变压器(或有载分接开关)内部故障时，产生的气体或油流冲动板，使跳闸接点接通，自动切断电源，起保护变压器(或有载分接开关)作用，它是变压器(有载分接开关)的主要安全保护装置。它采用挡板式磁力接点结构。当变压

37、器(或有载分接开关)在运行中、出现故障时，继电器内气体达到一定容积时，开口杯下沉，上磁铁使上干簧接点闭合，接通信号回路；当油流冲动挡板，下磁铁使下干簧接点闭合，接通信号回路。信号接点接通，并发出报警信号，起到保护变压器的作用。,QJS型气体（瓦斯）继电器,图737 开口杯挡板式气体继电器结构图,1-罩；2-顶针；3-气塞；4-永久磁铁；5-开口杯；6-重锤；7-探针；8-开口销；9-弹簧；10-挡板；11-永久磁铁；12-螺丝杆；13-干簧触点（重瓦斯用）；14-调节杆；15-干簧触点（轻瓦斯用）；16-套管；17-排气口,（二）变压器瓦斯保护的接线,图738瓦斯保护原理接线图,轻微故障（轻瓦

38、斯）时，气体继电器KG的上触点闭合，动作于报警信号。严重故障（重瓦斯）时，KG的下触点闭合，动作后经过信号继电器KS发出跳闸信号，同时经中间继电器KOM，跳开变压器两侧断路器。,由于气体继电器下触点在重瓦斯故障时可能有“抖动”（接触不稳定）的情况，因此为了使断路器足够可靠地跳闸，利用具有自保持触点的中间继电器KOM。为了防止变压器在换油或进行气体继电器实验时误动作，可通过连接片XB将重瓦斯暂接到信号回路运行。,三、差动保护,（一）保护的原理接线,1.正常运行或保护区外k1点发生短路时：,2.保护区内k2点发生短路时:,图739纵联差动保护的单相原理电路,超过动作电流KA瞬时动作出口继电器KM动

39、作断路器QF跳闸 同时KS发信号。,实际上，正常运行和外部故障时存在不平衡电流的影响。下面简述不平衡电流产生的原因及其减小或消除的措施。,1变压器两侧电流相位不同,（二）变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施,图740Y,d11变压器纵联差动保护接线a.两侧电流互感器的接线；b.电流相量分析,相位补偿办法：1.Y侧的电流互感器二次侧接成，侧的电流互感器二次侧接成Y。2.数值补偿办法：恰当地选择变压器高低压两侧电流互感器的变比。,如：Yd11变压器两侧电流互感器计算变比的选择条件：,电流互感器都是标准变比，实际选择的电流互感器变比与计算变比往往不相等，因此会在差动回路中引起不平衡电流。消除这一

40、不平衡电流的方法：利用差动继电器中的平衡线圈进行平衡。,2电流互感器的实际变比与计算变比不等,正常运行时，变压器的励磁电流很小，一般不超过额定电流的210。发生外部短路时,由于电压降压,励磁电流更小,一般可以不考虑。当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，励磁电流大大增加，其值可达到变压器额定电流的68倍，称为励磁涌流。变压器的励磁电流只通过变压器的原边线圈,它通过电流互感器进入差动回路形成不平衡电流。,3变压器励磁涌流,励磁涌流分析,励磁涌流特点：含有的非周期分量幅值很大，常使励磁涌流偏于时间轴的一侧；含有大量的高次谐波，尤其是二次谐波可达到15以上；波形间有明显的间断。,4变压器各侧电

41、流互感器型号不同,问题：变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，故会在差动回路中引起较大的不平衡电流。措施：此不平衡电流应在保护的整定计算中予以考虑，即适当增大保护的动作电流。计算时需引入电流互感器同型系数，若同型取0.5；若不同型取1。,问题：电力系统运行方式变化时，往往需要调整变压器的调压分接头，以保证系统的电压水平。措施：调压分接头的改变将引起新的不平衡电流，在保护动作值计算时给予考虑。,5变压器调压分接头改变,（三）变压器差动保护动作电流的整定计算原则,变压器差动保护的动作电流应同时满足以下三个条件：,l）应躲过变压器差动保护范围外部短路时出现

42、的最大不平衡电流，即,可靠系数，可取1.3,2）应躲过变压器的励磁涌流，即,变压器一次侧额定电流,可靠系数，可取1.31.5,3）在电流互感器二次回路断线且变压器处于最大负荷时，差动保护不应误动作，因此,最大负荷电流，取（1.2I.3）INT,可靠系数，取1.3,以上三个条件，取其中最大值作为确定条件。,图742 BCH2差动继电器,四、BCH2型差动继电器保护,BCH2型继电器结构及原理,工作磁通：,（1）当短路线圈开路时：同普通带速饱和变流器的差动继电器。（2）当接入短路线圈后：通入周期分量电流,与无短路线圈时的动作值相同；通入含有非周期分量的电流时,因非周期分量使铁心迅速饱和,使变流器的

43、传变性能变坏,且去磁作用大于助磁作用,使继电器更不容易动作,从而加强了躲开非周期分量的能力。,图743采用BCH2型差动继电器构成的差动保护内部接线图 注：此为单相图，三相图详见接线全图,五、过电流保护、电速断保护和过负荷保护,1.变压器的过电流保护,变压器过电流保护的组成原理与线路过电流保护相同。,其动作时间亦按“阶梯原则”整定，与线路过电流保护完全相同。,动作电流整定,取（1.53）I1NT,灵敏系数校验,IKmin(2)变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时的高压侧穿越电流。,组成原理与线路的电流速断保护完全相同。,变压器电流速断保护的速断电流按躲过低压母线三相短路在高压侧的

