供电系统的继电保护.pptx

安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X第4章 供电系统的保护第一节第一节 继电保护的基本概念继电保护的基本概念第二节第二节 单端供电网络的保护单端供电网络的保护第三节第三节 电力变压器的保护电力变压器的保护第四节第四节 低压配电系统的保护低压配电系统的保护第五节第五节 供电系统的微机保护供电系统的微机保护安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X第一节第一节 继电保护的基本概念继电保护的基本概念 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X一、一、供电系统的保护供电系统的保护1供电系统中保护装置的作用与类型 在供电系统中需装设不同类型的保护装置，在发生故障时能自动在供电系统中需装设不同类型的保护装置，在发生故障时能自动检测出故障，并且迅速、及时地将故障区域从供电系统中切除，以免检测出故障，并且迅速、及时地将故障区域从供电系统中切除，以免系统设备继续遭到破坏。当系统处于不正常运行，如过载、欠电压等系统设备继续遭到破坏。当系统处于不正常运行，如过载、欠电压等情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全可靠地供电。情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全可靠地供电。供电系统中常见的保护装置类型主要有如下三种：供电系统中常见的保护装置类型主要有如下三种：(1)继继电电保保护护装装置置 是是一一种种能能反反映映供供电电系系统统中中电电气气元元件件（线线路路、变变压压器器、母母线线、用用电电设设备备等等）发发生生故故障障或或处处于于不不正正常常运运行行状状态态、并并动动作作于于断断路路器器跳跳闸闸或发出信号的自动装置，其适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。或发出信号的自动装置，其适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X (2)熔熔断断器器保保护护 广广泛泛适适用用于于高高、低低压压供供电电系系统统。由由于于装装置置简简单单经经济济，在在供供电电系系统统中中应应用用得得相相当当普普遍遍。但但是是它它的的断断流流能能力力较较小小，选选择择性性差差，熔熔体体熔熔断断后后更更换换不不方方便便，不不能能迅迅速速恢恢复复供供电电，因因此此在在要要求求供电可靠性较高的场所不宜用。供电可靠性较高的场所不宜用。(3)低低压压断断路路器器保保护护 又又称称低低压压自自动动开开关关保保护护，由由于于低低压压断断路路器器带带有有多多种种脱脱扣扣器器，能能够够进进行行过过电电流流、过过负负载载、失失电电压压和和欠欠电电压压保保护护等等，而而且且可可作作为为控控制制开开关关进进行行操操作作，因因此此在在对对供供电电可可靠靠性性要要求求较较高高且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X2继电保护装置的基本要求 v 选择性选择性v 快速性快速性v 可靠性可靠性v 灵敏性灵敏性安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(1)可靠性可靠性 保保护护装装置置在在其其保保护护范范围围内内发发生生故故障障时时，必必须须可可靠靠动动作作，不不应拒绝动作，在不该动作的情况下就不应该误动作。应拒绝动作，在不该动作的情况下就不应该误动作。为为了了满满足足可可靠靠性性的的要要求求，保保护护装装置置接接线线应应尽尽可可能能简简单单，力力求求减减少少继继电电器器接接点点，避避免免保保护护装装置置断断线线、短短路路、接接地地和和错错误误的的接接线线，所所有有辅辅助助元元件件如如连连接接端端子子、连连接接导导线线以以及及安安装装施施工工，都都应当十分可靠。应当十分可靠。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(2)灵敏性灵敏性 保保护护装装置置对对其其保保护护区区内内发发生生故故障障或或不不正正常常运运行行状状态态的的反反应应能能力力称称为为灵灵敏敏性性，如如果果保保护护装装置置对对其其保保护护区区内内极极轻轻微微的的故故障障都都能能及及时时地地反反应应动动作作，即即具具有有足足够够的的反反应应能能力力，说说明明保保护护装装置置的的灵灵敏敏度度高高。保保护护装装置置灵灵敏敏与与否否，一一般般都都用用灵灵敏敏系系数数（ks）来来衡衡量量。以以过过电流保护为例，灵敏系数表示为：电流保护为例，灵敏系数表示为：系统在最小运行方式时保护区末端的短路电流；系统在最小运行方式时保护区末端的短路电流；保护装置一次侧动作电流。保护装置一次侧动作电流。