过电压保护及继电保护文档

过电压保护：

5.1.1电力系统中出现危机带电气设备绝缘的电压称为过电压

理想情况下电气设备的正常运行所受的电压为其相应的额定电压，由于各种因素的影响，实际电压会偏离额定电压某一个数值，但不超过允许的范围

直接雷击过电压

雷电反击过电压

雷电过电压

感应雷过电压

雷电侵入波过电压

过电压工频过电压

线性谐振过电压

谐振过电压非线性谐振过电压

内部过电压参数谐振过电压

切、合空载长线路过电压

切、合空载变压器过电压

操作过电压弧光接地过电压

切断感应电动机过电压

开断并联电容器过电

2.2.6雷电现象：由于空气较闷导致气体气流上升，由于上层的气体冷凝后形成水滴后下降，产生摩擦后形成正负电荷后上升，一般雷云带负电荷，当遇到有异种电荷的雷云后放电，但是当没有异种负荷的雷云导致雷云对地放电，一般每次放电都是2—3次，其放电时时间很短导致第二次之后的放电均是按着主放电的线路走的。

2.2.7 直接雷击过电压：当雷击对设备放电时电流会通过路径的阻抗产生冲击电压，引起过电压，这种电压称为雷击过电压。

2.2.8雷击反过电压：由于当冲击过电压流经避雷针至接地装置时纯在电压降，导致杆塔的顶部存在高电位，而此高电位作用于绝缘子上，形成雷电反击过电压。

2.2.9 工频过电压：由于发生单相接地短路后，由于接线方式及组别不同导致，线电压升至原来的√3倍的相电压。主要是线路与大地之间有电容，形成一个电容则产生电容电流，若流经感抗后则导致线路末端的电压升高，主要是持续时间较长若在设备内部则过电压更为严重。

2.2.10

由于电容和电感都有阻抗，若两者基金相等时，综合阻抗较小，很小的电源便在其上方有较大而电压降。称为谐振过电压，也叫铁磁谐振过电压。

2.2.11 操作过电压：由于操作过电压是设备运行状态发生改变，导致电、磁场的能量转换可能引起振荡，从而产生高电压，如果电阻较大能引起较好的阻尼作用，则振荡时能量消耗较快，电流电压进入稳态，

2.2.12 在开关分闸时，由于波形过零点则线路应该无电，但是由于高下线路本身就可看做感性电路、而与大地之间有电容，导致波形的半个周期内压差是电源电压的2倍，但是过去1/4周期后，残余电压为正常电压的倍，合闸瞬间经历一个高频振荡回路，从而引起过电压。

2、2、13

直接雷击过电压保护：

为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷针或避雷线，为防止直接雷击高压架空线路，一般多采用避雷线。

H

H为避雷针的高度，h为建筑物的高度，当h＞H/2时r=(H-h)p

当h﹤H/2时，r=(1.5H—2h)p

P为高度影响系统，h≤30m时，p=1;当30m﹤H﹤120m时，p=5.5/√h

当h﹥120m时，p=5.5/√h取h=120m。

2.2.14

两支等高避雷针保护范围：

1）两针外侧的保护范围应该按单只避雷针的计算方法确定

2）两针间的保护范围应按通过两针定点既保护范围上部边缘的最低点0点的圆弧确定，圆弧的半径为R0，0点离地面高度为h0,

3）ho =h-D/7p,D 为两避雷针间的距离，p=高度影响系数，h=避雷针高度。

2.2.15 3支等高避雷针的保护范围：

3支等高避雷针的保护范围；又3支避雷针构成的三角形外侧的保护范围，可分别按两支等高避雷针计算方法确定，在三角形的内侧，如果再被保护物的最大高度hx水平面上，各相邻的避雷针间保护范围的一侧最小宽度bx≥0时，则全部面积即受到保护。

2.2.16

25

在高度为hx的水平线上避雷线每侧保护范围的宽度按下式确定，

1）当hx≥H/2时，R=0.47（H-h）p.当hx＜H/2时，Rx=(H-1.53hx)p

2）两根避雷线保护范围ho=H-D/4p

2.3.1 雷电侵入波防护措施：变电所进线段保护，变电所母线装设阀型避雷器，主变压器中性点装设阀型避雷器，与架空线路直接连接的电力电缆终端处装设阀型避雷器。

变电所进线段保护：防止进入变电所的架空线路在近区遭受直接雷击，并对由远方输入雷击侵入波通过避雷器或电缆线路、串联电抗器等将起过电压副值和陡度限制到一个对电气设备没有危险的较少数值。

