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1、模块模块2 2 变压器继电保护配置与原理应用变压器继电保护配置与原理应用模块模块3 3 线路继电保护配置与原理应用线路继电保护配置与原理应用模块模块5 5 自动重合闸装置原理应用自动重合闸装置原理应用 模块模块6 6 备用电源自动投入装置原理应用备用电源自动投入装置原理应用模块模块4 4 母线继电保护配置与原理应用母线继电保护配置与原理应用模块模块1 1 继电保护与自动装置的配置分析继电保护与自动装置的配置分析目录目录模块模块7 7 保护装置的调度运行管理保护装置的调度运行管理1 12 23 34 45 56 67 7一、继电保护及安全自动装置简介一、继电保护及安全自动装置简介 当电力系统中的
2、电力元件（如发电机、变压器、当电力系统中的电力元件（如发电机、变压器、线路等）或电力系统本身发生了故障危及电力系线路等）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令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。用于保护电力元件的成套硬件设备，通称为备。用于保护电力元件的成套硬件设备，通称为继电保护装置；用于保护电力系统的，通称为电继电保护装置；用于保护电力系统的，通称为电力系统安全自动装置。力系统
3、安全自动装置。模块模块1 1 继电保护与自动装置的配置分析继电保护与自动装置的配置分析（1 1）继电保护的基本任务）继电保护的基本任务 当被保护的输电线路或电气元件发生故障时，当被保护的输电线路或电气元件发生故障时，保护装置迅速动作，发跳闸信号，借助断路器有选择保护装置迅速动作，发跳闸信号，借助断路器有选择性地把有故障的输电线路或电气元件从电力系统中性地把有故障的输电线路或电气元件从电力系统中切切除除，以消除或减小故障所引起的严重后果；，以消除或减小故障所引起的严重后果；当输电线路或电气元件出现不正常运行状态当输电线路或电气元件出现不正常运行状态或发生不太严重的故障时（如中性点非直接接地电网或
4、发生不太严重的故障时（如中性点非直接接地电网中发生单相接地，过负荷），保护装置发出中发生单相接地，过负荷），保护装置发出警告警告信号，信号，通知运行值班人员采取相应措施。通知运行值班人员采取相应措施。IIII指系统发生故障后，保护装置应能首先断开离故障点最近的断路器，切除故障部分，从而使停电范围尽量缩小。既：从故障点向电源方面的各级保护，其灵敏度逐级降低，动作时限逐级增长。母线电压降低母线电压降低母线电压降低母线电压降低线路电流增大线路电流增大线路上的线路上的DLDL起动起动离故障点最近离故障点最近的的DLDL动作动作1 1、选择性选择性2 2、速动性速动性故障发生后，保护装置尽可能快的动作，
5、避免发展成更大的故障；3 3、灵敏性灵敏性在保护范围内发生故障时，能灵敏地反应。通常用灵敏系数Klm衡量；4 4、可靠性可靠性对继电保护最基本的性能要求，要求装置元件及其接线随时处于良好状态，不误动不误动不误动不误动，不拒动不拒动不拒动不拒动。（2 2）对继电保护的基本要求）对继电保护的基本要求 配合继电保护提高供电的可靠性（如自动重配合继电保护提高供电的可靠性（如自动重合闸、备用电源自动投入等装置）。合闸、备用电源自动投入等装置）。保证电能质量，提高系统的经济运行水平，保证电能质量，提高系统的经济运行水平，减轻运行人员的劳动强度（如自动调节装置、低频减减轻运行人员的劳动强度（如自动调节装置、
6、低频减载装置等）。载装置等）。自动记录故障过程，有利于分析处理事故自动记录故障过程，有利于分析处理事故（如故障录波装置等）。（如故障录波装置等）。安全自动装置：指防止电力系统失去稳定和避免安全自动装置：指防止电力系统失去稳定和避免电力系统发生大面积停电的自动保护装置电力系统发生大面积停电的自动保护装置。（3 3）安全自动装置作用安全自动装置作用（4 4）故障时电气量变化故障时电气量变化电流增大电流增大出现差流出现差流 出现序分量出现序分量（零序、负序）（零序、负序）电电 流流电电 压压电压降低电压降低 电流电压间相角发生变化电流电压间相角发生变化 电流与电压比值发生变化电流与电压比值发生变化
