电力系统继电保护复习资料

1.距离保护的定义和基本原理

  距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反映故障点与保护安装处的距离而工作的保护。

  基本原理：按照几点保护选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在线路MN内部故障时，保护装置才应立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外的正方向短路时，保护装置不应动作。

  与电流速断保护一样，为了保证在下级线路出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于线路全长的保护范围，用整定距离Lset表示。

   当系统发生故障时，首先判断故障的方向，若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护安装处的距离Lk，并将Lk与Lset比较，若Lk小于Lset，说明故障发生在保护范围以内，这时保护应立即动作，跳开相应的断路器；若Lk大于Lset，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。

   通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接测量和判断故障距离。

2.方向圆特性的优点与缺点：优点：阻抗元件本身具有方向性，只在正向区内故障时动作，反方向短路时不会动作。缺点：动作特性经过坐标原点，在正向出口或反向出口短路时，测量阻抗Zm的阻抗值都很小，都会落在坐标原点附近，正好处于阻抗元件临界动作的边沿上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短路时误动的情况

2.几种继电器的方式：

    电抗特性：动作情况只与测量阻抗中的电抗分量有关，因而它有很强的耐受过渡电阻的能力。但是它本身不具方向性，且在负荷阻抗下也可能动作，所以通常它不能应用，而是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗元件。

  电阻特性：通常也与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗元件。

3.测量阻抗：Zm定义为保护安装处 测量电压与测量电流的比值。

  动作阻抗 ：是阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗Zop。

  Zset的阻抗角称为最灵敏角。最灵敏角一般取为被保护线路的阻抗角。

  短路阻抗：单位长度线路的复阻抗与短路距离的乘积。

  整定阻抗：Zset=Z1*Lset。

  负荷阻抗：电力系统正常运行时，Um近似为额定电压，Im为额定电流，Zm为负荷阻抗。

4.负荷阻抗与短路阻抗的区别：负荷阻抗的量值较大，其阻抗角为数值较小的功率因数角，阻抗特性以电阻性为主。短路阻抗的阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大，阻抗特性以电感特性为主。

5.测量电压的选取和测量电流的选取：要取故障环路上的电压、电流。

为保护接地短路，取接地短路的故障环路为相—地故障环路，测量电压为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流，由它们算出的测量阻抗能准确反映单相接地故障、两相接地故障和三相接地短路情况下的故障距离，为接地距离保护接线方式。

  对于相间短路，故障环路为相相故障环路，取测量电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差，有它们算出的测量阻抗能够准确地反映两相短路、三相短路和两相短路接地情况下的故障距离，称为相见距离保护接线方式。

6，距离保护的构成和各部分的作用：距离保护一般有启动、测量、振荡闭锁、电压回路短线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成。1，启动部分：用来判别系统是否发生故障。2，测量部分：是距离保护的核心，对它的要求是在系统故障的情况下，快速准确地测量出故障的方向和距离，并与预先设定的保护范围相比较，在区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。3，振荡闭锁部分：在电力系统发生振荡时，因为不是短路，距离保护不应动作。但是振荡时的电压、电流幅值周期性的变化，有可能导致距离保护误动作。为防止保护误动作，要求该元件准确判别系统振荡，并将保护闭锁。4，电压回路断线部分：电压回路断线时，将会造成保护测量的电压消失，从而可能使距离保护的测量部分出现误判断，这种情况下应该要求各部分将保护闭锁，以防止出现不必要的误动作。5，配合逻辑部分：该部分用来时限距离保护各个部分之间的逻辑配合以及三段式距离保护中各段之间的时限配合。6，出口部分：包括跳闸出口和信号出口，在保护动作接通跳闸回路并发出相应的信号。

7,对距离保护的评价：1，由于同时利用了短路时电压，电流的变化特征，通过测量故障阻抗来确定故障所处的范围，保护区稳定，灵敏度高，动作情况受电网运行方式变化影响小，能够再多侧电源的高压及超高压复杂电力系统中应用。2，由于只利用了线路一侧短路时电压电流的变化特征，距离保护1段的整定范围为线路全程的80%-85%，这样在双侧电源线路中，有30%-40%的区域内故障时，只有一侧的保护能无延迟地动作，另一侧保护须经0.5S的延时后跳闸；在220KV级以上电压等级的网络中，有时候不能满足电力系统稳定性对短路切除快速性的要求，因此还应配备能够全线快速切除故障的纵联保护。3，距离保护的阻抗测量原理，除可以应用于输电线路的保护外，还可以应用于发电机变压器保护中，作为后备保护。4相对与电流电压保护来说，距离保护的构成接线算法都比较复杂，装置自身的可靠性稍差。

