【文章內容簡介】 瓦斯動作于跳開變壓器各電源側的斷路器。應裝設瓦斯保護的變壓器容量界限是：800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內油浸式變壓器。同樣對帶負荷調壓的油浸式變壓器的調壓裝置，也應裝設瓦斯保護。縱差動保護或電流速斷保護對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應根據(jù)容量的不同，裝設縱差動保護或電流速斷保護?？v差動保護適用于：并列運行的變壓器，容量為6300KVA以上時；單獨運行的變壓器，容量為10000KVA以上時；發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300KVA以上時。電流速斷保護用于10000KVA以下的變壓器，且其過電流保護的時限大于0。5s時。對2000KVA以上的變壓器，當電流速斷保護的靈敏性不能滿足要求時，也應裝設縱差動保護。對高壓側電壓為330KV及以上的變壓器，可裝設雙差動保護。上述各保護動作后，均應跳開變壓器各電源側的斷路器。外部相同短路時，應采用的保護對于外部相間相間短路引起的變壓器過電流，應采用下列保護作為后備保護。（1）過電流保護，一般用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流；（2）復合電壓起動的過電流保護，一般用于容量為63MVA及以上的升壓變壓器；（3）負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護，一般用于容量為63KVA及以上的升壓變壓器；（4）阻抗保護，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，當采用第（2）、（3）的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。對500KV系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器高、中壓側均應裝設阻抗保護。保護可帶兩段時限，以較短的時限用于縮小故障影響范圍；較長的時限用于斷開變壓器各側斷路器。外部接地短路時，應采用的保護對中性點直接接地電力網(wǎng)內，由外部接地短路引起電流時，如變壓器中性點接地運行，應裝設零序電流保護。零序電流保護可由兩段組成，每段可各帶兩個時限，并均以較短的時限動作于縮小故障影響范圍，或動作與本側斷路器，以較長的時限動作于斷開變壓器各側斷路器。對自耦變壓器和高、中壓側中性點都直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時，應增設零序方向元件。當電力網(wǎng)中部分變壓器中性點接地運行，為防止發(fā)生接地短路時，中性點接地的變壓器跳開后，中性點不接地的變壓器（低壓側有電源）仍帶接地故障繼續(xù)運行，應根據(jù)具體情況，裝設專用的保護裝置，如零序過電壓保護，中性點裝放電間隙加零序電流保護等。過負荷保護對400KVA以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行，或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。過負荷保護接于一相電流上，并延時作用于信號。對無經常值班人員的變電所，必要時過負荷保護可動作于自動減負荷或跳閘。過勵磁保護高壓側電壓為500KV及以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升高，應裝設過勵磁保護。在變壓器允許的過勵磁范圍內，保護作用于信號，當過勵磁超過允許值時，可動作于跳閘。過勵磁保護反應于實際工作磁密和額定工作磁密之比（稱為勵磁倍數(shù)）而動作。其他保護對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行變壓器標準的要求，裝設可作用于信號或動作于跳閘的裝置。