继电保护-第6章 电力变压器保护
华北电力大学精品课程-电力系统继电保护(黄少锋教授)—变压器(6)
第六章变压器保护电力变压器是电力系统中的重要电气设备。
大容量变压器造价十分昂贵，其故障会对供电可靠性和系统的安全稳定运行带来严重的影响。
因此，应根据变压器容量和重要程度，装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。
第一节故障类型、不正常运行状态及其保护方式（1）油箱内部故障 变压器油箱内部故障产生较大的短路电流，不仅会烧坏变压器绕组和铁心，而且由于绝缘油汽化，可能引起变压器爆炸。
ACBacbTA1TA1TA1TA3TA3TA3油箱内部ACBacbTA1TA1TA1TA3TA3TA3油箱内部（1）油箱内部故障 a 、变压器绕组 相间短路；ACBacbTA1TA1TA1TA3TA3TA3油箱内部（1）油箱内部故障 a 、变压器绕组 相间短路；b 、变压器绕组 匝间短路；（1）油箱内部故障a、变压器绕组相间短路；b、变压器绕组匝间短路；c、变压器绕组接地短路。
ACBacb TA1TA1TA1TA3TA3TA3油箱内部保护范围的划分A CB acbTA1TA1TA1TA3TA3TA3油箱内部TA2TA2TA2线 路 保 护 的 范 围 变压器保护的范围a 、绝缘套管的相间短路与接地短路；b 、引出线上的发生的相间短路和接地短路。
ACBacbTA1TA1TA1TA3TA3TA3油箱内部TA2TA2TA2 线路、变压器保护均应当跳闸变压器的不正常工作状态：（1）由于外部短路引起的过电流；（2）负荷长时间超过额定容量引起的过负荷；（3）油箱漏油造成的油面降低；（4）由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁。
对于不正常工作状态，变压器保护也必须能够反应——发告警信号，或延时跳闸。
三、变压器的保护配置1. 瓦斯保护轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸）针对油箱内的各种故障及油面降低。
优点：油箱内部所有故障,有较高灵敏性。
缺点：1）动作时间较长；2）不能反应油箱外部的故障。
2.纵差保护或电流速断保护特点：瞬时动作切除故障主保护2.纵差保护或电流速断保护（根据变压器容量选择）主要反应绕组、套管及引出线上的相间短路，并在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。
213-例题-变压器保护解题实例
XT
0.105 1152 30
46.3
I N.h
30000 157.46A 3 110
I op
1.25 2 1.2 157.46 0.85
555.7 A
变压器低压侧三相短路电流最小值：
I
(3) k . min
115000
913A
3(26.45 46.3)
（2）灵敏度计算
保护采用两相两继接线时：
6.6 kV 2755.6
电流互感器的接线方式
Y , y12
Y , y12
Y , y12
电流互感器选用变比 二次额定电流 平衡系数
（2）最小动作电流 Iop.min
200/5 4.13 1
500/5 4.72 0.875
3000/5 4.60 0.899
Iop.min Krel ( Knp Kcc fer U m )In
（2）确定采用低电压起动的过电流保护
电流元件动作电流
I op
1.2I N 0.85
1.41I N
10I n
K sen
3 1.41I
N
2.36 ＞1.5
电压元件动作值：采用三只低压继电器接在 6.6kV 侧母线相间电压上。
U op
0.9U N K rel .K re
0.9U N 1.2 1.15
5、图 6-3 所示两端电源的三绕组变压器，装设具有两折线比率制动特性的数字式差动
保 护 。 已 知 ： 变 压 器 容 量 为 31.5MVA ， 电 压 为 110( 1 4 2.5%) / 38.5( 1 2 2.5%) / 6.6kV ，Y ,d11,d11接线；在变压器低压侧外部 短路三相最大短路电流为 822 A 、变压器中压侧三相短路， M 侧电源向故障点送出短路电 流为1215 A 、 N 侧电源向故障点送出三相短路为1435 A （均归算至115kV 侧）；可靠系 数 Krel 1.5 、非周期分量系数 Knp 1.5 、相对误差 m 0.05 ；拐点电流 Ires.1 0.8In ，
第6章 变压器保护 差动保护
励磁涌流的产生
图6-8 励磁涌流的产生及电流变化曲线 （a）稳态时电压与磁通关系；（c）变压器铁芯的磁化曲线瞬 间合闸时电压与磁通关系
励磁涌流的产生
com
m
2m
np
m
m
Im
t
p
（b）t=0,u=0瞬间空载合闸时电压与磁 通关系 图6-8变压器励磁涌流
I exs
t
（d）励磁涌流波形
变压器各侧电压等级和额定电流不同，因而采用的电流互感
器型号不同，它们的特性差别很大，故引起较大的不平衡
电（实际上是两个电流互感器励磁电流之差）
I unb
3K err K st I k . max K TA.d
（6-12）
Kerr——电流互感器误差，取0.1； KSt——电流互感器同型系数，对发电机线路纵差保护取0.5；对变压器、 母线差动保护取1；
6.4.3变压器的励磁涌流及其抑制措施
变压器励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流 互感器反应到差动回路中不能被平衡，在外部故障时，由 于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。可忽略不 计。 但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则 可能出现数值很大的励磁电流(又称为励磁涌流)。
UX1
I Y(1)
I Y(2)
KD UT
I Y(1)
I Y(2)
KD W2 UA
I Y(2)
UX2
I (1)
I (2)
I (1)
I
(2)
I Y(2) - I (2)
Wd
(a)
(b)
第六章电力变压器的继电保护
变压器接线方式为Dyn1接线，矢量匹配在Y侧
I'A
Y
Ia△
-IBY
IAY