7、出现序分量出现序分量(零序、负序）零序、负序）二、继电保护的基本原理和构成方式二、继电保护的基本原理和构成方式 利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量（电流、电压、频率等）或其他物理量（温电气量（电流、电压、频率等）或其他物理量（温度、油位等）的变化，构成继电保护动作的原理。度、油位等）的变化，构成继电保护动作的原理。I Id d电流保护电流保护 U Ud d低电压保护低电压保护 Z Zd d=U=Ud d/I/Id d阻抗保护（距离保护）阻抗保护（距离保护）出现负序或零序分量出现负序或零序分量负序或零序保护负序或零序保护 方向发生变化方向发生变
8、化方向性保护方向性保护 上层油温、绕组温度发生变化上层油温、绕组温度发生变化温度保护温度保护1、继电保护的基本原理、继电保护的基本原理（1）按照）按照保护实现方式保护实现方式可分为：传统保护、微机保可分为：传统保护、微机保护；护；（2）按照）按照保护对象保护对象可分为线路保护、变压器保护、可分为线路保护、变压器保护、母线保护、发电机保护、电容器保护、电抗器保护母线保护、发电机保护、电容器保护、电抗器保护等等；等等；（3）按照）按照保护原理保护原理可分为：过电流保护原理、阻抗可分为：过电流保护原理、阻抗（距离）保护原理、纵联保护原理、横联差动保护（距离）保护原理、纵联保护原理、横联差动保护原理、
9、瓦斯保护原理。原理、瓦斯保护原理。2、继电保护的分类、继电保护的分类4.4.按照按照被保护元件被保护元件可分类可分类（1）线路保护（2）发电机保护（3）变压器保护（4）母线保护（5）电动机保护变换电路测量比较部分逻辑电路整定值跳闸信号LH或YH测量部分、逻辑部分、执行部分测量部分、逻辑部分、执行部分3、继电保护的构成方式、继电保护的构成方式控制高压断路器（开关）高压断路器（开关）继电保护装置继电保护装置 高压电力系统中，高压电力系统中，断开短路电流是通断开短路电流是通过高压开关和继电过高压开关和继电保护装置配合来完保护装置配合来完成的。成的。变电站中的断路器变电站中的断路器电缆沟电缆沟电气控制
10、室电气控制室控制（1）高压电力系统中的继电保护实例）高压电力系统中的继电保护实例电缆沟电缆沟电气控制室电气控制室二次系统示意图二次系统示意图保护柜示意图保护柜端子排操作箱保护光纤接口二次系统示意图TVTA开关端子箱操作机构保护保护测控监控后台保护信息管理机网络二次电缆开关站保护室（2）继电保护的组成系统方框图测量回路保护装置单、三相操作箱跳合闸机构控制部分PTCT二次回路 负负TQLHILJtSJXJ 电力系统正常运行时,Ij为正常时的值IdzLJ动作，其接点闭合 回路+LJ接点SJ的线圈-通SJ线圈受电其常开接点 经过规定的延时闭合回路+SJ接点XJ线圈(给信号)DL辅助常开接点TQ（DL跳
11、闸）-通 三、继电保护及安全自动装置配置的应用分析 1影响保护范围的因素 （1）与保护装置的原理有关 （2）与保护装置的整定值有关 （3）与保护装置所取CT的安装位置有关 （4）与保护装置所取CT接线方式有关 （5）与运行方式有关（1）与保护装置的原理有关：不同的保护原理，其保护范围是不同的，它也受到运行方式的影响。如主变零序电流保护。受主变中性点是否接地的制约。（2）与保护装置的整定值有关：不同的整定值，其范围也是不同的。如距离保护1段和2段的范围就不同。（3）与保护装置所取CT的安装位置有关：如主变纵差保护的CT：取开关CT和取套管CT保护范围就不同。（4）与保护装置所取CT接线方式有关：
12、一次与二次的极性有关。CT的极性接法，直接关系到保护方向的选择。如线路距离保护：当极性接反了，正方向不动，反方向动作；（5）与运行方式有关：在大运行方式下计算的整定值，在小运行方式下，可能不动作。所以整定值要随着运行方式变化而不断调整。三、继电保护及安全自动装置配置的应用分析 2线路保护 （1）220kV线路保护加强加强主保护主保护全线速动保护（纵联差动保护）的双重化配置，且对单相重合闸线路应具有选相功能。简化简化后备保护后备保护带延时的相间和接地II、III段保护（包括相间和接地距离保护、零序电流保护），允许与相邻线路和变压器的主保护配合，简化动作时间的配合整定。220kV线路的后备保护宜采
13、用近后备方式。但某些线路，如能实现远后备，则宜采用远后备或同时采用远、近结合的后备方式。配置相间距离保护配置相间距离保护采用远后备方式采用远后备方式（2）110kV及以下线路对于相间故障对于接地故障配置接地距离保护和零序电流保护配置接地距离保护和零序电流保护对双回线、特短线路、且有全线速动要求采配置快速保护（优先采用纵联差动保护）采配置快速保护（优先采用纵联差动保护）对于后备保护（3）35kV及以下线路选择两段式（或三段式）电流保护选择两段式（或三段式）电流保护不能满足选择性、灵敏性、快速性要求时配置距离保护配置距离保护有全线速动要求时配置快速保护配置快速保护 3母线保护 （1）稳定性要求快速
