1、電力系統(tǒng)基本概念及繼電保護基本原理 2006年6月電力系統(tǒng)的基本概念一、電力系統(tǒng)的組成一、電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體稱為電力系統(tǒng)。 電網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)。 元件、輸電線、終端饋線的概念輸電線路發(fā)電機降壓升壓負荷原動機水庫鍋爐風力電力網(wǎng)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)示意圖二、電力系統(tǒng)運行的基本要求二、電力系統(tǒng)運行的基本要求運行基本特點：1）電能不能大量存儲：生產(chǎn)、輸送和使用同時進行； 電容器是否用來儲存電能的？抽水蓄能電站?2）電力系統(tǒng)的暫態(tài)（故障）過程非常短暫；3）與國民經(jīng)濟的各部門及人民日常生活有著極為密切的關(guān)系，供電的

2、突然中斷會帶來嚴重的后果。4）故障的發(fā)生具有偶然性的，如果處理不當，會迅速擴大。運行基本要求1）安全可靠供電 A實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)； B 及時認真維修設(shè)備以減少故障的發(fā)生； C不斷提高運行人員的技術(shù)水平，減少誤操作； （電力系統(tǒng)大部分事故是因為誤操作） D系統(tǒng)具備有足夠的電源容量；（美加大停電據(jù)說就是因為系統(tǒng)備用容量不足） E完善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)； （雙（多）電源、雙回（多回） F劃分負荷等級。 （變壓器過負荷分輪次自動減載）2）電能質(zhì)量（電壓、頻率、諧波）；（鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生大量的諧波，嚴重污染電網(wǎng)）3）經(jīng)濟運行：降低耗煤率，降低線損等。（潮流分析、負荷預測）無備用網(wǎng)絡(luò)有備用網(wǎng)絡(luò)三、電力系統(tǒng)的

3、接線方式三、電力系統(tǒng)的接線方式 1、無備用接線方式： 2、有備用接線方式：單母線接線雙母線接線單母線分段接線外橋接線內(nèi)橋接線3、常見的一次系統(tǒng)接線方式四、一次設(shè)備與二次設(shè)備的概念1、一次設(shè)備：、一次設(shè)備：指直接用于生產(chǎn)、輸送和分配電能的生產(chǎn)過程的電氣設(shè)備，它包括發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、自動開關(guān)、接觸器、刀開關(guān)、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動機等（強電）；2、二次設(shè)備：、二次設(shè)備：指對一次設(shè)備的工作進行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或生產(chǎn)指揮信號所需的電氣設(shè)備，如熔斷器、控制開關(guān)、保護裝置、控制電纜等。（弱電）繼電保護的基本原理一、系統(tǒng)發(fā)生短路時可能產(chǎn)生

4、的嚴重后果一、系統(tǒng)發(fā)生短路時可能產(chǎn)生的嚴重后果1 、數(shù)值較大的短路電流通過故障點時，引燃電弧，使故障設(shè)備損壞或燒毀；2 、短路電流通過非故障設(shè)備時，產(chǎn)生發(fā)熱和電動力，使其絕緣遭受到破壞或縮短使用壽命；3 、電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大幅度下降，破壞電能用戶正常工作或影響產(chǎn)品的質(zhì)量；4 、破壞電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠之間并列運行的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩，甚至使整個電力系統(tǒng)瓦解。（頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定）二、繼電保護裝置二、繼電保護裝置 繼電保護裝置是指安裝在被保護設(shè)備上，反應(yīng)被保護設(shè)備故障或不正常運行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置最初是以機電式繼電器為主構(gòu)成的，故稱為繼電保護裝

5、置，而目前繼電器已被電子元件及計算機替代，但仍沿用此名稱。在電力部門常用繼電保護一詞泛指繼電保護技術(shù)或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。三、繼電保護裝置的基本任務(wù)三、繼電保護裝置的基本任務(wù)1 、自動、迅速、有選擇性地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，使故障設(shè)備免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障設(shè)備迅速恢復正常運行；(在最短的時間內(nèi)，切除故障，把事故限制在最小的范圍內(nèi))2 、反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運行情況，并根據(jù)運行維護的條件，動作于發(fā)信號，由運行人員進行處理或自動進行調(diào)整或?qū)⒗^續(xù)運行會引起事故的電氣設(shè)備切除，此類裝置允許帶有一定的延時。3、繼電保護裝置還可以和電力系統(tǒng)中其它自動化裝置配合，在條件允許

