第七章--供电系统的继电保护

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1、工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨杨 梅梅梅梅第七章第七章 供电系统的继电保护供电系统的继电保护 第一节第一节 概述概述第二节第二节 供电系统单端电源供电网络的保护供电系统单端电源供电网络的保护 （重点）第三节第三节 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护 （重点/难点）第四节第四节 电力电容器与高压电动机的保护电力电容器与高压电动机的保护第五节第五节 微机型继电保护简介微机型继电保护简介 （难点）1工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨杨 梅梅梅梅第一节第一节 概述概述 （一）基本任务（一）

2、基本任务 （1 1）在在电电气气元元件件发发生生故故障障时时，作作用用于于断断路路器器跳跳闸闸，切切除除故故障元件。障元件。 （2 2）在电气元件异常运行时，及时发出报警信号。）在电气元件异常运行时，及时发出报警信号。 一、继电保护装置的任务及要求一、继电保护装置的任务及要求继电保保护装置装置的原理框图的原理框图电流或电压电流或电压报警或跳警或跳闸2续上页续上页 1. 1.选择性选择性 2. 2.速动性速动性 3. 3.可靠性可靠性 4. 4.灵敏度灵敏度离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的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。其它部分仍然正常运行。应尽快地动作

3、，切除故障元件。应尽快地动作，切除故障元件。不应拒动；也不应误动。不应拒动；也不应误动。表征保表征保护装置装置对其保其保护区内故障和不正常工作状区内故障和不正常工作状态反反应能力的一个参数。能力的一个参数。 在在GB50062-92 电力装置的力装置的继电保保护和自和自动装置装置设计规范中，范中，对继电保保护装置的灵敏度都有一个最小装置的灵敏度都有一个最小值的的规定定。保护装置一次动作电流保护装置一次动作电流保护区保护区的最小短路电流的最小短路电流（二）基本要求（二）基本要求3二、保护继电器二、保护继电器 （一）保护继电器分类（一）保护继电器分类 机电型机电型( (有电磁式、感应式）有电磁式、

4、感应式）电子型电子型（又称静态继电器）（又称静态继电器）微机型微机型（又称数字式保护继电器）（又称数字式保护继电器）组成元件组成元件 继继电电器器是是一一种种在在其其输输入入的的物物理理量量（电电量量或或非非电电量量）达达到到规规定定值值时时，其其电电气气输输出出电电路路被被接接通通（导导通通）或或分分断断（关关断断）的的自自动电器。动电器。 测量继电器：测量继电器： （主）（主）有或无继电器：有或无继电器： （辅助助）功能功能作为起动元件，如电流继电器、电压继电作为起动元件，如电流继电器、电压继电器、气体继电器、温度继电器等。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、信实

5、现特定逻辑功能，如时间继电器、信号继电器、中间继电器等。号继电器、中间继电器等。4续上页续上页 1 1电磁式电流继电器电磁式电流继电器 动动作作电电流流Iop线线圈圈中中的的使使继继电电器器动动作作的的最小电流。最小电流。 返回电流返回电流Ire线线圈中的使继电器由动作圈中的使继电器由动作状态返回到起始位置的状态返回到起始位置的最大电流。最大电流。 （二）常用电流继电器动作特性（二）常用电流继电器动作特性 返回系数返回系数5续上页续上页 用用电电磁磁式式电电流流继继电电器器KC构构成成保保护护装装置置时时，还还要要用用到到电电磁磁式式时时间间继继电电器器KT、信信号号继继电电器器KS以以及及中

6、中间间继继电电器器KA作作为为辅辅助助继电器。继电器。 电电磁磁式式电电流流继继电电器器的的电电流流时时间间特特性性曲曲线线具具有有“定定时时限限特特性性”。由时间继电器由时间继电器KT预先整定预先整定动作电流由电流继电器动作电流由电流继电器KC预先整定预先整定6续上页续上页 2 2感应式电流继电器感应式电流继电器(KC) 电磁磁元元件件的的作作用用使使感感应式式继继电器器兼兼有有“电流流速速断断特特性性”，如如图所示所示bb/d曲曲线。 速速断断电流流Iqb是是指指继电器器线圈圈中中的的使使电流流速速断断元元件件动作作的的最最小小电流。流。 速速断断电流流Iqb与与感感应元元件件的的动作作电

7、流流Iop之之比比称称速速断断电流流倍倍数数nqb。 感感应式式电流流继电器的器的电流流时间特性曲特性曲线具有具有“反反时限特性限特性”，如下如下图所示曲所示曲线 abc，这一特性是其感一特性是其感应元件所元件所产生的。生的。反时限特性反时限特性反时限特性反时限特性7三、继电保护装置的接线形式三、继电保护装置的接线形式 指互感器与电流继电器之间的连接方式如图所示。指互感器与电流继电器之间的连接方式如图所示。 三相三继电器式三相三继电器式两相两继电器式两相两继电器式 继继电电器器线线圈圈电电流流Ik与与电电流流互互感感器器二二次次电电流流I2的的比比值值称称为为接接线系数线系数KW：8四、继电保