7.振荡闭锁的措施和要求：措施：1，利用短路时的负序、零序分量或电流突然变化时短时开放保护实现振荡闭锁,2，利用阻抗变化率的不同来实现振荡闭锁3利用动作的延时来实现振荡闭锁。要求：1系统发生全相或非全相振荡时保护装置不应误动作跳闸。2系统在全相或非全相振荡过程中，被保护线路发生各种类型的不对称故障，距离保护应有选择性的动作跳闸。3系统在全相振荡过程中在发生三相故障时，保护装置应可靠动作跳闸，并允许带短延迟。

  克服过渡电阻的措施：采用能容许较大的过渡电阻而不至于拒动的测量元件动作特性，是克服过渡电阻的主要措施。1偏移动作特性在+R轴方向上所占的面积比方向阻抗动作特性大，耐受过渡电阻能力强，若在+R方向上偏移一个角度，则面积更大，耐受过渡电阻能力更强。2,四边形特性测量元件有较好的耐受过渡电阻能力，上边适当的向下倾斜一个角度可有效避免稳态超越问题3利用不同动作特性进行复合，可以获得较好的抗过渡电阻动作特性。

11.线路串补电容对距离保护的影响：串联补偿电容后，短路阻抗与短路距离之间不再成线性正比关系，此线性关系被破坏，将使距离保护无法正常测量故障距离，对其正常工作产生不利影响。

  减小其影响的措施：1采用直线型动作特性克服反方向误动；2用负序功率方向元件闭锁误动的距离保护；3选取故障前的记忆电压作为参考电压克服串联补偿电容的影响；4通过整定计算来减小串联补偿电容的影响。

12.影响距离保护正常工作的因素：（接地点的过渡电流——影响最大；系统震荡，电流互感器）系统震荡；短路点过渡电阻；线路串联补偿电容；短路电压、电流的非工频分量。

13.工频故障分量的概念：故障分量的特点：故障分量仅在故障后存在，非故障状态下不存在故障分量；故障点的故障电压最大、系统中性点的故障分量电压为零；保护安装处的故障分量电压、电流间相位关系由保护安装出到被测系统中性点间的阻抗决定，且不受系统电动势和短路点过渡电阻的影响；故障分量于非故障状态，但仍受非故障状态运行方式的影响。包括工频故障分量和故障暂态分量。正方向故障动作特性：在正方向故障时，特性圆的直径很大，有很强的运行过渡电阻能力。此外，尽管过渡电阻仍影响保护的动作范围，但由于△I'一般与△I同相位，过渡电阻呈电阻性，与R轴平行，不存在由于对侧电流助增引起的稳态超越问题。反方向故障动作特性：由于动作的区域在第一象限而测量阻抗—Zm位于第三象限，所以继电器不可能动作，具有明确的方向性。

14.工频故障分量距离保护又称为工频变化量距离保护，是一种通过反映工频故障分量电压电流而工作的距离保护。

工频故障分量距离保护的特点：1距离继电器以电力系统故障引起的故障电压电流为测量信号，不反应故障前的负荷量和系统震荡，动作特性基本上不受非故障状态的影响，无需加振荡闭锁2距离继电器仅反映故障中的工频稳态量，不反应其中的暂态分量，动作性能较稳定3距离继电器的动作判据简单，因为实现方便，动作速度较快；4距离继电器具有明确的方向性，既可以作为距离保护又可以作为方向元件使用5距离继电器本身具有较好的选相能力。

应用：鉴于以上特点，工频故障分量距离保护可以作为快速距离保护的I段，用来快速地切除I段范围内的故障。此外，它还可以与四边形特性阻抗继电器复合组成复合继电器，作为纵联保护的方向元件。（它不能用于后备保护）

第4章 输电线路纵联保护

1.纵联保护基本原理

保护装置通过TV获得本端电压：保护装置通过TA获得本端电流→形成或提取电气量特征→将本端电气量传送到对端；接受对端发送来的电气量→比较两端电气量特征→符合条件则跳开本端断路器并告知对端；不符合则不动作。