14、保护（纵联、母差保护），且应双重化配置。（2）在母联或分段断路器上，宜配置相电流或零序电流保护，保护应具备可瞬时和延时跳闸的回路，作为母线充电保护，并兼作新线路投运时（母联或分段断路器与线路断路器串接）的辅助保护。4变压器保护 （1）电磁型变压器差动保护应尽量更换。（2）保护应满足热稳定要求，切除故障的时间不宜大于2S。否则应配置变压器时限速断保护。（3）自耦变压器零序保护不宜取自中性点的TA，而要取自高、中压侧的TA 5安全自动装置 为提高系统安全运行和保护用户供电的连续性，配置重合闸、低周低压减载、备用电源自动投入装置等。6远联切、解列等稳定保护装置 系统稳定要求高的地方以及小电源与大系统
15、并列时防止解列后小电源崩溃和简化保护。7故障录波器 提高对故障的分析能力，改进保护方法。四、主保护、后备保护的应用分析 1主、后备保护的概念 最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护主保护主保护后备保护后备保护远后备远后备主保护或断路器拒动近后备近后备主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。2主、后备保护的配置 （1）主保护能保护全部范围和各种故障，并尽可能有较快速度。可由一套担任，也可由两套及以上保护担任，如线路上装设纵联保护为主保护，也可装设距离保护和零序保护共
16、同组成主保护。（2）后备保护一般先考虑远后备方式，不满足灵敏度时可就地装设专用的后备。（3）主保护和后备保护应该完全独立（接于TA的不同绕组或不同TA，经不同的直流熔断器供电，作用于不同的断路器）。这样，后备保护能在拒动时作用。比如：保护装置故障、断路器拒动或失去直流电源，后备保护形同虚设。五、继电保护及安全自动装置常规配置 继电保护配置原则：220kV及以上，双重化原则，近后备+断路器失灵；220kV以下，远后备。1线路保护 （1）按照中调最新原则，220千伏线路配备纵联保护、三段相间、接地距离保护、一段零序电流保护、非全相保护（三相不一致保护）和断路器启动失灵保护，采用单相重合闸方式。（2
17、）110kV线路保护：三段相间、接地距离保护、四段零序电流保护、采用三相重合闸方式。（3）35kV或10kV线路保护：速断、限时速断、过流、重合闸。线路保护的范围划分线路保护的范围划分220kV线路保护：瞬动保护均保护线路全长，断路器失灵保护作后备。110kV线路保护：速动段（0S）段保护线路全长的7080；短延时段（0.31.2S）段保护线路全长；长延时段（1.54S）段作本线和相邻线段的后备。35kV及以下线路保护：速断的范围一般不小于线路全长的25，限时速断和过流保护线路全长。线路保护的正方向：从母线指向线路。线路保护范围从CT开始往线路方向，包括线路CT、线路刀闸、阻波器（阻波器的作用
18、：它是并联在线路上，让高频通过，工频不能通过，常见故障是阻波器里的电容损坏）、线路避雷器一直到第一级铁塔。线路保护范围图：不包括本线路开关 2、变压器保护（1）主保护：差动保护：三侧TA之间，直接快速跳各侧开关瓦斯保护：重瓦斯继电器（接点至保护屏直接启动出口跳各侧开关）轻瓦斯继电器（仅发信号）（2）后备保护（三卷变）高中压侧复压闭锁过流保护：有带方向和不带方向，各一至两段，每段带两至三时限，带方向的即复压方向过流，方向指向母线时，先跳母联或分段，后跳本侧开关，再跳三侧开关，方向指向变压器时，跳三侧开关；不带方向的即复压过流，跳三侧开关（复合电压也称复压为负序电压及低电压任意一个达到定值不闭锁，
19、取高中低三侧复合电压“或”）高中压侧零序过流保护：有带方向和不带方向，各一至两段，各段带两至三时限，带方向的即零序方向过流,方向指向母线时，先跳母联或分段，后跳本侧开关，再跳三侧开关，方向指向变压器时，跳三侧开关；不带方向的即零序过流，跳三侧开关。三卷变（220/110/35kV）（2）后备保护（三卷变）高中压侧过负荷保护：动作于信号高中压侧中性点零序过流保护：直跳三侧开关。高中压侧间隙过电流电压保护：直跳三侧开关。低压侧复压闭锁过流保护：取低压侧复合电压 低压侧限时速断保护：无电压闭锁，依次跳分段、本侧、三侧低压侧过负荷保护：动作于信号（3）变压器辅助保护 三相不一致保护、冷却器全停保护、启
