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由于差动保护是瞬时性动作的，因此，需要考虑在外部短路的暂态过程中，差动回路出现的不平衡电流。这时短路电流中除含有周期分量外，还含有按指数规律衰减的非周期分量，短路电流波形如图7—3所示。

db35／t 1893-2020 生态环境大数据管理平台接口规范 图4—3 外部短路暂态过程中的短路电流和不平衡电流

（a）一次侧短路电流；(b)不平衡电流

为了保证差动保护动作的选择性，差动继电器动作电流必须躲过最大不平衡电流。

若不平衡电流大，则继电器动作电流就增大，保护灵敏度下降。为了保证保护的灵敏度，又要保证继电器在区外短路可靠不动作，区内短路灵敏动作，一直是差动保护研究的主要内容。

二、 光纤纵联差动保护

光纤纵差保护是通过光纤通道将测量信号从一侧传送到另一侧的。首先把电信号转换成光信号再传输；接到的光信号再转换成电信号进行相位或方向比较，决定保护是否动作。

微机光纤纵差保护详细内容放在微机保护课里进行讲解。

测验题：已知：线路阻抗角为650；计算A处距离II段动作阻抗整定计算中所用的最小分支系数和距离III段灵敏度校验中所用的最大分支系数。

三、 高频保护的工作原理和分类

1、 高频保护的作用原理及分类

对于高电压、远距离输电线路，要求配置全线速动保护作为主保护。凡是同时反应线路两侧电气量的保护均能实现全线速动。而要构成能反应两端电气量的保护，必须具有能反应两端电气量的信号和传输这个信号的通道。在220KV及以上电压等级的电网中，广泛采用高频保护作为主保护。 所谓高频保护，即是应用载波技术，以输电线路本身作为通道，将线路两侧工频电气量（或两侧阶段式保护中测量元件的判别结果）调制在频率为40V～500KHz的高频电波上，沿通道互相传送；两侧保护收到此高频电波后，再将其还原为工频电气量（或判别结果）并在各自的保护中比较这些量，以判断是区内还是区外故障。从原理上看，高频保护不反应被保护线范围以外的故障，其动作可以不带延时。 高频保护的结构框图如图4.1所示，它由继电部分、高频收发信机和高频通道组成。

2、 高频通道的构成

3、高频通道的工作方式和高频信号的作用

  高频通道的工作方式有正常无高频电流方式、正常有高频电流方式和移频方式三种。

1）正常无高频电流方式

正常情况下发信机不发信，通道中无高频电流通过。当系统故障时，发信机由起动元件起动发信，通道中才有高频电流出现。因此，，这种方式又称为故障时发信方式。其优点是对邻近通道的影响小，可以延长收发信机的寿命。缺点是必须要有起动元件，且需要定时检查通道是否良好。目前电力系统中广泛采用这一方式。

2）正常有高频电流方式

正常情况下，发信机连续发信，通道中经常有高频电流通过。因此这种方式又称长期发信方式。长期发信的优点是通道的工作状态可得到经常监视，可靠性较高。此外，无需发信起动元件，使保护简化，并可提高保护的灵敏度。其缺点是增大了通道间的相互干扰，并降低了收发信机的使用年限。

正常情况下，发信机发出某一种频率的高频电流，用以监视通道及闭锁高频保护。当线路故障时，高频保护控制发信机移频，发出另一种频率的高频电流。这种方式提高了通道工作的可靠性，且加强了保护的抗干扰能力。高频保护的信号应在系统故障情况下起作用。当线路内部故障时，将保护开放，允许保护跳闸；当线路外部故障时，将保护闭锁。按高频信号逻辑性质不同，可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号，如图 4.5所示。

线路内部故障时，直接引起保护跳闸的信号称为跳闸信号。跳闸信号的出现，是保

护跳闸的充分条件，它与继电部分 P的动作信号间具有“或”的逻辑关系，如图4.5（a）所示，即有高频信号时，高频保护就发跳闸命令。

线路内部故障时，将保护开放，允许保护跳闸的信号称为允许信号。有允许信号是保护跳闸的必要条件。只有继电部分动作，同时又有允许信号时，保护才能动作于跳闸，缺一不可。

线路外部故障时，将保护闭锁的信号称为闭锁信号。闭锁信号是禁止保护跳闸的信号。无闭锁信号是保护跳闸的必要条件。闭锁信号与继电部分的动作信号间具有“否”逻辑关系，如图 4.5（c）所示。只有继电部分动作而又无闭锁信号时，保护才能动作于跳闸。 目前国内使用的高频保护装置，多采用故障时发送高频闭锁信号的工作方式。采用闭锁信号，可提高保护的可靠性。 采用允许信号的主要优点是动作速度较快。在主保护双重化的情况下，一套采用闭锁信号，另一套采用允许信号，可得到取长补短的效果。 采用跳闸信号的优点是能从一端判定内部故障。缺点是抗干扰能力差。多用于线路变压器组上。