2.通信方式：导引线通信；电力线载波通信，微波通信，光线通信。

3.按照动作原理分类：方向比较式纵联保护；纵联电流差动保护。

 方向比较式纵联保护：两侧保护装置将本侧的功率方向，测量阻抗是否在规定方向内区段内的判别结果传到对侧，每侧保护装置根据两侧的判别结果区分是区内还区外故障。这类保护在通道中传输的是逻辑信号，而不是电气量本身，传送的信息量较少，但对信息可靠性要求很高。按保护判别方向所用的原理分为方向纵联保护和距离纵联保护。

 纵联差动保护：利用通道本侧电流的波形或代表电流相位的信号传到对侧，每侧保护根据两侧电流的幅值和相位比较的结果来区分是区内还是区外故障。这类保护每侧都直接比较两侧的电气量，信息传输量大，并且要求两侧信息采集的同步，实现技术要求高。

4.电力线载波通信的构成

1输电线路（三相输电线路都可以用来传递高频信号，任意一相与大地间可以组成相地回路）；2阻波器（为了使高频载波信号仅在本线路中传输而不穿越到相邻线路上去，采用了电感线圈与可调电感线圈组成的并联谐振回路。当其谐振频率为载波信号所选定的载波频率时，对载波电流呈现极高的阻抗，从而将高频电流阻挡在本线路以内。而对工频电流，阻波器仅呈现电感线圈的阻抗，工频电力畅通无阻）3耦合电容器（为使工频对地泄漏电流降低到极小，采用耦合电容器，它的容量极小，对工频信号呈现极大的阻抗，同时可以防止工频电压入侵高频收、发机；对高频电流则阻抗很小，与连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许此带通频率内的高频电流通过）4连接滤波器（它是一个可调电感的空心变压器和一个接在副边的电容。连接滤波器与耦合电容器共同组成一个“四端口网络”带通滤波器，时所需频带的电流能够顺利通过。同时空心变压器的使用进一步使收、发信机与输电线路的高压部分相隔离，提高了安全性）5高频收、发机（高频收发机由继电保护部分控制发出预定频率的高频信号，通常是在电力系统发生故障启动后发出信号，但也有采用长期发信号发生故障启动保护后停止发生信号或改变信号频率的工作方式。发信机发出的高频信号经载波信道传送到对端，被对端和本端的收信机所接受，两端的收信机及接受本侧的高频信号又接受对侧的高频信号，两个信号经比较判断后，作用于继电保护的输出部分)6接地开关（当检修连接滤波器时，接通接地开关，使耦合电容器下端可靠接地。

信号频率范围：50~400khz

工作方式：1正常无高频电流方式：在电力系统正常运行工况下发信机不发信，沿通道不传送高频电流，发信机只在电力电力系统发生故障期间才由保护的启动元件启动发信，又称为故障启发发信方式。2正常有电流高频方式：在电力系统正常工作条件下发信机处于发信状态，沿高频通道传送高频电流，又称为长期发信方式。优点是可靠性高装置简化。缺点是增加了对其他设备的干扰时间，要求收信机自身有更高的抗干扰能力。3移频方式：在电力系统正常运行工况下，发信机处在发信状态，向对端送出频率为f1的高频电流，这一高频电流可做通道连续检查或闭锁保护之用。在线路发生故障时,该发频率为f2的高频电流。这种方式能监视通道的工作状况提高通道工作可靠性，且抗干扰能力强，但占用频带宽，通道利用率低。

5.光纤通信的构成：光发射机、光纤、中继器、光接收机。光发射机的作用是把信号转变成光信号，一般由调制器和光调制器组成。光接收机的作用是吧光信号转变成电信号，一般有光探测器和电解器组成。

5.各种通道的优缺点：1导引线通信：优点：不受电力系统振荡的影响，不受非全相运行的影响，在单侧电源运行时仍能正确工作，还具有简单可靠，维修工作量极小，投运率极高，技术成熟，服务年限长动作速度快等优点。缺点：导引线愈长分布电容愈大则保护装置的安全可靠性愈低。导引线造价高，随着使用长度增加初投资剧增。2电力线载波通信：优点：无中继通信距离长；经济、方便使用；工程施工比较简单。缺点：高压输电线路上的电晕短路开关操作会对载波通信造成干扰，通信率低一般用来传输状态信号不能满足实时性要求。3微波通信：优点：有一条的通信通道，输电线路上的干扰对通信系统没有影响，通道检修不影响输电线路运行。通信频段宽，传递信息容量大速率快。受外界干扰小，通信误码率低，可靠性高。输电线路故障不会使通道工作破坏。缺点：传播距离短，必须架设微波中继站，通道价格高。4光纤通信：优点：通信容量大；可以节约大量金属材料；光纤通信保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀和不怕潮等；最重要的特性之一就是无感应性能，因此利用光纤可以构成无电磁感应的，极为可靠的通道。缺点：通信距离不够长，长距离需要中继站和附加设备，断裂不易找寻和修复。但由于光缆中光纤众多可将断裂光纤用备用替代。

