1、河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,2,2020/6/27,第6章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù),6.1 繼電保護(hù)的基本知識 6.2 常用保護(hù)繼電器 6.3 線路的電流電壓保護(hù) 6.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù) 6.5 輸電線路的接地保護(hù) 6.6 距離保護(hù)簡介 6.7 電力變壓器的保護(hù) 6.8 電動機(jī)保護(hù) 6.9 電力電容器的保護(hù) 6.10 微機(jī)保護(hù)簡介,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,3,2020/6/27,6.1 繼電保護(hù)的基本知識,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。,一、繼電保護(hù)的作用,自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使

2、非故障部分迅速恢復(fù)正常運行. 能正確反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)要求發(fā)出報警信號、減負(fù)荷或延時跳閘。,它的基本任務(wù)是：,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,4,2020/6/27,測量部分：從被保護(hù)對象輸入有關(guān)信號，并與給定的整定值進(jìn)行比較，決定保護(hù)是否動作； 邏輯部分：根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，進(jìn)行邏輯判斷，以確定保護(hù)裝置是否應(yīng)該動作； 執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分做出的判斷，執(zhí)行保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)（跳閘或發(fā)信號）。,二、繼電保護(hù)的基本原理,圖6-1 繼電保護(hù)裝置組成方框圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,5,2020/6/27,三、對繼電保護(hù)的基本要求,

3、選擇性：保護(hù)裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，最大限度地保證系統(tǒng)中的非故障部分繼續(xù)運行。,速動性：繼電保護(hù)裝置應(yīng)以盡可能快的速度將故障元件從電網(wǎng)中切除。,圖6-2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)選擇性說明圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,6,2020/6/27,靈敏性：指保護(hù)裝置對其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常運行狀態(tài)的反映能力。,保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)Ks來衡量。,對于反應(yīng)故障時參數(shù)量增加的保護(hù)（如過電流保護(hù)）：,對于反應(yīng)故障時參數(shù)量降低的保護(hù)（如低電壓保護(hù)）：,可靠性：指保護(hù)裝置該動時不能拒動；不該動時不能誤動。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,7,2020/6/27,一、電磁型

4、繼電器（DL型）,1電磁型電流繼電器,結(jié)構(gòu)：如圖6-3所示。 工作原理：當(dāng)在繼電器線圈中通入電流IK時，電磁鐵產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩Fem為：,當(dāng)Mem克服彈簧的反作用轉(zhuǎn)矩Msp和摩擦轉(zhuǎn)矩Mfr時，繼電器動作。,圖6-3 電磁式電流繼電器結(jié)構(gòu)圖 1線圈 2電磁鐵 3鋼舌片 4靜觸點 5動觸點 6起動電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿 7標(biāo)度盤（銘牌） 8軸承 9反作用彈簧 10轉(zhuǎn)軸,6.2 常用保護(hù)繼電器,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,8,2020/6/27,因此，欲使繼電器動作的必要條件是：,MemMsp+ Mfr,動作電流：能使繼電器產(chǎn)生動作的最小電流，稱為繼電器的動作電流，用Iop.K表示。,調(diào)整繼電器動作電流的方法有：

5、,改變繼電器線圈匝數(shù)NK（級進(jìn)調(diào)節(jié)）； 調(diào)節(jié)反作用彈簧的松緊，即調(diào)節(jié)Msp（平滑調(diào)節(jié)）； 調(diào)整銜鐵與電磁鐵之間的氣隙長度，即調(diào)節(jié)Rm。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,9,2020/6/27,返回電流：能使繼電器返回到原始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流，用Ire.K表示。 返回系數(shù)：是指繼電器的返回電流與動作電流的比值，用Kre表示，即,繼電器動作后，減小IK就能使繼電器返回原位。欲使繼電器返回的必要條件是：,Msp Mem+ Mfr,說明：過電流繼電器的返回系數(shù)Kre Iop.3 Iop.5，t1 t3 t5,Iop.6 Iop.4 Iop.2，t6 t4 t2,方向電流保護(hù)必須采用按相起動

6、接線方式。,按相起動：只有當(dāng)同一相的功率方向元件和電流元件同時起動時，保護(hù)才能動作跳閘。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,57,2020/6/27,6.5 輸電線路的接地保護(hù),一、概述,大接地電流系統(tǒng)中的單相接地短路保護(hù)：,采用完全星形接線的相間電流電壓保護(hù)靈敏度常常不能滿足要求； 裝設(shè)專門的接地短路保護(hù)反映零序電流、零序電壓和零序功率的保護(hù)。,小接地電流系統(tǒng)中的單相接地短路保護(hù)：當(dāng)單相接地電流較大時，應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)，使之動作于信號，以便讓運行人員及時采取措施消除故障。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,58,2020/6/27,二、大接地電流系統(tǒng)中的接地保護(hù),1. 零序電流、零序電壓和零序功率的分布（

7、圖6-32）,圖6-32 接地短路時的零序等效網(wǎng)絡(luò),河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,59,2020/6/27,由圖6-32可見，零序分量具有以下特點：,故障點的零序電壓最高，變壓器中性點接地處的零序電壓為0。保護(hù)安裝設(shè)處母線A、B的零序電壓分別為 和 ;,零序電流的分布與中性點接地的位置和數(shù)目有關(guān)。,在圖6-32所示網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接地短路時，有,其中,若變電所B內(nèi)的變壓器中性點不接地，則,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,60,2020/6/27,零序功率 。由于故障點的零序電壓最高，所以故障點的零序功率也最大。,注意：由于在故障線路上，零序功率的方向是由線路指向母線（與正序功率相反），因此，零序功率方向繼

8、電器都是在負(fù)值零序功率下動作的。,2. 零序分量的獲取方法,零序電流的獲取,架空線路：用零序電流濾過器（圖6-33a）。 電纜線路：用零序電流互感器（圖6-33b）。,圖6-33 零序電流的獲取 a）零序電流濾過器 b）零序電流互感器,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,61,2020/6/27,零序電壓的獲?。和ㄟ^電壓互感器獲得 。,將三個單相電壓互感器的副方繞組接成開口三角形繞組來獲?。▓D6-34a） 從三相五柱式電壓互感器二次側(cè)的開口三角形繞組來獲取（圖6-34b）,圖6-34 零序電壓互感器 a）三單相式 b）三相五柱式,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,62,2020/6/27,3. 大接地電流系統(tǒng)的