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X被保护的电气设备被保护的电气设备 继电保护装置类型继电保护装置类型 最低灵敏度最低灵敏度ks变压器、线路等变压器、线路等所有电气设备所有电气设备 过电流保护过电流保护 5（如满足此要求将使保护复杂时，（如满足此要求将使保护复杂时，灵敏度可降为灵敏度可降为1.25）电流速断保护电流速断保护 2.0 后备保护后备保护 1.2（如满足此要求将使保护过分复（如满足此要求将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可仅杂或在技术上难以实现时，可仅按常见的运行方式和故障类型校按常见的运行方式和故障类型校验灵敏度）验灵敏度）变压器变压器 纵联差动保护纵联差动保护 2.0 310kV电缆线路电缆线路 中性点不直接接地电中性点不直接接地电力网中的零序电流保力网中的零序电流保护护 1.25310kV架空线路架空线路 1.50继电保护装置灵敏度继电保护装置灵敏度 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(3)选择性选择性 当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，切除故障，而供电系统的其他无故障部分继续运行，满足这一要切除故障，而供电系统的其他无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就叫有选择性。求的动作就叫有选择性。k点点故故障障安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(4)速动性速动性 保保护护装装置置在在尽尽可可能能的的条条件件下下，应应尽尽快快地地动动作作切切除除事事故故，以以减减少少对对用用电电设设备备的的影影响响，如如果果故故障障能能在在0.2s内内切切除除，则则一一般般电电动动机机就就不不会会停停转转。迅迅速速的的动动作作还还能能减减轻轻对对系系统统的的破破坏坏程程度度，减减轻轻对对元元件件的的损损害害程程度度，减减少少用用户户在在低低电电压压下下工工作作的的时时间间和和停停电电时间，加速恢复正常运行的过程，提高系统的稳定性。时间，加速恢复正常运行的过程，提高系统的稳定性。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X二、继电器与继电特性二、继电器与继电特性1继电器继电器是组成继电保护装置的基本元件。继电器是组成继电保护装置的基本元件。它是一种能自动执行断、续控制它是一种能自动执行断、续控制的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变化，如触点打开、闭合，或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现化，如触点打开、闭合，或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现“通通”、“断断”控制的作用。控制的作用。v 按反应的物理量分为：电流继电器、电压继电器、气体继电器按反应的物理量分为：电流继电器、电压继电器、气体继电器v 按实现的型式分为：电磁式、感应式、数字式按实现的型式分为：电磁式、感应式、数字式v 按继电器在保护回路中所起的作用分为：按继电器在保护回路中所起的作用分为：量度继电器、时间继电器、量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器中间继电器、信号继电器、出口继电器安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X例如例如过电流继电器过电流继电器 来自电流互感器二次侧的电流来自电流互感器二次侧的电流I，加入到过电流继电器的输入端。，加入到过电流继电器的输入端。当电流当电流I大于由继电器的安装位置和工作任务而预先给定的动作值大于由继电器的安装位置和工作任务而预先给定的动作值Iop时，比较环节有输出。时，比较环节有输出。在电磁型继电器中，由于需要靠电磁转矩驱动在电磁型继电器中，由于需要靠电磁转矩驱动机械触点的转动与闭合，需要一定的功率和时间，继电器有自身固有机械触点的转动与闭合，需要一定的功率和时间，继电器有自身固有动作时间（几毫秒），一般的干扰不会造成误动；动作时间（几毫秒），一般的干扰不会造成误动；在数字型继电器中，在数字型继电器中，由于其动作速度快、功率小，为提高动作的可靠性并防止干扰信号引由于其动作速度快、功率小，为提高动作的可靠性并防止干扰信号引起的误动作，故考虑了必须使测量值大于动作值的持续时间超过起的误动作，故考虑了必须使测量值大于动作值的持续时间超过23ms时，继电器才能动作于输出。时，继电器才能动作于输出。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X2继电特性为保证继电器动作后可靠地有输出，防止当输入电流在整定值附近波动时输为保证继电器动作后可靠地有输出，防止当输入电流在整定值附近波动时输出不停地跳变，对继电器有明确的动作特性要求。