20、动失灵保护。二卷变（110/10kV）保护名称保护名称保护名称保护名称动作断路器动作断路器动作断路器动作断路器动作时限动作时限动作时限动作时限差动保护差动保护差动保护差动保护跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器瞬时速动瞬时速动瞬时速动瞬时速动气体保护气体保护气体保护气体保护轻瓦斯轻瓦斯轻瓦斯轻瓦斯发信号发信号发信号发信号1-2s1-2s重瓦斯重瓦斯重瓦斯重瓦斯跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器瞬时速动瞬时速动瞬时速动瞬时速动10kV10kV复压闭锁过流（低后备）复压闭锁过流（低后备）复压闭锁过流（低后备）
21、复压闭锁过流（低后备）跳跳跳跳10kV10kV侧分段断路器侧分段断路器侧分段断路器侧分段断路器第第第第时限：比时限：比时限：比时限：比10kV10kV线路过流保护时限大线路过流保护时限大线路过流保护时限大线路过流保护时限大t t跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器第第第第时限：比第时限：比第时限：比第时限：比第时限大时限大时限大时限大t t110kV110kV复压闭锁过流（高后备）复压闭锁过流（高后备）复压闭锁过流（高后备）复压闭锁过流（高后备）跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器第第第第时
22、限：比低后备第时限：比低后备第时限：比低后备第时限：比低后备第时限大时限大时限大时限大t t跳主变压器高压侧断路器跳主变压器高压侧断路器跳主变压器高压侧断路器跳主变压器高压侧断路器第第第第时限：比第时限：比第时限：比第时限：比第时限大时限大时限大时限大t t110kV110kV侧间隙零序过流侧间隙零序过流侧间隙零序过流侧间隙零序过流跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器0.5s0.5s110kV110kV侧间隙零序过电压侧间隙零序过电压侧间隙零序过电压侧间隙零序过电压跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器0.5
23、s0.5s主变压器压力释放主变压器压力释放主变压器压力释放主变压器压力释放跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器瞬时速动瞬时速动瞬时速动瞬时速动主变压器过负荷主变压器过负荷主变压器过负荷主变压器过负荷/启动风冷启动风冷启动风冷启动风冷/油温高油温高油温高油温高发信号发信号发信号发信号一般为一般为一般为一般为3-6s3-6s主变压器过负荷闭锁有载调压主变压器过负荷闭锁有载调压主变压器过负荷闭锁有载调压主变压器过负荷闭锁有载调压发信号发信号发信号发信号一般为一般为一般为一般为3-6s3-6s冷控失电冷控失电冷控失电冷控失电发信号发信号发信号发信号一般为一般
24、为一般为一般为3-6s3-6s主保护保护范围瓦斯保护：主变本体；差动保护：三侧CT所包围的部分；差动保护范围分三种情况：第一种情况：取开关CT；第二种情况：取套管CT；第三种情况：取旁路CT。变压器保护的范围划分变压器保护的范围划分第一种情况：不包括旁路母线；检查的设备有变压器本体、三侧的避雷器、电压互感器、各设备的接线端头、出线瓷套管等。（1）主变保护范围示意图（取开关CT）220kV母线110kV母线10kV母线第二种情况：检查的设备有变压器本体、中低压侧的避雷器、中低压侧设备的接线端头、出线瓷套管（2）主变保护范围示意图（取套管CT）220kV母线110kV母线10kV母线第三种情况：检
25、查的设备有变压器本体、三侧的避雷器、各设备的接线端头、出线瓷套管 检查旁路母线及旁路刀闸 不检查主变3刀闸（3）主变保护范围(取旁路开关CT)220kV母线110kV母线10kV母线220kV旁母线后备保护的方向：均是指向相邻设备如：复合电压方向过流保护：具体设备：主变套管CT引线、避雷器、PT、3刀闸、主变本侧开关、1刀闸、母线所有线路的1刀闸、所有线路的开关、所有线路的3刀闸直到出线至第一级铁塔为止。（4）主变后备保护范围示意图220kV母线110kV母线10kV母线后备保护动作分析A：原因从上分析可以看出：引起主变后备保护动作的原因有四种：主变差动保护拒动；相邻元件开关拒动；相邻元件的保
