新能源应用技术新能源应用技术 李伟鹏李伟鹏 电力系统继电保护电力系统继电保护E lectric Power S ystem R elay Protection第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 继电保护的基础知识继电保护的基础知识第第三三章章 输电线路接地保护输电线路接地保护第第四四章章 电网的距离保护电网的距离保护第第五五章章 电力变压器保护电力变压器保护第第六六章章 同步发电机保护同步发电机保护第第七七章章 母线保护母线保护目目 录录第一章第一章 绪论绪论本章主要内容本章主要内容一、继电保护的任务一、继电保护的任务二、继电保护装置构成基本原理和组成二、继电保护装置构成基本原理和组成三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求四、继电保护技术的发展四、继电保护技术的发展电力系统运行状态电力系统运行状态1.1.正常运行正常运行2.2.故障故障3.3.不正常运行不正常运行断线断线 短路短路三相短路、三相短路、 两相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短及变压器绕组间的匝间短路等路等单相断线单相断线 两相断线两相断线过负荷、过负荷、 过电压过电压频率降低频率降低 、系统振荡等、系统振荡等上页下页返回一、继电保护的任一、继电保护的任务务 1.1.当电力系统中某电气元件发生故当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动地、迅速地、有选择地将障时，能自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。恢复正常运行。 2.2.当当电电力力系系统统中中电电气气元元件件出出现现不不正正常常运运行行状状态态时时，能能及及时时反反应应并并根根据据运运行行维护的条件发出信号或跳闸。维护的条件发出信号或跳闸。上页下页返回根据逻辑元件传送的根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护信号，最后完成保护装置所担负的任务。装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时发信号；正常运行时不动作。正常运行时不动作。 二、保护装置构成二、保护装置构成基基 本原理和组本原理和组成成测量测量逻辑逻辑执行执行被测物被测物理量理量整定值整定值跳闸或跳闸或信号信号测量从被保护对象输入测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整等），并与已给定的整定值进行比较，根据比定值进行比较，根据比较结果给出较结果给出“是是”、“非非”、“大于大于”、“不不大于大于”等具有等具有“0”或或“1”性质的一组逻辑性质的一组逻辑信号，从而判断保护是信号，从而判断保护是否应该启动否应该启动 。根据测量部分输出量根据测量部分输出量的大小、性质、输出的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传号，并将有关命令传给执行元件。给执行元件。 上页下页返回继电保护装置的分类继电保护装置的分类继电保护装置继电保护装置按保护按保护对象分对象分按保护按保护原理分原理分按故障按故障类型分类型分按保护按保护技术分技术分按保护按保护作用分作用分输电线路保护发电机保护变压器保护电动机保护母线保护机电型保护整流型保护晶体管型保护集成电路型保护微机保护电流保护电压保护距离保护差动保护方向保护零序保护主保护后备保护辅助路保护相间短路保护接地故障保护匝间短路保护断线保护失步保护失磁保护及过激磁保护上页下页返回对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求: 三、对继电保护的基三、对继电保护的基本要求本要求选择性选择性速动性速动性灵敏性灵敏性可靠性可靠性电力系统发生故电力系统发生故障时，保护装置障时，保护装置仅将故障元件切仅将故障元件切除，而使非故障除，而使非故障元件仍能正常运元件仍能正常运行，以尽量缩小行，以尽量缩小停电范围的一种停电范围的一种性能。性能。 保护快速切除保护快速切除故障的性能。故障的性能。故障切除时间故障切除时间包括继电保护包括继电保护动作时间和断动作时间和断路器的跳闸时路器的跳闸时间间。 在规定的保护范围在规定的保护范围内，保护对故障情内，保护对故障情况的反应能力。要况的反应能力。要求的保护装置应在求的保护装置应在区内故障时，不论区内故障时，不论短路点的位置与短短路点的位置与短路的类型如何，都路的类型如何，都能灵敏地正确地反能灵敏地正确地反应出来。应出来。 发发生生了了属属于于它它该该动动作作的的故故障障，它它能能可可靠靠动动作作，即即不不发发生生拒拒绝绝动动作作；而而在在不不该该动动作作时时，它它能能可可靠靠不不动动，即即不不发发生生错错误误动动作作。该该动动则则动，不该动则不动，不该动则不动动上页下页返回选择性举例选择性举例1、2跳闸跳闸5、6跳闸跳闸7、8跳闸跳闸若若7QF拒动，保护拒动，保护5动作跳开动作跳开5QF将故障切除，停电范围扩大了。但是如果将故障切除，停电范围扩大了。但是如果保护保护5不动作跳闸，故障线路就无法切除，因此，此时保护不动作跳闸，故障线路就无法切除，因此，此时保护5的动作也是有的动作也是有选择性动作，若保护选择性动作，若保护7和和7QF正确动作于跳闸同时，保护正确动作于跳闸同时，保护5也动作跳开也动作跳开5QF，则保护，则保护5的动作就是非选择性动作，称为越级跳闸的动作就是非选择性动作，称为越级跳闸。上页下页返回关于灵敏性关于灵敏性 灵灵敏敏性性用用灵灵敏敏系系数数来来衡衡量量，并并表表示示为为 ，也称为灵敏度。也称为灵敏度。在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑：在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑：1.在在可可能能的的运运行行方方式式下下，选选择择最最不不利利于于保保护护动动作作的的运行方式；运行方式；2.在在所所保保护护的的短短路路类类型型中中，选选择择最最不不利利于于保保护护动动作作的短路类型；的短路类型；3.在在保保护护区区内内选选择择最最不不利利于于保保护护动动作作的的那那点点作作为为灵灵敏度校验点（计算所选的短路点）敏度校验点（计算所选的短路点）。上页下页返回四、继电保护技术的四、继电保护技术的发展发展1、保护原理方面、保护原理方面过电流保护过电流保护（最早熔断器）（最早熔断器）1901年年电流差动电流差动保护保护1908年年方向性方向性电流保护电流保护1910年年距离距离保护保护 1920年年行波保护行波保护光纤保护光纤保护20世纪世纪70年代年代微波保护微波保护20世纪世纪50年代年代上页下页返回高频高频保护保护 1927年年继电保护技术的发继电保护技术的发展展2、结构型式方面、结构型式方面机电型机电型（电磁型、（电磁型、感应型）感应型）整流型整流型 微机型微机型集成集成电路型电路型 晶体管型晶体管型上页下页返回第二章第二章 继电保护基础知识继电保护基础知识本章主要内容本章主要内容一、电流互感器及电压互感器一、电流互感器及电压互感器二、变换器二、变换器三、对称分量分量滤过器三、对称分量分量滤过器四、常用继电器四、常用继电器五、微机保护的基本知识五、微机保护的基本知识一、保护用电流互感器一、保护用电流互感器第一节第一节 电流互感器及电压电流互感器及电压互感器互感器（一）电流互感器正方向规定（一）电流互感器正方向规定 极性端极性端一次侧同名端流进一次侧同名端流进二次侧同名端流出二次侧同名端流出等值电路等值电路相量图相量图由等值电路可见：由等值电路可见： 将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量表计将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量表计和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全。和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全。 由电磁平衡原理：由电磁平衡原理：所以所以电流互感器变比电流互感器变比上页下页返回1 1、电流互感器存在误差的原因、电流互感器存在误差的原因（二）（二）电流互感器的误电流互感器的误差差比值误差比值误差角度误差角度误差励磁电流的存在，励磁电流的存在，由于励磁由于励磁电流的存在，使一次电流折电流的存在，使一次电流折算值与二次电流不等，即两算值与二次电流不等，即两者的大小和相位不同。者的大小和相位不同。小于10%小于72 2、电流互感器、电流互感器10%10%误差曲线误差曲线电流互感器比值误差为电流互感器比值误差为10%10%，角度误差小于，角度误差小于77，电流，电流互感器一次电流倍数与允互感器一次电流倍数与允许的二次负载阻抗之间的许的二次负载阻抗之间的关系曲线。关系曲线。0上页下页返回电电压压互互感感器器的的接接线线方方式式星型接线星型接线三相五柱式接线三相五柱式接线V-VV-V接线接线 特点：可以获得对称的三个线电特点：可以获得对称的三个线电压，但不能获得相电压压，但不能获得相电压可以获得相电压、线电压和零序电压可以获得相电压、线电压和零序电压可以获得相电压、线电可以获得相电压、线电压和零序电压压和零序电压二二 电压互感器电压互感器上页下页返回电压互感器二次电压可看成是电压源，而电压互感器二次电压可看成是电压源，而电流互感器二次电流可看成是电流源；电流互感器二次电流可看成是电流源； 电压互感器在正常工作情况下铁芯的工作电压互感器在正常工作情况下铁芯的工作磁密较电流互感器高得多；磁密较电流互感器高得多；电压互感器工作在二次侧开路状态，电流电压互感器工作在二次侧开路状态，电流互感器工作在二次侧短路状态；互感器工作在二次侧短路状态；电流互感器二次不能开路电流互感器二次不能开路 。（三）（三）电流互感器与电压互感电流互感器与电压互感器的工作特点器的工作特点上页下页返回一、变换器的功能：一、变换器的功能： 第二节第二节 变换器变换器1按按照照保保护护装装置置构构成成原原理理的的要要求求，进进行行电电气气量量的的变变换换 与综合；与综合；2将将被被保保护护设设备备的的强强电电交交流流二二次次回回路路与与保保护护装装置置的的直直流弱电回路相隔离；流弱电回路相隔离；3利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽层，抑制干扰利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽层，抑制干扰信号的侵入，提高保护装置的抗干扰能力。信号的侵入，提高保护装置的抗干扰能力。 二、变换器的种类：二、变换器的种类：电流变换器电流变换器 电压变换器电压变换器电抗变压器电抗变压器 上页下页返回一、电压变换器（一、电压变换器（TVTV） 电压变换器用于将电压变换器用于将一次电压一次电压变换成装置变换成装置所需要的所需要的二次电压二次电压。