出不停地跳变，对继电器有明确的动作特性要求。例例如如过过电电流流继继电电器器，流流过过正正常常状状态态下下的的电电流流I时时不不动动作作，输输出出高高电电平平E0（或或其其触触点点是是开开的的）；只只有有其其流流过过的的电电流流大大于于动动作作电电流流Iop时时才才能能够够迅迅速速起起动动、稳稳定定可可靠靠地地输输出出低低电电平平E1（或或闭闭合合其其触触点点）；一一旦旦流流过过继继电电器器的的电电流流减减小小，并并小小于于返返回回电电流流Ire（其其值值能能够够确确保保继继电电器器复复位位到到初初始始状状态态），继继电电器器又又能能立立即即返返回回到到输输出出高高电电平平E0（或或触触点点重重新新打打开开）。无无论论起起动动和和返返回回，继继电电器器的的动动作作都都是是明明确确的的，它它不不可可能能停停留留在在某某一一个个中中间间位置，这种动作特性常称之为位置，这种动作特性常称之为“继电特性继电特性”。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X其中，返回电流Ire与起动电流Iop的比值称为继电器的返回系数返回系数kre，为了保证动作后输出状态的稳定性和可靠性，过电流继电器的返回系数恒小于1。在实际应用中，常常要求过电流继电器有较高的返回系数，如0.850.95。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件XDL与GL的比较 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X三、继电保护用的电流互感器三、继电保护用的电流互感器 1电流互感器的10%误差曲线 供电系统中主要是采用电流保护，下面着重对电流互感器的两个重要方面进行介绍 电流互感器的电流误差是指测出的电流kTAI2对实际电流I1的相对误差百分值，即 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X 所谓电流互感器的10%误差曲线，是指互感器的电流误差为10%时一次电流对其额定电流的倍数 k=与二次侧负荷阻抗 的关系曲线安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X2电流互感器与电流继电器的接线方式 为了表述继电器电流为了表述继电器电流Ik与电流互感器二次侧电流与电流互感器二次侧电流 的关系，的关系，特引入一个接线系数特引入一个接线系数kkx式中式中 流入电流互感器的电流；流入电流互感器的电流；电流互感器二次侧电流。电流互感器二次侧电流。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X电流互感器与电流继电器之间的接线方式有：电流互感器与电流继电器之间的接线方式有：三相三继电器式完全星形接线三相三继电器式完全星形接线 两相两继电器式不完全星形接线两相两继电器式不完全星形接线 两相三继电器式不完全星形接线两相三继电器式不完全星形接线 两相一继电器电流差式接线两相一继电器电流差式接线 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(1)(1)三相三继电器式接线三相三继电器式接线 所用保护元件最多所用保护元件最多 所有短路电流都会通过所有短路电流都会通过继电器反映出来，产生相继电器反映出来，产生相应的保护动作。应的保护动作。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(2)(2)两相两继电器式接线和两相三继电器式接线两相两继电器式接线和两相三继电器式接线 两相式接线两相式接线 所用元件较少所用元件较少 未接互感器的单相短路故障不能保护未接互感器的单相短路故障不能保护 采用两相三继电器接线提高灵敏度采用两相三继电器接线提高灵敏度 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(3)(3)两相一继电器式接线（两相差式接线）两相一继电器式接线（两相差式接线）流入继电器的电流为两相流入继电器的电流为两相电流互感器二次侧电流之差电流互感器二次侧电流之差 不同短路电流通过继电器不同短路电流通过继电器有不同的灵敏度。有不同的灵敏度。不能反应出第三相（不能反应出第三相（B B相）相）的单相接地短路故障的单相接地短路故障 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X接线系数接线系数kkx的值的值 项 目 三相三继电器 两相两继电器 两相一继电器 两相三继电器 三相短路 111A、C相短路 1121A、B或B、C相短路 1111 引入接线系数后，电流互感器一次侧电流与流入电流继电器引入接线系数后，电流互感器一次侧电流与流入电流继电器电流的关系为：电流的关系为：式中式中 KTA 电流互感器的变流比；电流互感器的变流比；I1、I2 电流互感器一次侧、二次侧电流；电流互感器一次侧、二次侧电流；Ik 流入电流继电器的电流。