供配电系统的继电保护

Kw=1
（三）两相一继电器的两相电流差式接线
Kw=1, 2或 3
三、电流继电器工作原理
动作电流：使电流继电器动作的最小电流，用 Iop
表示。
返回电流：使电流继电器返回的最大电流，用 I re
表示。
返回系数：返回电流与动作电流之比，用 Kre 表示
K re
I re I op
四、定时限过电流保护
（一）相关概念 1.过电流保护
五、过电流保护
注：可作为变压器外部故障的的主保护，同时作为内部故
障的后被保护。装设在电源侧。
1.整定计算
I op
Krel.K w Kre.K i
I L.max
或
I op
Krel.K w Kre.K i
K
stI
NT
.1
(带电动机，K
是起动系数）
st
Krel. 可靠系数，取1.2 ~ 1.3 IL.max 折算到电源侧的最大工作电流
u% 调整分接头误差，取0.05
f 变比与计算值不同引起的误差，取0.05
③躲过电流互感器二次断线引起的不平衡Βιβλιοθήκη Baidu流
Iop.1 Krel.I w.max 或
Iop.1 1.3I NT
注：取上述最大电流作为动作电流。
（3）差动线圈匝数和基准侧平衡线圈匝数确定 基准侧继电器动作电流
I op
K w .I op.1 Ki
当被保护元件中电流超过预先整定值时，使断路器跳闸 的保护。 2.过电流保护类型
过电流保护
电流速断保护 时限过流保护
定时限过电流保护 反时限过电流保护
3.定时限过电流保护：保护装置动作时限固定，与电 流大小无关。
（二）定时限过电流保护工作原理 分析（1）正常工作时：
（2）过电流时：
定时限过电流保护原理
7-5电力变压器的继电保护
一、变压器故障类型及保护设置
1.故障类型
内部故障：相间、匝间短路、单相接壳和铁芯烧坏。
外部故障：绝缘套管及引出线的相间短路和单相接地
故障
2.保护类型
（1）瓦斯保护 （2）差动保护
变压器的主保护
（3）过电流保护
（4）零序电流保护
（5）过负荷保护 （6）温度保护 3.继电保护设置 （1）35~110KV/6~10KV 变压器继电保护 ①1000KVA以下设定时限过电流保护和电流速断保护； ② 1000KVA~6300KVA设瓦斯、设定时限过电流保护和
Iop.1 0.25Krel.I NT .2 Krel. 可靠系数，取1.2 ~ 1.3 I NT .2 变压器二次侧额定电流
七、变压器过负荷保护 注：一般在一相装电流继电器来实现（电源侧）。 1.整定计算
·补充知识 对称分量法（用于不对称三相电路分析）
设对称三相电路的电压为：UA,UB ,UC
设不对称三相电路的电压为：U' A
,U' B
,UC'
不对称量可写成: UA' UA U0
UB' UB U0
UC' UC U0
U0 为零序电压
零序电压：U0
1 3
(U' A
U' B
UC'
)
零序电流：
• （三）时限特性
（四）整定计算
动作电流：
•
I op
Krel K w Kre Ki
I L.max
Iop 断路器动作电流
IL.max 线路最大工作电流
Krel 可靠系数（1.15 ~ 1.25）
Kw 接线系数
Kre 返回系数
Ki 电流比
动灵敏系数：
•
Sp
I (2) K .min
I op.1
（三）差动保护继电器 由速饱和变流器和电流继电器组成。
速饱和变流器组成： （1）差动线圈Wd:接入差动电路，把不平衡电流通过磁
路传给二次线圈W2→电流继电器KA； （2）平衡线圈Weq‫ו‬, Weq‫װ‬:分别接入两臂中，适当选择
平衡线圈和差动线圈，能使正常运行情况下满足
I2NI (WeqI Wd ) I2NII (WeqII Wd )
动作电流：
•
I op
Krel K w Ki
I K .m ax
Iop 断路器动作电流
I K.max 线路末端三相短路电流
灵敏系数：
•
Sp
I (2) K .m in
I op.1
1.25 ~ 1.5
（三）速断保护定时限保护的配合 1.速断保护为什么要配合定时限保护使用？
为了排除速度按保护上的“死区”。 2.速断保护定时限保护的配合（如何配合？） 分析：
灵敏系数：
•
Sp
I (2) K .m in
I op.1
1.2
Sp 灵敏系数