8、护装置的操作方式四、继电保护装置的操作方式 大大中中型型变变配配电电所所的的继继电电保保护护装装置置一一般般采采用用直直流流操操作作电电源源，此此时时，高高压压断断路路器器通通常常采采用用电电压压脱脱扣扣器器跳跳闸闸的的操操作作方方式式，跳跳闸闸能量来自电压源。能量来自电压源。去分流跳闸方式去分流跳闸方式 交交流流操操作作电电源源的的电电压压受受一一次次系系统统的的影影响响很很大大，过过电电流流保保护护一一般般采采用用去去分分流流跳跳闸闸操操作作方方式式。作作用用于于断断路路器器跳跳闸闸的的能能量量通通常常来来自于电流源。自于电流源。 要要求求继继电电器器触触头头的的分分断断能能力力足足够够大

9、大，而而且且先先合合后断。后断。 9工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨杨 梅梅梅梅第二节第二节 供电系统单端电源供电系统单端电源 配电线路的保护配电线路的保护 按国标规定按国标规定，对对366kV电力线路应装设：电力线路应装设：相间短路保护：相间短路保护：采用带时限的过电流保护和电流速断保护。采用带时限的过电流保护和电流速断保护。 单相接地保护：采用单相接地保护：采用绝缘监视装置或零序电流保护。绝缘监视装置或零序电流保护。 过负荷保护：过负荷保护：可能经常过负荷的电缆线路可能经常过负荷的电缆线路采用，采用，动作于信号。动作于信号。 二、带时限

10、过电流保护二、带时限过电流保护 保护装置的动作时间是按整定的动作时间保护装置的动作时间是按整定的动作时间固定不变的，与故障电流大小无关；固定不变的，与故障电流大小无关；保护装置的动作时间与故障电流大小的平保护装置的动作时间与故障电流大小的平方成反比关系。方成反比关系。定时限过电流保护定时限过电流保护反时限过电流保护反时限过电流保护一、一、单端电源单端电源配电线路的保护设置配电线路的保护设置 10续上页续上页 1. .定时限过电流定时限过电流保护保护 一般由电磁式一般由电磁式继电器继电器KC、KT、KS等构成，要求操构成，要求操作电源电压在整个作电源电压在整个动作过程中稳定可动作过程中稳定可靠。

11、靠。 （一）带时限过电流保护装置的构成与动作原理（一）带时限过电流保护装置的构成与动作原理 11续上页续上页电流型信号继电器电流型信号继电器 图中忽图中忽略断路器略断路器的合闸回的合闸回路及信号路及信号回路。回路。12续上页续上页 2反时限过电流保护反时限过电流保护 一一般般仅仅由由感感应应式式电电流流继继电电器器组组成成，利利用用其其感感应应元元件件来来实实现现反时限过电流保护反时限过电流保护 。13续上页续上页（二）动作电流的整定（二）动作电流的整定 带时限的过电流保护的动作电流带时限的过电流保护的动作电流Iop的整定原则是：的整定原则是： （1）保护装置在线路正常运行时，不应误动作。条件

12、是）保护装置在线路正常运行时，不应误动作。条件是 Iop.1IL.max （2 2）下级故障切除后，已经动作的本级保护装置还应可靠）下级故障切除后，已经动作的本级保护装置还应可靠返回。条件是返回。条件是 Ire.1IL.max 14续上页续上页 因因Kre= Ire/ Iop =Ire.1/ Iop.1，所以所以 设电流继电器所接的电流互感器的变流比为设电流继电器所接的电流互感器的变流比为Ki ，保护装置保护装置的接线系数为的接线系数为KW ，则有则有 Iop=（Iop .1Ki）KW。 Iop .1IL.max Kre 引入可靠系数引入可靠系数Krel ，将上式写成等式，则将上式写成等式，则

13、则有则有 IopIL.max KW/（Ki Kre） 式式中中IL.max为为线线路路上上的的最最大大负负荷荷电电流流，可可取取为为计计算算电电流流IC的的（1.53）倍。倍。15续上页续上页（三）（三）动作作时间的整定的整定 t t=0.5=0.5s s t t=0.7=0.7s s按按“阶梯原则阶梯原则” t1 t2+ t16续上页续上页（四）过电流保护的灵敏度校验（四）过电流保护的灵敏度校验 对对于于线线路路过过电电流流保保护护，取取被被保保护护线线路路末末端端在在系系统统最最小小运运行行方式下的两相短路电流检验，条件为方式下的两相短路电流检验，条件为 定定时限限过电流保流保护与与反反时

14、限限过电流保流保护的比较的比较保保护类型类型优 点点缺缺 点点定定时限限过电流流动作作时间比比较精确，整定精确，整定简便，不会出便，不会出现因短路因短路电流小流小动作作时间长而延而延长了了故障故障时间的的问题。所所需需继电器器多多，接接线复复杂，对操操作作电源源的的可可靠靠性性要要求求高。高。反反时限限过电流保流保护继电器数量大器数量大为减少，而减少，而且可同且可同时实现电流速断保流速断保护，加之可采用交流操作，加之可采用交流操作，因此因此简单经济。动作作时间的的整整定定比比较麻麻烦，而且而且误差差较大。大。17三、电流速断保护三、电流速断保护 国国标标规规定定，在在过过电电流流保保护护动动作

