电力工程课件电力系统继电保护(二次系统).ppt

第六章 电力系统继电保护 电力系统概论 2 2020/11/6 第六章 电力系统继电保护 6.1 二次接线的基本概念和二次回路图 6.2 继电保护的基本知识 6.3 常用保护继电器 6.4 线路的电流保护 6.5 其他类型的继电保护 简介 3 2020/11/6 2020年 11月 6日 6.1 二次接线的基本概念 和二次回路图 4 2020/11/6 2020年 11月 6日 对一次设备的工作状态进行监视 、 测量 、 控制和保护的辅 助电气设备称为二次设备 。 变电所的二次设备包括测量仪表 、 控制与信号回路 、 继电 保护装置以及远动装置等 。 它们相互间所连接的电路称为二次 回路或二次接线 。 二次回路按照功用可分为控制回路 、 合闸回路 、 信号回路 、 测量回路 、 保护回路以及远动装置回路等；按照电路类别分为 直流回路 、 交流回路和电压回路 。 反映二次接线间关系的图称为二次回路图。二次回路的接 线图按用途可分为原理接线图、展开接线图和安装接线图 3种 形式。 5 2020/11/6 2020年 11月 6日 供配电系统的二次回路功能示意图如图所示。 6 2020/11/6 2020年 11月 6日 图中 ， 断路器控制回路的主要功能是对断路器进行通 、 断操作 ， 当线路发生短路故障时 ， 电流互感器二次回路有 较大的电流 ， 相应继电保护的电流继电器动作 ， 保护回路 做作出相应的动作 ， 一方面保护回路中的出口 (中间 )继电 器接通断路器控制回路中的跳闸回路 ， 使断路器跳闸 ， 断 路器的辅助触点启动信号系统回路发出声响和灯光信号； 另一方面保护回路中相应的故障动作回路的信号继电器向 信号回路发出信号 ， 如光字牌 ， 信号掉牌等 。 操作电源主要是向二次回路提供所需的电源。 电压、 电流互感器还向监测、电能计量回路提供主回路的电流和 电压参数。 7 2020/11/6 原理接线图 原理接线图用来表示继电保护 、 监视测量和自动装置等二 次设备或系统的工作原理 ， 它以元件的整体形式表示各二次设 备间的电气连接关系 。 通常在二次回路的接线原理图上还将相 应的一次设备画出 ， 构成整个回路 ， 便于了解各设备间的相互 工作关系和工作原理 。 6 10kV高 压线路电气 测量仪表原 理接线图 8 2020/11/6 6.2 继电保护的基本知识 9 2020/11/6 常用保护装置的类型 （ 1） 继电保护 。 继电保护是用各种不同类型的继电器按一定方式连 接和组合 ， 构成继电保护装置 。 在发生故障时能自动检测出故障 ， 并且迅速 、 及时地将故障区域从供电系统中切除 。 当系统处于不正 常运行 ， 如过载 、 欠电压等情况时 ， 能发出报警信号 ， 以便及时处 理 ， 保证安全可靠地供电 。 继电保护适用于要求供电可靠性较高的 高压供电系统中 。 （ 2） 熔断器保护 。 熔断器保护广泛适用于高 、 低压供电系统 。 由于 装置简单经济 ， 在供电系统中应用得相当普遍 。 但是它的断流能力 较小 ， 选择性差 ， 熔体熔断后更换不方便 ， 不能迅速恢复供电 ， 因 此在要求供电可靠性较高的场所不宜用 。 （ 3） 低压断路器保护 。 这种保护又称低压自动开关保护 。 由于低压 断路器带有多种脱扣器 ， 能够进行过电流 、 过负载 、 失电压和欠电 压保护等 ， 而且可作为控制开关进行操作 ， 因此在对供电可靠性要 求较高且频繁操作的低压供电系统中广泛应用 。 10 2020/11/6 电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气 元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或 发出信号的一种反事故自动装置。 一、继电保护的作用 自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使 其他非故障部分迅速恢复正常运行。 能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出 报警信号、减负荷或延时跳闸。 