继电保护基础知识

继电保护基础知识广西浩天实业有限公司继电保护基础知识教学目的：1、了解继电保护任务及基本要求2、掌握PT、CT原理及二次接线方式3、熟悉变压器保护配置，掌握变压器保护定值计算方法4、熟悉线路保护配置5、熟悉电动机保护配置1、一次系统发电厂和变电所中直接与生产和输配电能有关的设备称为一次设备，包括：发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、互感器、电抗器、移相电容器、避雷器、输配电线路等。由一次设备连接的系统称为一次系统。2、二次系统：对一次电气设备进行监视、测量、操纵、控制和起保护作用的辅助设备，称为二次设备，如：各种继电器、信号装置、测量仪表、控制开关、控制电缆、操作电源和小母线等。由二次设备连接成的回路称为二次回路或二次系统。概述3、继电保护装置当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备，一般通称为继电保护装置。概述一、继电保护任务1、当电气设备发生短路故障时，能自动迅速地将故障设备从电力系统切除，将事故限制在最小范围内；2、当正常供电的电源因故障突然中断时，通过继电保护和自动装置还可以迅速投入备用电源，使重要设备能继续获得供电。因此，继电保护的主要实现功能：能区分正常运行和短路故障；能区分短路点的远近。第一节继电保护任务及基本要求二、继电保护的基本要求1、保护方式：电流过负荷保护、过电流保护、电流速断保护、电流方向保护、低电压保护、过电压保护、电流闭锁电压速断保护、差动保护、距离保护、高频保护、瓦斯保护等。2、基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性二、继电保护的基本要求1）选择性：可以通过正确地整定电气量的动作值和上下级保护时限来达到互相配合。一般上下级保护的时限差取0.3~0.7S2）快速性：快速切除故障，可以把故障部份控制在尽可能轻微的状态，减少系统电压因短路故障而降低的时间，提高电力系统运行的稳定性。3）灵敏性：是指继电保护对其保护范围内故障的反映能力。4）可靠性：是指需动作时不拒动，不需要动作时不误动，这是继电保护装置正确工作的基础。三、10kV继电保护常用种类1、电磁式继电器GL系列反时限过流继电器、DL系列定时限过流继电器、DY系列电压继电器、DS系列时间继电器。2、微机式保护•ABB：SPAJ140C•施耐德：Sepam系列第二节PT、CT原理及接线方式互感器电压互感器PT（TV）电流互感器CT(TA)1.1电压互感器作用：一次高压变换为二次低压，二次相间额定电压100V。注意：PT二次严禁短路！1.1.1电压互感器的型式电磁式电压互感器优点:结构简单，有长时间的制造和运行经验，产品成熟；暂态响应特性较好。问题：因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，体积、重量较大。电容式电压互感器优点：没有谐振问题。主要缺点：暂态响应特性较电磁式差。ZDLBLTL1PKNC1C2C1：高压电容ZD：阻尼器L1：排流线圈C2：中压电容L：补偿电抗器P：保护间隙T：中间变压器BL：氧化锌避雷器K：接地刀闸光电式电压互感器具有无饱和，高精度，线性度好，安全性高等特点具有线路保护和计量功能的数字式光电互感器柜光电式传统电磁型光电电流电压互感器结构示意图1.1.2电压互感器的基本参数（1）一次参数（2）二次额定电压（3）二次额定输出容量（4）电压互感器的误差对应相应电压等级相间100V1O、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。测量用PT：0.5、1.0、3.0保护用PT：3P、6P计量用PT：0.1、0.21.1.3电压互感器的二次回路接线（1）电压互感器的配置（a）单母线、单母线分段、双母线等主接线，在母线上安装三相式电压互感器；当出线上有电源，需要重合闸鉴同期或无压，应在线路侧安装单相或两相电压互感器；（b）内桥接线的电压互感器可以安装在线路侧，也可以安装在母线上。PT次级可为2个，1个接星型，一个接开口三角形；也可为3个，实现双重化保护电压回路相互独立或保护、测量用电压相互独立。(2)继电保护和测量用电压二次回路接线AaNAcaCAabBCcABCbcaBCANLNbNcaBCAL(a)单相接线(b)单线电压接线(c)V/V接线(d)星形接线(e)三角形接线(f)中性点接有消谐电压互感器的星形接线单相接线常用于大接地电流系统判线路无压或同期，可以接于任何一相。AaNAcaCAabBCcABCbcaBCANLNbNcaBCAL(a)单相接线(b)单线电压接线(c)V/V接线(d)星形接线(e)三角形接线(f)中性点接有消谐电压互感器的星形接线单线电压接线中一只电压互感器接于两相电压间，主要用于小接地电流系统判线路无压或同期。V/V接线主要用于小接地电流系统的母线电压测量，该接线在二次回路无法测量系统的零序电压，当需要测量零序电压时，不能使用该接线。AaNAcaCAabBCcABCbcaBCANLNbNcaBCAL(a)单相接线(b)单线电压接线(c)V/V接线(d)星形接线(e)三角形接线(f)中性点接有消谐电压互感器的星形接线AaNAcaCAabBCcABCbcaBCANLNbNcaBCAL(a)单相接线(b)单线电压接线(c)V/V接线(d)星形接线(e)三角形接线(f)中性点接有消谐电压互感器的星形接线AaNAcaCAabBCcABCbcaBCANLNbNcaBCAL(a)单相接线(b)单线电压接线(c)V/V接线(d)星形接线(e)三角形接线(f)中性点接有消谐电压互感器的星形接线应用最多用于测量母线三相电压用于测量零序电压AaNAcaCAabBCcABCbcaBCANLNbNcaBCAL(a)单相接线(b)单线电压接线(c)V/V接线(d)星形接线(e)三角形接线(f)中性点接有消谐电压互感器的星形接线在星形接线的中性点接一只电压互感器也能起到消谐的作用。