1、第五章 供配电系统的继电保护第一节 概述第二节 电力线路的保护第三节 电力变压器的保护第四节 电力电容器与高压电动机的保护本章小结一、继电保护的基本原理与要求 （一）继电保护的基本原理第一节 概 述 保护在电力系统中检出故障或其他异常情况，从而使故障切除、终止异常情况或发出信号或指示。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来构成保护装置，所以延称继电保护。电力系统故障的显著特征及其保护：电流剧增：反应电流剧增的继电保护就是过电流保护。电压锐减：反应电压锐减的继电保护就是低电压保护。电压降低且电流增加：同时反应电压降低和电流增加的一种保护原理就是阻抗（距离）保护。保护装置一个或多个保护继电器和逻
2、辑元件按需要结合在一起，完成某项特定保护功能的装置。（二）保护分类 主保护满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。辅助保护为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。保护功能简要框图（三）对保护性能的要求 保护的速动性保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。保护的选择性保护检出电力系统的故障区和/或故障相的能力。当系统出现故
3、障时，首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当该保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护切除故障。继电保护选择性动作示意图 保护的灵敏性在设备或线路的被保护范围内发生故障时，保护装置具有的正确动作能力的裕度，一般以灵敏系数来描述。保护的可靠性在给定条件下的给定时间间隔内，保护能完成所需功能的概率。保护所需功能是当需要动作时便动作、当不需要动作时便不动作。k.minsop.1IKI保护装置一次动作电流保护装置一次动作电流保护区保护区的最小短路电流的最小短路电流过电流保护装置 上述“四性”之间既有有机联系，又相互制约，特别是可靠性和灵敏性、选择性和速动性之间应统筹兼顾。二、保护继电器及其
4、特性（一）保护继电器及其发展 电气继电器当控制该器件的输人电路满足一定条件时，在其一个或多个输出电路中会产生预定跃变的电气器件。电气继电器包括：量度继电器在规定的准确度条件下，当其特性量达到其动作值时即进行动作的电气继电器。保护继电器就是探测电力系统或电力设备的故障或异常情况的量度继电器，常用的有电流继电器、电压继电器、气体继电器等。量度继电器在继电保护装置中装设在第一级，用来反应被保护元件的特性量变化，属于主继电器或起动继电器。有或无继电器预定由数值在其工作值范围内或实际上为零的某一激励量激励的电气继电器。如时间继电器、中间继电器、信号继电器等。有或无继电器在继电保护装置中用来实现特定的逻辑
5、功能，属辅助继电器。保护继电器的发展：机电式继电器由机械部件相对运动产生预定响应的电气继电器。静态继电器由电子、磁、光或其他无机械运动的元件产生预定响应的电气继电器。以上两种继电器属于模拟式继电器主要由模拟信号处理获得动作功能的电气继电器。精度低、保护功能单一。数位式继电器主要由数字信号处理获得动作功能的静态继电器。数字式继电器由算法运算获得动作功能的数位式继电器。微机保护装置多功能综合性的数字式继电器。（二）保护继电器的继电特性电流继电器的输入输出特性 电流继电器的动作电流Iop流入电流继电器线圈中的使继电器从初始状态进入动作状态的最小电流。电流继电器的返回电流Ire流入电流继电器线圈中的使
6、继电器由动作状态返回到初始状态的最大电流。电流继电器的返回系数Kre电流继电器的返回电流与动作电流的比值，即rereopIKI 微机保护利用微型计算机系统采集和处理来自电力系统运行过程中的数据，并通过数值计算迅速而准确地判断系统中发生故障的性质和范围，经过严密逻辑过程后有选择性地发出各项指令。三、微机保护简介可靠性很高。保护性能的选择和调试都很方便。具有较完善的通信功能，便于构成综合自动化系统。与机电式或电子元件构成的模拟式继电保护相比较，微机保护的优点：（一）微机保护的硬件电压形成环节模拟量低通滤波器采样保持器多路转换开关 A/D转换器模拟量电压电流等输入电压形成环节模拟量低通滤波器采样保持
