电力系统继电保护 教学课件 作者 刘学军2.1相间短路电流保护 2.1.1.1 互感器

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(1)电流互感器的误差 (2)电流互感器的极性 (3)电流互感器的接线方式 (4)电流互感器使用注意事项
机械工业出版社
1、电流互感器
电磁式电流互感器的工作原理。相当于工作在短 路条件下的小容量升压变压器。 KTA=I1N/I2N ≈ W2/W1
W1
W2
图2-1电流互感器结构图 机械工业出版社
1、电流互感器
op s
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(2)电流互感器的极性
电流互感器的极性
接线系数:K con
Ir I2
I1W1 I2W2 0
I2
W1 W2
I1
I1 KTA
(2-6)
由式(2-19)可位知。I1 和I2 同相
图 2-4 电流互感器的极性及相量图
(a) TA的减极性标示方式;(b)TA的相量图
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三相星形接线和两相星形接线都能反应相间短路故障,不 同的是三相星形接线还可以反应各种单相接地短路故障,
而两相星形接线不能反应B相接地故障。另外,三相星形
接线中性线电流。 IN Ia Ib Ic 在正常运行和三相对称短路时为零
路时为 IN 3I0
IN 0 ,在单相接地短
三相星形接线和二相星形接线。这两种接线的接线系数 在各种路情况下均为1。
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一. 互感器的作用
3.二次回路不受一次回路的限制, 4.使二次侧的设备与高电压部分隔
离,且互感器二次侧要有一点接 地,保证二次系统设备和工作人员 的安全。
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二.互感器的类型
电流互感器

互感器
电压互感器
电光磁电式式 电电容磁分式压式 光电式
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1、电流互感器
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2.1.1 互感器及变换器
互感器的作用及类型
一. 互感器的作用 二. 互感器的类型
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一. 互感器的作用
1.将一次回路的高电压和大电流变为二次回 路的标准值,使测量仪表和保护装置标准 化。
2.所有二次设备可用低电压、小电流的电缆 连接,二次设备的绝缘水平能按低电压设 计,结构轻巧,价格便宜。便于集中管 理,可实现远方控制和测量。
线方式及使用注意事项。 2、掌握变换器的工作原理,重点掌握电抗变换器的工作原
理,电抗变换器的转移阻抗KI是一个复数,在铁芯不饱和 时,是一个常数; 而电压变换器的变比KU是一个实数,当 铁芯不饱和时是一个常数。 2、重点掌握对称分量滤过器 的工作原理、接线。设计滤过器 的基本方法是通过移相和相量加减措施实现的。
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图2-3电流互感器的10%误差曲线
TA的10%误差曲线
保证电流误差 不超过-10%的 条件下,一次 电流的倍数 m10(m=I1′/I1N) 与允许最大二 次 负 荷 阻 抗 Z2 的关系曲线。
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电流互感器的误差与额定负荷阻抗 有关

额定容量
S2N
I
2 2N
Z2N
,一般取
②中性点不接地或非直接接地电网(小接地电流电网)中的 两点接地短路分析:
两相星形接线的优点: 在小接地电流电网中,允许单相接地时继续短时运
行,希望只切除一个故障点。在并联线路发生不同相两点 接地可以有2/3几率切除一条线路。 两相星形接线的缺点:
在串联线路发生不同相两点接地,只有2/3几率有选 择性切除后一线路。
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1)电磁式电压互感器的测量误差
和准确度等级
电压误差 U 相位误差δu
U U2 U1 100%
U1
u
a r g
U 2
U
1
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图2-9电压互感器的等值电路和相量图
1)电磁式电压互感器的测量误差 和准确度等级
影响电压互感器误差的因素
(1)互感器一、二次绕组的电阻和感抗; (2)激磁电流Im; (3)二次负荷电流 I2 ; (4)二次负荷的功率因数cosφ2。
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1)电磁式电压互感器的测量误差 和准确度等级
准确级和额定容量
1.电压互感器的准确级: 是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内,负
荷功率因数为额定值时误差的最大限值。 2. 额定容量 对应于每个准确级,每台电压互感器规定一个额定