上页下页返回 当忽略其比值误差和角度误差时，则二次当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：输出电压：二次输出电压变换系数一次输入电压二、电流二、电流变换器（变换器（T T） 电流变换器用于将电流变换器用于将一次电流一次电流变换成装置变换成装置所需要的所需要的二次电压二次电压。上页下页返回 当忽略其比值误差和角度误差时，则二次当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：输出电压：二次输出电压变换系数电流互感器变比一次输一次输入电流入电流一次输入电压三、电抗变压器（三、电抗变压器（URUR） 电抗变压器电抗变压器用于将用于将一次电流一次电流变换成装置所需要的变换成装置所需要的二次电压二次电压。 上页下页返回 电抗变压器铁芯具有气电抗变压器铁芯具有气隙，其励磁回路的励磁电隙，其励磁回路的励磁电抗数值很小，相对于二次抗数值很小，相对于二次较大的负荷阻抗来说，完较大的负荷阻抗来说，完全可以忽略不计，故一次全可以忽略不计，故一次电流全部作为励磁电流，电流全部作为励磁电流，电抗变压器在工作时绕组电抗变压器在工作时绕组可认为处于开路状态可认为处于开路状态调节电抗变压器调节电抗变压器一、二次绕组的一、二次绕组的匝数可以改变匝数可以改变 通过调节电抗变压通过调节电抗变压器绕组所接的电阻器绕组所接的电阻可以改变的可以改变的角度角度 电流变换器与电抗变压器都是将一次电流成比例的变电流变换器与电抗变压器都是将一次电流成比例的变换成二次电压的，但是在应用上有些不同。电流变换换成二次电压的，但是在应用上有些不同。电流变换器在磁路未饱和时，励磁电流可以忽略，其二次输出器在磁路未饱和时，励磁电流可以忽略，其二次输出电压波形基本保持了一次电流信号的波形。电压波形基本保持了一次电流信号的波形。电抗变压器一次电流全部作为励磁电流，在暂态情况下，忽略铁芯有功损耗，其二次输出电抗变压器一次电流全部作为励磁电流，在暂态情况下，忽略铁芯有功损耗，其二次输出电压为：电压为：电抗变压器二次输出电压对一次电流中的谐波成分有放大作用，对一次电流中的非周期电流电抗变压器二次输出电压对一次电流中的谐波成分有放大作用，对一次电流中的非周期电流有抑制作用有抑制作用 当输入端三相电流、电压中当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只含有三序分量时，输出端只输出负序分量。输出负序分量。 为了提高保护装置的灵敏度，经常采用序分量来为了提高保护装置的灵敏度，经常采用序分量来作为保护的判据。要获得这些序分量就必须借助于各作为保护的判据。要获得这些序分量就必须借助于各种序分量滤过器，称为对称分量滤过器。种序分量滤过器，称为对称分量滤过器。当输入端三相电流、电压中当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只含有三序分量时，输出端只输出零序分量。输出零序分量。第三节第三节 对称分量滤过器对称分量滤过器 零序分量滤过器零序分量滤过器零序电压滤过器零序电压滤过器 零序电流滤过器零序电流滤过器 负序分量滤过器负序分量滤过器负序电压滤过器负序电压滤过器 负序电流滤过器负序电流滤过器 上页下页返回上页下页返回零序电压滤过器零序电压滤过器 零序电压滤过器的作用是为了获得零序电压，它的输零序电压滤过器的作用是为了获得零序电压，它的输入是三相电压，输出只与输入电压中的零序电压成正比。入是三相电压，输出只与输入电压中的零序电压成正比。 构成依据：构成依据： 构成元件构成元件 ： 三个单相式电压互感器或三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器都三相五柱式电压互感器都可以获得可以获得 上页下页返回零序电流滤过器零序电流滤过器零序电流滤过器的作用是为了获得零序电零序电流滤过器的作用是为了获得零序电流流，它的输入是，它的输入是三相电三相电流流，输出只与输入电，输出只与输入电流流中的零序电中的零序电流流成正比。成正比。 构成依据：构成依据： 构成元件构成元件 ： 由三台具有相同型号和变比由三台具有相同型号和变比的电流互感器构成零序电流的电流互感器构成零序电流滤过器。滤过器。 输入电流继电器的电流输入电流继电器的电流正常运行，忽略励磁电流正常运行，忽略励磁电流考虑考虑励磁电流励磁电流上页下页返回阻容式单相负序电压滤阻容式单相负序电压滤过器过器参数关系参数关系 输出电压输出电压 输输入入正正序序电电压压 输输入入负负序序电电压压上页下页返回阻容移相式单相负序电阻容移相式单相负序电流滤过器流滤过器上页下页返回单相负序电流滤过器相单相负序电流滤过器相量图量图1.1.输入零序电流输入零序电流, ,输出为零。输出为零。2.2.输输入入正正序序序序电电流流3.3.输输入入负负序序序序电电流流1.基本结构基本结构第四节第四节 常用继电器常用继电器电磁铁电磁铁可动衔铁可动衔铁线圈线圈触点触点弹簧弹簧止挡止挡2.基本原理基本原理当电磁力矩当电磁力矩大于弹簧力大于弹簧力矩和摩擦力矩和摩擦力矩之和矩之和, ,继继电器动作电器动作, ,接点闭合接点闭合上页下页返回电流继电器电流继电器过电流继电器过电流继电器 电压继电器电压继电器中间继电器中间继电器时间继电器时间继电器信号继电器信号继电器低电流继电器低电流继电器 过电压继电器过电压继电器 低电压继电器低电压继电器 反应被保护元件电流降低而动反应被保护元件电流降低而动作的一种继电器作的一种继电器 反应被保护元件电压升高而动反应被保护元件电压升高而动作的一种继电器作的一种继电器 起桥梁作用起桥梁作用, ,接点多容量大接点多容量大, ,可实现短延时可实现短延时, ,及自保持。及自保持。建立保护所需要的延时时间。建立保护所需要的延时时间。当保护装置动作时，明显标示出继电器当保护装置动作时，明显标示出继电器或保护装置动作状态。或保护装置动作状态。 3. 常用电磁型继电常用电磁型继电器的类型器的类型反应被保护元件电压降低而动反应被保护元件电压降低而动作的一种继电器作的一种继电器 上页下页返回反应被保护元件电流升高而动作反应被保护元件电流升高而动作的一种继电器的一种继电器 4. 电磁型常用继电器电磁型常用继电器图片图片上页返回上页下页返回动作电流动作电流返回电流返回电流返回系数返回系数使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点打开的最大电流使电流继电器动合触点打开的最大电流返回电流与动作电流之比返回电流与动作电流之比实验接线实验接线合上电源开关合上电源开关S,S,调整自耦调压器调整自耦调压器, ,使使输入电流继电器的电流升高输入电流继电器的电流升高, ,当小灯当小灯刚好亮时电表指示的电流就是继电器刚好亮时电表指示的电流就是继电器的动作电流的动作电流. .调整自耦调压器调整自耦调压器, ,使输入电流继电器使输入电流继电器的电流减小的电流减小, ,当小灯刚好熄灭时当小灯刚好熄灭时, ,电表电表指示的电流就是继电器的返回电流指示的电流就是继电器的返回电流. .5. 电磁型过电流继电电磁型过电流继电器的参数器的参数6. 电磁型低电压继电电磁型低电压继电器的参数器的参数上页下页返回动作电压动作电压返回电压返回电压返回系数返回系数使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断触点打开的最小电压使电压继电器动断触点打开的最小电压返回电压与动作电压之比返回电压与动作电压之比实验接线实验接线合上电源开关合上电源开关S,S,调整自耦调压器调整自耦调压器, ,使使输入电压继电器的电压升高至额定值输入电压继电器的电压升高至额定值这时继电器动断触点打开这时继电器动断触点打开, ,调整自耦调整自耦调压器调压器, ,减小加入继电器的电压减小加入继电器的电压, ,当小当小灯刚好亮时灯刚好亮时, ,电压表指示的电压就是电压表指示的电压就是继电器的动作电压继电器的动作电压. .调整自耦调压器调整自耦调压器, ,使输入电压继电器使输入电压继电器的电压升高的电压升高, , 当小灯刚熄灭时当小灯刚熄灭时, ,电压电压表指示的电压就是继电器的返回电压表指示的电压就是继电器的返回电压. .流过保护流过保护1 1的短路电流大于整定的动作电流的短路电流大于整定的动作电流 时时: :保护动作保护动作. .第一节第一节 无时限电流速断无时限电流速断保护保护上页下页返回1.1.工作原理工作原理 线路上发生三相短路时线路上发生三相短路时, ,流过保护流过保护1 1的的短路电流短路电流: : 系统等效电系统等效电源的相电动势源的相电动势 系统等效电系统等效电源源到保护安装处到保护安装处之间的正序阻抗之间的正序阻抗 保护安装处之保护安装处之间的至短路点之间的至短路点之间的正序阻抗间的正序阻抗 0最大运最大运行式下行式下最小运行最小运行方下方下为了保证选择性，电流速断保护的动作为了保证选择性，电流速断保护的动作电流应躲过下一线路首端（或本线路末电流应躲过下一线路首端（或本线路末端）短路故障时流过本保护的短路电流端）短路故障时流过本保护的短路电流 最大运行方式下，被保护线路末端最大运行方式下，被保护线路末端N N发生金发生金属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。 无实现保护不能无实现保护不能保护线路全长保护线路全长, ,保护保护范围随运行方式而范围随运行方式而变化变化第一节第一节 无时限电流速断无时限电流速断保护保护2.2.接线原理接线原理信号 上页下页返回电流互电流互感器感器电流继电流继电器电器中间继中间继电器电器信号继信号继电器电器上页下页返回第二节第二节 限时电流速断限时电流速断保护保护1.1.工作原理工作原理00由于无时限电流速由于无时限电流速断保护一般不能保断保护一般不能保护线路全长，为切护线路全长，为切除本线路无时限电除本线路无时限电流速断保护范围以流速断保护范围以外的短路故障，为外的短路故障，为此增设第二套电流此增设第二套电流速断保护，即速断保护，即限时限时电流速断保护电流速断保护 限时电流速断保护。限时电流速断保护。它的动作范围应包它的动作范围应包括被保护线路全长。括被保护线路全长。为了获得动作选择为了获得动作选择性，第二套电流速性，第二套电流速断保护必须带时限，断保护必须带时限，以便和相邻线路以便和相邻线路段段电流速断保护相配电流速断保护相配合，合， 所带的时限只比瞬所带的时限只比瞬时电流速断保护大时电流速断保护大一个或两个时限级一个或两个时限级差差tt，所以称它为，所以称它为限时电流速断保护限时电流速断保护。此情况下，它的保此情况下，它的保护范围不超越相邻护范围不超越相邻线路线路段或段或段电段电流保护的保护范围流保护的保护范围 保护保护2无时限无时限电流速断范围电流速断范围保护保护1限时电流速断范围限时电流速断范围保护保护1无时限无时限电流速断范围电流速断范围2.2.动作电流整定动作电流整定保护保护1 1的限时电流速的限时电流速断动作电流断动作电流应为应为: : 考虑到电流计算和考虑到电流计算和整定误差等不利因整定误差等不利因素，故引入可靠系素，故引入可靠系数后写为数后写为: 3.3.