-ICY
ICY Ic△ IBY I'C Y
-IAY
Ib△ I'B Y
如图可知Y侧匹配公式： IA= I＇AY/√3 =(IAY-IBY)/√3 IB= I＇BY/√3 =(IBY-ICY)/√3 Ic= I＇CY/√3 =(ICY-IAY)/√3 （IA IB IC为转换后的Y侧电流） 2.2.3装置显示值与通入值之间的关系（单相法试验） 高压△侧： Ia=Ia△×平衡系数 Ib=Ib△×平衡系数 Ic=Ic△×平衡系数 低压Y侧： IA=(I＇AY/√3Ie) ×平衡系数 IB=(I＇BY/√3 Ie) ×平衡系数 Ic=(I＇CY/√3 Ie) ×平衡系数
第6章 电力变压器的继电保护
6.1 电力变压器的故障类型及其保护 变压器的内部故障可分为油箱内故障 和油箱外故障两类。 内部：绕组的相间短路、匝间短路、 接地短路，以及铁芯烧毁等。 外部故障：套管和引出线上发生的 相间短路和接地短路。
不正常的运行状态：外部相间短路、接地短路 引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其 额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面 降低，以及过电压、过励磁等。
带负荷调压的变压器在运行中常常需要改变分接头来调电压，这样就 改变了变压器的变比．原已调整平衡的差动保护；又会出现新的不平衡电流 。 此不平衡电流采用提高动作电流来解决。
差动保护的一些基本概念
1.1差动保护CT二次极性的接线方式 CT二次极性的接线方式有180度接线和0度接线两种。
0接线，如图所示：
电力变压器在运行时，由于联接组别和 变比不同，各侧电流大小及相位也不同。 需通过数学方法对TA联接和变比进行补 偿。消除电流大小和相位差异。 变压器各侧电流互感器采用星形接线， 二次电流直接接入本装置。
《电力系统继电保护(第二版)》读书笔记
《电力系统继电保护》读书笔记1. 绪论1.1 电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备，对一次备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备称为二次设备。
一般正常状态下的电力系统，其发电、输电和变电设备还保持一定的备用容量，能满足负荷随机变化的需要，同时在保证安全的条件下，可以实现经济运行；能承受常见的干挠，从一个正常状态和不正常状态、故障状态通过预定的控制连续变化到另一个正常状态，而不致于进一步产生有害的后果。
不正常运行状态指部分参量超过安全工作限额但又不是故障的工作状态，如因负荷潮流超过电气设备的额定上限造成的电流升高（又称为过负荷），系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷引起的发电机频率升高，中性点不接地系统和非有效接地系统中的单相接地引起的非接地相对地电压的升高，以及电力系统发生振荡等。
电力系统的故障状态最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路，其中以单相接地短路为主，其次为两相短路。
电力系统自动化（控制）：为保证电力系统正常运行的经济性和电能质量的自动化技术与装备，主要进行电能生产过程的连续自动调节，动作速度相对缓，调节稳定性高，把整个电力系统或其中的一部分作为调节对象。
为了在故障后迅速恢复电力系统的正常运行，消除故障，保证持续供电，常采用以下的自动化措施：输电线路自动重合闸，备用电源自动投入，低电压切负荷，按频率自动减负荷，电气制动、振荡解列以及为维持系统的暂态稳定而配备的稳定性紧急控制系统，完成这些任务的自动装置统称为电网安全自动装置。
继电保护装置就是指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。
1.2 继电保护的基本原理及构成实现继电保护需区分电力系统在不同运行状态下的差异，具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。
电力变压器的继电保护
应装设相应的保护装置并应符合下列规定： （1）10MVA 及以上的单独运行变压器和 6.3MVA 及以上的并列运行变压器应装设纵联差 动保护；6.3MVA 及以下单独运行的重要变压器 亦可装设纵联差动保护。 （2）10MVA 以下的变压器可装设电流速 断保护和过电流保护；2MVA 及以上的变压器， 当电流速断灵敏系数不符合要求时宜装设纵联差 动保护； （3）0.4MVA 及以上，一次电压为10kV 及以下，线圈为三角-星形连接的变压器可采用 两相三继电器式的过流保护； 以上规定的各项保护装置应动作于断开变
4.变压器的纵联差动保护应符合下列 要求： （1）应能躲过励磁涌流和外部短路产 生的不平衡电流； （2）差动保护范围应包括变压器套管 及其引出线，如不能包括引出线时应采取 快速切除故障的辅助措施，但在63kV 或 110kV 电压等级的终端变电所和分支变电 所，以及具有旁路母线的电气主结线，在 变压器断路器退出工作由旁路断路器代替 时，纵联差动保护可利用变压器套管内的 电流互感器引出线，可不再采取快速切除 故障的辅助措施。
（2）分级绝缘变压器的零序 保护应符合下列要求：
1）中性点装设放电间隙时应按本 规范有关的规定装设零序电流保护，并 增设反应间隙回路的零序电压和间隙放 电电流的零序电流电压保护。当电力网 单相接地且失去接地中性点时，零序电 流电压保护宜经0.3~0.5s 时限动作于断 开变压器各侧断路器。
2）中性点不装设放电间隙时,可装设两段 零序电流保护和一套零序电流电压保护。零序电 流保护第一段宜设置一个时限，第二段宜设置两 个时限；当每组母线上至少有一台中性点接地变 压器时，第一段和第二段的较短时限宜动作于缩 小故障影响范围。零序电流电压保护用于在中性 点不接地运行时保护变压器，其动作时限应与零 序电流保护第二段时限相配合，先切除中性点不 接地变压器，后切除中性点接地变压器。当某一 组母线上的变压器中性点均不接地时，零序电流 保护不应动作于断开母线联络断路器，应先断开 中性点不接地的变压器。
电力系统 继电保护最全复习题.