7、器模拟量低通滤波器电压形成环节采样保持器开关量(开关状态等)输入光电隔离电路并行接口光电隔离电路并行接口出口电路开关量(保护跳闸，信号等)输出计算机系统打印机通 信键 盘整定调试数据采集系统数据采集系统微机系统微机系统开关量输入开关量输入/输出系统输出系统（二）微机保护的软件 微机保护的软件以硬件为基础，通过算法及程序设计实现所要求的保护功能，包括监控程序和运行程序两部分。监控程序包括对人机接口键盘命令处理程序及为插件调试、整定设置显示等配置的程序。运行程序就是指保护装置在运行状态下所需执行的程序，主要包括主程序（包括初始化，全面自检、开放中断等）、采样中断服务程序（包括数据采集与处理、保护起
8、动判定，完成多CPU之间的数据传送等）和故障处理程序（在保护起动后才投入，用以进行保护特性计算、判定故障性质等）。运行程序中的保护算法是微机保护的核心，根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种继电保护功能。一、电力线路的故障形式与保护设置 按GB/T500622008电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定：对366kV电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。第二节 电力线路的保护对320kV单侧电源线路可装设两段过电流保护作主保护，第一段应为不带时限的电流速断保护，第二段应为带时限的过电流保护，可采用定时限或反时限特性。对320kV变电所的电源
9、进线，可采用带时限的电流速断保护，其后备保护采用远后备方式，由电源侧承担。3566kV单侧电源线路的相间短路，可采用一段或两段电流速断或电压闭锁过电流保护作主保护，并应以带时限的过电流保护作后备保护。366kV单侧电源线路的单相接地保护有两种方式：（1）接地监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号；（2）有选择性的单相接地保护（零序电流保护），亦动作于信号，但当危及人身和设备安全时，则应动作于跳闸。对可能过负荷的电缆线路或电缆架空混合线路，应装设过负荷保护。保护装置宜带时限动作于信号，当危及设备安全时，可动作于跳闸。二、过电流保护 （一）过电流保护装置的基本原理过电流保护的原理电路图
10、1定时限过电流保护定时限过电流保护逻辑框图 反时限过电流保护逻辑框图 ItIoptop0tIop0I （二）动作电流整定原理电路示意图 带时限的过电流保护的动作电流Iop的整定原则是：（1）保护装置在线路正常运行时，不应误动作。条件是 Iop.1IL.max （2）下级故障切除后，已经动作的本级保护装置还应可靠返回。条件是 Ire.1IL.max 因Kre=Ire/Iop=Ire.1/Iop.1，所以 设电流继电器所接的电流互感器的变流比为Ki，保护装置的接线系数为KW，则有 Iop=（Iop.1Ki）KW。relwopL maxreiKKIIK K Iop.1IL.max Kre 引入可靠系
11、数Krel ，将上式写成等式，则则有 IopIL.max KW/（Ki Kre）式中IL.max为线路上的短时最大负荷电流，可取为计算电流Ic的（1.53）倍。（三）动作时间整定 过电流保护的动作时间应按“阶梯原则”整定，以保证前后两级保护装置动作的选择性。t t=0.3s=0.3s t t=0.5s=0.5s（四）过电流保护灵敏性校验 对于线路过电流保护，取被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流检验，条件为 W2k2.minsiop1.5K IKK I作为相邻线路的远后备保护时，Ks1.2。三、电流速断保护（一）电流速断保护的基本原理 电流速断保护通常是一种瞬时动作的过电流保护，也
12、称无时限电流速断保护。电流速断保护和定时限过电流保护的时限特性线路上同时装有电流速断保护和定时限过电流保护的原理电路图（二）速断电流整定 无时限电流速断保护是瞬时动作的，只有依靠动作电流（速断电流）的特殊整定来实现选择性配合。电流速断保护的动作电流（速断电流）应躲过它所保护线路末端在系统最大运行方式下的三相短路电流初始值，其整定计算公式是：relwqb2k3.maxiK KIIK（三）电流速断保护“死区”问题 电流速断保护不可能保护线路的全 长，存 在 保 护“死区”。在“死区”内，一般由带时限的过电流保护实现主保护。（四）电流速断保护灵敏性校验 电流速断保护的灵敏系数按其安装处（即线路首端）
