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1、新能源應用技術 李偉鵬,電力系統繼電保護,Electric Power System Relay Protection,第一章 緒論 第二章 繼電保護的基礎知識 第三章 輸電線路接地保護 第四章 電網的距離保護 第五章 電力變壓器保護 第六章 同步發電機保護 第七章 母線保護,目 錄,第一章 緒論,本章主要內容,一、繼電保護的任務 二、繼電保護裝置構成基本原理和組成 三、對繼電保護的基本要求 四、繼電保護技術的發展,電力系統運行狀態,1.正常運行,2.故障,3.不正常運行,斷線,短路,三相短路、 兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路、發電機和電動機以及變壓器繞組間的匝間短路等,單相斷線 兩相斷

2、線,過負荷、 過電壓 頻率降低 、系統振蕩等,上頁,下頁,返回,一、繼電保護的任務,1.當電力系統中某電氣元件發生故障時，能自動地、迅速地、有選擇地將故障元件從電力系統中切除，避免故障元件繼續遭到破壞，使非故障元件迅速恢復正常運行。 2.當電力系統中電氣元件出現不正常運行狀態時，能及時反應并根據運行維護的條件發出信號或跳閘。,上頁,下頁,返回,二、保護裝置構成基 本原理和組成,測量,邏輯,執行,上頁,下頁,返回,繼電保護裝置的分類,繼電保護裝置,上頁,下頁,返回,對動作于跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個基本要求:,三、對繼電保護的基本要求,上頁,下頁,返回,選擇性舉例,1、2 跳閘,5、

3、6 跳閘,7、8 跳閘,若7QF拒動，保護5動作跳開5QF將故障切除，停電范圍擴大了。但是如果保護5不動作跳閘，故障線路就無法切除，因此，此時保護5的動作也是有選擇性動作，若保護7和7QF正確動作于跳閘同時，保護5也動作跳開5QF，則保護5的動作就是非選擇性動作，稱為越級跳閘。,上頁,下頁,返回,關于靈敏性,靈敏性用靈敏系數來衡量，并表示為 ，也稱為靈敏度。 在計算保護的靈敏系數時，可按如下原則考慮： 1.在可能的運行方式下，選擇最不利于保護動作的運行方式； 2.在所保護的短路類型中，選擇最不利于保護動作的短路類型； 3.在保護區內選擇最不利于保護動作的那點作為靈敏度校驗點（計算所選的短路點）

4、。,上頁,下頁,返回,四、繼電保護技術的發展,1、保護原理方面,過電流保護（最早熔斷器） 1901年,電流差動 保護 1908年,方向性 電流保護 1910年,距離 保護 1920年,行波保護 光纖保護 20世紀70年代,微波保護 20世紀 50年代,上頁,下頁,返回,高頻 保護 1927年,繼電保護技術的發展,2、結構型式方面,機電型 （電磁型、 感應型）,整流型,微機型,集成 電路型,晶體管型,上頁,下頁,返回,第二章 繼電保護基礎知識,本章主要內容,一、電流互感器及電壓互感器 二、變換器 三、對稱分量分量濾過器 四、常用繼電器 五、微機保護的基本知識,一、保護用電流互感器,第一節 電流互

5、感器及電壓互感器,（一）電流互感器正方向規定,一次側同名端流進,二次側同名端流出,等值電路,相量圖,由等值電路可見：,將電力系統的一次電流按一定的變比變換成二次較小電流，供給測量表計和繼電器，同時還可以使二次設備與一次高壓隔離，保證工作人員的安全。,由電磁平衡原理：,所以,上頁,下頁,返回,1、電流互感器存在誤差的原因,（二）電流互感器的誤差,比值誤差,角度誤差,勵磁電流的存在，由于勵磁電流的存在，使一次電流折算值與二次電流不等，即兩者的大小和相位不同。,小于10%,小于7,2、電流互感器10%誤差曲線,電流互感器比值誤差為10%，角度誤差小于7，電流互感器一次電流倍數與允許的二次負載阻抗之間

6、的關系曲線。,上頁,下頁,返回,電 壓 互 感 器 的 接 線 方 式,星型接線,三相五柱式接線,V-V接線,特點：可以獲得對稱的三個線電壓，但不能獲得相電壓,可以獲得相電壓、線電壓和零序電壓,可以獲得相電壓、線電壓和零序電壓,二 電壓互感器,上頁,下頁,返回,電壓互感器二次電壓可看成是電壓源，而電流互感器二次電流可看成是電流源； 電壓互感器在正常工作情況下鐵芯的工作磁密較電流互感器高得多； 電壓互感器工作在二次側開路狀態，電流互感器工作在二次側短路狀態； 電流互感器二次不能開路 。,（三）電流互感器與電壓互感器的工作特點,上頁,下頁,返回,一、變換器的功能：,第二節 變換器,1按照保護裝置構

7、成原理的要求，進行電氣量的變換 與綜合； 2將被保護設備的強電交流二次回路與保護裝置的直流弱電回路相隔離； 3利用測量變換器一、二次線圈的屏蔽層，抑制干擾信號的侵入，提高保護裝置的抗干擾能力。,二、變換器的種類：,電流變換器,電壓變換器,電抗變壓器,上頁,下頁,返回,一、電壓變換器（TV）,電壓變換器用于將一次電壓變換成裝置所需要的二次電壓。,上頁,下頁,返回,當忽略其比值誤差和角度誤差時，則二次輸出電壓：,二次輸出電壓,變換系數,一次輸入電壓,二、電流變換器（T）,電流變換器用于將一次電流變換成裝置所需要的二次電壓。,上頁,下頁,返回,當忽略其比值誤差和角度誤差時，則二次輸出電壓：,二次輸出

