【正文】 為保證選擇性，在相鄰線路BC出口短路時(shí)，保護(hù)1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不應(yīng)該起動(dòng)，為此其動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)線路末端B點(diǎn)的最大短路電流，因此瞬時(shí)電流速斷保護(hù)得動(dòng)作電流按躲過(guò)本線路末端短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大短路電流來(lái)整定，即：式中 ——瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流； ——可靠系數(shù)，～； ——被保護(hù)線路末端短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大短路電流。從圖中可以看出，瞬時(shí)電流速斷不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，只能保護(hù)線路首段的一部分，最大運(yùn)行方式發(fā)生三相短路時(shí)，保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度為L(zhǎng)max；最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)，保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度為L(zhǎng)min，保護(hù)范圍因系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障形式而改變。電流速斷保護(hù)的靈敏度用保護(hù)范圍百分比來(lái)表示。一般要求最大保護(hù)范圍達(dá)線路全長(zhǎng)的50%，最小保護(hù)范圍達(dá)線路全長(zhǎng)的15%～20%。，電流繼電器KA接于電流互感器TA的二次側(cè)，它動(dòng)作后起動(dòng)中間繼電器KM，其觸電閉合后，使操作電源經(jīng)信號(hào)繼電器KS接通繼電器的跳閘線圈YR，使斷路器QF跳閘[3]。限時(shí)電流速斷保護(hù)（第II段）限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍為線路全長(zhǎng)，其保護(hù)范圍必然要延伸到相鄰線路的一部分，并保證其保護(hù)范圍不超過(guò)相鄰線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，它的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過(guò)相鄰線路瞬時(shí)電流速斷的動(dòng)作電流來(lái)整定[3]。對(duì)圖63中保護(hù)1，應(yīng)為 ………………………………..公式61式中 ——保護(hù)1限時(shí)電流速斷的動(dòng)作電流； ——下一級(jí)線路瞬時(shí)電流速斷的動(dòng)作電流； ——可靠系數(shù)，～。為了保證選擇性，限時(shí)電流速斷應(yīng)有時(shí)限，其動(dòng)作時(shí)限t1,Ⅱ應(yīng)比相鄰線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間t2,I大一個(gè)，即 ……………………………..公式62在線路末端校驗(yàn)保護(hù)1限時(shí)電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)的靈敏度系數(shù) ……………………….公式63式中 ——被校驗(yàn)保護(hù)1的Ⅱ段動(dòng)作電流； ——在校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生最小兩相短路時(shí)，流過(guò)被校驗(yàn)保護(hù)的短路電流。如果靈敏度不能滿足要求時(shí)，可考慮與下線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)相配合，其動(dòng)作時(shí)限也必須比下一線路的限時(shí)電流速斷大一個(gè)，以保證選擇性[3]。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（第III段）過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作通常按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流整定。正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)應(yīng)可靠不誤動(dòng)，在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)，反應(yīng)于短路電流而動(dòng)作。其保護(hù)范圍不僅能覆蓋本線路的全長(zhǎng)，而且也能覆蓋相鄰線路的全長(zhǎng)[3]。線路L1的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作值Iop應(yīng)躲過(guò)正常運(yùn)行最大負(fù)荷電流 …………………………………...公式64當(dāng)相鄰元件三相短路故障切除后，負(fù)荷自起動(dòng)時(shí)，保護(hù)1在最大自起動(dòng)電流Ist下應(yīng)可靠地返回。所以，保護(hù)1的返回電流Ire應(yīng)滿足。引入可靠系數(shù)krel，可選擇返回電流滿足。動(dòng)作電流與返回電流之間滿足關(guān)系 ……………………………………公式65所以，過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流可整定為 ……………………… 公式66式中 ——可靠系數(shù)，～；——自起動(dòng)系數(shù)，由負(fù)荷性質(zhì)決定，其數(shù)值大于或等于1；——返回系數(shù)。這樣整定的過(guò)電流保護(hù)一般都很靈敏，當(dāng)線路L3上k3點(diǎn)短路時(shí)，短路電流由電源經(jīng)線路LL2至短路點(diǎn)。