13、在系统最小运行方式下的两相短路电流初始值 作为最小短路电流来计算。W 1k2.minsiqb1.5K IKK I 对于较短的10kV配电线路，则上级线路速断保护的灵敏度往往不够，此时应采用带有短时限（一般为0.5s）的限时电流速断保护来代替无时限电流速断保护。限时电流速断保护通过0.5s的延时来保证选择性，因而其动作电流只要按大于下级瞬时电流速断保护动作电流的1.1倍整定即可（其值不大），因而能保护本级线路全长，可作为线路的主保护。单侧电源辐射型网络的微机电流保护通常设置为三段式电流保护，即I段电流保护（电流速断保护）、段电流保护（限时电流速断保护）、段电流保护（可设为定时限过电流或反时限过电
14、流保护）。有时为了增加保护的灵敏度可设置低电压闭锁的过电流保护。电流速断保护逻辑框图 图5-12延时电流速断保护和定时限过电流保护的上下级选择性配合a）一次接线图 b）电流保护动作特性 例5-1 某工业用户10kV配变电所的进出线如图5-13所示，进线WB1和馈线WB2均配置有微机定时限过电流保护和电流速断保护（其中WB1所配为延时电流速断保护），均采用三相式接线，直流操作。已知TA1的变流比为6005A，TA2的变流比为3005A。BB1定时限过电流保护已经整定，其动作电流为6.0A，动作时间为0.8s。WB2的计算电流为140A，WB2首端k-1点在系统最大运行方式下和最小运行方式下的三相
15、短路电流初始值分别为12kA和10kA，其末端k-2点在系统最大运行方式下和最小运行方式下的三相短路电流初始值为3.7kA和3.5kA。试整定馈线WB2的定时限过电流保护和电流速断保护以及进线WB1的延时电流速断保护，并校验其灵敏性。例5-1的配电线路图 解：1整定BB2的定时限过电流保护的动作电流Iop 取取IL.max=2Ic140A=280A，Krel=1.2，Kre=0.95，Ki=3005=60，故故relwopL.maxrei1.2280A5.9A0.95 60K KIIK K 动作电流整定为5.9A。已知上级保护一次动作电流为1206.0A=720A，而本级保护一次动作电流为60
16、5.9A=354A，两者之比满足不小于1.1的配合要求。2整定BB2的动作时间BB1的动作时间0.8s，故BB2的动作时间可整定为0.5s。3BB2定时限过电流保护的灵敏性校验2k2.min2k3.min0.8660.866 3500A3031AIIw2k2.minsi2op3031A8.561.560 5.9AK IKK I满足要求满足要求4整定BB2的速断电流Iqbrelwqb2k3.maxi1.33700A80.2A60K KIIK动作电流整定为80.2A。5BB2电流速断保护灵敏性校验 WB2首端k-1点在系统最小运行方式下的两相短路电流初始值为1k2.min1k3.min0.8660
17、.866 10000A8660AIIw 1k2.mini qb8660A1.801.560 80.2AsK IKK I满足要求6整定BB1的延时速断电流Iqb1i2qb1rel qb2i1601.1 80.2A44.1A120KIK IK动作电流整定为44.1A。保护延时动作时间取0.3s。7BB1延时电流速断保护灵敏性校验 BB1保护范围为10kV配电母线包括WB2首端，以WB2首端k-1点在系统最小运行方式下的两相短路电流初始值校验，BB1的延时电流速断保护灵敏系数为2k2.mini1 qb18660A1.641.5120 44.1AsIKK I满足要求四、单相接地保护 在中性点非有效接地
18、的电力系统中，若发生单相接地故障时，将产生零序电压和零序电流。单相接地保护有接地监视装置（零序电压保护）和零序电流保护两种。（一）接地监视装置 这种保护装置是利用系统接地后出现的零序电压而动作的。安装在变配电所的母线上监视系统的对地绝缘。接地监视装置简单经济，但没有选择性。值班人员想判别出故障发生在哪一条线路上，就要依次断开各条线路来寻找。（二）零序电流保护 1零序电流保护的基本原理 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，实现有选择性地跳闸或发出信号。架空线路用 电缆线路用 流经故障线路的零序电流与流经非故障线路的零序电流在大小和方向上均不同。BWL1WL2WL3C1C2CTAN
