模塊六供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)

1、模塊一模塊六 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)單元一 認(rèn)知繼電保護(hù) Sub Title掌握常用繼電保護(hù)器的類型、結(jié)構(gòu)，掌握繼電保護(hù)裝置的接線方式，掌握繼電保護(hù)裝置操作電源的工作方式。能力目標(biāo)了解繼電保護(hù)的任務(wù)，掌握繼電保護(hù)的基本要求，掌握繼電保護(hù)的基本原理。 知識(shí)目標(biāo)一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求在供配電系統(tǒng)中，由于電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣的老化、損壞或者遭受雷擊、工作人員誤操作等原因，運(yùn)行中的供配電系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常的運(yùn)行情況。在供配電系統(tǒng)中最常見的故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)為斷線、短路、接地及過負(fù)荷。為了保證系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行，避免過負(fù)荷引起的過電流或短路產(chǎn)生的故障電流對(duì)系統(tǒng)的影響，需要在系統(tǒng)的主要電氣

2、設(shè)備及線路中裝設(shè)不同類型的保護(hù)裝置。一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 繼電保護(hù)的任務(wù)1.在被保護(hù)線路或電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能夠自動(dòng)迅速地檢測(cè)出故障，并且有選擇性地將故障元件從供配電系統(tǒng)中切除，以免故障線路元件繼續(xù)遭到破壞。在供配電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)，如過負(fù)荷、欠電壓等情況時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便運(yùn)行人員采取措施，保證安全可靠地供電。與供配電系統(tǒng)的其他自動(dòng)裝置（如自動(dòng)重合閘裝置、備用電源自動(dòng)投入裝置等）配合，縮短故障停電時(shí)間，提高供配電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。 （1） （2） （3）一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 繼電保護(hù)的要求2. 選擇性1）如圖6-1所示，當(dāng)K-1處發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)使距離故障點(diǎn)最近的

3、斷路器QF1跳閘，切除故障，而其他斷路器不應(yīng)跳閘，以免事故擴(kuò)大；同樣地，當(dāng)K-3處發(fā)生短路故障時(shí)，也應(yīng)由距離故障點(diǎn)最近的斷路器QF3跳閘，切除故障，而其他斷路器不應(yīng)跳閘。斷路器QF3處的保護(hù)就對(duì)其下一級(jí)線路起著后備保護(hù)的作用，這種情況下QF3的動(dòng)作是有選擇性的。一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 快速性 2）當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，為了減小由于故障引起的損失，減少用戶在故障時(shí)低電壓下的工作時(shí)間，以及提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，要求繼電保護(hù)在發(fā)生故障時(shí)盡快動(dòng)作將故障切除，縮小故障范圍，以減小對(duì)電氣設(shè)備的破壞程度。但是當(dāng)快速性與選擇性發(fā)生矛盾時(shí)，要首先滿足選擇性，然后再考慮快速性。一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 靈

4、敏性 3）保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力稱為靈敏性。各種保護(hù)裝置的靈敏性常用靈敏度Sp來衡量。對(duì)于過電流保護(hù)裝置，靈敏度為Sp=Ik.min/Iop.1(6-1）式中，Ik.min為系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式（指電力系統(tǒng)處于短路阻抗為最大，短路電流為最小的狀態(tài)時(shí)的一種運(yùn)行方式）時(shí)保護(hù)范圍末端的短路電流；Iop.1為保護(hù)裝置一次側(cè)的動(dòng)作電流。一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 可靠性 4）可靠性是指保護(hù)裝置在其所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時(shí)，必須準(zhǔn)確動(dòng)作，不應(yīng)拒動(dòng)作，而在不該動(dòng)作時(shí)不應(yīng)該誤動(dòng)作。對(duì)于某個(gè)具體保護(hù)裝置來說，上述基本要求不一定是同等重要的，往往側(cè)重某個(gè)方面。