15、作时时间间超超过过0.50.7s时时，还还应应装设瞬动的电流速断保护装置。装设瞬动的电流速断保护装置。 （一）（一）电流速断保流速断保护的构成的构成 过过电电流流保保护护为为定定时时限限时时，可可采采用用电电磁磁式式KC、KS、KA构构成成电流流速断保速断保护。 18续上页续上页19续上页续上页 对于于过过电电流流保保护护采采用用反反时时限限感感应应电电流流继继电电器器时时，则则可可利利用该继电器的电磁元件（用该继电器的电磁元件（速断速断）来实现电流来实现电流速断保速断保护。 20续上页续上页( (二二) )速断速断电流的整定流的整定 依依靠靠动作作电流流（速速断断电流流）的的特特殊殊整整定定

16、来来实现前前后后两两级保保护的的选择性配合。性配合。 速速断断电流流Iqb应躲过它它所所保保护的的线路路末末端端的的三三相相短短路路电流流 ，其整定，其整定计算公式是：算公式是：21续上页续上页 电流流速速断断保保护不不可可能能保保护线路路的的全全长，存存在在保保护“死区死区”。 （三三）电流速断保流速断保护的的“死区死区”问题 在在 “死死区区”内内，一一般般由由带时限限的的过电流流保保护实现主主保保护。22续上页续上页（四）（四）电流速断保流速断保护的灵敏度的灵敏度 按按其其安安装装处（即即线路路首首端端）在在系系统最最小小运运行行方方式式下下的的两两相短路相短路电流作流作为最小短路最小短

17、路电流流Ik.min来来检验。 对于于较短短的的10kV配配电线路路，则上上级线路路速速断断保保护的的灵灵敏敏度度往往往往不不够，此此时应采采用用带有有一一定定时限限（0.5s）的的延延时电流流速速断断保保护来代替瞬来代替瞬时电流速断保流速断保护。 延延时电流流速速断断保保护通通过0.5s的的延延时来来保保证选择性性，因因而而其其动作作电流流只只要要按按大大于于下下级瞬瞬时电流流速速断断保保护动作作电流流的的1.1倍倍整整定定即可（其即可（其值不大），因而能保不大），因而能保护本本级线路全路全长。23例例71 例例7 71 1 某某10kV配配电电所所的的进进出出线线如如图图所所示示，进进线线

18、WL1和和馈馈线线WL2均均配配有有定定时时限限过过电电流流保保护护和和电电流流速速断断保保护护(其其中中WL1所所配配为为延延时时电电流流速速断断保保护护)，均均采采用用三三相相三三继继电电器器式式接接线线，其其电电流流继继电电器器均均为为DL-3110型型，直直流流操操作作。已已知知 TA1的的变变流流比比为为 1005A，TA2的的变变流流比比为为505A。KC1已已经经整整定定，其其动动作作电电流流为为7A，动动作作时时间间为为1.0s。WL2的的计计算算电电流流为为28A，WL2首首端端k-1点点的的三三相相短短路路电电流流为为500A，其其末末端端k-2点点的的三三相相短短路路电电

19、流流为为200A。试试整整定定馈馈线线WL2的的定定时时限限过过电电流流保保护护和和电电流流速速断断保保护护，并检验其灵敏度。并检验其灵敏度。24续上页续上页 解：解：1 1整定整定KC2的保护动作电流的保护动作电流 选用用DL-31/10型型继电器，器，动作作电流整定流整定为8A。 取取IL.max=228A=56A，Krel=1.2，Kre= 0.85，Ki=505=10，故故 2整定整定KC2的保护动作时间的保护动作时间 3检验检验KC2的保护灵敏度的保护灵敏度 KC1、KC2均均为为定定时时限限过过电电流流保保护护，而而KC1的的动动作作时时间间已已整定为整定为1.0s，故故KC2的动

20、作时间可整定为的动作时间可整定为0.5s。WL2末端末端k-2点的两相短路点的两相短路电流流为其最小短路其最小短路电流，即流，即 因此因此,KC2的的保护保护灵敏度灵敏度为 满足要求。足要求。 25续上页续上页 4整定整定KC2的速断电流的速断电流Iqb5KA2电流速断保护灵敏度的检验电流速断保护灵敏度的检验故故KC2的的电流速断保流速断保护灵敏度灵敏度为 满足要求。足要求。 Ik.min取取WL2首端首端k-1点的两相短路电流，即点的两相短路电流，即 电电流流速速断断保保护护的的动动作作电电流流（速速断断电电流流）Iqb应应躲躲过过它它所保护的线路末端的三相短路电流，即所保护的线路末端的三相