第六章 电力变压器保护

一、电力变压器的故障类型和不正常工作状态

电力变压器的故障通常可分为 油箱内部故障和油箱外部故障 。

油箱内部故障 主要是指发生在变压器油箱内包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路。变压器油箱内部故障是很危险的，因为故障点的电弧不仅会损坏绕组绝缘与铁心，而且会使绝缘物质和变压器油剧烈汽化，由此可能引起油箱的爆炸。所以，继电保护应尽可能快地切除这些故障。

油箱外部故障 主要是变压器绕组引出线和套管上发生的相间短路和接地短路（直接接地系统）。

变压器的不正常工作状态 主要有过负荷、外部短路引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高等。此外，大容量变压器，由于其额定工作磁通密度较高，工作磁密与电压频率比成正比例，在过电压或低频率下运行时，可能引起变压器的过励磁故障等。 变压器继电保护的任务就是反应上述故障或异常运行状态，并通过断路器切除故障变压器，或发出信号告知运行人员采取措施消除异常运行状态。同时，变压器保护还应能用作相邻电器元件的后备保护。

二、变压器的差动保护

2、变压器差动保护的基本原理和接线方式

变压器纵差动保护主要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。变压器差动保护是按照循环电流原理构成的，图 5.2示出了双绕组变压器差动保护单相原理接线图。变压器两侧分别装设电流互感器 和 ，并按图中所示极性关系进行连接。

正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差，欲使这种情况下流过继电器的电流基本为零，则应恰当选择两侧电流互感器的变化。

若上述条件满足，则当正常运行或外部故障

时，流入差动继电器的电流为：

当变压器内部故障时，流入差动继电器的电流为：

为了保证动作的选择性，差动继电器的动作电流 应按躲开外部短路时出现的最 大不平衡电流来整定，即 （5.5）

从式（5.5）可见，不平衡电流 愈大，继电器的动作电流也愈大。 太大，就将降低内部短路时保护的灵敏度，因此，减少不平衡电流及其对保护的影响，就是实现变压器差动保护的主要问题。为此，应分析不平衡电流产生的原因，并讨论减少其对保护影响的措施。

2、变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法

实际上，由于变压器励磁涌流、接线方式和电流互感器误差等因数的影响，即使两侧电流互感器的变比等于变压器的变比，正常或外部短路是差动继电器中的电流也不会等于零，而是会流过一个不平衡电流 。并且在变压器纵差动保护中，不平衡电流很大，形成不平衡电流的因素很多，因此，需要采取相应的措施，以消除不平衡电流对纵差动保护的影响。产生不平衡电流的原因主要有以下几种：

（ 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为 。如图6.3所示，Y侧电流滞后△侧电流 ，若两侧的电流互感器采用相同的方式，则两侧对应相的二次电流也相差 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化不同

变压器高、低压两侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时，流入继电器差回路的电流为零，则应使高、低压侧流入继电器的电流相等，则高、低压侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但实际上由于电流互感器在制造上的标准化，往往选出的是与计算变比相接近且叫较大的标准变比的电流互感器。这样，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。在表6.2中，以一台容量为31.5MVA、变比为 的Y，d11变压器为例，列出了由于电流的实际变比与计算变比不等引起的不平衡电流。

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）变压器带负荷调整分接头

四、 变压器相间短路的后备保护 

为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器纵差动保护、瓦斯保护的后备，变压器还应装设后备保护。

  变压器过电流保护的单相原理接线图 如图 6.20 所示。 保护的动作电流 I 按躲过变压器的最大负荷电流I 整定。

  变压器的最大负荷电流应按下列情况考虑：

1 ）对并联运行的变压器，应考虑切除一台变压器后的负荷电流。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算：

电动机自起动时的最大电流台州新明半岛居住区一期工程市政道路等附属工程室外给排水施工组织设计，即：

2、 低电压起动的过电流保护

  低电压起动的过电流保护原理接线图 如图 6.21 所示。 保护的起动元件包括电流继电器和低电压继电器。

 电流继电器的动作电流按躲过变压器的额定电流整定，即：

因而其动作电流比过电流保护的起动电流小新华昌集装箱项目场平工程土石方工程施工方案，从而提高了保护的灵敏性。

低电压继电器的动作电压 U 可按躲过正常运行时最低工作电压整定。一般取 U =0.7U （ U 为变压器的额定电压）。 电流元件的灵敏系数按式（ 6.12 ）校验，电压元件的灵敏系数按下式校验：

为防止电压互感器二次回路断线后保护误动作，设置了中间继电器 KM 。当电压互感器二次回路断线时，低电压继电器动作，起动中间继电器，发出电压回路断线信号。