9、零序電流保護(hù),通常采用三段式零序電流保護(hù)。第段為無時限零序電流速斷保護(hù)，第段為帶時限零序電流速斷保護(hù)，第段為定時限零序過電流保護(hù)，其原理接線圖如圖6-35所示。,圖6-35 三段式零序電流保護(hù)原理接線圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,63,2020/6/27,動作電流：躲過下一級相鄰線路首端發(fā)生短路時，流過保護(hù)安裝處的最大零序電流，即,無時限零序電流速斷保護(hù),式中，Krel取1.21.3。,靈敏度校驗：零序電流I段的保護(hù)范圍也應(yīng)不小于本線路全長的15%20%。,注意：由于線路的零序阻抗比正序阻抗大，故 的曲線較陡，因此，零序電流I段的保護(hù)范圍比一般的電流I段大得多，且保護(hù)范圍也比較穩(wěn)定。,計算3I

10、0.max 的運行方式是：故障點的 最小，保護(hù)安裝側(cè)變壓器中性點接地最多，線路末端變壓器不接地。當(dāng) 時，采用單相接地短路，反之則采用兩相接地短路,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,64,2020/6/27,帶時限零序電流速斷保護(hù),動作電流：應(yīng)與下一級線路的零序I段相配合。但是，當(dāng)兩個保護(hù)之間的變電所母線上接有中性點接地的變壓器時，如圖6-36所示，應(yīng)考慮該變壓器的影響。,因此,式中，Krel取1.11.2； Kb為分支系數(shù)。,圖6-36 帶時限零序電流速斷保護(hù)的作用原理,等于下一級線路零序電流速斷保護(hù)范圍末端接地短路時，流過故障線路和被保護(hù)線路的零序電流之比，即 ，應(yīng)取最小值。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)

11、院,65,2020/6/27,零序過電流保護(hù),動作時間：與下一級線路零序I段相配合，一般取0.5s。,靈敏度校驗：按最小運行方式下被保護(hù)線路末端發(fā)生接地短路時，流過保護(hù)的最小3倍零序電流 來校驗，要求Ks1.31.5。,若靈敏度不滿足要求，可與下一級線路的零序電流II段相配合。,動作電流：躲過下一線路首端三相短路時，流過保護(hù)裝置的最大零序不平衡電流 ，即,式中，Krel取1.21.3。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,66,2020/6/27,靈敏度校驗：按被保護(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時，流過保護(hù)的最小3倍零序電流 來校驗，作近后備時（本線路末端短路），要求Ks1.31.5；作遠(yuǎn)后備時（相鄰線路末端短

12、路），要求Ks1.2 。,動作時間：按階梯原則整定，如圖6-37所示。,圖6-37 零序過電流保護(hù)的動作時限,由圖可知，同一線路上零序過電流保護(hù)的動作時限比相間短路過電流保護(hù)的動作時限小。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,67,2020/6/27,4. 方向性零序電流保護(hù),在雙電源和多電源的大接地電流系統(tǒng)中，為了保證接地故障時零序電流保護(hù)動作的選擇性，要加裝零序功率方向繼電器，以構(gòu)成零序功率方向保護(hù)。,零序功率方向繼電器的接線（圖6-38a）,而電力系統(tǒng)中實際使用的零序功率方向繼電器最大最靈敏角為70 85，,由于在規(guī)定的電流、電壓正方向下，當(dāng)被保護(hù)線路正方向發(fā)生接地短路時， 超前 約90 110，

13、,因此，在使用零序功率方向繼電器時，若以正極性端接入繼電器電流線圈的極性端，則必須以負(fù)極性端接入繼電器電壓線圈的極性端，這時接入繼電器的電流和電壓分別為：,即繼電器的最大靈敏角為90110,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,68,2020/6/27,由圖6-38b的相量圖可以看出，此時 滯后 70，即 ，則正方向發(fā)生接地故障時繼電器最靈敏。,圖6-38 零序功率方向繼電器的接線 a）接線原理圖 b）接入 和 的相量圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,69,2020/6/27,零序功率方向繼電器的靈敏度校驗,式中， 為保護(hù)區(qū)末端接地短路時，保護(hù)安裝處的最小零序功率； 為零序功率方向繼電器的動作功率。,說明：由

14、于接地故障點的零序電壓最高，所以當(dāng)接地故障位于保護(hù)安裝處附近時，不會出現(xiàn)零序方向繼電器的電壓死區(qū)。,根據(jù)規(guī)程要求，作近后備時（本線路末端接地短路），Ks1.5；作遠(yuǎn)后備時（相鄰線路末端接地短路），Ks2 。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,70,2020/6/27,三、小接地電流系統(tǒng)的接地保護(hù),1. 小接地電流系統(tǒng)中單相接地時電容電流的分布（圖6-39）,圖6-39 小接地電流系統(tǒng)中單相接地時電容電流的分布,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,71,2020/6/27,由圖6-39可知，電容電流分布的特點如下：,發(fā)生單相接地，全系統(tǒng)都會出現(xiàn)零序電壓。 非故障線路的C相對地電容電流為零，只有A相和B相有電容電流

15、；而故障線路的C相對地電容電流不為零。 非故障線路的零序電流為該線路本身對地的電容電流，其方向由母線指向線路。,對故障線路WL3而言，C相中有 從線路流向母線，B、C相中有 從母線流向線路，所以，故障線路始端所反應(yīng)的零序電流為：,上式說明，故障線路的零序電流為所有非故障線路零序電流之和，其方向是從由線路流向母線。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,72,2020/6/27,2. 小接地電流系統(tǒng)的單相接地保護(hù),絕緣監(jiān)視裝置：發(fā)生單相接地故障時，利用母線電壓互感器二次側(cè)開口三角形端子上零序電壓來起動過電壓繼電器，動作于信號。,零序電流保護(hù)：根據(jù)故障線路零序電流大于非故障線路零序電流這一特點，可以構(gòu)成有選擇

