电力系统继电保护
电力系统中的继电保护
电力系统中的继电保护电力系统是现代社会不可或缺的重要基础设施之一，它能够为我们的生活和工作提供稳定可靠的电力供应。
然而，在电力系统的运行过程中，由于各种原因可能会出现故障，其中一些故障如果处理不当，就可能会导致更加严重的事故和影响。
因此，电力系统中的继电保护起到了至关重要的作用。
本文将从继电保护的定义、功能和分类等方面进行介绍，希望能够帮助读者更深入了解这一重要的领域。
一、继电保护的定义继电保护是指利用电力系统中的电气量或非电气量信息，通过对变电站、电缆、线路等实施保护手段，使故障隔离在故障地点或其附近的一种电力安全保护措施。
它是一种自动电气装置，能够监视电力系统的运行状态，在设备出现故障时能够及时检测并切断故障部分，确保安全、稳定、可靠的电力供应。
继电保护的主要作用是保护电力系统各种设备的电气安全和稳定运行，减少事故损失，提高电力系统的可靠性和安全性。
它能够对电力系统中的故障进行快速检测和识别，并采取相应的措施防止事故的扩大。
同时，继电保护还能够对设备进行监测和保护，在设备出现故障时能够及时切断电源，从而避免事故的发生。
二、继电保护的功能1.测量功能：继电保护具有测量、计算电量、电流、电压等参数的能力，通过对电气量的监测和测量，能够快速发现电力系统中的故障。
2.判断功能：通过比较测量数据和预设值，继电保护能够对电力系统运行状态作出判断，判断是否出现异常。
3.保护功能：继电保护能够根据判断结果，采取相应的保护措施，保护电力系统设备的运行安全和稳定性。
4.信号传输功能：继电保护能够将故障信息及时传输到相关设备，如断路器、遥信等，使得故障信息能够在电力系统中快速传递。
5.指示功能：通过指示灯、显示屏等方式，将故障信息以人能够识别的方式呈现出来，加快处理速度。
三、继电保护的分类1.按照保护方式分类继电保护可以按照保护方式的不同进行分类，常见的有过电压保护、欠电压保护、过流保护、接地保护、差动保护等。
2.按照保护范围分类继电保护还可以按照保护范围的不同进行分类，常见的有发电机保护、变压器保护、电缆保护、线路保护等。
电力系统继电保护的定义
电力系统继电保护的定义电力系统继电保护是指利用继电器和保护装置对电力系统中的故障进行检测、定位和隔离的一种技术手段。
其主要目的是保证电力系统的安全运行，防止故障扩大，保护设备免受损害，并提高电力系统的可靠性。
电力系统继电保护的定义涵盖了两个方面，即继电保护和电力系统。
继电保护是指利用继电器进行电力系统故障检测和隔离的技术手段，而电力系统则是指由发电机、输电线路、变电站和配电网等组成的供电系统。
继电保护的任务是根据电力系统运行状态和故障情况，通过判断故障类型和位置，及时采取措施隔离故障，保护设备和人员的安全。
电力系统继电保护的工作原理是通过测量电力系统中的电流、电压和频率等参数，以及利用保护装置提供的故障判断条件，实现对电力系统故障的检测和定位。
当电力系统发生故障时，继电保护装置会根据事先设定的保护动作条件，判断故障的类型和位置，并通过控制电力系统的开关装置，将故障隔离，保护设备和电力系统的安全运行。
电力系统继电保护的主要功能包括过电流保护、距离保护、差动保护和变压器保护等。
过电流保护主要用于检测电力系统中的短路故障，通过测量电流大小和持续时间，判断故障的严重程度，并采取相应的保护措施。
距离保护是指根据电力系统中的电流和电压等参数，利用计算方法判断故障的位置，并进行保护。
差动保护是指通过测量电力系统中不同位置的电流，判断故障的类型和位置，并进行保护。
变压器保护是指针对电力系统中的变压器设备，通过测量变压器的电流、电压和温度等参数，判断变压器的工作状态，及时采取保护措施，防止变压器损坏。
电力系统继电保护的设计原则主要包括可靠性、快速性和灵活性。
可靠性是指继电保护系统能够正确地检测和定位电力系统中的故障，并采取相应的保护措施。
快速性是指继电保护系统能够在故障发生后的最短时间内做出反应，并隔离故障，以减少对电力系统的影响。
灵活性是指继电保护系统能够根据电力系统的变化，及时调整和优化保护参数，以适应不同工况和故障情况。
电力系统继电保护
、继电保护装置的作用：能反应电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号。
2、继电保护装置的基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。
选择性：系统发生故障时，要求保护装置只将故障设备切除，保证无故障设备继续运行，从而尽量缩小停电围，保护装置这样动作就叫做有选择性。