1.继电保护复习资料2.电力系统对继电保护的要求答：一、选择性选择性是指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以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
主保护能有选择性地快速切除全线故障的保护。
后备保护当故障线路的主保护或断路器拒动时用以切除故障的保护。
近后备保护作为本线路主保护的后备保护。
远后备保护作为下一条相邻线路主保护或开关拒跳后备保护。
二、速动性速动性是指尽可能快地切除故障短路时快速切除故障可以缩小故障范围减轻短路引起的破坏程度减小对用户工作的影响提高电力系统的稳定性。
三、灵敏性灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
保护装置的灵敏性通常用灵敏系数来衡量灵敏系数越大则保护的灵敏度就越高反之就越低。
四、可靠性可靠性是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时它不应该拒绝动作而在其他不属于它应该动作的情况下则不应该误动作。
以上四个基本要求之间有的相辅相成有的相互制约需要针对不同的使用条件分别地进行协调。
此四个基本要求是分析研究继电保护的基础也是贯穿全课程的一个基本线索。
根据保护元件在电力系统中的地位和作用来确定具体的保护方式以满足其相应的要求3. 2.功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？答：功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位Φ，并且根据一定关系[cos(Φ+a)是否大于0]判别出短路功率的方向。
为了进行相位比较，需要加入继电器的电压、电流信号有一定的幅值（在数字式保护中进行相量计算、在模拟式保护中形成方波），且有最小的动作电压和电流要求。
当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小于最小动作电压时，就出现了电压死区。
在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏.4. 3.简述下列电流保护的基本原理，并评述其优缺点: (l)相间短路的三段式电流保护; (2)零序电流保护; (3)中性点非直接接地系统中的电流电压保护。
《电力系统继电保护实用技术问答(第二版)》第六章
第六章电力变压器保护1．电力变压器的不正常工作状态和可能发生的故障有哪些?一般应装设哪些保护?答：变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。
变压器内部故障系指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。
变压器外部故障系指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地(通过外壳)短路，引出线之间发生的相间故障等。
变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。
为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置：(1)防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。
(2)防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的(纵联)差动保护或电流速断保护。
(3)防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)后备的过电流保护(或复合电压起动的过电流保护、或负序过电流保护)。
(4)防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。
(5)防御变压器对称过负荷的过负荷保护。
(6)防御变压器过励磁的过励磁保护。
2．变压器差动保护的不平衡电流是怎样产生的(包括稳态和暂态情况下的不平衡电流)?答：变压器差动保护的不平衡电流产生的原因如下。
1．稳态情况下的不平衡电流(1)由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。
它必须满足电流互感器的10％误差曲线的要求。
(2)由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。
(3)由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。
2．暂态情况下的不平衡电流(1)由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。
工厂供电系统的过流保护
1
经查变压器保护装置的二次接线，发现过电流保护装置的时间继电器接点接错，动作时间缩短，与线路的过电流保护动作时间一样。因而在线路故障时，变压器过电流保护和线路过电流保护同时动作，造成越级跳闸母线停电。
2
6．保护故障分析实例
1
当有大容量的动力设备启动时，负荷变化较大，使变压器声音增大；
2
过负荷使变压器发出很高而且沉重的“嗡嗡”声；
一、 电力变压器保护装置的设置
1．变压器易产生的故障和不正常工作状态
变压器故障 及不正常工作状态
变压器故障
不正常工作状态
内部故障 线圈的相间短 路、匝间或层 间短路、单相 接地短路以及 烧坏铁心等。
外部故障 套管及引出线 上的短路和接 地。
过负荷、温升过 高以及油面下降 超过了允许程度 等。
变压器的保护装置