它的基本任务是： 11 2020/11/6 测量部分： 从被保护对象输入有关信号 ， 并与给定的整定 值进行比较 ， 决定保护是否动作； 逻辑部分： 根据测量部分各输出量的大小 、 性质 、 输出的 逻辑状态 、 出现的顺序或它们的组合 ， 进行逻辑判断 ， 以确 定保护装置是否应该动作； 执行部分： 根据逻辑部分做出的判断 ， 执行保护装置所担 负的任务 （ 跳闸或发报警信号 ） 。 二、继电保护的基本原理 图 6-1 继电保护装置组成方框图 断路器跳闸或 报警信号 12 2020/11/6 1 故障时电流上升，构成过电流保护； 2 故障时电压下降，构成低电压保护； 3 电压和电流比值的变化，构成阻抗（距离）保护； 4电压和电流相位角的变化，构成方向保护。 13 2020/11/6 继电保护装置的组成 继电保护装置是由若干个继电器组成的 ， 如图所示 ， 当线 路上发生短路时 ， 起动用的电流继电器 KA瞬时动作 ， 使时间 继电器 KT起动 ， KT经整定的一定时限后 ， 接通信号继电器 KS和中间继电器 KM， KM触头接通断路器 QF的跳闸回路 ， 使断路器 QF跳闸 。 14 2020/11/6 三、对继电保护的基本要求 （ 1）选择性： 保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中 切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的非故障 部分继续运行。 图 6-2 电力系统继电保护选择性说明图 k3 点 故 障 QF6 动 作 15 2020/11/6 （ 2） 快速性 （ 速动性 ） 保护装置在尽可能的条件下 ， 应尽快地动作切除事故 ， 以减少对用电设备的影响 ， 如果故障 能在 0.2s内切除 ， 则一般 电动机就不会停转 。 迅速的动作还能减轻对系统的破坏程度 ， 减轻对元件的损害程度 ， 减少用户在低电压下工作的时间和停 电时间 ， 加速恢复正常运行的过程 ， 提高系统的稳定性 。 （ 3） 可靠性 保护装置在其保护范围内发生故障时 ， 必须可靠动作 ， 不应 拒绝动作 ， 在不该动作的情况下就不应该误动作 。 为了满足可 靠性的要求 ， 保护装置接线应尽可能简单 ， 力求减少继电器接 点 ， 避免保护装置断线 、 短路 、 接地和错误的接线 ， 所有辅助 元件如连接端子 、 连接导线以及安装施工 ， 都应当十分可靠 。 16 2020/11/6 （ 4） 灵敏性： 指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运 行状态的反映能力 。 如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能 及时地反应动作 ， 即具有足够的反应能力 ， 说明保护装置的灵敏度高 。 保护装置灵敏与否 ， 一般都用灵敏系数来衡量 ， 灵敏系数大 ， 灵敏度 越高 。 对于反应故障时参数量增加的保护（如过电流保护）： sK 保 护 区 内 故 障 时 反 应 量 的 最 小 值 保 护 动 作 的 整 定 值 保 护 范 围 内 的 最 小 短 路 电 流 保 护 装 置 一 次 侧 动 作 电 流 对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）： 的最大值保护区内故障时反应量 保护动作的整定值 sK 17 2020/11/6 被保护的电气 设备 继电保护装置类型 最低灵敏度 Sp 变压器、线路 等 所有电气设备 过电流保护 5（如满足此要求将使保护复杂时，灵敏度可降为 1.25） 电流速断保护 2.0 后备保护 1.2（如满足此要求将使保护过 分复杂或在技术上难以实现时， 可仅按常见的运行方式和故障 类型校验灵敏度） 变压器 纵联差动保护 2.0 3 10kV电缆 线路 中性点不直接接地电力 网中的零序电流保护 1.25 3 10kV架空 线路 1.50 表 电流继电保护装置灵敏度 18 2020/11/6 6.2 常用保护继电器 19 2020/11/6 继电器是组成继电保护装置的基本元件 。 根据继电器反应的物理量分 ， 有电流继电器 、 电压继 电器 、 气体继电器等 。 