《电力工程基础（第3版）》孙丽华-第6章.ppt

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1、电力工程基础电力工程基础第第6章章 电力系统继电保护基础电力系统继电保护基础制作制作 孙丽华孙丽华 第第6章章 电力系统继电保护基础电力系统继电保护基础n6.4 电网的接地保护电网的接地保护 n6.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识n6.3 电网相间短路的电流保护电网相间短路的电流保护n6.5 电力变压器的保护电力变压器的保护n6.6 电动机保护电动机保护n6.2 常用保护继电器常用保护继电器n6.7 微机保护简介微机保护简介河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院22022-7-15 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电力系统

2、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，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种反事故自动装置。断路器跳闸或发出信号的一种反事故自动装置。 一、继电保护的作用一、继电保护的作用自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中自动、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。切除，使其他非故障部分迅速恢复正常运行。能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据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。要求发出报警信号、减负荷或延时跳闸。它的基本任务是：它的基本任务是：河北科

3、技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院32022-7-15 二、继电保护的基本原理二、继电保护的基本原理图图6-1 继电保护装置组成方框图继电保护装置组成方框图测量部分：测量部分：从被保护对象输入有关信号，并与给定的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；整定值进行比较，决定保护是否动作；逻辑部分：逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输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，以确定保护装置是否应该动作；断，以确定保护装置是否应该动作；执行部分：执行部分：根据

4、逻辑部分做出的判断，执行保护装置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）。所担负的任务（跳闸或发信号）。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院42022-7-15 保护装置有可分为以下几类：保护装置有可分为以下几类：主保护：主保护：指满足系统稳定和设备安全要求，能以指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元件故障的保护。最快速度有选择地切除被保护元件故障的保护。后备保护：后备保护：指当主保护或断路器拒动时，用来切指当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。除故障的保护。l近后备：近后备：当主保护拒动时，由本元件的另一套保当主保护拒动时，由

5、本元件的另一套保护来实现后备。护来实现后备。l远后备：远后备：当主保护或断路器拒动时，由上一级相当主保护或断路器拒动时，由上一级相邻元件的保护来实现后备。邻元件的保护来实现后备。辅助保护：辅助保护：是为补充主保护和后备保护的性能而是为补充主保护和后备保护的性能而增设的简单保护。增设的简单保护。 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院52022-7-15 三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求u选择性：选择性：应使离故障元件最近的保护装置动作，应使离故障元件最近的保护装置动作，保证非故障部分继续运行。保证非故障部分继续运行。图图6-2 电力系统继电保护选择性说明图电力系统继电

6、保护选择性说明图u 速动性：速动性：继电保护装置应以尽可能快的速度将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。故障元件从电网中切除。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院62022-7-15 u灵敏性：灵敏性：指保护装置对其保护范围内的故障或不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。用灵敏系数正常运行状态的反映能力。用灵敏系数Ks来衡量。来衡量。 过电流保护：过电流保护：低电压保护：低电压保护：u 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；不该动动时时不不能能误动。误动。opkIIKmin.s保护动作的整定值的最小值保护区内

7、故障时反应量max.skopUUK的最大值保护区内故障时反应量保护动作的整定值河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院72022-7-15 6.2 常用保护继电器常用保护继电器 一、保护一、保护继电器继电器的分类的分类按其反应物理量分：电流继电器、电压继电器、功按其反应物理量分：电流继电器、电压继电器、功率继电器、气体继电器等；率继电器、气体继电器等；按其在保护装置中的功能分：起动继电器、时间继按其在保护装置中的功能分：起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等；电器、信号继电器和中间继电器等；按其组成元件分：机电型、电子型和微机型等。按其组成元件分：机电型、电子型和微机型等。机

8、电型：电磁式、感应式等；机电型：电磁式、感应式等；电子型继电器（静态继电器）：包括晶体管型和电子型继电器（静态继电器）：包括晶体管型和集成电路型两类。集成电路型两类。优点：优点：动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、无机械惯性、寿命长。动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、无机械惯性、寿命长。 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院82022-7-15 微机型继电器（数字式继电器）：以微处理器微机型继电器（数字式继电器）：以微处理器为核心组成的新型继电保护装置。为核心组成的新型继电保护装置。 优点：优点：保护性能好、可靠性高、灵活性大、调试维护方便。保护性能好、可靠性高、灵活性大、调试维护方

