第7章保护.ppt

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1、第七章 保护,7.0 保护：概述 7.1 继保：功能和性能 7.2 TA：误差曲线、接线方式、接线系数 7.3 KA：电流-时间特性 7.4 继保：操作电源、操作方式 7.5 继保：线路 7.6 继保：变压器 7.7 继保：母线 7.8 保护：工厂低压供电系统,7.0 保护：概述,1 保护的必要性、重要性 2 保护的硬软：硬保护、软保护 3 保护的种类,1 保护的必要性、重要性,保护的必要性：故障（fault）是难免的。不怕一万，只怕万一。万一总是有的。因此，必须有措施。 保护的重要性：缩小停电范围，提高供电可靠性，非保护不可。,2 保护的硬软：硬保护、软保护,硬保护：切除故障。 软保护：报警

2、。 究竟是切除还是报警，取决于故障种类-短路、过载、单相接地（简称单地）。 短路故障，要切除。 过载故障，动作于信号-即报警。 单地故障，要报警。,3 保护的种类,保护分继保、熔保。 继保，继电保护之简称。它有高、低压之分。 高压继保由继电器、高压断路器组成。 低压继保由低压断路器组成。 熔保，熔断器保护之简称。它有高、低压之分。 高压熔保由高压熔断器组成， 低压熔保由低压熔断器组成。,7.1 继保：功能和性能,华南理工大学 电力学院 程小华,7.1.1 继保的功能 7.1.2 继保的性能,7.1.1 继保的功能,华南理工大学 电力学院 程小华,继保的功能有二：切电、报警。 切电是指，继保动作

3、于断路器的脱扣线圈，使断路器的动静触点分离，切除故障电路。 报警是指，继保动作于信号继电器，使之报告警信。,7.1.2 继保的性能：四性,华南理工大学 电力学院 程小华,1 选择性 2 灵敏性 3 可靠性 4 速动性 5 一些讨论,1 选择性,华南理工大学 电力学院 程小华,选择性是指，发生故障时，只使电源侧离故障点最近的断路器切电。,当k-1点发生故障时，继保装置动作只使断路器1QF跳闸，切除电动机M。其他断路器都不跳闸。 k-3点故障时，仅3QF跳闸。,1 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,单端供电系统中，继保装置动作的选择性是通过选取不同的动作时间来保证的。断路器离负荷越近，其动作时

4、间越短。反之，断路器离电源越近，其动作时间越长。距负荷较近的断路器1QF、2QF，其保护动作时间也较短，离电源较近的断路器5QF，其保护动作时间整定得较大。,2 灵敏性,华南理工大学 电力学院 程小华,继保装置对最小故障的反应能力称为继保装置的灵敏性。短路故障大、小是指其短路电流大、小。欠压故障大、小是指其所欠电压大、小。灵敏性以灵敏系数来衡量。灵敏系数也叫灵敏度。,2 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,对于过电流保护装置，灵敏度为,2 续2,华南理工大学 电力学院 程小华,对于欠电压保护装置，灵敏度为,2 续3,华南理工大学 电力学院 程小华,灵敏度标志着在故障发生之初，继保反应故障的能

5、力。高灵敏度的保护装置使故障易于被反应，从而减小了故障对系统的影响及波及范围。但高灵敏度的保护装置复杂、昂贵，有可能使工作的可靠性有所降低。 显然，灵敏度都大于1。我国电力设计技术规范规定的各类保护装置的灵敏度取值范围是：1.25，2.0。,3 可靠性,华南理工大学 电力学院 程小华,继保装置必须可靠地工作，接线方式力求简单，触点回路少，设计保护装置时不必考虑故障极难发生的特殊情况。继电保护装置的可靠性可以用拒动率及误动率来衡量。显然拒动率及误动率愈小，则保护的可靠性愈高。,4 速动性,华南理工大学 电力学院 程小华,速动性就是切电的快速性。 为什么要求速动？ -速动可使母线处于欠压态的时间缩

6、短，减少对用电设备的影响。如果故障能在0.2s内切除，则一般电动机就不会停转。 -速动还可减少故障回路电气设备遭受损坏的程度，缩小故障影响的范围，提高自动重合闸装置（ARD）的动作效果，提高电力系统运行的稳定性。,5 一些讨论,讨论1：有所侧重 以上四性，对于一个具体的保护装置而言，不一定都是同等重要的，往往是有所侧重。 例如，对电力变压器，由于它是供电系统中最关键的设备，因此对其保护装置的灵敏性要求较高。对一般电力线路而言，则灵敏性要求可低一些，其选择性要求较高。,5 续2,讨论2：四性之外 继电保护装置除应具上述选、灵、可、速四性外，还要求投资省，便于调试及维护，并尽可能满足系统运行时所要