5、例如，電力變壓器是供配電系統(tǒng)最關(guān)鍵的設(shè)備，對(duì)它的保護(hù)裝置的靈敏度要求高。而對(duì)一般電力線路的保護(hù)裝置，靈敏度要求低一些，但對(duì)選擇性要求較高。這些基本要求之間既相互聯(lián)系又相互矛盾，在選擇保護(hù)裝置時(shí)應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)且合理。二 繼電保護(hù)的基本原理二 繼電保護(hù)的基本原理 測(cè)量部分。測(cè)量被保護(hù)設(shè)備的一個(gè)或幾個(gè)物理量7，并和保護(hù)裝置已給的整定值進(jìn)行比較，從而判斷被保護(hù)設(shè)備是否發(fā)生了故障，保護(hù)裝置是否應(yīng)該起動(dòng)。邏輯部分。邏輯部分根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或者它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，然后把輸出信號(hào)傳到執(zhí)行部分。執(zhí)行部分。執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分輸出的信號(hào)，完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)

6、的任務(wù)（如使斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)或不動(dòng)作等）。原理原理三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 供配電系統(tǒng)的分類按保護(hù)類型按動(dòng)作時(shí)限按操作電源過電流保護(hù)低電壓保護(hù)差動(dòng)保護(hù)瓦斯保護(hù)定時(shí)限保護(hù)反時(shí)限保護(hù)直流操作交流操作常用的繼電保護(hù)類型及結(jié)構(gòu)1.三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 繼電器結(jié)構(gòu)原理按保護(hù)功能電磁式感應(yīng)式數(shù)字式微機(jī)式時(shí)間繼電器信號(hào)繼電器中間繼電器三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 DL-10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1線圈； 2電磁鐵； 3Z形鋼片； 4靜觸頭； 5動(dòng)觸頭； 6動(dòng)作電流調(diào)整桿；7標(biāo)度盤； 8軸承； 9反作用彈簧； 10軸三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 當(dāng)電流通過繼電器的線圈1時(shí)，電磁鐵2中將

7、產(chǎn)生磁通，使Z形鋼片3向磁極方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。與此同時(shí)，軸 10上的反作用彈簧9又阻止鋼片偏轉(zhuǎn)。當(dāng)繼電器線圈中的電流增大到使鋼片所受的轉(zhuǎn)矩大于彈簧的反作用力矩時(shí)，鋼片轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度被吸近磁極，使常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。當(dāng)線圈電流減小到一定值時(shí)，鋼片被彈簧拉回到原來位置，繼電器恢復(fù)到起始狀態(tài)。工作原理三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 使繼電器動(dòng)作的最小電流稱為繼電器的動(dòng)作電流，用Iop表示。當(dāng)繼電器動(dòng)作后，線圈的電流減小到某一電流值時(shí)，鋼片在彈簧的作用下回到起始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流，用Ire表示。繼電器的返回電流與動(dòng)作電流的比稱為繼電器的返回系數(shù)，用Kre表示，即過電流繼電器的Kr

8、e小于1，電磁式電流繼電器的返回系數(shù)一般為0.85。Kre越接近1，繼電器越靈敏。IIKoprere三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 DL-10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號(hào)三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 改變線圈的連接方式。利用連接片把繼電器的兩個(gè)線圈接成串聯(lián)或并聯(lián)。當(dāng)線圈串聯(lián)時(shí)，流入繼電器的電流與通過線圈的電流相等；當(dāng)改為并聯(lián)時(shí)，通過線圈的電流是流入繼電器電流的一半，繼電器的動(dòng)作電流增大一倍。 通過改變調(diào)整桿6的位置來改變彈簧的反作用力。需要注意的是，調(diào)整桿標(biāo)度盤的標(biāo)度不一定準(zhǔn)確，需要進(jìn)行實(shí)測(cè)；當(dāng)采用并聯(lián)接法時(shí)，標(biāo)度盤的數(shù)值應(yīng)該乘以2。調(diào)節(jié)電磁式電流繼電器的動(dòng)作兩種方調(diào)節(jié)電磁式電流繼電