9、便。 二、电磁型二、电磁型继电器继电器（DL型）型）1. 电磁型电流继电器（电磁型电流继电器（KA）u 结构：由电磁铁、可动衔铁、线圈、触点和反作结构：由电磁铁、可动衔铁、线圈、触点和反作用弹簧等元件组成，如用弹簧等元件组成，如图图6-3所示。所示。 u工作原理：当在继电器线圈中通入电流时，电磁工作原理：当在继电器线圈中通入电流时，电磁铁产生的电磁力矩克服弹簧的反作用力矩，钢舌片铁产生的电磁力矩克服弹簧的反作用力矩，钢舌片转动，带动动触点转动，带动动触点5和静触点和静触点4接触，使常开触点闭接触，使常开触点闭合，继电器动作。合，继电器动作。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院920

10、22-7-15 图图6-3 电磁式电流继电器结构图电磁式电流继电器结构图1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3钢舌片钢舌片 4静触点静触点 5动触点动触点 6起动电流调节转杆起动电流调节转杆7标度盘（铭牌）标度盘（铭牌） 8轴承轴承 9反作用弹簧反作用弹簧 10转轴转轴河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院102022-7-15 动作电流：动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称为能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流，用继电器的动作电流，用Iop.K表示。表示。返回电流：返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电流，能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用

11、称为继电器的返回电流，用Ire.K表示。表示。返回系数：返回系数：继电器的返回电流与动作电流的比值，继电器的返回电流与动作电流的比值，用用Kre表示，即表示，即 KopKrereIIK.说明：说明：过电流继电器的返回系数过电流继电器的返回系数Kre Iop.3 Iop.5，t1 t3 t5Iop.6 Iop.4 Iop.2，t6 t4 t2方向电流保护必须采用方向电流保护必须采用按相起动按相起动接线方式。接线方式。按相起动：按相起动：只有当同一相的功率方向元件和电流元件同时只有当同一相的功率方向元件和电流元件同时起动时，保护才能动作跳闸。起动时，保护才能动作跳闸。河北科技大学电气工程学院河北科

12、技大学电气工程学院452022-7-15 6.4 电网的接地保护电网的接地保护 采用完全星形接线的相间电流电压保护采用完全星形接线的相间电流电压保护灵敏灵敏度常常不能满足要求；度常常不能满足要求；装设专门的接地短路保护装设专门的接地短路保护反映零序电流、零反映零序电流、零序电压和零序功率的保护。序电压和零序功率的保护。一、大接地电流系统的接地保护一、大接地电流系统的接地保护1.大电流接地系统单相接地时零序分量的分布特点大电流接地系统单相接地时零序分量的分布特点 故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低。越低。零序电流的分布与中性点接地的位置和

13、数目有关。零序电流的分布与中性点接地的位置和数目有关。 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院462022-7-15 在故障线路上，零序功率的方向是由线路指向母在故障线路上，零序功率的方向是由线路指向母线（与正序功率相反），因此，零序功率方向继电线（与正序功率相反），因此，零序功率方向继电器都是在负值零序功率下动作的。器都是在负值零序功率下动作的。 2. 零序分量的获取方法零序分量的获取方法n零序电流的获取零序电流的获取图图6-23 零序电流的获取零序电流的获取a）零序电流滤过器）零序电流滤过器 b）零序电流互感器）零序电流互感器架空线路：用架空线路：用零序电流滤过器。零序电流滤过器

14、。电缆线路：用电缆线路：用零序电流互感器。零序电流互感器。 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院472022-7-15 n零序电压的获取：通过电压互感器获得零序电压的获取：通过电压互感器获得 。将三个单相电压互感器的副方绕组接成开口三角将三个单相电压互感器的副方绕组接成开口三角形绕组来获取。形绕组来获取。图图6-24 零序电压互感器零序电压互感器 a）三单相式）三单相式 b）三相五柱式）三相五柱式从三相从三相五柱式电五柱式电压互感器压互感器二次侧的二次侧的开口三角开口三角形绕组来形绕组来获取。获取。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院482022-7-15 3. 大接地