、變壓器的瓦斯保護當在變壓器油箱內部發(fā)生故障時，由于故障點電流和電弧的作用，將使變壓器油及其他絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體，因氣體比較輕，它們將從油箱向油枕的上部。當故障嚴重時，油會迅速膨脹并產生大量的氣體，此時將有劇烈的氣味夾雜著油流向油枕的上部。利用油箱內部故障時的這一特點，可以構成反應于上述氣體而動作的保護裝置，成為瓦斯保護。氣體繼電器是構成瓦斯保護的主要元件，它安裝在油箱與熱枕之間的連接管道上，油箱內產生的氣體必須通過氣體繼電器才能流向熱枕。為了不妨礙氣體的流通，變壓器安裝時應使頂蓋沿氣體繼電器的方向與水平具有1%～1。5%的升高坡度，通往繼電器的連接管具有2%～4%的升高坡度。瓦斯保護的主要優(yōu)點是動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應油箱內部發(fā)生的各種故障。其缺點則是不能反應油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。因此瓦斯保護可作為變壓器的主保護之一，與縱差動保護相互配合、相互補充，實現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內外及引出線上發(fā)生的各種故障。第4章 發(fā)電機的繼電保護、發(fā)電機的故障類型、不正常運行狀態(tài)及其相應的保護方式發(fā)電機的安全運行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質量起著決定性的作用，同時發(fā)電機本身也是一個十分貴重的電氣元件。因此，應該針對各種不同的故障和不正常運行狀態(tài)，裝設性能完善的繼電保護裝置。發(fā)電機的故障類型主要有：定子繞組相間短路；定子繞組一相匝間短路；定子繞組單相接地；轉子繞組一點接地或兩點接地；轉子勵磁回路勵磁電流異常下降或完全消失。發(fā)電機的不正常運行狀態(tài)有：由于外部短路引起的定子繞組過電流；由于負荷超過發(fā)電機額定容量而引起的三相對稱過負荷；由于外部短路不對稱短路或不對稱負荷而引起的發(fā)電機負序過電流或過負荷；由于突然甩負荷而引起的定子繞組過電壓；由于勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉子繞組過負荷；由于汽輪機主汽門突然關閉而引起的發(fā)電機逆功率等。針對上述故障類型及不正常運行狀態(tài)，按規(guī)程規(guī)定，發(fā)電機應裝設以下繼電保護裝置：（1）對1MW以上發(fā)電機的定子繞組及其引出線的相間短路，應裝設縱聯(lián)差動保護。（2）對直接連于母線的發(fā)電機定子單相接地故障，當發(fā)電機電壓網(wǎng)絡的接地電容大于或等于5A時，應裝設動作于跳閘的零序電流保護；當接地電容電流大于5A時，則裝設作用于信號的接地保護。對于發(fā)電機變壓器組，一般在發(fā)電機電壓側裝設作用于信號的接地保護；當發(fā)電機電壓側接地電容電流大于5A時，應裝設消弧線圈。容量在100MW及以上的發(fā)電機，應裝設保護區(qū)為100%的定子接地保護。（3）對于發(fā)電機定子繞組的匝間短路，當繞組接成星形且每相中有引出的并聯(lián)支路時，應裝設單繼電器式的橫聯(lián)差動保護。（4）對于發(fā)電機外部短路引起的過電流，可采用下列保護方式：1）負序過電流及單相式低起動過電流保護，一般用于50MW及以上的發(fā)電機上裝設負序電流保護。2）負荷電壓起動的過電流保護；3）過電流保護，用于1MW以下的小發(fā)電機。（5）對于由不對稱負荷或外部短路而引起的負序過電流，一般在50MW及以上的發(fā)電機上裝設負序電流保護。（6）對于由對稱負荷引起的發(fā)電機定子繞組過電流，應裝設接于一相電流的過負荷保護。（7）對于水輪發(fā)電機定子繞組過電壓，應裝設帶延時的過電壓保護。