根据继电器的工作原理分 ， 有电磁式 、 感应式等 。 按其反应参量变化情况分 ， 有过电流继电器 、 过电压 继电器 、 欠电压继电器等 。 按其与一次电路的联系分 ， 有一次式和二次式：一次 式继电器的线圈与一次电路直接相连 ， 二次式继电器的 线圈连接在电流互感器或电压互感器的二次侧 。 高压系 统应用的的保护继电器一般都属于二次式继电器 。 20 2020/11/6 电磁继电器作用原理 1铁心； 2衔铁； 3线圈； 4接点（触头）； 5弹簧 电磁式电流和电压 继电器在继电保护装 置中均为启动元件 ， 属于测量元件 。 一、 电磁型继电器 （ DL型） 21 2020/11/6 1电磁型电流继电器 （ KA） 结构：如图 6-3所示。 工作原理：当在继电器线圈中 通入电流 IK时，电磁铁产生的电 磁力 Fem。 当电磁力 Fem大于弹簧的反 作用力 Fsp和摩擦力 Ffr时，继电 器便产生动作。 图 6-3 电磁式电流继电器结构图 1线圈 2电磁铁 3钢舌片 4静触点 5动触点 6起动电 流调节转杆 7标度盘（铭牌） 8轴承 9反作用弹簧 10转轴 22 2020/11/6 动作电流： 能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器 的动作电流，用 Iop.K表示。 返回电流： 能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为 继电器的返回电流，用 Ire.K表示。 返回系数： 是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用 Kre表示，即 继电器动作后，减小 IK就能使继电器返回原位。 Kop Kre re I IK . . 对于过电流继电器， Kre 1，一般要求 Kre =0.8 0.9； 对于欠电流继电器， Kre 1，一般要求 Kre =1.06 1.2。 23 2020/11/6 2电磁型电压继电器（ KV） 其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统 中多用低电压（欠电压）继电器。 动作电压： 能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器 的动作电压，用 Uop.K表示。 返回电压： 能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为 继电器的返回电压，用 Ure.K表示。 返回系数： 是指继电器的返回电压与动作电压的比值。 说明： 低电压继电器的返回系数 Kre 1，一般为 1.25。 24 2020/11/6 3 时间继电器 (KT)的作用：使保护装置获得一定的延时 ， 以保证保护装置动作的选择性 。 当继电器的线圈接上工作电压 时 ， 经过一定的时间 ， 继电器的触点才动作 。 4. 中间继电器 (实质上是电压继电器 KM)的作用 : 5. 信号继电器 (KS)的作用：用于各保护装置回路中，作为 保护动作的指示信号，以提醒运行人员注意。 为了扩充保护装置出口继电器的接点数量 （一般有 8对） 和容量； 使触点闭合或断开时带有不大的延时 (0.4 0.8s)； 通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。 25 2020/11/6 二、感应 型继电器 （ GL型） 结构：如图 6-4所示。 感应系统： 由线圈 1、 带短路环 3的电磁铁 2和铝 盘 4组成， 它的动作是有 时限的； 电磁系统： 由线圈 1、 电磁铁 2和衔铁 15组成， 它的动作是瞬时的。 图 6-4 感应式电流继电器结构图 1 线圈 2 电磁铁 3 短路环 4 可转铝盘 5 钢片 6 可偏铝框架 7 调节弹簧 8 制动永久磁铁 9 扇形齿轮 10 蜗杆 11 扁杆 12 继电器触点 13 时限调节螺杆 14 速断电流调节螺钉 15 衔铁 16 动作电流调节插销 26 2020/11/6 GL型电流继电器的功能： 兼有电磁型电流继电器、时 间继电器、信号继电器和中间继电器的功能。 