21、短路电流，即 26四、单相接地保护四、单相接地保护 （一）小（一）小电流接地系流接地系统的特点的特点简述述 在小接地在小接地电流的流的电力系力系统中，若中，若发生生单相接地故障相接地故障时，产生零序生零序电流以及零序流以及零序电压。单相接地保相接地保护有零序有零序电压保保护和零序和零序电流保流保护两种两种。 （二）零序（二）零序电压保保护 这种保种保护装置是利用系装置是利用系统接地后出接地后出现的零序的零序电压而而动作的。作的。它是在它是在变配配电所的母所的母线上安装上安装绝缘监视装置来装置来监视电力力线路的路的对地地绝缘。 零序零序电压保保护简单经济，但没有，但没有选择性，性，值班人班人员想

22、判想判别出故障出故障发生在哪一条生在哪一条线路上，就要依次断开各条路上，就要依次断开各条线路来路来寻找。找。27续上页续上页 利利用用单单相相接接地地故故障障线线路路的的零零序序电电流流较较非非故故障障线线路路大大的的特特点点，实现有选择性地跳闸或发出信号。实现有选择性地跳闸或发出信号。a a 零序电流过滤器零序电流过滤器（三）零序（三）零序电流保流保护 1 1零序电流保护的基本原理零序电流保护的基本原理 对对架架空空线线路路采采用用图图a a的的零零序序电电流流过过滤滤器器，对对电电缆缆线线路路采采用用图图b b的零序电流互感器。的零序电流互感器。b b 零序电流互感器零序电流互感器28续上

23、页续上页 流流 经经 故故障障 线线 路路 的的零零 序序 电电 流流与与 流流 经经 非非故故 障障 线线 路路的的 零零 序序 电电流流 在在 大大 小小和和 方方 向向 上上均不同。均不同。C C相接地相接地29续上页续上页2 2零序电流保护的整定零序电流保护的整定 动动作作电电流流Iop（E）应应该该躲躲过过在在其其它它线线路路上上发发生生单单相相接接地地时时在本线路上引起的电容电流在本线路上引起的电容电流IC，即即 单相相接接地地的的零零序序电流流保保护的的灵灵敏敏度度，应按按被被保保护线路路末末端端发生生单相相接接地地故故障障时流流过接接地地线的的不不平平衡衡电流流作作为最最小小故

24、故障障电流流来来检验，即，即 30工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨杨 梅梅梅梅第三节第三节 电力力变压器的器的继电保保护 （一）电力变压器常见故障与保护设置（一）电力变压器常见故障与保护设置 变压器内部故障和引出线的相间短路变压器内部故障和引出线的相间短路设置设置电流速断保护电流速断保护 或差动保护或差动保护。 变压器外部短路而引起的过电流变压器外部短路而引起的过电流设置设置带时限过电流保护带时限过电流保护 变压器中性点直接接地侧的单相接地短路变压器中性点直接接地侧的单相接地短路设置设置单相接地单相接地 保护。保护。 过负荷而引起的过电流过

25、负荷而引起的过电流设置设置过负荷保护过负荷保护。 变压器温度升高和油冷却系统的故障变压器温度升高和油冷却系统的故障设置设置温度信号。温度信号。 油浸式变压器油箱内部故障和油面降低油浸式变压器油箱内部故障和油面降低设置设置瓦斯保护瓦斯保护。一、一、 电力变压器故障分析与保护设置原则电力变压器故障分析与保护设置原则31续上页续上页（二）（二）电力力变压器二次器二次侧故障在一次故障在一次侧引起的故障引起的故障电流分布流分布 三相短路三相短路两相短路两相短路单相短路单相短路Yyn0联结联结 K变压器变比（相电压比变压器变比（相电压比K）32续上页续上页Yyn0联结的的变压器低器低压侧b相短路相短路时的

26、的电流相量分析流相量分析 33续上页续上页三相短路三相短路两相短路两相短路单相短路单相短路Dyn11联结联结 K变压器变比（相电压比变压器变比（相电压比 ）34二、过电流保护与电流速断保护二、过电流保护与电流速断保护 （一）过电流保护（一）过电流保护 变压器过电流保护的组成原变压器过电流保护的组成原理与线路过电流保护相同。理与线路过电流保护相同。 其其动动作作时时间间亦亦按按“阶阶梯梯原原则则”整整定定，与与线线路路过过电电流流保护完全相同。保护完全相同。 变压器过电流保护的灵敏变压器过电流保护的灵敏度，按变压器低压侧母线在系度，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短统最小运行方式下

27、发生两相短路的高压侧穿越电流值来检验，路的高压侧穿越电流值来检验，要求要求Sp1.5。 35续上页续上页（二）（二）电流速断保流速断保护 组组成成原原理理与与线线路路的的电电流速断保护完全相同。流速断保护完全相同。 变变压压器器电电流流速速断断保保护护的的速速断断电电流流按按躲躲过过低低压压母母线线三三相相短短路路在在高高压压侧侧的的穿穿越电流值来整定。越电流值来整定。 变变压压器器电电流流速速断断保保护护的的灵灵敏敏度度，按按保保护护装装置置装装设设处处（高高压压侧侧）在在系系统统最最小小运运行行方方式式下下发发生生两两相相短短路路的的短短路路电电流流来来检检验验，要要求求Sp1.5。 36