26、护拒动。保护本身误动。（5）主变后备保护动作分析六、电网保护的动作分析 保护范围固定：线路纵联保护、变压器差动保护；保护范围由整定值决定：线路电流保护、变压器时限速断保护等。（1）220kV线路：配置两套原理不同的纵联保护为主保护 电网主保护（220kV变电站）（2）220kV母线：配置两套母差保护为主保护 电网主保护（220kV变电站）（3）220kV变压器：配置两套纵联差动保护和一套重瓦斯保护为主保护（4）220kV变电站的110kV或35kV母线：配置一套母差保护为主保护（5）220kV变电站的10kV母线：不配置母线保护，以220kV变压器的 10kV时限速断保护做其主保护 电网主保护
27、（110kV变电站）（1）110kV线路：1）配置纵联差动保护为主保护 电网主保护（110kV变电站）（1）110kV线路：2）只配置阶段式距离保护、零序保护，主保护为0s 动作的距离 I 段、零序 I 段，保护范围可以是线路 全长的70%或是线路全长及下级设备的一部分。电网主保护（110kV变电站）（2）110kV变电站的110kV母线：不配置母线保护，以上级110kV线路的I 段或 II 段保护做其主保护，保护范围包含母线及其后面一部分设备。电网主保护（110kV变电站）（3）110kV变压器：配置一套纵联差动保护和一套重瓦斯保护做其主保护，保护范围包含母线及其后面一部分设备。电网主保护（
28、110kV变电站）（4）110kV变电站的35kV或10kV母线：不配置母线保护以以110kV变压器的35kV、10kV时限速断保护做其主保护。电网主保护（35kV变电站）（3）35kV变压器：1）配置一套纵联差动保护和一套重瓦斯保护为主保护 2）以电流保护代替做为主保护，只保护变压器一部分（4）35kV变电站的10kV母线：不配置母线保护，以35kV变压器的10kV 时限速断保护做为其主保护（5）10kV线路：1）配置纵联差动保护为主保护（1）35kV线路：1）配置纵联差动保护为主保护 2）只配置阶段式电流保护，主保护为0s动作的过电流 I 段，保护范围可以是线路全长的70%或是线路全长 及
29、下级设备的一部分。2）只配置阶段式电流保护，主保护为0s动作的过电流 I 段，保护范围同上。保护范围与TA安装位置关系（1）只在断路器一侧安装TA：通常安装在断路器一电力设备之间，存有 死区，需要采取措施弥补。K1K2 保护范围与TA安装位置关系（2）在断路器两侧均安装TA：可避免死区，但保护范围有重叠。保护范围与TA安装位置关系（3）如果只有一侧装有TA，不允许将TA安装在断路器与母线之间。K1K2 电网后备保护的动作分析（220kV变电站）（1）220kV线路保护采用近后备原则，配置两套主后一体的保护装置，220kV线路整套保护（主+后）拒动时的后备保护是220kV另一套；220kV线路断
30、路器拒动时由220kV线路的断路器失灵保护，跳开与拒动断路器位于同一母线的所有元件。（2）220kV母线、变压器、220kV变电站其他侧主保护拒动时考虑后备。电网后备保护的动作分析（110kV变电站）（1）110kV线路主保护拒动时采用线路本身的后备保护；当110kV线路整套保护（主+后）拒动时的后备保护是上级设备的后备保护；（2）110kV变电站的110kV母线的主保护拒动时的后备保护，是上级110kV线路的后备保护。（4）110kV变电站的35kV、10kV母线的主保护拒动时，是变压器的35kV、10kV后备保护；35kV、10kV断路器拒动时后备保护，是110kV变压器的动作于各侧断路的
31、后备保护或上级110kV线路的后备保护。（3）110kV变压器的差动保护拒动时，是上级110kV线路的后备保护或110kV变压器的后备保护。110kV变压器的高压侧断路器拒动时的后备保护，是上级110kV线路的后备保护。电网后备保护的动作分析（35kV变电站）（1）35kV线路主保护拒动时采用线路本身的后备保护；当35kV线路整套保护（主+后）或断路器拒动时的后备保护是上级设备的后备保护；（3）35kV变电站的10kV母线的主保护或10kV侧断路器拒动时的后备保护，是35kV变压器的动作于各侧断路器的后备保护或上级35kV线路的后备保护。（4）10kV线路的主保护拒动时的后备保护，是10kV线
32、路本身的后备保护，10kV线路整套保护（主+后）或断路器拒动时的后备保护是上级设备的后备保护。（2）35kV变压器的主保护拒动时的后备保护，是35kV变压器的后备保护或上级10kV线路的后备保护。【思考与练习】1.对继电保护的基本要求是什么？2.继电保护装置的基本任务是什么？3.自动装置的基本任务是什么？4.220kV变电站继电保护装置的常规配置有哪些？5.220kV变电站自动装置的常规配置有哪些？6.110kV及以下厂站保护装置的常规配置有哪些？7.110kV及以下厂站自动装置的常规配置有哪些？模块模块2 2 变压器继电保护配置与原理应用变压器继电保护配置与原理应用模块模块3 3 线路继电保