16、性的零序電流保護(hù)，并可動作于信號或跳閘。,對于架空線路：采用零序電流濾過器，動作電流為：,特點：保護(hù)比較簡單，但給出的信號沒有選擇性。,為正常負(fù)荷電流產(chǎn)生的不平衡電流,說明：按上式確定的動作電流，一般不能躲開本線路外部三相短路時所出現(xiàn)的不平衡電流，因此應(yīng)加裝時限元件來保證選擇性，其動作時限應(yīng)比相間短路的過電流保護(hù)大一個 。,動作電流,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,73,2020/6/27,對于電纜線路：采用零序電流互感器 ，其動作電流為：,電纜線路正常運行時的不平衡電流 很小，可忽略,靈敏度校驗：,式中， 為本線路單相接地時，非故障線路對地電容電流的總和，應(yīng)取最小值。對架空線路，要求Ks1.5；對

17、電纜線路，要求Ks 1.25。,零序功率方向保護(hù)：利用故障線路和非故障線路的保護(hù)安裝處零序功率方向相反的特點來實現(xiàn)有選擇性的保護(hù)，動作于信號或跳閘。適用于零序電流保護(hù)的靈敏度不滿足要求和接線復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,74,2020/6/27,6.6 距離保護(hù)簡介,一、距離保護(hù)的基本概念,距離保護(hù)是反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定是否動作的一種保護(hù)裝置。,正常工作時，保護(hù)安裝處測量到的電壓為 ，電流為負(fù)荷電流 ，比值 基本上是負(fù)荷阻抗，其值較大。當(dāng)系統(tǒng)短路時，保護(hù)安裝處測量到的電壓為殘余電壓 ，電流為短路電流 ，比值 為短路阻抗，其值較小。,距離保護(hù)

18、的工作原理,距離保護(hù)的優(yōu)點：由于 只與短路點到保護(hù)安裝處的距離有關(guān)，因此，用 構(gòu)成的距離保護(hù)，其保護(hù)范圍基本上不受運行方式變化的影響。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,75,2020/6/27,距離保護(hù)的保護(hù)范圍,距離保護(hù)的保護(hù)范圍用整定阻抗Zset值的大小來表示。,當(dāng)線路發(fā)生短路時，若距離保護(hù)的測量阻抗Zm小于整定阻抗，即ZmZset，保護(hù)動作；若Zm Zset，則保護(hù)不動作。因此，距離保護(hù)實質(zhì)上是一種低量動作保護(hù)。,二、距離保護(hù)的時限特性,采用三段式階梯延時特性，如圖6-40所示。,第I段：保護(hù)范圍為本線路全長的80%85%，動作時限為繼電器本身的固有時間。,第II段：保護(hù)范圍為本線路全長的12

19、5%，其動作時限應(yīng)比下一線的第I段保護(hù)動作時限大 。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,76,2020/6/27,第III段：保護(hù)范圍較長，包括本線路和下一線路全長乃至更遠(yuǎn)，其動作時限應(yīng)比下一線路第III段的動作時限大 。,圖6-40 距離保護(hù)的時限特性,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,77,2020/6/27,三、距離保護(hù)的主要組成元件,三段式距離保護(hù)裝置的簡化邏輯框圖如圖6-41所示。,圖6-41 三段式距離保護(hù)的組成元件框圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,78,2020/6/27,起動元件：采用過電流繼電器或阻抗繼電器。 測量元件：采用帶方向性的阻抗繼電器。 時間元件：采用時間繼電器或延時電路。,四、阻抗

20、繼電器的基本構(gòu)成原理與動作特性,圖6-42中，設(shè)BC線路距離段的整定阻抗Zset=0.85ZBC ，并設(shè) ，則阻抗繼電器的動作特性應(yīng)是在Zset范圍內(nèi)的一條線段，由于受短路點過渡電阻和互感器角誤差的影響，通常用包含該線段在內(nèi)的一個圓來表示。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,79,2020/6/27,圖6-42 阻抗繼電器的動作特性 1全阻抗繼電器特性圓 2方向阻抗繼電器特性圓,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,80,2020/6/27,全阻抗繼電器：以B點為圓心，以Zset為半徑得到的圓1，稱為全阻抗繼電器的特性圓。,方向阻抗繼電器：以B點為圓心，以Zset為直徑得到的圓2，稱為方向抗繼電器的特性圓。,由特

21、性圓2可以看出，當(dāng)方向阻抗繼電器的整定阻抗角與線路的阻抗角相等，即 時，繼電器的動作阻抗Zop最大（等于圓的直徑），保護(hù)范圍最長，繼電器最靈敏。此時的整定阻抗角稱為阻抗繼電器的最大靈敏角，用 表示。,注意：全阻抗繼電器在線路反方向短路時也動作，即繼電器沒有方向性，因此，必須和方向元件配合使用使以其反方向短路時不動作。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,81,2020/6/27,五、阻抗繼電器的接線方式,要求:輸入到阻抗繼電器的電壓和電流應(yīng)使其比值 正比于故障點至保護(hù)安裝處的距離,且與故障類型無關(guān)。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,82,2020/6/27,經(jīng)分析知，在不同短路情況下，不同接線方式的阻抗繼電器

22、的測量阻抗是不同的。,（0接線）只在 、 和 時，測量阻抗為 Z1l，因此，這種接線多用于相間距離保護(hù)；,接線只在 、 和 時，測量阻抗為 Z1l，因此，這種接線多用于接地距離保護(hù)；,30（ 和 ）接線方式的阻抗繼電器在不同故障類型時，其測量阻抗的數(shù)值與相位均不相同，因此，這種接線方式可應(yīng)用于圓特性方向阻抗繼電器。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,83,2020/6/27,6.7 電力變壓器的保護(hù),一、電力變壓器的故障類型和應(yīng)裝設(shè)的保護(hù),故障類型,內(nèi)部故障,繞組的匝間短路 繞組的相間短路 單相接地短路,外部故障,相間短路 單相接地短路,異常運行狀態(tài),變壓器過負(fù)荷 外部短路引起的過電流 油箱漏油引起的