28、 对Dyn11联结的的变压器，器，由于低压侧的单相接地故障电由于低压侧的单相接地故障电流比较大。流比较大。可利用高可利用高压侧的的过电流保流保护装置兼作低装置兼作低压侧的的单相接地保相接地保护。三、变压器低压侧的单相接地保护三、变压器低压侧的单相接地保护要求要求保保护灵敏度灵敏度 变压器低压母线单相短路变压器低压母线单相短路电流反映到高压侧的电流值为电流反映到高压侧的电流值为37 而而对Yyn0变压器，器，由于由于低压侧的单相接地故障电流比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较小。高压侧过电流保护的灵敏度不够。敏度不够。 动作作电流流Iop（0）按按躲过变压器低器低压侧最大不平

29、衡最大不平衡电流来流来整定整定。 保护动作时间一般取保护动作时间一般取0.50.7s。 续上页续上页 需需在在变压器低器低压侧中性点中性点引出引出线上装上装设零序零序电流保流保护。 38 例例7-27-2 一一台台100.4kV、Dyn11联联结结的的S9-1000型型配配电电变变压压器器配配置置有有由由GL-15型型电电流流继继电电器器组组成成的的反反时时限限过过电电流流保保护护、电电流流速速断断保保护护，采采用用三三相相三三继继电电器器式式接接线线和和交交流流去去分分流流跳跳闸闸操操作作。保保护护所所连连接接的的电电流流互互感感器器变变流流比比为为1505A。变变压压器器高高压压侧侧的的三

30、三相相短短路路电电流流 ，低低压压母母线线的的三三相相短短路路电电流流 ，单单相相短短路路电电流流 。试试整整定定反反时时限限过过电电流流保保护护和和电电流流速速断断保保护护的的动动作作电电流流，并并检检验验其其灵灵敏敏度度，并并问问能能否否兼兼作作低低压压侧侧的的单单相接地保护相接地保护。（变压器的。（变压器的IL.max可取为可取为2INT1）例例7-2解：解：1 1. .反反时限限过电流保流保护 （1 1）整定）整定动作作电流流 变压器的最大器的最大负荷荷电流流39续上页续上页 取取Krel=1.3，Kre= 0.8，Ki=1505=30，故动作电流故动作电流选用用GL-15/10型型继

31、电器，器，动作作电流整定流整定为7A。 （2 2）检验灵敏度）检验灵敏度反反时限限过电流保流保护的灵敏度的灵敏度为 满足要求。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变压器低压母线两相短路电流反映到高压侧的电流值为40续上页续上页（3 3）校验能否兼作低压侧的单相接地保护）校验能否兼作低压侧的单相接地保护保保护灵敏度灵敏度为 由由此此可可见，Dyn11联结变压器器反反时限限过电流流保保护能能满足足低低压侧单相接地保相接地保护灵敏度的要求。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 2电流速断保护电流速断保

32、护（1 1）整定速断电流）整定速断电流变压器低器低压母母线三相短路三相短路电流反映到高流反映到高压侧的的电流流值为 41续上页续上页电流速断保护的动作电流（速断电流）为电流速断保护的动作电流（速断电流）为（2 2）检验灵敏度检验灵敏度满足要求。足要求。 速断电流倍数速断电流倍数 变压器高压侧的两相短路电流变压器高压侧的两相短路电流 保保护灵敏度灵敏度为 42续上页续上页3 3反时限过电流保护及电流速断保护构成原理图反时限过电流保护及电流速断保护构成原理图 变变压压器器一一次次侧侧三三相相短短路路，电电流流速速断断保保护护动动作作。电电磁磁元元件件动动作作，其触点立即转换，去分流跳闸。其触点立即

33、转换，去分流跳闸。 二二 次次 侧侧三三相相短短路路，反反时时限限过过电电流保护动作。流保护动作。反反时时限限元元件件动动作作，其其触触点点经经一一定定延延时时后后转转换换，去分流跳闸。去分流跳闸。43四、四、变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护 （一）油浸式（一）油浸式变压器的瓦斯保器的瓦斯保护与温度保与温度保护 瓦瓦斯斯保保护护又又称称气气体体继继电电保保护护，是是保保护护油油浸浸式式电电力力变变压压器器内内部部故故障障的的一一种种基基本本的的保保护护装装置置。按按规规定定，800kVA及及以以上上的的一一般般油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。五、瓦斯保护与温

34、度保护五、瓦斯保护与温度保护 可可以以反反应应变压器器油油箱箱内内部部是是否否发生生轻微微故故障障、严重重故故障障、油油箱漏油箱漏油等情况。等情况。 规范范还规定定容容量量在在1000kVA及及以以上上的的油油浸浸式式变压器器应装装设温度保温度保护。 瓦瓦斯斯保保护的的主主要要元元件件是是气气体体继电器器。它它有有两两个个触触点点：一一个个是是“轻瓦斯触点瓦斯触点”，另一个是，另一个是“重瓦斯触点重瓦斯触点”。44续上页续上页变变压压器器瓦瓦斯斯保保护护与与温温度度保保护护的的接接线线图图 45续上页续上页（二）干式（二）干式变压器的温度保器的温度保护 温温显系系统通通过预埋埋在在低低压绕组中