15、电流系统的零序电流保护大接地电流系统的零序电流保护三段式三段式零序电流保护零序电流保护图图6-25 三段式零序电流保护原理接线图三段式零序电流保护原理接线图河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院492022-7-15 二、小接地电流系统的接地保护二、小接地电流系统的接地保护1.中性点不接地系统单相接地时电容电流的分布中性点不接地系统单相接地时电容电流的分布图图6-26 中性点不接地系统单相接地时电容电流的分布中性点不接地系统单相接地时电容电流的分布n中性点不接地系统的接地保护中性点不接地系统的接地保护河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院502022-7-15 由由图图6-

16、26可知，电容电流分布的特点如下：可知，电容电流分布的特点如下：发生单相接地，全系统都会出现零序电压。发生单相接地，全系统都会出现零序电压。非故障线路的非故障线路的C相对地电容电流为零，只有相对地电容电流为零，只有A相和相和B相有电容电流；而故障线路的相有电容电流；而故障线路的C相对地电容电流不相对地电容电流不为零。为零。 非故障线路的零序电流为该线路本身对地的电容电非故障线路的零序电流为该线路本身对地的电容电流，其方向由母线指向线路。流，其方向由母线指向线路。对故障线路对故障线路WL3始端所反应的零序电流为：始端所反应的零序电流为：2133213)(CCCCCCCCIIIIIIII上式说明，

17、故障线路的零序电流为所有非故障线路零序电上式说明，故障线路的零序电流为所有非故障线路零序电流之和，其方向是从由线路流向母线。流之和，其方向是从由线路流向母线。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院512022-7-15 2. 中性点不接地系统单相接地故障的保护方式中性点不接地系统单相接地故障的保护方式v绝缘监视装置：绝缘监视装置：利用母线电压互感器二次侧开口利用母线电压互感器二次侧开口三角形端子上零序电压来起动过电压继电器，动作三角形端子上零序电压来起动过电压继电器，动作于信号。于信号。特点：特点：保护比较简单，但保护比较简单，但给出的信号没有选择性。给出的信号没有选择性。图图6-2

18、7 绝缘监察装置接线图绝缘监察装置接线图 可采可采“顺序拉闸法顺序拉闸法”来寻找故障线路。来寻找故障线路。 缺点：缺点：只能判明接地故障只能判明接地故障的相别，不能判明是哪条的相别，不能判明是哪条线路故障。线路故障。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院522022-7-15 v零序电流保护：零序电流保护：根据故障线路零序电流大于非故根据故障线路零序电流大于非故障线路零序电流这一特点，可以构成有选择性的零障线路零序电流这一特点，可以构成有选择性的零序电流保护，并可动作于信号或跳闸。序电流保护，并可动作于信号或跳闸。架空线路：架空线路： iCdsqrelKopKIIKI.动作电流动作电

19、流电缆线路：电缆线路：iCrelKopKIKI.灵敏度校验灵敏度校验： KopiCCIKIIK.S1.5（架空线路）（架空线路）1.25（电缆线路）（电缆线路）河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院532022-7-15 v方向零序保护：方向零序保护：利用故障线路和非故障线路的保护利用故障线路和非故障线路的保护安装处零序功率方向相反的特点来实现有选择性的保安装处零序功率方向相反的特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。护，动作于信号或跳闸。n中性点经消弧线圈接地系统的接地保护中性点经消弧线圈接地系统的接地保护发生单相接地故障时，全系统也会出现零序电压和发生单相接地故障时，全系统也