6、時，采取預定措施，縮短事故停電時間。 （養(yǎng)兵千日，用兵一時，國境線不可一日無兵，電力系統(tǒng)不可一刻無保護）四、繼電保護的基本特性4個基本要求：個基本要求：1 、選擇性：即保護裝動作時，僅將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，盡量縮小停電范圍，保證無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。 保護裝置或斷路器可能拒動，需考慮后備保護問題2 、速動性：快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障設(shè)備的損壞程度。 常識：快速保護動作時間一般30ms，最快10ms 斷路器動作時間一般60150ms ，最快2060ms3 、靈敏性：指對其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能

7、力。在保護范圍內(nèi)，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能敏銳的正確反映。靈敏系數(shù)：4 、可靠性：保護范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時，必須可靠動作；不該動作時，必須可靠不動。四性的相互關(guān)系：四性的相互關(guān)系：1 、選擇性與速動性存在矛盾，二者兼顧，結(jié)構(gòu)復雜，成本過高有些情況必須保證快速動作： 1）維持系統(tǒng)穩(wěn)定，快速切除高壓輸電線路故障； 2）使發(fā)電廠或重要用戶母線電壓低于允許值（一般0.7以下） 3）大容量發(fā)電機、變壓器、及電動機內(nèi)部故障 4）危及人身安全或公共安全的故障等 （差動保護可解決矛盾）2 、靈敏性與可靠性存在矛盾，太靈敏，易“誤動” ；過分的考慮“穩(wěn)妥性”，增加

8、了“拒動”的可能性。1）系統(tǒng)中有充足的備用容量、輸電線路很多、各系統(tǒng)之間和電源與負荷之間聯(lián)系很緊密時，提高繼電保護“不拒動”的可靠性比提高“不誤動”的可靠性更為重要；2）系統(tǒng)中備用容量很少，各系統(tǒng)之間和電源與負荷之間聯(lián)系比較薄弱的情況下，提高繼電保護“不誤動”的可靠性比提高“不拒動”的可靠性更為重要。3、快速性與可靠性五、繼電保護裝置發(fā)展史五、繼電保護裝置發(fā)展史1 、機電式繼電器：以電磁型、感應(yīng)型、電動型繼電器為主，都具有機械轉(zhuǎn)動部分。2 、晶體管繼電保護裝置（第一代電子式靜態(tài)保護裝置）3 、集成電路繼電保護裝置（第二代電子式靜態(tài)保護裝置）。4 、微機保護裝置（采用單片機、DSP、嵌入式微機等

9、）線路保護的基本原理一、三段式電流保護一、三段式電流保護1、電流速斷保護（第I段電流保護、瞬動I段電流保護)：1）簡單可靠、廣泛應(yīng)用； 缺點是不可能保護線路的全長，且保護范圍受系統(tǒng)運行方式的和短路類型變化的影響；對于短線路很可能保護范圍為零（首末端短路電流相差不大）。2）圖片：3）分析：a）整定原則：按照躲過最大運行方式下本線路尾端三相短路時電流整定。b）為何不能保護線路的全長：保證選擇性；c）保護范圍怎樣受系統(tǒng)運行方式的影響：最大運行方式時，保護范圍最大；最小運行方式時，保護范圍最小，甚至失靈。2、時限電流速斷保護（第II段電流保護）1）切除本線路上速斷保護范圍以外的故障，對于該保護的要求是

10、：a ）在任何情況下，能保護線路的全長，并具有足夠的靈敏性；b ）在較小的時限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障。3）分析：a）整定原則：按照保護范圍不超出相鄰線路I段或II段電流保護的范圍，動作時限比相鄰線路速斷保護高出一個時間階段t，通常取0.5秒。b ）限時速斷保護靈敏性的要求：為了保證在線路末端短路時，保護裝置一定能夠動作，對限時電流速斷保護要求Klm 1.31.5，以防止當線路末端短路時，出現(xiàn)一些不利于保護動作啟動的因素（如非金屬性短路、計算誤差、互感器誤差、保護裝置誤差等），使保護拒動。c）速斷與限時速斷保護配合的評價：兩個保護的聯(lián)合工作保證了全線路范圍內(nèi)的故障都能在0.5秒的時間范圍內(nèi)