35、中的的热敏敏电阻阻测取取温温度度信信号号，直直观显示各相示各相绕组温度。温度。 温温控控系系统通通过预埋埋在在低低压绕组中中的的测温温元元件件测取取温温度度信信号号，并并根根据据绕组温温度度，控控制制冷冷却却风机机的的运运行行，发出出超超温温报警警信信号号，直直至至发出超高温跳出超高温跳闸信号。信号。 46续上页续上页干式变压器温度保护的接线图干式变压器温度保护的接线图 47六、差动保护 （一）差（一）差动保保护的基本原理的基本原理 变压器的差动保护区在变压器的差动保护区在变压器一、二次侧所装电流变压器一、二次侧所装电流互感器之间。互感器之间。 变压器差动保护是利用变压器差动保护是利用保护区内

36、发生短路故障时变保护区内发生短路故障时变压器两侧电流在差动回路压器两侧电流在差动回路（即差动保护中连接继电器（即差动保护中连接继电器的回路）中引起的不平衡电的回路）中引起的不平衡电流流I Idsqdsq（= =I I1 1/ /I I2 2/ /）动作的一动作的一种保护。种保护。48续上页续上页 （二）变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施（二）变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施1 1由由变压器接器接线( (Y,d11)Y,d11)而引起的不平衡而引起的不平衡电流流49续上页续上页 2由两由两侧电流互感器流互感器变流比流比选择而引起的不平衡而引起的不平衡电流流 3由由变压器励磁涌流引起

37、的不平衡器励磁涌流引起的不平衡电流流 正常运行正常运行时，变压器的励磁器的励磁电流很小，一般不超流很小，一般不超过额定定电流的流的210。 但但当当变压器空器空载投人投人时，其，其电源源侧将流将流过数数值很大的励磁很大的励磁电流，即励磁涌流。流，即励磁涌流。 变压器两侧电流互感器计算变比选择条件：变压器两侧电流互感器计算变比选择条件： 由于由于电流互感器流互感器实际变比与比与计算算变比不一致，比不一致，在差动回在差动回路中路中引起的不平衡引起的不平衡电流流50i0t续上页续上页 励磁涌流特点：励磁涌流特点： 含有的非周期分量幅值很大，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；常

38、使励磁涌流偏于时间轴的一侧； 含有大量的高次谐波，尤其是二含有大量的高次谐波，尤其是二 次谐波可达到次谐波可达到15以上；以上； 波形间有明显的间断。波形间有明显的间断。 ti051工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨杨 梅梅梅梅第四节第四节 电力电容器与高压电动机电力电容器与高压电动机 的保护的保护 电力电容器的主要故障形式是短路故障。电力电容器的主要故障形式是短路故障。 对对于于低低压压并并联联电电容容器器和和容容量量不不超超过过450kvar的的高高压压并并联联电电容容器，可装设熔断器作为相间短路保护。器，可装设熔断器作为相间短路保护。

39、对对于于容容量量较较大大的的高高压压并并联联电电容容器器，则则需需采采用用高高压压断断路路器器控控制，装设瞬时或短延时过电流保护作为相间短路保护。制，装设瞬时或短延时过电流保护作为相间短路保护。 一、电力电容器的保护一、电力电容器的保护 如如果果电电容容器器组组安安装装在在含含有有大大型型整整流流设设备备或或电电弧弧炉炉等等谐谐波波源源的的电电网网上上时时，电电容容器器组组宜宜装装设设过过负负荷荷保保护护，带带时时限限动动作作于于信信号号或跳闸。或跳闸。 电电容容器器安安装装处处的的电电网网电电压压可可能能超超过过其其额额定定电电压压10时时，应应装装设设过过电电压压保保护护。过过电电压压保保

40、护护装装置置可可发发出出报报警警信信号号，或或带带时时限限动作于跳闸。动作于跳闸。 52二、高压电动机的保护二、高压电动机的保护 按按规规定定：对对电电压压为为3kV及及以以上上的的异异步步电电动动机机和和同同步步电电动动机机的的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置： 定子绕组相间短路定子绕组相间短路采用采用电流速断保护或纵联差动保护电流速断保护或纵联差动保护。 定子绕组单相接地定子绕组单相接地采用采用过负荷保护过负荷保护。 定子绕组过负荷定子绕组过负荷采用采用过负荷保护。过负荷保护。 定子绕组低电压定子绕组低电压采用采用低电压保护。低电压

41、保护。 同步电动机失步同步电动机失步采用采用失步保护。失步保护。 同步电动机失磁同步电动机失磁采用采用失磁保护。失磁保护。 同步电动机出现非同步冲击电流。同步电动机出现非同步冲击电流。 53工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨杨 梅梅梅梅第五节第五节 微机型继电保护简介微机型继电保护简介 利利用用计计算算机机系系统统（微微处处理理器器）采采集集和和处处理理来来自自电电力力系系统统运运行行过过程程中中的的数数据据，并并通通过过数数值值计计算算迅迅速速而而准准确确判判断断系系统统中中发发生生故故障障的的范范围围，经经过过严严密密逻逻辑辑过过程程后后