根据长期的运行经验和有关的规定，对于高压侧为6～10kV的车间变电所主变压器应装设以下几种保护装置： 带时限的过电流保护装置。 电流速断保护装置。 瓦斯保护装置。 过负荷保护装置。 温度保护装置。
二、 变压器的继电保护
1．变压器的过电流保护
变压器过电流保护动作电流整定
式中 IL.max——(1.5～3)I1N.T ； I1N.T——变压器一次侧的额定电流。
为了进一步查明原因，继电保护人员做了如下的实验：在变压器和WL1线路保护柜的电流互感器二次侧的试验端子排处，把两过电流保护的交流回路串联起来，再串接WL1的断路器的主接点。冲击性地加入可使两过电流保护动作的电流值。正常的话，WL1的断路器主接点先动作，断开试验交流电源（模拟短路电流），而变压器的继电保护装置达不到动作时间而复位，不会跳闸。但事实上变压器和WL1的断路器都动作跳闸。因此判断问题出在变压器保护回路的接线上。
电力系统继电保护第六章课后习题答案
6.电力变压器保护习题与思考题6.5 一台双绕组降压变压器的容量为15MVA,电压比为35KV±2×2.5%/6.6KV，Yd11接线，采用BCH—2型继电器。
求差动保护的动作电流。
已知：6.6KV外部短路的最大三相短路电流为9420A；35KV侧电流互感器变比为600/5， 6.6KV侧电流互感器变比为1500/5；可靠系数取K rel=1.3。
答：变压器一、二次回路电流计算值见表1表1 变压器一、二次回路电流计算值由表1可以得出6.6KV侧的二次回路电流较大，因此确定6.6KV侧为基本侧。
（1）按躲过最大不平衡电流条件，有(0.1).maxI K f U K K Idz rel za np st k=∆+∆+（1）此处.maxI k应取最大运行方式下，6.6kV母线上三相短路电流，因此，9420.maxI Ak=；f za∆是由于电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差，110.22f za∆===；U∆是由变压器分接头改变引起的相对误差，一般取为调整范围的一半，则0.05U∆=；K np为非周期分量系数，由于采用BCH—2型继电器，故取为1；K st为电流互感器同型系数，这里取1；K rel为可靠系数，由已知条件可知为1.3. 将上述值均代入式（6—3），可得 1.3(0.220.050.111)94204531()I Adz=⨯++⨯⨯⨯=（2）按躲过励磁涌流条件，有 1.3113121705.6()1I K K I Adz rel eμ==⨯⨯=式中，Kμ为励磁电流的最大倍数，由于选取BCH—2型继电器，故取1.（3）按躲过电流互感器二次回路断线的条件，有 1.313121705.6()1.maxI K I Adz rel==⨯=以第一条件为最大，故取4531()I Adz=6.6 为什么具有制动特性的差动继电器能够提高灵敏度？何谓最大制动比、最小工作电流、拐点电流？set I set I .res g .max res res I .RI答：由互感器变比不一致和互感器传变误差产生的不平衡电流的讨论可知，流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的穿越电流有关。
三峡大学继电保护考试重点缩减版
继保课后习题整理版第一章 绪论1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么?答：作用包括：（1）自动、迅速、有选择地向断路器发出跳闸命令，将故障元件从电力系统中切除，保证其他无故障部分迅速地恢复正常运行；（2）反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。
★1.8后备保护的作用是什么？阐述远后备保护和近后备保护的优缺点。
答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障。
远后备保护的优点是：保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围，它能解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的不能切除问题。
远后备保护的缺点是：①当多个电源向该电力元件供电时，需要在所有的电源侧的上级元件处配置远后备保护；②动作将切除所有上级电源测的断路器，造成事故扩大；③在高压电网中难以满足灵敏度的要求。
近后备保护的优点是：①与主保护安装在同一断路器处，在主保护拒动时近后备保护动作；②动作时只能切除主保护要跳开的断路器，不造成事故的扩大；③在高压电网中能满足灵敏度的要求。
近后备保护的缺点是：变电所直流系统故障时可能与主保护同时失去作用，无法起到“后备”的作用；断路器失灵时无法切除故障，不能起到保护作用。
第二章 电流的电网保护2.4在电流保护的整定计算中，为什么要引入可靠系数，其值考虑哪些因素后确定？答：引入可靠系数的原因是必须考虑实际存在的各种误差的影响;例如：①系统和线路参数的误差；②计算误差；③互感器传变误差；④继电器测量误差；⑤电动势波动；⑥裕度可靠系数K`rel=1.2~1.32.12功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？ 答：（1）功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位，并且根据一定关系[cos(+a)是否大于0]判别初短路功率的方向。
继电保护知识要点