该电压互感器也称为消谐电压互感器。(3)电压互感器二次回路的保护一般采用快速熔断器或自动空气开关(4)电压二次回路的接地电压二次回路只能有一点接地1.2电流互感器1.1.1电流互感器的工作原理作用：一次大电流变换为二次小电流，二次相间额定电流为5A或1A。注意：CT二次严禁开路！注意：CT二次侧必须有一点接地，也只能有一点接地！1.2.2电流互感器极性TAQF输电线路**2I1I**1I2ITA电流互感器极性线路：常规都以母线为正，指向线路主变：高低压侧同时指向主变（定值单也有要求指向母线，根据保护装置要求定）发电机：两端同时指向发电机电容：常规都以母线为正，指向电容计量：常规都以母线为正，指向负荷1.2.3电流互感器接线方式1KAQFIII2KA3KATAaTAbTAcTAa2KAQFIITAc（a）两相不完全星形接线（b）三相完全星形接线1KA1KAQFIII2KA3KATAaTAbTAc（c）零序电流获得I4KAAIBICI03I用于35kV及以下电压等级小电流接地系统，可以获得A、C相电流。图中KA为电流继电器或继电保护电流测量元件1KAQFIII2KA3KATAaTAbTAcTAa2KAQFIITAc（a）两相不完全星形接线（b）三相完全星形接线1KA1KAQFIII2KA3KATAaTAbTAc（c）零序电流获得I4KAAIBICI03I用于110kV及以上电压等级大电流接地系统，可以获得三相相电流。1KAQFIII2KA3KATAaTAbTAcTAa2KAQFIITAc（a）两相不完全星形接线（b）三相完全星形接线1KA1KAQFIII2KA3KATAaTAbTAc（c）零序电流获得I4KAAIBICI03I可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流1.2.4电流互感器的误差测量用CT的准确度级分为0.5、1、3、5保护用CT的准确度级分为5P、10P准确度级比值误差土(％)（额定一次电流下）复合误差土(％)（额定准确限值的一次电流下）额定一次电流下相位差±（’）±(rad×10-2)5P15601.810P310————IEC规定5P、10P的误差极限计量用CT的准确度级分为0.1、0.21.2.5PT、CT简单计算a、PT变比为10kV/100，二次电压为58V，求PT一次电压为多少？b、CT变比为500/5，二次电流为4A，求CT一次电流为多少？10000/100=X/58X=5800V500/5=X/4X=400A第三节变压器保护1、故障类型2、保护配置3、整定计算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。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（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；电压等级220kV330kV500kV合计次数%次数%次数%次数%本体内部故障匝间故障1130.5611002401433.33铁芯故障12.7812.38相间接地故障822.22819.04套管故障1233.331201330.95分接开关故障411.11240614.28小计361001100510042100外部故障501354合计862896变压器总台数37211614414323本体故障变压器台数361542故障率（次/百台·年）0.960.621.130.972004年全国220kV及以上大型变压器故障统计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：动作时间较长；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：瞬时动作切除故障主保护3.外部相间短路的后备保护1）过电流保护2）复合电压起动的过流保护3）负序电流保护和单相式低压起动的过电流保护4）阻抗保护4.外部接地短路的后备保护1）零序电流保护（若中性点接地）2）零序过电压保护、在中性点装放电间隙加零序电流保护5.过负荷保护6.过励磁保护7.其它非电气量保护（油箱内温度、压力升高、冷却系统故障）延时跳闸或发信号瓦斯保护是变压器的主保护之一。瓦斯保护的主要元件是瓦斯（气体）继电器，安装位置在油箱与油枕的连接导管中。9.2变压器的瓦斯保护瓦斯继电器油枕下开口杯上开口杯干簧触点干簧触点平衡锤放气阀探针支架挡板进油挡板永久磁铁永久磁铁FJ3-80型气体继电器的结构图轻瓦斯动作于信号轻瓦斯动作后应检查变压器油样，判别故障类型、程度重瓦斯动作于跳闸，同时发出信号通常气体容积的整定范围为250～300CM3一般油流流速整定范围为0.6～1.5m/s瓦斯保护的主要优点是结构简单，灵敏性高，能反应变压器油箱内的各种故障。特别是能反应轻微匝间短路。它也是油箱漏油或绕组、铁芯烧损的唯一保护。瓦斯保护不能反应变压器套管和引出线的故障，需与纵差动保护一起作为变压器的主保护。9.3变压器的差动保护KD变压器纵差动保护与输电线路纵联差动保护的基本原理相同。TA2TA1一、变压器纵差动保护的原理核心问题仍是不平衡电流问题变压器差动保护不平衡电流产生的原因有：TA励磁特性不一致变压器各侧电流不同相TA变比标准化调整分接头励磁电流及励磁涌流差动保护共同问题变压器差动保护特殊问题变压器各侧电流不同相对于Y，d11型变压器，正常运行时d侧电流超前Y侧电流300，形成不平衡电流。方法1.“外转角”变压器Y侧电流互感器的二次