11、切除，在一般的情況下都能夠滿足速動性的要求，能夠構(gòu)成一條線路的主保護。3、定時限過電流保護（第III段電流保護） 能保護本線路的全長，也能保護相鄰線路的全長，作為本級線路的近后備保護 ，還作為相鄰線路的遠后備保護，以時限保證選擇性。 按照躲開最大負荷電流來整定，在正常運行情況下不應(yīng)啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，則能反映于電流的增大而動作。4、三段式電流保護的評價：其主要優(yōu)點就是簡單、可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下的較低電壓網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛應(yīng)用。但其缺點是受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)運行方式變化的影響。5、電流保護的接線方式：三相星形接線、兩相

12、星形接線1）兩相星形接線在中性點直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中，都廣泛采用作為相間保護。當兩條并行線路發(fā)生異地兩相接地時只有2/3機會切除一條線路，而采用三相星形接線時100同時切除兩條線路（直接接地），不利于小電流接地系統(tǒng)運行。串聯(lián)線路發(fā)生此情況時則有1/3機會誤動，切除近電源故障點，擴大停電范圍。2）三相星形接線廣泛用于發(fā)電機、變壓器等大型貴重電氣設(shè)備的保護中，能提高保護的可靠性及靈敏性（分析當過電流保護接于降壓變壓器的高壓側(cè)作為低壓側(cè)線路故障的后備保護時，如果保護采用三相星形接線，則有一相由于流有較其他兩相大一倍的電流，故靈敏系數(shù)增加了一倍。所以一般采用高后備作為線路的后備保護為好 ）。

13、 如上圖所示，降壓變壓器低壓側(cè)發(fā)生AB兩相短路時，在故障點有，IA2=-IB2，IC2=0，設(shè)低壓側(cè)每相繞組中的電流為別為Ia2，Ib2，Ic2，則：Ia2 Ib2 IA2， Ib2 Ic2 IB2， Ic2 Ia2 IC2。由此可得： Ia2 Ic2 IA2 / 3 ， Ib2 2IA2 / 3 。根據(jù)變壓器的工作原理，即可求得高壓側(cè)電流的關(guān)系為：IA1 IC1， IB12 IA1。由此可以看出，如果變壓器高后備采用三相保護，其B相較其他兩相大一倍的電流，因此，靈敏系數(shù)增加一倍。二、電網(wǎng)相間短路的方向電流保護二、電網(wǎng)相間短路的方向電流保護1、工作原理：1）對于單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，斷路器及保護都安裝

14、在被保護線路靠近電源的一側(cè)；而對于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，每條線路的兩側(cè)均裝有斷路器和保護裝置。（為什么）2）方向元件應(yīng)保證正方向可靠動作，反方向可靠不動作，才能保證保護有選擇性動作。定義：電流從母線流向線路為正方向。3）圖例說明：2、關(guān)于方向保護幾個問題的說明：1）90度接線：主要防止在正方向出口附近發(fā)生三相短路、相間接地短路以及單相接地短路時，由于單相電壓數(shù)值很小，甚至為0，使保護不能判別方向，通常指保護存在“電壓死區(qū)”，可能引起保護拒動，故為了減少或消除“死區(qū)”，采用90度接線，即進行方向判斷時，A相電流對BC相間電壓進行判斷， B相電流對CA相間電壓進行判斷，C相電流對AB相間電壓進行判斷。2）

15、采用記憶功能：采用90度接線仍然不能減小和消除三相短路時的死區(qū)，因此采用記憶回路，即保護裝置記錄故障前的幾個電壓波形，當故障發(fā)生時，將故障電流與記錄的電壓相角進行比較。3）調(diào)整功率方向元件內(nèi)角，可以使功率方向元件測量功率最大，具有最好的靈敏性，取決于線路的短路阻抗，一般為30或45度DCAP-3000裝置方向保護動作區(qū)示意圖內(nèi)角不動作區(qū)動作區(qū)90UCUBUBCUA45三、中性點直接接地電網(wǎng)的零序保護三、中性點直接接地電網(wǎng)的零序保護1、中性點直接接地電網(wǎng)發(fā)生接地時零序分量的特點：1）故障點的零序電壓最高，系統(tǒng)中距離故障點越遠處的零序電壓越低。2）零序電流的分布，主要決定于輸電線路的零序阻抗和中性

