1、电力工程基础电力工程基础第六章第六章 电力系统继电保护电力系统继电保护第六章第六章 电力系统继电保护电力系统继电保护12/22/2022南京理工大学自动化学院2v 6.1 6.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识v 6.2 6.2 常用保护继电器常用保护继电器v 6.3 6.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护v 6.6 6.6 距离保护简介距离保护简介v 6.7 6.7 电力变压器的保护电力变压器的保护6.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识 电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳
2、闸或元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。发出信号的一种自动装置。12/22/2022南京理工大学自动化学院3 一、继电保护的作用一、继电保护的作用F自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常运行。使其他非故障部分迅速恢复正常运行。F能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出报警信号、减负荷或延时跳闸。出报警信号、减负荷或延时跳闸。它的基本任务是：它的基本任务是：12/22/2022南京理工大学自动化学院4F测量部分：从被
3、保护对象输入有关信号，并与给定的整定测量部分：从被保护对象输入有关信号，并与给定的整定值进行比较，决定保护是否动作；值进行比较，决定保护是否动作；F逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，进行逻辑判断，以确逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，进行逻辑判断，以确定保护装置是否应该动作；定保护装置是否应该动作；F执行部分：根据逻辑部分做出的判断，执行保护装置所担执行部分：根据逻辑部分做出的判断，执行保护装置所担负的任务（跳闸或发信号）。负的任务（跳闸或发信号）。6.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识
4、二、继电保护的基本原理二、继电保护的基本原理测量部分输入信号逻辑部分执行部分输出信号整定值6-2继电保护装置组成方框图图12/22/2022南京理工大学自动化学院56.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识 三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求k1QF1QF2QF5QF6QF7QF4QF3WL1WL2k2k36-1电力系统继电保护选择性说明图图WL3WL4ABCDu 选择性：选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的非故障部分继续运行。非故
5、障部分继续运行。u 速动性：速动性：继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件从电网中切除。从电网中切除。12/22/2022南京理工大学自动化学院66.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识 u 灵敏性：灵敏性：指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力。行状态的反映能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数Ks来衡量。来衡量。F对于反应故障时参数量增加的保护（如对于反应故障时参数量增加的保护（如过电流保护过电流保护）：）：保护动作的整定值保护动作的整定值的最小值的最小值
6、保护区内故障时反应量保护区内故障时反应量sKF对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）：对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）：的最大值的最大值保护区内故障时反应量保护区内故障时反应量保护动作的整定值保护动作的整定值sKu 可靠性：可靠性：指保护装置该指保护装置该动动时不时不能能拒动；不该拒动；不该动动时不时不能能误误动。动。12/22/2022南京理工大学自动化学院76.2 常用保护继电器常用保护继电器 一、一、电磁型继电器电磁型继电器（DL型）型）1电磁型电流继电器电磁型电流继电器 u 工作原理：当在继电器线圈工作原理：当在继电器线圈中通入电流中通入电流IK时，电磁铁产生的时
7、，电磁铁产生的电磁力电磁力Fem为：为：222mKKemRNIKF当电磁力当电磁力Fem大于弹簧的反作大于弹簧的反作用力用力Fsp和摩擦力和摩擦力Ffr时，继电器便时，继电器便产生动作。产生动作。改变继电器线圈匝数改变继电器线圈匝数NK（级进调节）；（级进调节）；调节反作用弹簧的松紧，即调节调节反作用弹簧的松紧，即调节Fsp（平滑调节）；（平滑调节）；调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节Rm。12/22/2022南京理工大学自动化学院86.2 常用保护继电器常用保护继电器 因此，欲使继电器动作的必要条件是：因此，欲使继电器动作的必要条件是：FemFsp+