8、電壓,變換系數,電流互感器變比,三、電抗變壓器（UR）,電抗變壓器用于將一次電流變換成裝置所需要的二次電壓。,上頁,下頁,返回,電抗變壓器鐵芯具有氣 隙，其勵磁回路的勵磁電 抗數值很小，相對于二次 較大的負荷阻抗來說，完 全可以忽略不計，故一次 電流全部作為勵磁電流， 電抗變壓器在工作時繞組 可認為處于開路狀態,調節電抗變壓器一、二次繞組的匝數可以改變,通過調節電抗變壓器繞組所接的電阻可以改變的 角度,電流變換器與電抗變壓器都是將一次電流成比例的變 換成二次電壓的，但是在應用上有些不同。電流變換 器在磁路未飽和時，勵磁電流可以忽略，其二次輸出 電壓波形基本保持了一次電流信號的波形。,電抗變壓器

9、一次電流全部作為勵磁電流，在暫態情況下，忽略鐵芯有功損耗，其二次輸出 電壓為： 電抗變壓器二次輸出電壓對一次電流中的諧波成分有放大作用，對一次電流中的非周期電流 有抑制作用,當輸入端三相電流、電壓中 含有三序分量時，輸出端只 輸出負序分量。,為了提高保護裝置的靈敏度，經常采用序分量來作為保護的判據。要獲得這些序分量就必須借助于各種序分量濾過器，稱為對稱分量濾過器。,當輸入端三相電流、電壓中 含有三序分量時，輸出端只 輸出零序分量。,第三節 對稱分量濾過器,零序分量濾過器,零序電壓濾過器,零序電流濾過器,負序分量濾過器,負序電壓濾過器,負序電流濾過器,上頁,下頁,返回,上頁,下頁,返回,零序電壓

10、濾過器,零序電壓濾過器的作用是為了獲得零序電壓，它的輸入是三相電壓，輸出只與輸入電壓中的零序電壓成正比。,構成依據：,構成元件 ：,三個單相式電壓互感器或 三相五柱式電壓互感器都 可以獲得,上頁,下頁,返回,零序電流濾過器,零序電流濾過器的作用是為了獲得零序電流，它的輸入是三相電流，輸出只與輸入電流中的零序電流成正比。,構成依據：,構成元件 ：,由三臺具有相同型號和變比 的電流互感器構成零序電流 濾過器。,輸入電流繼電器的電流 正常運行，忽略勵磁電流 考慮勵磁電流,上頁,下頁,返回,阻容式單相負序電壓濾過器,參數關系,輸出電壓,輸 入 正 序 電 壓,輸 入 負 序 電 壓,上頁,下頁,返回,

11、阻容移相式單相負序電流濾過器,上頁,下頁,返回,單相負序電流濾過器相量圖,1.輸入零序電流,輸出為零。,2. 輸 入 正 序 序 電 流,3. 輸 入 負 序 序 電 流,1.基本結構,第四節 常用繼電器,電磁鐵,可動銜鐵,線圈,觸點,彈簧,止擋,2.基本原理,當電磁力矩 大于彈簧力 矩和摩擦力 矩之和,繼 電器動作, 接點閉合,上頁,下頁,返回,電流繼電器,過電流繼電器,電壓繼電器,中間繼電器,時間繼電器,信號繼電器,低電流繼電器,過電壓繼電器,低電壓繼電器,反應被保護元件電流降低而動作的一種繼電器,反應被保護元件電壓升高而動作的一種繼電器,起橋梁作用,接點多容量大,可實現短延時, 及自保持

12、。,建立保護所需要的延時時間。,當保護裝置動作時，明顯標示出繼電器 或保護裝置動作狀態。,3. 常用電磁型繼電器的類型,反應被保護元件電壓降低而動作的一種繼電器,上頁,下頁,返回,反應被保護元件電流升高而動作的一種繼電器,4. 電磁型常用繼電器圖片,上頁,返回,上頁,下頁,返回,動作電流,返回電流,返回系數,使電流繼電器動合觸點閉合的最小電流,使電流繼電器動合觸點打開的最大電流,返回電流與動作電流之比,實驗接線,合上電源開關S,調整自耦調壓器,使 輸入電流繼電器的電流升高,當小燈 剛好亮時電表指示的電流就是繼電器 的動作電流.,調整自耦調壓器,使輸入電流繼電器 的電流減小,當小燈剛好熄滅時,電

13、表 指示的電流就是繼電器的返回電流.,5. 電磁型過電流繼電器的參數,6. 電磁型低電壓繼電器的參數,上頁,下頁,返回,動作電壓,返回電壓,返回系數,使電壓繼電器動斷觸點閉合的最大電壓,使電壓繼電器動斷觸點打開的最小電壓,返回電壓與動作電壓之比,實驗接線,合上電源開關S,調整自耦調壓器,使 輸入電壓繼電器的電壓升高至額定值 這時繼電器動斷觸點打開,調整自耦 調壓器,減小加入繼電器的電壓,當小 燈剛好亮時,電壓表指示的電壓就是 繼電器的動作電壓.,調整自耦調壓器,使輸入電壓繼電器 的電壓升高, 當小燈剛熄滅時,電壓 表指示的電壓就是繼電器的返回電壓.,流過保護1的短路電流大于整定的動作電流 時:

14、 保護動作.,第一節 無時限電流速斷保護,上頁,下頁,返回,1.工作原理,線路上發生三相短路時,流過保護1的 短路電流:,最大運行式下,最小運行方下,為了保證選擇性，電流速斷保護的動作 電流應躲過下一線路首端（或本線路末 端）短路故障時流過本保護的短路電流,最大運行方式下，被保護線路末端N發生金 屬性三相短路時，流過保護裝置的最大短路電流。,無實現保護不能 保護線路全長,保護 范圍隨運行方式而 變化,第一節 無時限電流速斷保護,2.接線原理,信號,上頁,下頁,返回,電流互感器,電流繼電器,中間繼電器,信號繼電器,上頁,下頁,返回,第二節 限時電流速斷保護,1.工作原理,由于無時限電流速斷保護一