因此， 可用 感应型电流继电器实现过电流保护和电流速断保护，从而 使保护接线大大简化。 三、静态继电器 静态继电器是指用模拟电子电路及部分数字电路构成的 电子型继电器 ， 分为晶体管型和集成电路型继电器两类 。 静态继电器的 “ 静态 ” 是相对于电磁型继电器的 “ 触点 ” 动作而言的 ， 它的信息传递是通过 “ 0、 1”开关信息传递的 。 静态继电器是用硅材料为主构成的继电器 ， 因此又叫 “ 固体 ” 继电器 。 27 2020/11/6 各种继电器的表示符号和图形符号 28 2020/11/6 6.3 线路的电流保护 29 2020/11/6 一、保护装置的接线方式 接线系数： 在继电保护回路中， 流入继电器中的 电流 IK与对应电流互感器的 二次电流 I2的比值，称 为接线系数，即 2I I K Kw 30 2020/11/6 电流互感器与电流继电器之间的 接线方式 三相三继电器式完全星形接线 两相两继电器式不完全星形接线 两相三继电器式不完全星形接线 两相一继电器电流差式接线 31 2020/11/6 （ 1） 三相完全星形接线方式（ 三相三继电器式接线） 图 三相三继电器式接线 所用保护元件最多 所有短路电流都会通 过继电器反映出来 ， 产生 相应的保护动作 。 用于高压大接地电流系 统 （ 中性点直接接地 ） ， 保护相间短路和单相短路 。 电路 特点 w 1K 32 2020/11/6 （ 2）两相两继电器式接线和两相三继电器式接线 三相不完全星形接线方式 图 两相式接线 电路 特点 所用元件较少， KM 1 未接互感器的单相短路故障不能保护 采用两相三继电器接线提高灵敏度 用于小接地电流系统的相间短路保护 33 2020/11/6 （ 3）两相一继电器式接线（两相差式接线） 电路 特点 流入继电器的电流为两相 电流互感器二次侧电流之差 不同短路电流通过继电器 有不同的灵敏度。 Kw不同。 不能反应出第三相（ B相） 的单相接地短路故障 用于 6-10kV和高压电动机 的保护 caK III 正常运行或三相短路时： 发生 A、 C两相短路时： A、 B或 B、 C两相短路时： 3wK 2wK 1wK 34 2020/11/6 二 、 继电保护装置的操作电源 继电保护装置的操作电源，有 直流操作电源 和 交流操作电源 两大类。由于交流操作电源具有投资小、运行维护方便及二次回 路简单、可靠等优点，因此它在中、小型工厂应用最为广泛。 交流操作继电 保护装置 直接动作式 去分流跳闸式 35 2020/11/6 （ 1） 直接动作式 利用断路器操作机构内的 过电 流脱扣器 （ 跳闸线圈 ） YR作为 电流继电器直接动作于跳闸 ， 可 接成两相两继电器式或两相差式 接线 。 正常运行时 ， YR流过的 电流小于 YR的动作电流 ， 不动 作 。 当一次电路发生相间短路时 ， 短路电流反映到电流互感器的二 次侧 ， 流过 YR的电流达到动作 值 ， 使断路器 QF跳闸 。 这种接 线保护灵敏度低 . 直接动作式过电流保护电路 36 2020/11/6 （ 2） 去分流跳闸式 正常运行时 ， 电流继电器 KA的常闭接点将跳闸线圈 YR 短路 ， YR无电流流过 ， 断路 器 QF不会跳闸 。 而在一次电 路发生相间短路时 ， KA动作 ， 其常闭接点断开 ， 使 YR的短 路分流支路被去掉 （ 即 “ 去分 流 ” ） ， 电流互感器的二次侧 的电流全部流过 YR， 断路器 跳闸 。 这种接线简单 ， 灵敏度 较高 ， 但要求继电器的触点容 量较大 。 去分流跳闸式过电流保护电路 37 2020/11/6 当通过线路的电流大于继电器的动作电流 ， 保护装 置启动 ， 并用时限 (各个保护装置具有不同的延时动作时 间 -时间继电器 )保证动作的选择性 。 每一线路的过电流 保护除保护本线路外 ， 还对相邻下一线路起后备保护 。 越靠近电源的线路 ， 保护动作时限就越长 ， 称阶梯式时 限特性 。 短路离电源越远 ， 故障电流越小 。 三、过电流保护 38 2020/11/6 1. 过电流保护的原理和组成 定时限过电流保护的动作原理和组成（图 6-11） 图 6-11 定时限过电流保护的原理图和展开图 a）原理图 b）展开图 39 2020/11/6 当被保护线路中电流增大且超过 整定值时 ， 电流继电器启动 ， 同时 启动时间继电器 ， 待时间继电器延 时到预先整定时间 ， 保护装置动作 切除故障并报警 。 