9、器的動(dòng)作兩種方法法三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 （2）電磁式電壓繼電器。電磁式電壓繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與電磁式電流繼電器基本相同。不同之處在于電壓繼電器的線圈為電壓線圈，與電壓互感器的二次繞組并聯(lián)。電磁式電壓繼電器分為欠電壓和過電壓繼電器兩種。欠電壓繼電器的返回系數(shù)Kre大于1，通常取1.25；過電壓繼電器的返回系數(shù)Kre小于1，通常取0.8。電壓繼電器的文字符號(hào)為KV。返回系數(shù)Kre越接近1，繼電器越靈敏。三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 （3）電磁式時(shí)間繼電器。電磁式時(shí)間繼電器在繼電保護(hù)裝置中，用來使保護(hù)裝置獲得所需要的延時(shí)，其文字符號(hào)為KT。DS系列電磁式時(shí)間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-5所示

10、，其主要由電磁系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、鐘表系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和時(shí)間調(diào)整系統(tǒng)等組成。 DS系列電磁式時(shí)間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1線圈； 2電磁鐵； 3鐵心； 4返回彈簧； 5、6瞬時(shí)靜觸點(diǎn)； 7絕緣件； 8瞬時(shí)動(dòng)觸點(diǎn)； 9壓桿； 10平衡錘； 11擺動(dòng)卡板； 12扇形齒輪； 13傳動(dòng)齒輪； 14主動(dòng)觸點(diǎn)； 15主靜觸點(diǎn)； 16刻度盤； 17拉引彈簧； 18彈簧拉力調(diào)節(jié)器； 19摩擦離合器； 20主動(dòng)輪；21小齒輪； 22掣輪； 23、24鐘表機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 當(dāng)時(shí)間繼電器的線圈1通電時(shí)，電磁鐵2產(chǎn)生磁場(chǎng)，鐵心3 被吸入，壓桿9失去支持，瞬時(shí)觸點(diǎn)6、8斷開，5、8接通。 扇形齒輪12在拉引

11、彈簧17的作用下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)齒輪13使延時(shí)的主動(dòng)觸點(diǎn)14開始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)摩擦離合器19帶動(dòng)鐘表機(jī)構(gòu)只轉(zhuǎn)過一定角度，經(jīng)過整定的時(shí)間，繼電器的主觸點(diǎn)14、15閉合。當(dāng)繼電器的線圈斷電時(shí)，在返回彈簧4的作用下，通過壓桿9使扇形齒輪12返回，離合器和鐘表機(jī)構(gòu)返回，所有觸點(diǎn)返回起始位置。工作原理三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 DS系列時(shí)間繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號(hào) 三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 （4）電磁式中間繼電器。中間繼電器觸頭數(shù)量較多（一般為8對(duì)），觸頭容量較大（510 A）。在繼電保護(hù)裝置中，中間繼電器的作用是增加觸點(diǎn)的數(shù)目或增大觸點(diǎn)的容量。 DZ-10系列中間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1線圈； 2電

12、磁鐵； 3彈簧； 4銜鐵； 5動(dòng)觸點(diǎn)； 6、7靜觸點(diǎn)； 8連線； 9接線端子； 10底座三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 當(dāng)線圈1通電時(shí)，銜鐵4吸向電磁鐵2，使觸點(diǎn)動(dòng)作，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。當(dāng)繼電器的線圈斷電時(shí)，銜鐵4釋放，觸點(diǎn)返回起始位置。工作原理三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 DZ-10系列中間繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號(hào)三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 （5）電磁式信號(hào)繼電器。信號(hào)繼電器在繼電保護(hù)裝置中用來發(fā)出指示信號(hào)，作為保護(hù)裝置的指示器。接通的回路可以是燈光信號(hào)或者音響信號(hào)。常用的DX-11型電磁式信號(hào)繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-9所示。 DX-11型電磁式信號(hào)繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1線圈； 2