23、油面過低 外部接地故障引起的中性點過電壓 變壓器油溫升高,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,84,2020/6/27,應(yīng)裝設(shè)的保護(hù),主保護(hù),瓦斯保護(hù),輕瓦斯動作于信號 重瓦斯動作于跳閘,縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù),后備保護(hù),輔助保護(hù),過電流保護(hù) 復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù) 低電壓起動的過電流保護(hù) 負(fù)序過電流保護(hù),單相接地保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù) 過勵磁保護(hù) 溫度保護(hù),河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,85,2020/6/27,二、瓦斯保護(hù),瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理,瓦斯繼電器安裝在油箱與油枕之間的連接管道上，如圖6-43所示。,一對觸點在變壓器油箱內(nèi)發(fā)生輕微故障時動作，作用于信號輕瓦斯動作； 另一對觸點在變壓器油箱內(nèi)

24、發(fā)生嚴(yán)重故障時動作，作用于跳閘重瓦斯動作。,瓦斯繼電器有兩對靈敏的觸點：,圖6-43 瓦斯繼電器安裝示意圖 1變壓器油箱 2連接管 3瓦斯繼電器 4油枕,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,86,2020/6/27,圖6-44為目前在我國電力系統(tǒng)中推廣應(yīng)用的是開口杯擋板式瓦斯繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。,圖6-44 FJ3-80型瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖 1蓋 2容器 3上油杯 4永久磁鐵 5上動觸點 6上靜觸點 7下油杯 8永久磁鐵 9下動觸點 10下靜觸點 11支架 12下油杯平衡錘 13下油杯轉(zhuǎn)軸 14擋板 15上油杯平衡錘 16上油杯轉(zhuǎn)軸 17放氣閥 18接線盒,正常運行：上、下觸點均斷開。 油箱內(nèi)部發(fā)生輕

25、微故障：上觸點合，發(fā)出信號輕瓦斯動作。 油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障：下觸點閉合，發(fā)出跳閘脈沖重瓦斯動作。 變壓器漏油使油面降低：首先是上觸點閉合發(fā)出報警信號，然后下觸點閉合發(fā)出跳閘脈沖。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,87,2020/6/27,變壓器瓦斯保護(hù)的接線圖（圖6-45）,優(yōu)點：動作迅速、靈敏度高、能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。,缺點：不能反應(yīng)變壓器外部端子上的故障。,圖6-45 瓦斯保護(hù)原理接線圖,注意：由于重瓦斯保護(hù)是靠油流的沖擊而動作的，而油流速度的不穩(wěn)定可能造成觸點的抖動，為使斷路器能可靠跳閘，出口中間繼電器KM必須有自保持回路。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,88,2020/6/27,三、

26、電流速斷保護(hù),對于容量較小的變壓器，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。,動作電流,躲過變壓器二次側(cè)母線短路時的最大短路電流，即,式中，Krel取1.21.3。,躲過變壓器空載合閘時的最大勵磁涌流，即,說明：當(dāng)變壓器電源側(cè)為小接地電流系統(tǒng)時，保護(hù)可采用兩相式接線；當(dāng)電源側(cè)為大接地電流系統(tǒng)時，可采用三相式或兩相三繼電器式接線。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,89,2020/6/27,靈敏度校驗：按保護(hù)裝置安裝處（一次側(cè)）的最小兩相短路電流來校驗，即,2.0,式中， 為變壓器一次側(cè)的最小兩相短路電流。,四、變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù),1. 縱聯(lián)差動保護(hù)的基本原理,雙繞組變壓器差動保護(hù)的原理接線如圖6-46所示。,若

27、靈敏度不滿足要求，可改用差動保護(hù),正常運行或外部短路時（k1點）：,繼電器不動作。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,90,2020/6/27,內(nèi)部短路時（k2點）,或,繼電器動作。,圖6-46 變壓器差動保護(hù)原理接線圖,雙側(cè)電源,單側(cè)電源,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,91,2020/6/27,2. 差動保護(hù)的不平衡電流,由變壓器兩側(cè)繞組接線不同而產(chǎn)生的不平衡電流,補(bǔ)償方法為：將變壓器星形側(cè)的電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的電流互感器接成星形（見圖6-47） 。,星形側(cè)電流互感器的變比為：,三角形側(cè)電流互感器的變比為：,由于Yd11接線變壓器兩側(cè)線電流之間有30的相位差，如果兩側(cè)的電流互感器采

28、用相同的接線方式，將會在差動回路中產(chǎn)生很大的不平衡電流。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,92,2020/6/27,圖6-47 Y，d11接線變壓器差動保護(hù)接線和相量圖 a）接線圖 b）相量圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,93,2020/6/27,由電流互感器計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流,由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流,解決辦法：利用具有速飽和鐵心的差動繼電器中的平衡線圈來進(jìn)行補(bǔ)償。,解決辦法：在整定計算時引入一個同型系數(shù)Ksam ，若兩側(cè)TA型號不同取1；兩側(cè)TA型號相同取0.5。,由于電流互感器變比的標(biāo)準(zhǔn)化，使各側(cè)電流互感器的實際變比大于計算變比。因此，正常運行時差動回路中

29、將會有不平衡有電流流過。,兩側(cè)的電流互感器的型號不同，它們的磁化特性也就不同，因此，在差動回路中將產(chǎn)生不平衡電流。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,94,2020/6/27,由帶負(fù)荷調(diào)整變壓器的分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流,由變壓器勵磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流,勵磁涌流波形中含有很大的非周期分量，它偏于時間軸的一側(cè)，并迅速衰減； 涌流波形中含有大量的高次諧波，其中以二次諧波為主； 波形之間出現(xiàn)間斷。,改變分接頭的位置，實際上就是改變變壓器的變比，因此，電流互感器二次側(cè)電流將會改變，從而將就會產(chǎn)生一個新的不平衡電流流入差動回路。,當(dāng)變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時，就可能產(chǎn)生很大的勵磁電流（勵磁涌流

30、）。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,95,2020/6/27,在差動保護(hù)中，減小勵磁涌流影響的方法有：,采用具有速飽和鐵心的差動繼電器（BCH-2型）。 采用比較波形間斷角來鑒別內(nèi)部故障和勵磁涌流的差動保護(hù)。 利用二次諧波制動而躲開勵磁涌流。,3. 帶速飽和中間變流器的差動保護(hù)（BCH-2型）,速飽和變流器的工作原理,結(jié)論：變壓器差動保護(hù)中的不平衡電流要完全消除是不可能的，但采取措施減小其影響，用以提高差動保護(hù)的靈敏度是完全可以的。,速飽和變流器是一個鐵心截面很小，易于飽和的中間變流器,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,96,2020/6/27,當(dāng)速飽和變流器的一次線圈中流過只有周期分量電流時，在二次線圈