动作时限选择动作时限选择保护保护1 1的限时电流速的限时电流速断保护区延伸到断保护区延伸到m m点点, ,为使在为使在nmnm之间发生之间发生故障时不误动作故障时不误动作, ,动动作时间应为作时间应为: : 第二节第二节 限时电流速断保限时电流速断保护护4.4.灵敏度校验灵敏度校验 为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵敏度。通常用灵敏系数敏度。通常用灵敏系数 来表示。来表示。在最小运行方式下被保护线路末端发生在最小运行方式下被保护线路末端发生两相金属性短路故障时流经保护的电流两相金属性短路故障时流经保护的电流。上页下页返回5.5.原理接线原理接线上页下页返回 限时电流速断保护限时电流速断保护与无时限电流速断与无时限电流速断保护接线的主要区别保护接线的主要区别是将中间继电器换成是将中间继电器换成了时间继电器。当电了时间继电器。当电流继电器动作后，须流继电器动作后，须经过时间继电器的延经过时间继电器的延时后，才能动作于跳时后，才能动作于跳闸。闸。第二节第二节 限时电流速断保限时电流速断保护护 限时电流速断保护虽能保护线路的限时电流速断保护虽能保护线路的全长，但不能作为下一线路保护的后备。全长，但不能作为下一线路保护的后备。而定时限过电流保护不仅能保护本线路而定时限过电流保护不仅能保护本线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后备保护的作用。这是因为过电流起到后备保护的作用。这是因为过电流保护不是按躲过某一短路电流，而是按保护不是按躲过某一短路电流，而是按躲过最大负荷电流来整定的，故它的动躲过最大负荷电流来整定的，故它的动作电流值较低，灵敏度较高，保护范围作电流值较低，灵敏度较高，保护范围大。大。 第三节第三节 定定限时过电限时过电流保护流保护上页下页返回上页下页返回第三节第三节 定定限时过电限时过电流保护流保护定时限过电流保护也是靠适当选取定时限过电流保护也是靠适当选取动作电流和动作时限来获得选择性的。动作电流和动作时限来获得选择性的。 一、定时限过电流保护动作电流的整定原则一、定时限过电流保护动作电流的整定原则 1 1）动作电流应整定得大于该线路上可能出现）动作电流应整定得大于该线路上可能出现的最大负荷电流的最大负荷电流2 2）在外部短路故障切除后，电流继电器能可靠返回。）在外部短路故障切除后，电流继电器能可靠返回。 上页下页返回第三节第三节 定定限时过电限时过电流保护流保护二、定时限过电流保护动作时限的整定原则二、定时限过电流保护动作时限的整定原则 1 1）过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择 上页下页返回第三节第三节 定定限时过电限时过电流保护流保护三、定时限过电流保护限的灵敏度校验三、定时限过电流保护限的灵敏度校验 灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑：灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑：(1) (1) 当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点应选在本线路末端应选在本线路末端（2 2）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时，）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时，其校验点应选在相邻线路（元件）末端，其校验点应选在相邻线路（元件）末端， 当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能更好的保护方式。更好的保护方式。上页下页返回第四节第四节 电流保护电流保护的接的接线方式线方式一、三种基本的接线方式一、三种基本的接线方式 电流保护的接线方式，电流保护的接线方式，指的是电流继电器与指的是电流继电器与电流互感器二次绕组电流互感器二次绕组之间的连接方式之间的连接方式,有有三三种基本的接线方式。种基本的接线方式。 三相三继电器完全星三相三继电器完全星接线方式接线方式 两相两继电器不完全星两相两继电器不完全星接线方式接线方式 两相电流差两相电流差接线方式接线方式 三相三继电器完全星三相三继电器完全星接线方式接线方式 可以反可以反应各种应各种类型的类型的相间故相间故障和接障和接地故障地故障上页下页返回上页下页返回两相两继电器不完全星两相两继电器不完全星接线方式接线方式 可以反可以反应各种应各种类型的类型的相间故相间故障和有障和有电流互电流互感器相感器相的接地的接地故障。故障。上页下页返回两相电流差两相电流差接线方式接线方式 通过继电器的通过继电器的电流为两相电电流为两相电流之差流之差. .不同不同故障类型和故障类型和短路相别下短路相别下,通过继电器通过继电器的电流和电的电流和电流互感器二流互感器二次电流之比次电流之比是不同的是不同的 . 定义接线系数，为流入继电器定义接线系数，为流入继电器的电流与电流互感器二次电流之比，的电流与电流互感器二次电流之比，以以 表示。表示。 上页下页返回第四节第四节 电流保护电流保护的接的接线方式线方式二、各种接线方式的性能分析二、各种接线方式的性能分析 ( (一一) )对相间短路故障的反应能力对相间短路故障的反应能力 完全星形和不完全星形接线都能正确反应被保完全星形和不完全星形接线都能正确反应被保护线路不同相别的相间短路故障，只是动作的继电护线路不同相别的相间短路故障，只是动作的继电器数目不同而已。两相不完全星形接线方式在器数目不同而已。两相不完全星形接线方式在ABAB和和BCBC相间短路故障时只有一个继电器动作。三相完全相间短路故障时只有一个继电器动作。三相完全星形接线方式在各种相间短路故障时，至少有两个星形接线方式在各种相间短路故障时，至少有两个继电器动作，动作可靠性较高。继电器动作，动作可靠性较高。第四节第四节 电流保护电流保护的接的接线方式线方式二、各种接线方式的性能分析二、各种接线方式的性能分析 ( (二二) )对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力 在小接地电流电网中，发生单相接地故障时，流在小接地电流电网中，发生单相接地故障时，流过接地点的仅为零序电容电流，相间电压仍然对称，过接地点的仅为零序电容电流，相间电压仍然对称，对负荷没有影响。为提高供电可靠性，允许小接地电对负荷没有影响。为提高供电可靠性，允许小接地电流电网带一点接地继续运行一短时间。故在这种电网流电网带一点接地继续运行一短时间。故在这种电网中，在不同地点发生两点接地短路时，要求保护动作中，在不同地点发生两点接地短路时，要求保护动作只切除一个接地故障点，以提高供电可靠性。只切除一个接地故障点，以提高供电可靠性。 上页下页返回对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力1.串联线路串联线路上页下页返回完全星型完全星型不完全星型不完全星型由于两个保护在定由于两个保护在定值和时限上都按选值和时限上都按选择性要求而配合整择性要求而配合整定的，因此，能够定的，因此，能够保证保证100100地只切地只切除线路除线路。 由于由于B B相不装电流互感器和相相不装电流互感器和相应的电流继电器，当线路应的电流继电器，当线路上发生上发生B B相接地，而线路相接地，而线路I I上上发生发生A A相或相或C C相接地时，保护相接地时，保护2 2不能动作，只能由保护不能动作，只能由保护1 1动作动作切除线路切除线路I I，扩大了停电范围。，扩大了停电范围。这种接线方式在不同相别的这种接线方式在不同相别的两点接地组合中，只能保证两点接地组合中，只能保证的机会有选择性地切除一条的机会有选择性地切除一条线路。线路。 上页下页返回1.并联线路并联线路对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力完全星型完全星型两套保护将同时动作，两套保护将同时动作，而切除两条线路而切除两条线路。 不完全星型不完全星型线路线路IIII故障相别故障相别AABBCC线路线路IIIIII故障相别故障相别BCACAB保护保护2动作情况动作情况+-+保护保护3动作情况动作情况-+-1切除线路数切除线路数121121保护动作情况保护动作情况“+”动作动作 “-”不动作不动作能保证有的机会只切除一条线路。能保证有的机会只切除一条线路。 (三三)对对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力接线变压器后两相短路的反应能力 上页下页返回 当过电流保护接于变压器的一侧，作为当过电流保护接于变压器的一侧，作为变压器及另一侧线路故障的后备保护时，保变压器及另一侧线路故障的后备保护时，保护的接线将直接影响保护对某些故障的护的接线将直接影响保护对某些故障的反应能力或灵敏性反应能力或灵敏性。 d侧各相电流之间的关系侧各相电流之间的关系Y侧各相电流之间的关系侧各相电流之间的关系 d d侧侧a a、b b两相发生短路时，两相发生短路时，YNYN侧侧A A相和相和C C相中的电流只为相中的电流只为B B相电流的一半相电流的一半。 上页下页返回对对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力结论接线变压器后两相短路的反应能力结论 当采用变压器高压侧当采用变压器高压侧(YN(YN侧侧) )的过电流保护，作为的过电流保护，作为变压器保护的后备保护时，若保护采用三相完全星形变压器保护的后备保护时，若保护采用三相完全星形接线，则接于接线，则接于B B相的电流继电器灵敏度最高，是其他相的电流继电器灵敏度最高，是其他两相电流继电器的两倍。两相电流继电器的两倍。 当采用两相不完全星形接线时，因当采用两相不完全星形接线时，因B B相上没有电流相上没有电流继电器，所以不能反应继电器，所以不能反应B B相的最大电流，故灵敏度只有相的最大电流，故灵敏度只有三相完全星形接线时的一半。三相完全星形接线时的一半。 为克服这一缺点，可在不完全星形接线的中性线为克服这一缺点，可在不完全星形接线的中性线上接入一个电流继电器，流过这个继电器的电流大小上接入一个电流继电器，流过这个继电器的电流大小与与B B相电流相等。称为相电流相等。称为二相三继电器接线二相三继电器接线。 上页下页返回第五节第五节 阶段式阶段式电流电流保护保护 将无时限电流速断、限时电流速断及定时限过电将无时限电流速断、限时电流速断及定时限过电流保护组合在一起，构成一整套保护，使之相互补充流保护组合在一起，构成一整套保护，使之相互补充和配合，称为和配合，称为三段式电流保护。三段式电流保护。 通常将无时限电流速断保护称为通常将无时限电流速断保护称为I I段段； 限时电流速断保护称为限时电流速断保护称为段段； 定时限过电流保护称为定时限过电流保护称为段段。 I I段和段和段保护共同组成线路的主保护，段保护共同组成线路的主保护，段保段保护作为本线路护作为本线路I I、段保护的近后备，也作为下一线段保护的近后备，也作为下一线路保护的远后备路保护的远后备。