15、般不能保護線路全長，為切除本線路無時限電流速斷保護范圍以外的短路故障，為此增設第二套電流速斷保護，即限時電流速斷保護,限時電流速斷保護。它的動作范圍應包括被保護線路全長。為了獲得動作選擇性，第二套電流速斷保護必須帶時限，以便和相鄰線路段電流速斷保護相配合，,所帶的時限只比瞬時電流速斷保護大一個或兩個時限級差t，所以稱它為限時電流速斷保護。此情況下，它的保護范圍不超越相鄰線路段或段電流保護的保護范圍,2.動作電流整定,保護1的限時電流速斷動作電流 應為: 考慮到電流計算和整定誤差等不利因素，故引入可靠系數后寫為:,3.動作時限選擇,保護1的限時電流速斷保護區延伸到m點,為使在nm之間發生故障時不

16、誤動作,動作時間應為:,第二節 限時電流速斷保護,4.靈敏度校驗,為了保護線路全長，限時電流速斷保護必須在最小運行方式下，被保護線路末端發生兩相短路時，具有足夠的靈敏度。通常用靈敏系數 來表示。,在最小運行方式下被保護線路末端發生 兩相金屬性短路故障時流經保護的電流。,上頁,下頁,返回,5.原理接線,上頁,下頁,返回,限時電流速斷保護 與無時限電流速斷 保護接線的主要區別 是將中間繼電器換成 了時間繼電器。當電 流繼電器動作后，須 經過時間繼電器的延 時后，才能動作于跳 閘。,第二節 限時電流速斷保護,限時電流速斷保護雖能保護線路的全長，但不能作為下一線路保護的后備。而定時限過電流保護不僅能保

17、護本線路全長，還能保護相鄰線路的全長，可以起到后備保護的作用。這是因為過電流保護不是按躲過某一短路電流，而是按躲過最大負荷電流來整定的，故它的動作電流值較低，靈敏度較高，保護范圍大。,第三節 定限時過電流保護,上頁,下頁,返回,上頁,下頁,返回,第三節 定限時過電流保護,定時限過電流保護也是靠適當選取 動作電流和動作時限來獲得選擇性的。,一、定時限過電流保護動作電流的整定原則,1）動作電流應整定得大于該線路上可能出現 的最大負荷電流 2）在外部短路故障切除后，電流繼電器能可靠返回。,上頁,下頁,返回,第三節 定限時過電流保護,二、定時限過電流保護動作時限的整定原則,1）過電流保護的動作時限應按

18、階梯原則選擇,上頁,下頁,返回,第三節 定限時過電流保護,三、定時限過電流保護限的靈敏度校驗,靈敏度校驗應按如下兩種情況分別考慮： (1) 當過電流保護作為本線路的近后備保護時，其校驗點 應選在本線路末端 （2）當過電流保護作為相鄰元件的遠后備保護時， 其校驗點應選在相鄰線路（元件）末端， 當過電流保護的靈敏度不能滿足要求時，應采取性能 更好的保護方式。,上頁,下頁,返回,第四節 電流保護的接線方式,一、三種基本的接線方式,電流保護的接線方式， 指的是電流繼電器與 電流互感器二次繞組 之間的連接方式,有三 種基本的接線方式。,三相三繼電器完全星接線方式,兩相兩繼電器不完全星接線方式,兩相電流差

19、接線方式,三相三繼電器完全星接線方式,可以反 應各種 類型的 相間故 障和接 地故障,上頁,下頁,返回,上頁,下頁,返回,兩相兩繼電器不完全星接線方式,可以反 應各種 類型的 相間故 障和有 電流互 感器相 的接地 故障。,上頁,下頁,返回,兩相電流差接線方式,通過繼電器的 電流為兩相電 流之差.不同 故障類型和 短路相別下, 通過繼電器 的電流和電 流互感器二 次電流之比 是不同的 .,定義接線系數，為流入繼電器 的電流與電流互感器二次電流之比， 以 表示。,上頁,下頁,返回,第四節 電流保護的接線方式,二、各種接線方式的性能分析,(一)對相間短路故障的反應能力 完全星形和不完全星形接線都能

20、正確反應被保 護線路不同相別的相間短路故障，只是動作的繼電 器數目不同而已。兩相不完全星形接線方式在AB和 BC相間短路故障時只有一個繼電器動作。三相完全 星形接線方式在各種相間短路故障時，至少有兩個 繼電器動作，動作可靠性較高。,第四節 電流保護的接線方式,二、各種接線方式的性能分析,(二)對小接地電流電網中的兩點異地接地的反應能力 在小接地電流電網中，發生單相接地故障時，流 過接地點的僅為零序電容電流，相間電壓仍然對稱， 對負荷沒有影響。為提高供電可靠性，允許小接地電 流電網帶一點接地繼續運行一短時間。故在這種電網 中，在不同地點發生兩點接地短路時，要求保護動作 只切除一個接地故障點，以提

21、高供電可靠性。,上頁,下頁,返回,對小接地電流電網中的兩點異地接地的反應能力,1.串聯線路,上頁,下頁,返回,完全星型,不完全星型,由于兩個保護在定值和時限上都按選擇性要求而配合整定的，因此，能夠保證100地只切 除線路。,由于B相不裝電流互感器和相應的電流繼電器，當線路上發生B相接地，而線路I上發生A相或C相接地時，保護2不能動作，只能由保護1動作切除線路I，擴大了停電范圍。這種接線方式在不同相別的兩點接地組合中，只能保證的機會有選擇性地切除一條線路。,上頁,下頁,返回,1.并聯線路,對小接地電流電網中的兩點異地接地的反應能力,完全星型,兩套保護將同時動作，而切除兩條線路。,不完全星型,保護