33、护配置与原理应用线路继电保护配置与原理应用模块模块5 5 自动重合闸装置原理应用自动重合闸装置原理应用 模块模块6 6 备用电源自动投入装置原理应用备用电源自动投入装置原理应用模块模块4 4 母线继电保护配置与原理应用母线继电保护配置与原理应用模块模块1 1 继电保护与自动装置的配置分析继电保护与自动装置的配置分析目录目录模块模块7 7 保护装置的调度运行管理保护装置的调度运行管理1 12 23 34 45 56 67 7模块模块2 2 变压器继电保护配置与原理应用变压器继电保护配置与原理应用模块模块2 2 变压器继电保护配置与原理应用变压器继电保护配置与原理应用一、变压器的故障和不正常工作状
34、态 1变压器可能发生的故障和不正常工作状态 故障：油箱内的绕组相间短路、匝间短路、接地短路；油箱外的套管和引出线上的相间短路、接地短路。不正常工作状态：过负荷、过电流、油面下降等。二、瓦斯保护（变压器的主保护）在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路点电弧使变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体（含有气体成分），从油箱向油枕流动，反应这种气流与油流而动作的保护称为气体保护。安装位置：安装在油箱及油枕之间的连接管道上顶盖与水平面之间有1%1.5%的坡度 连接管道与水平面之间有2%4%的坡度。原因：变压器内部故障使气流易于进入油枕，防止气体积聚在变压器顶盖内。b.种类：浮筒式、挡板式、开口杯与挡板构成的
35、复合式。瓦斯保护原理接线图接线原理：上面的触点表示“轻瓦斯保护”，动作后经延时发出报警信号。下面的触点表示“重瓦斯保护”，动作后起动变压器保护的总出口，使断路器跳闸。瓦斯保护只反应变压器油箱内的故障，不能反应油箱外套管与断路器间引出线上的故障，因此它不能作为变压器唯一的主保护。通常瓦斯保护需和纵联差动保护配合共同作为变压器的主保护。三、差动保护（变压器的主保护）变压器的差动保护主要是用来反应变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障。原理接线图：变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流法接线，即如果两侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，则将同极性端子相连，并在两边线之间并联接入电流继
36、电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流之差，也就是说差动继电器是接在差电流回路中的。基本原理（单相基本原理（单相 n nB B=1=1）I-I保护保护范围范围110kV110kV10kVI1I2I I1 1I I2 2I Ij j1 1、系统正常运行或保护范围外部系统正常运行或保护范围外部 短路时短路时 I Ij j=I=I1 1-I-I2 2=0=0CDJCDJ不动作不动作CDJ2 2、保护范围内发生短路时保护范围内发生短路时 只有一个电源时：只有一个电源时：I Ij j=I=I1 1CDJCDJ动作动作 双边供电（有两个电源）时：双边供电（有两个电源）时：I Ij j=I=
37、I1 1+I+I2 200CDJCDJ动作动作 正常及外部故障时，差回路中的电流为零。实际上由于两侧电流互感器的型号不同、改变变压器调压分接头时、短路电流的非周期分量使得电流互感器铁芯饱和等原因，在正常和外部短路时，差动回路中仍有差电流，即不平衡电流（要求不平衡电流尽可能小，确保继电器不会误动作）。变压器的差动保护范围是构成变压器差动保护的各电流互感器之间的电气设备，以及连接这些电气设备的导线。由于差动保护对区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻组件在动作值和动作时限上互相配合，所以在区内故障时，可瞬时动作切除故障，作为变压器主保护。四、变压器接地保护（变压器接地短路的后备保护）主
38、变零序保护适用于110kV及以上电压等级的变压器。主变零序保护由主变零序电流、主变零序电压、主变间隙零序电流元件构成，根据不同的主变接地方式分别设置如下两种保护形式：中性点直接接地保护方式、中性点经间隙接地保护方式。原理：（1）中性点接地运行（QS合上，T中性点直接接地运行），当发生接地故障时，零序电流保护第段以t1（0.5s）延时跳开QF3，以t2（t1+t）延时跳开变压器两侧QF1和QF2，第段以t3和 t4的延时分别跳开QF3和QF1、QF2。（2）中性点不接地运行（QS断开，T中性点经放电间隙接地运行），当电网发生单相接地故障且失去中性点时，因不接地变压器中性点出现工频电压，放电间隙击
