1、電力工程基礎(chǔ),魏 佳 丹 Tel: 84892313(o)Email: 南京航空航天大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院 電氣工程系（智能樓403房間）,南京航空航天大學(xué) 電力工程基礎(chǔ),第六章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù),6-1 繼電保護(hù)的基本知識(shí),6-2 常用保護(hù)繼電器,6-3 線路的電流電壓保護(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),6-9 電力電容器的保護(hù),6-4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù),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),1、故障類型：,“變壓器油箱內(nèi)部故障”,“變壓器油箱外部故障”,2、應(yīng)裝設(shè)的保護(hù):,6.7 電力變壓器的保

2、護(hù),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(diǎn)在變壓器油箱內(nèi)發(fā)生輕微故障時(shí)動(dòng)作，作用于信號(hào)輕瓦斯動(dòng)作； 另一對觸點(diǎn)在變壓器油箱內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)動(dòng)作，作用于跳閘重瓦斯動(dòng)作。,瓦斯繼電器有兩對靈敏的觸點(diǎn)：,圖6-43 瓦斯繼電器安裝示意圖 1變壓器油箱 2連接管 3氣體繼電器 4油枕,6.7 電力變壓器的保護(hù),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(dòng)觸點(diǎn) 6上靜觸點(diǎn) 7下油杯 8永久磁鐵 9下動(dòng)觸

3、點(diǎn) 10下靜觸點(diǎn) 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(yùn)行：上、下觸點(diǎn)均斷開。 油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障：上觸點(diǎn)合，發(fā)出信號(hào)輕瓦斯動(dòng)作。 油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障：下觸點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘脈沖重瓦斯動(dòng)作。 變壓器漏油使油面降低：首先是上觸點(diǎn)閉合發(fā)出報(bào)警信號(hào)，然后下觸點(diǎn)閉合發(fā)出跳閘脈沖。,6.7 電力變壓器的保護(hù),變壓器瓦斯保護(hù)的接線圖（圖6-45）,優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)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(diǎn)：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(dòng)作的，而油流

4、速度的不穩(wěn)定可能造成觸點(diǎn)的抖動(dòng)，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。,6.7 電力變壓器的保護(hù),三、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(dòng)作電流,躲過變壓器二次側(cè)母線短路時(shí)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(shí)的最大勵(lì)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(shí)，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(shí)，可采用三相式或兩相三繼電器式接線。,6.7 電力變壓器的保護(hù),靈敏度校驗(yàn)：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(yàn)，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

5、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),1. 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理,雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理接線如圖6-46所示。,若靈敏度不滿足要求，可改用差動(dòng)保護(hù),6.7 電力變壓器的保護(hù),內(nèi)部短路時(shí)（k2點(diǎn)）,或,繼電器動(dòng)作。,圖6-46 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖,雙側(cè)電源,單側(cè)電源,6.7 電力變壓器的保護(hù),正常運(yùn)行或外部短路時(shí)（k1點(diǎn)）：,繼電器不動(dòng)作。,2. 差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流,（1）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

6、側(cè)線電流之間有30的相位差，如果兩側(cè)的電流互感器采用相同的接線方式，將會(huì)在差動(dòng)回路中產(chǎn)生很大的不平衡電流。,6.7 電力變壓器的保護(hù),圖6-47 Y，d11接線變壓器差動(dòng)保護(hù)接線和相量圖 a）接線圖 b）相量圖,6.7 電力變壓器的保護(hù),（2）由電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流,（3）由兩側(cè)電流互感器型號(hào)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(dòng)繼電器中的平衡線圈來進(jìn)行補(bǔ)償。,解決辦法：在整定計(jì)算時(shí)引入一個(gè)同型系數(shù)Ksam ，若兩側(cè)TA型號(hào)不同取1；兩側(cè)TA型號(hào)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(shí)際變比大于計(jì)算變比。因此，正常運(yùn)行時(shí)

7、差動(dòng)回路中將會(huì)有不平衡有電流流過。,兩側(cè)的電流互感器的型號(hào)不同，它們的磁化特性也就不同，因此，在差動(dòng)回路中將產(chǎn)生不平衡電流。,6.7 電力變壓器的保護(hù),（4）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,（5）由變壓器勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流,勵(lì)磁涌流波形中含有很大的非周期分量，它偏于時(shí)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(shí)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(huì)改變，從而將就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡電流流入差動(dòng)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(shí)，就可能產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流（勵(lì)磁涌流）。

8、,6.7 電力變壓器的保護(hù),在差動(dòng)保護(hù)中，減小勵(lì)磁涌流影響的方法有：,采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)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(lì)磁涌流的差動(dòng)保護(hù)。 利用二次諧波制動(dòng)而躲開勵(lì)磁涌流。,結(jié)論：變壓器差動(dòng)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(dòng)保護(hù)的靈敏度是完全可以的。,6.7 電力變壓器的保護(hù),第六章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù),6-1 繼電保護(hù)的基本知識(shí),6-2 常用保護(hù)繼電器,6-3 線路的電流電壓保護(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),6-9 電力電容器的保護(hù),6-4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù),6.9 電

9、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(gè)別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(tái)電容器應(yīng)裝設(shè)熔斷器進(jìn)行保護(hù)； 對于多臺(tái)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。,二、電容器組的過電流保護(hù),動(dòng)作電流：躲過電容器投運(yùn)時(shí)的沖擊電流，即,式中，Krel取22.5。,靈敏度校驗(yàn) ：,1.5,式中， 為最小運(yùn)行方式下，電容器組首端兩相短路時(shí)，流過保護(hù)安裝處的短路電流。,動(dòng)作時(shí)限 ：保護(hù)裝置可不帶時(shí)限或帶0.10.2s

10、的短時(shí)限。,6.9 電力電容器的保護(hù),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。,6.9 電力電容器的保護(hù),橫聯(lián)差動(dòng)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(dòng)保護(hù)原理接線圖,6.9 電力電容器的保護(hù),橫差保護(hù)的動(dòng)作電流,為了防止誤動(dòng)作，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)躲過正常運(yùn)行時(shí)電流互感器二次側(cè)差動(dòng)回路中的最大不平衡電流，即,單臺(tái)電容器內(nèi)部有50%75%的串聯(lián)元件擊穿時(shí)，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)的靈敏系數(shù)，取1.5；QN為單臺(tái)電容器的額定容量; 為電容器內(nèi)部串聯(lián)元件的擊穿率，