第一章绪论一、基本概念1、正常状态、不正常状态、故障状态要求：了解有哪三种状态,各种状态的特征正常状态：等式和不等式约束条件均满足；不正常运行状态：所有的等式约束条件均满足,部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的工作状态故障状态：电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路、断线等故障;2、故障的危害要求：了解,故障分析中学过①过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏;②短路电流通过非故障元件,由于发热和电动力作用,会使其的损坏或缩短其使用寿命;③电力系统中部分地区的电压大大降低,使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产生废品;④破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使系统瓦解;3、继电保护定义及作用或任务要求：知道定义,明确作用;定义：继电保护是继电保护技术与继电保护装置的总称基本任务：①自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证无故障部分迅速恢复正常运行;②反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护条件,而动作于发出信号或跳闸;4、继电保护装置的构成及各部分的作用要求：构成三部分,哪三部分测量比较元件、逻辑判断元件、执行输出元件;5、对继电保护的基本要求,“四性”的含义要求：知道有哪四性,各性的含义选择性：指电力系统发生故障时,保护装置仅将故障元件切除,而使非故障元件仍能正常运行,以尽量缩小停电范围;速动性：是指尽可能快地切除故障;灵敏性：在规定的保护范围内,对故障情况的反应能力;可靠性：在保护装置规定的保护范围内发生了应该动作的故障时,应可靠动作,即不发生拒动；而在任何其他不该动作的情况下,应可靠不动作,即不发生误动作;6、主保护、后备保护、近后备、远后备保护的概念要求：什么是主保护、后备保护、近后备、远后备保护主保护：指能以较短时限切除被保护线路或元件全长上的故障的保护装置;后备保护：考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护;近后备：当电气元件的主保护拒动时,由本元件的另一套保护起后备作用;远后备：当主保护或其断路器拒动时,由相邻上一元件的保护起后备作用;第二章电网的电流保护一、基本概念1、继电器的定义及类型要求：了解定义：是一种能自动执行断续控制的部件,当其输入量达到一定值时,能使其输出的被控制量发生预计的状态变化,具有对被控制电路实现“通”、“断”控制的作用;类型：按动作原理分：电磁型、感应型、整流型、电子型和数字型按反应物理量分：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、频率继电器、气体继电器按所起的作用分：启动继电器、量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器2、继电特性、动作电流、返回电流、返回系数要求：什么继电特性,动作电流、返回电流、返回系数的定义无论启动和返回,继电器的动作都是明确干脆的,不可能停留在某一个中间位置,这种特性被称为“继电特性”;在过电流继电器中,为使继电器启动并闭合其触点,就必须增大通过继电器线圈的电流,以增大电磁转矩,能使继电器动作的最小电流称之为动作电流;在继电器动作之后,为使它重新返回原位,就必须减小电流以减小电磁力矩,能使继电器返回原位的最大电流称之为继电器的返回电流;返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数;3、单则电源网络相短路时电流量有哪些特征要求：1短路电流是单方向的,2短路电流比正常电流大得多,3短路电流的大小同系统运行方式、故障类型、电源电势、故障位置等因素有关4、最小运行方式和最大运行方式要求：了解最小运行方式的定义,用于校验保护灵敏度；了解最大运行方式的定义,用于整定保护的速断电流最小运行方式：在相同地点发生相同类型的短路电流时流过保护安装处的电流最小,对应的Z=Z系统等值电抗最大,s s.max最大运行方式：在相同地点发生相同类型的短路电流时流过保护安装处的电流最大,对应的Z=Z系统等值电抗最小,s s.min5、电流速断保护的工作原理、整定计算原则,动作选择性是如何保证的P16要求：电流速断保护的定义,根据什么参数来整定计算,上下级保护的动作选择性是如何保证的靠整定电流的大小反应于电流增大而瞬时动作的电流保护称为电流速断保护,也称为电流I段速断是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定,通常都是优先保证动作的选择性,即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不启动,在继电保护技术中,这又称为躲开下一条线路出口出短路的条件整定6、电流速断保护的主要优缺点简述要求：了解主要优缺点,如快速简单,不能保护线路全长优点：简单可靠、动作迅速缺点：不能保护线路全长7、限时电流速断保护的工作原理、整定原则要求：主保护,能保护线路全长,但不能用于下一级线路的远后备保护工作原理：保护范围延伸到下一条线路为保证选择性,必须使保护的动作带有一定的时限为了使动作时限尽量缩短,考虑使它的保护范围不超出下一条线路速断保护的范围其动作时限比下一条线路的速断高出一个时间阶段整定原则：①启动电流的整定 II set.2.1I 1.1-1.2II I II rel set rel K I K ，其中取保护范围不超过下级线路速断的保护范围②动作时限的选择 II I 21t =t +t t 0.3-0.5，其中取动作时限比下级的限时速断保护高出一个时间梯度8、灵敏系数的定义,灵敏度需大于1的原因,III 段式保护哪段最灵敏要求：了解灵敏系数的定义,知道III 段式保护哪段最灵敏第III 