7、求的灵活性。,7.2 电流互感器：误差曲线、接线方式、接线系数,华南理工大学 电力学院 程小华,7.2.1 10%误差曲线 7.2.2 接线方式 7.2.2 接线系数,7.2.1 电流互感器TA的10%误差曲线,华南理工大学 电力学院 程小华,1 TA电流误差的定义 2 TA电流误差的两个因素 3 10%电流误差曲线的定义,1 TA电流误差的定义,华南理工大学 电力学院 程小华,电流继电器是由TA的二次线圈供电的，因而TA的电流误差和相位差就直接影响继保装置的工作。,1 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,TA的电流误差是指测出的电流对实际电流的相对误差百分值，即,2 TA电流误差的两个因素

8、,华南理工大学 电力学院 程小华,TA的电流误差决定于两个因素：1）被测电流；2）负载阻抗。 我国规程规定：用于继电保护的电流互感器的电流误差不得大于正负10%。相位差不得大于7。一个TA的输出电流幅值、相角和输入量的相对误差与接到其二次侧的负荷阻抗有密切关系。被测电流相同时，负载阻抗大则误差也大。,3 10%电流误差曲线的定义,华南理工大学 电力学院 程小华,所谓TA的10%误差曲线，是指TA的电流误差最大不超过10%时，一次侧电流对其额定电流的倍数与二次侧负荷阻抗的关系曲线。,3 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,7.2.2 TA的接线方式,华南理工大学 电力学院 程小华,1 TA四种

9、接线方式图解 2 TA四种接线方式特点,1 TA四种接线方式图解,华南理工大学 电力学院 程小华,TA在三相电路中有四种常见接线方式。 （a）一相一继式； （b）二相二继式； （c）三相三继式； （d）两相一继式。 图解如下：,1 续1：一相一继式,华南理工大学 电力学院 程小华,1 续2：两相两继式,华南理工大学 电力学院 程小华,1 续3：三相三继式,华南理工大学 电力学院 程小华,1 续4：两相一继式,华南理工大学 电力学院 程小华,2 TA四种接线方式的特点,华南理工大学 电力学院 程小华,一相一继式、两相两继式、三相三继式接线的共同特点是：TA的副绕组与继电器的电流线圈相串联，因而流

10、过的电流相等。 两相一继式的特点是：TA的两个副绕组反向并联，再与继电器的电流线圈串联。因而继电器电流等于两个TA副绕组电流之差。,7.2.3 TA的接线系数,华南理工大学 电力学院 程小华,显然，一相一继式、两相两继式、三相三继式接线的接线系数都是1。 接AC两相的两相一继式接线的接线系数：对应三相短路、AC短路、AB或BC短路的值分别为：3（即根号3）、2、1。,7.3 电流继电器（KA）：电流-时间特性,华南理工大学 电力学院 程小华,电流继电器的文字符号为KA。 厂电系统中，KA是保护装置的起动元件。 机电式KA分电磁式和感应式两种。 电流-时间特性也叫秒安特性。 7.3.1 电磁式K

11、A的秒安特性 7.3.2 感应式KA的秒安特性 7.3.3 电磁式KA、感应式KA的比较,7.3.1 电磁式KA的秒安特性,华南理工大学 电力学院 程小华,1 说明 2 图解,1 说明,华南理工大学 电力学院 程小华,电磁式电流继电器的秒安特性是定时限特性，如下图所示。 只要通入继电器的电流超过某一预先整定的数值时，它就能动作，动作时限是固定的，与外加电流无关。,2 图解,华南理工大学 电力学院 程小华,7.3.2 感应式KA的秒安特性,华南理工大学 电力学院 程小华,1 说明 2 图解,1 说明,华南理工大学 电力学院 程小华,感应式KA的秒安特性属于反时限+定时限+零时限（瞬断）。如下图a

12、bc段+cd段+cd段所示。 特点：1）饱和电流以下，通入电流越大，动作时限越短；饱和电流以上，动作时限与通入电流无关。原因：随着电流增大，KA铁心磁路饱和。 2）这种KA装有瞬动元件，当通入对达到某一预先整定的倍数（如8倍）时，瞬动元件起动。瞬断电流为预整电流的215倍。,2 图解,华南理工大学 电力学院 程小华,7.3.3 电磁式KA、感应式KA的比较,华南理工大学 电力学院 程小华,1 常用型号 DL-10-电磁式、电流继电器、10系列。 GL-10-感应式、电流继电器、10系列。 2 性能比较 电磁式KA的优点：小高快。消耗功率小（0.1VA）,灵敏度高，动作快（0.020.04s）。