1保护保护I1段段保护保护范围范围1保护保护1段段保护保护范围范围2保护保护I段保护范围段保护范围1 1保护保护II1段范围段范围 三段式电流保护保护范围示意图三段式电流保护保护范围示意图 上页下页返回上页下页返回 三段式电流保护接线原理图三段式电流保护接线原理图 I I段段IIII段段IIIIII段段上页下页返回 三三段段式式电电流流保保护护接接线线展展开开 图图 I I段段上页下页返回 三三段段式式电电流流保保护护接接线线展展开开 图图 IIII段段第第三三章章 输电线路接地保护输电线路接地保护本章主要内容本章主要内容一、中性点直接接地电网中单相一、中性点直接接地电网中单相接地故障的保护接地故障的保护 二、小接地电流系统单相接地故二、小接地电流系统单相接地故障的保护障的保护 第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 一、中性点工作方式一、中性点工作方式 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地中性点直接接地 中性点不接地中性点不接地 中性点经高电阻接地中性点经高电阻接地 上页下页返回当发生一点接当发生一点接地故障时，即地故障时，即构成单相接地构成单相接地短路，这时所短路，这时所产生的故障电产生的故障电流很大流很大 ，称中称中性点直接接地性点直接接地的系统为大接的系统为大接地电流系统地电流系统。 当一相发生当一相发生接地故障时，接地故障时，故障电流是各故障电流是各元件对地的电元件对地的电容电流，往往容电流，往往比负荷电流小比负荷电流小得多，所以这得多，所以这种系统叫种系统叫小接小接地电流系统地电流系统。 二、中性变压器中性点接地方式的选择点工作方式二、中性变压器中性点接地方式的选择点工作方式 上页下页返回 变压器中性点接地情况的变化，直接影响变压器中性点接地情况的变化，直接影响到零序电流保护的灵敏度。因此，对变压器中到零序电流保护的灵敏度。因此，对变压器中性点接地的选择应满足两点要求：性点接地的选择应满足两点要求：不使系统出现危险的过电压；不使系统出现危险的过电压；不使零序序网有较大的变化，以保证零序电不使零序序网有较大的变化，以保证零序电流保护有稳定的灵敏度。流保护有稳定的灵敏度。变压器中性点接地方式的选择原则如下：变压器中性点接地方式的选择原则如下：(1)在多电源系统中，每个电源处至少应该有一台变压器中在多电源系统中，每个电源处至少应该有一台变压器中性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其它性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其它电源切断联系时，形成中性点不接地系统。电源切断联系时，形成中性点不接地系统。 (2)在双母线按固定联接方式运行的变电所，每组母线上至在双母线按固定联接方式运行的变电所，每组母线上至少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母线联络开关少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母线联络开关断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变压器。断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变压器。 (3)如果两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压如果两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压器。正常将其中一台变压器中性点直接接地。当中性点接地器。正常将其中一台变压器中性点直接接地。当中性点接地的变压器退出运行时，则将另一台变压器转入中性点接地运的变压器退出运行时，则将另一台变压器转入中性点接地运行。行。 (4)在两台以上变压器并联运行的情况下，规定正常在两台以上变压器并联运行的情况下，规定正常按一台变压器中性点接地运行，其它变压器中性点按一台变压器中性点接地运行，其它变压器中性点不接地。当中性点接地的变压器停运时，将其中零不接地。当中性点接地的变压器停运时，将其中零序阻抗或综合零序阻抗与停用变压器的相近的一台序阻抗或综合零序阻抗与停用变压器的相近的一台或两台中性点不接地的变压器转入中性点接地运行。或两台中性点不接地的变压器转入中性点接地运行。(5) 低压侧无电源的变压器的中性点可以不接地运行，低压侧无电源的变压器的中性点可以不接地运行，以提高零序电流保护灵敏度和简化保护接线。以提高零序电流保护灵敏度和简化保护接线。 第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 上页下页返回三、接地故障时零序分量的分布特点 故障点处、母线故障点处、母线M和和N处的零序电压处的零序电压为为 当当K点发生单相接地点发生单相接地短路时，故障点处的短路时，故障点处的零序电流为零序电流为 零零序序电电压压、零零序序电电流流的的分分布布具具有有下下特特点点： (1)故故障障点点处处的的零零序序电电压压最最高高，变变压压器器中中性点接地处的零序电压为零。性点接地处的零序电压为零。 (2)零零序序电电流流是是由由故故障障点点处处零零序序电电压压产产生生，只只在在故故障障点点与与中中性性点点接接地地的的变变压压器器之之间间流流动。并由大地构成回路。动。并由大地构成回路。(3)零零序序或或负负序序功功率率方方向向与与正正序序功功率率方方向向相相反反，即即正正序序功功率率方方向向为为由由母母线线指指向向故故障障点，而零序功率方向却由故障点指向母线。点，而零序功率方向却由故障点指向母线。 上页下页返回四、零序电流保护的组成及多段式零序电流保护四、零序电流保护的组成及多段式零序电流保护 +零序电流速零序电流速断断(I段段)时限零序电流时限零序电流速断速断(II段段)零序过电流零序过电流 (III段段)上页下页返回第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 1.1.无时限零序电流速断保护无时限零序电流速断保护 0工作原理和整定与相间工作原理和整定与相间短路的无时限电流速断短路的无时限电流速断保护类似保护类似1 1、躲过被保护线路末端接、躲过被保护线路末端接地短路故障时，流过本保地短路故障时，流过本保护的最大零序电流。护的最大零序电流。 可靠系数，可靠系数， 一般取一般取1.25-1.31.25-1.3。 N N处发射接地故障处发射接地故障 时，最大零序时，最大零序 电流。电流。2 2、躲过断路器三相触头不躲过断路器三相触头不同时合闸时，流过保护的同时合闸时，流过保护的最大零序电流。最大零序电流。 可靠系数，一般取可靠系数，一般取 1.1-1.2 1.1-1.2。 三相触头不同时合三相触头不同时合 闸时，最大零序闸时，最大零序 电流。电流。3 3、当被保护线路采用单相、当被保护线路采用单相自动重合闸时，保护还应自动重合闸时，保护还应躲过单相重合闸过程中出躲过单相重合闸过程中出现非全相运行又伴随振荡现非全相运行又伴随振荡时的零序电流。时的零序电流。 - - 可靠系数，一般取可靠系数，一般取 1.1-1.2 1.1-1.2。 非全相振荡时的非全相振荡时的 零序电流。零序电流。 零序电流零序电流I I段的动作电流取上段的动作电流取上述三个条件计算的最大者。述三个条件计算的最大者。上页下页返回第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 2. 2. 限限时时零序电流速断保护零序电流速断保护 0限时零序电流速断保护限时零序电流速断保护工作原理和整定与相间工作原理和整定与相间短路的限短路的限时时电流速断保电流速断保护类似护类似,其动作时限和电其动作时限和电流与相邻线路零序流与相邻线路零序I段段配合。配合。1 1、按与相邻线路的零序电、按与相邻线路的零序电流流I I段配合段配合 _ _可靠系数，可靠系数， 一般取一般取1.25-1.31.25-1.3。 _ _分支系数分支系数. . 2 2、按躲过非全相运行时的、按躲过非全相运行时的零序电流整定零序电流整定“躲非全相运躲非全相运行行段段” _ _本线路非全相运本线路非全相运 行时的最大零序行时的最大零序 电流。电流。 零序零序段的灵敏度应段的灵敏度应按被保护线路末端接按被保护线路末端接地故障时流过保护的地故障时流过保护的最小三倍零序电流来最小三倍零序电流来校验，要求校验，要求Ksen1Ksen13 31 15 5。 上页下页返回第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 3. 3. 零序过电流速保护零序过电流速保护 零序过电流速保护工作零序过电流速保护工作原理和整定与相间短路原理和整定与相间短路的过电流保护类似的过电流保护类似1 1躲过相邻线路出口处躲过相邻线路出口处发生三相短路时，流过发生三相短路时，流过保护的最大不平衡电流。保护的最大不平衡电流。 - -相邻线路出口相邻线路出口 处发生三相短路处发生三相短路 时，零序电流滤时，零序电流滤 过器所输出的最过器所输出的最 大不平衡电流。大不平衡电流。 可按下式计算可按下式计算 非周期分量系数，取非周期分量系数，取1-2 1-2 电流互感器同型系数，三相同型时取电流互感器同型系数，三相同型时取0.0.不不 同型时取同型时取1 1。 电流互感器电流互感器10%10%误差，取误差，取0 0； 相邻线路出口处三相短路时，流经保护相邻线路出口处三相短路时，流经保护 安装点的最大短路电流。安装点的最大短路电流。 2.2.与相邻线路与相邻线路III段段零序零序电流保护的灵敏度取得配合电流保护的灵敏度取得配合第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 上页下页返回4. 4. 零序方向电流速保护零序方向电流速保护 1.1.增设方向元件的必要性增设方向元件的必要性当零序电流速断保护不能躲过反当零序电流速断保护不能躲过反方向接地故障时流过本保护的最方向接地故障时流过本保护的最大零序电流，或零序过电流保护大零序电流，或零序过电流保护时限不配合时，需加设方向元件时限不配合时，需加设方向元件构成零序方向电流保护，以保证构成零序方向电流保护，以保证选择性。选择性。 在零序电流保护正方在零序电流保护正方向有中性点接地的变向有中性点接地的变压器的情况下，无论压器的情况下，无论被保护线路对侧有无被保护线路对侧有无电源，当保护反方向电源，当保护反方向发生非对称接地故障发生非对称接地故障时，就有零序电流通时，就有零序电流通过保护安装点。过保护安装点。 2.2.正向故障时，保护安装正向故障时，保护安装点零序电压与零序电流的点零序电压与零序电流的相位关系相位关系 上页下页返回第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 3.3.