6.闭锁式方向纵联保护的基本原理：两端保护各安装功率方向元件，当系统发生故障时，两端功率方向元件判别流过本端的功率方向，功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端保护。

允许式方向纵联保护：功率防线为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸。

闭锁式距离纵联保护：把方向比较式纵联保护和距离保护结合起来构成闭锁式距离纵联保护，可使内部故障时能够瞬间动作，外部故障时则有不同的时限特性，起到后备保护作用，从而兼有两种保护的优点，并且能够简化整个保护接线。

7方向比较式纵联保护，反应工频故障分量的方向原件特点：1不受负荷状态影响2不受故障点过渡电阻影响3正反方向短路时方向性明确。4无电压死区5不受系统振荡影响。

第5章 自动重合闸

1.自动重合闸的作用：解决瞬时性故障，尽快恢复供电。

在电力系统输电线路上，采用自动重合闸的作用可归纳如下：1可大大提高供电可靠性，在线路上发生暂时性故障时，迅速恢复供电，减少线路停电的次数，这对电测电源回路尤为明显；2在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的稳定性，还可以提高传输容量；3对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，也能骑纠正作用。不利：使电力系统再一次受到故障的冲击，对超高压系统还可能降低并列运行的稳定性。

使断路器的工作条件变得更加恶劣。

采用重合闸的目的：其一是保证并列运行系统的稳定性；其二是尽快恢复瞬时故障时元件的供电，从而自动恢复整个系统的正常运行。

2对自动重合闸的基本要求：1在下列情况下重合闸不应动作：值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开；手动投入断路器，由于线路上有故障，而随即被继电保护将其断开；当断路器处于不正常工作状态而不允许实现重合闸。2当断路器由继电保护动作或其他原因跳闸后，重合闸均应动作，使断路器重新合闸。3自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定4自动重合闸动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次在动作，5自动重合闸装置的合闸时间应能整定6双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同步问题，并满足所提出要求。

2.分类：根据重合闸控制的断路器所接通或断开的电力元件不同，可将重合闸分为线路重合闸，变压器重合闸和母线重合闸等。根据重合闸次数不同，可将重合闸分为一次重合闸和多次重合闸。多次重合闸一般使用在配电网中与分段器配合，自动隔离故障区段，是配电自动化的重要组成部分。而一次重合闸主要用于输电线路，提高系统的稳定性。根据重合闸控制相数不同，可将重合闸分为单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸和分组重合闸。一般说：

1一般没有特殊要求的单电源线路，宜采用一般的三相重合闸；2凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线路，都应当选用三相重合闸；3当发生单相接地短路时，如果使用三相重合闸不能满足要求，会出现大面积停电活着重要用户停电，应当选用单相重合闸或综合重合闸。

3.无压合闸与同期合闸：

无压合闸：当线路无电压是重合闸重合

同期合闸：检测母线电压与线路电压，满足同期条件时允许重合闸重合。

4.同期与无压的配置关系：在使用检查线路无电压式重合闸的一侧，当改厕断路器在正常运行状况下由于某种原因而跳开时，由于对侧并未动作，线路上有电压，因而就不能实现重合闸，这是一个很大的缺陷。解决方法：（通常都是在检定无电压的一侧也同时投入同步检定继电器，两者经“或门”并联工作。此时如遇上述情况，则同步检定继电器就能够起作用，当符合同步条件时，即可将误跳闸的断路器重新投入。但是，在使用同步检定的另一侧，其无电压检定是绝对不允许同时投入的。）两侧的投入方式可以利用其中的切片定期轮换，这样可使两侧断路器切断故障次数大致相同。

5.同步检测继电器的检测公式和允许误差的相位：ΔU=2Usin(δ/2)；当δ大到一定数值以后，电磁吸引力动作舌片，即把继电器的常闭触点打开，将重合闸闭锁，使之不能动作。继电器的δ定值调节范围一般为20°~40°。Δ整定值为+—15°

6.重合闸的最小时间按下述原则确定：1在断路器跳闸后，负荷电动机向故障点反馈电流的时间；故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度所需时间；2在断路器跳闸息弧后，其触头周围绝缘强度的恢复以及消弧室重新填满油、气所需要的时间；同时其操动机构恢复原状态准备好再次动作所需要的时间；3若重合闸是利用继电保护跳闸出口启动，其动作时限还应该加上断路器跳闸时间。根据我国经验，重合闸最小时间为0.3~0.4s