流入电流继电器的电流。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X三种接线方式性能比较三种接线方式性能比较三相三三相三继电器继电器两相两两相两继电器继电器两相一两相一继电器继电器可靠性可靠性灵敏性灵敏性最好最好较好较好差差经济性经济性差差较好较好最好最好适用适用场合场合中性点接地中性点接地电网电网中性点不接中性点不接地电网地电网10kV以下和以下和高压电动机高压电动机保护保护安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X第二节单端供电网络的保护第二节单端供电网络的保护 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X 所谓定时限，是指过电流保护的动作时限是固定的，与通过其上电流的大小无关。一、过电流保护一、过电流保护 当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，使断路器跳闸或给出报警信号，这种继电保护称为过电流保护。1.定时限过电流保护定时限过电流保护安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X 由电流继电器由电流继电器1KA与与2KA、时间继电器时间继电器KT和信号继电器和信号继电器KS组成。其中，组成。其中，1KA、2KA是测量是测量元件，用来判断通过线路电流是元件，用来判断通过线路电流是否超过预设值；否超过预设值；KT为延时元件，为延时元件，它以适当的延时来保证装置动作它以适当的延时来保证装置动作有选择性；有选择性；KS用来发出保护动作用来发出保护动作的信号的信号 定时限过电流保护的原理图定时限过电流保护的原理图(1)定时限过电流保护的原理接线定时限过电流保护的原理接线 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X 正常运行时，1KA、2KA、KT、KS的触点都是断开的，当被保护区故障或电流过大时，1KA或2KA动作，通过其触点起动时间继电器KT，经过预定的延时后，KT的触点闭合，将断路器QF的跳闸线圈YR接通，QF跳闸，同时起动了信号继电器KS，信号牌掉下，并接通灯光或音响信号。这样，不正常状态或故障被切除。定时限过电流保护的展开图定时限过电流保护的展开图 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X 为保证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，为保证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，显然保护装置的起动电流必须整定得大于该线路上出现的最大负显然保护装置的起动电流必须整定得大于该线路上出现的最大负荷电流；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自起荷电流；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自起动电流作用下保护装置必须能够返回，其返回电流应大于负荷自动电流作用下保护装置必须能够返回，其返回电流应大于负荷自起动电流。一般情况下，负荷自起动电流大于最大负荷电流，因起动电流。一般情况下，负荷自起动电流大于最大负荷电流，因此往往以负荷自起动电流决定过电流保护的起动电流。此往往以负荷自起动电流决定过电流保护的起动电流。(2)定时限过电流保护的工作原理定时限过电流保护的工作原理 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X定时限过电流保护的动作电流定时限过电流保护的动作电流 式中式中 Iop 继电器的动作电流（一次侧）；继电器的动作电流（一次侧）；保护装置的可靠系数，保护装置的可靠系数，一般取一般取1.151.25；自起动系数，由负荷性质及线路接线决定，一般取自起动系数，由负荷性质及线路接线决定，一般取1.53；Kre 保护装置的返回系数，保护装置的返回系数，工程上一般采用工程上一般采用0.850.95；计算负荷电流。计算负荷电流。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(3)按选择性要求整定过电流保护的动作时限按选择性要求整定过电流保护的动作时限 各级过电流保护中时间继电器KT的延时时限是按阶梯原则来整定的 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X 定时限过电流保护的动作时限整定和配合定时限过电流保护的动作时限整定和配合 为为了了保保证证前前后后两两级级保保护护装装置置动动作作的的选选择择性性，在在后后一一级级保保护护装装置置的的线线路路首首端端k点点发发生生三三相相短短路路时时，前前一一级级保保护护的的动动作作时时间间应应比比后后一一级级保保护护的的动动作作时时间间要要大大一一个个时时间间差差 ，对对于于定定时时限限保保护护装装置置，一一般取般取0.5s（对于微机型过电流保护，对于微机型过电流保护，常取常取0.35s）。