20、会出现零序电压和零序电流；零序电流；过补偿时，故障线路与非故障线路的零序电流数值过补偿时，故障线路与非故障线路的零序电流数值差别不大，方向一样（都是由母线流向线路），因差别不大，方向一样（都是由母线流向线路），因此要实现有选择性的保护是很困难的；此要实现有选择性的保护是很困难的；保护方案：采用无选择性的绝缘监察装置。保护方案：采用无选择性的绝缘监察装置。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院542022-7-15 6.5 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n故障类型故障类型内部故障内部故障绕组的匝间短路绕组的匝

21、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异常运行状态异常运行状态变压器过负荷变压器过负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河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院552022-7-15 n应装设的保护应装设的保护主保护主保护瓦斯保护瓦斯保护轻瓦斯轻瓦斯动作于信号动作于信号重瓦斯重瓦斯动作于跳闸动作于跳闸纵联差动保护或电流速断保护纵联差动保护或电流速断保护后备保护后备保护辅助保护

22、辅助保护过电流保护过电流保护复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护负序过电流保护负序过电流保护单相接地保护单相接地保护过负荷保护过负荷保护过励磁保护过励磁保护温度保护温度保护河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院562022-7-15 二、瓦斯保护二、瓦斯保护n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一对触点在变压器油箱内一对触点在变压器油箱内发生轻微故障时动作，作发生轻微故障时动作，作用于信号用于信号轻瓦斯动作；轻瓦斯动作；另一对触点在变压器油箱另一对触点在变压器油箱内发生严重故障时动作，内发生严重故障时动作，作用于

23、跳闸作用于跳闸重瓦斯动重瓦斯动作。作。 瓦斯继电器有两对灵瓦斯继电器有两对灵敏的触点：敏的触点：图图6-28 瓦斯继电器安装示意图瓦斯继电器安装示意图1变压器油箱变压器油箱 2连接管连接管3瓦斯继电器瓦斯继电器 4油枕油枕河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院572022-7-15 图图6-29 FJ3-80型瓦斯继电器的结构示意图型瓦斯继电器的结构示意图1盖盖 2容器容器 3上油杯上油杯 4永久磁铁永久磁铁 5上动触点上动触点6上静触点上静触点 7下油杯下油杯 8永久磁铁永久磁铁 9下动触点下动触点 10下静触点下静触点 11支架支架 12下油杯平衡锤下油杯平衡锤 13下油杯转轴下

24、油杯转轴 14挡板挡板 15上油杯平衡锤上油杯平衡锤 16上油杯转轴上油杯转轴 17放气阀放气阀 18接线盒接线盒正常运行：正常运行：上、下触点均上、下触点均断开。断开。油箱内部发生轻微故障：油箱内部发生轻微故障：上触点合，发出信号上触点合，发出信号轻轻瓦斯动作。瓦斯动作。油箱内部发生严重故障：油箱内部发生严重故障：下触点闭合，发出跳闸脉下触点闭合，发出跳闸脉冲冲重瓦斯动作。重瓦斯动作。变压器漏油使油面降低：变压器漏油使油面降低：首先是上触点闭合发出报警首先是上触点闭合发出报警信号，然后下触点闭合发出信号，然后下触点闭合发出跳闸脉冲。跳闸脉冲。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院5

25、82022-7-15 n变压器瓦斯保护的接线图变压器瓦斯保护的接线图图图6-30 瓦斯保护原理接线图瓦斯保护原理接线图注意：注意：由于重瓦斯保护是靠油流的冲击而动作的，而油流速度由于重瓦斯保护是靠油流的冲击而动作的，而油流速度的不稳定可能造成触点的抖动，为使断路器能可靠跳闸，出口的不稳定可能造成触点的抖动，为使断路器能可靠跳闸，出口中间继电器中间继电器KM必须有必须有自保持回路自保持回路。 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院592022-7-15 F优点：优点：动作迅速、灵敏度高、能反应油箱内部发动作迅速、灵敏度高、能反应油箱内部发生的各种故障。生的各种故障。F缺点：缺点：不能反