16、點接地變壓器的零序阻抗，與電源數(shù)目和位置無關(guān)。3）對于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率的方向與正序功率的方向相反，由線路流向母線。4）任一保護安裝處的零序電壓與零序電流之間的關(guān)系，與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關(guān)，保護安裝處的零序電壓實際上是該點到零序網(wǎng)絡(luò)中性點之間零序阻抗上的電壓降。5）在電力系統(tǒng)運行方式變化時，如果送電線路和中性點接地的變壓器數(shù)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)也不變。運行方式發(fā)生變化時，正序阻抗和負序阻抗改變引起零序電壓分量改變間接影響零序電流。(a)電網(wǎng)接線；(b)零序網(wǎng)絡(luò)；(c)零序電壓的分布；(d)不計電阻時的向量圖；(e)計及電阻時的向量圖接地短路時的零序等效網(wǎng)

17、絡(luò)2、三段式零序電流保護與三段式電流保護類似，但只反應(yīng)接地短路，以I段零序為例1）零序I段（零序電流速斷）整定原則：A 躲過被保護線路末端單相或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流。B 躲過斷路器三相觸頭不同時接通時所出現(xiàn)的最大零序電流。C 當線路采用單相自動重合閘時，應(yīng)躲開在非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng) 振蕩時，所出現(xiàn)的最大零序電流。2)分析：A 在有些情況下，如果按照原則2）整定使啟動電流過大，而使保護范圍縮小，可以考慮在手動合閘以及三相重合閘時，將該保護帶有一定的延時（0.1秒），以躲過斷路器三相不同期合閘。B 對于線路采用單相自動重合閘時，如果按照原則1）、2）進行整定，一般躲不過非全相

18、運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)震蕩時的最大零序電流，在這種情況下，一般設(shè)置兩個零序速斷保護：靈敏一段：按照原則a、b整定，故定值較小，保護范圍較大，主要任務(wù)是全相運行情況下的保護，而當單相重合閘啟動時閉鎖，恢復時投入。不靈敏一段：按照原則3）整定，故定值較大，保護范圍較小，目的是在單相重合閘過程中起到保護作用。3、為何110kV及以上系統(tǒng)一般采用零序電流保護，而不采用三相電流保護作為單相接地故障的保護。兩者比較，零序保護具有如下優(yōu)點：A 靈敏度高：零序過流保護按照躲開不平衡電流的原則整定，其值一般為23安，而過流保護至少按照躲過最大負荷電流整定。發(fā)生單相接地短路時，故障相的電流與3I0相等。B 受系統(tǒng)運

19、行方式變化的影響小，而電流速斷與限時電流速斷直接受系統(tǒng)運行方式的變化大。C 不受某些不正常運行狀態(tài)的影響：如發(fā)生系統(tǒng)振蕩、短時過負荷時，三相是對稱的，不會產(chǎn)生零序電流而動作，而電流保護則有可能誤動。D 在超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障約占7090%，其他的故障也往往是由其引起，因此，采用專門的零序保護具有顯著的優(yōu)越性。 （零序電壓閉鎖零序電流保護，小電阻接地系統(tǒng)）四、中性點非直接接地電網(wǎng)的零序保護四、中性點非直接接地電網(wǎng)的零序保護1、中心點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點：1）三相之間的線電壓仍然對稱，對負荷的供電沒有影響，可以繼續(xù)運行12個小時；2）單相接地后，其他兩相對地電壓升高1.732倍，對系

20、統(tǒng)的絕緣造成影響，故應(yīng)該及時發(fā)信號，以便運行人員采取措施排除故障；3) 在發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓，并且整個系統(tǒng)零序電壓相等；4）在非故障相的元件上流有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實際方向為母線流向線路；5）在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，方向由線路流向母線。2、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)相關(guān)問題：1）消弧線圈的作用： 中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，在接地點流過全系統(tǒng)的對地電容電流，如果該電流夠大，就會在接地點燃起電弧，導致兩點或多點的接地短路，造成停電事故。為了解決這個問題，在系統(tǒng)的中性點接入一個電感線圈，當系統(tǒng)發(fā)生接地