（8）對于發(fā)電機勵磁回路的接線故障： 1）水輪發(fā)電機一般裝設一點接地保護，小容量機組可采用定期檢測裝置； 2）對汽輪發(fā)電機勵磁回路的一點接地，一般采用定期檢測裝置，對大容量機組則可以裝設一點接地保護。對兩點接地故障，應裝設兩點接地保護，在勵磁回路發(fā)生一點接地后投入。（9）對于發(fā)電機勵磁消失的故障，在發(fā)電機不允許失磁運行時，應在自動滅磁開關斷開時連鎖反應斷開發(fā)電機的斷路器；對采用半導體勵磁以及100MW及以上采用電機勵磁的發(fā)電機，應增設直接反應發(fā)電機失磁時電氣參數(shù)變化的專用失磁保護。（10）對于轉子回路的過負荷，在100MW及以上并采用半導體勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機上，應裝設轉子過負荷保護。（11）其他：如當電力系統(tǒng)震蕩影響機組安全運行時，在300MW機組上，宜裝設失步保護。為了快速消除發(fā)電機內部的故障，在保護動作于發(fā)電機斷路器跳閘的同時，還必須動作于自動滅磁開關，斷開發(fā)電機勵磁回路，以使轉子回路電流不會在定子繞組中再感應電動勢，繼續(xù)供給短路電流。、發(fā)電機的縱差動保護和橫差動保護、發(fā)電機的縱差動保護對發(fā)電機相間短路的主保護，不但要求能正確區(qū)別發(fā)電機內、外故障，而且還要求無延時地切除內部故障由變壓器差動保護的討論可知，差動保護可以滿足作為發(fā)電機主保護的基本要求。發(fā)電機縱差動保護的特點： 由于被保護的對象是定子繞組，因此，當定子一相繞組發(fā)生匝間短路時，繞組兩端的電流仍同方向，流人差動繼電器的只有不平衡電流，差動繼電器不會動作，故它不能反應匝間短路。在定子繞組不同地點相簡短路時，由于定子繞組各點感應電動勢不同，以及短路回路阻抗不同，所以短路電流的大小不一樣經分析得出如下結論： 1)當過渡電阻不為零時，在中性點附近短路時，差動保護可能不動作，即在中性點附近經電弧電阻短路時，可能出現(xiàn)死區(qū)因此，要求發(fā)電機縱差動保護靈敏度盡可能高，盡可能減少它的死區(qū)。2)由于發(fā)電機電壓系統(tǒng)的中性點一般不接地的或經大阻抗接地，單相接地時的短路電流較小，差動保護不能動作故必須設置獨立的接地保護。、發(fā)電機的橫差動保護利用反應兩個支路電流之差的原理，實現(xiàn)對發(fā)電機定子繞組匝間短路的保護即為橫差動保護。它有兩種接線方式： 每相裝設兩個電流互感器和一個繼電器做成單獨的保護。這樣三相總共需要六個互感器和三個繼電器。由于接線復雜，保護中的不平衡電流也大，因此實際上已經很少采用。目前廣泛應用的接線方式實質上是把一半繞組的三相電之和去與另一半繞組三相電流之和進行比較，當發(fā)生前述各種匝間短路時，此中性點聯(lián)線上照樣有環(huán)流通過，因此，繼電器3可以動作。由于只使用了一個互感器，也就不存在由于互感器的誤差所產生的不平衡電流，因此，起動電流較小，靈敏度較高。此外，這種接線方式也比第一種接線方式簡單。 運行經驗表明，當勵磁回路發(fā)生永久性的兩點接地時，由于發(fā)電機勵磁磁勢的畸變而引起空氣隙磁通發(fā)生較大的畸變，發(fā)電機將產生異常的振動，此時勵磁回路兩點接地保護應動作于跳閘。在這種情況下，雖然按照橫差動保護的工作原理來看它不應該動作，但由于發(fā)電機已有切除的必要，因此橫差動保護動作于跳閘也是允許的?；谏鲜隹紤]，目前已不采用勵磁回路兩點接地保護動作時閉鎖橫差動保護的措施。為了防止在勵磁回路中發(fā)生偶然性的瞬間兩點接地時引起的誤動作，因此，當勵磁回路發(fā)生一點接地后，在投入兩點接地保護的同時，也應將橫差動保護切換至0。51s的延時動作于跳閘。發(fā)電機縱連差動保護的范圍是發(fā)電機定子線圈相間短路的主保護，所有發(fā)電機都必須安裝此保護。發(fā)電機橫差保護是用來保護繞組為雙星型連接的大型發(fā)電機定子線圈同相兩繞組匝間短路的，也就是說縱差保護是所有發(fā)電機必須安裝的保護，而發(fā)電機橫差保護只有在發(fā)電機繞組為雙星形或多星形接線時才會采用。