段为了能够保护本线路的全长,限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下,线路末端发生两相短路,具有足够的反应能力,这个能力通常由反应系数来衡量;灵敏度大于1线路才没有死区;sen K =保护范围内发生金属性短路时故障参数的计算值保护装置的动作参数值III 段式保护中,III 段灵敏度最高,I 段灵敏度最低;9、过电流保护的工作原理、整定原则,上下级保护的动作选择性是如何保证的要求：了解过电流保护按躲过最大负荷电流来整定,上下级保护的动作选择性靠整定时间来保证的工作原理：起动电流大于躲开最大负荷电流起动电流大于躲开最大负荷自起动电流,外部故障能可靠返回 理解的难点保护定值不能保证选择性为保证选择性,必须使保护的动作带有一定的时限与相邻线路动作时限配合：阶梯时限特性整定原则：①启动电流的整定 保护装置的启动电流必须大于该线路上出现的最大负荷电流L.max I ；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复,负荷自启动电流作用下保护装置必须能够返回,其返回电流应大于自启动电流III III III rel ss setL.max rel ss re re K K I =I K 1.15-1.25K 1.5-2.5K 0.85-0.95K ，其中取，取，取②动作时限的选择各保护的启动电流均按照躲开被保护元件上各自的最大负荷电流整定10、III段式电流保护是指哪三段各段的保护范围、时限配合分析参见书中图要求：要会分析,是三段式保护的核心内容;故障发生在I段时,II、III段会起动吗三段：电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护11、继电保护的整定分哪三步曲继电保护上下级保护的配合是指灵敏度和时间的配合吗要求：知道保护整定三步曲继电保护上下级保护的配合是指灵敏度和时间的配合保护整定三部曲：动作值的整定、动作时限的整定、灵敏度校验12、继电保护的接线方式和接线系数要求：了解接线方式,主要是二相二继电器和三相三继电器,接线系数的定义接线方式：1三相三继电器的完全星形接线它主要用于中性点直接接地电网中进行各种相间短路保护和单相接地短路保护;2两相两继电器的不完全星形接线应用在中性点直接接地电网和中性点非直接接地电网中,广泛作为相间短路保护的接线方式;3两相一继电器的两相电流差接线主要用于低压线路保护和电动机保护中灵敏度较易满足的场合接线系数：13、双测电源网络相间短路功率方向的定义要求：明确功率方向的定义,单电源线路和双电源线路的核心区别是功率短路功率：短路时母线电压与线路电流相乘所得到的感性功率,当功率方向由母线流向线路为正方向14、方向性电流保护方向元件的动作特性分析分析要求：知道15、90度接线方式,相间短路时功率方向元件的动作特性分析分析要求：熟练掌握,当线路末端发生二相故障时,这二相的继电器动作行为分析ϕ时其灵敏度角是多少线路阻16、采用90接线方式的LG-11型功率方向继电器,其内角为︒抗角多大最灵敏继电器动作范围是什么要求：掌握,能正确回答sen k r a==-=---90+ϕϕϕϕϕϕϕϕ≤≤。
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第一章绪论习题1-1在图1-1所示的网络中,设在d点发生短路，试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况:（1）保护1按整定时间先动作跳开1DL,保护2起动并在故障切除后返回；（2）保护1和保护2同时按保护1整定时间动作并跳开1DL和2DL；（3）保护1和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1DL和2DL；（4）保护1起动但未跳闸,保护2动作跳开2DL；（5）保护1未动，保护2动作并跳开2DL;（6）保护1和保护2均未动作图1-1 习题1-1图第二章电网的电流保护和方向性电流保护一、三段式相间电流保护例题例题2.1欲在图2—1所示的35KV中性点不接地电网中变电所A母线引出的线路AB上，装设三段式电流保护，保护拟采用两相星形接线。
试选择电流互感器的变比并进行I段、II 段、III段电流保护的整定计算，即求I、II、III段的一次和二次动作电流（I'dz、I’dz·J、I’’dz、I’'dz·J、I dz、I dz·J）、动作时间（t’、t'’、t)和I段的最小保护范围l min％，以及II段和III段的灵敏系数K’’lm、K lm(1)、K lm(2)。
对非快速切除的故障要计算变电所母线A的残余电压.已知在变压器上装有瞬动保护，被保护线路的电抗为0.4Ω/km,可靠系数取K’k=1.3,K’’k=1。
1，K k=1.2，电动机自启动系数K zq=1。
5,返回系数K h＝0。
85，时限阶段△t=0.5s，计算短路电流时可以忽略有效电阻。
其他有关数据按3种方案列于表1中。
图2-1 例题2。
1图表1 三种方案解参见图2—1。
已知X s=0。
3Ω,l =10km，S B=2×10 MV A，U d％=7.5，S fh=15MV A，t10＝2.5s。
1 求电流I段定值（1) 动作电流I'dzI’dz＝K'k×Ｉd·B·max＝1.3×4.97＝6.46（kA）其中Ｉd·B·max＝E S/（X s＋X AB)＝（37/）/（0.3＋10×0。
电力变压器保护(张举).pptx
Wb.cal
(
I I
' 2 '' 2
1) Wd.set
平衡线圈的计算匝数一般为小数，整定匝 数按四舍五入原则选择整数值
平衡线圈的计算匝数与整定匝数的最大误 差为0.5匝
28
在整定计算中不平衡电流按下式计算：
Iunb. K jxf za I k.max / nTA
其中：
f za
| Wb.cal Wb.cal
21
2.三相变压器接线产生的不平衡电流
.
nTA1
.
I
A
2
.
.
.