这种保护装置的 动作时间是预先整定的 ， 不随短路 电流大小的变化而变化 ， 因而称为 定时限 。 定时限过电流保护在工厂 供电系统中多采用两相式接线 （ 2 个电流继电器 ） 。 在短路故障切除 后 ， 继电保护装置除 KS外的其他所有 继电器都自动返回起始状态 ， 而 KS需 手动复位 。 40 2020/11/6 反时限过电流保护的动作原理和组成（图 6-12） 图 6-12 反时限过电流保护的原理图和展开图 a）原理图 b）展开图 41 2020/11/6 反时限过电流保护就是通过保护 装置的故障电流越大 ， 动作时间越 短 ， 而故障电流越小 ， 动作时间就 越长 。 这种保护装置由 GL型电流继 电器 （ 反时限 ） 组成 。 工作原理：在正常情况下 ， 电流 继电器通过正常工作电流 ， 其动断 触点闭合 ， 动合触点断开 ， 断路器 的跳闸线圈不会得电 。 发生短路时 ， 电流继电器 KA中流过的电流增大 ， 到达其动作值 ， 动合触点闭合 ， 接 通 YR， 动断触点断开 ， 去掉分流使 YR得电带动断路器跳闸 。 42 2020/11/6 2. 过电流保护装置的整定计算 动作电流： Iop IL.max 保护装置的动作电流 Iop应躲过线路的最大负荷电流 IL.max， 以免在最大负荷通过时保护装置误动作。 即 图 6-13 过电流保护的计算示意图 返回电流也应该躲过线路的最大负荷电流 ，以保证保护装置在 外部故障切除后，能可靠地返回到原始位置，避免发生误动作。 43 2020/11/6 定时限过电流保护的动作时限整定和配合 。 为了保证前后两级保护装置动作的选择性 ， 在后一级保护 装置的线路首端 k点发生三相短路时 ， 前一级保护的动作时间 应比后一级保护的动作时间要大一个时间差 ， 对于定时限保 护装置 ， 一般取 0.5s。 反时限过电流保护的动作时限整定和配合 。 为了保证各保护装置动作的选择性 ， 反时限过电流保护装 置也应该按照 阶梯原则 来选择 。 对反时限过电流保护装置 ， t 一般取 0.7s。 动作时限： 44 2020/11/6 动作时限： 应按“阶梯原则”整定（见图 6-14） ttt 21 s5.0t s7.0t 定时限过电流保护： 反时限过电流保护： 图 6-14 过电流保护整定说明图 a）电路 b）定时限过电流保护的时限整定 c）反时限过电流保护的时限整定 即 45 2020/11/6 过电流保护的评价： 优点： 既可作本级近后备，又可作下级远后备。 缺点： 越靠近电源端，定时限过电流保护的动作 时限反而越长，因此不能作为主保护；反时限过电 流保护的接线简单，但动作时限整定复杂。 46 2020/11/6 四 线路的过负荷保护 （ 补充 ） 线路的过负荷保护线路图 动作于信号 47 2020/11/6 五 电流速断保护 线路越靠近电源 ， 过电流保护的动作时限就越 长 ， 而短路电流也越大 ， 危害也越大 ， 这是过电 流保护的不足 。 国家规定 ， 当过电流保护动作时 限超过 0.5s-0.7s时 ， 应该装设瞬动的电流速断保护 。 电流速断保护是一种无时限的过电流保护 。 48 2020/11/6 1 电流速断保护的组成及整定 图 电流速断保护的原理图 电流速断保 护的动作电流必 须按 躲过它所保 护线路末端在最 大运行方式下发 生的短路电流来 整定 。 （ 大于 ） 保护范围 死区 49 2020/11/6 2瞬时电流速断保护的原理接线图 （图 6-18） 瞬时电流速断保护的评价： 优点： 简单可靠，动作迅速； 缺点： 其动作电流大于被保护范围 末端的短路电流，这使得保护装置不能 保护全段线路，出现一段“ 死区 ”。 在装设电流速断保护的线路上，必须 配备带时限的过电流保护。在电流速断 的保护区内，速断保护为主保护，过电 流保护为后备保护； 而在电流速断保护 的死区内，过电流保护为基本保护。 图 6-18 瞬时电流速断保 护的单相原理接线图 50 2020/11/6 按 GB50062 1992 电力装置的继电保护和自动装 置设计规范 规定；对 3 66kV电力线路 ， 应装设相间 短 路 保 护 、 单 相 接 地 保 护 和 过 负 荷 保 护 。 