短路電流經(jīng)過(guò)的各線路的線路過(guò)電流保護(hù)可能都會(huì)起動(dòng)。按選擇性的要求，此時(shí)應(yīng)由保護(hù)裝置3動(dòng)作，使斷路器3QF跳閘。故障切除后，短路電流消失，各保護(hù)裝置都返回。為保證過(guò)電流保護(hù)的選擇性，各保護(hù)裝置應(yīng)具有不同的動(dòng)作時(shí)間[3]，即 ………………………………公式67引入時(shí)間級(jí)差，使 ……………………………….公式68為了降低整個(gè)電網(wǎng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，在滿足選擇性的前提下，應(yīng)盡量小。根據(jù)斷路器和繼電器的型式不同，～。過(guò)電流保護(hù)的靈敏度是用靈敏系數(shù)來(lái)校驗(yàn)的，靈敏系數(shù)就是在被保護(hù)元件靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生金屬性相間短路時(shí)，流過(guò)繼電保護(hù)的最小短路電流與動(dòng)作電流之比，即 …………………………….公式69式中 ——靈敏系數(shù)；——靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)兩相短路時(shí)流過(guò)繼電器的最小短路電流；——保護(hù)的動(dòng)作電流。由于定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間是按階梯原則進(jìn)行整定的，在靠近電源處的過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限可能較長(zhǎng)，所以，過(guò)電流保護(hù)一般作為后備保護(hù)，可采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)作為線路的主保護(hù)[3]。 母線保護(hù)母線保護(hù)是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的重要組成部分。母線在整個(gè)輸配電中起著非常重要的作用。母線故障是電力系統(tǒng)中非常嚴(yán)重的故障, 它直接影響母線上所連接的所有設(shè)備的安全可靠運(yùn)行, 導(dǎo)致大面積事故停電或設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞, 對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的危害極大。本變電站裝設(shè)母線完全差動(dòng)保護(hù)，原理圖如下：圖64 電力變壓器的繼電保護(hù) 變壓器主保護(hù)的配置主保護(hù)的配置變壓器配置一臺(tái)具有差動(dòng)保護(hù)功能的保護(hù)裝置作為主保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器[15]。變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是按照循環(huán)電流的原理構(gòu)成的，變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理要求變壓器在正常運(yùn)行和縱差保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為零，保證縱差保護(hù)不動(dòng)作。但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保護(hù)縱差保護(hù)的正確動(dòng)作，就須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)電流相等[3]。變壓器的的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)由于采用的通道不同，在裝置原理、結(jié)構(gòu)、性能和適用范圍等方面具有很大的差別?？v聯(lián)光纖差動(dòng)保護(hù)是最簡(jiǎn)單的一種，它是用光導(dǎo)纖維作為通信信道的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，尤其對(duì)于整定配合比較困難的線路優(yōu)越性更明顯。光纖差動(dòng)保護(hù)在線路保護(hù)中已經(jīng)應(yīng)用很廣泛了[13]。如圖65所示。在線路的兩端裝設(shè)特性和變比完全相同的電流互感器，兩側(cè)電流互感器一次回路的正極性均接于靠近母線的一側(cè)，二次回路的同極性端子相連接，差動(dòng)繼電器則并聯(lián)在電流互感器的二次端子上。圖65 線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)區(qū)外故障圖當(dāng)線路正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流是兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差，近似為零，也就是相當(dāng)于繼電器中沒(méi)有電流流過(guò)，即流入繼電器線圈的電流為 ……………………………公式610式中 nTA——電流互感器變比。但實(shí)際上，由于兩側(cè)電流互感器的勵(lì)磁特性不可能完全一致，因此，繼電器線圈會(huì)流入不平衡電流，繼電器不動(dòng)作。為了保證差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的選擇性，差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流必須躲過(guò)最大不平衡電流[3]。如圖66所示，當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)，流入繼電器線圈的電流為兩側(cè)電源供給短路點(diǎn)的總電流，大于繼電器的動(dòng)作電流，繼電器動(dòng)作，將線路兩側(cè)的斷路器跳開(kāi)。