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(4)过电流保护灵敏系数的校验过电流保护灵敏系数的校验 定时限过电流保护的灵敏系数是以其保护末端最小短路电流与动作电流Iop之比ks来衡量，要求ks1.31.5。对于中性点不接地的供电系统，最小短路电流出现在最小运行方式下末端两相短路时的短路电流，故=安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(1)反时限过电流保护的原理接线反时限过电流保护的原理接线 2.反时限过电流保护反时限过电流保护a)原理图 b)展开图安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(2)反时限过电流保护的整定配合反时限过电流保护的整定配合 a)短路点距离与动作时间的关系 b)反时限动作特性曲线安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X方法为：从距离电源最远的保护装置2开始。根据IopK2和选定的动作时限选择相应的GL-10系列继电器的动作特性曲线 根据2WL首端K2短路时的计算n2=(考虑互感器2的变比)，查得实际动作时间t2，其它点根据动作电流倍数和动作时限曲线得到曲线2。t1=t2+tK2短路电流同样流经保护装置1，此时n1=(考虑互感器1的变比)，由n1和t1得时间特性曲线，再对应到10倍动作时限上，再计算各点的动作电流倍数得曲线1。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件XGL-10（20）系列继电器的时限特性曲线）系列继电器的时限特性曲线 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件Xq 定定时时限限过过电电流流保保护护的的优优点点是是：动动作作时时间间准准确确，容容易易整整定定。而而且且不不论论短短路路电流大小，动作时间是一定的，不会因短路电流小而动作时间长。电流大小，动作时间是一定的，不会因短路电流小而动作时间长。q 定定时时限限过过电电流流保保护护的的缺缺点点是是：继继电电器器数数目目较较多多，接接线线比比较较复复杂杂。在在靠靠近近电源处短路时，保护装置的动作时间太长。电源处短路时，保护装置的动作时间太长。q 反反时时限限过过电电流流保保护护的的优优点点是是：可可采采用用交交流流操操作作，接接线线简简单单，所所用用保保护护设设备备数数量量少少，因因此此这这种种方方式式简简单单经经济济，在在工工厂厂供供电电系系统统中中的的车车间间变变电电所所和和配配电电线路上用得较多。线路上用得较多。q 反反时时限限过过电电流流保保护护的的缺缺点点是是：整整定定、配配合合较较麻麻烦烦，继继电电器器动动作作时时限限误误差差较较大大，当当距距离离保保护护装装置置安安装装处处较较远远的的地地方方发发生生短短路路时时，其其动动作作时时间间较较长长，延延长了故障持续时间。长了故障持续时间。3、定时限与反时限过电流保护的比较、定时限与反时限过电流保护的比较 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X二、电流速断保护二、电流速断保护 定时限过电流保护装置的时限一经整定便不能变动，如下图所示，当k3处发生三相短路故障时，断路器QF3处继电保护动作时间必须经过 才能动作，达不到速动性的目的。为了减小本段线路故障下的事故影响范围，当过电流保护的动作时限大于0.7s时，便需设置反应电流增大而瞬时动作的电流保护即电流速断保护，以保证本段线路的短路故障能迅速地被切除。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X具有电流速断和定时限过电流保护的原理线路图安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X 电电流流速速断断保保护护的的动动作作电电流流必必须须按按躲躲过过它它所所保保护护线线路路末末端端在在最最大大运运行方式下发生的短路电流来整定。行方式下发生的短路电流来整定。式中式中 Iop.k速断保护动作电流；速断保护动作电流；kk 可靠系数，一般可取可靠系数，一般可取1.21.3；被保护线路末端短路时的最大短路电流。被保护线路末端短路时的最大短路电流。速断保护的灵敏度是在系统最小运行方式下保护安装处两相短路电流与其动作电流Iop之比，即=安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X线路电流速断保护的保护区线路电流速断保护的保护区安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X电流速断保护的“死区”及其弥补 由由于于电电流流速速断断保保护护的的动动作作电电流流是是按按被被保保护护线线路路末末端端的的最最大大短短路路电电流流来来整整定定的的，因因而而其其动动作作电电流流会会大大于于被被保保护护范范围围末末端端的的短短路路电电流流，这这使使得得保护装置不能保护全段线路，出现一段保护装置不能保护全段线路，出现一段“死区死区”。