13、電磁鐵； 3彈簧； 4銜鐵； 5信號(hào)牌； 6玻璃窗孔；7復(fù)位旋鈕； 8動(dòng)觸點(diǎn)； 9靜觸點(diǎn)； 10接線端子三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 當(dāng)信號(hào)繼電器線圈1未通電時(shí)，信號(hào)牌5被銜鐵4支持住。當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵2吸合銜鐵4，信號(hào)牌5失去銜鐵的支撐而落下，從玻璃窗孔6中可以看到掉牌。隨著信號(hào)牌的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸，使固定在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)觸點(diǎn)8與靜觸點(diǎn)9接通，起動(dòng)信號(hào)回路，發(fā)出信號(hào)。要解除信號(hào)，需旋動(dòng)外殼上的復(fù)位旋鈕7，使常開觸點(diǎn)斷開，同時(shí)使信號(hào)牌復(fù)位。工作原理三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 DX-11型信號(hào)繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號(hào)三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 GL-10、GL-20系列感應(yīng)式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)

14、構(gòu)1線圈； 2電磁鐵； 3短路環(huán)； 4轉(zhuǎn)動(dòng)鋁盤； 5鋼片； 6鋁框架； 7調(diào)節(jié)彈簧；8制動(dòng)永久磁鐵； 9扇形齒輪； 10蝸桿； 11扁桿； 12繼電器觸點(diǎn)；13時(shí)限調(diào)節(jié)螺桿； 14速斷電流調(diào)節(jié)螺釘；15銜鐵； 16動(dòng)作電流調(diào)節(jié)插銷三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 當(dāng)線圈1通電時(shí)，電磁鐵2在短路環(huán)3的作用下產(chǎn)生兩個(gè)相位不同的磁通量1、2（它們的相位差為），穿過轉(zhuǎn)動(dòng)鋁盤4。這時(shí)作用于鋁盤上的轉(zhuǎn)矩M1為M1K112 sin (6-3）鋁盤在轉(zhuǎn)矩M1的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)后，切割制動(dòng)永久磁鐵8的磁通，在鋁盤內(nèi)產(chǎn)生渦流，該渦流又與永久磁鐵的磁通作用，產(chǎn)生一個(gè)與M1反向的制動(dòng)力矩M2，M2與鋁盤轉(zhuǎn)速n成正比，即M2=K

15、2n(6-4）三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 當(dāng)鋁盤轉(zhuǎn)速n增大到一定值時(shí)，M1M2，則鋁盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。鋁盤受力有使鋁框架6繞軸順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但會(huì)受到調(diào)節(jié)彈簧7的阻力。當(dāng)線圈電流增大到繼電器的動(dòng)作電流Iop時(shí)，鋁盤受到的推力也將增大到克服彈簧阻力，使鋁盤帶動(dòng)框架前移，使蝸桿10與扇形齒輪9嚙合，即繼電器動(dòng)作。由于鋁盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使得扇形齒輪沿著蝸桿上升，最后使繼電器觸點(diǎn)12切換，同時(shí)使信號(hào)牌掉下，從繼電器外殼上的觀察孔內(nèi)可看到信號(hào)牌紅色或白色的信號(hào)指示，表示繼電器已經(jīng)動(dòng)作。三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 繼電器線圈中的電流越大，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)得越快，扇形齒輪沿蝸桿上升的速度也越快，因此動(dòng)作時(shí)間也越短，這

16、是感應(yīng)式電流繼電器的反時(shí)限特性，如圖6-12所示動(dòng)作特性曲線的abc部分。反時(shí)限特性由其感應(yīng)元件產(chǎn)生。GL電流繼電器的動(dòng)作特性曲線三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 當(dāng)繼電器線圈中的電流進(jìn)一步增大到整定的速斷電流Iqb時(shí)，電磁鐵2瞬時(shí)吸下銜鐵15，使繼電器觸點(diǎn)12切換，同時(shí)也使信號(hào)牌掉下，這是感應(yīng)式電流繼電器的電流速斷特性，如圖6-12 所示的bbd部分，電流速斷特性由電磁元件產(chǎn)生。圖6-12所示動(dòng)作特性曲線上對(duì)應(yīng)于開始速斷時(shí)間的動(dòng)作電流倍數(shù)nqb，稱為速斷電流倍數(shù)，即式中，Iqb為繼電器線圈中使電流速斷元件動(dòng)作的最小電流，即速斷電流；Iop為繼電器的動(dòng)作電流。IIopqbqbn三 常用的繼電保護(hù)及