22、動作情況,“+”動作 “-”不動作,能保證有的機會只切除一條線路。,(三)對YN，d11接線變壓器后兩相短路的反應能力,上頁,下頁,返回,當過電流保護接于變壓器的一側，作為變壓器及另一側線路故障的后備保護時，保 護的接線將直接影響保護對某些故障的 反應能力或靈敏性。,d側各相電流之間的關系,Y側各相電流之間的關系,d側a、b兩相發生短路時，YN側A相和C 相中的電流只為B相電流的一半。,上頁,下頁,返回,對YN，d11接線變壓器后兩相短路的反應能力結論,當采用變壓器高壓側(YN側)的過電流保護，作為 變壓器保護的后備保護時，若保護采用三相完全星形 接線，則接于B相的電流繼電器靈敏度最高，是其他

23、 兩相電流繼電器的兩倍。 當采用兩相不完全星形接線時，因B相上沒有電流 繼電器，所以不能反應B相的最大電流，故靈敏度只有 三相完全星形接線時的一半。 為克服這一缺點，可在不完全星形接線的中性線 上接入一個電流繼電器，流過這個繼電器的電流大小 與B相電流相等。稱為二相三繼電器接線。,上頁,下頁,返回,第五節 階段式電流保護,將無時限電流速斷、限時電流速斷及定時限過電 流保護組合在一起，構成一整套保護，使之相互補充 和配合，稱為三段式電流保護。 通常將無時限電流速斷保護稱為I段； 限時電流速斷保護稱為段； 定時限過電流保護稱為段。 I段和段保護共同組成線路的主保護，段保 護作為本線路I、段保護的近

24、后備，也作為下一線 路保護的遠后備。,三段式電流保護保護范圍示意圖,上頁,下頁,返回,上頁,下頁,返回,三段式電流保護接線原理圖,I段,II段,III段,上頁,下頁,返回,三 段 式 電 流 保 護 接 線 展 開 圖,I段,上頁,下頁,返回,三 段 式 電 流 保 護 接 線 展 開 圖,第三章 輸電線路接地保護,本章主要內容,一、中性點直接接地電網中單相接地故障的保護 二、小接地電流系統單相接地故障的保護,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,一、中性點工作方式,中性點經消弧線圈接地,中性點直接接地,中性點不接地,中性點經高電阻接地,上頁,下頁,返回,當發生一點接 地故障時，即 構

25、成單相接地 短路，這時所 產生的故障電 流很大 ，稱中 性點直接接地 的系統為大接 地電流系統。,當一相發生 接地故障時， 故障電流是各 元件對地的電 容電流，往往 比負荷電流小 得多，所以這 種系統叫小接 地電流系統。,二、中性變壓器中性點接地方式的選擇點工作方式,上頁,下頁,返回,變壓器中性點接地情況的變化，直接影響 到零序電流保護的靈敏度。因此，對變壓器中 性點接地的選擇應滿足兩點要求： 不使系統出現危險的過電壓； 不使零序序網有較大的變化，以保證零序電 流保護有穩定的靈敏度。,變壓器中性點接地方式的選擇原則如下： (1)在多電源系統中，每個電源處至少應該有一臺變壓器中 性點接地，以防止

26、中性點不接地的電源因某種原因與其它 電源切斷聯系時，形成中性點不接地系統。 (2)在雙母線按固定聯接方式運行的變電所，每組母線上至 少應有一臺變壓器中性點直接接地。這樣，當母線聯絡開關 斷開后，每組母線上仍保留一臺中性點直接接地的變壓器。 (3)如果兩臺變壓器并聯運行，應選用零序阻抗相等的變壓 器。正常將其中一臺變壓器中性點直接接地。當中性點接地 的變壓器退出運行時，則將另一臺變壓器轉入中性點接地運 行。,(4)在兩臺以上變壓器并聯運行的情況下，規定正常 按一臺變壓器中性點接地運行，其它變壓器中性點 不接地。當中性點接地的變壓器停運時，將其中零 序阻抗或綜合零序阻抗與停用變壓器的相近的一臺 或

27、兩臺中性點不接地的變壓器轉入中性點接地運行。 (5) 低壓側無電源的變壓器的中性點可以不接地運行， 以提高零序電流保護靈敏度和簡化保護接線。,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,上頁,下頁,返回,三、接地故障時零序分量的分布特點,故障點處、母線M 和N處的零序電壓 為 當K點發生單相接地 短路時，故障點處的 零序電流為,零序電壓、零序電流的分布具有下特點： (1)故障點處的零序電壓最高，變壓器中性點接地處的零序電壓為零。,(2)零序電流是由故障點處零序電壓產生，只在故障點與中性點接地的變壓器之間流動。并由大地構成回路。,(3)零序或負序功率方向與正序功率方向相反，即正序功率方向為由母

28、線指向故障點，而零序功率方向卻由故障點指向母線。,上頁,下頁,返回,四、零序電流保護的組成及多段式零序電流保護,上頁,下頁,返回,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,1.無時限零序電流速斷保護,工作原理和整定與相間 短路的無時限電流速斷 保護類似,1、躲過被保護線路末端接 地短路故障時，流過本保 護的最大零序電流。 可靠系數， 一般取1.25-1.3。 N處發射接地故障 時，最大零序 電流。,2、躲過斷路器三相觸頭不 同時合閘時，流過保護的 最大零序電流。 可靠系數，一般取 1.1-1.2。 三相觸頭不同時合 閘時，最大零序 電流。,3、當被保護線路采用單相 自動重合閘時，保護還應