8、Ffr KFFNRKFNRIfrspKmemKmKop.F动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流，用的动作电流，用Iop.K表示。表示。调整继电器动作电流的方法有：调整继电器动作电流的方法有：对于过电流继电器，对于过电流继电器，Kre1，一般要求，一般要求 Kre=0.80.9；对于欠电流继电器，对于欠电流继电器，Kre 1，一般要求，一般要求 Kre=1.061.2。12/22/2022南京理工大学自动化学院96.2 常用保护继电器常用保护继电器 F返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为返回电流：能使继电器返
9、回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用继电器的返回电流，用Ire.K表示。表示。F返回系数：是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用返回系数：是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用Kre表示，即表示，即 继电器动作后，减小继电器动作后，减小IK就能使继电器返回原位。欲使继就能使继电器返回原位。欲使继电器返回的必要条件是：电器返回的必要条件是：Fsp Fem+Ffr KopKrereIIK.12/22/2022南京理工大学自动化学院106.2 常用保护继电器常用保护继电器 2电磁型电压继电器电磁型电压继电器 其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统其结构和原理与电磁型电流继电
10、器相似，在供配电系统中多用低电压（欠电压）继电器。中多用低电压（欠电压）继电器。F动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器的动作电压，用的动作电压，用Uop.K表示。表示。F返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为继电器的返回电压，用继电器的返回电压，用Ure.K表示。表示。F返回系数：是指继电器的返回电压与动作电压的比值。返回系数：是指继电器的返回电压与动作电压的比值。注意：注意：低电压继电器的返回系数低电压继电器的返回系数Kre1，一般为，一般为1.25。12/22/20
11、22南京理工大学自动化学院116.2 常用保护继电器常用保护继电器 3时间继电器的作用：使保护装置获得一定的延时，以保时间继电器的作用：使保护装置获得一定的延时，以保证保护装置动作的选择性。证保护装置动作的选择性。4.中间继电器的作用中间继电器的作用:5.信号继电器的作用：用于各保护装置回路中，作为保护信号继电器的作用：用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示信号，以提醒运行人员注意。动作的指示信号，以提醒运行人员注意。F为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量；为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量；F使触点闭合或断开时带有不大的延时使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.40.8s)；
12、F通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。v 接线系数：在继电保护回路中，流入继电器中的电流接线系数：在继电保护回路中，流入继电器中的电流IK与与对应电流互感器的二次电流对应电流互感器的二次电流I2的比值，称为接线系数，即的比值，称为接线系数，即12/22/2022南京理工大学自动化学院126.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 一、保护装置的接线方式一、保护装置的接线方式 2IIKKw 设电流互感器的变比为设电流互感器的变比为 ，保护装置的动作电，保护装置的动作电流为流为Iop，则相应的电流继电器的动作电流为，则相应的电流继电器的动作电流为2
13、1IIKiopiwKopIKKI.K A 1aIbIcIK A 2K A 3III三 相 完 全 星 形 接 线 方 式图6-7AICBACBIIIKIABCAIT A 1T A 2I I 两 相 不 完 全 星 形 接 线 方 式图6-8caIBIICK A 2K A 1KI12/22/2022南京理工大学自动化学院136.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 1三相完全星形接线方式（图三相完全星形接线方式（图6-7）特点：可以反映各种形式的故障，其接线系数特点：可以反映各种形式的故障，其接线系数Kw=1。2三相不完全星形接线方式（图三相不完全星形接线方式（图6-8）特点：可以反映除特点