7.前加速：为了加速故障的切除，可在保护3处采用前加速的方式，即当任何一条线路上发生故障时，第一次都由保护3瞬时无选择性动作予以切除，重合闸以后保护第二次动作切除故障是有选择性的。其启动电流还应该躲开相邻变压器低压侧的短路来整定。主要用于35KV以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上，以便快速切除故障，保证母线电压。

优点：1能够快速地切除瞬时性故障2有可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提高重合闸成功率；3能保证发电厂和重要变电所的母线电压子在0.6到0.7倍整定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；4使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。

缺点：1断路器工作条件恶劣，动作次数过多；2重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较长3如果重合闸装置拒绝合闸，将扩大停电范围。

后加速：所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合闸。如果重合于永久性故障，则在断路器合闸后，再加速保护动作瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。广泛应用于35KV以上的网络以及对重要负荷供电的输电线路上。

优点：1第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中，一般不允许保护无选择性地动作而以后重合闸来纠正；2保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的；3和前加速相比，使用中不受网络结构和负荷条件，一般来说是有利而无害的。

缺点：1每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比略为复杂。2第一次切除故障可能带有延迟。

8.使用双侧电源：合闸时间与继保配合；双侧电源送电线路重合闸的主要方式：快速自动重合闸；非同期重合闸；检同期的自动重合闸。特点：（1）线路上发生故障跳闸以后，常存在着重合闸时两侧电源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题。（2）当线路发生故障时，两侧保护可能以不同实现动作于跳闸，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都跳闸以后，再进行重合。

8.单相选相元件：电流选相元件，低电压选相元件，阻抗选相元件、相电流差突变量选相元件。

9．单相重合闸应当考虑的问题：（1）不论是单侧电源还是双侧电源，军营考虑两侧选相元件与继电保护与不同时限切除故障的可能性。（2）潜供电流对灭弧所产生的影响.

9.单相自动重合闸：单相短路跳开故障单相经一段时间重合单相，若不成功再跳开三相的重合方式称为单相自动重合闸。优点：1能在绝大多数的故障情况下保证对用户的连续供电，从而提高供电的可靠性；当由单侧电源单回路向重要负荷供电时，对保证不间断供电更有显著的优越性。2在双侧电源的联络线上采用单相重合闸，可以在故障是大大加强两个系统的联系，当三相切除并继之以三相重合闸而很难再恢复同步时，采用单相重合闸就能避免两系统解列。缺点：1需要有按相操作的断路器。2需要专门的选相元件与继电器保护相配合，在考虑一些特殊的要求后，使重合闸回路的接线比较复杂。3在单相重合闸过程中，由于非全相运行能引起本线路和电网中其他线路的保护误动作。需要根据情况采取措施防止这样死保护接线，整定计算和调试工作复杂化。

主要应用于220-500KV的线路上，对于110KV电网只在一部分重要线路上使用。

9.瞬时故障有：表面闪络，大风引起的碰线，鸟类树枝等引起的短路等，断开的线路继电器再合上，可恢复供电。

  永久性故障：由于线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏引起的故障，再合闸，故障依然存在。

10高压输电线路的综合重合闸：1单相接地短路时跳开单相，然后进行单相重合，如重合不成功则跳开三相不再进行重合。2各种相间短路时跳开三相，然后进行三相重合，如重合不成功仍跳开三相，而不进行重合。3当选相元件拒绝动作时，应能跳开三相并进行三相重合。4对于非全相运行中可能误动作的保护，应进行可靠的闭锁，对于在单相接地时可能误动作的相间保护，应有防止单相接地误跳三相的措施。5当一相跳开后重合闸拒绝动作时，为防止线路长期出现非全相运行，应该将其他两相自动断开。6任意两相的分相跳闸继电器动作后，应连跳第三相，使三相断路器均跳闸。7无论单相或三相重合闸，再重合不成功之后，均应考虑能加速切除三相即实现重合闸后加速。8在非全相运行过程中如有发生另一相或两相的故障，保护应能有选择性的予以切除。上述故障如发生在单相重合闸的脉冲发出以前，则故障切除后能进行三相重合，如发生在重合闸脉冲发出以后，则切除三相不再进行重合。9对空气断路器或液压传动的油断路器，当气压或液压低于不允许实现重合闸时应将重合闸回路自动闭锁，但如果在重合闸过程中下降到低于运行值时，则应保证重合闸动作的完成。

