继电保护培训教材

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第五节 重合器与分段器
一、线路自动重合器的功能与特点
自动重合器是一种具有保护、检测、控制功能的自动化设备，具有不同时限的安秒曲线和多次重合闸功能，是一种集断路器、继电保护、操动机构为一体的机电一体化新型电器。

它可自动检测通过重合器主回路的电流，当确认是故障电流后，持续一定时间按反时限保护自动开断故障电流，并根据要求多次自动地重合，向线路恢复送电。如果故障是瞬时性的，重合器重合后线路恢复正常供电；如果故障是永久性故障，重合器将完成预先整定的重合闸次数（通常为三次）后，确认线路故障为永久性故障，则自动闭锁，不再对故障线路送电，直至人为排除故障后，重新将重合器合闸闭锁解除，恢复正常状态。


重合器的功能与特点：
（1）重合器在开断性能上具有开断短路电流、多次重合闸操作、保护特性操作的顺序、保护系统的复位功能。
（2）重合器的结构由灭弧室、操动机构、控制系统合闸线圈等部分组成。
（3）重合器是本体控制设备，在保护控制特性方面，具有自身故障检测、判断电流性质、执行开合功能，并能恢复初始状态，记忆动作次数，完成合闸闭锁等操作顺序选择。用于线路上的重合器，无附加操作装置。
（4）重合器适用于户外柱上各种安装方式。
（5）不同类型重合器的闭锁操作次数、分闸快慢动作特性、重合间隔等特性一般都不同，其典型的四次分断三次重合的操作顺序为: ，其中t1、t2可调，且随不同产品而异，它可以根据运行中的需要调整重合次数及重合闸间隔时间。
（6）重合器的相间故障开断都采用反时限特性，以便与熔断器的安—秒特性相配合。重合器有快慢两种安—秒特性曲线。通常它的第一次开断都整定在快速曲线，使其在 0. 03～0．04 s内即可切断额定短路开断电流，以后各次开断，可根据保护配合的需要，选择不同的安—秒曲线。


二、线路自动分段器的功能与特点
分段器是配电系统中用来隔离故障线路区段的自动保护装置，通常与自动重合器或断路器配合使用。分段器不能开断故障电流。当分段线路发生故障时，分段器的后备保护重合器或断路器动作，分段器的计数功能开始累计重合器的跳闸次数。当分段器达到预定的记录次数后，在后备装置跳开的瞬间自动跳闸分断故障线路段。重合器再次重合，恢复其它线路供电。若重合器跳闸次数未达到分段器预定的记录次数已消除了故障，分段器的累计计数在经过一段时间后自动消失，恢复初始状态。



自动分段器的功能与特点 ：
（1）分段器具有自动对上一级保护装置跳闸次数的计数功能。
（2）分段器不能切除故障电流，但是与重合器配合可分断线路永久性故障。可作为手动操作的负荷开关使用。
（3）分段器可进行自动和手动跳闸，但合闸必须是手动的。分段器跳闸后呈闭锁状态，只能通过手动合闸恢复供电。
（4）分段器有串接于主电路的跳闸线圈，更换线圈即可改变最小动作电流。
（5）分段器与重合器之间无机械和电气的联系，其安装地点不受限制。
（6）分段器没有安一秒特性，故在使用上有特殊的优点。从而弥补了在多级保护系统中有时增加步骤也无法实现配合的缺点。
三、重合器与分段器的配合
自动重合器和自动分段设备的配合动作可实现排除瞬时故障，隔离永久性故障区域，保证非故障线段的正常供电。由于重合器与分段器的功能不同，首先应根据系统运行条件合理确定线路的分段布局，以提高配电线路自动化程度和供电可靠性。