14、：可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障，其接相单相接地短路以外的所有故障，其接线系数线系数Kw=1。KIIcIaIIBCABCIA6-9图两相电流差接线方式I K A12/22/2022南京理工大学自动化学院146.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 3两相电流差接线方式（图两相电流差接线方式（图6-9）流入继电器中的电流等于流入继电器中的电流等于A、C两两相电流互感器二次电流之差，即相电流互感器二次电流之差，即 caKIII特点：各种短路形式下的接线系特点：各种短路形式下的接线系数不同，如数不同，如图图6-10所示。所示。正常运行或三相短路时：正常运行或三相短路时：发生发生A、C两
15、相短路时：两相短路时：A、B或或B、C两相短路时：两相短路时：3wK2wK1wK12/22/2022南京理工大学自动化学院15-2aII =Ka)b)c)d)两相电流差接线方式在不同短路形式下的电流相量图图6-10IaIKIbIcIaKI =IaIaIbcIcIbIIcI =K6.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 一般情况下：一般情况下：保护整定时取保护整定时取 ；灵敏度校验时取；灵敏度校验时取Kw 1。3wKTA2TA1KTKA2KA1TA1QSQFYRKA1IKA2IKSKT+TA2信号KA1FU1FU2KA2KTKSQFYR+WCWCWASKS信号a)b)II-6-11图定时限过
16、电流保护原理图和展开图+12/22/2022南京理工大学自动化学院166.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 二、过电流保护二、过电流保护1.过电流保护的原理和组成过电流保护的原理和组成u定时限过电流保护的动作原理和组成（图定时限过电流保护的动作原理和组成（图6-11）12/22/2022南京理工大学自动化学院176.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 u反时限过电流保护的动作原理和组成（图反时限过电流保护的动作原理和组成（图6-12）TA2TA1TA2TA1KA2KA1IIb)IKA1QFYR1a)QSYR234123142IKA2KA2KA234YR212反时限过电流保护原理图
17、和展开图图6-1221YR143KA1KA112/22/2022南京理工大学自动化学院186.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 2.过电流保护（过电流保护（III段）装置的整定计算段）装置的整定计算u动作电流：动作电流：Iop IL.maxGQF1A1tQF2QF3BC2kQF4M过电流保护的计算示意图6-13图IIt保护装置的动作电流保护装置的动作电流Iop应躲过线路的最大负荷电流应躲过线路的最大负荷电流IL.max，即即 kW L 1W L 2a)tlt1tt20b)c)0tt2tl过 电 流 保 护 整 定 说 明 图6-1 4图121tQ F 1Q F 2K A 1K A 21
18、2/22/2022南京理工大学自动化学院196.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 u动作时限：应按动作时限：应按“阶梯原则阶梯原则”整定，即整定，即 ttt21st5.0st7.0 定时限过电流保护：定时限过电流保护：反时限过电流保护：反时限过电流保护：定时限过电流保护的动作时间取定时限过电流保护的动作时间取决于时间继电器预先整定的时间，决于时间继电器预先整定的时间，与短路电流的大小无关；反时限与短路电流的大小无关；反时限过电流保护的动作时间根据前后过电流保护的动作时间根据前后两级保护的两级保护的GL型电流继电器的型电流继电器的动作特性曲线来整定。动作特性曲线来整定。12/22/202
19、2南京理工大学自动化学院206.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 u灵敏度校验：灵敏度校验：opksIIK)2(min.式中，式中，为系统最小运行方式下本线路末端（作近后备时）为系统最小运行方式下本线路末端（作近后备时）或相邻线路末端（作远后备时）的两相短路电流。或相邻线路末端（作远后备时）的两相短路电流。)2(min.kI作远后备时，要求作远后备时，要求Ks1.2；作近后备时，要求；作近后备时，要求 Ks1.31.5。u过电流保护的评价：过电流保护的评价：F优点：既可作本级近后备，又可作下级优点：既可作本级近后备，又可作下级 远后备。远后备。F缺点：越靠近电源端，定时限过电流保护的动
20、作时限反缺点：越靠近电源端，定时限过电流保护的动作时限反而越长，因此不能作为主保护；反时限过电流保护的接线而越长，因此不能作为主保护；反时限过电流保护的接线简单，但动作时限整定复杂。简单，但动作时限整定复杂。若灵敏度不满足要求，可采用低电压闭锁过电流保护来提高其灵敏度。若灵敏度不满足要求，可采用低电压闭锁过电流保护来提高其灵敏度。K A-K M+Q SF UT V-K S+K TU Q SQ F信 号T A低 电 压 闭 锁 的 过 电 流 保 护 单 相 原 理 接 线 图6-1 6图12/22/2022南京理工大学自动化学院216.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 三、三、低电压闭