第6章 电力变压器保护

1.变压器的故障类型，不正常运行状态和保护方式：变压器的故障可以分为油箱外（主要是套管和引出线上发生相间短路及接地短路）和油箱内（包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及贴心的损毁等）两种故障。不正常运行状态：变压器外部短路引起的过电流，负荷长时间超过额定容量引起的过负荷，风扇故障或漏油等原因引起的冷却能力下降等，对于中性点不接地的变压器外部接地短路造成变压器中性点过电压。实践表明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的，而油箱内发生相间短路的情况比较少。变压器油箱内故障时，除了变压器各侧电流、电压变化外，油箱内的油、气、温度等非电量也会发生变化。因此，变压器的保护分电量保护（纵差动保护，过电流保护等）和非电量保护。

2、发电机应装设的继电保护装置：（1）定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵差动保护（2）定子绕组单相接地故障，当单相接地故障电流大于规定的允许值时，应装设有选择性的接地保护故障（3）定子绕组的匝间短路，当定子绕组星形接线、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端时，应装设横差保护；200MW及以上的发电机有条件时可装设双重化横差保护。（4）发电机外部短路引起的过电流，因采取下列保护方式：负序过电流及单元件低电压启动过电流保护，一般用于50MW及以上的发电机；复合电压启动的过电流保护，一般用于1MW以上的发电机；过电流保护，用于1MW及以下的小型发电机；带电流记忆的低压过流保护，用于自并励发电机（5）对于由不对称负荷或外部不对称短路引起的负序过电流，一般在50MW及以上的发电机上装设负序过电流保护（6）对于有对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护（7）对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护（8）对于发电机励磁回路的一相接地故障，对1MW及以下的小心发电机可装设定期检测装置；对1MW以上的发电机应装设专用的励磁回路一点接地保护（9）对于发电机励磁消失故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁开发电机的断路器；对采用半导体励磁以及100MW及以上采用电机励磁的发电机，应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。（10）对于转子回路的过负荷，在100MW及以上，并且采用半导体励磁系统的发电机上，应装设转子过负荷保护（11）对于汽门发电机主汽门突然关闭而出现的发电机变电动机运行的异常方式，为防止损坏汽轮机，对200MW及以上的大容量汽轮发电机宜装设逆功率保护（12）对于300MW及以上的发电机，应装设过励磁保护（13）其他保护：如当电力系统振荡影响机组安全运行时，在300MW机组上，宜装设失步保护；当汽轮机低频运行会造成机械振动，叶片损伤，对汽轮机危害极大时，可装设低频保护；当水冷发电机断水时，可装设断水保护。

2.影响纵差动保护的因素：变压器差动保护的不平衡电流：1 计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 2 由变压器带负荷调节分接头产生的不平衡电流 3电流互感器传变误差产生的不平衡电流 4变压器励磁电流产生的不平衡电流励磁涌流：当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，变压器电压从零或很小的数值突然上升到运行电压。在这个电压上升的暂态过程中变压器可能会严重饱和，产生很大的暂态励磁电流。这个电流称为励磁涌流。

3.减少不平衡电流的主要措施：1计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流的补偿。2减少因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流。应尽可能使用型号性能完全相同的D级电流互感器使两侧电流互感器的磁化曲线相同，以减少不平衡电流。3减少电流互感器的暂态不平衡电流，常采用在差动回路中接入具有速饱和特性的中间变流器的方法通常还要采用其他增加铁心饱和的辅助措施，如带加强型速饱和中间变流器差动保护。

4单相变压器励磁涌流有以下特点：（1）在变压器空载合闸时，涌流是否产生以及涌流大小与合闸角有关，合闸角α=0和α=π时励磁涌流最大。（2）波形完全偏离时间轴一侧，并且出现间断。涌流越大，间断角越小。（3）含有很大成分的非周期分量，间断角小，非周期分量大。（4）含有大量高次谐波分量，而以二次谐波为主。间断角越小，二次谐波也越小。三相变压器励磁涌流有以下特点：（1）由于三相电压之间有120°的相位差，因而三相励磁涌流不会相同，任何情况下空载投入变压器，至少在两相中要出现不同程度的励磁涌流。（2）某相励磁涌流可能不再偏离时间轴的一侧，变成了对称性涌流。其它两相仍为偏离时间轴一侧的非对称性涌流。对称性涌流的数值比较小。非对称性涌流仍含有大量的非周期分量，但对称性涌流中无非周期分量。（3）三相励磁涌流中有一相或两相二次谐波较小，但至少有一相比较大。（4）励磁涌流的波形仍然是间断的，但间断角显著减小，其中又以对称性涌流的间断角最小。但对称性涌流有另外一个特点：励磁涌流的正向最大值与反向最大值之间的相位角差120°。这个相位差称为波宽，先按稳态故障电流的波宽为180°。防止励磁涌流引起纵差动保护的误动：1采用速饱和中间变流器；2 二次谐波制动的方法；3间断角鉴别的方法。