容量。在功率因数为0.8(滞后)时,额定容量标 准值为10、15、25、30、50、75、100、150、 200、250、300、400、500VA。
2 3
Ik(2)
1 3
Ik(2)
1 3
Ik(2)
Ik(2)
2 3
Ik(2)
Ik(2)
1 3
Ik(2)

当采用电流保护作为降压变压器
相邻线路后备保护时,完全星形接线
接于B相继电器电流比其他两相电流大
一倍,故灵敏系数也提高一倍,如采
用不完全星形接线由于B相无电流互感
器则灵敏系数比完全星形接线低一
倍,为提高灵敏系数不完全星形接线
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图2-6小电流接地系统发生两点接地分析
对三相星形接线及两相星形接线在各种相间短路 故障时性能分析
如线路保护全部采用三相星形接线,由于两个保护之间在定值 和时限上都是按选择性的要求配合整定的,因此能够100%地只 切除线路WL2;若采用两相星形接线,当WL2上一点是B相接地 时,则线路WL2保护不能动作,只能由线路WL1保护动作切除WL1, 扩大了停电范围。由此可见这种接线方式在不同相别的两点接 地中,只能保证2/3机会有选择性地切除后面线路。因此有1/3 机会误动作,切除距电源较近的故障点,扩大了停电范围。
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1、电流互感器
运行中二次回路开路可能造成的后果
• e2=-dФ/dt ,磁通急剧变化时,二次绕组内将感 应很高的尖顶波电势e2,危及工作人员的安全,威 胁仪表和继电器以及连接电缆的绝缘。
• 磁路的严重饱和还会使铁心严重发热,若不能及 时发现和处理,会使电磁式电流互感器烧毁和电 缆着火。
• 在铁心中产生剩磁,影响互感器的特性。
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1、电流互感器
i1e2
e2
i1
0
t
电流互感器二次开路时,i1,e2 的变化
曲线
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(1)电流互感器的误差
电流互感器的等效电路及相量图如图2-2所示。
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图2-2电流互感器的等效电路及相量图
(1)电流互感器的误差
• 误差
• 1电流误差 • 2相角误差
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图2-6小电流接地系统发生两点接地分析
对Yd接线变压器后两相短路时采用 两种接线工作性能分析
• 以Yd11变压器为例,设变比KT=1,当在侧发生两
相短路,Y侧电流向量图如图2-15所示,Y侧电流
向量图如图2-16所示。Y侧正序电流相位比 侧
滞后30°,Y侧负序电流相位比 侧超前30°
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2. 电流互感器的接线
两相电流差接线的接线系数
1)正常或三相短路
2)两相短路
Kcon
Ir I2
3Ia Ia
3
Kcon 2
3)、两相短路 Kcon 1
图 2-5 (a)两相电流差式接线
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对三相星形接线及两相星形接线在 各种相间短路故障时性能分析
①对中性点接地和非直接接地电网中各种相间短路故障都能 正确反应,接线系数为1。
运行特点:二次回路不允许开路
• 正常工作时: 磁动势 WlIl-W2I2=WlIm,,WlIl和W2I2互相抵消
一大部分,激磁磁势WlIm ,数值不大。
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1、电流互感器
运行特点:二次回路不允许开路
• 二次电路开路时: W2I2 等于零,激磁磁势猛增到WlIl,铁心中
磁感应强度猛增,造成铁心磁饱和。铁心饱和致 使随时间变化的磁通Ф的波形由正弦波变为平顶 波,在磁通曲线Ф过零前后磁通Ф在短时间内从 +Фm变为-Фm ,使dФ/dt值很大。
• 接在电压互感器二次侧的阻抗很大,通过的电 流很小,电压互感器的工作状态接近于空载状 态,二次电压接近于二次电势值,并取决于一 次电压值。
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(1)电磁式电压互感器
• 电压互感器的额定变压比 • KTV=UN1/UN1=W1/W2 • UN1——电压互感器一次绕组的额定电压 • UN2——电压互感器二次线圈的额定电压
教材配套电子教案
电力系统继电保护
刘学军 编制
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2.1.1电流保护用的 互感器及变换器
2.1.1 互感器及变换器
1、电流互感器 2、电压互感器 3、变换器
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电流互感器
电压互感器
2.1.1 互感器及变换器
本小节基本要求 1、重点掌握电流互感器和电磁式电压互感器的工作原理、接
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2.电压互感器