作为线路的相间短路保护 ， 主要采用带时限的过电流保 护和瞬时动作的电流速断保护 ( 按 规定 ， 过电流保护的时 限不大于 0.5 0.7s 时 ， 可不装设瞬时动作的电流速断保 护 ) 。 相间短路保护应动作于断路器的跳闸机构 ， 使断路 器跳闸 ， 切除短路故障部分 。 对可能经常过负荷的电缆线路 ， 按 GB50062 1992 规 定 ， 应装设过负荷保护 ， 动作于信号 。 51 2020/11/6 七、三段式过电流保护 由 瞬时电流速断保护 （第 段）、 带时限电流速断保 护 （第 段）和 定时限过电流保护 （第 段）配合构成的 一整套保护，称为三段式过电流保护。 1. 三段式过电流保护的保护范围及时限配合（ 图 6-21） 第 段与第二段联合： 为本线路的主保护。 第 段： 作为本线路的近后备和相邻线路保护的远后备。 某些情况下，可以只有两段保护。 52 2020/11/6 其他线路保护 方向保护 用于 35Kv以下两侧电源辐射型网络和单电源环形网络的主 保护 。 （ 方向继电器 ） 距离保护 35Kv电网的主保护 ， 及不要求全线速动的 110Kv以上电网的 主保护； 要求全线速动的 110Kv以上电网的后备保护 。 高频保护 1）利用电力线载波通讯技术： 50 300KHz 2）微波通讯： 3000 30000MHz 主要用于 220Kv以上线路的主保护，实现全线速动保护。 53 2020/11/6 6.4 其他类型的继电保护简介 54 2020/11/6 一 电力变压器的保护 1 变压器易产生的故障和不正常工作状态 变压器故障 及不正常工作状态 变压器故障 不正常工作状态 内部故障 线圈的相间短 路、匝间或层 间短路、单相 接地短路以及 烧坏铁心等。 外部故障 套管及引出线 上的短路和接 地。 过负荷、温升过 高以及油面下降 超过了允许程度 等。 55 2020/11/6 2. 变压器的保护装置 （ 1） 带时限的过电流保护装置 。 （ 2） 电流速断保护装置 。 主要是对变压器的内部故障 ， 如相间短路等进行保护 。 （ 3） 瓦斯保护装置 。 （ 4） 过负荷保护装置 。 （ 5）温度保护装置。 56 2020/11/6 3 电力变压器的瓦斯保护 瓦斯继电器有 浮筒式 和 开口杯式 。 瓦斯保护动作快 ， 灵敏度高 ， 结构简单 ， 并能反映 变压器油箱内的各种故障 ， 在工厂中使用相当广泛 ， 但 它不能反映变压器引出端子以上的故障 。 57 2020/11/6 FJ3-80型开口杯式瓦斯继电器的结构示 意图 1 盖； 2 容器； 3 上油杯； 4 永久 磁铁； 5 上动触点； 6 上静触点； 7 下油杯； 8 永久磁铁； 9 下动触点； 10 下静触点； 11 支架； 12 下油杯 平衡锤； 13 下油杯转轴； 14 挡板； 15 上油杯平衡锤； 16 上油杯转轴； 17 放气阀； 18 接线盒 变压器正常运行时 ， 上开口 杯 3及下开口杯 7都浸在油内 ， 均 受到浮力 。 因平衡锤的重量所产 生的力矩大于开口杯 （ 包括杯内 的油重 ） 一侧的力矩 ， 开口杯处 于向上倾斜的位置 ， 此时上 、 下 两对触点都是断开的 。 58 2020/11/6 当变压器内部发生轻微故障时 ， 电弧高温使油分解产生的气体聚 集在继电器的上部 ， 迫使继电器 内油面下降 ， 上浮子的开口杯 3 逐渐露出油面 ， 浮力逐渐减小 ， 上油杯因其中盛有残余的油而使 其力矩大于另一端平衡锤的力矩 而降落 ， 这时 上接点闭合而接通 信号回路 ， 这称之为 “ 轻瓦斯动 作 ” 。 当变压器内部发生严重故障时 ， 产生的大量气体或强烈的油流将 冲击挡板 14， 使下开口杯 7立刻向 下转动 ， 使 下触点接通跳闸回路 ， 这称之为 “ 重瓦斯动作 ” 。 59 2020/11/6 瓦斯保护的原理接线图 瓦斯保护动作快 ， 灵敏度高 ， 结构简 单 ， 并能反映变压 器油箱内的各种故 障 ， 在工厂中使用 相当广泛 ， 但它不 能反映变压器引出 端子以上的故障 。 