整流型零序功率方向继电器整流型零序功率方向继电器 动作回路和制动作回路和制动回路的电压动回路的电压 功率方向继电器功率方向继电器动作方程动作方程 上页下页返回第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 LG-12LG-12型零序功率方向继电器接线方式型零序功率方向继电器接线方式 继电器电压线圈的继电器电压线圈的“*”“*”端与零序电压滤过器端与零序电压滤过器的非的非“*”“*”端相接，即采用反极性接线方式端相接，即采用反极性接线方式 第一节第一节中性点直接接地中性点直接接地电网中单相接地故障的电网中单相接地故障的保护保护 大接地电流系统零序保护的评价大接地电流系统零序保护的评价一、灵敏庹高一、灵敏庹高 过电流保护是按最大负荷电流整定，过电流保护是按最大负荷电流整定，而零序过电流保护是按躲过最大不平衡电而零序过电流保护是按躲过最大不平衡电流整定，因此，零序过电流保护的灵敏度流整定，因此，零序过电流保护的灵敏度高。高。上页下页返回二、动作迅速二、动作迅速 零序过流保护的动作时限，不必与零序过流保护的动作时限，不必与Y Y，d d接线的降压变压器后的线路保护动接线的降压变压器后的线路保护动作时限相配合，因此，其动作时限比相作时限相配合，因此，其动作时限比相间过电流保护动作时限短。间过电流保护动作时限短。三、不受系统振荡和过负荷的影响三、不受系统振荡和过负荷的影响 当系统发生振荡和对称过负荷时，三相当系统发生振荡和对称过负荷时，三相是对称的，反应相间短路的电流保护都受其是对称的，反应相间短路的电流保护都受其影响，可能误动作。而零序电流保护则不受影响，可能误动作。而零序电流保护则不受其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序分量。分量。 四、接线简单、经济、可靠四、接线简单、经济、可靠 零序电流保护反应单一的零序分量，故零序电流保护反应单一的零序分量，故用一只测量继电器就可反应三相中任意一相用一只测量继电器就可反应三相中任意一相的接地短路，使用继电器的数量少。所以，的接地短路，使用继电器的数量少。所以，零序电流保护接线简单、经济、调试维护方零序电流保护接线简单、经济、调试维护方便、动作可靠。便、动作可靠。上页下页返回第二节第二节小接地电流系统小接地电流系统单相接地单相接地故障的保护故障的保护 一一.中性点不接地系统单相接地的特点中性点不接地系统单相接地的特点NU &CE &CI &AE &CE &BE &CI &第二节第二节小接地电流系统小接地电流系统单相接地单相接地故障的保护故障的保护 单相接地的特点单相接地的特点: :1 1、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。非故障相电压升高至原来的非故障相电压升高至原来的 倍，电源中性点对地电倍，电源中性点对地电压与故障相电势的相量大小相等方向相反；压与故障相电势的相量大小相等方向相反；2 2、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路；电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路；3 3、故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件、故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路指向母线。指向母线。上页下页返回第二节第二节小接地电流系统小接地电流系统单相接地单相接地故障的保护故障的保护 二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式1 1无选择性绝缘监视装置无选择性绝缘监视装置在发电厂或变电所的母线上装设在发电厂或变电所的母线上装设一台三相五柱式电压互感器，一台三相五柱式电压互感器，出的信号没有选择性，运行人出的信号没有选择性，运行人员只能根据信号和三个电压表员只能根据信号和三个电压表的指示情况判别故障相，而选的指示情况判别故障相，而选不出故障线路。不出故障线路。上页下页返回第二节第二节小接地电流系统小接地电流系统单相接地单相接地故障的保护故障的保护 二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式2 2零序电流保护零序电流保护零序电流保护是利用故障元件零序电流保护是利用故障元件的零序电流大于非故障元件的的零序电流大于非故障元件的零序电流的特点，区分出故障零序电流的特点，区分出故障和非故障元件，从而构成有选和非故障元件，从而构成有选择性的保护。根据需要保护可择性的保护。根据需要保护可动作于信号，也可动作于跳闸动作于信号，也可动作于跳闸。上页下页返回第二节第二节小接地电流系统小接地电流系统单相接地单相接地故障的保护故障的保护 二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式3 3零序功率方向保护零序功率方向保护在出线较少的情况下，非故障线在出线较少的情况下，非故障线路的零序电容电流与故障线路的路的零序电容电流与故障线路的零序电容电流相差不大，采用零零序电容电流相差不大，采用零序电流保护灵敏度很难满足要求序电流保护灵敏度很难满足要求，可利用故障线路和非故障线路，可利用故障线路和非故障线路零序功率方向的不同，区分出故零序功率方向的不同，区分出故障线路，构成有选择性的零序障线路，构成有选择性的零序方向保护区分出故障方向保护区分出故障上页下页返回第二节第二节小接地电流系统小接地电流系统单相接地单相接地故障的保护故障的保护 三、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点三、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点上页下页返回第二节第二节小接地电流系统小接地电流系统单相接地单相接地故障的保护故障的保护 经消弧线圈接地系统单相接地的特点经消弧线圈接地系统单相接地的特点: :当采用过补偿方式时，流经故障线路和非故障当采用过补偿方式时，流经故障线路和非故障线路保护安装处的电流，是电容性电流，其容线路保护安装处的电流，是电容性电流，其容性无功功率方向都是由母线流向线路。故无法性无功功率方向都是由母线流向线路。故无法利用功率方向来判别是故障线路还是非故障线利用功率方向来判别是故障线路还是非故障线路。当过补偿度不大时，也很难利用电流大小路。当过补偿度不大时，也很难利用电流大小判别出故障线路。判别出故障线路。上页下页返回第第四四章章 电网的距离保护电网的距离保护本章主要内容本章主要内容一、距离保护的工作原理一、距离保护的工作原理二、阻抗继电器二、阻抗继电器三、方向阻抗继电器的特殊问题三、方向阻抗继电器的特殊问题四、阻抗继电器的接线方式四、阻抗继电器的接线方式五、影响距离保护正确工作的因素五、影响距离保护正确工作的因素六、距离保护的整定计算六、距离保护的整定计算七、微机保护装置举例七、微机保护装置举例第一节第一节 距离保护的工距离保护的工作原理作原理 用阻抗继电器作为测量元件，测量保护安装处到故障用阻抗继电器作为测量元件，测量保护安装处到故障点之间的距离，并且根据距离的远近来决定保护动作时间点之间的距离，并且根据距离的远近来决定保护动作时间的一种保护称为距离保护或阻抗保护。的一种保护称为距离保护或阻抗保护。上页下页返回一、工作原理一、工作原理二、实现特性二、实现特性 距离保护的动作时间与保护安装点至短路点之间距离距离保护的动作时间与保护安装点至短路点之间距离的关系的关系t=t=（L L），称为距离保护的时限特性。为了满足速动），称为距离保护的时限特性。为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛采用具有三段动作范围的性、选择性和灵敏性的要求，广泛采用具有三段动作范围的阶梯型时限性。阶梯型时限性。 数字式线数字式线路保护路保护第一节第一节 距离保护的工距离保护的工作原理作原理上页下页返回&三、组成元件三、组成元件在发生故障时在发生故障时起动整套保护起动整套保护测量测量短路短路点到点到保护保护安装安装处之处之间的间的阻抗阻抗 建立必要的建立必要的延时延时跳跳闸闸上页下页返回第二节第二节 阻抗继电器阻抗继电器一、阻抗继电器的动作特性一、阻抗继电器的动作特性全阻抗继全阻抗继电器电器方向阻抗方向阻抗继电器继电器偏移特性偏移特性阻抗继电阻抗继电器器上页下页返回1 1、全阻抗继电器、全阻抗继电器二、阻抗继电器的构成方法二、阻抗继电器的构成方法上页下页返回2 2、方向阻抗继电器、方向阻抗继电器二、阻抗继电器的构成方法二、阻抗继电器的构成方法上页下页返回3 3、偏移特性阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器二、阻抗继电器的构成方法二、阻抗继电器的构成方法上页下页返回三、阻抗继电器交流回路的原理接线三、阻抗继电器交流回路的原理接线 1 1、全阻抗继电器：根据比幅原理构成、全阻抗继电器：根据比幅原理构成通过调通过调节节 T T的的二次输二次输出电压出电压 值，可值，可以改变以改变阻抗继阻抗继电器的电器的整定值整定值 上页下页返回三、阻抗继电器交流回路的原理接线三、阻抗继电器交流回路的原理接线 1 1、全阻抗继电器：根据相位原理构成、全阻抗继电器：根据相位原理构成上页下页返回三、阻抗继电器交流回路的原理接线三、阻抗继电器交流回路的原理接线 2 2、方向阻抗继电器：根据幅值原理构成、方向阻抗继电器：根据幅值原理构成上页下页返回三、阻抗继电器交流回路的原理接线三、阻抗继电器交流回路的原理接线 2 2、方向阻抗继电器：根据相位原理构成、方向阻抗继电器：根据相位原理构成上页下页返回第三节第三节 方向阻抗继电方向阻抗继电器的器的特殊问题特殊问题一、一、方向阻抗继电器的死区及其消除措施方向阻抗继电器的死区及其消除措施（一）方向阻抗继电器的死区（一）方向阻抗继电器的死区 当保护正方向出口附近发生相间短路时，母线电压当保护正方向出口附近发生相间短路时，母线电压为零或很小，加到继电器上的电压小于最小电压时，方为零或很小，加到继电器上的电压小于最小电压时，方向阻抗继电器不能动作。发生此情况的一定范围，称为向阻抗继电器不能动作。发生此情况的一定范围，称为方向阻抗继电器的死区。方向阻抗继电器的死区。 （二）消除死区的措施（二）消除死区的措施 在方向阻抗继电器中引入插入电压或极化电压，并在方向阻抗继电器中引入插入电压或极化电压，并且要求它们同相位。且要求它们同相位。 上页下页返回第三节第三节 方向阻抗继电方向阻抗继电器的器的特殊问题特殊问题1、记忆回路：记忆回路： 当保护安装处短当保护安装处短路时，电压突降路时，电压突降到零，记忆回路到零，记忆回路处于谐振状态，处于谐振状态，电流不会立即降电流不会立即降为零，因此在为零，因此在R R上的极化电压要上的极化电压要几个周波之后才几个周波之后才衰减到零。衰减到零。上页下页返回第三节第三节 方向阻抗继电方向阻抗继电器的器的特殊问题特殊问题2引入非故障相电压：引入非故障相电压： 上页下页返回第三节第三节 方向阻抗继电方向阻抗继电器的器的特殊问题特殊问题二、阻抗继电器的精确工作电流二、阻抗继电器的精确工作电流 1 1、精工电流的定义、精工电流的定义 当继电器的起动阻抗等于当继电器的起动阻抗等于0.90.9倍的整定阻抗时所对倍的整定阻抗时所对应的最小测量电流，称为精确工作电流。应的最小测量电流，称为精确工作电流。