26、应变压器外部端子上的故障。不能反应变压器外部端子上的故障。瓦斯保护展开图瓦斯保护展开图降低串联回路的总电阻，使保降低串联回路的总电阻，使保护动作时流过信号继电器的电护动作时流过信号继电器的电流增加，从而保证各种保护的流增加，从而保证各种保护的信号继电器能可靠地工作信号继电器能可靠地工作 防止变压器换油或防止变压器换油或进行试验时引起瓦进行试验时引起瓦斯保护误动作斯保护误动作 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院602022-7-15 三、电流速断保护三、电流速断保护n动作电流动作电流躲过变压器二次侧母线短路时的最大短路电流，躲过变压器二次侧母线短路时的最大短路电流，即即 )3(ma

27、x. krelopIKI说明：说明：当变压器电源侧为小接地电流系统时，保护可采用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电器式接线。式或两相三继电器式接线。n灵敏度校验：灵敏度校验：按变压器一次侧的最小两相短路电按变压器一次侧的最小两相短路电流来校验，即流来校验，即opkSIIK)2(min.2.0若灵敏度不满足要求，若灵敏度不满足要求，可改用差动保护。可改用差动保护。变压器变压器一次侧一次侧变压器二次侧，变压器二次侧，折到一次侧！折到一次侧！河北科技大学电气工程学院河北科技大学

28、电气工程学院612022-7-15 四、变压器的差动保护四、变压器的差动保护1. 差动保护的基本原理差动保护的基本原理v正常运行或外部短路时（正常运行或外部短路时（k1点）：点）：021IIIK继电器不动作。继电器不动作。 21II即即 21TATAKIKITTATAKIIKK1212图图6-31 变压器差动保护原理接线图变压器差动保护原理接线图要实现差动保护，低、高要实现差动保护，低、高压两侧电流互感器的变比压两侧电流互感器的变比应等于变压器的变比。应等于变压器的变比。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院622022-7-15 v内部短路时内部短路时（k2点）点）21IIIK1I

29、IK或或 继电器动作。继电器动作。 双侧电源双侧电源单侧电源单侧电源2. 差动保护的不平衡电流差动保护的不平衡电流由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流星形侧星形侧TA变比：变比： 53. 1TNiIK三角形侧三角形侧TA变比：变比： 解决办法：解决办法：将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器接成星形（见将变压器三角形侧的电流互感器接成星形（见图图6-32） 。 5. 2 TNiIK由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流平

30、衡电流 （实例分析实例分析：习题：习题6-15） 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院632022-7-15 图图6-32 Y，d11接线变压器差动保护接线和相量图接线变压器差动保护接线和相量图a）接线图）接线图 b）相量图）相量图河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院642022-7-15 9 .10335363001I名名 称称各各 侧侧 数数 值值额定电压额定电压/kV3510.5额定电流额定电流/ATA的接线方式的接线方式DyTA的计算变比的计算变比346.4/5TA的实际变比的实际变比200/5=40400/5=80TA的二次额定电流的二次额定电流/A解决办法：

31、解决办法：利用具有速饱和铁心的差动继电器中的利用具有速饱和铁心的差动继电器中的平衡线圈平衡线圈来进行补偿。来进行补偿。4 .3465 .10363001I5/1809 .10335 . 4409 .10332I33.4804 .3462I不平衡电流为：不平衡电流为： A17.033.45 .422IIIdsq有一台有一台S9-6300/35型电力变压器，型电力变压器，Yd11接线，额定电压为接线，额定电压为35/10.5kV，求正常运行时差动保护回路中的不平衡电流。，求正常运行时差动保护回路中的不平衡电流。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院652022-7-15 由两侧电流互感器

32、型号不同而产生的不平衡电流由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流解决办法：解决办法：整定计算时引入一个整定计算时引入一个同型系数同型系数Ksam ，若两侧，若两侧TA型号不同取型号不同取1；两侧；两侧TA型号相同取型号相同取0.5。由由带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流 在差动保护中，减小励磁涌流影响的方法有：在差动保护中，减小励磁涌流影响的方法有： 采用具有速饱和铁心的差动继电器（采用具有速饱和铁心的差动继电器（BCH-2型）。型）。采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁

33、涌流的采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。差动保护。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院662022-7-15 B柱截面是柱截面是A、C柱截面的柱截面的2倍；倍；Nb1 、Nb2为两个完全相同的平衡线圈，用来平衡为两个完全相同的平衡线圈，用来平衡差动回路中的不平衡电流；差动回路中的不平衡电流；Nd为差动线圈；为差动线圈；kNkN kkNN 2 和和 为短路线为短路线圈，且圈，且 ，两线圈反极性串联，两线圈反极性串联，用来增强躲过励磁涌用来增强躲过励磁涌流的能力；流的能力； N2为二次线圈。为二次线圈。

34、 图图6-33 BCH-2型差动继电器结构简图型差动继电器结构简图3. BCH-2型差动继电器构成的差动保护型差动继电器构成的差动保护 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院672022-7-15 n双绕组变压器差动保护单相接线图双绕组变压器差动保护单相接线图图图6-34 双绕组变压器差动保护原理接线图双绕组变压器差动保护原理接线图 两个短路线圈同名端的匝两个短路线圈同名端的匝数比保持为数比保持为2，大变压器，大变压器可选用较少匝数，中小型可选用较少匝数，中小型变压器选用较多匝数。变压器选用较多匝数。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院682022-7-15 nBCH-2

35、型差动保护整定计算型差动保护整定计算确定基本侧：确定基本侧：按额定电压和变压器的额定容量计按额定电压和变压器的额定容量计算出各侧一次额定电流算出各侧一次额定电流IN1，并按，并按KwIN1选择各侧电流选择各侧电流互感器变比，则各侧二次回路额定电流为：互感器变比，则各侧二次回路额定电流为： 12NiwNIKKI确定保护的一次动作电流确定保护的一次动作电流躲过变压器的励磁涌流，即躲过变压器的励磁涌流，即 NTrelopIKI式中，式中，Krel取取1.3； INT为变压器基本侧的额定电流。为变压器基本侧的额定电流。 取取IN2最大侧为基本侧，该侧电流即为基本侧电流最大侧为基本侧，该侧电流即为基本侧

36、电流Iba。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院692022-7-15 躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流，即躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流，即max.max.)(kbisamnpreldsqrelopIfUfKKKIKIsetdcbsetbcbbNNNNf.初步整定计算时，初步整定计算时， 可暂取可暂取0.05。 bf式中，式中，躲过变压器正常运行时的最大负荷电流，即躲过变压器正常运行时的最大负荷电流，即max.LrelopIKI取以上三个条件计算结果的最大值作为基本侧的一次动取以上三个条件计算结果的最大值作为基本侧的一次动作电流。作电流。河北科技大学电气工程学院河北科技

37、大学电气工程学院702022-7-15 则基本侧继电器的动作电流为：则基本侧继电器的动作电流为： opiwKopIKKI.确定基本侧差动线圈匝数：确定基本侧差动线圈匝数： KopKopcdIIANN.0.60选择比选择比Nd.c小而又接近的匝数作为差动线圈的整定匝数小而又接近的匝数作为差动线圈的整定匝数Nd.set。因此，继电器和保护装置的实际动作电流分别为因此，继电器和保护装置的实际动作电流分别为setdsetdKopNNANI.0.60KopwiopIKKI.河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院712022-7-15 确定非基本侧平衡线圈匝数确定非基本侧平衡线圈匝数 )(. 2

38、. 2cbsetdnbaNsetdbaNNNINIsetdsetdnbaNbaNcbNNIIN. 2. 2.或或 选择与选择与Nb.c相接近的匝数作为平衡线圈的整定匝数相接近的匝数作为平衡线圈的整定匝数Nb.set。校验相对误差校验相对误差 ，即，即 bfsetdcbsetbcbbNNNNf.若若 0.05，则以上结果均有效；若，则以上结果均有效；若 0.05，则需将此计，则需将此计算值代入重新计算差动保护的动作电流和各线圈的匝数。算值代入重新计算差动保护的动作电流和各线圈的匝数。 bfbf河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院722022-7-15 确定短路线圈抽头的位置：确定短路