13、缺点：触点容量小，不能直接用于断路器跳闸，其出口处要接时间继电器和中间继电器。,2 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,GL型感应式KA的缺点：机械结构复杂，精度不高，瞬动时限误差大。 优点：触点容量大，同时兼有电磁式电流继电器、时间继电器和中间继电器三者的作用。 所以，用GL型感应式KA组成保护装置时可减少元件，简化接线。 GL型感应式KA在厂电系统中得到广泛应用。 至于晶体管式继电器，完全可以利用电子元件模拟上述特性，国内已有定型产品。,7.4 继保：操作电源（操电）、操作方式（操方）,华南理工大学 电力学院 程小华,7.4.1 操电的定义、要求 7.4.2 操电的分类、特点 7.4.3

14、 交流操电下继保装置的操方,7.4.1 操电的定义、要求,华南理工大学 电力学院 程小华,1 定义：高压断路器的合闸回路、跳闸回路，继保装置中的控制回路、信号回路和保护回路等所需的电源称为操作电源-切电、报警回路所需的电源。 2 要求：继保装置的操作电源要求非常可靠，以便在故障情况下，装置能可靠地动作。,7.4.2 操电的分类、特点,华南理工大学 电力学院 程小华,1 分类 2 特点,1 分类,华南理工大学 电力学院 程小华,厂电系统中所采用的操作电源有三种：蓄电池操电，整流操电和交流操电。,2 特点,华南理工大学 电力学院 程小华,1）蓄电池操电的优点：蓄电池是独立电源，其电压与被保护网络无

15、关。 蓄电池操电的缺点：需修建有特殊要求的蓄电池室，购置充电设备及蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护工作量大，加上直流系统接地故障多，可靠性低。因此，在厂电系统中蓄电池已为整流操电所取代。,2 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,2）整流操电的特点：优缺点与蓄电池操电的相反。也具有直流系统接地故障多，可靠性低的特点。因此，在厂电系统中不如交流操电应用广泛。,2 续2,华南理工大学 电力学院 程小华,3）交流操电的特点：投资少、运维方便、二次回路接线简单、可靠性高。但它不能构成较复杂的保护、操作时互感器误差不能满足要求。在小型变电所中采用手动合闸配以交流操作的保护是适宜的。因此，它在

16、中小工厂中应用最为广泛。,2 续3,华南理工大学 电力学院 程小华,交流操电分为电流源、电压源两种。 电流源取自电流互感器。电流源主要供电给继保装置、跳闸线圈。 电压源取自电压互感器、所用变。电压源以所用变为多。除110KV电压互感器外，低于110KV的电压互感器容量小，其电压因故障发生而会降低，只作为保护油浸式变压器内部故障的瓦斯保护的交流操作电源。,7.4.3 交流操电下继保装置的操作方式,华南理工大学 电力学院 程小华,1 交流操方分类 2 直操式 3 TAM间操式 4 去分流间操式,1 交流操方分类,华南理工大学 电力学院 程小华,交流操电下继保装置有三种操电方式： ）直接操作方式，简

17、称 直操式； ）中间电流互感器间接操作方式，简称 TAM 间操式 ）去分流跳闸间接操作方式，简称 去分流间 操式,2 直操式,华南理工大学 电力学院 程小华,）说明 ）图解,2 续：说明,华南理工大学 电力学院 程小华,利用断路器手动操作机构内的过流脱扣器线圈（即跳闸线圈）YR作为直动式过流继电器。正常时，YR流过的电流远小于YR的动作电流。短路时，YR流过的电流达到或超过YR的动作电流，从而使断路器QF跳闸。 特点：接线简单、经济。灵敏度低。实际上较少使用。 YR的Y代表线圈；R代表Release，释放之意。释放即跳闸。,2 续：图解,华南理工大学 电力学院 程小华,3 TAM间操式,）说明

18、 ）图解,3 续：说明,华南理工大学 电力学院 程小华,正常时，电流继电器KA不动作，常开触点断开，中间电流互感器TAM之二次侧开路，跳闸线圈YR不通电，断路器QF不跳闸。 短路时，电流继电器KA动作，常开触点闭合，直接电流互感器TAM之二次侧闭路，跳闸线圈YR通电，断路器QF跳闸，切除短路故障。 特点：接线复杂，使用电器较多，不够经济，灵敏度较低。现已逐步被“去分流”跳闸方式取代。,3 续：图解,去分流间操式,华南理工大学 电力学院 程小华,1）去分流原理 2）原理图的缺陷及其克服：实用图 3）实用图说明-即合即去间操式,续：）去分流原理之原理图,华南理工大学 电力学院 程小华,续：去分流原