29、躲過單相重合閘過程中出 現非全相運行又伴隨振蕩 時的零序電流。 - 可靠系數，一般取 1.1-1.2。 非全相振蕩時的 零序電流。,零序電流I段的動作電流取上 述三個條件計算的最大者。,上頁,下頁,返回,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,2. 限時零序電流速斷保護,限時零序電流速斷保護 工作原理和整定與相間 短路的限時電流速斷保 護類似,其動作時限和電 流與相鄰線路零序I段 配合。,1、按與相鄰線路的零序電 流I段配合 _可靠系數， 一般取1.25-1.3。 _分支系數.,2、按躲過非全相運行時的 零序電流整定“躲非全相運 行段” _本線路非全相運 行時的最大零序 電流。,零序段的

30、靈敏度應 按被保護線路末端接 地故障時流過保護的 最小三倍零序電流來 校驗，要求 Ksen1315。,上頁,下頁,返回,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,3. 零序過電流速保護,零序過電流速保護工作 原理和整定與相間短路 的過電流保護類似,1躲過相鄰線路出口處 發生三相短路時，流過 保護的最大不平衡電流。 -相鄰線路出口 處發生三相短路 時，零序電流濾 過器所輸出的最 大不平衡電流。,可按下式計算 非周期分量系數，取1-2 電流互感器同型系數，三相同型時取0.不 同型時取1。 電流互感器10%誤差，取0； 相鄰線路出口處三相短路時，流經保護 安裝點的最大短路電流。,2.與相鄰線路I

31、II段零序電流保護的靈敏度取得配合,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,上頁,下頁,返回,4. 零序方向電流速保護,1.增設方向元件的必要性,在零序電流保護正方 向有中性點接地的變 壓器的情況下，無論 被保護線路對側有無 電源，當保護反方向 發生非對稱接地故障 時，就有零序電流通 過保護安裝點。,2.正向故障時，保護安裝 點零序電壓與零序電流的 相位關系,上頁,下頁,返回,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,3.整流型零序功率方向繼電器,動作回路和制 動回路的電壓,功率方向繼電器 動作方程,上頁,下頁,返回,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,LG-12型零序功率

32、方向繼電器接線方式,繼電器電壓線圈的“*”端與零序電壓濾過器 的非“*”端相接，即采用反極性接線方式,第一節中性點直接接地電網中單相接地故障的保護,大接地電流系統零序保護的評價,一、靈敏庹高 過電流保護是按最大負荷電流整定， 而零序過電流保護是按躲過最大不平衡電 流整定，因此，零序過電流保護的靈敏度 高。,上頁,下頁,返回,二、動作迅速 零序過流保護的動作時限，不必與 Y，d接線的降壓變壓器后的線路保護動 作時限相配合，因此，其動作時限比相 間過電流保護動作時限短。,三、不受系統振蕩和過負荷的影響 當系統發生振蕩和對稱過負荷時，三相 是對稱的，反應相間短路的電流保護都受其 影響，可能誤動作。而

33、零序電流保護則不受 其影響，因為振蕩及對稱過負荷時，無零序 分量。,四、接線簡單、經濟、可靠 零序電流保護反應單一的零序分量，故 用一只測量繼電器就可反應三相中任意一相 的接地短路，使用繼電器的數量少。所以， 零序電流保護接線簡單、經濟、調試維護方 便、動作可靠。,上頁,下頁,返回,第二節小接地電流系統單相接地 故障的保護,一.中性點不接地系統單相接地的特點,第二節小接地電流系統單相接地 故障的保護,單相接地的特點: 1、發生接地后，全系統出現零序電壓和零序電流。 非故障相電壓升高至原來的 倍，電源中性點對地電 壓與故障相電勢的相量大小相等方向相反； 2、非故障線路保護安裝處，流過本線路的零序

34、電容 電流。容性無功功率是由母線指向非故障線路； 3、故障線路保護安裝處，流過的是所有非故障元件 的零序電容電流之和。而容性無功功率是由故障線路 指向母線。,上頁,下頁,返回,第二節小接地電流系統單相接地 故障的保護,二.中性點不接地系統單相接地的保護方式,上頁,下頁,返回,第二節小接地電流系統單相接地 故障的保護,二.中性點不接地系統單相接地的保護方式,上頁,下頁,返回,第二節小接地電流系統單相接地 故障的保護,二.中性點不接地系統單相接地的保護方式,3零序功率方向保護,在出線較少的情況下，非故障線 路的零序電容電流與故障線路的 零序電容電流相差不大，采用零 序電流保護靈敏度很難滿足要求 ，

35、可利用故障線路和非故障線路 零序功率方向的不同，區分出故 障線路，構成有選擇性的零序 方向保護區分出故障,上頁,下頁,返回,第二節小接地電流系統單相接地 故障的保護,三、中性點經消弧線圈接地系統單相接地故障的特點,上頁,下頁,返回,第二節小接地電流系統單相接地 故障的保護,經消弧線圈接地系統單相接地的特點: 當采用過補償方式時，流經故障線路和非故障 線路保護安裝處的電流，是電容性電流，其容 性無功功率方向都是由母線流向線路。故無法 利用功率方向來判別是故障線路還是非故障線 路。當過補償度不大時，也很難利用電流大小 判別出故障線路。,上頁,下頁,返回,第四章 電網的距離保護,本章主要內容,一、距