44、穿越电流值来整定。即,变压器电流速断保护的灵敏度，按保护装置装设处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流来检验，要求Ksen1.5,2变压器的电流速断保护,3变压器的过负荷保护,变压器过负荷是三相对称的，只需在一相上用一个电流继电器来实现。过负荷保护经过延时作用于信号。为防止外部短路时误发信号，过负荷保护动作时间，应大于变压器过电流保护时间。通常取为10s。时间继电器的线圈应允许有较长时间通过电流，应选用线圈串有限流电阻的时间继电器。变压器的过负荷保护，其组成、原理与线路的过负荷保护基本相同。过负荷保护的动作电流应为：,可靠系数，采用 1.21.3,图744变压器的定时限过电流保

45、护、电流速断保护和过负荷保护的综合电路,六、变压器低压侧单相短路保护,对变压器低压侧的单相短路，可采取下列措施之一：（1）在变压器低压侧装设三相都带过流脱扣器的低压断路器，这一断路器，既作低压主开关，又可用来保护低压侧的相间短路和单相短路。（2）在变压器低压侧装设熔断器，熔断器可用来保护低压侧的相间短路和单相短路，但熔断器熔断后需更换熔体才能恢复供电，因此只用于不重要负荷的变压器。（3）在变压器低压侧中性点引出线上装设零序电流保护。这种零序电流保护的动作电流按躲过变压器低压侧最大不平衡电流来整定。（4）采用两相三继电器结线或三相三继电器结线的过电流保护，这种保护使低压侧发生单相短路时的保护灵敏

46、度大大提高。以上四项措施中，以第1项措施应用最广，既满足了低压侧单相短路保护要求，又操作方便，适于实现自动化的要求。,对Dyn11联结的变压器，由于低压侧的单相接地故障电流比较大。可利用高压侧的过电流保护装置兼作低压侧的单相接地保护。,六、变压器低压侧单相短路保护,要求保护灵敏度,变压器低压母线单相短路电流反映到高压侧的电流值为,而对Yyn0变压器，由于低压侧的单相接地故障电流比较小。高压侧过电流保护的灵敏度不够。,动作电流Iop（0）按躲过变压器低压侧最大不平衡电流来整定。,保护动作时间一般取0.50.7s。,续上页,需在变压器低压侧中性点引出线上装设零序电流保护。,七、变压器保护装置接线全

47、图,图745KA1KA4电流继电器；KD1KD3差动继电器；KT1、KT2时间继电器；KS1KS4信号继电器；KM1、KM2出口中间继电器；KG气体继电器；SA1、SA2高压断路器QF1、QF2的控制开关；HR1、HR2红信号灯；HG1、HG2绿信号灯；HW白色指示灯；KO1、KO2合闸接触器；YC1、YC2合闸线圈；YT1、YT2跳闸线圈；XB连接片；WC控制母线；WF闪光母线；TA1TA4电流互感器,图745 a,图745 b,例7-2 一台100.4kV、Dyn11联结的S9-1000型配电变压器配置有由GL-15型电流继电器组成的反时限过电流保护、电流速断保护，采用三相三继电器式接线和

48、交流去分流跳闸操作。保护所连接的电流互感器变流比为1505A。变压器高压侧的三相短路电流Ik-1(3)=2.86kA，低压母线的三相短路电流Ik-2(3)=22.3kA，单相短路电流Ik-2(1)=19.5kA。试整定反时限过电流保护和电流速断保护的动作电流，并检验其灵敏度，并问能否兼作低压侧的单相接地保护。（变压器的IL.max可取为2INT1）,例7-2,解：1.反时限过电流保护,（1）整定动作电流,变压器的最大负荷电流,续上页,取Krel=1.3，Kre=0.8，Ki=1505=30，故动作电流,选用GL-15/10型继电器，动作电流整定为7A。,（2）检验灵敏度,反时限过电流保护的灵敏

49、度为,满足要求。,变压器低压母线两相短路电流反映到高压侧的电流值为,续上页,（3）校验能否兼作低压侧的单相接地保护,保护灵敏度为,由此可见，Dyn11联结变压器反时限过电流保护能满足低压侧单相接地保护灵敏度的要求。,变压器低压母线单相短路电流反映到高压侧的电流值为,2电流速断保护,（1）整定速断电流,变压器低压母线三相短路电流反映到高压侧的电流值为,续上页,电流速断保护的动作电流（速断电流）为,（2）检验灵敏度,满足要求。,速断电流倍数,变压器高压侧的两相短路电流,保护灵敏度为,第七节 自动重合闸装置,一、自动重合闸的作用与类型,2、自动重合闸的分类（1）按允许动作的次数多少，可分为一次动作的

50、自动重合闸，两次动作的自动重合闸等。在供配电系统中，一般只采用三相一次自动重合闸装置。（2）按电力线路所联接的电源情况，可分为单电源线路的自动重合闸和双电源线路的自动重合闸。（3）按操作机构不同自动重合间装置分为，机械型和电气型两种。机械型 ARD适用于弹簧操动机构的断路器，使用交流操作电源。电气型ARD适用于电磁操动机构的断路器，多用于直流操作的变电所中。（4）按与继电保护配合，可分为重合闸前加速继电保护动作的自动重合闸和重合闸动作后加速继电保护动作的自动重合闸。,1、自动重合闸的作用电力系统运行经验表明，输电线路故障大多数属瞬时性故障，单相接地故障占大多数。这些瞬时性故障是大气过电压造成的