19、1C3TAN2TAN3A电源1231.A1.B3+2+12.A2.B3.A3.BIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIc2零序电流保护的整定 单相接地保护的动作电流应该躲过在其它线路上发生单相接地时在本线路上引起的电容电流。relop(z)CiKIIKC.Csiop(z)1.25IIKK I 保护灵敏系数按被保护线路末端发生单相接地故障时流过接地线的不平衡电流作为最小故障电流来计算：GB500622008规定，310kV 经低电阻接地单侧电源线路应装设二段零序电流保护，第一段为零序电流速断保护，时限宜与相间速断保护相同，第二段为零序过电流保护，时限宜与相间过电流保护相同。一、电
20、力变压器故障分析与保护设置原则 （一）电力变压器常见故障与保护设置第三节 电力变压器的保护 变压器内部故障和引出线的相间短路 设置电流速断保护或纵联差动保护（主保护）变压器外部短路而引起的过电流 设置带时限过电流保护（后备保护）变压器中性点直接接地侧的单相接地短路 设置单相接地保护 过负荷而引起的过电流设置过负荷保护 变压器温度升高和油冷却系统的故障设置温度保护 油浸式变压器油箱内部故障和油面降低设置瓦斯保护密闭油浸变压器的油箱压力过高设置压力保护k(3)KKKIkIkIkIkIkIk（二）电力变压器二次侧故障在一次侧引起的故障电流分布 三相短路三相短路两相短路两相短路单相短路单相短路Yyn0
21、联结联结 K变压器变比（相电压比变压器变比（相电压比K）akcbn(2)AKKCBIkIkIkIknk(1)bac3K3K3KCBAIk2IkIkIkIk低压相电流IbIk低压正序低压负序低压零序Ib1Ic1Ia13IkIb2Ia2Ic23Ik3Ia0Ib0Ic0Ik高压正序IB1IC13KIA1Ik高压负序3KIA2IB2IC2Ik高压无零序高压相电流3KICIA3KIB2IkIkYyn0联结的变压器低压侧联结的变压器低压侧b相短路时的电流相量分析相短路时的电流相量分析 三相短路三相短路两相短路两相短路单相短路单相短路Dyn11联结联结 K变压器变比（相电压比变压器变比（相电压比 ）3Kka
22、bnc(3)ABCIkKIkKIkKIkIkIkabnck(2)A3K3K3KBCIkIkIk2IkIkacbnk(1)3K3KACBIkIkIkIk三相短路三相短路两相短路两相短路单相短路单相短路1.电流速断保护 变压器的电流速断保护，其组成、原理与线路的电流速断保护完全相同。relwqb2k3.max2k3.maxk3.maxiT1K KIIIIKK 变压器电流速断保护的速断电流按躲过低压母线三相短路来整定。变压器电流速断保护的灵敏性，按保护装置装设处在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流来检验。W 1k2.minsiqb2K IKK I 变压器的电流速断保护也存在保护“死区”，在其保
23、护“死区”内，由带时限的过电流保护实现主保护。二、电流速断保护与过电流保护2.过电流保护 变压器过电流保护的组成原理与线路过电流保护相同。即采用带时限（定时限或反时限）的过电流保护。其动作时间按“阶梯原则”整定。对3kV20kV终端变电所，其动作时间可整定为最小值（0.5s）。变压器过电流保护的灵敏性，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流值来检验，要求Ks1.5。动作电流整定 relwopL.maxreiL.max1r.TL.max1r.T(2 3)(1.31.4)K KIIK KIIII电动机自起动时无电动机自起动时W2k2.minsi op1.5K IKK I
24、3.低电压闭锁的过电流保护或复合电压起动的过电流保护 过电流保护的动作电流是按躲过包括电动机起动电流在内的短时最大负荷电流整定的，整定偏大，导致灵敏性降低。短路故障时常导致电流的增大和电压的降低，在保护中增加低电压元件，就构成低电压闭锁的过电流保护，只有在“电流的增大和电压的降低”这两个条件同时满足时保护才发出跳闸命令。图5-17 低电压闭锁的过电流保护逻辑框图动作电流整定值可减小，保护灵敏性将有较大提高。三、变压器中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地保护 对于320kV降压变压器，其低压绕组的中性点一般直接接地，由以上的分析可知，变压器低压侧的单相短路电流并不能完全反映到装在高压侧的保护