31、中感應(yīng)的電勢很大，故周期分量容易變換到二次側(cè)（圖6-48a）。,當(dāng)一次線圈中流過暫態(tài)不平衡電流時，由于它含有很大的非周期分量，電流偏于時間軸的一側(cè)，在二次側(cè)感應(yīng)的電勢很小，故非周期分量不易變換到二次側(cè)（圖6-48b）。,圖6-48 速飽和變流器的工作原理說明圖 a）通過周期分量電流 b）通過非周期分量電流,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,97,2020/6/27,BCH-2型差動繼電器（圖6-49）,B柱截面是A、C柱截面的2倍； Nb1 、Nb2為兩個完全相同的平衡線圈，用來平衡差動回路中的不平衡電流； Nd為差動線圈；,和 為短路線圈，且 ，兩線圈反極性串聯(lián)，用來增強(qiáng)躲過勵磁涌流的能力；,N2為

32、二次線圈。,圖6-49 BCH-2型差動繼電器結(jié)構(gòu)簡圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,98,2020/6/27,令,工作原理：當(dāng)在差動線圈Nd中流過差動電流Id時，在鐵心中產(chǎn)生磁通 ，使線圈 和 均感應(yīng)電勢，并在兩個短路線圈中產(chǎn)生環(huán)流 Ik，同時產(chǎn)生感應(yīng)磁通 。則,，則,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,99,2020/6/27,將Ik歸算到一次側(cè)，并以 表示，即 ，則,當(dāng)短路線圈開路時： ，則 ，此時的BCH-2型差動繼電器與普通帶速飽和變流器的差動繼電器相同。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,100,2020/6/27,當(dāng)變壓器外部短路（或空載投入變壓器）時，流入差動線圈中的暫態(tài)電流電流中含有大量非周期分量

33、，它不易傳變到二次側(cè)，而是作為勵磁電流使鐵心速飽和，從而增大磁阻RA、 RB 、RC ，使 和 都減小，但由于二次傳變作用使 減小更顯著。綜合看來 減小了，由N2產(chǎn)生的感應(yīng)電勢隨之減小，繼電器不易動作。,若同時增加 和 ，但仍保持 ，短路線圈 和 產(chǎn)生的磁通增大，使B柱的綜合磁通減少，即減少了B柱進(jìn)入C柱的份額，而增大了A柱進(jìn)入C柱的份額， 相應(yīng)減小，更有利于躲開勵磁涌流的影響。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,101,2020/6/27,雙繞組變壓器差動保護(hù)單相接線圖（圖6-50）,圖6-50 雙繞組變壓器差動保護(hù)原理接線圖,兩個短路線圈同名端的匝數(shù)比保持為2，大變壓器可選用較少匝數(shù)，中小型變壓器

34、選用較多匝數(shù)。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,102,2020/6/27,BCH-2型差動保護(hù)整定計算,確定基本側(cè)：按額定電壓和變壓器的額定容量計算出各側(cè)一次額定電流IN1，并按KwIN1選擇各側(cè)電流互感器變比，則各側(cè)二次回路額定電流為：,確定保護(hù)的一次動作電流,躲過變壓器的勵磁涌流，即,式中，Krel取1.3； INT為變壓器基本側(cè)的額定電流。,取IN2最大側(cè)為基本側(cè)，該側(cè)電流即為基本側(cè)電流Iba。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,103,2020/6/27,躲過變壓器外部短路時的最大不平衡電流，即,式中，Krel取1.3；Ik.max為外部短路時，流過變壓器基本側(cè)的最大短路電流；Knp為非周期分量影

35、響系數(shù)，取1；Ksam為電流互感器的同型系數(shù)，兩側(cè)TA型號不同時取1，型號相同時取0.5；fi為電流互感器的10%誤差，取0.1； 為變壓器調(diào)壓分接頭改變引起的相對誤差，取調(diào)壓范圍的一半； 為由于平衡線圈的整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不相等而產(chǎn)生的相對誤差，其值為,初步整定計算時， 可暫取0.05。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,104,2020/6/27,躲過變壓器正常運行時的最大負(fù)荷電流，即,式中，Krel取1.3。,則基本側(cè)繼電器的動作電流為：,確定基本側(cè)差動線圈匝數(shù)：,取以上三個條件計算結(jié)果的最大值作為基本側(cè)的一次動作電流。,選擇比Nd.c稍小而又相接近的匝數(shù)作為差動線圈的整定匝數(shù)Nd.set。,因

36、此，繼電器和保護(hù)裝置的實際動作電流分別為,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,105,2020/6/27,確定非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù),或,選擇與Nb.c相接近的匝數(shù)作為平衡線圈的整定匝數(shù)Nb.set。,校驗相對誤差 ，即,若 0.05，則以上結(jié)果均有效；若 0.05，則需將此計算值代入重新計算差動保護(hù)的動作電流和各線圈的匝數(shù)。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,106,2020/6/27,確定短路線圈抽頭的位置：對中小型變壓器，由于勵磁涌流倍數(shù)大，內(nèi)部故障電流中的非周期性分量衰減較快，對保護(hù)的動作時間要求較低，故一般選用較多的匝數(shù)；對大型變壓器，由于勵磁涌流倍數(shù)小，非周期性分量衰減較慢，切除故障又要求快，故一般選

37、用較少的匝數(shù)。,靈敏度校驗 ：,2,式中， 為保護(hù)范圍內(nèi)部短路時，歸算倒基本側(cè)的最小兩相短路電流。,若靈敏度達(dá)不到要求，應(yīng)選擇帶制動特性的差動保護(hù)（BCH-1型）。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,107,2020/6/27,五、變壓器相間短路的后備保護(hù),1過電流保護(hù),過電流保護(hù)應(yīng)裝在變壓器的電源側(cè)，采用完全星形接線，其單相原理接線如圖6-51所示。,動作電流：應(yīng)躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，但具體問題應(yīng)作如下考慮：,圖6-51 變壓器過電流保護(hù)單相原理接圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,108,2020/6/27,對并列運行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺時所出現(xiàn)的過負(fù)荷，當(dāng)各臺變壓器容量相同時，可按下式