19、理之说明,华南理工大学 电力学院 程小华,正常时，电流继电器KA的常闭触点将跳闸线圈YR短路分流，YR中没有电流流过，断路器QF不跳闸。 短路时，电流继电器KA动作，常闭触点断开，YR的分流被去掉（去分流），电流互感器的副边电流全部流过YR，断路器QF跳闸-去分流跳闸。 特点：接线简单，省却了中间电流互感器TAM，提高了灵敏度。应用很广。,续：,华南理工大学 电力学院 程小华,要求：KA触点的分断能力足够大。感应式电流继电器可以满足要求。GL-15/25、16/26系列电流继电器之触点容量很大，短时分断电流的能力可达到150安，完全能够满足去分流跳闸的要求。,续：去分流原理图：重画于此,华南理

20、工大学 电力学院 程小华,续：,华南理工大学 电力学院 程小华,2）原理图的缺陷及其克服 前面的“去分流原理图”其实是不实用的。为什么？因为KA的常闭触点1-2可能被外界偶然的振动断开，可能导致误跳。改进的接线见后面的“去分流实用图”。 实用图避免了原理图的缺陷。它不会因外界振动而误跳。原因是：即使触点对1-2断开，YR也没有电流。,续6：实用图,华南理工大学 电力学院 程小华,续7：）实用图说明,华南理工大学 电力学院 程小华,实用图的原理为：触点对1-2、3-4是两对先合后开的触点对-它们具有开者先合、合者后开的特性。KA动作时，触点对3-4先合，为YR准备通路，然后，触点对1-2断开，让

21、电流沿通路通过YR。即时准备，即时通过。故又称为“即合即去去分流”。,7.5 继保：线路,华南理工大学 电力学院 程小华,7.5.0 概述 7.5.1 带时限的过流保护（延时过流保护） 7.5.2 速断过流保护 7.5.3 欠压保护 7.5.4 中点不接地系统的单相接地保护 7.5.5 线路的过载保护 （四种保护：过流、过载、欠压、单地，即： 两过一欠加单地）,7.5.0 线路继保之概述,华南理工大学 电力学院 程小华,1 线路保护种类 2 线路保护之接线方式,1 线路保护种类,华南理工大学 电力学院 程小华,厂电系统基本上是开式单端供电网络，厂区内距离较短。所以，线路保护并不复杂，常用的保护

22、有6种： 1）定时过流保护； 2）反时过流保护； 3）速断过流保护； 4）欠压保护； 5）中性点不接地系统的单相接地保护； 6）过载保护。,2 线路保护之接线方式,华南理工大学 电力学院 程小华,接线方式是与的接线方式之简称。线路继保之接线方式主要有两种： 1）两相两继式，图重见于下页 2）两相一继式，图重见于下页,2 续1：两相两继式,华南理工大学 电力学院 程小华,2 续2：两相一继式,华南理工大学 电力学院 程小华,7.5.1 带时限的过流保护,华南理工大学 电力学院 程小华,0 概述： 当电流超过某个数值时，就跳闸、或报警的保护，称为过流保护。该数值称为整定值。过流保护有定时限和反时限

23、两种。 1 定时限过流保护（简称定时过流保护） 2 反时限过流保护（简称反时过流保护）,1 定时限过流保护,华南理工大学 电力学院 程小华,1）组成和原理 定时限是指：电流继电器本身的动作时限是固定的，与通过它的电流大小无关。这种保护装置的接线见下图。它由电流继电器1KA、2KA，时间继电器KT、信号继电器KS、出口继电器KM共4种继电器组成。 1KA、2KA是测量元件，用来判断通过线路电流是否超过标准；KT为延时元件，它以适当的延时来保证装置动作有选择性；KS用来发出保护动作的信号，KM用来接通跳闸线圈YR。,1 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,1 续2,华南理工大学 电力学院 程小华

24、,1 续3,华南理工大学 电力学院 程小华,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，使信号继电器KS线圈、出口断路器KM线圈得电。KS、KM的线圈得电后，KS的常开触点闭合，接通信号回路；KM的常开触点闭合，接通跳闸线圈YR。YR得电后，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，不正常状态或故障被切除。,1 续4,短路故障切除后，继保装置除KS外的所有继电器均自动返回起始状态，而KS可以手动复位。,1 续5,2）几个术语：动作电流、返回电流