60 2020/11/6 2020年 11月 6日 NSP712变压器差动保护 ， 适用于 110 kV及以下电压等级的双圈 、 三 圈变压器 ， 满足三侧差动的要求 。 主要功能： （ 1） 差动速断保护；比率差动保护， 采用二次谐波制动； （ 2） 复合电压过流保护；零序电压 保护；过负荷保护； （ 3） CT断线判别等功能。 典型应用： 国内由本公司实施的工程中已有数十 套运行于 220kV、 110kV和 35kV等各级 电压变电站和发电厂中。 61 2020/11/6 2020年 11月 6日 发电机保护 ： 差动保护，失磁保护，接地保护 母线保护 ： 差动保护 电动机保护 ： 差动保护，电流速断保护，接地保护 断路器失灵保护 ： 主要用于 110Kv以上线路的后备 保护（双跳闸回路与线圈） 电力电容器保护 ： 过流保护，差动保护，过压保护 62 2020/11/6 2020年 11月 6日 NSP711发电机保护装置，适用于 大、中、小型汽轮发电机、水轮 发电机、燃汽轮发电机等类型的 发电机直接上网接线方式、发电 机变压器组单元接线方式等。 NSP711适用的几种典型接线方式 为： （ 1）用于直接上网的发电机保 护 （ 2）用于大型发变组的发电机 专用保护 63 2020/11/6 2020年 11月 6日 主要功能 （ 1） 差动速断保护和比率差动保护，采用二次谐波制 动，复合电压闭锁过流； （ 2） 定子接地保护（ 1、电流型， 2、采用三次谐波零 序电压的 100%定子接地保护）； （ 3） 转子一点接地、转子两点接地，采用乒乓式开关 切换原理； （ 4） 失磁保护；过激磁保护，负序电流保护； （ 5） 匝间短路保护（横差纵向电压负序功率方向）； （ 6） 过压、欠压保护，过频、欠频保护； （ 7） 过负荷保护，过功率保护，逆功率保护，阻抗保 护，失步保护。 64 2020/11/6 2020年 11月 6日 PMH-150（ RADSS/S）母线差动 适用范围：适用于 110kV-500 kV 高压输电线路。 65 2020/11/6 2020年 11月 6日 WDGL-IV型微机电力故障录波监测装置 适用范围：主要用于对电网故障 事后的分析需要及对故障前后的 相关电量进行完整的记录，作为 分析事故的起因，继电保护和安 全自动装置动作情况，事故发展 过程的重要依据。 66 2020/11/6 2020年 11月 6日 LBD-MGR型微机发电机 变压 器组故障录波综合分析系统 主要用于电力变压器故障或异常工 况的电压 、 电流数据记录和有关保护 及安全自动装置动作顺序记录 ， 再现 故障和异常运行时的电气量变化过程 ， 并完成故障录波数据的综合分析 ， 为 确定故障原因 、 正确分析和评价保护 及自动装置的动作行为提供依据 。 67 2020/11/6 二 微机保护简介 传统的继电保护都是反映模拟量的保护，保护的功能完 全由硬件电路来实现；而微机保护是反映数字量的保护。 微机保护的特点 保护性能好； 灵活性大； 可靠性高 ； 调试维护方便 ； 易于获取附加功能 。 68 2020/11/6 微机保护装置的硬件构成 微机保护装置的硬件构成可分为以下六部分： 数据采集系统： 将模拟量输入量准确地转换为所需的数字量 ， 它由电压形成 、 模拟滤波 、 采样保持 、 多路转换 、 模数转换等 功能模块组成 。 微型计算机系统 ： 由微处理器 、 程序存储器 、 数据存储器 、 接口 芯片及定时器等组成 。 输入输出接口电路： 将各种开关量通过光电耦合电路 、 并行接口 电路输入到微机保护 ， 并将处理结果通过开关量输出电路驱动中间 继电器以完成各种保护的出口跳闸 、 信号警报等功能 。 通信接口电路： 微机保护的通信接口是实现变电站综合自动化的 必要条件 ， 因此 ， 每个保护装置都带有相对标准的通信接口电路 。 69 2020/11/6 人机接口电路： 包括显示、键盘、各种面板开关、打印 与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与变比等。 供电电源： 通常采用逆变稳压电源，即将直流逆变为交 流，再把交流整流为微机保护所需的直流工作电压。 微机保护装置硬件组成的基本框图如图 6-63所示。 图 6-63 微机保护装置的硬件组成框图