38、計算,對于降壓變壓器，應(yīng)考慮低壓側(cè)負(fù)荷電動機(jī)自起動時的最大電流，即,式中，Krel取1.21.3；Kre取1.25；Kst取1.52.5。,動作時限：應(yīng)比出線過流保護(hù)的動作時限大 。,靈敏度校驗：,作近后備時，要求Ks1.5；作遠(yuǎn)后備時，要求Ks1.2。,若靈敏度達(dá)不到要求，可采用低電壓起動的過電流保護(hù)或復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù) 。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,109,2020/6/27,2低電壓起動的過電流保護(hù)（圖6-52）,圖6-52 低電壓起動的過電流保護(hù)原理接線圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,110,2020/6/27,電流元件的動作電流：應(yīng)躲過變壓器的額定電流，即,低電壓元件的動作電壓：

39、應(yīng)躲過正常情況下母線上可能出現(xiàn)的最低工作電壓，通常取,低電壓元件靈敏度校驗：,1.2,式中， 為最大運行方式下，相鄰元件末端三相短路時，保護(hù)安裝處的最大線電壓。,若電壓元件的靈敏度達(dá)不到要求，可采用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù) 。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,111,2020/6/27,3復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)（圖6-53）,圖6-53 復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)原理接線圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,112,2020/6/27,電流元件和低電壓元件的整定原則與低電壓起動的過電流保護(hù)相同。 負(fù)序電壓繼電器的動作電壓：躲過正常運行方式下負(fù)序濾過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓，通常取,靈敏度校驗：與上述兩種過電流

40、保護(hù)相同。,對大容量變壓器，當(dāng)采用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)靈敏度不能滿足要求時，可采用負(fù)序電流保護(hù) 。,4三繞組變壓器過流保護(hù)的裝設(shè)原則,對單側(cè)電源的三繞組變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)兩套過電流保護(hù)，如圖6-54所示。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,113,2020/6/27,一套裝在負(fù)荷側(cè)（如II側(cè)），該側(cè)外部短路時，保護(hù)以時限 跳開QF2。,另一套裝在電源側(cè)（I側(cè)），它有兩個動作時限 和 。當(dāng)III側(cè)外部故障時，保護(hù)以時限 （ ）跳開QF2，使I、II側(cè)繼續(xù)運行。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障而主保護(hù)拒動時，保護(hù)以時限 （ ）跳開三側(cè)斷路器。,圖6-54 三繞組變壓器過流保護(hù)配置說明圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,11

41、4,2020/6/27,對多側(cè)均有電源的三繞組變壓器，應(yīng)在三側(cè)都裝設(shè)獨立的過電流保護(hù)，并且應(yīng)在時限最短的電源側(cè)加裝方向元件，以保證動作的選擇性。,六、過負(fù)荷保護(hù),過負(fù)荷保護(hù)安裝側(cè)的選擇,對雙繞組變壓器：過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)裝設(shè)在電源側(cè)（升壓變壓器裝在低壓側(cè) ，降壓變壓器裝在高壓側(cè) ）。 對三繞組升壓變壓器：一側(cè)無電源時，應(yīng)裝在發(fā)電機(jī)側(cè)和無電源側(cè)；三側(cè)都有電源時，各側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。,過負(fù)荷一般情況下都是對稱的，因此只裝一相，延時動作于預(yù)告信號。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,115,2020/6/27,對單電源的三繞組降壓變壓器：若三側(cè)繞組容量相同，過負(fù)荷保護(hù)僅裝在電源側(cè)；若三側(cè)繞組容量不同，則在電源

42、側(cè)和容量最小側(cè)分別裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 對雙側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器：三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。,動作電流：躲過變壓器額定電流，即,式中，Krel取1.05；Kre取0.85。,動作時限：應(yīng)比變壓器后備保護(hù)的最大時限再增大一個 ，一般取1015s。,對三繞組降壓變壓器：,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,116,2020/6/27,七、變壓器的接地保護(hù),大接地電流系統(tǒng)的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)接地（零序）保護(hù)，作為變壓器和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。 大接地電流系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，零序電流的大小和分布與系統(tǒng)中變壓器中性點接地數(shù)目和位置有關(guān)。,對于只有一臺變壓器的變電所：采用變壓器中性點直接接地的運

43、行方式。 對于有兩臺及以上變壓器并列運行的變電所：采用部分變壓器中性點接地運行方式。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,117,2020/6/27,1只有一臺變壓器的變電所（圖6-55）,動作電流：應(yīng)與被保護(hù)側(cè)母線引出線零序電流保護(hù)后備段在靈敏度上相配合，即,圖6-55 變壓器零序電流保護(hù)原理圖,式中，Kcon為配合系數(shù)，取1.11.2；Kb為零序電流分支系數(shù)， Iop.0.L為出線零序電流保護(hù)后備段的動作電流。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,118,2020/6/27,動作時限：比出線零序電流保護(hù)后備段大一個 。,靈敏度校驗：按零序電流后備保護(hù)范圍末端接地短路校驗，要求Ks1.2。,2兩臺變壓器并聯(lián)運行

44、的變電所,在圖6-56所示的兩臺變壓器并聯(lián)運行的變電所中，一般采用部分變壓器中性點接地運行方式。（變壓器T1的中性點接地， T2的中性點不接地）,圖6-56 兩臺并列運行變壓器裝設(shè)接地保護(hù)的說明圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,119,2020/6/27,在構(gòu)成接地保護(hù)時，應(yīng)考慮以下兩個問題：,發(fā)生故障時，應(yīng)能切除所有與接地短路系統(tǒng)相連接的變壓器； 接地故障后，應(yīng)首先跳開中性點不接地運行的變壓器，以防止過電壓造成的危害，然后再跳開中性點接地運行的變壓器。,圖6-57為部分變壓器接地運行的變電所常用的零序接地保護(hù)原理圖。保護(hù)由零序電流元件和零序電壓元件兩部分組成，零序電流保護(hù)的整定時間（KT1）要比