I
(2) K .m
in
保护末端的最小两相短路电流（末端）
I op.1折算到一次侧的电流继电器动作电流
六、单相接地保护 注：设在变压器二次侧的中性线上，采用零序电流保护。 1.整定计算 注：要躲过正常运行时中性线上的最大不平衡电流。
三、差动保护 （一）工作原理
Ij II 2 III2
电流继电器输入电流为变压器 两侧电流互感器二次侧电流 之差。正常时，电流差为零， 继电器不动；故障时，电流 差较大，继电器动作。
注：差动保护的保护范围是两 互感器安装点之间的故障。
（二）差动保护装置中不平衡电流产生的原因及消除 措施
1.变压器一、二次侧接线方式不同 消除措施：变压器Y接侧的电流互感器Δ接 变压器Δ 接侧的电流互感器Y 接
相电压表读数为原来的 3 倍；电压继电器 KV电压为 3U 0 ,KV动作，发出接地报警信号。
2.零序电流保护 利用零序电流的大小来反应三相电网对地电抗
的不平衡度，监视电网对地的绝缘情况。
注：零序电流 保护整电流应躲过其他线路发 生单相接地故障时在该支路引起的零序电流。
整定电流：
Iop.1 Krel.I0 I0 本线路正常时的零序电流； Krel 可靠系数，取1.5 ~ 2
1.整定计算
I I Krel.Kw
op
Ki
K.max
Krel. 可靠系数，取1.2 ~ 1.3
IK.max 二次侧母线三相短路时的最大
短路电流折算到电源侧的值
灵敏系数：
•
Sp
I (2) K .m in
I op.1
2
Sp 灵敏系数
I
(2) K.m
in
保护装置安装处的最小两相短路电流（首端）
I op.1折算到一次侧的电流继电器动作电流
I0
1 3
(
I' A
I' B
IC' )
注：零序电压和零序电流反应三相电路的不对称度， 利用零序电压和零序电流可以监测和保护单相接地 故障。
一、中性点不接地系统单相接地故障分析 正常运行时：
正常运行时： UA,UB ,UC 对称，每相对地电压为相电 压；各相对地电容电流平衡，相量和为0.
单相接地故障时（如C相）：
Sp 灵敏系数
I (2) K .min
最小运行方式下，末端两相短路电流
I op.1折算到一次侧的电流继电器动作电流
注：主保护要求S p 1.5，后备保护S p 1.2
五、反时限过电流保护
（一）定义 保护装置的动作时间与电流的大小成反比，即电流越 大，动作越快。
（二）元件实现 GL 型感应式电流继电器，其既是起动元件，又是时 间元件。
单相接地时：接地相对地电压为0V,非接地相对低电压
变为线电压，即为原来的 3 倍；非接
地相对地有电容电流，接地相无电容电
流，接地点电流和不为0.
结论： 1.单相接地时，故障点的零序电压（以C相接地为例）:
U0
1 (U' 3A
U' B
UC' )
1 3
(UA
UC
UB
UC
0)
1 3
(UA
基准侧线圈匝数计算：
Wd .op
A.W0 I op
60 I op
Wd .op Wd WeqI
(取整）
一般 WeqI取1，则Wd Wd.op 1
（4）确定另一侧的平衡线圈
WeqII.c
Wd.op
I N 2I I N 2II
Wd
取整作为 WeqII
（5）求实际平衡线圈匝数与计算匝数不等引起的相对误
第三节6~10kv线路单相接地保护及绝缘监视
明确两个概念： 1.大电流接地系统：
指中性点直接接地的系统。单相接地时，故障 点流过很大的短路电流。
（用于110KV及以上和380V系统。） 2.小电流接地系统：
指中性点不接地或经消弧线圈接地的系统。单 相接地时，故障点流过电流不大。
（用于6~10KV系统。）
二、继电保护的基本要求 • 1、选择性
• 2、快速性 • 3、灵敏性 • 4、可靠性
三、继电保护装置的基本原理
• 不同原理的继电保护装置有： • 1.利用电流改变的继电保护装置： • 电流速断、定时限过电流、零序电流保护装置等 • 2.利用电压改变的继电保护装置： • 低电压、过电压和零序电压保护装置等 • 3.利用电压与电流的相位关系改变的继电保护装置： • 方向过电流保护装置
Iop.1 Krel.I NT 1.3I NT
②躲过外部短路时引起的最大不平衡电流
I op.1
Krel .I dq.m
K
re
l
.