21、時，給系統(tǒng)補償一個電感電流，該電感電流也流過接地點，對電容電流進行補償，消除接地弧光，故這個電感線圈叫消弧線圈。（北京供電局南泥溝110kV變電站，沒有消弧線圈就出問題了，正在加裝）2）加入消弧線圈接地電網(wǎng)的零序等效網(wǎng)絡(luò)如下：3、消弧線圈的補償方式： 1）完全補償：IL=IC，接地點的電流近似為0，僅從避免弧光電壓角度看補償效果最好，但其存在很大的缺點，因為完全補償時，滿足串聯(lián)諧振的條件，在正常情況下，如果架空線路對地電容的不平衡或負荷不平衡，并且在斷路器非全相合閘時，都將會在中性點產(chǎn)生不平衡電壓，該電壓在串聯(lián)諧振回路中產(chǎn)生更大電流，使中性點對地電壓升高，這是不允許的，實際上不采用。2）欠補償

22、： ILZCH重合，若成功，恢復正常供電；若不成功，按選擇性動作。優(yōu)點：快速切出故障，設(shè)備少。缺點：永久性故障，再次切除故障的時間可能很長；裝ZCH的DL動作次數(shù)多，若DL拒動，將擴大停電范圍。主要用于35kV以下的電網(wǎng)。 2、重合閘后加速保護（簡稱“后加速”） 每條線路上均裝有選擇性的保護和ZCH。 第一次故障時，保護按有選擇性的方式動作跳閘，若是永久性故障，重合后則加速保護動作，切除故障。 例： 第一次短路時，保護1 II段動，ZCH重合，之后保護1瞬時動。優(yōu)點：第一次跳閘時有選擇性的，再次切除故障的時間加快，有利于系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性。缺點：第一次動作時間可能帶時限。應(yīng)用于35KV以上的

23、高壓網(wǎng)絡(luò)中。變壓器保護的基本原理概述概述 一、變壓器的故障：一、變壓器的故障： 1、油箱內(nèi)部故障：1）各項繞組之間的相間短路2）單項繞組部分線匝之間的匝間短路3）單項繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障 。 2、油箱外部故障 1）引出線的相間短路2）絕緣套管閃爍或破壞引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路 。二、變壓器不正常工作狀態(tài)：二、變壓器不正常工作狀態(tài)：1、油箱漏油造成油面降低2、外部接地引起的中性點過壓3、外部短路或過負荷 4、外加電壓過高或頻率降低 三、應(yīng)裝設(shè)的繼電保護裝置三、應(yīng)裝設(shè)的繼電保護裝置 1）瓦斯保護 防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低 重瓦斯 跳閘 輕瓦斯 信號2）差動保

24、護和差動速斷保護 防御變壓器繞組和引出線的多相短路、大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路 3）相間短路的后備保護,作為（1）(2)的后備a 過電流保護b復合電壓起動的過電流保護c負序過電流4)零序電流保護：防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路5)過負荷保護：防御變壓器對稱過負荷6)過勵磁保護：防御變壓器過勵磁變壓器縱差動保護變壓器縱差動保護 一、構(gòu)成變壓器縱差動保護的基本原則一、構(gòu)成變壓器縱差動保護的基本原則 .I-J1I雙繞組變壓器縱差動保護單相原理圖二不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：二不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法： 理論上，正常運行和區(qū)外故障時，Ij=I1- I2=

25、0 。 實際上，很多因素使Ij= Ibp0 。（Ibp為不平衡電流） 下面討論不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：1、由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流：（/-11）Y.d11 接線方式兩側(cè)電流的相位差30。 消除方法：相位校正。 變壓器Y側(cè)CT（二次側(cè)）：形。 Y.d11 變壓器側(cè)CT（二次側(cè)）：Y形。 Y.Y12 從下圖可以看出差動臂中的 幅值相差1.732倍，對常規(guī)保護來說，通過CT變比進行調(diào)整，微機保護通過平衡系數(shù)進行調(diào)整。 2、由計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流: CT的變比是標準化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5,所以,很難完全滿足計算的要求，