速断保护只能保护线路的一部分，而不能保护线路的全长。速断保护只能保护线路的一部分，而不能保护线路的全长。为为了了弥弥补补死死区区得得不不到到保保护护的的缺缺点点，在在装装设设电电流流速速断断保保护护的的线线路路上上，必必须须配配备备带带时时限限的的过过电电流流保保护护。在在电电流流速速断断的的保保护护区区内内，速速断断保保护护为为主主保保护护，过过电电流流保保护护为为后后备备保保护护；而而在在电电流流速速断断保保护护的的死死区区内内，过过电电流流保保护为基本保护。护为基本保护。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X定时限过电流保护与电流速断保护配合的动作时间示意图安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X例 某工厂10kV供电线路，已知计算负荷电流 =180A，=1.5，在最大运行方式下末端和始端的短路电流分别为 2300A，4600A；在最小运行方式时，2200A，4400A，线路末端出线保护动作时间为0.5s，线路首端保护的继电器为非全星形联结，试整定该保护各个参数。解：1)过电流保护整定如下：=1.5180A=270A，选用300/5A电流互感器，=300/5=60。保护动作一次侧电流=继电器1KA动作电流=6.35A,取6.5A=时间继电器的整定时限 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X保护灵敏度=2)因动作时限大于0.7s，需加速断保护装置，其整定计算如下：一次动作电流=继电器2KA的动作电流=，取48A速断保护的灵敏度=安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X阶段式（三段式）保护的应用阶段式（三段式）保护的应用安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X三、低电压保护三、低电压保护1.低电压闭锁的过电流保护低电压闭锁的过电流保护 定时限过电流保护的动作电流是按躲过最大负荷电流来整定的，在某些情况下可能满足不了灵敏度要求。为此，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X2.用于电动机的低电压保护用于电动机的低电压保护 电动机采用低电压保护的目的是当电网电压降低到某一数值时，低电压保护动作，将不重要的或不允许自起动的电动机从电网切除，以保证重要电动机在电网电压恢复时顺利地自起动。1)在电网发生故障时往往伴随着电压暂时下降甚至消失，当故障切除后系统电压又恢复时，为了保证重要电动机此时能顺利自起动，对不重要和不准许自起动的电动机，可装设动作电压为(60%70%)UN、时限为0.51.5s的低电压保护，即=2)对于由于生产工艺或技术、安全的要求不允许“长期”失电后再自起动的电动机，可装设动作电压为(50%55%)UN、时限为(510)s的低电压保护。即=安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X四、中性点非有效接地系统的单相接地保护四、中性点非有效接地系统的单相接地保护 用户供电系统采取中性点非有效接地方式，当发生单相接地时，流经故障点的电流IC由线路相对地的分布电容决定（IC为正常时每相对地电容电流的3倍），比负荷电流小得多，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对接于线电压上负荷的供电没有影响，因此在一般情况下允许系统再继续运行12h。但是，在单相接地以后，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高到 倍，如果流过故障点的接地电流数值较大，就会在接地点产生间歇性电弧以致引起约3.5倍的过电压、损坏绝缘，故障有可能进一步扩大成为相间或两相对地短路。此时，应及时发出信号，以便工作人员查找发生接地的线路，采取措施予以消除；特别是，当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。因此，根据中性点非有效接地系统发生单相接地时的特点，对供电系统应当装设绝缘监测装置，必要时还装设零序电流保护。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X1.绝缘监视装置绝缘监视装置 其利用供电系统单相接地后出现的零序电压给出信号。在中性点非有效接地的供电系统中，只要本级电压网络中发生单相接地故障，则在同一电压等级的所有母线上都将出现数值较高的零序电压。