I
B2
. I
C2
I
A1
I
B1
I
C1
nT
I
A1
I
A1
30
I
C1
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2
nTA2 .
.
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2
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.
.
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C
2
Iห้องสมุดไป่ตู้
B2
Y，d11变压器接线和IC向2 量图
Wb.set Wd.set
|
K jx 三相电流互感器接线系数 fza 平衡线圈的计算匝数与整定匝数不等的相对误差 Ik.max 区外短路的最大短路电流 Wd.set 差动线圈的整定匝数
22
.
.
I
A
《电力系统继电保护实用技术问答(第二版)》第六章
第六章电力变压器保护1．电力变压器的不正常工作状态和可能发生的故障有哪些?一般应装设哪些保护?答：变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。
变压器内部故障系指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。
变压器外部故障系指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地(通过外壳)短路，引出线之间发生的相间故障等。
变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。
为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置：(1)防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。
(2)防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的(纵联)差动保护或电流速断保护。
(3)防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护( 或电流速断保护) 后备的过电流保护(或复合电压起动的过电流保护、或负序过电流保护)。
(4)防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。
(5)防御变压器对称过负荷的过负荷保护。
(6)防御变压器过励磁的过励磁保护。
2．变压器差动保护的不平衡电流是怎样产生的( 包括稳态和暂态情况下的不平衡电流)? 答：变压器差动保护的不平衡电流产生的原因如下。
1．稳态情况下的不平衡电流(1)由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。
它必须满足电流互感器的10％误差曲线的要求。
(2)由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。
(3)由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。
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6.2.2 变压器纵差保护的不平衡电流
产生变压器纵差保护不平衡电流的主要原因有： （1）变压器两侧绕组接线方式不同； （2）变压器、电流互感器的计算变比与实际变比不同； （3）变压器带负荷调节分接头； （4）电流互感器传变误差的影响； （5）变压器励磁电流产生的不平衡电流； （6）变压器励磁涌流
1．变压器两侧绕组接线方式不同产生的不平衡电流
5P和TP型取 0.01×2 u ： 调压误差系数， 有载调压变压器取 0.05 fza TA匹配误差系数， 模拟型保护初取 0.05；微机型取0 工程中，一般取： Iset.min (0.2 ~ 0.5)IN
2）最小制动电流 Ires.g 的确定（拐点电流） Ires.g (0.6 ~ 1.1)I N
当变压器空载合闸或外部故障切除后 电压恢复过程中，由于变压器铁心中的 磁通急剧增大，使变压器铁心瞬时饱和， 出现数值很大的励磁涌流。励磁涌流可 达变压器额定电流的 6～8 倍，如不采取 措施变压器纵差保护将会误动。
涌流产生原因: 铁芯中的磁通不能突变
6.2.3 纵差保护的整定计算原则
1. 纵差保护的整定计算原则
制动电流值较小
2)
I res
1 2
(
I&1
I&2 )
制动电流值较大
3) Ires max I&1 , I&2 制动电流值最大
显然 ，三者灵敏性：
①>②>③
2. 比率制动特性的整定
1）最小动作电流 Iset.min 的确定 躲过额定负载时的最大不平衡电流
Iset.min K I rel unb.N Krel (Ker U f za )I N Krel ：可靠系数，取1.3～1.5 Ker ： TA 误差系数，10P型取 0.03×2 ；
Iunb.max Ker KnpKst I K.max
式中 Knp——非周期分量的影响系数， Knp取 1.5～2 在接入两级速饱和变流器时， Knp取1 ～ 1.3。
克服措施: 1.选用具有较好暂态传变特性的TA； 2. 减少二次负荷，加大电缆截面和nTA； 3. 增大动作电流门槛值.