25、、返回系数、电流比、接线系数、线路最大负荷电流 能使KA起动的最小电流称为“KA动作电流”，与此相应的TA原边电流称为“TA动作电流”。 能使KA返回的最大电流称为“KA返回电流”，与此相应的TA原边电流称为“TA返回电流”。 KA的返回电流与动作电流之比称为“返回系数”。 TA原、副边电流之比称为“电流比”。 TA副边电流与KA电流之比称为“接线系数”。,1 续6,线路最大负荷电流，包括正常过负荷电流和尖峰电流。,1 续7：3）几个记号,1 续8,华南理工大学 电力学院 程小华,1 续9,华南理工大学 电力学院 程小华,1 续10,1 续11,华南理工大学 电力学院 程小华,6）定时过流保护

26、之 动作时间的整定 各级过流保护的时间继电器KT的延时时限是按阶梯原则整定的。 下图为一单端电源供电线路。当k点发生短路时，装置中的1KA和装置中的2KA等等都将同时动作，但根据选择性要求，应该由离k点最近的装置动作至QF1跳闸。所以，装置中1KT的整定值应比装置中的小t。同理，装置中2KT又比装置中3KT小t等。,1 续12：阶梯图,华南理工大学 电力学院 程小华,1 续13,华南理工大学 电力学院 程小华,t在0.50.7s之间。 对定时过流保护，通常取t =0.5s。 对反时过流保护，通常取t =0.7s。 定时过流保护的动作时间，利用KT整定。 反时过流保护的动作时间，利用KA的动作特

27、性整定。具体方法见后。,1 续14,华南理工大学 电力学院 程小华,7）线路的首、末端示意图,1 续15,华南理工大学 电力学院 程小华,8）定时过流保护的灵敏度,2 反时过流保护,华南理工大学 电力学院 程小华,1）组成和原理 组成如下图所示。1KA、2KA为GL型KA，它们是感应式带有速断元件的反时过流继电器。GL型KA的动作本身带有时限，并有动作指示的掉牌信号，所以不需要KT和KS。另外，GL型KA的触点容量足够大，故也无需KM（即出口继电器）。,2 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,2 续2,华南理工大学 电力学院 程小华,2 续3,华南理工大学 电力学院 程小华,当发生短路时，1

28、KA，2KA动作，经过一定时限后，其常开触点闭合，常闭触点断开，此所谓“先合后断去分流”。这时断路器的交流操作跳闸线圈1YR，2YR通电动作，断路器跳闸，切除故障部分，在“先合后断去分流”的同时，其信号牌自动掉下，指示保护装置已经动作。当故障切除后，继电器返回，但其信号牌需手动复位。,2 续4,华南理工大学 电力学院 程小华,2）GL型KA动作电流的整定 讲定时过流保护时已推导，现把公式重列如下：,2 续5,华南理工大学 电力学院 程小华,3）GL型KA动作时间的整定 参见下图。 设已知1KA的动作时间为t1，求2KA、3KA的10倍电流动作时间t2、t3。,2 续6,华南理工大学 电力学院

29、程小华,2 续7：反时保护时间整定方法,（1）对线路L2，求出动作电流Iopk2，最大短路电流Ik2，得n2= Ik2/ Iopk2。2KA的动作时间为t2 =t1 +t。 n2和t2的坐标交点为a2。曲线2与n=10的交点t2为2KA的10倍整定电流的动作时间。 （2）对线路L3，求出动作电流Iopk3，最大短路电流Ik3，得n3= Ik3/ Iopk3。3KA的动作时间为t3 =t1 +2t。n3和t3的坐标交点为a3。曲线3与n=10的交点t3为3KA的10倍整定电流的动作时间。,2 续8：,必须注意：有时坐标点a2、a3不一定在给出的特性曲线上，而在两曲线之间，这就只有从上下两条曲线来

30、概略地估计其10倍整定电流动作时间了。,2 续9：,华南理工大学 电力学院 程小华,5）反时过流保护灵敏度的计算 与定时过流保护的相同。,7.5.2 速断的过流保护,华南理工大学 电力学院 程小华,1 速断保护的必要性 2 速断保护的组成和原理 3 速断保护的动作电流、灵敏度计算 4 速断保护的死区及其弥补 5 过流保护整定实例一则,1 速断保护的必要性,华南理工大学 电力学院 程小华,保护动作的选择性是通过延时来实现的。选择性的实现原理，具体来讲，就是：线段不同，时延不同。电源与负载之间，离短路点越近，时延越短；离短路点越远，时延越长。时延最短者先跳。 仅有延时保护是不行的！时延阶梯图表明，

31、前段时延比后段长t（即0.50.7秒）。亦即，除最后一段外，前面的所有线段的时延都超过0.50.7秒。一旦本段发生短路，超过0.50.7秒是不能容忍的-危害很严重！,1 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,因此，国标GB50062-1992规定：过流保护动作时间超过0.50.7秒时，必须装设速断保护。也就是说，除了最后一段外，前面各段都必须装设速断保护。如果最后一段装设的也是速断保护，则也可以说：每段都有速断保护。,2 速断保护的组成和原理,2 续1：速断 展开图,2 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,如果采用型电流继电器做速断保护，速断保护相当于定时过流保护中抽去时间继电器，即在起动用