励磁涌流的鉴别方法可以分为频域特征鉴别和时域特征鉴别两类，1和2属于前者，3属于后者。

4变压器主保护通常采用差动保护和瓦斯保护还应装设相间短路和接地短路的后备保护，后备保护的作用是为防止由外部故障引起的变压器绕组过电流，并作相邻原件保护的后备并在可能的条件下作变压器内部故障主保护后备。

4.变压器的相间短路后备保护：通常采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等，也有采用阻抗保护作为后被保护的情况。

灵敏度级别比较：（1）过电流保护：按躲过可能出现的最大负荷电流整定。启动电流较大，对升压变压器或容量较大降压变压器，灵敏度往往不能满足→可用低压启动的过电流保护；（2）低电压启动的过电流保护：对升压变压器，一侧接电压互感器，另一侧故障，不能满足灵敏度的要求，用两组低电压继电器接变压器的电压互感器，接线复杂→已广泛用复合电压启动过电流保护和负序电流保护；

1　复合电压启动的过电流保护：对大容量变压器和发电机组，额定电流很大，故障电流很小，不能满足作为相邻元件后被保护要求→采用负序电流保护（不对称故障时灵敏度）

5.零序电流保护Ⅰ、Ⅱ段动作电流的整定原则：其动作电流按下时整定

Kre1为可靠系数，取1.2；Kb为零序电流分支系数；为邻相元件零序电流保护后备段的动作电流；动作时限t3=t3'+△t，t4=t3+△t配合：零序电流保护I段与相邻元件零序电流保护I段相配合；零序电流保护II段与相邻元件零序电流保护后备段配合。

6.零序电流差动保护的动作判据与一般差动保护一样，整定原则为：（1）躲过外部单相接地故障时的不平衡电流。不平衡电流的计算公式与一般电流差动保护类似。（2）躲过励磁涌流情况下和外部三相故障时产生的零序不平衡电流。励磁涌流对零序电流差动保护而言是穿越性电流，理论上不会产生不平衡电流，三相故障时一次侧也无零序电流。实际中产生的零序不平衡电流是由于各个电流互感器传变误差引起的。零序电流差动保护的动作电流比一般电流差动保护小，因此在变压器内部单相接地故障时灵敏度比较高。

7.自耦变压器高中压侧零序电流的测量方法：由于自耦变压器高、中压两侧具有共同的接地中性点，两侧的零序电流保护不能接于中性线的电流互感器上，而应分别接于本侧三相电流骨干器的零序电流滤过器上。

8.变压器保护（配置原则）包括：瓦斯保护，纵差动保护或电流速断保护，外部相间短路和接地短路时的后备保护，过负荷保护，过励磁保护，其他非电量保护。

9.纵差动保护动作电流的整定原则：（1）躲过外部短路时的最大不平衡电流；（2）躲过变压器的最大励磁电流；（3）躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流。

第七章

1.发电机的故障类型及保护方式主要有：

1　定子绕组相间短路——对1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵差动保护。

2　定子一相绕组内的匝间短路——当定子绕组星形接线、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端时，应装设横差保护；200MW及以上的发电机有条件时可装设双重化横差保护。

3　定子绕组单相接地——对直接连接于大于规定的允许值时，应装设有选择性的接地保护故障。

4　转子绕组一点接地或两点接地——对于发电机励磁回路的一点接地故障，对于1MW及以下的小型发电机可装设定期检测装置；对1MW以上的发电机应装设专用的励磁回路一点接地保护装置。

5　转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失——对于发电机励磁消失故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁开发电机的断路器；对采用半导体励磁以及100MW及以上采用电机励磁的发电机，应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。

2发电机定子绕组短路故障的特点：1发生单相接地，由于电弧引发故障点处相间短路2直接发生线棒间绝缘击穿形成相间短路3发生单相接地，然后由于电位的变化引发其他地点发生另一点接触构成两点接地短路4发电机端部放电构成相间短路5定子绕组同一相的匝间短路故障。