45、零序電壓保護(hù)的整定時間（KT2）大一個 。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,120,2020/6/27,圖6-57 部分變壓器中性點接地運行的零序保護(hù),河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,121,2020/6/27,6.8 電動機(jī)保護(hù),一、電動機(jī)的故障類型和應(yīng)裝設(shè)的保護(hù),故障類型,故障,定子繞組的相間短路 一相繞組的匝間短路 單相接地短路,異常運行狀態(tài)：,過負(fù)荷、低電壓、同步電機(jī)失步和失磁等,應(yīng)裝設(shè)的保護(hù),相間短路保護(hù),對2000kW以下的電動機(jī)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)； 對2000kW以上和2000kW以下速斷保護(hù)靈敏度不滿足的電動機(jī)，應(yīng)裝設(shè)差動保護(hù)。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,122,2020/6/27,接地

46、短路保護(hù)：用于接地電容電流大于5A的情況。,單相接地電流為 10A及以下時動作于信號或跳閘； 單相接地電流大于10A時動作于跳閘。,過負(fù)荷保護(hù)：對易發(fā)生過負(fù)荷的電動機(jī)應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，延時動作于信號、跳閘或減負(fù)荷。,低電壓保護(hù),為保證重要電動機(jī)的自起動，對不重要的電動機(jī)應(yīng)裝設(shè)低電壓保護(hù)； 對不需要自起動的電動機(jī)，應(yīng)裝設(shè)低電壓保護(hù)； 對需要參加自起動，但在電源電壓長時間消失后自起動有困難的電動機(jī)，也要裝設(shè)低電壓保護(hù)。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,123,2020/6/27,二、電動機(jī)的相間短路保護(hù),1電流速斷保護(hù),動作電流：躲過電動機(jī)的起動電流，即,式中，Krel取1.41.6（DL型）或1.82

47、 （GL型）。,靈敏度校驗 ：,2,式中， 為電動機(jī)出口最小兩相短路電流。,在小接地電流系統(tǒng)中，可采用兩相不完全星形接線；若靈敏度能夠滿足要求，也可采用兩相電流差接線方式。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,124,2020/6/27,2縱聯(lián)差動保護(hù),在小接地電流系統(tǒng)中，可采用兩相式接線，選用兩個BCH-2型或DL-11型繼電器構(gòu)成差動保護(hù)，如圖6-58所示。,動作電流：躲過電動機(jī)的額定電流，即,式中，Krel取0.51（BCH-2型）或1.21.5（ DL-11）型。,靈敏度校驗 ：,同上，要求Ks2。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,125,2020/6/27,圖6-58 電動機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)原理接線圖

48、a）由DL11型電流繼電器構(gòu)成的差動保護(hù) b）由BCH2型差動繼電器構(gòu)成的差動保護(hù),河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,126,2020/6/27,三、電動機(jī)的單相接地保護(hù),當(dāng)小接地電流系統(tǒng)中接地電容電流大于5A時，應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)。電動機(jī)的單相接地保護(hù)一般采用零序電流保護(hù)，如圖6-59所示。,圖6-59 電動機(jī)零序電流保護(hù)原理圖,動作電流：躲過電動機(jī)本身的故障電容電流，即,式中，Krel取45； 為電動機(jī)外部單相接地故障時，流經(jīng)被保護(hù)電動機(jī)的最大接地電容電流。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,127,2020/6/27,靈敏度校驗 ：,1.251.5,式中， 為電動機(jī)外部單相接地故障時，流經(jīng)被保護(hù)電動機(jī)的

49、最小接地電容電流。,四、電動機(jī)的過負(fù)荷保護(hù),動作電流：躲過電動機(jī)額定電流，即,式中，Krel取1.051.1（保護(hù)動作于信號時）或 1.21.25 （保護(hù)動作于減負(fù)荷或跳閘時）； Kre取0.85。,動作時間：一般取1520s。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,128,2020/6/27,五、 電動機(jī)的低電壓保護(hù),低電壓保護(hù)的動作電壓和動作時限整定,當(dāng)電源電壓短時降低或中斷后又恢復(fù)時，為保證重要電動機(jī)的自起動，需要對次要電動機(jī)裝設(shè)0.5s時限的低電壓保護(hù)，電壓整定值一般為電動機(jī)額定電壓的60%70%。 對不允許或不需要參加自起動的電動機(jī)，應(yīng)裝設(shè)0.51.5s時限的低電壓保護(hù)，電壓整定值一般為電動機(jī)額

50、定電壓的50%55%。 對需要自起動的電動機(jī)，應(yīng)裝設(shè)510s時限的低電壓保護(hù)，電壓整定值一般為電動機(jī)額定電壓的40%50%。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,129,2020/6/27,低電壓保護(hù)的接線（圖6-60）,正常工作時，低電壓繼電器KV1KV5的常閉觸點打開，KV1KV3的常開觸點閉合，低電壓保護(hù)不動作。,圖6-60 電動機(jī)低電壓保護(hù)接線圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,130,2020/6/27,當(dāng)電壓下降至額定電壓的6070%時，KV1KV3的常閉觸點閉合，起動時間繼電器KT1，經(jīng)0.5s延時后發(fā)出次要電動機(jī)跳閘脈沖及信號； 當(dāng)電壓繼續(xù)下降至額定電壓的5055%時，KV4、KV5的常閉觸點

51、閉合，起動時間繼電器KT2，經(jīng)10s延時后發(fā)出重要電動機(jī)跳閘脈沖及信號。 如果A相上熔體熔斷，KV1的常閉觸點閉合，常開觸點打開，但因經(jīng)常開觸點KV2、KV3使KM1通電，使KM1的常閉觸點斷開，切斷KT1、KT2的時限回路，防止了誤動作。 如果三相熔體全部熔斷，這時盡管KV1、KV2都誤動，但因KV3接于分路熔體而不動作，使KM1同樣有電，起到了閉鎖作用。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,131,2020/6/27,6.9 電力電容器的保護(hù),一、電容器組的故障類型和應(yīng)裝設(shè)的保護(hù),故障類型,電容器組和斷路器之間連線上的短路； 電容器組內(nèi)部故障及其引出線上的短路； 電容器組回路內(nèi)的單相接地短路； 個別