快速性：目前，断路器的最小动作时间约为0.05～0.06秒。
110KV 的网络短路故障切除时间约为0.1～0.7秒；配电网络故障切除的最小时间还可更长一些，其主要取决于不允许长时间电压降低的用户，一般约为0.5～1.0秒。
对于远处的故障允许以较长的时间切除。
灵敏性：保护装置对它在保护围发生故障和不正常工作状态的反应能力称为保护装置的灵敏度。
可靠性：保护装置的可靠性是指在其保护围发生故障时，不因其本身的缺陷而拒绝动作，在任何不属于它动作的情况下，又不应误动作。
保护装置的选择性、快速性、灵敏性、可靠性这四大基本要相互联系而有时又相互矛盾的。
在具体考虑保护的四大基本要求时，必须从全局着眼。
一般说来，选择性是首要满足的，非选择性动作是绝对不允许的。
但是，为了保证选择性，有时可能使故障切除的时间延长从而要影响到整个系统，这时就必须保证快速性而暂时牺牲部分选择性，因为此时快速性是照顾全局的措施。
3、继电保护的基本原理继电保护装置的三大组成部分：一是测量部分、二是逻辑部分、三是执行部分。
继电保护的原理结构图如下：第一章电网相间短路的电流电压保护一、定时限过流保护的工作原理及时限特性1、继电保护装置阶梯形时限特性：各保护装置的时限大小是从用户到电源逐级增长的，越靠近电源的保护，其动作时限越长，用t1、t2、t3分别表示保护1、2、3的动作时限则有t1>t2>t3，它好比一个阶梯，故称为阶梯形时限特性。
定时限过流保护的阶梯形时限特性如下图：二、电流电压保护的常用继电器1、继电器的动作电流：使继电器刚好能够动作的最小电流叫继电器的动作电流Id.j。
电力系统继电保护
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§1-2 保护装置构成基本原理和组成 一、保护装置的原理
利用发生故障时，电力系统的一些基本参数（电流、 电压、相角）与正常运行时的差别来实现保护。 二、构成 1、测量单元：测量被保护元件运行参数的变化，并 与保护的整定值进行比较 2、逻辑单元：对测量单元送来的信号进行综合判断， 决定保护装置是否需要动作。 3、执行单元：根据逻辑单元的决定，发出信号或跳 闸命令 故障参数量→测量→逻辑→执行→跳闸或信号脉冲
带自保持，手动复归；
带自保持线圈，自动复归。
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⑤信号继电器 用途：用来指示保护装置的动作，同时接通灯光、 音响信号。 结构：吸引衔铁式（DX-11型） 原理：线圈通电动作（触点闭合，掉牌） 自保持（机械自保持）,手动复归 类型：串联信号继电器（电流型） 并联信号继电器（电压型） DXM-2A：磁力自保持灯光显示代替机械掉牌 干簧触点工作线圈、复归线圈（极性不能反接）
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线圈电压消失→弹簧1作用→衔铁、连杆立即返回原 位（摩擦离合器使主传动轮不能带动延时机构，复 归不延时） 动作时间整定：改变静触点位置（9a与9b之间距离） 特点：线圈短时通电（可缩小继电器尺寸），若通 电时间>30s，需在线圈回路串接一个附加电阻 （P121图8-7）
正常起动→Rf被短接 动作后→Rf串接，保证热稳定 ④中间继电器 用途：增加触点数量和容量，动作和返回可带不大 的延时，可以构成自保持回路 结构：吸引衔铁式（DZ-10系列）
第一章电力系统继电保护概述
§1-1 继电保护的作用 一、电力系统的组成及其生产特点
电力系统变电站的继电保护
电力系统变电站的继电保护电力系统变电站的继电保护是指为了保障电力系统运行安全、确保电力设备正常运行而采取的保护措施。
继电保护系统主要用于检测电力系统中出现的故障情况，并及时采取措施将故障隔离，从而保护电力设备和电力系统的安全运行。
一、继电保护的作用继电保护的主要作用是实现对电力设备的保护，包括对电力设备的过载、短路、接地故障等进行检测，并采取应急措施保护电力设备。
继电保护还可以对电力系统进行各种故障情况的定位和识别，帮助维修人员准确定位故障点，提高故障排除速度。
继电保护还可以记录电力系统的运行数据，提供运行状态的检测和分析。
二、继电保护的原理继电保护的工作原理是基于电力系统中的各种故障情况对电流、电压等物理量的变化进行检测和判断。
继电保护系统主要由继电保护元件和辅助设备两部分组成。
继电保护元件包括电流互感器、电压互感器、继电器等，用于对电力系统中的电流和电压进行检测和判断。
辅助设备包括接线板、显示器等，用于继电保护系统的配电和显示。