39、线圈抽头的位置：对中小型变压器，由对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障电流中的非周期性分于励磁涌流倍数大，内部故障电流中的非周期性分量衰减较快，对保护的动作时间要求较低，故一般量衰减较快，对保护的动作时间要求较低，故一般选用较多的匝数；对大型变压器，由于励磁涌流倍选用较多的匝数；对大型变压器，由于励磁涌流倍数小，非周期性分量衰减较慢，切除故障又要求快，数小，非周期性分量衰减较慢，切除故障又要求快，故一般选用较少的匝数。故一般选用较少的匝数。灵敏度校验灵敏度校验 ：opkSIIK)2(min.2 保护范围内部短路时，保护范围内部短路时，归算到基本侧的最小两归算到基本侧的最小两相短路电流相

40、短路电流 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院732022-7-15 五、变压器的过电流保护五、变压器的过电流保护1过电流保护过电流保护n动作电流：动作电流：躲过变压器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：图图6-35 变压器过电流保护单相原理接图变压器过电流保护单相原理接图NTrestrelopIKKKIn动作时限：动作时限：比出线过流比出线过流保护的动作时限大保护的动作时限大 。tn灵敏度校验：灵敏度校验： opkSIIK)2(min.1.5变压器二次侧，变压器二次侧，折到一次侧！折到一次侧！河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院742022-7-

41、15 2低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护 图图6-36 低电压起动的过电流保护原理接线图低电压起动的过电流保护原理接线图河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院752022-7-15 n电流元件的动作电流：躲过变压器的额定电流，电流元件的动作电流：躲过变压器的额定电流，即即 NTrerelopIKKIn低电压元件的动作电压：躲过正常情况下母线上低电压元件的动作电压：躲过正常情况下母线上可能出现的最低工作电压，通常取可能出现的最低工作电压，通常取 NTopUU7 . 0n低电压元件灵敏度校验：低电压元件灵敏度校验： max. kopSUUK 1.2 若电压元件的灵敏度达不到要

42、求，可采用复合电压起动的若电压元件的灵敏度达不到要求，可采用复合电压起动的过电流保护过电流保护 。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院762022-7-15 3复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护图图6-37 复合电压起动的过电流保护原理接线图复合电压起动的过电流保护原理接线图河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院772022-7-15 n电流元件和低电压元件：与低电压起动的过电流电流元件和低电压元件：与低电压起动的过电流保护相同。保护相同。n负序电压继电器的动作电压：躲过正常运行方式负序电压继电器的动作电压：躲过正常运行方式下负序滤过器出现的最大不平衡电压，

43、通常取下负序滤过器出现的最大不平衡电压，通常取 NTopUU06. 02.n灵敏度校验：同上。灵敏度校验：同上。复合电压起动的过电流保护的复合电压起动的过电流保护的优点优点：在后备保护范围内发生不对称短路时，电压元件的灵敏度高；在后备保护范围内发生不对称短路时，电压元件的灵敏度高；在变压器后面发生不对称短路时，电压元件的灵敏度与变压器在变压器后面发生不对称短路时，电压元件的灵敏度与变压器的接线方式无关；的接线方式无关；接线比较简单。接线比较简单。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院782022-7-15 六、过负荷保护六、过负荷保护n动作电流：动作电流：躲过变压器额定电流，即躲过变

44、压器额定电流，即 TNrerelopIKKI.n动作时限：动作时限：一般取一般取1015s。 n接线方式：接线方式：因三相对称，采用一相式接线。因三相对称，采用一相式接线。n安装位置：安装位置：双绕组降压变压器，过负荷保护一般双绕组降压变压器，过负荷保护一般装在高压侧。装在高压侧。 例例6-2 （P194）河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院792022-7-15 6.6 电动机保护电动机保护一、电动机的故障类型和应装设的保护一、电动机的故障类型和应装设的保护n故障类型故障类型故障故障 定子绕组的相间短路定子绕组的相间短路一相绕组的匝间短路一相绕组的匝间短路单相接地短路单相接地短路