2.变电所母线防雷保护：均应装设阀型避雷器尤其是3—10KV以上或35KV以上的变电所具有架空进线的母线上装设避雷器。

3、配电变压器的防雷保护：3—10KV的配电变压器应装设阀型避雷保护，避雷器应尽量靠近变压器，接地线与变压器低压侧的中性点以及金属外壳连载一起。

35KV/0.4KV 变压器的高压侧应装设阀型避雷器保护，以防止低压侧的雷电侵入波击穿高压侧绝缘，若变压器的接线方式为Y、yn则意在低压侧装设一组阀型避雷器。

4、高压系统中一般用阀型避雷器、保护间、排气式避雷器作为防雷保护。

2.4.1 保护间隙：

由两个金属电极构成的较简单的防雷设备，固定在绝缘子上的电极一端和带电部分相连，另一个电极则通过辅助间隙与基地装置相连接，辅助间隙的作用主要是防止主间隙因鸟类、树枝等造成短路时，不致引起线路接地，放电间隙按结构分为棒形、球形、角形等形式，当出现雷击时间隙会被击穿导致雷电电流流入大地，使线路绝缘子与其他的电气设备绝缘子上不致发生闪络，启到保护的作用。

2.阀型避雷器：常使用的是普通阀型、磁吹阀型、金属氧化物阀型

原理为：当电力系统中出现危险过电压时，高电压会夹在阀型电阻上，阀片电阻的金刚砂颗粒间的小气隙被击穿，使颗粒间的接触面积增大，电阻降低，雷电流容易流过，在阀片电阻上的压降减小，由于被保护的电气设备和阀型避雷器是并联运行的，被保护设备上所承受的过电压为避雷器上的残压，通过适当的配置阀片参数，可使残压不超过电气设备的绝缘水平，以保证安全。

2、磁吹阀型避雷器：

其由间隙和阀片串联组成但是间隙的结构形状与普通的阀型避雷器不同，而且增加磁吹部分使电弧在磁场的作用下被拉长，得到更好地去游历。是电弧易于熄灭

3.金属氧化物的避雷器：

工作原理为当工频电压出现时则电阻呈高祖状态，当达到启动值后可能会使电阻减小并能够通过阀型电阻释放高电位，当过电压结束后会恢复至原来的绝缘状态，以至于不损伤设备，其中避雷器的动作迅速、通流量大、残压低、无续流（当雷电流发生时流经阀型电阻和阀型阻片的电流）

4、系统额定电压：金属氧化物避雷器有关使用电压的技术指标有三个，除了避雷器额定电压外，还有系统标称电压和持续运行电压（夹在避雷器两端接线端子上的工频电压有效值。

2.6.1 继电保护：

1、电气设备在运行中、由于外力破坏、内部绝缘击穿或过负、误操作等原因，可能造成电气设备故障或异常工作状态。

2.短路：三相短路、两相短路、单相短路、大电流接地系统中的单相接地短路、以及变压器、电机类的内部线圈匝间短路。

3、继电保护的基本要求：选择性、快速性、可靠性、灵敏性

4、符号“K A 电流继电器、KV电压继电器、KT时间继电器、KM中间继电器、KS 信号继电器KD差动继电器、KG气体继电器

切换触点

延时返回的动合触点

延时闭合的动合触点

延时断开的动合触点

2.6.2

1、3—10KV 配电变压器的继电保护主要有过流保护、电流速断保护，400KVA上或800KVA以上的变压器必须装设

气体保护。

2、对于10000KVA以上或单台6300KVA并列变压器应装设电流差动保护以代替电流速断保护。

3、过电流保护的动作电流是按照避开被保护设备的最大工作电流来整定的，考虑到可能由于某种原因会出现瞬间

电流波动，为避免频繁跳闸，过电流保护一般都具有动作时限，为了确保动作的选择性，一般位于电源侧的上一级保护动作时间要比下一级保护时间常长，因此过电流保护动作的快速性受到一定的限制。