32、的电流继电器之后，直接接信号继电器和中间继电器，最后由中间继电器触点接通断路器的跳闸回路。 如果采用型电流继电器做速断保护， 则利用该继电器的电磁元件来实现速断保护，而利用其感应元件做反时过流保护。因此非常简单经济。,3 速断保护的动作电流、灵敏度计算,3 续1,4 速断保护的死区及其弥补,华南理工大学 电力学院 程小华,引入可靠系数后，速断保护动作电流大于被保护范围末端的最大短路电流。因此，靠近本段线路末端的部分线路发生短路时，速断保护不会动作。该部分线路称为速断保护的死区（dead band）。相应地，保护区称为活区。 由于存在死区，速断保护不能作主保护，必须和延时保护配合使用。 活区内速

33、断保护为主保护，延时保护为后备。死区内延时保护为唯一保护。活区内速断为主、延时为辅；死区内仅靠延时。,4 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,引入可靠系数后，速断保护动作电流大于被保护范围末端的最大短路电流。因此，靠近本段线路末端的部分线路发生短路时，速断保护不会动作。该部分线路称为速断保护的死区（dead band）。相应地，保护区称为活区。 由于存在死区，速断保护不能作主保护，必须和延时保护配合使用。 活区内速断保护为主保护，延时保护为后备。死区内延时保护为唯一保护。活区内速断为主、延时为辅；死区内仅靠延时。,4 续2： 延时、速断相配合,华南理工大学 电力学院 程小华,5 过流保护整定

34、实例一则,5 续1,5 续2,5 续3,5 续4,5 续5,5 续6,5 续7,7.5.3 欠压保护,华南理工大学 电力学院 程小华,欠压保护，即欠电压保护，也叫低电压保护。 1 欠压保护的两个用途 1）提高过流保护的灵敏度 2）切除不重要的电动机 2 欠压保护的动作电流整定,1 欠压保护的两个用途,华南理工大学 电力学院 程小华,1）提高过流保护的灵敏度 过流保护动作电流的整定值太大时，灵敏度可能不达标。这时可用欠压保护进行改进。 具体做法是：过流保护与欠压保护联锁。即在过流保护回路中，让KA与KV的常开触点串联。这种方法称为“欠压闭锁”。如图示。,1 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,

35、1 续2：欠压闭锁原理,华南理工大学 电力学院 程小华,供电系统正常时，母线电压接近额定电压，KV的常开触点断开。此时，即使KA由于误动而使其常开触点闭合，断路器QF也不会误跳。因此，反装有欠压闭锁的过流保护，动作电流不必按照线路的最大负荷电流ILMAX来整定，而只需按线路的计算电流I30来整定。即：,1 续3：欠压闭锁提高过流保护灵敏度,华南理工大学 电力学院 程小华,由于动作电流的降低，过流保护的灵敏度得以提高。,1 续4,华南理工大学 电力学院 程小华,2）切除不重要的电动机 当系统发生故障时，往往伴随电压的降低甚至消失，这将引起电动机的转矩减小，转速下降，甚至停机。当故障切除、系统电压

36、恢复时，电动机恢复转速而吸收比额定电流大好几倍的自起动电流，致使系统的电压损失增大，母线电压太低，影响重要电动机的重新工作。因此，对于某些不重要的电动机可装设低电压保护，使系统电压降低到一定值时首先将它们从系统中切除，从而保证重要电动机的自起动。,2 欠压保护的动作电压整定,华南理工大学 电力学院 程小华,2 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,2 续2,华南理工大学 电力学院 程小华,7.5.4 中点不接地系统的单相接地保护（简称悬空系统的单地保护，或 单地保护）,华南理工大学 电力学院 程小华,中点悬空系统的单地保护有如下两种方式。 1 绝缘监视 2 零序电流保护,1 绝缘监视（简称：绝

37、监）,华南理工大学 电力学院 程小华,绝监装置由互感器、继电器、电压表三类仪器仪表（器表）组成。 1）互感器：一个三相五柱九圈TV；或三个单 相三圈TV。 2）继电器：一个电压继电器（KV）。 3）电压表：三个电压表。 基于三相五柱九圈TV的绝监装置如下图所示。,1 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,1 续2,华南理工大学 电力学院 程小华,该装置利用单相接地出现的零序电压给出信号。变电所电源母线上接一个三五九TV，它有两个二次绕组，一个接成星形，一个接成开口三角形。星型接法绕组接有三个电压表，以测量各相对地电压；开口三角形绕组接入电压继电器KV，用来反映线路单相接地时出现的零序电压。,1