36、離保護的工作原理 二、阻抗繼電器 三、方向阻抗繼電器的特殊問題 四、阻抗繼電器的接線方式 五、影響距離保護正確工作的因素 六、距離保護的整定計算 七、微機保護裝置舉例,第一節 距離保護的工作原理,用阻抗繼電器作為測量元件，測量保護安裝處到故障點之間的距離，并且根據距離的遠近來決定保護動作時間的一種保護稱為距離保護或阻抗保護。,上頁,下頁,返回,一、工作原理,二、實現特性,距離保護的動作時間與保護安裝點至短路點之間距離的關系t=（L），稱為距離保護的時限特性。為了滿足速動性、選擇性和靈敏性的要求，廣泛采用具有三段動作范圍的階梯型時限性。,數字式線路保護,第一節 距離保護的工作原理,上頁,下頁,返

37、回,三、組成元件,跳 閘,上頁,下頁,返回,第二節 阻抗繼電器,一、阻抗繼電器的動作特性,全阻抗繼電器,方向阻抗繼電器,偏移特性阻抗繼電器,上頁,下頁,返回,1、全阻抗繼電器,二、阻抗繼電器的構成方法,上頁,下頁,返回,2、方向阻抗繼電器,二、阻抗繼電器的構成方法,上頁,下頁,返回,3、偏移特性阻抗繼電器,二、阻抗繼電器的構成方法,上頁,下頁,返回,三、阻抗繼電器交流回路的原理接線,1、全阻抗繼電器：根據比幅原理構成,上頁,下頁,返回,三、阻抗繼電器交流回路的原理接線,1、全阻抗繼電器：根據相位原理構成,上頁,下頁,返回,三、阻抗繼電器交流回路的原理接線,2、方向阻抗繼電器：根據幅值原理構成,

38、上頁,下頁,返回,三、阻抗繼電器交流回路的原理接線,2、方向阻抗繼電器：根據相位原理構成,上頁,下頁,返回,第三節 方向阻抗繼電器的特殊問題,一、方向阻抗繼電器的死區及其消除措施 （一）方向阻抗繼電器的死區 當保護正方向出口附近發生相間短路時，母線電壓為零或很小，加到繼電器上的電壓小于最小電壓時，方向阻抗繼電器不能動作。發生此情況的一定范圍，稱為方向阻抗繼電器的死區。 （二）消除死區的措施 在方向阻抗繼電器中引入插入電壓或極化電壓，并且要求它們同相位。,上頁,下頁,返回,第三節 方向阻抗繼電器的特殊問題,1、記憶回路：,上頁,下頁,返回,第三節 方向阻抗繼電器的特殊問題,2引入非故障相電壓：,

39、上頁,下頁,返回,第三節 方向阻抗繼電器的特殊問題,二、阻抗繼電器的精確工作電流 1、精工電流的定義 當繼電器的起動阻抗等于0.9倍的整定阻抗時所對應的最小測量電流，稱為精確工作電流。 2、精工電流的特性曲線,上頁,下頁,返回,第四節 阻抗繼電器的接線方式,一、阻抗繼電器的接線方式要求 1、測量阻抗應正比于短路點到保護安裝點之間的距離； 2、繼電器的測量阻抗應與故障類型無關，即保護范圍應不隨故障類型而變化。 二、相間短路阻抗繼電器的0接線方式,上頁,下頁,返回,1.三相短路,上頁,下頁,返回,2.兩相短路,上頁,下頁,返回,3.兩相接地短路,上頁,下頁,返回,（二）接地短路阻抗繼電器的接線方式

40、,1、接線方式：,上頁,下頁,返回,（二）接地短路阻抗繼電器的接線方式,2、測量阻抗的計算：,第五節 影響距離保護正確工作的因素,一、分支線對距離保護的影響,上頁,下頁,返回,1、助增電流的影響：,第五節 影響距離保護正確工作的因素,一、分支線對距離保護的影響,上頁,下頁,返回,2、外汲電流的影響：,二、過度電阻對距離保護的影響,上頁,下頁,返回,2、過渡電阻對單側電源線路和影響,這樣當Rg較大時保護1 和保護2將同時以第II段的時限動作，從而失去選擇性。,二、過渡電阻對距離保護的影響,上頁,下頁,返回,二、過渡電阻對距離保護的影響,過渡電阻可能引起某些保護的無選擇性動作。,上頁,下頁,返回,

41、二、過渡電阻對距離保護的影響,阻抗繼電器在+R方向所占的面積越大，影響越小,上頁,下頁,返回,三、電力系統振蕩對距離保護的影響,1、振蕩時電流、電壓的分布與變化,M側電源的 電動勢,振蕩電流,M側電源的 阻抗,上頁,下頁,返回,三、電力系統振蕩對距離保護的影響,2、振蕩時電流、電壓的分布與變化,2、測量阻抗的變化規律,上頁,下頁,返回,三、電力系統振蕩對距離保護的影響,4、振蕩閉鎖裝置的原理,3、對距離保護的影響,全阻抗繼電器受振蕩的影響最大，而透鏡型繼電器所受的影響最小。 當保護安裝點越靠近振蕩中心時，受到的影響就越大。 當距離保護帶有較大的延時，可利用其延時躲開振蕩的響。,上頁,下頁,返回

42、,四、電壓互感器二次斷線對距離保護的影響,第五章 電力變壓器保護,本章主要內容,一、常見故障、不正常運行及保護 二、變壓器主保護 三、變壓器后備保護和過負荷保護 四、變壓器接地保護,第一節 常見故障和不正常運行及保護,上頁,下頁,返回,瓦斯保護,過電流保護,零序保護,二、不正常運行：,過負荷保護,一、常見故障,（后備保護）,第二節 變壓器主保護,上頁,下頁,返回,一、瓦斯保護原理及構成,反應變壓器 油箱內部故障 產生的氣體而 動作,主要由瓦 斯繼電器構成, 輕瓦斯動作于 信號,重瓦斯 動作于跳閘.,瓦斯保護的主 要元件是瓦斯 繼電器，它安 裝在變壓器的 油箱和油枕之 間的連接管道 中.,瓦斯保