21、锁的过电流保护低电压闭锁的过电流保护该保护装置有两个测量元件该保护装置有两个测量元件:F过电流继电器过电流继电器KAF欠电压继电器欠电压继电器KV u动作电流按躲过正常负荷动作电流按躲过正常负荷电流整定。可提高保护的电流整定。可提高保护的灵灵敏度敏度。0Io pIW L 1Q F 1k.B.m a xIlQ F 2W L 2123ABlm inlm a x12k1k2MN瞬 时 电 流 速 断 保 护 的 工 作 原 理 图6-1 7图II12/22/2022南京理工大学自动化学院226.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 四、瞬时电流速断保护（四、瞬时电流速断保护（I段）段）1瞬时电流
22、速断保护的作用原理与整定计算（图瞬时电流速断保护的作用原理与整定计算（图6-17）曲线曲线1)()3(max.lfIk曲线曲线2)()2(min.lfIk直线直线3瞬时电流速瞬时电流速保护的动作电流。保护的动作电流。u动作电流：躲过本保动作电流：躲过本保护区末端护区末端B处的最大短处的最大短路电流路电流 ，即，即)3(max.BkI)3(max.BkrelopIKI式中，式中，Krel取取1.21.3。6-1 8图瞬时电流速断保护的单相原理接线图+-信号+K MK SY RQ FQ S+K A 2I T A12/22/2022南京理工大学自动化学院236.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保
23、护 u灵敏度校验：要求其灵敏度校验：要求其最小保护范围最小保护范围lmin不小于线路全长的不小于线路全长的15%20%。若灵敏度不满足要求，可采用电流电压联锁保护来提高其灵敏度。若灵敏度不满足要求，可采用电流电压联锁保护来提高其灵敏度。2瞬时电流速断保护的原理瞬时电流速断保护的原理接线图（图接线图（图6-18）u瞬时电流速断保护的评价：瞬时电流速断保护的评价：F优点：简单可靠，动作迅速；优点：简单可靠，动作迅速；F缺点：不能保护线路全长，有缺点：不能保护线路全长，有保护死区。保护死区。kAGBIl1lLl UI123984567Uo pIo pI1lUo pI电流电压联锁速断保护原理说明图6-
24、1 9图l 12/22/2022南京理工大学自动化学院246.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 五、电流电压联锁速断保护五、电流电压联锁速断保护u 整定原则：和瞬时电整定原则：和瞬时电流速断保护一样，按躲流速断保护一样，按躲过线路末端故障来整定。过线路末端故障来整定。通常按经常运行方式下通常按经常运行方式下电流元件和电压元件的电流元件和电压元件的保护范围相等来进行整保护范围相等来进行整定计算定计算。12/22/2022南京理工大学自动化学院256.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 当下一级线路首端当下一级线路首端发生短路时：发生短路时：整整套套保保护护不不动动作作不不会会动动作
25、作可可能能动动作作，但但最最小小运运行行方方式式下下，不不会会动动作作可可能能动动作作，但但最最大大运运行行方方式式下下，KAKVKVKA保护范围由保护范围由电流继电器电流继电器决定决定保护范围由电压保护范围由电压继电器决定继电器决定 可见，在这两种情况下都能保证选择性，且保护范围均比可见，在这两种情况下都能保证选择性，且保护范围均比正常情况下的保护范围小。正常情况下的保护范围小。由由图图6-19知，电流电压联锁速断保护的最小保护范围比瞬时知，电流电压联锁速断保护的最小保护范围比瞬时电流速断保护的保护范围大，即电流速断保护的保护范围大，即 ，所以灵敏度比瞬时，所以灵敏度比瞬时速断保护高。速断保
26、护高。1ll 带时限电流速断保护的工作原理图图6-2 01l2a)CNb)tlc)IkAAI0.5IQBMG1t0BI0.5IQ F 2Q F 1WL 1WL 2IIIIo p.1Io p.2IIIl1I IIl2It1II1t2tIt2I I0l l0II2tIt2t1I I1tI2lIII1lIIIIIIIIo p.1WL 2WL 1Q F 1Q F 2I0.5IB0t1GMBQI0.5IAAkIc)ltb)NCa)2l16-2 0图带时限电流速断保护的工作原理图12/22/2022南京理工大学自动化学院266.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 六、带时限电流速断保护（六、带时限电
27、流速断保护（II 段）段）u动作电流：躲过相邻动作电流：躲过相邻线路瞬时电流速断保护线路瞬时电流速断保护的动作电流，即的动作电流，即2.1.oprelopIKI式中，式中，Krel取取1.11.2。u动作时限：动作时限：ttt21u灵敏度校验：灵敏度校验：opBksIIK)2(min.1.31.5若灵敏度不满足要求，可与下一级相邻线路的带时限电流速断保护相配合。若灵敏度不满足要求，可与下一级相邻线路的带时限电流速断保护相配合。12/22/2022南京理工大学自动化学院276.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 七、三段式过电流保护七、三段式过电流保护 由瞬时电流速断保护（第由瞬时电流速断