利用这一特点，在变电所的母线上一般装设网络单相接地的绝缘监视装置，它利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号，表明本级电压网络中出现了单相接地。在供电系统中常用三相五芯柱式电压互感器或三只三绕组单相电压互感器作中性点不接地系统的绝缘监测装置安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X绝缘监视装置的绝缘监视装置的保护方法简单，但给出信号没有选择性，值班人员想判别出故障发生在哪一条线路上，还需要依次断开各条线路来寻找。若断开某线路时接地信号能消失，即表明故障是在该线路上。这种监视装置可用于出线不太多、负荷电流允许短时间内切断的供电网中。此外，在电网正常运行时，由于电压互感器本身有误差以及高次谐波电压的存在，开口三角形绕组有不平衡电压输出，因此继电器的动作电压要躲过这一不平衡电压，一般整定为15V。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X 利用单相接地故障线路的零序电流较非故障线路大的特点，实现有选择性地发出信号或动作于跳闸，此即线路的零序电流保护。当供电系统某一线路发生单相接地故障时，其他线路上都会出现不平衡的电容电流（零序电流），而这些非故障线路属于正常线路，其保护装置不应动作，因此，非故障线路保护装置的动作电流应至少大于本线路的电容电流。2.零序电流保护零序电流保护 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X五五 过负荷保护过负荷保护 其动作电流整定其动作电流整定为为 Ic所保护线路的计算电流。所保护线路的计算电流。对于可能时常出现过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护，延时动作于信号，必要时可动作于跳闸。动作时间一般整定为1015s 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X第三节电力第三节电力变压器的保护变压器的保护 安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X一、一、概述概述 1 1变压器易产生的故障和不正常工作状态变压器易产生的故障和不正常工作状态 变压器故障变压器故障及不正常工作状态及不正常工作状态变压器故障变压器故障不正常工作状态不正常工作状态内部故障内部故障线圈的相间短线圈的相间短路、匝间或层路、匝间或层间短路、单相间短路、单相接地短路以及接地短路以及烧坏铁心等。烧坏铁心等。外部故障外部故障套管及引出线套管及引出线上的短路和接上的短路和接地。地。过负荷、温升过过负荷、温升过高以及油面下降高以及油面下降超过了允许程度超过了允许程度等。等。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X2 2电力变压器上常见的继电保护装置电力变压器上常见的继电保护装置 对于电力变压器的常见故障及异常运行状态，一般应装设下列保护：对于电力变压器的常见故障及异常运行状态，一般应装设下列保护：(1)差动保护或电流速断保护差动保护或电流速断保护 反应变压器的内、外部故障，瞬时动作于跳反应变压器的内、外部故障，瞬时动作于跳 闸。闸。(2)瓦斯保护瓦斯保护 反应变压器的内部故障或油面降低，瞬时动作于信号或跳闸。反应变压器的内部故障或油面降低，瞬时动作于信号或跳闸。(3)过电流保护过电流保护 反应变压器外部短路引起的过电流，带时限动作于跳闸，反应变压器外部短路引起的过电流，带时限动作于跳闸，可作为上述保护的后备。可作为上述保护的后备。(4)过负荷保护过负荷保护 反应过载而引起的过电流，一般作用于信号。反应过载而引起的过电流，一般作用于信号。(5)温度保护温度保护 反应变压器油、绕组温度升高或冷却系统的故障，反应变压器油、绕组温度升高或冷却系统的故障，动作于信号或跳闸。动作于信号或跳闸。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X二电力变压器的瓦斯保护二电力变压器的瓦斯保护 1.1.瓦斯保护工作原理瓦斯保护工作原理电电力力变变压压器器通通常常是是利利用用变变压压器器油油作作为为绝绝缘缘和和冷冷却却介介质质。当当变变压压器器油油箱箱内内故故障障时时，在在故故障障电电流流和和故故障障点点电电弧弧的的作作用用下下，变变压压器器油油和和其其他他绝绝缘缘材材料料会会因因受受热热而而分分解解，产产生生大大量量气气体体。气气体体排排出出的的多多少少以以及及排排出出速速度度，与与变变压压器器故故障障的的严严重重程程度度有有关关。利利用用这这种种气气体体来来实实现现保保护护的的装装置置，称称为为瓦瓦斯保护。斯保护。对对于于容容量量在在800kVA及及以以上上的的油油浸浸式式变变压压器器和和400kVA及及以以上上的的户户内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X瓦瓦斯斯继继电电器器（气气体体继继电电器器），安安装装于于变变压压器器油油箱箱与与油油枕枕之之间间的的连连通通管管上上，如如图图4-18a)所所示示。