25、装置中，这就使得过电流保护装置在保护变压器低压侧的单相短路故障时灵敏性较低。对Dyn11联结的变压器，由于低压侧的单相接地故障电流比较大。可利用高压侧的过电流保护装置兼作低压侧的单相接地保护。变压器低压母线单相短路电流反映到高压侧的电流值为2k1.mink1.minT13IIKW2k1.minsiop1.5K IKK I要求保护灵敏系数 而对Yyn0变压器，由于低压侧的单相接地故障电流比较小。高压侧过电流保护的灵敏度不够。动作电流Iop（z）按躲过变压器低压侧最大不平衡电流来整定。保护动作时间一般取0.50.7s。需在变压器低压侧中性点引出线上装设零序电流保护。当变压器低压侧经小电阻接地时，低
26、压侧应配置三相式电流保护，同时应在变压器低压侧中性点引出线上装设两段式零序电流保护。当变压器低压侧经消弧线圈接地时，应在中性点上设置零序电流保护或零序电压保护。四、变压器的过负荷保护 一般只对并列运行的变压器或工作中有可能过负荷（如作为其它负荷的备用电源）的变压器才装设。变压器过负荷保护的动作电流Iop(OL)可按下式计算 当变压器低压侧电压为0.4kV时，一般不在高压侧装设过负荷保护，而是利用其低压侧总断路器兼作变压器的过负荷保护。rel1r.Top(OL)1r.Treii(1.2 1.3)KIIIK KK过负荷保护通常采用一个电流继电器装于一相电路中。过负荷保护动作时限为1015s。五、非
27、电气量保护（一）油浸式变压器的非电气量保护 按GB500622008规定，400kVA及以上的车间内油浸式变压器和800kVA及以上的一般油浸式变压器，以及带负荷调压变压器的充油调压开关，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上，利用油浸式电力变压器内部故障时产生的气体进行工作。可以反应变压器油箱内部是否发生轻微故障、严重故障、油箱漏油等情况。规范还规定容量在1000kVA及以上的油浸式变压器应装设温度保护。（二）干式变压器的温度保护 干式变压器的温显、温控系统原理图（1）风机自动控制（2）超温报警、跳闸（3）温度显示系统 例5-2 一台Dyn
28、11联结的SCB10-1600/10型配电变压器配置了由静态电流继电器组成的定时限过电流保护和电流速断保护，采用三相三继电器式接线，直流操作。保护所连接的电流互感器变流比为1505A。变压器高压侧在系统最小运行方式下的两相短路电流为5.1kA；低压母线在系统最大运行方式下的的三相短路电流为34.1kA，在系统最小运行方式下的的两相短路电流和单相接地短路电流分别为22.6kA和21.8kA。试整定该定时限过电流保护和电流速断保护的动作电流，并较验其灵敏性，并问能否兼作低压侧的单相接地保护。解：1.电流速断保护（1）整定速断电流2k3.maxk3.maxT10.434.1kA1364A10IIKr
29、elwqb2k3.maxi1.3 11364A=59.1A30K KIIK动作电流整定为59.1A。（2）灵敏性的检验W 1k2.minsiqb1 5100A2.87230 59.1AK IKK I满足要求 2.过电流保护（1）整定动作电流rL.max1r.T1n1600kVA1.41.41.4129.3A33 10kVSIIU 取Krel=1.2，Kre=0.95，Ki=1505=30，故过电流保护的动作电流relwopL.maxrei1.2 1129.3A5.4A0.95 30K KIIK K动作电流整定为5.4A。（2）整定保护动作时间 对10/0.4kV配电变压器，整定为0.5s。（3
30、）较验灵敏性 2k2.mink2.minT2222.6kA1044A1033()0.4IIKW2k2.minsi op1 1044A6.441.530 5.4AK IKK I满足要求（4）校验能否兼作低压侧的单相接地保护2k1.mink1.minT1121.8kA503A1033()0.4IIKW2k1.minsiop1 503A3.101.530 5.4AK IKK I满足要求 图5-20 配电变压器采用微机保护的一个实例接线图六、差动保护 按GB500622008规定：电压为10kV以上，容量在10000kVA及以上的单独运行变压器和6300kVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护