(K
np
.K
eq
.10%
u
%
f
c
)
I
(3)
K.m
a
x
Krel 可靠系数，取1.3；
Knp 非周期分量引起的误差，一般取1；
Keq 电流互感器同型系数，同型时取0.5，不同时取1；
• 4.利用电压与电流的比值改变的继电保护装置： 距离保护装置
• 5.利用电网输入电流与输出电流的之差继电保护装置： • 差动保护 • 6.综合保护
7-2 6~10KV电网过电流保护和电流速断保护
一、电流互感器
二、保护接线方式 （一）三相三继电器的完全星形接线
Kw=1
（二）两相两电器的不完全星形接线
注：支路越多，零序电流越大。
二、中性点不接地系统单相保护和绝缘监视
1.零序电压保护 利用零序电压的大小来反应三相电网对地电抗的不平
衡度，监视电网对地的绝缘情况。
（1）零序电压保护（绝缘监视）接线图
（2）分析
①正常运行时各电压表的读数为相电压，零 序电压为0，电压继电器KV不动作。 ②单相接地时，故障相电表读数为0，其他两
（3）二次线圈W2：与电流继电器相连 （4）短路电流线圈：消除励磁涌流电流
W We qIe qI
WeqII
WWdd
W22
WeqII
（四）差动保护整定计算 步骤： （1）计算变压器两侧额定电流，选出电流互感器，求出
两个电流互感器的二次侧电流。取电流大的一侧作为基 准侧。 （2）计算基准侧保护装置的动作电流。 ①躲过励磁涌流
2.两侧电流互感器变比计算值与标准值不同 消除措施：利用差动继电器的平衡线圈消除
3.两侧电流互感器的型号和特性不同 消除措施：提高动作电流躲过
（4）变压器励磁涌流 消除措施：①延时动作躲过；②提高提高动作电流 躲过；③利用差动继电器中的速饱和变流器抑制。
（5）运行中改变变压器调压分接头 消除措施：提高动作电流躲过
（三）定、反时限过电流保护比较 ·定时限保护动作时间准确，整定简单；继电器多，接
触线复杂，投资大，用于大型总变电站。 ·反时限保护所需继电器少，接线简单、投资少；动作
时间整定繁琐，动作误差大，用于中小型总变电站。
五、电流速断保护 （一）定义和分析 是一种瞬时动作的电流保护，无延时，保护范围小。
（二）整定计算
电流速断保护； ③10000KVA及以上设瓦斯、差动和过电流保护； （2） 6~10KV /0.4KV 变压器继电保护
只设设定时限过电流保护和电流速断保护。（有的直 接设熔断器）
二、瓦斯保护 1.保护范围：内部故障 2.主要器件：瓦斯继电器（也称气体继电器） 3.安装位置：油箱与油枕连通管上 4.结构及原理： 5.优点：动作快、灵敏度高、能反应变压器内部所有 故障 6.缺点：不能保护外部故障。
UC
UB
UC
UC
UC
)
UC
2.单相接地时，故障点的电流：
I
I' A
I' B
IC'
3I0
3.有多条支路的电路单相接地时
（1）电网各处接地相的对地电压都为0V,非故障相对
地电压升高为线电压，即为原来的 3 倍。
（2）非故障相线路的零序电流为该线路自己的零序电 流，方向由母线指向电路；故障相线路的零序电流 为非故障相零序电流之和，方向由电路指向母线。
差 fc
fc
WeqII.c WeqII WeqII.c Wd
f 0.05满足要求
（6）灵敏系数校验 注：用另一侧校验
Ij
3I
(2) dm
in
Ki
I op
AW0 Wd Weq.II
SP
Ij I op
2
四、电流速断保护
注：小容量变压器可以在电源侧装设电流速断保护，代替
差动保护（保护一部分）
第七章 供配电系统的继电保护 7-1概述
一、继电保护装置的基本任务
• 1.当被保护设备或线路发生故障时，保护装置动 作，有选择地将故障元件从供电系统中切除，从 而使供电系统的非故障区域恢复正常工作，并使 故障元件免于继续受到损坏，防止故障蔓延。
• 2.对于不正常运行状态，保护装置发出信号，有 一定时限、有选择地保护动作。