26、即Ij0,0,產(chǎn)生Ibp. 消除方法:常規(guī)保護利用差動繼電器的平衡線圈進行磁補償，微機保護不存在此問題，對CT變比沒有要求，通過平衡系數(shù)設(shè)置即可。 3、由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流:(CT變換誤差) Ibp.CT =KtxKerId.max/ nl1 其中Ktx =1 此不平衡電流在整定計算中應(yīng)予以考慮.4、由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流: 改變分接頭改變nB破壞nl2/ nl1= nB或 的關(guān)系. 產(chǎn)生新的不平衡電流.(CT二次側(cè)不允許開路,即nl2, nl1不能改變), Ibp. U=U Id.max/ nl1 無法消除. 此不平衡電流在整定計算中應(yīng)予以考慮.5、

27、暫態(tài)情況下的不平衡電流: 非周期分量的影響:比穩(wěn)態(tài)Ibp大,且含有很大的非周期分量,持續(xù)時間比較長(幾十周波). 由ILy產(chǎn)生的不平衡電流: 當變壓器電壓突然增加的情況下(如:空載投入,區(qū)外短路切除后).IL 勵磁涌流，可達(6-8) Ie. （石碑山發(fā)生過區(qū)外短路切除后主變差動動作） 特點: a 有很大的直流分量.(80%基波) b 有很大的諧波分量,尤以二次諧波為主.(20%基波) c 波形間出現(xiàn)間斷.(削去負波后) 措施: a 采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器; b間斷角原理的差動保護; c利用二次諧波制動; d利用波形對稱原理的差動保護。二、微機型差動保護原理（以DCAP-3040裝置為

28、例）1、差動速斷保護 差動速斷保護實質(zhì)上是反應(yīng)差動電流的過電流保護，該保護不經(jīng)任何閉鎖回路，直接快速動作于出口。2、差動保護 裝置采用比率差動、二次諧波制動的原理。1）為何差動保護需采取比率差動的原理：防止在變壓器區(qū)外故障（穿越性故障）時，高低壓側(cè)CT傳變特性不一致，導致差流的產(chǎn)生，并且超過定值而動作，當采用了帶比率制動的差動保護后，隨著穿越電流的增大，差動啟動的門檻將會抬高，保證穿越性故障不誤動。2）差動保護動作特性差動保護動作特性曲線如下圖所示： 圖中Icd為差動電流、Izd為制動電流、Idz0為最小動作電流，Izd0為最小制動電流，Isd為差流速斷動作電流，Kl為比率制動系數(shù)。動作電流高

29、低壓側(cè)電流相減；制動電流為高低壓側(cè)電流取平均值。 比率差動動作方程如下： IcdIdz0 并且 IcdIdz0+k1(Izd-Izd0) 3、二次諧波制動 保護利用三相差動電流中的二次諧波分量作為勵磁涌流閉鎖判據(jù)。二次諧波制動方程如下： Icd2K2*Icd 式中：Icd2為A,B,C三相差動電流中二次諧波電流，K2為二次諧波制動系數(shù)，Icd為對應(yīng)的三相差動電流。閉鎖方式為“或”門出口，即任一相涌流滿足條件，同時閉鎖三相保護。變壓器后備保護：復合電壓閉鎖過流保護變壓器后備保護：復合電壓閉鎖過流保護 1、過電流保護： 保護裝置的啟動電流按照躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流整定，具體考慮： 1）并

30、列運行的變壓器，考慮突然切除一臺時所出現(xiàn)的過負荷； 2）對降壓變壓器，應(yīng)考慮低壓側(cè)負荷電動機自啟動時的最大電流。2、復合電壓之低電壓閉鎖1）作用：保證并列一臺變壓器突然切除或電動機自啟動時，過流保護不誤動，而系統(tǒng)發(fā)生故障時啟動，特別時三相對稱短路。2）電壓值的整定：低電壓啟動值應(yīng)該小于在正常運行情況下母線可能出現(xiàn)的最低工作電壓，并且保證電動機在自啟動過程中，能夠返回。一般二次電壓整定為0.7Ue。 3、復合電壓之負序電壓閉鎖1）作用：在發(fā)生各種不對稱短路時，系統(tǒng)產(chǎn)生負序電壓，用以啟動保護。2）負序電壓整定：其整定值很小，保護很靈敏，按照躲開正常運行情況下出現(xiàn)的最大不平衡電壓，根據(jù)運行經(jīng)驗，一般