2 2、精工电流的特性曲线精工电流的特性曲线继电器的起动阻抗继电器的起动阻抗精工电流精工电流 当输入继电器的电流当输入继电器的电流大于精工电流时大于精工电流时, ,可以保证可以保证起动阻抗的误差在起动阻抗的误差在10%10%以内以内, ,这个误差在可靠系数中考这个误差在可靠系数中考虑进去虑进去 . .整整定定阻阻抗抗上页下页返回第四节第四节 阻抗继电器的阻抗继电器的接线方式接线方式一、阻抗继电器的接线方式要求一、阻抗继电器的接线方式要求1 1、测量阻抗应正比于短路点到保护安装点之间的距离；、测量阻抗应正比于短路点到保护安装点之间的距离；2 2、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围应不随故障类、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围应不随故障类型而变化。型而变化。二、相间短路阻抗继电器的二、相间短路阻抗继电器的0接线方式接线方式继电器继电器 上页下页返回1.三相短路三相短路( (一一) ) 相间短路阻抗继电器的相间短路阻抗继电器的00接线接线上页下页返回2.两相短路两相短路( (一一) ) 相间短路阻抗继电器的相间短路阻抗继电器的00接线接线上页下页返回3.两相接地短路两相接地短路( (一一) ) 相间短路阻抗继电器的相间短路阻抗继电器的00接线接线上页下页返回（二）接地短路阻抗继电器的接线方式（二）接地短路阻抗继电器的接线方式继电器继电器1 1、接线方式：、接线方式：上页下页返回（二）接地短路阻抗继电器的接线方式（二）接地短路阻抗继电器的接线方式2 2、测量阻抗的计算：、测量阻抗的计算：第五节第五节 影响距离保护影响距离保护正确正确工作的因素工作的因素一、分支线对距离保护的影响一、分支线对距离保护的影响 上页下页返回1 1、助增电流的影响、助增电流的影响：第五节第五节 影响距离保护影响距离保护正确正确工作的因素工作的因素一、分支线对距离保护的影响一、分支线对距离保护的影响上页下页返回2 2、外汲电流的影响、外汲电流的影响：二、过度电阻对距离保护的影响二、过度电阻对距离保护的影响上页下页返回2、过渡电阻对单侧电源线路和影响、过渡电阻对单侧电源线路和影响 1、短路点过渡电阻的特性、短路点过渡电阻的特性 在短路的初瞬间，电弧电流最大，弧长最在短路的初瞬间，电弧电流最大，弧长最短，电弧电阻最小；经过几个周期后，电弧逐短，电弧电阻最小；经过几个周期后，电弧逐渐伸长，电弧电阻有急剧增大之势。渐伸长，电弧电阻有急剧增大之势。这样当这样当RgRg较大时较大时保护保护1 1 和保护和保护2 2将同时以第将同时以第IIII段段的时限动作，从的时限动作，从而失去选择性。而失去选择性。 二、过渡电阻对距离保护的影响二、过渡电阻对距离保护的影响上页下页返回3、过渡电阻对双侧电源线路的影响、过渡电阻对双侧电源线路的影响 二、过渡电阻对距离保护的影响二、过渡电阻对距离保护的影响 当当为为正时，测正时，测量阻抗的量阻抗的电抗部分电抗部分增大；而增大；而当当为负为负时，则相时，则相反。反。 过渡电阻可能引起某些保护的无选过渡电阻可能引起某些保护的无选择性动作。择性动作。上页下页返回4、过渡电阻对阻抗元件的影响、过渡电阻对阻抗元件的影响 二、过渡电阻对距离保护的影响二、过渡电阻对距离保护的影响 过渡电阻可能引起某些过渡电阻可能引起某些保护的无选择性动作。保护的无选择性动作。措施：利用瞬时测量回路来措施：利用瞬时测量回路来固定阻抗继电器的动作。固定阻抗继电器的动作。 阻抗继电器在阻抗继电器在+R+R方向所占的面积方向所占的面积越大，影响越小越大，影响越小上页下页返回三、电力系统振荡对距离保护的影响三、电力系统振荡对距离保护的影响1 1、振荡时电流、电压的分布与变化、振荡时电流、电压的分布与变化M M侧电源的侧电源的电动势电动势振荡电流振荡电流M M侧电源的侧电源的阻抗阻抗上页下页返回三、电力系统振荡对距离保护的影响三、电力系统振荡对距离保护的影响2 2、振荡时电流、电压的分布与变化、振荡时电流、电压的分布与变化2 2、测量阻抗的变化规律、测量阻抗的变化规律当当由由00变化到变化到360360时，测量阻抗终点的轨时，测量阻抗终点的轨迹是垂直迹是垂直ZZ的直线。的直线。上页下页返回三、电力系统振荡对距离保护的影响三、电力系统振荡对距离保护的影响 4 4、振荡闭锁装置的原理、振荡闭锁装置的原理3 3、对距离保护的影响、对距离保护的影响 全阻抗继电器受振荡的影响最大，而透镜型继全阻抗继电器受振荡的影响最大，而透镜型继电器所受的影响最小。电器所受的影响最小。 当保护安装点越靠近振荡中心时，受到的影响当保护安装点越靠近振荡中心时，受到的影响就越大。就越大。 当距离保护带有较大的延时，可利用其延时躲当距离保护带有较大的延时，可利用其延时躲开振荡的响。开振荡的响。 振荡时，电流和各点电压的幅值均呈现周期振荡时，电流和各点电压的幅值均呈现周期性变化；而短路后，短路电流和各点的电压幅值性变化；而短路后，短路电流和各点的电压幅值是不变的。是不变的。 振荡时，电流和各点电压的变化速度较慢；振荡时，电流和各点电压的变化速度较慢；而短路时，电流是突然增大，电压也突然降低，而短路时，电流是突然增大，电压也突然降低，变化速度很快。变化速度很快。 振荡时，任一点的电流与电压之间的相位关系都随振荡时，任一点的电流与电压之间的相位关系都随的的变化而改变；而在发生短路时，相位是不变的。变化而改变；而在发生短路时，相位是不变的。 振荡时，三相完全对称，系统中无负序分量出现；而短振荡时，三相完全对称，系统中无负序分量出现；而短路时，总要出现负序分量。路时，总要出现负序分量。 上页下页返回四、电压互感器二次断线对距离保护的影响四、电压互感器二次断线对距离保护的影响 当电压互感器二次断线时，距离保护将失当电压互感器二次断线时，距离保护将失去电压，在负荷电流的作用下，测量阻抗变为去电压，在负荷电流的作用下，测量阻抗变为零，可能造成保护误动作。因此，为防止保护零，可能造成保护误动作。因此，为防止保护误动作的应装设断线闭锁装置。误动作的应装设断线闭锁装置。 当电压回路断当电压回路断线时，线时，KHOKHO即可动即可动作发出信号。作发出信号。第第五五章章 电力变压器保护电力变压器保护本章主要内容本章主要内容一、常见故障、不正常运行及保护一、常见故障、不正常运行及保护二、变压器主保护二、变压器主保护 三、变压器后备保护和过负荷保护三、变压器后备保护和过负荷保护 四、变压器接地保护四、变压器接地保护 第一节第一节 常见故障和不正常见故障和不正常常运行及保护运行及保护上页下页返回瓦斯保护瓦斯保护纵差动保护或纵差动保护或电流速断保护电流速断保护 油箱外引出油箱外引出线相间短路线相间短路油箱内故障油箱内故障过电流保护过电流保护零序保护零序保护二、不正常运行：二、不正常运行：过负荷过负荷过负荷保护过负荷保护一一、常常见见故故障障主主保保护护（后备保护）（后备保护）外部相间短路外部相间短路外部相间短路外部相间短路外部接地短路外部接地短路外部接地短路外部接地短路第二节第二节 变压器主保变压器主保护护上页下页返回一、瓦斯保护原理及构成一、瓦斯保护原理及构成 反应变压器反应变压器油箱内部故障油箱内部故障产生的气体而产生的气体而动作动作, ,主要由瓦主要由瓦斯继电器构成斯继电器构成, ,轻瓦斯动作于轻瓦斯动作于信号信号, ,重瓦斯重瓦斯动作于跳闸动作于跳闸. .瓦斯保护的主瓦斯保护的主要元件是瓦斯要元件是瓦斯继电器，它安继电器，它安装在变压器的装在变压器的油箱和油枕之油箱和油枕之间的连接管道间的连接管道中中. .瓦斯保护原理接线瓦斯保护原理接线瓦斯继电瓦斯继电器器出口中间出口中间 继电器继电器信号继电器信号继电器连片连片上页下页返回第二节第二节 变压器主变压器主保护保护上页下页返回二、二、变压器纵差动保护变压器纵差动保护1 1、基本原理及实现的特点、基本原理及实现的特点: : 变压器纵差动保护通变压器纵差动保护通常采用环流法接线。原理常采用环流法接线。原理与输电线路类似，但在实与输电线路类似，但在实现时应考虑变压器高、低现时应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位压两侧电流的大小和相位不同。不同。上页下页返回变压器星形侧变压器星形侧电流互感器按电流互感器按角形接线角形接线变压器角形侧变压器角形侧电流互感器按电流互感器按星形接线星形接线变压器纵差动保护变压器纵差动保护2 2、影响差动保护的因素及措施、影响差动保护的因素及措施: :分析励磁涌流分析励磁涌流的特点的特点励磁涌流励磁涌流影响的措施影响的措施变压器差动变压器差动保护的构成保护的构成 正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流的的3 35 5，所以对保护无影响。而当变压器空，所以对保护无影响。而当变压器空载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电流可达额定电流的流可达额定电流的6 68 8倍，这称为励磁涌流，可倍，这称为励磁涌流，可引起差动保护误动作。引起差动保护误动作。 含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧；含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧； 励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量；励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量； 励磁涌流相邻波形之间存在励磁涌流相邻波形之间存在“间断角间断角”。 采用具有速饱和变流器的采用具有速饱和变流器的BCHBCH型差动继电器构成型差动继电器构成变压器纵差动保护；变压器纵差动保护； 采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护；采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护； 采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。 上页下页返回比率制动式差动继电器的组成及作用比率制动式差动继电器的组成及作用 比率制动部分是用于防止外部短路时，由于不比率制动部分是用于防止外部短路时，由于不平衡电流影响而造成误动作；平衡电流影响而造成误动作； 二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载投入时出现励磁涌流而造成保护误动作；投入时出现励磁涌流而造成保护误动作； 差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障；严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障； 差动部分作用，保证内部故障时正确动作。差动部分作用，保证内部故障时正确动作。第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回一、变压器的过电流保护一、变压器的过电流保护1、原理接线：、原理接线：2、整定原则：、整定原则： 躲过变压器可躲过变压器可能出现的最大负荷能出现的最大负荷电流来整定。