39、穿，放电电流使零序电流元件KAO启动，瞬时跳开变压器，切除故障；若放电间隙拒动，或中性点过电压值不足以使放电间隙击穿，变压器中性点出现的工频过电压将使KVO启动，经延时0.5s将变压器切除（注：当电网发生单相接地故障，系统未失去接地中性点时，KVO可靠不动作，一般可取180V）（3）分级绝缘变压器 a.分级绝缘变压器零序保护原理接线图 b.分级绝缘变压器零序保护组成 由零序电压保护、零序电流保护、间隙零序电流保护共同构成参看案例五、变压器复压闭锁过流保护（后备保护）变压器复合电压启动过流保护：是变压器或相邻线路的后备保护。变压器高中、低压侧设有相间一段三级时限的复压闭锁（方向）过电流后备保护（
40、第一级时限动作跳开本侧母联断路器，第二级跳本侧断路器，第三级跳各侧断路器），以及接地零压闭锁零序（方向）过电流后备保护（具有两时限出口，第一时限出口跳分段开关；第二时限跳主变各侧开关）复合电压启动元件：由一个负序电压继电器KVN（由一个负序电压滤过器PVN（ZVN）和过电压继电器组成）和低电压继电器（或零序电压继电器）组成。保护范围：变压器内部短路故障和相应侧外部（延伸到相邻母线和线路）原理：（1）正常运行时，保护不动作；（2）发生对称故障时（三相短路），电流继电器动作，常开触点闭合；三相短路初始瞬间也会出现短时的负序电压，PVN也会动作，使KV失去电压。当负序电压消失后，KVN返回，动断触点
41、闭合，此时加于KV线圈上的电压已是对称短路时的低电压，此时低电压继电器动作，常闭触点保持闭合状态，KM动作，下一对常开触点闭合，经KT延时动作，由KS发跳闸信号，并由KOM跳开变压器两侧断路器；（3）若TV回路发生断线故障时，低电压继电器失电将误动作（常闭状态），KM动作，两对常开触点闭合，上一对发电压回路断线信号；下一对和电流继电器配合组成低电压启动的过电流保护 （4）发生不对称故障时，电流继电器动作，常开触点闭合；与此同时，负序电压滤过器PVN有输出，负序电压继电器KVN动作，动断触点断开，致使低电压继电器KV失压，动断触点闭合，KM动作（下一对和电流继电器配合组成复合电压启动的过电流保护
42、），常开触点闭合，经KT延时动作，由KS发跳闸信号，并由KOM跳开变压器两侧断路器。保护动作分析一 某220kV变电站内发生故障，试分析保护动作情况。（注：高中压侧并列运行，低压侧分列运行）备用电源备用电源工作电源工作电源变压器后备保护配置（220/110/35kV）保护名称保护名称保护名称保护名称动作断路器动作断路器动作断路器动作断路器备注备注备注备注220kV220kV复压方向过流保护复压方向过流保护复压方向过流保护复压方向过流保护一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器220kV220
43、kV复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器220kV220kV方向零序电流一段方向零序电流一段方向零序电流一段方向零序电流一段一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器220kV220kV方向零序电流二段方向零序电流二段方向零序电流二段方向零序电流二段一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器一时限跳本侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器二时限跳各侧断路器22
44、0kV220kV零序过流保护零序过流保护零序过流保护零序过流保护一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器变压器后备保护配置（220/110/35kV）保护名称保护名称保护名称保护名称动作断路器动作断路器动作断路器动作断路器备注备注备注备注110kV110kV时限速断保护时限速断保护时限速断保护时限速断保护一时限跳一时限跳一时限跳一时限跳110kV110kV母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联（分段）断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧
45、断路器110kV110kV复压方向过流保护复压方向过流保护复压方向过流保护复压方向过流保护一时限跳一时限跳一时限跳一时限跳110kV110kV母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联（分段）断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器110kV110kV复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器110kV110kV方向零序电流一段方向零序电流一段方向零序电流一段方向零序电流一段一
46、时限跳一时限跳一时限跳一时限跳110kV110kV母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联（分段）断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器110kV110kV方向零序电流二段方向零序电流二段方向零序电流二段方向零序电流二段同上（分为三时限跳各断路器）同上（分为三时限跳各断路器）同上（分为三时限跳各断路器）同上（分为三时限跳各断路器）110kV110kV零序过流保护零序过流保护零序过流保护零序过流保护一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路器一时限跳各侧断路
47、器变压器后备保护配置（220/110/35kV）保护名称保护名称保护名称保护名称动作断路器动作断路器动作断路器动作断路器备注备注备注备注35kV35kV时限速断保护时限速断保护时限速断保护时限速断保护一时限跳一时限跳一时限跳一时限跳35kV35kV母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联（分段）断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器35kV35kV过流保护过流保护过流保护过流保护一时限跳一时限跳一时限跳一时限跳35kV35kV母联（分段）断路器母联（分段）断路器母联
48、（分段）断路器母联（分段）断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器二时限跳本侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器三时限跳各侧断路器K1故障时：K2故障时：K3故障时：K4故障时：1）保护正常动作情况2）一套主保护拒动时保护动作情况3）主保护拒动时，分析短路电流分两路向故障点提供电流时的后备保护动作情况例：110kV终端变电站，高压侧采用内桥接线，采用双电源供电，正常运行方式为电源线1WL带110kV I 段和 II 段母线运行，另一电源2WL备用。高压侧装设备用电源自投装置,110kV线路不装设继电保护装置。变电站的低压侧单母线分段接线。10kV线
49、路配置两段式电流保护，I 段和 III 段及重合闸，正常运行时，10kV两段母线分列运行。保护动作分析二变压器保护配置（110/10kV）保护名称保护名称保护名称保护名称动作断路器动作断路器动作断路器动作断路器动作时限动作时限动作时限动作时限差动保护差动保护差动保护差动保护跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器瞬时速动瞬时速动瞬时速动瞬时速动气体保护气体保护气体保护气体保护轻瓦斯轻瓦斯轻瓦斯轻瓦斯发信号发信号发信号发信号1-2s1-2s重瓦斯重瓦斯重瓦斯重瓦斯跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器跳主变压器两侧断路器瞬时速动瞬时速
50、动瞬时速动瞬时速动10kV10kV复压闭锁过流（低后备）复压闭锁过流（低后备）复压闭锁过流（低后备）复压闭锁过流（低后备）跳跳跳跳10kV10kV侧分段断路器侧分段断路器侧分段断路器侧分段断路器第第第第时限：比时限：比时限：比时限：比10kV10kV线路过流保护时限大线路过流保护时限大线路过流保护时限大线路过流保护时限大t t跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器跳主变压器低压侧断路器第第第第时限：比第时限：比第时限：比第时限：比第时限大时限大时限大时限大t t110kV110kV复压闭锁过流（高后备）复压闭锁过流（高后备）复压闭锁过流（高后备）复压闭锁过流（高后备