综上所述，有：
7. 其它非电气量保护（油箱内温度、压力升高、冷却系统故障）
6.2 变压器差动保护
6.2.1 变压器纵差保护原理
必须适当选择两侧电流互感器的变比，使正常运行及外 部故障时，流过差动继电器的电流为0
nTA1
I1 I1'
nT
I2
I2'
nTA2
I-I
I&1
I&2
I&1 nTA1
I&2 nTA2
nTA1 nTA2
I&d (I&1' I&2' ) nI&1' 0
I&1 I&2
nT
nTA1 nTA2
数字式保护中，可按上式时行计算就能实现补偿，模拟型保护中， 经中间变流器后仍有较小的匹配误差，记为∆fza 。
3. 变压器调压分接头改变产生的不平衡电流
带负荷调压分接头变压器在运行中常常需要改变分接头来 调电压，这样就改变了nT，出现不平衡电流。
220kV 次数 % 11 30.56
1 2.78 8 22.22 12 33.33 4 11.11 36 100 50 86
3721 36 0.96
330kห้องสมุดไป่ตู้ 次数 %
1 100
1 100 1 2
161 1
0.62
500kV 次数 %
2 40
1 20 2 40 5 100 3 8
441 5
1.13
采用 电流相位补偿（纠正）！
变压器Y形侧 TA 角接； 变压器Δ形侧 TA 星形。
I&dA (I&YA I&YB ) I&A I&dB (I&YB I&YC ) I&B I&dC (I&YC I&YA ) I&C
I&YA
I&YB
I&YA I&YB nTA1
I& A
I&A nTA2
i'1
I-I
号不同，励磁特性差别较大
Lm
iμ1
nT
I&d I&1' I&2'
I&1 I&1 nTA1
I&2 I& 2 nTA2
( I&1 nTA1
I& 2 ) nTA2
I2
I2'
nTA2
通常用同型系数Kst来表示互感器型号对不平衡电流的影响：
Iunb 又有： I 1.max
Kst I1 Ker I K.max
3）比率制动特性的折线斜率 3.1）最大动作电流 Iset.max 按躲过区外故障最大不平衡电流计算。 （以双绕组变压器为例说明）
Iset.max K I rel unb.K.max Krel (0.1KnpKst U f za )I K.max
3.2） Ires.max 与不同的制动原理有关，对双绕组变压器可取
对于不正常工作状态，变压器保护也必须能够反应。发 告警信号，或延时跳闸。
三、变压器的保护配置
1. 瓦斯保护：轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸）
针对：油箱内的各种故障及油面降低。
主
优点：油箱内部所有故障，有较高灵敏性。
保
缺点：动作时间较长；
护
不能反应油箱外部的故障。
2. 纵差保护或电流速断保护（根据变压器容量选择） 反应绕组、套管及引出线上的相间短路，在一定程度上反 应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。 特点：瞬时动作切除故障
I&1 I&2
nT
nT
W WY
（变压器两侧绕组匝数之比）
在正常运行及保护范围外部短路时，有很多因素使 得互感器二次电流不相等，从而使差动回路电流不为0， 该电流称为不平衡电流，继电器的动作电流应按躲过最 大不平衡电流来整定，不平衡电流增大，继电器的动作 电流越大，保护的灵敏度越低，因此，减小不平衡电流 及对保护的影响是差动保护的主要问题
设电源电压为正弦波 :
us Um sin(wt )
忽略电阻及漏抗压降，根据 Faraday ‘s Law，则有：
d
dt
Um sin(wt )
（2）油箱外部故障
a、绝缘套管的相间短路与接地短路； b、引出线上的发生的相间短路和接地短路；
2004年全国220kV及以上大型变压器故障统计
电压等级
匝间故障 铁芯故障 本 体 相间接地故障 内 套管故障 部 故 分接开关故障 障 小计
外部故障 合计 变压器总台数 本体故障变压器台数 故障率（次/百台·年）
I res
1 2
..
I1I 2
2) Ires max I&1 , I&2
3)
I res
1 2
(
I&1
I&2 )
上述三种制动电流的计算方法，在正常运行和外部故障情 况下，制动效果一致，但在内部故障情况下，三者灵敏度有 一定差别。
以单相变发生内部故障为例 ，
1. . 1)Ires 2 I 1I 2
绕组的断线
变压器故障
引出线相间短路
油箱外部故障 过电流
引出线因绝缘套管闪络或 破碎通过箱壳发生单相接 地短路
变压器的不正常状态
油面降低 过励磁 中性点过电压
一、变压器故障类型
（1）油箱内部故障
a、变压器绕组 相间短路 ；
b、变压器绕组 匝间短路 ；
c、变压器绕组 接地短路
变压器油箱内部故障产 生较大的短路电流，不仅会 烧坏变压器绕组和铁心，而 且由于绝缘油汽化，可能引 起变压器爆炸。
1. 两折线比率制动特性（目前广泛应用的数字式变压
器纵差动保护，普遍使用）
动作判据（方程）：
Id Isetmin , Ires Ires.g
Id Isetmin K (Ires Iresg ) , Ires Ires.g
动作电流： .. Iret I 1 I 2
制动电流（3种取法）：
第6章 电力变压器的继电保护
电力变压器是电力系统中的重要电气设备。大容量 变压器造价十分昂贵，其故障会对供电可靠性和系统的 安全稳定运行带来严重的影响。因此应根据变压器容量 和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。
6.1 电力变压器的故障类型和不正常 运行状态和应加装的保护
绕组的相间，匝间，与铁芯间， 油箱内部故障 与外壳间的短路
I&AY I&BY I&CY
I&A I&a I&B I&b I&C
I&c
IIBA
Ia Ib (IYA IBY ) Ib Ic (IBY ICY )
nT nT
IC
Ic Ia (ICY
IYA )
nT
二次电流由于相位不同，会有一个差电流流入继电器。 如何消除这种不平衡电流的影响？
Krel 取1.3 Ｋsen=Ik.min.r/Iset
要求大于2
6.2.4 具有制动特性的差动保护
流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障 时的穿越电流有关，穿越电流越大，不平衡电流越大。 比率制动差动保护，利用反应变压器穿越电流大小的 制动电流，使保护动作电流随制动电流而变化，当外 部短路穿越电流增大，制动电流随之增加，增强了外 部故障时的制动作用，有效地防止了不平衡电流引起 的误动，同时提高了内部故障时的灵敏度。
克服措施: 整定时增大动作电流门槛值。