、發(fā)電機的失磁保護發(fā)電機失磁故障是指發(fā)電機的勵磁突然消失或部分消失。對于失磁的原因有：轉子繞組故障、勵磁機故障、自動滅磁開關誤跳閘、及回路發(fā)生故障等。發(fā)電機失磁運行時，會產生兩種結果：一是從系統(tǒng)倒吸無功，根據(jù)理論計算，發(fā)電機帶45%～55%左右的有功負荷時，從系統(tǒng)吸收的無功相當于額定有功負荷，看見定子電流是猛增的，將使發(fā)電機定子繞組過熱；另一方面，失磁后發(fā)電機由同步狀態(tài)轉入異步狀態(tài)，將在轉子表面感生出另一個轉子磁場，維持發(fā)電機在穩(wěn)定異步狀態(tài)，同時由于轉差產生的磁場消耗的能量又使發(fā)電機轉子繞組過熱。另一種結果就是轉子的電磁振動。對于水輪發(fā)電機，由于其轉子是凸極式的，散熱效果較好而抗振動性能差，失磁跳機與否取決于振動限制；對于汽輪發(fā)電機，因為轉子是隱極式的，散熱效果差而抗振動效果較佳，所以失磁是否跳機取決于其發(fā)熱容量限制。、失磁保護的構成方式失磁保護應能正確反應發(fā)電機的失磁故障，而在發(fā)電機外部故障、電力系統(tǒng)震蕩、發(fā)電機自同步并列以及發(fā)電機低勵磁運行時不誤動作。1。利用自動滅磁開關連鎖跳開發(fā)電機斷路器過去發(fā)電機失磁保護都是采用這種方式。但實際上發(fā)電機失磁并不都是由于自動滅磁開關跳開而引起的，特別是當采用半導體勵磁系統(tǒng)時，由于半導體元件或回路的故障而引起發(fā)電機失磁是可能的，而在這種情況下保護將不能動作。因此這種保護方式一般用于容量在10MW及以上的發(fā)電機和采用半導體勵磁的發(fā)電機，普遍增設了這種方式的保護。2．利用失磁后發(fā)電機定子各參數(shù)變化的特點構成失磁保護這種方式的保護所反應的發(fā)電機定子參數(shù)的變化如：機端測量阻抗由第一象限進入第四象限，無功功率改變方向，機端電壓下降，功角δ增大，勵磁電壓降低等。目前對容量在100MW及以上的發(fā)電機和采用半導體勵磁的發(fā)電機，普遍增設了這種方式的保護。第5章 母線保護、概述母線是電力系統(tǒng)中的一個重要組成元件，當母線上發(fā)生故障時，將使連接在故障母線上的所有元件在修復故障故障母線期間，或轉換到另一組無故障的母線上運行以前被迫停電。此外，在電力系統(tǒng)中樞紐變電所的母線上故障時，還可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，造成嚴重的后果。一般說來，不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以把母線故障切除。當雙母線同時運行或母線分段單母線時，供電元件的保護裝置則不能保證有選擇性地切除故障母線，因此應裝設專門的母線保護,具體項目如下：在110KV及以上的雙母線和分段單母線上，為保證有選擇性地切除任一組（或段）母線上所發(fā)生的故障，而另一組（或段）無故障的母線仍能繼續(xù)進行，應裝設專門的母線保護。110KV及以上的單母線，重要發(fā)電廠的35KV母線或高壓側為110KV及以上的重要降壓變電所的35KV母線，按照裝設全線速動保護的要求必須快速切除母線上的故障時，應裝設專用的母線保護。為滿足速動性和選擇性的要求，母線保護都是按差動原理構成的。所以不管母線上元件有多少，實現(xiàn)差動保護的基本原則仍是適用的，即：1）當母線上發(fā)生故障時，所有與電源連接元件都向故障點供給短路電流，而在供電給負荷的連接元件中電流等于零，因此，I總=Id。2)在正常運行以及母線范圍以外故障時，在母線上所有連接元件中，流入的電流和流出的電流相等，或表示為I總=0；3）如從每個連接元件中電流的相位來看，則在正常運行以及外部故障時，至少有一個元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的，具體地說，就是電流流入的元件和電流流出的元件這兩者的相位相反。而當母線故障時，除電流等于零的元件以外，其它元件中的電流則是同相位的。什么情況下應裝設專門