即流入繼電器線圈的電流為 …………………………公式611式中 ——流入故障點(diǎn)總的短路電流。圖66 線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)故障圖 變壓器后備保護(hù)的配置變壓器高壓側(cè)配置復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作延時(shí)跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器；配置同時(shí)具有間隙電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、零序電流保護(hù)功能，零序電流保護(hù)動(dòng)作第一時(shí)限跳開(kāi)高壓側(cè)母聯(lián)斷路器，第二時(shí)限跳開(kāi)各側(cè)斷路器。中壓側(cè)配置復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。保護(hù)為二段式，第一段第一時(shí)限跳開(kāi)分段斷路器第二時(shí)限跳開(kāi)本側(cè)斷路器；第二段延時(shí)跳開(kāi)主變壓器各側(cè)斷路器。低壓側(cè)配置時(shí)限速斷、復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。保護(hù)為二段式，第一段第一時(shí)限跳開(kāi)10kV分段，第二時(shí)限跳開(kāi)本側(cè)斷路器；第二段第一時(shí)限跳開(kāi)分段斷路器，第二時(shí)限跳開(kāi)本側(cè)斷路器，第三時(shí)限跳開(kāi)主變壓器各側(cè)斷路器。復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)包括三個(gè)條件：低壓元件、負(fù)序電壓元件、過(guò)流元件（1）低電壓元件，電壓取自本側(cè)的YH或變壓器各側(cè)的YH。動(dòng)作判據(jù)：動(dòng)作值小于低電壓元件整定值。（2）負(fù)序電壓元件，電壓取自變壓器各側(cè)，動(dòng)作判據(jù)：動(dòng)作值大于負(fù)序電壓元件整定值。（3）過(guò)流元件，電流取自本側(cè)的LH，任一相電流大于過(guò)流定值。 兩個(gè)電壓元件是或的關(guān)系，加上過(guò)流元件，就滿足復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)的出口條件了。方向閉鎖的復(fù)合電壓閉鎖的過(guò)流保護(hù)具有兩時(shí)限出口；第一時(shí)限出口跳分段開(kāi)關(guān)，第二時(shí)限跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)。零壓閉鎖零序電流保護(hù)，具有兩時(shí)限出口；第一時(shí)限出口跳分段開(kāi)關(guān)，第二時(shí)限跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)。全部電量的測(cè)量采用交流采樣獲得，可測(cè)量電壓、保護(hù)電流、零序電壓電流。電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)常伴隨的現(xiàn)象是電流的增大和電壓的降低，過(guò)流保護(hù)就是通過(guò)系統(tǒng)故障時(shí)電流的急劇增大來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是由于大型設(shè)備、機(jī)械的起動(dòng)也會(huì)造成電流的瞬間增大，有可能造成開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)，為了防止其誤動(dòng)，在保護(hù)中增加低電壓元件，將PT電壓引入保護(hù)裝置中，構(gòu)成低電壓閉鎖過(guò)流，只有在“電流的增大和電壓的降低”這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)才出口跳閘。在將過(guò)流保護(hù)用于變壓器的后備保護(hù)用時(shí)，再增加一個(gè)負(fù)序電壓元件，作為一個(gè)閉鎖條件，這樣就構(gòu)成了復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。圖67間隙保護(hù)間隙保護(hù)采用的方法是在變壓器中性點(diǎn)加裝放電間隙及間隙電流互感器，并與母線TV開(kāi)口三角零序過(guò)電壓保護(hù)共同組成。圖68如上圖所示，仍為2臺(tái)主變并列運(yùn)行，1號(hào)主變中性點(diǎn)接地。當(dāng)K2點(diǎn)接地故障時(shí)，1號(hào)主變中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù)第一時(shí)限跳開(kāi)母線分段開(kāi)關(guān)，Ⅰ段母線與故障點(diǎn)隔離，1號(hào)主變壓器恢復(fù)正常運(yùn)行。跳開(kāi)母線分段開(kāi)關(guān)后，K2故障點(diǎn)仍存在，由2號(hào)主變中性點(diǎn)間隙電流保護(hù)或零序過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作跳主變壓器，實(shí)現(xiàn)故障隔離。同樣，當(dāng)K1點(diǎn)接地故障時(shí)，1號(hào)主變中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù)第一時(shí)限跳開(kāi)母線分段開(kāi)關(guān)，2號(hào)主變與故障點(diǎn)隔離，可以繼續(xù)運(yùn)行。但K1故障點(diǎn)仍存在，1號(hào)主變零序過(guò)流保護(hù)第二時(shí)限繼續(xù)跳開(kāi)主變壓器，消除故障。因此，采用間隙保護(hù)明顯的優(yōu)點(diǎn)是：①作為變壓器本體的設(shè)備保護(hù)，無(wú)需和其他保護(hù)配合，整定簡(jiǎn)單；②動(dòng)作過(guò)程具有選擇性，只隔離故障部分，不會(huì)擴(kuò)大停電范圍。