重合器、分段器配合的原则：
（1）分段器必须与重合器串联，并装在重合器的负荷侧。
（2）后备重合器必须能检测到并能动作于分段器保护范围内的最小故障电流。
（3）分段器的启动电流必须小于其保护范围内的最小故障电流。
（4）分段器的热稳定额定值和动稳定额定值必须满足要求。
（5）分段器的启动电流必须小于8O％后备保护的最小分闸电流，大于预期最大负荷电流的峰值。
（6）分段器的记录次数必须比后备保护闭锁前的分闸次数少一次以上。
（7）分段器的记忆时间必须大于后备保护的累积故障开断时间。

第七章 电力变压器的继电保护
第一节 电力变压器的故障类型，
不正常运行状态和应加装的保护


变压器应装设如下保护：
(1) 为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装设瓦斯保护。
(2) 为反应变压器绕组和引出线的相间短路，以及中性点直接接地电网侧绕组和引线接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速断保护。
(3) 为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、纵差保护(或电流速断保护)的后备，应装设过电流保护。
(4) 为反应大接地电流系统外部接地短路，应装设零序电流保护。
(5) 为反应过负荷应装设过负荷保护。
(6) 为反应变压器过励磁应装设过励磁保护。

第二节 变压器的瓦斯保护
瓦斯保护是反应变压器油箱内部气体的数量和流动的速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。
工作原理：
由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘材料分解，产生气体。气体从油箱经连通管流向油枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。
瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它安装在油箱与油枕之间的连接管道上，如下图所示。












思考：为什么变压器是斜着的？
解决办法：为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有1％～1.5％的升高坡度，通往继电器的连接管具有2％～4％的升高坡度。
开口杯挡板式瓦斯继电器，其内部结构如下图所示。正常运行时，上、下开口杯2和l都浸在油中，开口杯和附件在油内的重力所产生的力矩小于平衡锤4所产生的力矩，因此开口杯向上倾，干簧触点3断开。



















油箱内部发生轻微故障时：
少量的气体上升后逐渐聚集在继电器的上部，迫使油面下降。而使上开口杯露出油面，此时由于浮力的减小，开口杯和附件在空气中的重力加上杯内油重所产生的力矩大于平衡锤4所产生的力矩，于是上开口杯2顺时针方向转动，带动永久磁铁10靠近干簧触点3，使触点闭合，发生“轻瓦斯”保护
油箱内部发生严重故障时：
大量气体和油流直接冲击挡板8，使下开口杯l顺时针方向旋转，带动永久磁铁靠近下部干簧的触点3使之闭合，发出跳闸脉冲，表示“重瓦斯”保护动作。当变压器出现严重漏油而使油面逐渐降低时，首先是上开口杯露出油面，发出报警信号，继之下开口杯露出油面后亦能动作，发出跳闸脉冲。
瓦斯保护的原理接线：
上面的触点表示“轻瓦斯保护”，动作后经延的发出报警信号。下面的触点表示“重瓦斯保护”，动作后起动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。











瓦斯保护评价：
主要优点：
动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。
主要缺点：
不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。
因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。

第三节 变压器的电流速断保护
变压器的电流速断保护是反应电流增大而瞬时动作的保护。装于变压器的电源侧，对变压器及其引出线上各种型式的短路进行保护。为保证选择性，速断保护只能保护变压器的部分，它适用于容量在10MVA以下较小容量的变压器, 当过电流保护时限大于0.5s时，可在电源侧装设电流速断保护，其原理接线如下图所示。




























1、电流速断保护的整定计算
(1) 按躲开变压器负荷侧出口d3短路时的最大短路电流来整定, 即
IdZ=KkID•max (7-1)
(2) 躲过励磁涌流。根据实际经验及实验数据，一般取
IdZ=(3～4)Ie•T （7-2）
按上两式条件计算，选择其中较大值作为变压器电流速断保护的起动电流。



















2. 灵敏度校验
按变压器原边d2点短路时，流过保护的最小短路电流校验, 即
(7—3)
3. 变压器电流速断保护评价：
优点：接线简单，动作迅速。
缺点: 只保护变压器的一部分。