2.电压互感器 (1)电磁式电压互感器 (2)电容式电压互感器
机械工业出版社
(1)电磁式电压互感器
1)工作原理 相当于工作在开路 条件下的小容量 降压变压器。其一、
二侧额定电压之比 为: KTV=U1N/U2N
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(1)电磁式电压互感器
• 电压互感器一次侧的电压(即电网电压)不受互 感器二次侧负荷的影响;
(3)电流互感器的接线方式
图 2-5 电流互感器的接线图 (a)两相电流差式接线及电流相量图;(b)三相完全星形接线;
(c)两相式不完全星形接线
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电流互感器的接线方式
两相电流差接线。这种接线节省投资,但B相短路不能反 映,对不同形式短路,其接线系数和灵敏系数不同。
单相式接线。用于测量对称三相负荷的一相电流,可构成 过负荷。
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电流互感器使用注意事项
1、电流互感器在工作时不允许开路。 2、电流互感器二次侧有一端必须接地,以
防止一、二次侧绕组绝缘击穿时,一次侧 高压窜入二次侧,危及人身和设备安全。 3、电流互感器在接线时,必须注意端子极 性。否则二次侧所接仪表、继电器中所流 过的电流不是预想的电流,甚至会引起事 故。
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对三相星形接线及两相星形接线在 各种相间短路故障时性能分析
• 设并行线路WL2、WL3上保护具有相同时限,若采用三相 星形接线,则百分之百切除两条线路,若采用两相星形接 线,则保护有2/3几率切除一条线路,这正是两相星形接 线的优点。
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图2-6小电流接地系统发生两点接地分析
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对Yd接线变压器后两相短路时采用 两种接线工作性能分析
图2-7Yd11联接降压变压器后相间短路时的电流分布和向量图
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Yd接线变压器后两相电路
IA1 Ia1e j30 IA2 Ia2e j30
Ia1
I
a
2
,
I
2
K
Ia
Ib
3Ia1, Ic 0
I A IC Ia1
I
I2
I
1
1
0
0
%
I
1
arg
I2 I1
sin
I m
sin m
I1
a (弧度)
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电流互感器TA的10%误差பைடு நூலகம்线
• 继电保护规程规定,用于保护的电流互感器,电流误差在最坏工作条 件下不超过10%,角度误差不超过7°。
• 为保证电流互感器误差不超过10%,一次电流I1′不能超过规定数 值,习惯上用一次电流倍数m10=I1′/I1N表示。不同的负荷阻抗,对 应于不同的规定限值,从而形成一条限制曲线,称为10%误差曲线。
的中性线上接一只电流继电器。
机械工业出版社
电流互感器外形及结构实例
• 电流互感器外形及结构实例
机械工业出版社
10kV电流互感器结构实例
机械工业出版社
35KV电流互感器结构实例
机械工业出版社
35KV电流互感器结构实例
机械工业出版社
60、110、220KV电流互感器
机械工业出版社
新型500kV电流传感器
Ic1
1 3
I
2
K
,
IB
2 IA
2 3
IK 2
Ib2
Ia 2
Ib
Ib1 Ic2
Ia1
a)
I a IB
IB1
IA2
IA
IB 2
IC1
I IA1
C
b)
图2-7Yd11连接变压器后相间短路时电流分布和向量图
a)三角侧电流相量图 b)星形侧电流相量图
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Yd接线变压器后两相电路
1 3
Ik(2)
I2N 5A
或1A,
则 S2N 25Z2N ,TA误差与额定负荷阻抗 Z2N 有关
• 如 LMZ 10 3000 5 0.5 在0.5级,Z2N 1.6
在1.0级,Z2N 2.4
二次负荷阻抗值
Z2
U 2 I2
2RWL ZR Rtou
式中连接导线电阻
RWL
l rs
• 继电器阻抗
ZR
SR I2
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电压误差和相位差限值
机械工业出版社
JCCl一110型串级式电压互感器的结构
• 瓷外壳装在钢板做成 的圆形底座上。原绕 组的尾端、基本付绕 组和辅助付绕组的引 线端从底座下引出。 原绕组的首端从瓷外 壳顶部的油扩张器引 出。油扩张器上装有 吸潮器。
对三相星形接线及两相星形接线在各
种相间短路故障时性能分析
串联线路上发生两点短路时,只希望切除距电源较远那条线路 WL2的KB点故障,而不切除线路WL1,这样可以继续保证对线路 WL3供电。采用三相星形接线可以100%切除WL2,而采用两相星 形只有2/3几率有选择性地切除后一条线路,这正是两相星形接 线的缺点。
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