电流来整定。第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回二、低电压起动的过电流保护二、低电压起动的过电流保护1、原理接线：、原理接线： 2、低电压继电器整定原则及方法：低电压继电器整定原则及方法： 应低于正常运行情况下母线上可能出现应低于正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压的最低工作电压 。 3、灵敏度校验：、灵敏度校验： 按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。 上页下页返回第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回三、三、复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护 1、原理接线：、原理接线：2、负序电压继电器整定原则及方法：、负序电压继电器整定原则及方法： 躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平衡电压。衡电压。上页下页返回第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回四、负序电流和单相低电压起动的四、负序电流和单相低电压起动的 过电流保护过电流保护1、原理接线：、原理接线： 2、负序电流继电器整定原则及方法：、负序电流继电器整定原则及方法： 躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最大不平衡电流大不平衡电流 。上页下页返回第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回五、变压器过负荷五、变压器过负荷 变压器过负荷电流大多数情况下三相是变压器过负荷电流大多数情况下三相是对称的，因此只装设对称过负荷保护。即只对称的，因此只装设对称过负荷保护。即只用一个电流继电器接于任一相电流之中，动用一个电流继电器接于任一相电流之中，动作时经延时作用于信号。作时经延时作用于信号。 过负荷保护的动作电流应躲过变压器额过负荷保护的动作电流应躲过变压器额定电流。定电流。 过负荷保护的动作时限，应比过电流保过负荷保护的动作时限，应比过电流保护的最大时限增加一个时限阶差护的最大时限增加一个时限阶差tt。 第四节第四节 变压器的接变压器的接地保护地保护 上页下页返回一、原理框图一、原理框图第四节第四节 变压器的接变压器的接地保护地保护 上页下页返回二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算 1 1、零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保、零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保护动作电流配合整定。护动作电流配合整定。 2 2、动作时限与相邻元件零序电流后备保护的时限配合、动作时限与相邻元件零序电流后备保护的时限配合 整整定。定。 3 3、零序电流元件、零序电流元件3I3I0 0的动作电流根据间隙击穿电流的经的动作电流根据间隙击穿电流的经验数据整定，一般一次值为验数据整定，一般一次值为100A100A。时间元件。时间元件T T的延时，一般的延时，一般取取0 05s5s。第第六六章章 同步发电机保护同步发电机保护本章主要内容本章主要内容一、常见故障和不正常运行及保护一、常见故障和不正常运行及保护二、发电机纵差动保护二、发电机纵差动保护三、定子绕组匝间短路保护三、定子绕组匝间短路保护四、定子绕组的接地保护四、定子绕组的接地保护五五、负序电流保护和过负荷保护、负序电流保护和过负荷保护六六、同步发电机的失磁保护、同步发电机的失磁保护七七、同步发电机转子回路接地保护、同步发电机转子回路接地保护第一节第一节 常见故障和不正常见故障和不正常常运行及保护运行及保护上页下页返回一、发电机常见故障及保护：一、发电机常见故障及保护： 定子绕组定子绕组故障故障相间短路相间短路纵差动保护纵差动保护匝间短路匝间短路匝间短路保护匝间短路保护 单相接地单相接地单相接地保护单相接地保护 转子绕组转子绕组故障故障一点接地一点接地一点接地保护一点接地保护二点接地二点接地二点接地保护二点接地保护为了保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围，按照GB14258-1993继电保护和安全自动装置技术规程的规定，发电机应装设以下保护装置。第一节第一节 常见故障和不正常见故障和不正常常运行及保护运行及保护上页下页返回二、发电机不正常运行及保护二、发电机不正常运行及保护转子失磁转子失磁减负荷或动作于减负荷或动作于解列灭磁解列灭磁过电流过电流过电流保护过电流保护以短时限动作于解列，以短时限动作于解列，以长时限动作于停机以长时限动作于停机过负荷过负荷过负荷保护过负荷保护动作于信号或减负动作于信号或减负荷、降低励磁电流荷、降低励磁电流过电压过电压过电压保护过电压保护动作于解列灭磁动作于解列灭磁逆功率逆功率逆功率保护逆功率保护动作于信号动作于信号或解列或解列失磁保护失磁保护第二节第二节 发电机纵差发电机纵差动保护动保护 上页下页返回一、用一、用BCH2BCH2型继电器构成的发电机差动保护型继电器构成的发电机差动保护、原理接线：、原理接线：由接于差由接于差动回路的动回路的三只三只BCH-BCH-2 2型差动型差动继电器和继电器和一只接于一只接于中线的电中线的电流继电器流继电器构成构成BCH-2BCH-2继电器继电器电流继电器电流继电器上页下页返一、用一、用BCH2BCH2型继电器构成的发电机差动保护型继电器构成的发电机差动保护、整定计算：、整定计算：、整定计算：、整定计算：）躲过外部短路时的最大不平衡电流。）躲过外部短路时的最大不平衡电流。）为避免电流互感器二次回路断线时误动作，）为避免电流互感器二次回路断线时误动作，保护的动作电流应大于发电机的额定电流。保护的动作电流应大于发电机的额定电流。 3 3、灵敏度校验、灵敏度校验 按单机运行时，发电机出口两相短路来校按单机运行时，发电机出口两相短路来校验差动保护的灵敏度。验差动保护的灵敏度。 4 4、断线监视部分的整定、断线监视部分的整定 按躲过正常运行时的不平衡电流来整定。按躲过正常运行时的不平衡电流来整定。根据运行经验取根据运行经验取0.20.2倍的额定电流。倍的额定电流。 上页下页返回二、用二、用LCD-12LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护差动继电器构成的发电机差动保护、原理接线、原理接线调节最小调节最小动作电流动作电流两只稳压两只稳压管管V1V1、V2V2并联的目并联的目的是为防的是为防止任一稳止任一稳压管损坏，压管损坏，造成失去造成失去制动电压制动电压故障故障。 调节制动调节制动特性斜率特性斜率上页下页返二、用二、用LCD-12LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护差动继电器构成的发电机差动保护2 2、LCD12LCD12型继电器制动特性曲线型继电器制动特性曲线直线直线4 4表示表示外部短路外部短路故障时通故障时通过变压器过变压器的故障电的故障电流和不平流和不平衡电流之衡电流之间的关系间的关系制动特制动特性曲线性曲线动作电动作电流增大流增大动作电动作电流减小流减小二、用二、用LCD-12LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护差动继电器构成的发电机差动保护3 3、整定计算、整定计算3 3、整定计算、整定计算 1 1）最小动作电流：按躲过最大负荷下差回路的不平衡）最小动作电流：按躲过最大负荷下差回路的不平衡电流整定。电流整定。 2 2）制动特性斜率：）制动特性斜率： 3 3）最小制动电流：取额定电流的）最小制动电流：取额定电流的50% -100%50% -100%。4 4、灵敏系数校验：、灵敏系数校验：按单机运行时，发电机出口两相短路校验。按单机运行时，发电机出口两相短路校验。 上页下页返回第三节第三节 定子绕组匝间定子绕组匝间短路保护短路保护 上页下页返回一、单元件式横差保护一、单元件式横差保护发电机定子绕发电机定子绕组为双星形接组为双星形接线，且中性的线，且中性的侧有六个引出侧有六个引出端子。端子。第三节第三节 定子绕组匝间定子绕组匝间短路保护短路保护 上页下页返回二、二、纵向零序电压匝间短路保护纵向零序电压匝间短路保护只有当发电机只有当发电机内部发生匝间内部发生匝间短路或发生对短路或发生对中性点的各种中性点的各种不对称相间短不对称相间短路以及发生分路以及发生分支绕组开焊等支绕组开焊等故障时，定子故障时，定子侧将出现纵向侧将出现纵向零序电压，零零序电压，零序电压继电器序电压继电器KVZKVZ动作。动作。 第三节第三节 定子绕组匝间定子绕组匝间短路保护短路保护 上页下页返回三、测量励磁绕组三、测量励磁绕组2次谐波电流的匝间短路保护次谐波电流的匝间短路保护当定子绕组当定子绕组发生匝间短发生匝间短路时，路时，KWNKWN和和K K同时动同时动作，经作，经KWNKWN和和K K两触点两触点串联接通跳串联接通跳闸回路。闸回路。当定子绕组当定子绕组发生匝间短发生匝间短路时，路时，KWNKWN和和K K同时动同时动作，经作，经KWNKWN和和K K两触点两触点串联接通跳串联接通跳闸回路。闸回路。第四节第四节 定子绕组的接定子绕组的接地保护地保护上页下页返回一、反应基波零序电压的接地保护一、反应基波零序电压的接地保护1 1定子单相接地故障的零序电压特点定子单相接地故障的零序电压特点 第四节第四节 定子绕组的接定子绕组的接地保护地保护上页下页返回3、反应基波零序电压的接地保护、反应基波零序电压的接地保护零序电压可在机端电压互感器零序电压可在机端电压互感器的开口三角形绕组上取得，由的开口三角形绕组上取得，由过电压继电器及时间继电器构过电压继电器及时间继电器构成，保护动作于信号。成，保护动作于信号。 上页下页返回二、二、3 3次谐波式定子绕组单相接地保护次谐波式定子绕组单相接地保护1 1定子单相接地时三次谐波电压的特点定子单相接地时三次谐波电压的特点 正常运行时，机端正常运行时，机端3 3次谐波电压小于中性点侧次谐波电压小于中性点侧3 3次谐波电压；当定子绕组的次谐波电压；当定子绕组的=0.5-1=0.5-1范围内发生金属范围内发生金属性接地故障时，性接地故障时，U U3S3S U U3N3N；当在距中性点；当在距中性点50%50%范围以范围以内发生单相接地时，则内发生单相接地时，则U U3S3S U U3N3N 。 2 2反应三次谐波电压的接地保护反应三次谐波电压的接地保护 如果用机端的如果用机端的3 3次谐波电压次谐波电压U U3S3S作为动作量，作为动作量，中性点的中性点的3 3次谐波电压次谐波电压U U3N3N作为制动量构成接地保作为制动量构成接地保护，其动作条件为护，其动作条件为U U3S 3S UU3N3N，则正常运行时保护，则正常运行时保护不可能动作，只有当中性点附近发生接地故障时，不可能动作，只有当中性点附近发生接地故障时，保护才会动作。