31、；容量小于10000kVA单独运行的重要变压器，可装设纵联差动保护。电压为10kV的重要变压器或容量在2000kVA及以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜采用纵联差动保护。（一）变压器差动保护的基本原理 变压器的差动保护，主要用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间短路，并且用来保护变压器的匝间短路，其保护区为变压器一、二次侧所装电流互感器之间。变压器纵联差动保护的单相原理电路 变压器差动保护是利用保护区内发生短路故障时变压器两侧电流在差动回路（即差动保护中连接继电器的回路）中引起的不平衡电流Idsq（=I1/I2/）动作的一种保护。（二）变压器差动保护中的不平衡电流及其减小
32、措施1由变压器接线(Y,d11)而引起的不平衡电流acb1ca1b1c1ab1a1bc1C一次侧1B1AI1AI1BI1CI1aI1bI1c二次侧IIIIIIIIII2abI2caI2bcI2AI2abI2bcI2caI2CI2BI2ABI2BCI2CA2ca2ab2bc2CA2C22AAB2B2BCIIIIIIIIII2AI2BI2CI2CAI2BCI2ABI2abI2bcI2caI2abI2bcI2caIIIIIIIIIBC2B2AB2A2C2CA2bc2ab2ca2 2由两侧电流互感器变流比选择而引起的不平衡电流 3由变压器励磁涌流引起的不平衡电流 正常运行时，变压器的励磁电流很小，一般
33、不超过额定电流的210。但当变压器空载投人时，其电源侧将流过数值很大的励磁电流，即励磁涌流。变压器两侧电流互感器计算变比选择条件：i2Ti13KKK 由于电流互感器实际变比与计算变比不一致，在差动回路中引起的不平衡电流t稳态暂态励磁涌流0.01s0i0i0t稳态暂态0.01s00ti0 励磁涌流特点：含有的非周期分量幅值很大，常使励磁涌流偏于时间轴的一侧；含有大量的高次谐波，尤其是二 次谐波可达到15以上；波形间有明显的间断。ti0（三）微机型变压器纵联差动保护的原理Yd联结变压器的Y侧电流互感器的二次侧仍采用Y接线，其相位补偿由数值计算（软件）来实现，消除了由于电流互感器的Y-变换在二次回路
34、中带来的不平衡环流；通过引入平衡调整系数进行二次侧电流差的数值计算，进一步减小因互感器变比和特性不同引起的不平衡电流，比采用平衡线圈更为合理有效；利用比率制动原理准确区分内部故障和外部故障，利用二次谐波制动原理鉴别励磁涌流，大大提高差动保护的可靠性和灵敏性；具有变压器内部严重故障加速保护功能（差动速断保护）。采用运算和逻辑处理实现CT和PT断线的报警和闭锁。引入一个能够反应外部短路电流大小的制动量，使外部短路电流大时产生的制动作用大，保护动作电流也随着增大；外部短路电流小时产生的制动作用小，保护动作电流也减小。这种制动作用称之为比率制动。比率制动差动保护的动作特性 差动量 d12III&b12
35、2III&制动量 差动量与制动量的关系两折线动作特性外部短路时不平衡曲线d.max2r(56)II差动保护速断电流 差动保护最小动作电流d.min2r(0.20.4)IIb12r(0.6 1.0)II折线拐点对应的制动电流 比率制动差动保护的动作特性 两段折线式比率制动差动保护的动作判据 d.minbb1d1bb1d.minbb1()()()IIIIK IIIII 另外，微机型变压器差动保护中还广泛采用二次谐波制动的方法来防止励磁涌流引起差动保护的误动。0.3 0.75K 比率制动系数 d2d10.2IIK二次谐波制动元件的动作判据为比率制动和二次谐波制动差动保护逻辑框图 注：Iop为差动定值
36、曲线上的电流值差动速断保护不受二次谐波闭锁和CT断线闭锁。图5-26 电力变压器的纵联差动保护和过电流保护一、电力电容器的保护 按GB500622008规定：对电压为610kV的并联电容器组的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：第四节 电力电容器与高压电动机的继电保护对电容器组和断路器之间连接线的短路，可装设带有短时限的电流速断和过电流保护，动作于跳闸。对电容器内部故障及其引出线的短路，宜对每台电容器分别外接专用的保护熔断器。对电容器组中某一故障电容器切除后所引起的剩余电容器的过电压，并联电容器组应设置不平衡保护。（1）单星形接线电容器组，可采用开口三角电压保护（2）单星形接线电容器