45、异常运行状态：过负荷、低电压、同步电机失步异常运行状态：过负荷、低电压、同步电机失步和失磁等和失磁等 n应装设的保护应装设的保护相间短路保护相间短路保护河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院802022-7-15 对对2000kW以下的电动机，装设电流速断保护；以下的电动机，装设电流速断保护；对对2000kW以上和以上和2000kW以下速断保护灵敏度不满足以下速断保护灵敏度不满足的电动机，应装设差动保护。的电动机，应装设差动保护。 接地短路保护：接地短路保护：用于接地电容电流大于用于接地电容电流大于5A的情况。的情况。 过负荷保护：过负荷保护：延时动作于信号、跳闸或减负荷。延时动作于

46、信号、跳闸或减负荷。低电压保护低电压保护为保证重要电动机的自起动，对不重要的电动机应装为保证重要电动机的自起动，对不重要的电动机应装设低电压保护；设低电压保护；对不需要自起动的电动机，应装设低电压保护；对不需要自起动的电动机，应装设低电压保护；对需要参加自起动，但在电源电压长时间消失后自起对需要参加自起动，但在电源电压长时间消失后自起动有困难的电动机，也要装设低电压保护。动有困难的电动机，也要装设低电压保护。 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院812022-7-15 二、电动机的相间短路保护二、电动机的相间短路保护1电流速断保护电流速断保护n动作电流：动作电流：躲过电动机的起动电

47、流，即躲过电动机的起动电流，即 max.stiwrelKopIKKKI式中，式中，Krel取取1.41.6（DL型）或型）或1.82 （GL型）。型）。n灵敏度校验灵敏度校验 ：KopikSIKIK.2min.）（2 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院822022-7-15 2纵联差动保护纵联差动保护n动作电流：动作电流：躲过电动机的额定电流，即躲过电动机的额定电流，即 NMiwrelKopIKKKI.n灵敏度校验灵敏度校验 ：同上，要求同上，要求Ks2。 在小接地电流系统中，可采用两相式接线，选在小接地电流系统中，可采用两相式接线，选用两个用两个BCH-2型或型或DL-11型继

48、电器构成差动保护，型继电器构成差动保护，如如图图6-38所示。所示。式中，式中，Krel取取0.51（BCH-2型）或型）或1.21.5（ DL-11）型。型。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院832022-7-15 图图6-38 电动机纵联差动保护原理接线图电动机纵联差动保护原理接线图a）由）由DL11型电流继电器构成的差动保护型电流继电器构成的差动保护 b）由）由BCH2型差动继电器构成的差动保护型差动继电器构成的差动保护河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院842022-7-15 三、电动机的过负荷保护三、电动机的过负荷保护n动作电流：动作电流：躲过电动机额定电流

49、，即躲过电动机额定电流，即 NMirewrelKopIKKKKI.式中，式中，Krel取取1.051.1（动作于信号时）或（动作于信号时）或 1.21.25 （动作于减负荷或跳闸时）；（动作于减负荷或跳闸时）； Kre取取0.85。n动作时间：动作时间：一般取一般取1520s。电动机的单相接地保护与线路单相接地保护相似。电动机的单相接地保护与线路单相接地保护相似。河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院852022-7-15 6.7 微机保护简介微机保护简介 一、概述一、概述70年代初期，微机保护进入理论研究阶段，主要是年代初期，微机保护进入理论研究阶段，主要是采样技术、保护算法和数字

50、滤波等方面的研究。采样技术、保护算法和数字滤波等方面的研究。70年代中期，随着计算机性能的增强和价格的下降，年代中期，随着计算机性能的增强和价格的下降，促使微机保护的研究出现了热潮。促使微机保护的研究出现了热潮。70年代后期，我国开始研究微机保护。年代后期，我国开始研究微机保护。1984年初，华北电力大学研制的第一套微机距离保年初，华北电力大学研制的第一套微机距离保护样机投入试运行。护样机投入试运行。进入进入90年代，微机保护技术已趋于成熟并得到广泛年代，微机保护技术已趋于成熟并得到广泛应用。应用。 河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院862022-7-15 二、微机保护的特点二、