28、保护（第段）、带时限电流速断保段）、带时限电流速断保护（第护（第段）和定时限过电流保护（第段）和定时限过电流保护（第段）配合构成的一段）配合构成的一整套保护，称为三段式过电流保护。整套保护，称为三段式过电流保护。1.三段式过电流保护的保护范围及时限配合（三段式过电流保护的保护范围及时限配合（图图6-21）v第第段：为本线路的辅助保护，动作电流为段：为本线路的辅助保护，动作电流为 ，保护范，保护范围为围为 ，动作时间，动作时间 为继电器的固有动作时间；为继电器的固有动作时间；1.opI1l1tv第第段：段：为本线路的主保护，动作电流为为本线路的主保护，动作电流为 ，保护范，保护范围为围为 ，动作
29、时间，动作时间 ；ttt211.opI1lv第第段：作为本线路的近后备和相邻线路保护的远后备，段：作为本线路的近后备和相邻线路保护的远后备，动作电流为动作电流为 ，保护范围为，保护范围为 ，动作时限，动作时限 。1.opI1lttt210o p.2IIItIIII I I2tt1t2IItIt1II1t2tIIII1l1lIl1IIIl2IIIo p.1IIo p.2IkQ F 3Q F 2Q F 1213tI0.5IIWL 3WL 2CBII0.5IWL 1o p.1IItc)b)0a)lAMBQNCDlGAt312三段式过电流保护的保护范围及时限配合6-2 1图12/22/2022南京理工
30、大学自动化学院286.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 12/22/2022南京理工大学自动化学院296.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 2.三段式过电流保护的构成（图三段式过电流保护的构成（图6-22）F第第I段：由段：由KA1、KA2、KM和和KS1组成；组成；F第第II段：由段：由KA3、KA4，KT1和和KS2组成；组成；F第第III段：由段：由KA5、KA6、KA7，KT2和和KS3组成。组成。例6-1（见教材见教材194页）页）图6-22三段式过电流保护的原理接线图和展开图QFKS3KT2KS2KS1KT1YRKA7KMKA6KA5KT2KA3KA4KT1WCWC
31、KASKS3KS2信号KS1KA7IIKA6KA4IIKA2IKA1IKA3KA5ITA2TA1-+KMKA2KA1b)TA2TA1a)-+KA1IQFYR+-信号KA2IKMKS1+IIKT1KA3KA4KS2IIKA6KA5KS3KA7IKT2QS12/22/2022南京理工大学自动化学院306.6 距离保护简介距离保护简介一、距离保护的基本概念一、距离保护的基本概念 距离保护是反应保护安装处至故障点的距离（或阻抗），距离保护是反应保护安装处至故障点的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定是否动作的一种保护装置。并根据距离的远近而确定是否动作的一种保护装置。正常工作时，保护安装处测量到的电
32、压为正常工作时，保护安装处测量到的电压为 ，电流为负，电流为负荷电流荷电流 ，比值，比值 基本上是负荷阻抗，其值较大。基本上是负荷阻抗，其值较大。当系统短路时，保护安装处测量到的电压为残余电压当系统短路时，保护安装处测量到的电压为残余电压 ，电，电流为短路电流流为短路电流 ，比值，比值 为短路阻抗，其值较小。为短路阻抗，其值较小。wULILLwZIUkUkIkkkZIUu距离保护的工作原理距离保护的工作原理距离保护的优点：由于距离保护的优点：由于 只与短路点到保护安装处的距离有关，因此，用只与短路点到保护安装处的距离有关，因此，用 构成的距离保护构成的距离保护，其保护范围基本上不受运行方式变化
33、的影响。其保护范围基本上不受运行方式变化的影响。ZIUkZ12/22/2022南京理工大学自动化学院316.6 距离保护简介距离保护简介u距离保护的保护范围距离保护的保护范围 距离保护的保护范围用整定阻抗距离保护的保护范围用整定阻抗Zset值的大小来表示。值的大小来表示。当线路发生短路时，若距离保护的测量阻抗当线路发生短路时，若距离保护的测量阻抗Zm小于整定小于整定阻抗，即阻抗，即ZmZset，保护动作；若，保护动作；若Zm Zset，则保护不动作。，则保护不动作。因此，距离保护实质上是一种低量动作保护。因此，距离保护实质上是一种低量动作保护。二、距离保护的时限特性二、距离保护的时限特性采用三
34、段式阶梯延时特性，如采用三段式阶梯延时特性，如图图6-40所示。所示。F第第I段：保护范围为本线路全长的段：保护范围为本线路全长的80%85%，动作时限为，动作时限为继电器本身的固有时间。继电器本身的固有时间。tF第第II段：保护范围为本线路全长的段：保护范围为本线路全长的125%，其动作时限应比，其动作时限应比下一线的第下一线的第I段保护动作时限大段保护动作时限大 。12/22/2022南京理工大学自动化学院32Zset.1set.1ZZZZ 1图6-40距离保护的时限特性AltBC32QF1QF2QF3IIIZset.1I IIIt2t1I I1tItII2t1tt2IIII IIt06.
