继电保护装置原理及功能介绍

提纲

1、电流互感器

.1 特点

1）一次匝数少，二次匝数多

2）铁芯中工作磁密很低，系统故障时磁密大

3）高内阻，电流源

4）二次负载要小，不得开路

开路时二次感应电压：

f――电源频率，B――铁芯中的磁密，W――二次匝数，S――铁芯中有效面积

1.2准确度

稳态误差

1）比差

2）角差

暂态误差

均方根误差或复合误差

由于在短路电流大时，二次电流都是非正弦的，因此对于保护用的电流互感器大都是用复合误差来表示电流互感器的准确度

用于继电保护设备的保护级电流互感器，应考虑暂态条件下的复合误差，一般选用P级（protection）或TP级，T表示暂态（transient）

5P20是指在额定负载时20倍的额定电流下其复合误差为5％

3)TPS级为低磁漏电流互感器，大多用于高阻抗继电器做母线差动保护4）TPX级在铁芯中不设非磁性间隙，适用于单循环

5）TPY级在铁芯中设置一定的非磁性间隙，适用于双循环和重合闸6）TPZ级在铁芯中设置的非磁性间隙尺寸较大

P级电流互感器是按暂态条件设计的，暂态性能较弱，但一般能够满足220kV及以下系统的暂态性能要求。500kV线路保护，一般选用TPY级

1.3 TA伏安特性

2、电压互感器

2.1特点

1 一次匝数多，二次匝数少

2 铁芯中工作磁密很高，系统故障时磁密小

3 低内阻，电压源

4 不得短路

2.2 反充电

双母线接线方式时，可能会发生带电母线（Ⅱ母）经过运行电压互

感器（TV2）、停用电压互感器（TV1）向停电母线（Ⅰ母）反充电的事故，此时的二次电压回路示意图如下：

图3 反充电时电压二次回路示意图

Fig 3 Schematic diagram of TV charging

虽然停电的Ⅰ母无带电设备或负荷，但是由于母线、隔离开关、避雷器、电压互感器等一次设备对地存在电容，所以Ⅰ母的每一相对地均有一等值电容C存在。其数值一般在2000～15000pF之间。若取

C=2000pF，则折算到停用电压互感器低压侧的容抗值为Xc’（设母线为220kV系统）。

考虑到停用电压互感器总的漏抗Xo，停用电压互感器从二次侧看进去的阻抗

故Z的数值非常小。

因此，当发生反充电时，相当于TV2通过自动开关1ZKK、2ZKK二次侧三相短路，不仅1ZKK、2ZKK均有跳闸可能，造成母线电压互感器二次失压，同时还会因为短路电流过大烧毁电压切换装置

变压器差动保护

差动保护的难点

1、变压器三侧电流大小及相位不同

2、稳态不平衡电流大

2.1 变压器的励磁电流，变压器铁芯中的主磁通由励磁电流产生，励磁电流只流过电源侧

2.2 变压器的有载调压，变压器分接头的改变，相当于变压器两侧之间的变比发生了变化，将使两侧之间电流的差值发生变化，从而增大其纵差保护中的不平衡电流

2.3 两侧差动TA的变比误差

3、暂态不平衡电流大

3.1)三侧差动TA型号、变比及二次负载不同。

3.2)空投变压器的励磁涌流，励磁涌流只由充电侧流入变压器。

3.3)变压器过励磁

3.4)大电流系统侧接地故障时变压器的零序电流、当变压器高压侧发生接地故障时，流入变压器的零序电流因低压侧为小电流系统而不流出变压器。

自耦变中，零序电流（方向）保护不应取中性点TA二次电流构成零序电流保护

四边形阻抗特性

第Ⅰ象限区：　正方向动作区，Rs定值反应阻抗继电器克服过渡电阻的能力和躲负荷的能力，X定值随过渡电阻增加而降低的下斜线是为了克服由过渡电阻的影响造成保护的超越。

第Ⅱ象限区：X为正R为负，是为了克服正方向发生金属故障，由于电流电压互感器误差使阻抗计算的电阻不为零而为负值造成保护拒动。第Ⅳ象限区：X为负R为正，是为了克服出口经过渡电阻短路，由于电流电压互感器误差和过渡电阻的影响使阻抗计算的电抗不为零而为负值造成保护拒动。

阻抗型补偿系数和电阻、电抗分别补偿系数之间的关系

1）．星形侧向三角形侧（称Y→△）校正的算法

大部分保护装置采用星形侧向三角形侧（称Y→△变化）校正相位的方法，如CST31，PST-1200，WBZ-500H，LFP-985装置等，其校正方法如下：

星形侧 I’A2=(I A2—I B2)/√3}

I’B2=(I B2—I C2)/√3

I’C2=(I C2—I A2)/√3

三角形侧 I’a2=I a2

I’b2=I b2

I’c2=I c2

式中I A2，I B2，I C2——星形侧TA二次电电流；

I’A2，I’B2，I’C2——星形侧校正后的各相电流；

I a2,I b2,I c2——三角形侧TA二次电流；

I’a2,I’b2,I’c2——三角形侧校正后的各相电流。

经过软件校正后，差动回路两侧电流之间的相位一致，见图表4-

6（b）所示。同理，对于三绕组变压器，若采用Y，y，dll接线方式，星形侧的相位较正方法都是相同的。

（2）．差动电流，制动电流取得方式

差动电流取各侧差动电流互感器（TA）二次电流向量和的绝对值；制动电流取高，中，低压侧TA二次电流幅值的最大值。

注意事项：

此保护的平衡系数没有直接给出，需要由额定电压和TA变比及变压器绕组接线方式自动调节电流平衡。

（3）比率制动特性曲线

比率制动特性曲线如图4-11所示，图中I d动作电流；I z为制动电流；I CD 为差动动作电流，2A；I SD为速断动作电流，20A；第一个拐点电流即起始制动电流I zd，取为高压侧额定电流值，在此定值中为3A，斜率

K1=0.5；第二个拐点电流3I zd，取三倍起动制动电流值为9A，斜率

K2=0.7。

（4）平衡系数

4.1 如高压侧绕组为Y接，则高压侧平衡系数为1/√3；如高压侧绕组为△接，高压侧平衡系数为1。

4.2 如中压侧绕组为Y接，则中压侧平衡系数为

中压侧平衡系数=(中压侧TA变比×中压侧额定电压)/(高压侧TA变比×高压侧额定电压×√3)

如中压侧绕组为△接，则中压侧平衡系数为

中压侧平衡系数=(中压侧TA变比×中压侧额定电压)/(高压侧TA变比×高压侧额定电压)

.3 如低压侧绕组为Y接，则低压侧平衡系数为

低压侧平衡系数=(低压侧面TA变比×低压侧额定电压)/(高压侧TA变比×高压侧额定电压×√3)

低压侧绕组为△接，则低压侧平衡系数为

低压侧平衡系数=(低压侧面TA变比×低压侧额定电压)/(高压侧TA变比×高压侧额定电压)