零序電壓、電流保護(hù)在大電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障后,就有零序電壓出現(xiàn),利用零序電壓構(gòu)成保護(hù)接地短路的繼電保護(hù)裝置稱為零序電壓保護(hù)。正常情況下，UA+UB+UC的向量和為0，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，UA+UB+UC的向量和不再為0，這個(gè)不為0的值變是零序電壓，通過(guò)檢測(cè)該電壓能夠反映系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障，這就是零序過(guò)電壓保護(hù)。三段式零序電流保護(hù)是常用的中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地故障主保護(hù)。典型的配置是以瞬時(shí)零序電流速斷保護(hù)作為I段，限時(shí)零序電流速斷保護(hù)作為II段，定時(shí)限零序電流保護(hù)作為III段。圖69是三段式零序電流保護(hù)的原理接線圖[1]。圖69零序電流保護(hù)原理接線圖瞬時(shí)零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)下一級(jí)相鄰線路出口處發(fā)生接地短路是流過(guò)保護(hù)安裝處的最大三倍零序電流，即： …………………………………公式612限時(shí)零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)下一級(jí)相鄰元件放入瞬時(shí)零序電流速斷保護(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時(shí)流過(guò)保護(hù)安裝處的三倍零序電流，即：……………………………………公式613在本段線路末端校驗(yàn)靈敏度時(shí)，要求若不能滿足，可考慮與相鄰線路零序II段配合。定時(shí)限零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)零序電流濾過(guò)器輸出的最大不平衡電流，即 當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地短路故障時(shí)，整個(gè)電壓系統(tǒng)產(chǎn)生零序電壓；非故障線路零序電流為本身對(duì)地電容電流之和，相位超前零序電流90176。；故障線路零序電流為所有非故障元件對(duì)地電容電流之和，相位滯后零序電壓90176。 變壓器的非電量保護(hù)為提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，保證設(shè)備的安全，大型電力變壓器均設(shè)置了電量和非電量保護(hù)。變壓器內(nèi)部故障時(shí)如果這些保護(hù)能正確運(yùn)作，及時(shí)切斷電源，便限制了電能轉(zhuǎn)化為熱能和化學(xué)能，也限制了油體積的劇烈膨脹及絕緣紙和絕緣油分解成氣體。這樣就可以將故障控制在允許的范圍內(nèi)，有效保護(hù)主變，避免故障擴(kuò)大，減少損失。由于電量保護(hù)本身固有的特點(diǎn)，當(dāng)故障在電量保護(hù)的靈敏度或故障種類之外時(shí)，就必須依靠非電量保護(hù)來(lái)保證主變的安全。表1是根據(jù)所反應(yīng)的物理量不同劃分的幾種非電量保護(hù)。瓦斯保護(hù)原理及設(shè)置原則表61非電量保護(hù)的種類保護(hù)名稱反應(yīng)的物理量對(duì)應(yīng)的變壓器故障瓦斯保護(hù)輕瓦斯保護(hù)氣體體積內(nèi)部放電、鐵心多點(diǎn)接地、內(nèi)部過(guò)熱、空氣進(jìn)入油箱等重瓦斯保護(hù)流速、油面高度嚴(yán)重的匝間短路、對(duì)地短路壓力釋放閥壓力內(nèi)部壓力升高、嚴(yán)重的匝間短路及對(duì)地短路壓力突變保護(hù)壓力內(nèi)部壓力瞬時(shí)升高溫度控制器保護(hù)溫度冷卻系統(tǒng)失效、溫度升高油位計(jì)油位油位過(guò)高、過(guò)低電力變壓器的電量型繼電保護(hù)，如差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、零序電流保護(hù)等對(duì)變壓器內(nèi)部故障是不靈敏的，這主要是內(nèi)部故障從匝間短路開(kāi)始的，短路匝內(nèi)部的故障電流雖然很大，但反映到線電流卻不大，只有故障發(fā)展到多匝短路或?qū)Φ囟搪窌r(shí)才能切斷電源。變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)是瓦斯保護(hù)，它能瞬間切除故障設(shè)備，但氣體繼電器的靈敏度卻取決于整定值（流速）。 （1）、輕瓦斯保護(hù)保護(hù)原理：內(nèi)部故障比較輕微或在故障的初期，油箱內(nèi)的油被分解、汽化，產(chǎn)生少量氣體積聚在瓦斯繼電器的頂部，當(dāng)氣體量超過(guò)整定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示維護(hù)人員進(jìn)行檢查，防止故障的發(fā)展。設(shè)置原則：氣體容積動(dòng)作整定值一般為250～300mL，其動(dòng)作接點(diǎn)應(yīng)接入報(bào)警信號(hào)。（2）、重瓦斯保護(hù)保護(hù)原理：變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，油箱內(nèi)的油被分解、汽化，產(chǎn)生大量氣體，油箱內(nèi)壓力急劇升高，氣體及油流迅速向油枕流動(dòng)，流速超過(guò)重瓦斯的整定值時(shí)，瞬間動(dòng)作切除主變。設(shè)置原則：由于變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生電弧時(shí)，故障點(diǎn)附近的油將被高溫分解，由液態(tài)的高分子電離分解為氣態(tài)的氫氣及烴類氣體。少量氣體首先溶于變壓器油中，當(dāng)產(chǎn)氣速率大于溶解速率時(shí)，就在故障區(qū)域產(chǎn)生氣泡。分解的氣體占了變壓器油的空間，必定有同體積的變壓器油被擠向儲(chǔ)油柜。油流和氣體是同時(shí)發(fā)生的，一定的產(chǎn)