35、6 距离保护简介距离保护简介F第第III段：保护范围较长，包括本线路和下一线路全长乃至段：保护范围较长，包括本线路和下一线路全长乃至更远，其动作时限应比下一线路第更远，其动作时限应比下一线路第III段的动作时限大段的动作时限大 。t三段式距离保护组成原理框图6-41图87635421时间元件测量元件跳闸IIIttI IKZ3KZ2KZ1出口元件方向元件起动元件12/22/2022南京理工大学自动化学院336.6 距离保护简介距离保护简介三、距离保护的主要组成元件三、距离保护的主要组成元件 三段式距离保护三段式距离保护装置的简化逻辑框图装置的简化逻辑框图如图如图6-41所示。所示。F方向元件：可
36、采用单独的功率方向继电器，但更多的是采方向元件：可采用单独的功率方向继电器，但更多的是采用方向阻抗继电器，既作为方向元件，又作为阻抗元件。用方向阻抗继电器，既作为方向元件，又作为阻抗元件。F测量元件：采用带方向性的阻抗继电器。测量元件：采用带方向性的阻抗继电器。F时间元件：采用时间继电器或延时电路。时间元件：采用时间继电器或延时电路。F起动元件：采用过起动元件：采用过电流继电器或阻抗继电流继电器或阻抗继电器。电器。图6-4 2阻 抗 继 电 器 的 动 作 特 性2k1k12lCBAs e tZXj RQ F 4Q F 2Q F 3Q F 12CBA1ZZ12/22/2022南京理工大学自动化
37、学院346.6 距离保护简介距离保护简介四、阻抗继电器的基本构成原理与动作特性四、阻抗继电器的基本构成原理与动作特性 图图6-42中，设中，设BC线路距离线路距离段的整定段的整定阻抗阻抗Zset=0.85ZBC，并，并设设 ，则阻抗，则阻抗继电器的动作特性应继电器的动作特性应是在是在Zset范围内的一条范围内的一条线段，通常用包含该线段，通常用包含该线段在内的一个圆来线段在内的一个圆来表示。表示。lset12/22/2022南京理工大学自动化学院356.6 距离保护简介距离保护简介v全阻抗继电器：以全阻抗继电器：以B点为圆心，以点为圆心，以Zset为半径得到的为半径得到的圆圆1，称，称为全阻抗
38、继电器的特性圆。为全阻抗继电器的特性圆。v方向阻抗继电器：以方向阻抗继电器：以B点为圆心，以点为圆心，以Zset为直径得到的为直径得到的圆圆2，称为方向抗继电器的特性圆。称为方向抗继电器的特性圆。全阻抗继电器在线路反方向短路时也动作，即继电器没全阻抗继电器在线路反方向短路时也动作，即继电器没有方向性，因此，必须和方向元件配合使用使其反方向短路有方向性，因此，必须和方向元件配合使用使其反方向短路时不动作。时不动作。lset 由由特性圆特性圆2可以看出，当方向阻抗继电器的整定阻抗角与可以看出，当方向阻抗继电器的整定阻抗角与线路的阻抗角相等，即线路的阻抗角相等，即 时，继电器的动作阻抗时，继电器的动
39、作阻抗Zop最最大（等于圆的直径），保护范围最长，继电器最灵敏。此时大（等于圆的直径），保护范围最长，继电器最灵敏。此时的整定阻抗角称为阻抗继电器最大灵敏角，用的整定阻抗角称为阻抗继电器最大灵敏角，用 表示。表示。s12/22/2022南京理工大学自动化学院366.7 电力变压器的保护电力变压器的保护一、电力变压器的故障类型和应装设的保护一、电力变压器的故障类型和应装设的保护u故障类型故障类型F内部故障内部故障绕组的匝间短路绕组的匝间短路绕组的相间短路绕组的相间短路单相接地短路单相接地短路F外部故障外部故障相间短路相间短路单相接地短路单相接地短路F异常运行状态异常运行状态变压器过负荷变压器过负
