国电集团招聘考试212电气类专业知识点电力系统继电保护Word文档下载推荐.docx
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特点：
1容量小（通常只有几十伏安或几百伏安）
2一次电压（即电网电压）不受二次电压的影响
3正常运行时近似空载，二次电压基本上等于二次感应电动势。
4二次侧严禁短路，一次、二次一般接有熔断器保护
5二次额定电压一般为100/√3V、100/3V、100V
二、结构形式：
分为电磁式电压互感器、电容式电压互感器、光电式互感器
（1）电磁式电压互感器
优点：
结构简单，暂态响应特性较好。
缺点：
因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。
典型接
（2）电容式电压互感器（CVT）
优点：
没有谐振问题，装在线路上时可以兼作高频通道的结合电容器。
缺点：
暂态响应特性较电磁式差。
带载波附件的电容式电压互感器原理接线如图所示，电容分压后的电压经T变换输出。
（3）光电式互感器
特点：
无饱和，高精度，线性度好，体积小，重量轻，可靠性、安全性高等。
光电互感器的采集器单元（包括电流电压传变和信号处理等）与电力设备的高电压部分等电位，高低压之间连接全部使用光纤，将一次电流电压传变为小电压信号，就地转换为数字量，通过光纤传输给保护、测量和监控等设备使用。
电容式电压互感器
三、误差
额定变比:
（1）变比误差
定义：
用电压互感器测出的电压nTVU2与实际电压U1之差与实际电压U1之比的百分值表示，即：
（2）角误差
角误差是指电压互感器一次电压向量与反向二次电压向量之间的夹角δ。
（3）电压互感器的准确度级
a:
对于测量用电压互感器的标准准确度级有：
0.1、0.2、0.5、1.0、3.0五个等级
b：
继电保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两个等级
2.2、电流互感器
一、工作原理
电流互感器（TA，现场一般叫CT）就是把大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，以便用仪表直接测量，并作为各种继电保护的信号源。
且其一、二次绕组之间有足够的绝缘，从而保证所有低压设备与高电压相隔离。
特点：
1二次侧接的是仪表和继电器的电流线圈，阻抗很小，接近于短路工作状态；
2二次侧阻抗很小，N2／N1也很小，故对一次侧的电流几乎无影响，一次侧电流取决于电网负载；
3I1=N1／N2I2，如测得I2，而N1，N2已知，就可得到I1。
4电流互感器运行时，应特别注意防止二次绕组开路。
5二次额定电流一般为5A、1A
电流互感器在使用中应注意事项：
1、运行中的电流互感器二次侧决不允许开路，在二次侧不能安装熔断器、刀开关。
这是因为电流互感器二次侧绕组匝数远远大于一次侧匝数，在开路的状态下，电流互感器相当于一台升压变压器。
根据有关资料显示，其电压值可达1000V左右。
危及工作人员安全。
故在一次侧有电流的情况下，二次侧除了采用相应短接措施外（电流互感器在工作时近似处于短路状态，故可将K1、K2直接短接并接地），不得施工。
切记。
2、电流互感器安装时，应将电流互感器的二次侧的一端（一般是K2）、铁芯、外壳做可靠接地。
以预防一、二侧绕组因绝缘损坏，一次侧电压串至二次侧，危及工作人员安全。
3、电流互感器安装时，应考虑精度等级。
精度高的接测量仪表，精度低的用于保护。
选择时应予注意。
4、电流互感器安装时，应注意极性（同名端），一次侧的端子为L1、L2（或P1、P2），一次侧电流由L1流入，由L2流出。
而二次侧的端子为K1、K2（或S1、S2）即二次侧的端子由K1流出，由K2流入。
L1与K1，L2与K2为同极性（同名端），不得弄错，否则若接电度表的话，电度表将反转。
5、电流互感器一次侧绕组有单匝和多匝之分，LQG型为单匝。
而使用LMZ型（穿心式）时则要注意铭牌上是否有穿心数据，若有则应按要求穿出所需的匝数。
注意：
穿心匝数是以穿过空心中的根数为准，而不是以外围的匝数计算（否则将误差一匝）。
6、电流互感器的二次绕组有一个绕组和二个绕组之分，若有二个绕组的，其中一个绕组为高精度（误差值较小）的一般作为计量使用，另一个则为低精度（误差值较大）一般用于保护。
7、电流互感器的联接线必须采用2.5mm2的铜心绝缘线联接，有的电业部门规定必须采用4mm2的铜心绝缘线。
二、电流互感器极性
在继电保护中按“减极性”原则标示。
即一次电流由“*”端流入电流互感器作为它的假定正方向，而二次电流由“*”端流出电流互感器作为它的假定正方向。
如下图所示：
三、电流互感器接线方式
两相不完全星形接线用于35kV及以下电压等级小电流接地系统。
可以获得A、C相电流。
三相完全星形接线用于110kV及以上电压等级大电流接地系统，可以获得三相相电流。
三相完全星形接线的中线上可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流。
四、电流互感器的误差
如上图所示：
TA的误差主要来自于励磁电流，一次电流中有一部分流入励磁支路而不变换至二次侧。
影响TA误差的主要因素是二次负载及一次电流大小。
二次负载↑→励磁电流↑→TA误差↑