保护才会动作。 上页下页返回三、发电机三、发电机100%100%定子接地保护定子接地保护 发电机发电机100%100%定子接地保护由反定子接地保护由反应基波零序电压元件和反应应基波零序电压元件和反应3 3次谐次谐波电压元件两部分组成。第一部波电压元件两部分组成。第一部分可保护定子绕组的分可保护定子绕组的90%95%90%95%，而，而第二部分是用以消除基波零序电第二部分是用以消除基波零序电压元件保护的死区。压元件保护的死区。 上页下页返回第第五五节节 同步发电机的负同步发电机的负序电流保护和过负荷保序电流保护和过负荷保护护 一、发电机承受负序电流的能力一、发电机承受负序电流的能力 发电机单机容量越大发电机单机容量越大, ,其允许的承受负序电流的能力其允许的承受负序电流的能力越低越低, ,可用下面的方程表示可用下面的方程表示: : AA发电机允许过热时发电机允许过热时间常数，它与发电机容量、冷间常数，它与发电机容量、冷却方式等有关，非强迫冷却的却方式等有关，非强迫冷却的发电机发电机; ; I I2 2发电机短时承受的负发电机短时承受的负序电流序电流. .上页下页返回第第五五节节 同步发电机的负同步发电机的负序电流保护和过负荷保序电流保护和过负荷保护护 1 1、两段式定时限负序电流保护、两段式定时限负序电流保护 （1 1）在曲线）在曲线abab段内，保护动作段内，保护动作时间大于发电机的允许时间，因时间大于发电机的允许时间，因此，就可能出现发电机已被损坏此，就可能出现发电机已被损坏而保护尚未动作的情况；而保护尚未动作的情况；（2 2）在曲线）在曲线bcbc段内，保护装置的动作段内，保护装置的动作时间小于发电机的允许时间，因此，时间小于发电机的允许时间，因此，没有充分利用发电机本身所具有的承没有充分利用发电机本身所具有的承受负序电流的能力；受负序电流的能力；（3 3）在曲线）在曲线 cd cd段内，是靠保护动作段内，是靠保护动作发出信号由值班人员处理。发生保护发出信号由值班人员处理。发生保护给出信号后，值班人员还未来得及处给出信号后，值班人员还未来得及处理时，发电机已超过了允许时间。理时，发电机已超过了允许时间。（4 4）在曲线）在曲线 de de 段内，保护根段内，保护根本不反应。本不反应。 上页下页返回第第五五节节 同步发电机的负同步发电机的负序电流保护和过负荷保序电流保护和过负荷保护护 2 2、反时限负序电流保护：保护的跳闸特性具有与发电机、反时限负序电流保护：保护的跳闸特性具有与发电机发热特性相接近的曲线。符合电流大时动作时间短，而发热特性相接近的曲线。符合电流大时动作时间短，而电流小时动作时间长的一种时限特性。电流小时动作时间长的一种时限特性。取决于转取决于转子温升特子温升特性的常数性的常数 上页下页返回第第五五节节 同步发电机的负同步发电机的负序电流保护和过负荷保序电流保护和过负荷保护护 二、过负荷保护二、过负荷保护 大型发电机，由于有效材料利用大型发电机，由于有效材料利用率的提高，发电机热容量降低，从而率的提高，发电机热容量降低，从而使发电机的过负荷能力大大降低。为使发电机的过负荷能力大大降低。为了充分利用发电机的过载能力而又不了充分利用发电机的过载能力而又不致损坏发电机，在大型发电机的定子、致损坏发电机，在大型发电机的定子、转子、励磁绕组都采用反时限特性的转子、励磁绕组都采用反时限特性的过负荷保护。过负荷保护。 上页下页返回第第六六节同步发电机的节同步发电机的失磁保护失磁保护一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗上页下页返回第第六六节同步发电机的节同步发电机的失磁保护失磁保护一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗等有功阻等有功阻抗圆抗圆等无功阻等无功阻抗圆抗圆等电压圆等电压圆机端测量阻抗机端测量阻抗末端轨迹沿等末端轨迹沿等有功圆先由第有功圆先由第象限进入第象限进入第象限，然后将象限，然后将越过等无功阻越过等无功阻抗圆，最后进抗圆，最后进入异步阻抗圆，入异步阻抗圆，表明发电机进表明发电机进入异步运行状入异步运行状态。态。异步阻抗异步阻抗圆圆第第六六节同步发电机的节同步发电机的失磁保护失磁保护二、失磁保护判据及保护方案二、失磁保护判据及保护方案失磁保护判据失磁保护判据主要判据主要判据主要判据主要判据无功无功方向方向改变改变阻抗越阻抗越过静稳过静稳阻抗边阻抗边界界阻抗越阻抗越过异步过异步阻抗圆阻抗圆转子转子励磁励磁电压电压下降下降利用利用负序负序分量分量利用利用延时延时躲过躲过第第六六节同步发电机的节同步发电机的失磁保护失磁保护二、失磁保护判据及保护方案二、失磁保护判据及保护方案失失磁磁保保护护方方案案上页下页返回第第七七节节 同步发电机同步发电机转子回路接地保护转子回路接地保护 一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护1 1测量导纳特性测量导纳特性 上页下页返回第第七七节节 同步发电机同步发电机转子回路接地保护转子回路接地保护 一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护1 1测量导纳特性测量导纳特性 上页下页返回第第七七节节 同步发电机同步发电机转子回路接地保护转子回路接地保护 一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护2 2、继电器的构成、继电器的构成 上页下页返回阻抗继阻抗继电器的电器的整定电整定电导圆导圆动作方程动作方程第第七七节节 同步发电机同步发电机转子回路接地保护转子回路接地保护 二、直流电桥原理构成的两点接地保护二、直流电桥原理构成的两点接地保护 上页下页返回 当励磁绕组发生一点接地后，投人两点接地保护，当励磁绕组发生一点接地后，投人两点接地保护，当励磁绕组第二点发生接地时，电桥平衡遭到破坏，保当励磁绕组第二点发生接地时，电桥平衡遭到破坏，保护动作。护动作。 第第七七章章 母线保护母线保护本章主要内容本章主要内容一、母线故障和装设母线保护基本原则一、母线故障和装设母线保护基本原则二、单母线保护二、单母线保护三、双母线保护三、双母线保护四、断路器失灵保护四、断路器失灵保护第一节第一节 母线故障及装母线故障及装设保护的原则设保护的原则上页下页返回一、母线故障类型：单相接地故障和相间短路故障一、母线故障类型：单相接地故障和相间短路故障二、母线保护的基本原则：利用母线上其它供电元件的保二、母线保护的基本原则：利用母线上其它供电元件的保护装置来切除故障；采用专门的母线保护。护装置来切除故障；采用专门的母线保护。利用发利用发电机的电机的后备保后备保护来切护来切除母线除母线故障故障第二节第二节 单母线保护单母线保护一、母线完全电流差动保护一、母线完全电流差动保护 在正常和外部故障在正常和外部故障时，流入母线与流出时，流入母线与流出母线的一次电流之和母线的一次电流之和为零。为零。 母线故障时，所有母线故障时，所有有电源的线路，都向有电源的线路，都向故障点供给故障电流。故障点供给故障电流。上页下页返回母线完全电流差动保护的整定计算母线完全电流差动保护的整定计算 （1 1）按躲过电流互感器二次回路断线时的）按躲过电流互感器二次回路断线时的负荷电流；负荷电流； （2 2）躲过外部故障时差动回路中可能产生）躲过外部故障时差动回路中可能产生的最大不平衡电流。的最大不平衡电流。 上页下页返回 为实现母线不完全差动保护，则只需在有为实现母线不完全差动保护，则只需在有电源的元件上装设变比和特性完全相同的电源的元件上装设变比和特性完全相同的D级电级电流互感器。且电流互感器只装设在流互感器。且电流互感器只装设在A、C两相上，两相上，按差动原理连接，在差动回路中接入按差动原理连接，在差动回路中接入1KD、2KD差动继电器。因没有将所有连接元件都接入差动差动继电器。因没有将所有连接元件都接入差动回路，故称不完全电流差动保护。回路，故称不完全电流差动保护。 上页下页返回二、母线不完全电流差动保护二、母线不完全电流差动保护数字式母数字式母线保护屏线保护屏 电流比相式母线保护是根据母线外部故障电流比相式母线保护是根据母线外部故障或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变化来实现的。的变化来实现的。 三、电流比相式母线保护三、电流比相式母线保护 当线路正常当线路正常运行或外部运行或外部K K1 1点点故障时，电流流故障时，电流流入母线，电流由入母线，电流由母线流出，两者母线流出，两者大小相等、相位大小相等、相位相反。相反。 当母线上当母线上K K2 2点故障时，电流点故障时，电流都流向母线，在都流向母线，在理想的情况下两理想的情况下两者相位相同。者相位相同。上页下页返回第三节第三节 双母线保护双母线保护 当固定连接当固定连接破坏时，能够防破坏时，能够防止外部故障时差止外部故障时差动保护误动作；动保护误动作；当母线故障时，当母线故障时，保护将失去选择保护将失去选择性性。 外部故障时，外部故障时，流经差动继电器流经差动继电器1KD1KD、2KD2KD和和3KD3KD的的电流均为不平衡电电流均为不平衡电流。而保护装置是流。而保护装置是按躲过外部故障时按躲过外部故障时最大不平衡电流来最大不平衡电流来整定的，所以保护整定的，所以保护不会误动作不会误动作。 当当I I母线故障母线故障时，流经差动继时，流经差动继电器电器1KD1KD、3KD3KD的的电流为全部故障电流为全部故障二次电流，二次电流，1KD1KD、3KD3KD动作；而动作；而2KD2KD的电流为不平衡的电流为不平衡电流，不动作电流，不动作。外部故障外部故障内部故障内部故障固定连接破坏固定连接破坏一、双母线固定连接运行的母线完全差动保护一、双母线固定连接运行的母线完全差动保护原理接线图原理接线图上页下页返回上页下页返回母线母线外部外部故障故障时的时的电流电流分布分布图图上页下页返回母线母线内部内部故障故障电流电流分布分布图图固固定定连连接接破破坏坏外外部部故故障障上页下页返回固固定定连连接接破破坏坏内内部部故故障障上页下页返回二、母联电流相位比较式母线保护二、母联电流相位比较式母线保护 母联电流相位比较式母线差动保护的原理是母联电流相位比较式母线差动保护的原理是比较母线联络断路器回路的电流与总差动电流的比较母线联络断路器回路的电流与总差动电流的相位关系。相位关系。上页下页返回 与与 同同相位，则判相位，则判别为别为I I母线母线上发生了短上发生了短路故障路故障 与与 反反相位，则判相位，则判别为别为IIII母线母线上发生了短上发生了短路故障路故障 第四节第四节 断路器失灵保断路器失灵保护护 断路器失灵保护又称后备接断路器失灵保护又称后备接线。在同一发电厂或变电所内，线。在同一发电厂或变电所内，当断路器拒绝动作时，它能以较当断路器拒绝动作时，它能以较短时限切除与拒动断路器连接在短时限切除与拒动断路器连接在同一母线上所有电源支路的断路同一母线上所有电源支路的断路器，将断路器拒动的影响限制到器，将断路器拒动的影响限制到最小。最小。上页下页返回 演示文稿到此结束！演示文稿到此结束！ 谢谢！谢谢！