三、继电保护的分类根据对电流、电压进行检测的方式，继电保护可分为电流保护和电压保护两种。
电流保护主要用于检测电流的变化情况，可以对电力设备的过载情况进行判断。
电流保护主要包括过载保护和短路保护。
电压保护主要用于检测电压的变化情况，可以对电力设备的接地故障等情况进行判断。
电压保护主要包括接地保护和欠压保护。
四、继电保护的操作继电保护系统需要对电力系统中的各种故障情况进行判断，并及时采取措施进行保护。
当继电保护系统检测到电力设备的过载情况时，会发出报警信号，并同时切断电力系统与电力设备的连接，防止过载现象继续发生。
当继电保护系统检测到电力设备的短路情况时，会立即切断电力设备与电力系统的连接，以防止短路现象对电力设备造成损害。
当继电保护系统检测到电力设备的接地故障等情况时，会发出警报并立即采取措施将故障隔离，保护电力设备的安全运行。
五、继电保护的发展趋势随着电力系统的规模不断扩大和电力设备的形式不断更新，继电保护系统也在不断发展。
电力系统继电保护-张保会
电力系统继电保护-张保会电力系统继电保护是指在电力系统中，为了保护电力设备和电力系统的安全稳定运行，采用继电器作为执行元件，通过测量电力系统的电流、电压、频率等参数，对电力设备进行保护和控制的一种技术手段。
张保会是一位电力系统继电保护领域的专家，他在该领域有着丰富的经验和深入的研究。
他的研究主要集中在电力系统继电保护的理论和实践应用方面。
电力系统继电保护的主要功能包括：1. 过电流保护：监测电力系统中的电流，当电流超过设定的阈值时，继电器将发出信号，触发保护动作，以保护电力设备免受过电流损害。
2. 过电压保护：监测电力系统中的电压，当电压超过设定的阈值时，继电器将发出信号，触发保护动作，以保护电力设备免受过电压损害。
3. 频率保护：监测电力系统中的频率，当频率超过或低于设定的阈值时，继电器将发出信号，触发保护动作，以保护电力设备免受频率异常损害。
4. 差动保护：监测电力系统中的电流差值，当电流差值超过设定的阈值时，继电器将发出信号，触发保护动作，以保护电力设备免受电流差动损害。
5. 跳闸保护：当电力系统中发生故障或异常情况时，继电器将发出信号，触发断路器跳闸，以切断电力设备与故障之间的连接，防止故障扩大。
张保会在电力系统继电保护领域的研究成果包括：1. 提出了一种基于人工智能的继电保护算法，能够准确判断电力系统中的故障类型，并及时触发保护动作，提高系统的可靠性和安全性。
2. 开发了一种高精度电流传感器，能够实时测量电力系统中的电流，并将数据传输给继电器，实现对电流的精确保护。
3. 设计了一种智能化的继电保护装置，能够自动识别电力系统中的故障位置，并进行快速的保护动作，提高系统的响应速度和可靠性。
总结来说，电力系统继电保护是保护电力设备和电力系统安全稳定运行的重要技术手段，张保会在该领域的研究和应用方面做出了重要贡献，提高了电力系统的可靠性和安全性。
电力系统继电保护
2.5 说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证保护动作的选择性？依靠什么环节保证保护动作的灵敏度性和速动性？电流速断保护的动作电流必须按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定，即靠电流整定值保证选择性。
它不能保护线路全长，只能保护线路全长的一部分，灵敏度不够。
限时电流速断的整定值低于电流速断保护的动作短路，按躲开下级线路电流速断保护的最大动作范围来整定，提高了保护动作的灵敏性，但是为保证下级线路短路时不误动，增加一个时限阶段的延时，在下级线路故障时由下级的电流速断保护切除故障，保证它的选择性。
电流速断和限时电流速断相配合保护线路全长，速断范围内的故障由速断保护快速切除，速断范围外的故障则必须由限时电流速断保护切除。
速断和限时速断保护的配合，既保证了动作的灵敏性，也能够满足速动性的要求。
2.6为什么定时限过电流保护的灵敏度动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路全长且保护相邻线路全长，可以起远后备保护作用。
当远处短路时，应保证离故障点最近的过电流保护最先动作，即要求保护在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流逐级增加。
否则，会出现越级跳闸、非选择性动作现象。
电流速断只保护本线路的一部分下一级线路故障时它不会动作因而灵敏度不需要逐级配合。