42、有有选选择择性性地地执执行行跳跳闸闸等等命命令令。这这种种基于计算机系统的继电保护装置，就是基于计算机系统的继电保护装置，就是微机保护微机保护。 具有极强的综合分析与判断能力，可靠性高。具有极强的综合分析与判断能力，可靠性高。 具有较大的灵活性，保护性能的选择和调试方便。具有较大的灵活性，保护性能的选择和调试方便。 具有较完善的通信功能，便于构成综合自动化系统。具有较完善的通信功能，便于构成综合自动化系统。 与与机机电电式式或或晶晶体体管管元元件件构构成成的的模模拟拟式式继继电电保保护护相相比比较较，微微机保护具有下列特点：机保护具有下列特点： 一、概述一、概述 54续上页续上页 二、微机保护

43、的硬件二、微机保护的硬件 数据采集系统数据采集系统微机系统微机系统开关量输入开关量输入/ /输出系统输出系统55续上页续上页 下图示出了配电变压器采用微机保护的一个实例接线图。下图示出了配电变压器采用微机保护的一个实例接线图。56续上页续上页 57 三、微机保护的算法三、微机保护的算法 微微机机保保护护算算法法的的目目标标是是获获得得被被保保护护元元件件的的电电压压、电电流流及及其其序序分分量量的的幅幅值值和和相相位位以以及及基基波波正正序序阻阻抗抗（或或电电阻阻、电电抗抗）等等。各种微机保护的功能和要求不同，其算法也不一样。各种微机保护的功能和要求不同，其算法也不一样。 四、微机保护的可靠性

44、四、微机保护的可靠性 五、微机保护的软件（略）五、微机保护的软件（略） 微微机机保保护护的的可可靠靠性性主主要要有有两两个个方方面面的的问问题题，即即元元器器件件损损坏坏和干扰，它们都可能造成保护软件出错，甚至保护装置误动。和干扰，它们都可能造成保护软件出错，甚至保护装置误动。 所所以以应应采采取取多多方方面面的的措措施施，提提高高微微机机保保护护装装置置的的可可靠靠性性，保保证证元元器器件件损损坏坏和和各各种种干干扰扰作作用用情情况况下下，保保护护装装置置能能够够可可靠靠不不拒动、不误动。拒动、不误动。58工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨

45、杨 梅梅梅梅本章小结本章小结 本章本章阐述了继电保护的基本原理与构成方式阐述了继电保护的基本原理与构成方式 ；介绍了供电线路、电力介绍了供电线路、电力变压器、电力电容器、高压电动机等的继电保护的配置方案、构成原理、整变压器、电力电容器、高压电动机等的继电保护的配置方案、构成原理、整定计算方法定计算方法 ；最后；最后简单介绍了微机保护的构成与基本原理简单介绍了微机保护的构成与基本原理 。 本章重点：本章重点：供电系统单端电源供电网络的保护、电力变压器的保护。供电系统单端电源供电网络的保护、电力变压器的保护。 本章难点：本章难点：微机型继电保护概论、电力变压器的差动保护。微机型继电保护概论、电力变

46、压器的差动保护。 教学基本要求：教学基本要求：了解变配电所常用保护继电器、电力电容器与异步电动了解变配电所常用保护继电器、电力电容器与异步电动机的保护设置、微机保护装置；机的保护设置、微机保护装置；理解供电系统单端电源供电网络和电力变压理解供电系统单端电源供电网络和电力变压器的继电保护原理器的继电保护原理；掌握供电系统单端电源供电网络和电力变压器的过电流掌握供电系统单端电源供电网络和电力变压器的过电流保护及速断保护整定计算方法保护及速断保护整定计算方法。 59工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨杨 梅梅梅梅 思考题与习题解答提示思考题与习题解答

47、提示 7-1 提示：参见教材提示：参见教材P148。 7-2 提示：参见教材提示：参见教材P150。 7-3 提示：参见教材提示：参见教材P151152。 7-4 提示：参见教材提示：参见教材P152。 7-5 提示：参见教材提示：参见教材P153 157 。 7-6 提示：参见教材提示：参见教材P158 159 。 7-7 提示：带时限过电流保护主要是通过动作时限整定来保证上下级的提示：带时限过电流保护主要是通过动作时限整定来保证上下级的选择性；电流速断保护是通过动作电流整定来保证上下级的选择性选择性；电流速断保护是通过动作电流整定来保证上下级的选择性 7-8 提示：对照教材图提示：对照教材

48、图7-8分析。线路首端发生三相短路时，短路电流较分析。线路首端发生三相短路时，短路电流较大，定时限过电流保护和电流速断保护都会起动；线路末端发生两相短路大，定时限过电流保护和电流速断保护都会起动；线路末端发生两相短路时，仅定时限过电流保护（对电流速断保护是死区）起动。时，仅定时限过电流保护（对电流速断保护是死区）起动。60续上页续上页 7-9 提示：参见教材提示：参见教材P160 P161。 7-10 提示：参见教材提示：参见教材P163。 7-11 提示：参见教材提示：参见教材P170图图7-19。 7-12 提示：参见教材提示：参见教材P166。 7-13 提示：参见幻灯提示：参见幻灯P4