38、 续3,华南理工大学 电力学院 程小华,正常运行时，三相电压对称，不出现零序电压，电压继电器KV不动作。 当任一回路发生单相接地故障时，故障相对地电压为零，其它两相对地电压升高到根号3倍，同时出现零序电压，使电压继电器KV动作，发出接地故障报警信号。,1 续4,这种保护结构简单。但给出信号没有选择性（因为被测信号来自母线而不是线路），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。若断开某线路时接地信号消失，该线路便是发生接地故障的线路。这种监视装置可用于出线不太多、负荷电流允许短时切断的供电网中。 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

39、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。,1 续5：零序磁通的大小（见下页图）,三三九TV中的三个芯柱呈星形结构。相位相同的三相零序磁通在芯柱中走不通，而只能走气隙、铁壳。气隙是非铁磁材料，磁导率很低，磁阻很大。因而，三三九TV中的零序磁通很小，起不到作用。 三五九TV中有五个芯柱，三个主柱，两个旁柱。每一相中的零序磁通都可以走主柱、旁柱闭合。主柱、旁柱都是铁磁材料。因而，三五九TV中的零序磁通够大，能在接成开口三角的副绕组中感应零序电压。,1 续6：零序磁通的路径,2 零序电流保护,华南理工大学 电力学院 程小华,利用单相接地故障线路的零序电流较

40、非故障线路大的特点，可以实现有选择性的跳闸或报警。如下图所示。 零序电流保护之所以有选择性，是因为被测信号来自线路。,2 续1：架空线路用的零序电流保护,华南理工大学 电力学院 程小华,2 续2：电缆线路用的零序电流保护,华南理工大学 电力学院 程小华,7.5.5 线路的过载保护,过载保护只应用于经常出现过载的电缆线路。过载保护延时动作于信号，延时一般取10到15秒。 过载保护的起动电流按躲过（此处即超过）线路的计算电流I30整定，其整定计算公式为：,7.6 继保：变压器,华南理工大学 电力学院 程小华,7.6.0 概述 7.6.1 低单保护（低压侧单相短路保护之简称） 7.6.2 两过保护（

41、过流过载保护之简称） 7.6.3 瓦斯保护 7.6.4 纵差保护,7.6.0 变保概述,华南理工大学 电力学院 程小华,1 变压器故障分类 2 变压器故障处理 3 变压器保护种类,1 变压器故障分类,华南理工大学 电力学院 程小华,变压器故障分为： 1）内部故障 2）外部故障 3）不正常工作状态,1 续1：,华南理工大学 电力学院 程小华,变压器内部故障有： 相间短路、匝间短路、单相碰壳。 内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组绝缘，烧坏铁芯，还可能使绝缘材料和变压器油受热而产生大量气体，引发变压器油箱爆炸。,1 续2：,华南理工大学 电力学院 程小华,变压器外部故障有： （

42、1）引出线的相间短路 （2）引出线的接地短路 它们由引出线上的绝缘套管故障引起。,1 续3：,华南理工大学 电力学院 程小华,变压器的不正常状态有： （1）过大电流（过电流），由外部短路或过负 荷引起。 （2）过低油面（油面过低） （3）过高温度（温度过高 ）,2 变压器故障处理,华南理工大学 电力学院 程小华,1）对内部故障、外部故障，应动作于跳闸； 2）对过电流，应延时动作于跳闸； 3）对油面过低、温度过高等不正常状态，一般 只动作于信号。 总之，应根据变压器的容量大小及重要程度，装设各种专用的保护。,3 变压器保护分类,华南理工大学 电力学院 程小华,1）低单保护（低压侧单相短路保护之简

43、称） 2）两过保护（过流过载保护之简称） 3）瓦斯保护 4）纵差保护,7.6.1 变压器之 低单保护,华南理工大学 电力学院 程小华,1 低单保护之一：低断保护-低压断路器保护 2 低单保护之二：低熔保护-低压熔断器保护 3 低单保护之三：中线保护-TANKA保护 4 低单保护之四：三继保护-包括两相三继保 护、三相三继保护。 5 低单保护之五：一继二继之不可行,1 低单保护之一：低断保护-低压断路器保护,华南理工大学 电力学院 程小华,变压器低压侧装设低压断路器，是应用最广泛的一种变压器低压侧单相接地保护。既有效用，又方便。 所装设的低压断路器，三相都有过流脱扣器，作为低压侧的单相短路、相间