43、護原理接線,瓦斯繼電器,上頁,下頁,返回,第二節 變壓器主保護,上頁,下頁,返回,二、變壓器縱差動保護,1、基本原理及實現的特點:,變壓器縱差動保護通常采用環流法接線。原理與輸電線路類似，但在實現時應考慮變壓器高、低壓兩側電流的大小和相位不同。,上頁,下頁,返回,變壓器縱差動保護,2、影響差動保護的因素及措施:,分析勵磁涌流 的特點,勵磁涌流 影響的措施,變壓器差動 保護的構成,含有大量的非周期分量，使波形偏于時間軸的一側； 勵磁涌流中含有大量的二次諧波電流分量； 勵磁涌流相鄰波形之間存在“間斷角”。,采用具有速飽和變流器的BCH型差動繼電器構成變壓器縱差動保護； 采用二次諧波制動原理構成變壓

44、器縱差動保護； 采用鑒別波形間斷角原理構成變壓器縱差動保護。,上頁,下頁,返回,比率制動式差動繼電器的組成及作用,比率制動部分是用于防止外部短路時，由于不平衡電流影響而造成誤動作； 二次諧波制動部分的作用，是防止變壓器空載投入時出現勵磁涌流而造成保護誤動作； 差動電流速斷部分作用，防止變壓器內部發生嚴重故障時，差動繼電器拒動和加快切除故障； 差動部分作用，保證內部故障時正確動作。,第三節 變壓器后備保護和 過負荷保護,上頁,下頁,返回,一、變壓器的過電流保護,1、原理接線： 2、整定原則：,第三節 變壓器后備保護和 過負荷保護,上頁,下頁,返回,二、低電壓起動的過電流保護,1、原理接線： 2、

45、低電壓繼電器整定原則及方法：,應低于正常運行情況下母線上可能出現的最低工作電壓 。,3、靈敏度校驗：,按后備保護范圍末端發生短路故障進行校驗。,上頁,下頁,返回,第三節 變壓器后備保護和 過負荷保護,上頁,下頁,返回,三、復合電壓起動的過電流保護,1、原理接線： 2、負序電壓繼電器整定原則及方法：,躲過正常運行時負序電壓濾過器出現的最大不平衡電壓。,第三節 變壓器后備保護和 過負荷保護,上頁,下頁,返回,四、負序電流和單相低電壓起動的 過電流保護,1、原理接線： 2、負序電流繼電器整定原則及方法：,躲過變壓器正常運行時負序電流濾過器輸出的最大不平衡電流 。,上頁,下頁,返回,第三節 變壓器后備

46、保護和 過負荷保護,上頁,下頁,返回,五、變壓器過負荷 變壓器過負荷電流大多數情況下三相是對稱的，因此只裝設對稱過負荷保護。即只用一個電流繼電器接于任一相電流之中，動作時經延時作用于信號。 過負荷保護的動作電流應躲過變壓器額定電流。 過負荷保護的動作時限，應比過電流保護的最大時限增加一個時限階差t。,第四節 變壓器的接地保護,上頁,下頁,返回,一、原理框圖,第四節 變壓器的接地保護,上頁,下頁,返回,二、整定計算,二、整定計算,二、整定計算,二、整定計算,二、整定計算,1、零序電流保護的動作電流與相鄰元件零序后備保護動作電流配合整定。,2、動作時限與相鄰元件零序電流后備保護的時限配合 整定。,

47、3、零序電流元件3I0的動作電流根據間隙擊穿電流的經驗數據整定，一般一次值為100A。時間元件T的延時，一般取05s。,第六章 同步發電機保護,本章主要內容,一、常見故障和不正常運行及保護 二、發電機縱差動保護 三、定子繞組匝間短路保護 四、定子繞組的接地保護 五、負序電流保護和過負荷保護 六、同步發電機的失磁保護 七、同步發電機轉子回路接地保護,第一節 常見故障和不正常運行及保護,上頁,下頁,返回,一、發電機常見故障及保護：,相間短路縱差動保護,匝間短路匝間短路保護,單相接地單相接地保護,一點接地一點接地保護,二點接地二點接地保護,為了保證電力系統安全穩定運行，并將故障或不 正常運行狀態的影

48、響限制到最小范圍，按照GB14 258-1993繼電保護和安全自動裝置技術規程 的規定，發電機應裝設以下保護裝置。,第一節 常見故障和不正常運行及保護,上頁,下頁,返回,二、發電機不正常運行及保護,轉子失磁,減負荷或動作于 解列滅磁,過電流,過電流保護,以短時限動作于解列， 以長時限動作于停機,過負荷,過負荷保護,動作于信號或減負 荷、降低勵磁電流,過電壓,過電壓保護,動作于解列滅磁,逆功率,逆功率保護,動作于信號 或解列,失磁保護,第二節 發電機縱差動保護,上頁,下頁,返回,一、用BCH2型繼電器構成的發電機差動保護,、原理接線：,上頁,下頁,返,一、用BCH2型繼電器構成的發電機差動保護,

49、、整定計算：,、整定計算：,）躲過外部短路時的最大不平衡電流。,）為避免電流互感器二次回路斷線時誤動作，保護的動作電流應大于發電機的額定電流。,上頁,下頁,返回,二、用LCD-12差動繼電器構成的發電機差動保護,、原理接線,調節最小動作電流,調節制動特性斜率,上頁,下頁,返,二、用LCD-12差動繼電器構成的發電機差動保護,2、LCD12型繼電器制動特性曲線,直線4表示 外部短路 故障時通 過變壓器 的故障電 流和不平 衡電流之 間的關系,二、用LCD-12差動繼電器構成的發電機差動保護,3、整定計算,3、整定計算,1）最小動作電流：按躲過最大負荷下差回路的不平衡電流整定。,2）制動特性斜率：