31、可?。?.060.12）Ue，即612V。 電動機保護的基本原理一、電動機在系統(tǒng)中的地位：一、電動機在系統(tǒng)中的地位：1、在電網(wǎng)總負荷中，約有60為異步電動機，以電力作為原動力的負荷中，有90左右是異步電動機；2、異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維護方便，它的機械特性能滿足大多數(shù)生產(chǎn)機械的要求，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用；3、同步電動機、異步電動機保護的區(qū)別：同步電動機增加失磁保護、失步保護。二、電動機的各種故障及其保護：二、電動機的各種故障及其保護：1、繞組故障：1）長期過負荷導致?lián)p壞：電壓太低不能順利啟動、啟動過于頻繁；設(shè)置熱保護、低電壓保護：其反映定子電流的過負荷，按照定子電流的大小來限定允許過

32、負荷時間的長短。2）相間或?qū)Φ囟搪罚河捎陂L期受電、熱、機械或化學作用，使絕緣老化或損壞；差動保護或電流速斷保護。3）長期承受負序電流而燒損：電壓的不平衡、波動過大、斷相運行；負序保護。4）溫度過高燒損、冷卻系統(tǒng)故障；設(shè)置溫度保護直接跳閘。5）軸承損害造成偏心、掃膛，以及因機械故障造成堵轉(zhuǎn)；過流保護。2、軸承故障，都應(yīng)該有相應(yīng)的非電量保護：1）機械負荷過大或震動過大；2）使用潤滑劑不合適、缺少潤滑油甚至無油；3）環(huán)境惡劣，如多塵、腐蝕性氣體等。4）繞組溫度過高，熱量傳至軸承，致使軸承燒損。三、常規(guī)的電動機的溫度保護與熱保護（電流型保護）的比較三、常規(guī)的電動機的溫度保護與熱保護（電流型保護）的比較

33、1、溫度保護的優(yōu)越性及缺點：1）優(yōu)越性：直接反應(yīng)電動機溫度的保護，能夠反應(yīng)反復短時運行電動機的過負荷、機械損耗劇增 、通風不良、電壓或頻率過高造成鐵損增加、不對稱電壓下的過負荷、轉(zhuǎn)子過熱等。2）缺點：熱慣性造成動作時間滯后，在電動機啟動等大電流過負荷時失去保護作用。2、熱保護的優(yōu)越性及缺點：1）優(yōu)越性：利用過負荷大電流的熱損耗，使熱元件受熱翹曲或熔化，達到保護的目的，可彌補溫度保護熱慣性造成動作時間滯后。2）缺點：1）繼電器（雙金屬片）的發(fā)熱特性與電動機的發(fā)熱特性不一樣。2）繼電器與電動機的安裝位置不同，兩者的環(huán)境溫度不同。3）繼電器與電動機的散熱特性很不一致。4）熱繼電器的動作直接并唯一取決

34、與定子的電流，而電動機的發(fā)熱溫升與定子電流、轉(zhuǎn)子電流、堵轉(zhuǎn)、通風不良、轉(zhuǎn)子掃膛等有關(guān)。3、總結(jié)：只反應(yīng)電流大小的熱保護與只反應(yīng)電動機溫度的溫度保護都存在優(yōu)缺點，只有兩者結(jié)合，組成新的溫度電流保護，是一種比較理想的電動機過負荷保護。四、電流保護四、電流保護1）相間短路保護之一電流速斷保護保護裝設(shè)條件：2000kW以下的電動機，可裝設(shè)電流速斷保護；電動機端部相間短路電流遠大于正常工作電流、啟動、或堵轉(zhuǎn)電流；并且能裝設(shè)此類保護的電動機容量應(yīng)小于供電變壓器容量的一半，保證電動機在發(fā)生堵轉(zhuǎn)的情況下，電流速斷保護不誤動。2）相間短路保護之二差動保護A 適用范圍：額定容量在2000kW以上，或小于2000k