44、短路保护，很有效；作为低压主开关，操作方便，便于实现自动化。,2 低单保护之二：低熔保护-低压熔断器保护,华南理工大学 电力学院 程小华,变压器装设熔断器，也可对变压器低压侧之单相接地短路、相间短路进行保护。但只适于不太重要的变压器，因为熔体熔断后，更换需要时间，影响供电。,3 低单保护之三：中线保护-TAN KA保护,华南理工大学 电力学院 程小华,所谓TAN，就是中线（Neutral）上的电流互感器（Transformer for Ampere）。 所谓KA，就是电流继电器。K是继电器的文字符号，A代表电流。 中线保护，也叫中线电流保护，或者也叫零序电流保护，就是在变压器低压侧中性点引出线

45、上，装设零序电流保护。如下图之下部所示。,3 续1,3 续2,中线保护起动电流按躲过变压器低压侧最大不平衡电流整定如右：,3 续3,中线电流保护动作时间，取0.50.7秒。 中线保护的灵敏度，按低压干线末端发生单相短路来校验。对架空线，要求不低于1.5；对电缆线，要求不低于1.25。 中线保护之电流继电器，常用感应式GL系列。 中线保护，灵敏度较高，但投资较多。,3 续4,如果变压器低压侧由自动空气开关接至低压配电盘而且距离较近时，对低压侧的单相接地短路也可动作于自动开关的分励脱扣器跳闸。 如果距离很近或采用电缆连线时（发生接地故障的可能性很小），可不装单相接地保护。,4 低单保护之四：三继保

46、护,华南理工大学 电力学院 程小华,三继保护，包括两相三继保护、三相三继保护，就是在变压器高压侧采用两相三继电器接线三相三继电器接线的过流保护。 三继保护既能实现高压侧的相间短路保护，又能实现低压侧的单相接地保护，而且灵敏度较高。 三继保护的接线图请见下页。,4 续1：两相三继接线图,4 续2：三相三继接线图,5 低单保护之五：一继二继之不可行,华南理工大学 电力学院 程小华,一继二继是指：两相一继接线方式、两相两继接线方式。 一继二继，作为变压器过流保护的常用接线方式，却不适合作为变压器低单保护之接线方式。分析从略。详见刘介才工厂供电之第6章，或苏文成工厂供电之第5章。,5 低单保护之五：三

47、相三继保护,华南理工大学 电力学院 程小华,1 低单保护之一：低断保护-低压断路器保护 2 低单保护之二：低熔保护-低压熔断器保护 3 低单保护之三：中线保护-TANKA保护 4 低单保护之四：两相三继保护 5 低单保护之五：三相三继保护,7.6.2 变压器之 两过保护,华南理工大学 电力学院 程小华,0 概述 1 变压器之过流保护 2 变压器之过载保护 3 变压器过流保护实例一则,0 概述,华南理工大学 电力学院 程小华,两过是指过电流、过电压，简称过流、过压。 过流保护分为短路保护、过载保护。短路保护分为延时短路保护、速断短路保护。延时短路保护分为定时短路保护、反时短路保护。 传统上，称“

48、延时短路保护”为“过电流保护”，称“定时短路保护”为“定时限过电流保护”，称“反时短路保护”为“反时限过电流保护”。这些传统的叫法，都是不太符合逻辑的。 逻辑上讲，短路和过载都是属于过流。,1 变压器之过流保护,华南理工大学 电力学院 程小华,1）过流延时保护（即传统的过电流保护） 变压器延时保护的组成和原理与线路的完全相同。 起动电流的整定公式与线路的类似。不同的只是把最大线路电流改为1.53倍的变压器原边额定电流。 动作时间也按“阶梯原则”整定。但作为电力系统的终端变压器，车间变压器的动作时间整定为0.5秒。,1 续1,华南理工大学 电力学院 程小华,灵敏度按变压器低压侧母线在最小运行方式

49、下两相短路时高压侧的电流值来校验。要求不低于1.5。如果达不到要求，可以采用欠压闭锁来降低对灵敏度的要求。,1 续2,华南理工大学 电力学院 程小华,2）过流速断保护（即传统的电流速断保护） 变压器电流速断保护的组成和原理与线路的完全相同。 起动电流的整定公式与线路的类似。不同的只是把线路末端最大短路电流改为变压器低压侧母线三相短路时高压侧电流周期分量有效值。 灵敏度按变压器低压侧母线在最小运行方式下两相短路时高压侧的电流值来校验。要求不低于1.52。,1 续3,华南理工大学 电力学院 程小华,变压器的速断保护，与电流的一样，也存在死区。弥补的措施也是配置延时保护。 励磁涌流可能致使速断保护误动作。为此，在速断电