49、3例例7-2图。变压器一次侧三相短路，图。变压器一次侧三相短路，电流速断保电流速断保护动作。电磁元件动作，其触点立即转换，去分流跳闸。护动作。电磁元件动作，其触点立即转换，去分流跳闸。二次侧两相二次侧两相短路，短路，反时限过电流保护动作。反时限元件动作，其触点经一定延时反时限过电流保护动作。反时限元件动作，其触点经一定延时后转换，去分流跳闸。后转换，去分流跳闸。 7-14 提示：参见教材提示：参见教材P170 P172。 7-15 提示：参见教材提示：参见教材P174。 7-16 提示：参见教材提示：参见教材P174 P175。 7-17 提示：参见教材提示：参见教材P176 P177。 7-

50、18 提示：参照例提示：参照例7-1。注意对。注意对GL型继电器，可靠系数和返回系数的取型继电器，可靠系数和返回系数的取值。值。61续上页续上页 7-19 提提示示：注注意意该该保保护护装装置置的的保保护护范范围围包包括括0.5km电电缆缆线线路路和和变变压压器器且且以以变变压压器器为为主主。因因此此应应先先计计算算出出变变压压器器一一次次侧侧的的最最小小两两相相短短路路电电流流以以及及二二次次侧侧的的最最大大三三相相短短路路电电流流和和最最小小两两相相短短路路电电流流（方方法法见见第第三三章章），变变压压器器二二次次侧侧的的最最小小两两相相短短路路电电流流用用于于校校验验过过电电流流保保护护

51、灵灵敏敏度度，二二次次侧侧的的最最大大三三相相短短路路电电流流用用于于整整定定电电流流速速断断保保护护动动作作电电流流，一一次次侧侧的的最最小小两两相相短短路路电电流流用用于于校校验验电电流速断保护的灵敏度流速断保护的灵敏度 。计算方法参见例。计算方法参见例7-2，变压器连接组别为，变压器连接组别为Dyn11。62工程电磁场工程电磁场北北北北 京京京京 印印印印 刷刷刷刷 学学学学 院院院院 杨杨杨杨 梅梅梅梅自自 测测 题题 一、填空题一、填空题 1继电保护装置应满足继电保护装置应满足 、 、 和和 等基本要求。等基本要求。 2过电流保护装置的选择性是通过动作时限按过电流保护装置的选择性是通

52、过动作时限按 整定获得，其整定获得，其时限特性有时限特性有 和和 两种。两种。 3. 差动保护是反应变压器两侧差动保护是反应变压器两侧 而动作的保护装置，当变压器外部而动作的保护装置，当变压器外部短路时，保护短路时，保护 。 二、简答题二、简答题 根据变压器的故障种类及不正常运行状态，变压器一般应设哪些保护？根据变压器的故障种类及不正常运行状态，变压器一般应设哪些保护？根据变压器的故障种类及不正常运行状态，变压器一般应设哪些保护？根据变压器的故障种类及不正常运行状态，变压器一般应设哪些保护？ 三、分析题三、分析题 试绘制出干式变压器反时限过电流保护、电流速断保护和温度保护原试绘制出干式变压器反

53、时限过电流保护、电流速断保护和温度保护原理接线图，并分析其工作原理。理接线图，并分析其工作原理。 63机电型保护继电器机电型保护继电器文字符号：文字符号： KC图形符号：图形符号：测量线圈测量线圈动作动作触点触点常开常开触点触点常闭常闭触点触点电磁式电流继电器实物图片电磁式电流继电器实物图片电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁动静触点动静触点64续上页续上页感应式电流继电器实物图片感应式电流继电器实物图片电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁感应元件感应元件电磁元件电磁元件KC先合后断转换触点先合后断转换触点转换触点转换触点动作指示动作指示65续上页续上页电磁式中间继电器实物图片电磁式中间继电器实物图片

54、文字符号：文字符号： KA图形符号：图形符号：测量线圈测量线圈动作动作触点触点常开常开触点触点常闭常闭触点触点电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁动静触点动静触点66续上页续上页KTKS电磁式时间继电器、信号继电器实物图片电磁式时间继电器、信号继电器实物图片67电子型保护继电器电子型保护继电器静态继电器实物图片静态继电器实物图片68微机型保护继电器微机型保护继电器微机型保护继电器实物图片微机型保护继电器实物图片（保护测控一体化）（保护测控一体化）69气体继电器气体继电器QJ型气体继电器型气体继电器罩罩项针项针气塞气塞咀子咀子套管套管探针探针磁铁磁铁开口杯开口杯重锤重锤支架支架调节杆调节杆轻瓦斯触点瓦斯触点弹簧弹簧磁铁磁铁挡板挡板螺杆螺杆重重瓦斯触点瓦斯触点70