为为让让变变压压器器的的油油箱箱内内产产生生的的气气体体顺顺利利通通过过与与瓦瓦斯斯继继电电器器连连接接的的管管道道流流入入油油枕枕，应应保保证证连连通通管管对对变变压压器器油油箱箱顶顶盖盖有有2%4%的的倾倾斜斜度度，变变压压器器安装应取安装应取1%1.5%的倾斜度。的倾斜度。2.2.瓦斯继电器的安装瓦斯继电器的安装 图图4-18 a)瓦斯继电器在变压器上的安装瓦斯继电器在变压器上的安装 1 变压器油箱变压器油箱 2 联通管联通管 3 瓦斯继电器瓦斯继电器 4 油枕油枕安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X图图4-18 b)FJ3-80FJ3-80型开口杯式瓦斯继电器的结构示意图型开口杯式瓦斯继电器的结构示意图1 1盖盖；2 2容容器器；3 3上上油油杯杯；4 4永永久久磁磁铁铁；5 5上上动动触触点点；6 6上上静静触触点点；7 7下下油油杯杯；8 8永永久久磁磁铁铁；9 9下下动动触触点点；1010下下静静触触点点；1111支支架架；1212下下油油杯杯平平衡衡锤锤；1313下下油油杯杯转转轴轴；1414挡挡板板；1515上上油油杯杯平平衡衡锤；锤；1616上油杯转轴；上油杯转轴；1717放气阀；放气阀；1818接线盒接线盒 3.3.瓦斯继电器的结构瓦斯继电器的结构。瓦斯继电器有瓦斯继电器有浮筒式浮筒式和和开口杯式开口杯式 开口杯式结构及工作：开口杯式结构及工作：(1)(1)变变压压器器正正常常运运行行时时，上上开开口口杯杯3及及下下开开口口杯杯7都都浸浸在在油油内内，均均受受到到浮浮力力。因因平平衡衡锤锤的的重重量量所所产产生生的的力力矩矩大大于于开开口口杯杯（包包括括杯杯内内的的油油重重）一一侧侧的的力力矩矩，开开口口杯杯处处于于向向上上倾倾斜斜的的位位置置，此时上、下两对触点都是断开的。此时上、下两对触点都是断开的。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X(2)(2)变变压压器器内内部部发发生生轻轻微微故故障障时时，产产生生的的气气体体聚聚集集在在继继电电器器的的上上部部，迫迫使使继继电电器器内内油油面面下下降降，上上浮浮子子的的开开口口杯杯3逐逐渐渐露露出出油油面面，浮浮力力逐逐渐渐减减小小，上上油油杯杯因因其其中中盛盛有有残残余余的的油油而而使使其其力力矩矩大大于于另另一一端端平平衡衡锤锤的的力力矩矩而而降降落落，这这时时上上接接点点闭闭合合而而接接通通信信号号回回路路，这这称称之之为为“轻轻瓦瓦斯斯动动作作”。(3)(3)当当变变压压器器内内部部发发生生严严重重故故障障时时，产产生生的的大大量量气气体体或或强强烈烈的的油油流流将将冲冲击击挡挡板板14，使使下下开开口口杯杯7立立刻刻向向下下转转动动，使使下下触触点点接接通通跳跳闸闸回回路，这称之为路，这称之为“重瓦斯动作重瓦斯动作”。(4)(4)如如果果变变压压器器油油箱箱漏漏油油，使使得得瓦瓦斯斯继继电电器器内内的的油油也也慢慢慢慢流流尽尽，先先是是继继电电器器的的上上油油杯杯下下降降，发发出出信信号号，接接着着继继电电器器的的下下油油杯杯下下降降，使断路器跳闸。使断路器跳闸。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X4.4.变压器瓦斯保护动作后的故障分析变压器瓦斯保护动作后的故障分析 收收集集瓦瓦斯斯继继电电器器内内的的气气体体做做色色谱谱分分析析，如如无无气气体体，应应检检查查二二次次回路和瓦斯继电器的接线柱及引线绝缘是否良好；回路和瓦斯继电器的接线柱及引线绝缘是否良好；检查油位、油温、油色有无变化；检查油位、油温、油色有无变化；检查防爆管是否爆裂喷油；检查防爆管是否爆裂喷油；检查变压器外壳有无变形，焊缝是否开裂喷油；检查变压器外壳有无变形，焊缝是否开裂喷油；如如果果经经检检查查未未发发现现任任何何异异常常，而而确确定定是是因因二二次次回回路路故故障障引引起起误误动作时，可退出瓦斯保护，投入其他保护，试送变压器，并密切监视；动作时，可退出瓦斯保护，投入其他保护，试送变压器，并密切监视；在瓦斯保护的动作原因未查清前，不得合闸送电。在瓦斯保护的动作原因未查清前，不得合闸送电。安徽工程科技学院电气工程系供电技术电子课件X三、三、变压器的电流保护变压器的电流保护 1 1变压器的过电流保护和电流速断保护变压器的过电流保护和电流速断保护 规规程程规规定定，电电压压10kV及及以以下下、容容量量在在10MVA及及以以下下的的变变压压器器，对对其其内内部部、套套管管及及引引出出线线的的短短路路故故障障应应采采用用电电流流速速断断保保护护；3566kV及及以以下下中中小小容容量量的的降降压压变变压压器器，对对其其外外部部相相间间短短路路引引起起的的过过电电流流，宜宜采采用用过过电电流流保保护护。同同时时，对对于于供供电电系系统统中中单单侧侧电电源源的的双双绕绕组组或或三三绕绕组组变变