37、组，串联段数为两段及以上时，可采用相电压差动保护（3）单星形接线电容器组，每相能接成四个桥臂时，可采用桥式差动保护（4）双星形接线电容器组，可采用中性点不平衡电流保护 对电容器组单相接地故障，装设单相接地保护。为避免电容器在工频过电压下运行发生绝缘损坏，装设过电压保护。为防止所连接的母线失压对电容器产生的危害，装设欠电压保护（也称失压保护或低电压保护）。例5-3 某用户变电所10kV母线上装有一组1800kvar电力电容器，单星形接线组（单串联段），中性点不接地，装于非绝缘支架上。保护用电流互感器的变比150/5。请依据GB/T 500622008作出保护配置，计算电流保护动作电流，检验保护灵
38、敏性。已知保护安装处最小三相短路电流为3.2kA，10kV系统总的单相接地电容电流为9.5A。解：（1）保护配置 依据GB/T 500622008，该电容器组应配置延时电流速断保护和过电流保护、单相接地保护、开口三角电压保护、过电压保护和欠电压保护。选用微机型并联电容器保护装置。（2）延时电流速断保护整定relqbr.Ci3 51800kvar=10.417.3A303 10kVKIIK（）整定为15A1k2.minsiqb0.866 3200A6.16230 15AIKK I合格 （3）过电流保护整定relopr.Ci1.5 21800kvar=5.210.4A303 10kVKIIK（）整
39、定为10A1k2.minsiop0.866 3200A9.241.530 10AIKK I合格保护动作时间整定为0.2s+0.3s=0.5s。（4）单相接地保护Cop(z)is9.5A0.127A50 1.5IIK K整定为0.12A 二、高压电动机的保护 按GB500622008规定：对电压为610kV的异步电动机和同步电动机的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：对2000kW以下的高压电动机绕组及引出线的相间短路，宜采用电流速断保护。对2000kW及以上的高压电动机，或电流速断保护灵敏度不符合要求的2000kW以下的高压电动机，应装设纵联差动保护。对电动机单相接地故障，当单相接地
40、电流大于 5A时，应装设有选择性的单相接地保护；当单相接地电流小于5A时，可装设接地监视装置。对生产过程中易发生过负荷的电动机，应装设过负荷保护。当电源电压短时降低或短时中断后又恢复时，需要切除一些次要电动机（为保证重要电动机的顺利起动）以及生产过程不允许或不需要自起动的电动机。为此，应装设欠电压保护。对同步电动机的失步保护、失磁保护以及非同步冲击保护。例5-4 某用户变电所10kV母线上装有一台900kW高压异步电动机，定子电流66A，起动电流倍数6，起动时间5s。请依据GB/T 500622008作出保护配置，计算电流保护动作电流，检验保护灵敏性。已知保护安装处最小三相短路电流为7.5kA
41、，10kV系统总的单相接地电容电流为9A，电动机回路单相接地电容电流为0.2A，保护用电流互感器的变比为100/5，零序电流互感器的变比为50/1A。解：（1）保护配置 依据GB/T 500622008，该高压电动机应配置电流速断保护、单相接地保护、过负荷保护、欠电压保护。选用微机型电动机保护装置。（2）电流速断保护整定relqbst r.Mi1.36 66A=25.7A20KIK IK 1k2.minsi qb0.866 7500A8.42230 25.7AIKKI（3）单相接地保护CCop(z)is9A-0.2A0.141A50 1.25IIIK K整定为0.14A（4）过负荷保护整定re
42、lqbr.Mrei1.266A=2.78A0.95 30KIIK K整定为2.8A保护动作时间整定为1.25=6s。本章小结 本章重点：供配电系统电力线路的保护、电力变压器的保护。本章难点：电力变压器的差动保护、电容器与电动机的保护、微机型继电保护。教学基本要求：了解了解变配电所常用保护继电器、电力电容器与异步电动机的保护设置、微机保护装置；理解供配电系统电力线路和电力变压器的继电保护原理；掌握供配电系统电力线路和电力变压器的过电流保护及速断保护整定计算方法。电磁式电流继电器电磁式电流继电器电磁式中间继电器电磁式中间继电器电磁式时间继电器电磁式时间继电器静态电流继电器静态电流继电器静态时间继电器静态时间继电器I测量线圈测量线圈常开触点常开触点常闭触点常闭触点微机保护测控装置微机保护测控装置罩罩项针项针气塞气塞咀子咀子套管套管探针探针磁铁磁铁开口杯开口杯重锤重锤支架支架 调节杆调节杆轻瓦斯触点轻瓦斯触点弹簧弹簧磁铁磁铁挡板挡板螺杆螺杆重重瓦斯触点瓦斯触点