4、过电流保护动作时限即定时限过电流保护和反时限过电流保护。

5、过电流定时限保护的原理为：当被保护的变压器或线路的任意一相的流互采样到的电流大于KA1或KA2的整定

值后其控制回路中常开接点闭合即连接时间继电器后启动时间继电器的常开触点后闭合与分闸线圈KOM中间继电器线圈接通后连至跳闸线圈后开关跳闸。同时KOM的常开触点闭合发出信号。

6、过电流保护的接线方式：两相不完全星形接线，两相差接线（发生三相短路后的短路电流为单相电流的√3倍，

于是可以节省一块继电器和一个跳闸线圈。

7、对于提高动作灵敏度，要接三块继电器在电流互感器的二次回路中中性线上也接有电流继电器。

8、动作电流；能使过电流继电器开始动作的最小电流称为过电流继电器的动作电流，能使动触点的返回的最大电

流称为返回电流。

Kf=返回电流/继电器的动作电流，一般为0.85—0.9之间。

9、电磁型电压继电器分为过电压、低电压继电器两种。

10、过电流继电器的元件为电磁元件、感应元件其电流大、动作时间短、电流小、动作时间长，其具有反时限特性

的感应元件又有电磁速断元件，构成过流保护、速断保护。

两相不完整星形接法、两相差接线。

11、电磁型时间继电器，当电源电压加到电磁铁的线圈上时产生电磁力，吸进铁芯带动钟表动静触点移动，经过预

定的时间后闭合，时间继电器动作完成，时间与动静触点间的距离有关，可调整。

12、电磁型中间继电器：当电流流过线圈时铁芯产生电磁力吸合衔铁后吸合动触点后导致二次回路接通，由于反作

用力的弹簧会产生反作用力后恢复原来的状态，若在电磁铁的铁芯上饶有铜质短路环后方可延时断开，直到自

保持电流或自保持电压消失后，触点才返回。

13、电磁型信号继电器：正常时衔铁3被弹簧拉住后，信号牌在水平位置，当线圈中流过电流时导致衔铁被吸住后，

信号排垂直释放并且停留在垂直位置后导致动静触点闭合导通回路。

14、电流速断保护：电流速断保护是反应两相间短路保护动作的回路，因此电流速断保护盒过电流保护共用一套继

电器，不必另装电流速断保护装置。

15、电力变压器的的差动保护动作内容：电力变压器内部故障时由于电流过大容易使绝缘油产生可燃性气体，严重

时会引起喷油、爆炸，于是应该迅速的切断电源，由于过电流保护存在时间延时，电流速度保护存在二次出线额死区导致速断保护起不到作用，因此规程规定对变压器要安装差动保护（大容量或油变压器）。

变压器差动保护原理。

当一次侧有电源时，流入变压器一次侧的电流为ig从而流出电流为ib，若ig-ib流入电流继电器后会使继电器动作，一般电流差几近为0，一般不会动作。若一次和二次的电流相加也会使继电器动作。

16、气体保护具有灵敏系数高、动作迅速、接线简单的特点，和速断、差动都是变压器的快速保护，属于主要保护，

而过电流保护具有延时、不能满足快速切除故障的要求，属于后备保护。

2.3.1 线路保护及设备保护：

1、电力线路过电流保护的动作时间考虑到后面相邻区段的后备保护，当后面相邻区段发生事故时，如果该相邻区

段本身的继电保护因故拒动，才由本区段过电流保护动作跳闸，时间一般设置为0.5—0.7s,过电流保护的动作时间一般在1.0—1,2S之间。

2、限时速断保护：

电力线路电流速断保护是按着躲过本线路末端三相最大短路电流整定计算的，由于线路的末端保护是电流达不到整定动作值，电流速断保护不会启动，于是便称为死区，在死区内发生短路保护时，一般由过电流保护动作跳闸，因此过电流保护是电流速断保护的后备保护，于是为了弥补这项缺陷应该在保护线路的基础上加上一个限时速断保护继电器。一般时间为0.5s 。

3、低电压保护：由于线路发生短路时会产生线路电压下降很多，三相电压严重不平衡，利用这一现象通过低电压

继电器来反映，以达到快速跳闸的目的。

4、对于两侧都有电源，而且能同时供电的电力线路，例如两侧都有电源的环网线路，通常设置方向保护从而使停

电范围降至最小的范围内，这类保护称为方向保护，例如方向过电流保护、或方向速断保护。

5、电动机的过负荷保护根据需要可动作于跳闸或作用于信号，有时可同时设置两套过负荷保护即一套保护作用于

跳闸，另一套保护作用于信号、对于2000KVA以上电动机普遍采用纵联差动保护，对于有时还装设单相接地故障的零序电流保护，反应电压降低的欠电压保护和同步电动机的失步保护。