一次电流↑→TA铁芯趋向饱和→励磁阻抗下降↓→励磁电流增大↑→TA误差增大↑
五、电流互感器的准确度级
a：
测量用电流互感器的准确度级为：
0.1、0.2、0.5、1、3、5等六个标准
保护用电流互感器的准确度级有5P和10P两个准确度级
2.3、变换器
一、变换器的作用
保护装置动作判据主要为母线电压（线路电压）、线路电流。
因此需要将母线（线路）电压互感器、电流互感器输出的二次电压、电流再经变换器进行线性变换后送入继电保护装置的测量电路。
变换器的基本作用如下：
（1）电量变换:
将互感器二次侧电压（额定100V）、电流（额定5A或1A），转换成弱电压（数伏），以适应弱电元件的要求。
（2）电气隔离:
电流、电压互感器二次侧的保安、工作接地，是用于保证人身和设备安全的，而弱电元件往往与直流电源连接，直流回路不允许直接接地，故需要经变换器实现电气隔离。
（3）调节定值:
整流型、晶体管型继电保护可以通过改变变换器一次或二次线圈抽头来改变测量继电器的动作值。
二、变换器的分类
继电保护中常用的变换器有电压变换器（UV）、电流变换器（UA）和电抗变压器（UX），UV作用是电压变换，UA、UX作用是将电流变换成与之成正比的电压。
三、电压变换器（UV）
UV原方与电压互感器相联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地”为保护电源的0V，电容C容量很小，起抗干扰作用。
从UV原方看进去，输入阻抗很大，对于负载而言UV可以看出一个电压源，UV两侧电压成正：
四、电流变换器（UA）
如上图所示：
从UA原方看进去，输入阻抗很小，对于负载而言UA可以看成一个电流源。
UA二次电流（一般为mA级）与一次电流成正比，二次电流在电阻上形成二次电压：
五、电抗变压器（UX）
c
UX等效电路如图上所示，UX输入阻抗很小，串于TA二次回路；
对于负载，UX近似为电压源。
UX励磁阻抗相对于负载来说很小，二次回路近似于开路，可以认为一次电流全部用于励磁，这样二次电压
其中KI
称为UX的转移阻抗。
与使UA的电压变换电路不同，UX输出电压超前输入电流一定相位角，具有“电抗特性”。
2.4、电磁继电器
一、电磁型继电器的工作原理
电磁型继电器主要有三种不同的结构型式，即螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式，如下图所示。
电磁型继电器的基本工作原理如下：
当在继电器的线圈3中通入电流IK时，就在铁芯中产生磁通φ，铁芯、空气隙和衔铁构成闭合磁路。
衔铁被磁化后，产生电磁力F和电磁力矩M，当IK足够大时，电磁力矩足以克服弹簧的反作用力矩，衔铁被吸向电磁铁，动合触点闭合，继电器动作。
电磁力矩与电流平方成正比，与通入线圈中电流方向无关，为一恒定旋转方向力矩。
二、电磁型电流继电器（KA）
当
继电器动作，其动合触点闭合。
式中：
Me－电磁力矩
Ms－弹簧力矩
Mf－摩擦力矩
（动合触点：
当继电器无输入量时打开，继电器动作后闭合，也称为常开接点，意思是常态时触点为打开状态。
）
即电流减小到电磁力矩不足以反抗弹簧力矩时，继电器返回，动合触点断开。
1.动作电流：
能使电流继电器动作的最小电流，以Iact表示；
2.返回电流：
能使电流继电器返回的最大电流，以Ire表示。
3.返回系数：
返回电流与动作电流之比，即
注：
电流继电器返回系数小于1，一般为0.85～0.9。
4.电流继电器特性：
当输入电流IK>
Iact时，继电器动作，动合触点闭合；
若IK<
Ire，继电器返回，触点又断开。
三、电磁型电压继电器（KV）
其线圈所用导线细且匝数多，流入继电器中的电流正比与加于继电器线圈上的电压。
1.分类：
分为过电压继电器和低电压继电器
2.低电压继电器的工作原理：
电力系统正常运行时，电压较高，低电压继电器动断触点断开，当发生故障，电压低于动作电压时，继电器动作，触点闭合；
故障切除后系统电压升高时，继电器返回，触点再次断开。
（动断触点，也称为常闭：
指不加入电压时其触点是闭合的。
继电器实际上可分为两大类：
过动作量继电器（电流继电器、过电压继电器）和欠动作量继电器（低电压继电器）
四、辅助继电器
1.时间继电器（KT）
作用是以建立保护装置动作时限。
结构:
时间元件有如下功能：
2.中间继电器（KCO）
作用是以同时接通或断开几条独立回路和用以代替小容量触点或者带有不大的延时来满足保护的需要。
应用:
3.信号继电器（KX）
作用是在保护动作时，发出灯光和音响信号，并对保护装置的动作情况有记忆作用，以便记录保护装置动作情况和分析电力系统故障性质、保护动作的正确性。
2.5现场微机保护装置:
采用微机来实现的保护称为微机保护，具有如下优点：
（1）可靠性高；
（2）灵活性强；
（3）性能改善，功能易于扩充；
（4）维护调试方便；
（5）有利于实现变电站综合自动化
微机保护装置从功能上可以分为六个部分，如图所表示：
各部分的功能如下：
1.模拟量输入系统（数据采集系统）——采集由被保护设备的电流电压互感器输入的模拟信号，将此信号经过滤波，然后转换为所需的数字量。
2.CPU主系统——包括微处理器CPU，只读存储器（EPROM）、随机存取存储器（RAM）及定时器（TIMER）等。
CPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，并与存放于E2PROM中的定值比较，以完成各种保护功能。
3.开关量输入/输出回路——由并行口、光电耦合电路及有接点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号指示及外部接点输入等工作。
4.人机接口部分——包括打印、显示、键盘、各种面板开关等，其主要功能用于人机对话，如调试、定值调整等。
5.通讯接口——用于保护之间通讯及远动。
6.电源——提供整个装置的直流电源。
3、变压器保护
3.1、变压器的故障
①油箱内的故障：
绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。
②油箱外的故障：
主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。
3.2、变压器的不正常运行状态主要有
①由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；
②由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。
③大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式的过励磁故障
3.3、变压器的保护方式
（1）瓦斯保护
①瓦斯保护作用：
反应变压器油箱内的各种故障以及油面的降低
②瓦斯保护基本原理：
反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。
③瓦斯保护分类：
轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。
（2）纵差动保护或电流速断保护
作用：
反应变压器绕组、套管及引出线上的故障。
上述各保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。
（3）反应外部相间短路时引起的过电流和作为变压器的后备保护
①过电流保护
②复合电压起动的过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上
③负序电流及单相式低电压起动的过电流保护
④阻抗保护
（4）外部接地短路时，
对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。
对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，增设零序方向元件。
当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压跳开后，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。
（5）过负荷保护
（6）过励磁保护
（7）其它保护
对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设作用于信号或动作于跳闸的装置。
3.4变压器差动保护
1、变压器差动保护的工作原理
与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。
2、变压器差动保护与线路差动保护的区别：
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。
因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。
例如下图所示的双绕组变压器，应使
3、变压器纵差动保护的特点
励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法
（1）励磁涌流：
在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。
（2）产生励磁涌流的原因
因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°
，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。
但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半个周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图所示。
此时变压器铁芯将严重饱和，此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点：
①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。
③励磁涌流的波形出现间断角。
（4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：
①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护；
②利用二次谐波制动原理构成的差动保护；
③利用间断角原理构成的变压器差动保护；