2.10 在中性点非直接接地系统中，当两条上下、级线路安装相间短路的电流保护时，上级线路装在A 、C 相上，而下级线路装在A 、B 相上，有何优缺点？当两条线路并列时，这种安装方式有何优缺点？以上串、并两种线路，若采用三相星形接线，有何不足？在中性点非直接接地系统中，允许单相接地时继续短时运行，在不同线路不同相别的两点接地形成两相短路时，可以只切除一条故障线路，另一条线路继续运行。
电力系统继电保护基础知识
Chapter 2 电力系统继电保护基础知识
§2.1 继电保护的系统配置与继电特性 §2.2 继电保护用电力互感器和输入变换器 §2.3 微机继电保护装置的基本构成原理
§2.1 继电保护的系统配置与继电特性
2.1.1 继电保护的系统配置与保护范围
５－电动机
２－变压器
３－母线
KreIre/Iop
过量继电器的返回系数恒小于1； 欠量继电器的返回系数恒大于1。
一般要求过量继电器（ 0.85≤Kre <1,0.9~0.95）；欠量继电器 （1<Kre≤1.2） 。
§2.2 继电保护用电力互感器和输入变换器
➢继电保护输入信号的类型与特点 ⒈ 类型：电压、电流；交流、直流；电量、非电量 ⒉ 特点：幅值变化范围大，衰减直流分量、丰富的 高次谐波分量
正确地动作。 多路模拟量输入
变换
低通
信号
及
滤波采样Βιβλιοθήκη 模数 变换提保供存数据给用RAM数回字路核，5心人机以对部话接及口件部件其进他行回处路理。
电压
ALF
S/H
A/D
形成
人机对话接口部件
总
的继电器的动作。 存放程序用
EPROM/
指示灯LED 键盘
接打印机
线
Flash Memory
打印机接口
人机对话接口部件
形。
作业： 1. 为什么电流互感器二次侧不能开路？
第二章 结束
电压互感器的工作特点和要求
(1) 电压互感器的一次侧与高电压路并联，因此， 其一次工作电压只取决于接入点的一次电压。
(2) 电压互感器的二次回路不允许短路，否则会产 生危险的短路电流，并烧毁电压互感器，因此， 通常装有保护熔断器
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电力变压器的继电保护
电力变压器的纵联差动保护 纵差保护灵敏系数的校验 Ksen=Ik.min/Ik.act Ksen ≥ 2
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电力变压器的继电保护
电力变压器装设的纵联差动保护的要求 并列运行的变压器,容量为6.3MVA以上 单独运行的变压器,容量为10MVA以上
由于带负荷调整分接头而产生的不平衡电流
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电力变压器的继电保护
电力变压器的纵联差动保护 纵差保护起动电流的整定原则 大于变压器的最大负荷电流IL.max
Iact=Krel*IL.max
Krel -----可靠系数，一般取1.3
躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流
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电力变压器的继电保护
变压器装设瓦斯保护的要求 800KVA及以上的油浸式变压器
400KVA及以上的车间内油浸式变压器
带负荷调压的油浸式变压器的调压装置
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电力变压器的继电保护
电力变压器的纵联差动保护
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差动保护
电动机的单相接地保护 零序电流保护
电动机的过负荷保护
电动机的低电压保护
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电动机的继电保护
电动机电流速断保护 整定原则 躲开电网全压和转子回路中不串接起动电阻时，电 动机的起动电流 躲开电网故障瞬间，由电动机供给电网的冲击电流 动作电流：Ik.act=KrelIs.max 灵敏系数：Ksen=IM.min/Ik.act≥2
KMs--自起动系数 Krel--可靠系数 Kre--返回系数
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电力变压器的继电保护
电力变压器的电流和电压保护
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电力变压器的继电保护
