国电集团招聘考试2-12-电气类专业知识点--电力系统继电保护(2)

五、电抗变压器（UX）

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

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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。）当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）

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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。结构:

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）。