2.发电机定子相间短路的纵差保护有哪几种接线方式：

1)发电机纵差保护的动作逻辑：由于发电机中性点为非直接接地，当发电机内部发生相间短路时，当两相或两相以上差动继电器动作时，可判断为发电机内部发生短路故障；而仅有一相差动继电器动作时，则判为TA断线。为了对付发生一点在区内接地而另外一点在区外接地引起的短路故障，当有一相差动继电器动作且同时有负序电压时也判定为发电机内部短路故障。这种动作逻辑的特点是单相TA断线不会误动，因此可省去专用的TA断线闭锁环节，且保护安全可靠。

2)发电机不完全纵差保护接线：通常大型的汽轮或水轮发电机没相定子绕组均为两个或者多个并联分支。若仅引入发电机的中性点侧部分分支电流I2'来构成纵差动保护，选择适当的TA变比，也可以保证正常运行及区外故障时没有差流，而在发生发电机相间与匝间短路时均会形成差流，当超过定值时，可切除故障，这种纵差动保护被称为不完全纵差动保护。其可按下列原则选择配置中性点TA的个数：a/2≤N≤a/2 +1;a——发电机每相的并联分支总数，N——中性点侧每相接入纵差动保护的分支数。

3.发电机的不正常运行状态主要有：（1）由于外部短路引起的定子绕组过电流；（2）由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；（3）由外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷、非全相运行等）而引起的发电机负序过电流和过负荷；（4）由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；（5）由于励磁回路故障或强励磁时间过长而引起的转子绕组过负荷；（6）由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。

4.发电机定子绕组匝间短路的保护方式：

1　横差动保护（发电机裂相横差动保护和单元件差动保护）

2　纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护。（为防止区外故障时匝间短路保护误动作，可增设负序功率源方向元件）定子绕组匝间短路有两种：一个分支绕组内部发生匝间短路；同相的两个并联分支绕组间短路。

5发电机不同中性点之间存在不平衡电流原因：1定子同相而不同分支的绕组参数不同，致使两端的电动势及支路电流有差异2发电机定子气隙磁场不完全均匀，在不同定子绕组中产生的感应电动势不同3转子偏心，在不同的定子绕组中产生不同的电动势4存在三次谐波电流。

5.定子绕组单相接地保护方式：

1　利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护（常用于发电机——变压器组的接地保护）

2　利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保护（可以反应发电机定子绕组中距离中性点50%范围内的单相接地故障，并且当故障点越靠近中性点时，保护的灵敏性越高；利用基波零序电压构成的接地保护，则可以反应α＞0.15范围内的单相接地故障，且当故障点越靠近发电机机端时，保护的灵敏性就越高。因此，利用三次谐波电压比值和基波零序电压的组合可以构成100%的定子绕组单相接地保护）

3　利用零序电压和叠加电源构成的发电机100%定子绕组单相接地保护。

6.100%定子接地保护一般由两部分组成：一部分时零序电压保护，保护定子绕组的85%以上；另一部分需要其他原理（如三次谐波原理或叠加电源方式原理）的保护共同过程100%定子接地保护，它用来消除零序电压保护的死区，从而实现保护100%定子绕组的接地保护。

7.定时限负序过电流保护动作特性曲线分析：（1）在曲线ab段内，保护装置的动作时限大于发电机允许的时间，因此可能出现发电机已被损坏而保护尚未动作的情况。（2）在曲线bc段内，保护装置的动作时限小于发电机的允许时间，从发电机能继续安全运行的角度来看，在不该切除的时候就将它切除了，因此，没有充分利用发电机本省所具有的承受负序电流的能力（3）在曲线cd内，是靠保护装置动作发信号，然后由值班人员来处理。但当负序电流靠近c点附近时，发电机所允许的时间与保护装置动作的时间实际相差很小，因此，就可能发生保护给出信号后，值班人员还未来得及处理时，发电机已经超过了允许时间。由此可见，在cd段内只动作于发出信号也是不安全的（4）在曲线的de段内，保护根本不反应.

8.反时限负序过电流保护特性曲线分析：由上限定时限、反时限、下限定时限三部分组成。当发电机负序电流大于上限整定值时，则按上限定时限工作；如果负序电流低于下限整定值，但不足以使反时限部分动作，或反时限部分动作时限太长时，则按下限定时限动作；负序电流在沙岸、下限整定值之间，则按反时限动作