52、電容器的切除而引起的過電壓等。,應(yīng)裝設(shè)的保護(hù),每臺電容器應(yīng)裝設(shè)熔斷器進(jìn)行保護(hù)； 對于多臺電容器連接而成的電容器組，應(yīng)根據(jù)連接方式的不同裝設(shè)過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、橫差保護(hù)等。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,132,2020/6/27,二、電容器組的過電流保護(hù),動作電流：躲過電容器投運時的沖擊電流，即,式中，Krel取22.5。,靈敏度校驗 ：,1.5,式中， 為最小運行方式下，電容器組首端兩相短路時，流過保護(hù)安裝處的短路電流。,動作時限 ：保護(hù)裝置可不帶時限或帶0.10.2s的短時限。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,133,2020/6/27,三、電容器組的橫差保護(hù),橫差保護(hù)的接線,圖6-61 電容器

53、中性線電流平衡保護(hù)原理接線圖,中性線電流平衡保護(hù)：主要用于保護(hù)雙星形接線電容器組的內(nèi)部故障，其原理接線圖如圖6-61所示。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,134,2020/6/27,橫聯(lián)差動保護(hù)：用于保護(hù)雙三角形接線電容器組的內(nèi)部故障，其原理接線圖如圖6-62所示。,圖6-62 電容器組橫聯(lián)差動保護(hù)原理接線圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,135,2020/6/27,橫差保護(hù)的動作電流,為了防止誤動作，保護(hù)裝置的動作電流應(yīng)躲過正常運行時電流互感器二次側(cè)差動回路中的最大不平衡電流，即,單臺電容器內(nèi)部有50%75%的串聯(lián)元件擊穿時，保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈敏度，即,式中，Krel取2。,式中，Ks為橫差保護(hù)的

54、靈敏系數(shù)，取1.5；Idsq為一臺電容器內(nèi)部50%75%串聯(lián)元件擊穿時二次回路中的不平衡電流。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,136,2020/6/27,四、電容器組的過電壓保護(hù),當(dāng)電容器組所接母線電壓升高時，為保護(hù)電容器組不致?lián)p壞，應(yīng)裝設(shè)過電壓保護(hù)，延時動作于信號或跳閘。,過電壓繼電器的動作電壓按母線電壓不超過110%額定電壓整定，即,式中，Ku為為電壓互感器的變比； UNC為電容器的額定電壓。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,137,2020/6/27,6.10 微機(jī)保護(hù)簡介,一、概述,70年代初期，微機(jī)保護(hù)進(jìn)入理論研究階段，主要是采樣技術(shù)、保護(hù)算法和數(shù)字濾波等方面的研究。 70年代中期，隨著計算機(jī)

55、性能的增強(qiáng)和價格的下降，促使微機(jī)保護(hù)的研究出現(xiàn)了熱潮。 70年代后期，我國開始研究微機(jī)保護(hù)。 1984年初，華北電力大學(xué)研制的第一套微機(jī)距離保護(hù)樣機(jī)投入試運行。 進(jìn)入90年代，微機(jī)保護(hù)技術(shù)已趨于成熟并得到廣泛應(yīng)用。,傳統(tǒng)的繼電保護(hù)都是反映模擬量的保護(hù)，保護(hù)的功能完全由硬件電路來實現(xiàn)；而微機(jī)保護(hù)是反映數(shù)字量的保護(hù)。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,138,2020/6/27,二、微機(jī)保護(hù)的特點,保護(hù)性能好； 靈活性大； 可靠性高 ； 調(diào)試維護(hù)方便 ； 易于獲取附加功能 。,三、微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成,微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成可分為以下六部分：,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：將模擬量輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量，它由電

56、壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能模塊組成。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,139,2020/6/27,微型計算機(jī)系統(tǒng) ：由微處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、接口芯片及定時器等組成。 輸入輸出接口電路：將各種開關(guān)量通過光電耦合電路、并行接口電路輸入到微機(jī)保護(hù)，并將處理結(jié)果通過開關(guān)量輸出電路驅(qū)動中間繼電器以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號警報等功能。 通信接口電路：微機(jī)保護(hù)的通信接口是實現(xiàn)變電站綜合自動化的必要條件，因此，每個保護(hù)裝置都帶有相對標(biāo)準(zhǔn)的通信接口電路。,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,140,2020/6/27,人機(jī)接口電路：包括顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)、打印與報警等，其主要功能

57、用于調(diào)試、整定定值與變比等。 供電電源：通常采用逆變穩(wěn)壓電源，即將直流逆變?yōu)榻涣?，再把交流整流為微機(jī)保護(hù)所需的直流工作電壓。,微機(jī)保護(hù)裝置硬件組成的基本框圖如圖6-63所示。,圖6-63 微機(jī)保護(hù)裝置的硬件組成框圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,141,2020/6/27,四、微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如圖6-64所示。,交流變換器：交流變換器的作用有二： 將從TV、TA上獲得的二次電流、電壓信號變換成與A/D變換芯片電平相匹配的電壓信號； 實現(xiàn)互感器二次回路與微機(jī)保護(hù)A/D變換系統(tǒng)完全電隔離，以提高抗干擾能力。,圖6-64 比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方框圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

58、,142,2020/6/27,前置模擬低通濾波器（ALF）：由R、C元件組成，其作用是阻止頻率高于某一數(shù)值的信號進(jìn)入A/D變換系統(tǒng)。 采樣保持器（S/H）：其作用是在一個極短的時間內(nèi)測量模擬輸入量在該時刻的瞬時值，并在A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換的期間內(nèi)保持其輸出不變，以保證有較高的轉(zhuǎn)換精度。,采樣保持的過程如圖6-65所示。,圖6-65 采樣保持過程示意圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,143,2020/6/27,多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（MPX）：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往要對多路模擬量進(jìn)行采集，通常采用多路模擬信號公用一個A/D轉(zhuǎn)換器，中間用一個多路轉(zhuǎn)換開關(guān)輪流切換各路模擬量與A/D轉(zhuǎn)換器之間的通道，使得在任一時刻只將一路模擬信號輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，從而實現(xiàn)分時轉(zhuǎn)換的目的。 A/D轉(zhuǎn)換器：將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量。,圖6-66為逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的原理圖。,適用范圍：只適用于單極性輸入電壓，即輸入電壓必須為正的。,圖6-66 逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換原理圖,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院,144,2020/6/27,對雙極性模擬量的模數(shù)轉(zhuǎn)換，需要設(shè)置一個直流偏移量，其值為最大允許輸