50、,3）最小制動電流：取額定電流的50% -100%。,4、靈敏系數校驗：,按單機運行時，發電機出口兩相短路校驗。,上頁,下頁,返回,第三節 定子繞組匝間短路保護,上頁,下頁,返回,一、單元件式橫差保護,第三節 定子繞組匝間短路保護,上頁,下頁,返回,二、縱向零序電壓匝間短路保護,第三節 定子繞組匝間短路保護,上頁,下頁,返回,三、測量勵磁繞組2次諧波電流的匝間短路保護,當定子繞組發生匝間短路時，KWN和K同時動作，經KWN和K兩觸點串聯接通跳閘回路。,第四節 定子繞組的接地保護,上頁,下頁,返回,一、反應基波零序電壓的接地保護,1定子單相接地故障的零序電壓特點,第四節 定子繞組的接地保護,上頁

51、,下頁,返回,3、反應基波零序電壓的接地保護,上頁,下頁,返回,二、3次諧波式定子繞組單相接地保護,1定子單相接地時三次諧波電壓的特點,正常運行時，機端3次諧波電壓小于中性點側3次諧波電壓；當定子繞組的=0.5-1范圍內發生金屬性接地故障時，U3S U3N；當在距中性點50%范圍以內發生單相接地時，則U3S U3N 。,2反應三次諧波電壓的接地保護,如果用機端的3次諧波電壓U3S作為動作量，中性點的3次諧波電壓U3N作為制動量構成接地保護，其動作條件為U3S U3N，則正常運行時保護不可能動作，只有當中性點附近發生接地故障時，保護才會動作。,上頁,下頁,返回,三、發電機100%定子接地保護,發

52、電機100%定子接地保護由反應基波零序電壓元件和反應3次諧波電壓元件兩部分組成。第一部分可保護定子繞組的90%95%，而第二部分是用以消除基波零序電壓元件保護的死區。,上頁,下頁,返回,第五節 同步發電機的負序電流保護和過負荷保護,一、發電機承受負序電流的能力,發電機單機容量越大,其允許的承受負序電流的能力越低,可用下面的方程表示:,A發電機允許過熱時間常數，它與發電機容量、冷卻方式等有關，非強迫冷卻的發電機;,I2發電機短時承受的負序電流.,上頁,下頁,返回,第五節 同步發電機的負序電流保護和過負荷保護,1、兩段式定時限負序電流保護,上頁,下頁,返回,第五節 同步發電機的負序電流保護和過負荷

53、保護,上頁,下頁,返回,第五節 同步發電機的負序電流保護和過負荷保護,二、過負荷保護,大型發電機，由于有效材料利用率的提高，發電機熱容量降低，從而使發電機的過負荷能力大大降低。為了充分利用發電機的過載能力而又不致損壞發電機，在大型發電機的定子、轉子、勵磁繞組都采用反時限特性的過負荷保護。,上頁,下頁,返回,第六節同步發電機的失磁保護,一、發電機失磁過程中的機端測量阻抗,上頁,下頁,返回,第六節同步發電機的失磁保護,一、發電機失磁過程中的機端測量阻抗,第六節同步發電機的失磁保護,二、失磁保護判據及保護方案,失磁保護判據,第六節同步發電機的失磁保護,二、失磁保護判據及保護方案,上頁,下頁,返回,第

54、七節 同步發電機轉子回路接地保護,一、測量轉子繞組對地導納一點接地保護,1測量導納特性,上頁,下頁,返回,第七節 同步發電機轉子回路接地保護,一、測量轉子繞組對地導納一點接地保護,1測量導納特性,上頁,下頁,返回,第七節 同步發電機轉子回路接地保護,一、測量轉子繞組對地導納一點接地保護,2、繼電器的構成,上頁,下頁,返回,阻抗繼電器的整定電導圓,動作方程,第七節 同步發電機轉子回路接地保護,二、直流電橋原理構成的兩點接地保護,上頁,下頁,返回,第七章 母線保護,本章主要內容,一、母線故障和裝設母線保護基本原則 二、單母線保護 三、雙母線保護 四、斷路器失靈保護,第一節 母線故障及裝設保護的原則

55、,上頁,下頁,返回,第二節 單母線保護,一、母線完全電流差動保護,上頁,下頁,返回,母線完全電流差動保護的整定計算,（1）按躲過電流互感器二次回路斷線時的負荷電流；,（2）躲過外部故障時差動回路中可能產生的最大不平衡電流。,上頁,下頁,返回,為實現母線不完全差動保護，則只需在有電源的元件上裝設變比和特性完全相同的D級電流互感器。且電流互感器只裝設在A、C兩相上，按差動原理連接，在差動回路中接入1KD、2KD差動繼電器。因沒有將所有連接元件都接入差動回路，故稱不完全電流差動保護。,上頁,下頁,返回,二、母線不完全電流差動保護,數字式母線保護屏,電流比相式母線保護是根據母線外部故障或內部故障時連接在該母線上各元件電流相位的變化來實現的。,三、電流比相式母線保護,上頁,下頁,返回,第三節 雙母線保護,上頁,下頁,返回,上頁,下頁,返回,母線外部故障時的電流分布圖,上頁,下頁,返回,母線內部故障電流分布圖,固定連接破壞外部故障,上頁,下頁,返回,固定連接破壞內部故障,上頁,下頁,返回,二、母聯電流相位比較式母線保護,上頁,下頁,返回,第四節 斷路器失靈保護,斷路器失靈保護又稱后備接線。在同一發電廠或變電所內，當斷路器拒絕動作時，它能以較短時限切除與拒動斷路器連接在同一母線上所有電源支路的斷路器，將斷路器拒動的影響限制到最小。,上頁,下頁,返回,演示文稿到此結束！,謝謝！,