40、荷外部短路引起的过电流外部短路引起的过电流油箱漏油引起的油面过低油箱漏油引起的油面过低外部接地故障引起的中性点过电压外部接地故障引起的中性点过电压变压器油温升高变压器油温升高12/22/2022南京理工大学自动化学院376.7 电力变压器的保护电力变压器的保护二、瓦斯保护二、瓦斯保护u瓦斯继电器的结构和工作原理瓦斯继电器的结构和工作原理 瓦斯继电器瓦斯继电器安装在油箱与油枕之间的连接管道上，如图安装在油箱与油枕之间的连接管道上，如图6-43所示。所示。图图6-43 瓦斯继电器安装示意图瓦斯继电器安装示意图一对触点在变压器油箱内发生轻微一对触点在变压器油箱内发生轻微故障时动作，作用于信号故障时动
41、作，作用于信号轻瓦轻瓦斯动作斯动作；另一对触点在变压器油箱内发生严另一对触点在变压器油箱内发生严重故障时动作，作用于跳闸重故障时动作，作用于跳闸重重瓦斯动作瓦斯动作。瓦斯继电器有瓦斯继电器有两对两对灵敏的触点：灵敏的触点：12/22/2022南京理工大学自动化学院386.7 电力变压器的保护电力变压器的保护图图6-44 FJ3-80型型瓦斯继电器的结构示意图瓦斯继电器的结构示意图 图图6-44为目前在我国电力系统中推广应用的开口杯挡板式为目前在我国电力系统中推广应用的开口杯挡板式瓦斯继电器的内部结构。瓦斯继电器的内部结构。v正常运行时：上、下触点均断开。正常运行时：上、下触点均断开。v油箱内部
42、发生轻微故障时：上触点油箱内部发生轻微故障时：上触点闭合，发出信号闭合，发出信号轻瓦斯动作轻瓦斯动作。v油箱内部发生严重故障时：下触点油箱内部发生严重故障时：下触点闭合，发出跳闸脉冲闭合，发出跳闸脉冲重瓦斯动作重瓦斯动作。v变压器漏油使油面逐渐降低时：首变压器漏油使油面逐渐降低时：首先是上触点闭合发出报警信号，然后先是上触点闭合发出报警信号，然后下触点闭合发出跳闸脉冲。下触点闭合发出跳闸脉冲。信 号-信 号-Y R 1+K SY R 2+由 变 压 器 其 他 保 护 来瓦 斯 保 护 原 理 接 线 图图6-4 51K GX BQ F 2Q F 1RK MR12/22/2022南京理工大学自
43、动化学院396.7 电力变压器的保护电力变压器的保护u变压器瓦斯保护的接线图（图变压器瓦斯保护的接线图（图6-45）注意：注意：由于重瓦斯保护是由于重瓦斯保护是靠油流的冲击而动作的，靠油流的冲击而动作的，而油流速度的不稳定可能而油流速度的不稳定可能造成触点的抖动，为使断造成触点的抖动，为使断路器能可靠跳闸，路器能可靠跳闸，出口中出口中间继电器间继电器KM必须有自保必须有自保持回路持回路。F优点：动作迅速、灵敏优点：动作迅速、灵敏度高、能反应油箱内部发度高、能反应油箱内部发生的各种故障。生的各种故障。F缺点：不能反应变压器外部端子上的故障。缺点：不能反应变压器外部端子上的故障。12/22/202
44、2南京理工大学自动化学院406.7 电力变压器的保护电力变压器的保护三、电流速断保护三、电流速断保护 当变压器电源侧为小接地电流系统时，保护可采用两相式接当变压器电源侧为小接地电流系统时，保护可采用两相式接线；当电源侧为大接地电流系统时，可采用三相式或两相三继线；当电源侧为大接地电流系统时，可采用三相式或两相三继电器式接线。电器式接线。对于容量较小的变压器，应在电源侧装设电流速断保护。对于容量较小的变压器，应在电源侧装设电流速断保护。四、变压器的纵联差动保护四、变压器的纵联差动保护1.纵联差动保护的基本原理纵联差动保护的基本原理双绕组变压器差动保护的原理接线如双绕组变压器差动保护的原理接线如图
45、图6-46所示。所示。若灵敏度不满足要求，可改用差动保护。若灵敏度不满足要求，可改用差动保护。12/22/2022南京理工大学自动化学院416.7 电力变压器的保护电力变压器的保护I I-IIIIIIII II+变压器差动保护原理接线图6-46图TI1II2ITA1TA2k1KDKITA2TTA12IKDKII1a)b)k2v正常运行或外部短正常运行或外部短路时（路时（k1点）：点）：021IIIK继电器不动作。继电器不动作。v内部短路时（内部短路时（k2点）点）21IIIK1IIK对双侧电源：对双侧电源：对单侧电源：对单侧电源：继电器动作。继电器动作。-+-+I KA+信号KSKMQF 1Y