电力变压器的电流和电压保护 复合电压起动的过电流保护 此保护是低电压起动过电流保护的发展,是在低电压起 动过电流保护中将三个低电压继电器改为一个负序电 压继电器和一个接于线电压上的低电压继电器组成. 负序电压元件的整定 Uact=(0.06-0.12)UN.T
零序电压保护
中性点装放电间隙加零序电流保护 过负荷保护
过励磁保护 其它保护
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电力变压器的继电保护
瓦斯保护 油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破 坏引起的经电弧电阻的接地短路）时由于故障点电流 和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部 受热而分解产生气体，气体从油箱流向油枕的上部 故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量气体，同时 夹杂的油流冲向油枕上部。
复合电压起动的过电流保护,一般用于升压变压器
负序电流及单相式低电压起动的过流保护,一般用于 65MVA及以上的升压变压器
阻抗保护,升压变及系统联络变采用上述保护不满足 拉法基瑞安四川分公司 自我管理 Slide 7 灵敏性和选择性时采用
电力变压器的继电保护
电力变压器应装设的保护 外部接地短路时的保护 零序电流保护
切除按照安全技术条件或工艺过程的特点，在电压 恢复时不允许自起动的电
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电动机的继电保护
电动机的低压保护 起动电压：Uact=(0.6-0.7)UN
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电动机的继电保护
END
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Ik.act=Krel*Iub.max
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Krel -----可靠系数，一般取1.3
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电力变压器的继电保护
电力变压器的纵联差动保护 纵差保护起动电流的整定原则
不论采用哪一原则，都须能够躲过变压器的励磁涌 流的影响，通常情况下Iact≥1.3IN.T时,才能躲过励磁涌流 的影响。最后还应经过现场的空载合闸试验加以检验 。
电力变压器的不正常运行方态 变压器外部相间短路引起的过电流 变压器外部接地短路引起的过电流和中性点过电压
负荷超过额定容量引起的过负荷 由于漏油等原因引起的油面降低
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电力变压器的继电保护
电力变压器应装设的保护 瓦斯保护 纵联差动保护或电流速断保护 外部相间短路时的保护 过电流保护,一般用于降压变压器
灵敏系数：Ksen=3I0C.min/Iact≥2 Krel----可靠系数，取4-5
的接地电容电流
3I0cd------外部发生接地故障时，被保护电动机
3I0C.min-----电动机单相接地时，最小接地电容电流
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电动机的继电保护
电动机过负荷保护 动作电流：Iact=Krel/kreIN Krel---可靠系数，1.1-1.2
Kre----反回系数，0.8-0.9
保护动作时限大于电动机带负荷起动的时间,一般取10-15s
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电动机的继电保护
电动机的低压保护 电动机的低电压保护不是为了反应内部故障，其功能 是：
保证是动机的自起动
防止自起动时，由于反抗力矩大于起动力矩而使电 动机过热。
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电动机的继电保护
电动机差动保护 当电动机容量2MW以上时，采用纵差保护作为电动 机的主保护。 动作电流：Iact=(1.5-2)IN
灵敏系数：Ksen=IM.min/Iact≥2