6、对于中小容量的高压电容器，普遍采用电流速断、延时电流速断保护作为相间短路的保护，一般动作电流可取

电容器组而定的电流2—2.5倍，动作时间为0s,如为延时电流速断保护，动作电流可取电容器组额定电流的1—

1.5倍，动作时限为0.2S,以便避开电容器的合闸涌流。

7、如果被保护设备是电力变压器、电力电容器、电力电缆或室内电力线路则一但发生电流速断保护跳闸，不允许

合闸试送电，因为对于这一类保护设备和架空电力线路不一样，它们一旦发生短路故障，绝缘立即遭受击穿破坏，不可能瞬间恢复，如果盲目送电，必然再次出现更严重的击穿短路，使事故进一步扩大，造成更大的损失，有时甚至引起电气火灾。

8、变压器动作跳闸的原因有：

1、电力变压器内部发生事故、例如相间短路、或匝间短路

2、电力变压器的一、二次连线发生相间短路

3、电流互感器发生匝间短路或者二次回路出现断路、短路

9、对于继电保护的注意事项：

①相关人员应根据工作需要熟练的掌握继电保护与二次回路的工作原理、接线方式和运行注意事项

②变电所力应做到备有全部继电保护盒二次回路的有关图纸、并与实际相符

③继电保护的整定值和投入使用情况应详细列表写明，放置在明显便于查找的地方

④继电保护的投运或退出因根据调度部门的命令执行，并作好记录，具体执行时要填写操作票，并执行操作监护制度

⑤操作电源必须保证安全可靠、容量足够、在运行状态时不允许出现操作电源间断供电的情况，以免由于直流电源间断供电造成继电保护和自动装置拒动。

2.4.1 电力系统的自动装置

1、自动重合闸装置：由于发生事故、继电保护动作断路器自动跳闸后，能使断路器自动合闸的装置称为自动重合

闸装置。

2、要求：

①值班人员为操作断路器断开，自动重合闸bu应动作

②由于线路有故障，在值班员合闸后，自动重合闸bu应动作。

③由于继电保护动作引起开关跳闸，自动重合闸装置均应动作

④对于同一个故障，自动重合闸的动作次数应符合预先的规定，如一次重合闸就应只动作一次。

⑤当自动重合闸动作之后，应能自动复归，以备下一次线路故障

⑥当断路器处于不正常状态，重合闸应退出运行。

3、备用电源自动投入装置：

①只有在正常工作电源断路器跳闸后，方能自动投入备用断路器

②当正常工作电源断路器跳闸后，备用电源自投装置应只动作一次，若再跳则不启动

③当备用电源无电压时，自投装置不应动作

④当电压互感器的熔丝熔断时，自投不应动作。

2.6.1 变电所操作电源：

1、控制开关、继电保护、自动装置、信号设备所使用的电源称为操作电源，其要求是具有足够的可靠性。

2、操作电源分为两大类;①对于接线方式较为简单的小容量变电所用交流操作电源，对于重大的较为重要的变电所

用直流电源或镍镉直流电源。

交流操作电源跳闸回路;

发生短路时则短路电流通过变流器流过跳闸线圈后，导致常闭触点打开致使GL过流继电器和YT跳闸线圈、变流器的线圈串联导致开关跳闸。

2、站内的400V及33KV的储能电源都是用做直流电为开关的弹簧机构储能。

3、硅整流加电容储能的装置：若发生线路短路故障后，经过整流后未直流电源，有时可能不能满足跳闸线圈和继

电保护动作所需的电源，若加上电容后储能则可以触发开关跳闸，但是电容失效后会出现断路器拒动导致开关拒动，平时要加强巡视以备供电电源的可靠性。

4、铅酸电池直流电源：

蓄电池用来储存电量的，将电能转换为化学能再将化学能转换为电能，若电池放电时遇到电压或电量不足时，则可以使反向电流涌入电池，是可逆的行径，故电池也叫二次电池。但是由于内部容易短路、爆炸或气压较高，故安装安全阀后改进缺点，同时有体积更小的镉镍电池。