46、R 1YR 2-KTQF 2 变压器过电流保护单相原理接线图6-5 1图12/22/2022南京理工大学自动化学院426.7 电力变压器的保护电力变压器的保护五、变压器相间短路的后备保护五、变压器相间短路的后备保护1过电流保护过电流保护 过电流保护应装在变压过电流保护应装在变压器的电源侧，采用完全星形器的电源侧，采用完全星形接线，其单相原理接线如图接线，其单相原理接线如图6-51所示。所示。u动作电流：应躲过变压器动作电流：应躲过变压器可能出现的最大负荷电流。可能出现的最大负荷电流。12/22/2022南京理工大学自动化学院436.7 电力变压器的保护电力变压器的保护2低电压起动的过电流保护（
47、图低电压起动的过电流保护（图6-52）-QF2QF1断线信号信号+abcIIIQF1QF2UUUII+复合电压起动的过电流保护原理接线图图6-53ZVNKV1KVNKM至信号KS+KT+QF2UQF112/22/2022南京理工大学自动化学院456.7 电力变压器的保护电力变压器的保护u当采用低电压起动的过电流保护，电压元件的灵敏度不满当采用低电压起动的过电流保护，电压元件的灵敏度不满足要求时，可采用复合电压起动的过电流保护。足要求时，可采用复合电压起动的过电流保护。u灵敏度高，应用较广泛。灵敏度高，应用较广泛。4三绕组变压器过流保护的装设原则三绕组变压器过流保护的装设原则u对单侧电源的三绕组
48、变压器，一般应装设两套过电流保对单侧电源的三绕组变压器，一般应装设两套过电流保护，如护，如图图6-54所示。所示。I IIQF 3QF 2QF 1图6-5 4 三绕组变压器过流保护配置说明图12/22/2022南京理工大学自动化学院466.7 电力变压器的保护电力变压器的保护F一套装在负荷侧（如一套装在负荷侧（如II侧），该侧外部短路时，保护以时侧），该侧外部短路时，保护以时限限 跳开跳开QF2。tF另一套装在电源侧（另一套装在电源侧（I侧），它侧），它有两个动作时限有两个动作时限 和和 。当。当III侧侧外部故障时，保护以时限外部故障时，保护以时限 （）跳开）跳开QF3，使，使I、II侧继续
49、运行。当变压器内部故侧继续运行。当变压器内部故障而主保护拒动时，保护以时限障而主保护拒动时，保护以时限 ,(）跳开三侧断）跳开三侧断路器路器。tttttttttt12/22/2022南京理工大学自动化学院476.7 电力变压器的保护电力变压器的保护u对多侧均有电源的三绕组变压器，应在三侧都装设独立的对多侧均有电源的三绕组变压器，应在三侧都装设独立的过电流保护，并且应在时限最短的电源侧加装方向元件，以过电流保护，并且应在时限最短的电源侧加装方向元件，以保证动作的选择性。保证动作的选择性。六、过负荷保护六、过负荷保护u过负荷保护安装侧的选择过负荷保护安装侧的选择F对双绕组变压器：过负荷保护应装设在
50、电源侧。对双绕组变压器：过负荷保护应装设在电源侧。F对三绕组升压变压器：一侧无电源时，应装在发电机侧和对三绕组升压变压器：一侧无电源时，应装在发电机侧和无电源侧；三侧都有电源时，各侧均应装设过负荷保护。无电源侧；三侧都有电源时，各侧均应装设过负荷保护。过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于预告信号。作于预告信号。12/22/2022南京理工大学自动化学院48对单电源的三绕组降压变压器：若三侧绕组容量相同，过对单电源的三绕组降压变压器：若三侧绕组容量相同，过负荷保护仅装在电源侧；若三侧绕组容量不同，则在电源侧负荷保护仅装在电源侧；若三