17、接線方式 GL-10、GL-20系列感應(yīng)式電流繼電器的速斷電流倍數(shù)nqb=28。感應(yīng)式電流繼電器的圖形符號(hào)如圖所示。三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 繼電保護(hù)裝置的接線方式2.為了表述繼電器電流IKA與電流互感器二次電流I2的關(guān)系，引入接線系數(shù)Kw，即Kw=IKA/I2(6-6）這種接線方式又稱為三相完全星形接線，如圖所示。 三相三繼電器式接線1）三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 將三只電流繼電器分別與三只電流互感器連接，可以反映 每相電流的變化。當(dāng)發(fā)生三相短路、兩相短路或中性點(diǎn)直 接接地系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)，至少有一個(gè)繼電器動(dòng)作，使 一次電路的斷路器斷閘。這種接線方式能反映所有形式的 故障，但是所用設(shè)

18、備較多，接線比較復(fù)雜。其接線系數(shù)Kw=1， 主要用于110 kV及以上中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，作為相間短路和單相短路的保護(hù)裝置。特點(diǎn)三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 兩相兩繼電器式接線和兩相三繼電器式接線2）三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 由于B相沒有裝設(shè)電流互感器，當(dāng)該相接地時(shí)，保護(hù)裝置不能起到保護(hù)作用。當(dāng)一次電路發(fā)生三相短路或任意兩相短路時(shí)，至少有一個(gè)繼電器動(dòng)作。可見它不能反映單相短路，但能保護(hù)各種相間短路。這種接線方式的接線系數(shù) Kw1，主要用于610 kV小接地電流系統(tǒng)的相間短路保護(hù)。 特點(diǎn)三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 兩相三繼電器式接線如圖所示，是在兩相兩繼電器式接線的公共中線上接入第三個(gè)

19、繼電器。實(shí)際上流入該繼電器的電流為流入其他兩個(gè)繼電器電流之和。這一電流在數(shù)值上與第三相（B相）電流相等，這樣就使過電流保護(hù)的靈敏度提高了。三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 兩相一繼電器式接線3）兩相一繼電器式接線如圖所示，流入繼電器線圈中的電流等于A、C兩相電流互感器二次電流之差。這種接線方式又稱兩相差式接線。三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 在不同的短路類型中，流過繼電器的電流與互感器二次電流不同，其接線系數(shù)也不同，不同相間短路時(shí)的電流相量分析圖如圖所示。三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 在一次電路發(fā)生三相短路時(shí)，電流的相量圖如圖所示，流入繼電器的電流為電流互感器二次電流的3倍，其接線系數(shù)為Kw 。3三

20、 常用的繼電保護(hù)及接線方式 在一次電路的A、C兩相發(fā)生短路時(shí)，電流的相量圖如圖所示，流入繼電器的電流為電流互感器二次電流的2倍，故Kw2。三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 在一次電路的A、B或B、C兩相短路時(shí)，電流的相量圖如圖所示，此時(shí)流入繼電器的電流只有一相（A相或C相）電流互感器的二次電流，其接線系數(shù)為Kw1。三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 繼電保護(hù)裝置的操作電源3. 直流操作電源1）現(xiàn)在工廠變配電所很少采用鉛酸蓄電池組。雖然它與交流供電系統(tǒng)無直接聯(lián)系，工作可靠，但是須設(shè)置專門的蓄電池室，而且腐蝕性較強(qiáng)。鎘鎳蓄電池組不受供電系統(tǒng)運(yùn)行情況的影響，工作可靠，腐蝕性小，無須專用房間，充放電控制方便，現(xiàn)

21、在在大中型工廠變配電所中應(yīng)用廣泛。帶電容儲(chǔ)能的晶閘管整流裝置設(shè)備投資少，減少了運(yùn)行維護(hù)的工作量，但是電容器有漏電問題，容易損壞，可靠性比鎘鎳蓄電池組差。 （1） （2） （3）三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 交流操作電源2）直接動(dòng)作式過電流保護(hù)電路三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 利用斷路器跳閘線圈YR作為過電流繼電器直接動(dòng)作于跳閘，可以接成兩相兩繼電器式或兩相一繼電器式。正常運(yùn)行時(shí)，跳閘線圈YR中流過的電流小于動(dòng)作電流，因此斷路器不動(dòng)作。當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí)，短路電流反映到電流互感 器的二次側(cè)，流過跳閘線圈YR的電流達(dá)到或超過動(dòng)作電流值，使斷路器QF跳閘。這種操作方式設(shè)備最少，接線簡單，但受脫