④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。
2、不平衡电流产生的原因
（1）稳态情况下的不平衡电流
①变压器两侧电流相位不同
电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°
，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°
，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°
左右，从而产生很大的不平衡电流。
②电流互感器计算变比与实际变比不同
由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。
③变压器各侧电流互感器型号不同
由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。
④变压器带负荷调节分接头
变压器带负荷调整分接头，是电力系统中电压调整的一种方法，改变分接头就是改变变压器的变比。
整定计算中，差动保护只能按照某一变比整定，选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。
当差动保护投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对差动保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流。
不平衡电流的大小与调压范围有关。
（2）暂态情况下的不平衡电流
暂态过程中不平衡电流的特点：
①暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。
②暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保护的快速性，甚至使变压器差动保护不能接受）。
3、减小不平衡电流的措施
（1）减小稳态情况下的不平衡电流
变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；
当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。
（2）减小电流互感器的二次负荷
这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。
减小二次负荷的常用办法有：
减小控制电缆的电阻（适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度）；
采用弱电控制用的电流互感器（二次额定电流为lA）等。
（3）采用带小气隙的电流互感器
这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。
因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。
同时也改善了电流互感器的暂态特性。
（4）减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿
变压器相间短路的后备保护可采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护或负序电流保护等。
3.5、过电流保护
1、变压器过电流保护的单相原理接线如下图所示。
4、保护的灵敏系数按下式校验：
要求：
作为近后备保护，取变压器低压侧母线为校验点，要求Ksen=1.5～2.0；
作为远后备保护，取相邻线路末端为校验点，要求Ksen≥1.2。
5、保护的动作时限
应比相邻元件保护的最大动作时限大一个阶梯时限△t。
3.6、低电压启动的过电流保护
1、低电压启动的过电流保护原理接线如下图所示。
2、低电压启动的过电流保护工作原理
保护的启动元件包括电流继电器和低电压继电器，只要当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器经预定时间后，起动出口中间继电器动作与跳闸。
4、电动机保护
电动机的故障
主要有定子绕组的相间短路、单相接地短路和一相绕组的匝间短路。
对电动机定子绕组的相间短路应装设相间短路保护。
容量在2MW以下的电动机装设电流速断保护（保护宜采用两相式）；
容量在2MW以上或容量小于2MW但灵敏度不满足要求的电动机装设纵差保护。
保护装置动作于跳闸，对同步电动机还应进行灭磁。
对电动机的单相接地应装设单相接地短路保护，并动作于跳闸。
对3～6kV电动机因电网中性点不接地，只有当接地电流大于5A时，才装设单相接地保护装置，动作于跳闸或信号。
电动机的不正常运行状态
有过负荷、相电流不平衡、低电压、堵转、同步电动机还有异步运行和失磁等。
对经常过负荷的电动机可装设过负荷保护，保护应根据负荷特性，带时限动作于信号或跳闸。
为反应相电流的不平衡，对容量为2MW及以上的电动机，可装设负序过流保护，动作于信号或跳闸。
电网电压降低时，为保证重要电动机的正常运行，在次要电动机上应装设低电压保护。
此外，在运行中不允许自起动的电动机也应装设低电压
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