35、W但電流速斷保護靈敏度不夠的電動機應(yīng)裝設(shè)差動保護。B 差動原理：略。C 電機啟動差動誤動情況分析及解決辦法： 電動機在啟動時，兩側(cè)二次電流產(chǎn)生暫態(tài)不平衡電流，原因為：在此過程中，兩側(cè)互感器的暫態(tài)傳變特性不一致，而大型異步電動機的自啟動暫態(tài)過程可以延續(xù)數(shù)秒之久，在這期間要求兩側(cè)互感器在相同一次暫態(tài)電流下得到相同的二次電流，這對于普通的保護級電流互感器是沒有保證的，故差動保護在電動機自啟動過程中有可能誤動作。 解決辦法：電動機在自啟動過程中，傳統(tǒng)的差動保護將有很大的不平衡差流，但這種不平衡差流中有十分顯著的二次諧波成分，而且二次諧波電流與基波電流之比并不隨暫態(tài)不平衡電流的衰減而減小。并且根據(jù)測試結(jié)

36、果，其二次諧波含量大于3040，故使用二次諧波制動原理的變壓器差動保護有助于抑制電動機自啟動差動保護誤動作。D 磁平衡式差動保護保護單元bc3）單相接地保護零序電壓、零序電流4）電動機堵轉(zhuǎn)保護反時限過流、定時限過流A 當電動機啟動時間短于允許堵轉(zhuǎn)的時間，我們可以應(yīng)用反時限過流保護構(gòu)成堵轉(zhuǎn)保護。B 當電動機啟動時間長于允許堵轉(zhuǎn)的時間，可采用定時限過流保護啟動時間過長保護。5）負序電流保護：A 負序電流的發(fā)熱特性：在定子上的發(fā)熱特性：幅值相同的定子正序電流I1和定子負序電流I2在定子繞組上產(chǎn)生的熱量相同，三相定子電流I1、I2產(chǎn)生的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場，對定子繞組而言，為正、反同步轉(zhuǎn)速，故繞組正序電阻、負

37、序電阻相等，故在定子上產(chǎn)生的銅損相等。在轉(zhuǎn)子上的發(fā)熱特性：幅值相同的定子正序電流I1和定子負序電流I2在轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的熱量大不相同，因為對于正序電流I1來說，產(chǎn)生的正旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子靜止，則對應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組電阻近似為直流電阻R1；而對于負序電流 I2來說，產(chǎn)生的方向旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子為兩倍同步轉(zhuǎn)速，對應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組電阻為交流電阻R2。對于一般的鼠籠式電動機有： R2 / R11.256，故對于相同幅值的負序電流來說，其在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的熱量是負序電流產(chǎn)生熱量的1.256倍。B分析：在電源電壓不對稱、斷相、反相等均引起負序電流，過熱保護已能提供保護，但對嚴重的不對稱故障，負序電流很大，要求根據(jù)負序電流

38、設(shè)置單獨的快速保護，定值設(shè)置為1.0IN（1倍額定電流）。C三相電源電壓不對稱時的I2 / I1計算公式： I2 / I1K0*U2/U1（ K0 啟動電流倍數(shù)）。6）過負荷保護五、電壓保護：五、電壓保護：1、低電壓保護裝設(shè)低壓保護的原則：1）電源電壓短時降低或短時中斷后恢復時，為保證重要電動機自啟動而需要斷開次要電動機。2）電源電壓短時降低或短時中斷，根據(jù)生產(chǎn)過程或生產(chǎn)工藝要求，不允許或不需要自啟動的電動機。3）需要自啟動，但為保證人身和設(shè)備安全，在電源電壓長時間消失后，需從電網(wǎng)中自動斷開的電動機。4）屬一類負荷，但裝有自動投入裝置的備用電動機。2、負序電壓保護電容器保護的基本原理一、電力電容器的故障起因及后果一、電力電容器的故障起因及后果1、電力電容器的作用：、電力電容器的作用：補償系統(tǒng)無功電源容量的不足，提高功率因數(shù)、改善電壓質(zhì)量、降低線損；并且它比同步調(diào)相機制造簡單、施工簡易、維護方便、投資節(jié)省。2、電容器故障主要有：、電容器故障主要有：1）內(nèi)部故障：高電場、高電壓電容器局部擊穿與之串聯(lián)的其他電容器組電壓抬高新的電容元件擊穿惡性連鎖反應(yīng)整臺電容器貫穿性短路發(fā)熱內(nèi)部分解氣體“