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电动机的继电保护
电动机的单相接地保护 中性点不直接接地电网中,当电动机容量小于2MW接 地电容电流大于10A，或容量2MW及以上,接地电容电 流大于5A时,应装设接地保护. 动作电流：Ik.act=Krel3I0cd
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电力变压器的继电保护
开口杯档板式气体继电器
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电力变压器的继电保护
开口杯档板式气体继电器 轻瓦斯保护 油箱内部轻微故障时，少量的气体上升后聚集在瓦 斯继电器的上部，迫使油面下降从而发生轻瓦斯保护 动作信号。
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电动机的继电保护
电动机的不正常工作状态 过负荷引起的过电流 产生原因 机械部分过负荷 电压、频率降低使转速下降 电动机的起动和自起动时间很长
缺相运行
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电动机的继电保护
电动机应装设的保护 电动机的相间短路保护 电流速断保护
执行部分： 执行逻辑部分的判断，完成保护装置所担负的任务 。
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电力继电保护的基本要求
选择性 保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除
速动性 快速切除电力系统中的故障元件
灵敏性 可靠性 对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能 力
不能拒动，也不能误动
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电力变压器的继电保护
电力变压器的故障类型 分为油箱内和油箱外故障 油箱内故障 绕组的相间短路、接地短路、匝间短路、铁芯烧损等
油箱外故障 套管和引出线上发生相间短路和接地短路
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电力变压器的纵联差动保护
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电力变压器的继电保护
电力变压器的纵联差动保护 由于变压器高低压侧额定电流不同，为了保证纵差 保护的正确工作，需选择两侧CT的变比，使得正常运 行和外部故障时，两个二次电流相等。 I’2= I”2 =(I’1/nCT1)= (I”1/nCT2) 或 nCT1/ nCT1 =I”1/I’1=nT
电流保护：故障时电流参数的变化
电压保护：故障时电压参数的变化
距离保护：故障时阻抗参数的变化
非电量保护：故障时非电量参数的变化
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继电保护装置的组成
测量部分： 测量被保护对象输入的有关电气量 逻辑部分： 根据测量部分得到的电气量，使保护装置按一定的 逻辑关系进行判断被保护对象的运行状态
过电流保护起动电流的整定原则
躲开变压器可能出现的最大负荷电流IL.max
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电力变压器的继电保护
电力变压器的电流和电压保护 过电流保护起动电流起动电流的整定原则 并列运行的变压器 Iact=Krel/Kre*n/(n-1)IN.T
降压变压器
需考虑低压侧负荷电动机自起动时的最大电流 Iact=KrelKMs/Kre*IN.T KMs--自起动系数 Krel--可靠系数
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Kre--返回系数
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电力变压器的电流和电压保护
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电力变压器的继电保护
电力变压器的电流和电压保护 低电压起动的过电流保护的整定原则 电流元件的整定：Iact=Krel/Kre*IN.T
电压元件的整定：Uact=0.7UN.T