22、扣器型號(hào)的限制，保護(hù)靈敏度較低，實(shí)際上很少使用。工作原理三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 去分流跳閘式過電流保護(hù)電路三 常用的繼電保護(hù)及接線方式 正常運(yùn)行時(shí)，電流繼電器的常閉觸點(diǎn)將跳閘線圈YR短路，YR中無電流流過，因此斷路器不會(huì)跳閘。當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí)，繼電器KA動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開，使跳閘線圈YR的短路分流支路被去掉，電流互感器二次側(cè)的電流全部流過YR，因此斷路器跳閘。這種接線方式簡單，靈敏度較高，但要求繼電器的觸點(diǎn)容量比較大。這種接線方式在工廠企業(yè)中應(yīng)用廣泛。 工作原理三 電力系統(tǒng)的基本要求 學(xué)生為什么三相三繼電器式接線可以用于單相短路保護(hù)裝置中，而兩相兩繼電器式接線和兩相一繼電器式接

23、線不能用于單相短路保護(hù)裝置中？老師因?yàn)槿嗳^電器式接線中三只電流繼電器分別與三只電流互感器連接，可以反映每相電流的變化。當(dāng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)，至少有一個(gè)繼電器動(dòng)作，使一次電路的斷路器斷閘。而兩相兩繼電器式接線將兩個(gè)電流繼電器分別與裝在A、C兩相上的電流互感器連接，可以反映A相和C相電流的變化。由于B相沒有裝設(shè)電流互感器，當(dāng)該相接地時(shí)，保護(hù)裝置不能起到保護(hù)作用。三 電力系統(tǒng)的基本要求 兩相一繼電器式接線流入繼電器線圈中的電流等于A、C兩相電流互感器二次電流之差。這種接線方式能反映各種相間短路故障，而不能完全反映單相短路。由于供電系統(tǒng)中常見一些斷線、短路、過載及接地等故障，為了在發(fā)

24、生故障時(shí)能迅速地將故障區(qū)域切除，需要裝設(shè)保護(hù)裝置。當(dāng)系統(tǒng)處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)能夠發(fā)出報(bào)警信號(hào)。保護(hù)裝置必須滿足選擇性、快速性、可靠性和靈敏性，這四項(xiàng)基本要求之間既相互聯(lián)系又相互矛盾，在選擇保護(hù)裝置時(shí)應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)而且合理。問題與思考 問題1 繼電保護(hù)裝置的任務(wù)是什么？對(duì)繼電保護(hù)裝置有哪些基本要求？ 思考并回答: 問題2 電磁式電流繼電器、電磁式時(shí)間繼電器、電磁式信號(hào)繼電器及電磁式中間繼電器在保護(hù)裝置中的作用分別是什么？ 思考并回答: 模塊一模塊六 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)單元二 線路的繼電保護(hù) Sub Title掌握線路過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、單相接地保護(hù)、線路過負(fù)荷保護(hù)的組成和工作原理。

25、能力目標(biāo)了解線路繼電保護(hù)的分類及適用范圍等知識(shí)。 知識(shí)目標(biāo)一 線路的過電流保護(hù)作為線路的相間短路保護(hù)，通常采用帶時(shí)限的過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)兩種方式。如果過電流保護(hù)的時(shí)限不大于0.50.7 s，則可以不裝設(shè)電流速斷保護(hù)。在供配電系統(tǒng)中，當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生短路時(shí)，為了具有選擇性，帶時(shí)限的過電流保護(hù)按其動(dòng)作時(shí)間的特性分為定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)。一 線路的過電流保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的組成和動(dòng)作原理1.定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的原理接線圖如圖所示，其中，圖6-21（a）所示為集中表示的原理接線圖，圖6-21（b）所示為展開式電路圖。從原理分析的角度來看，展開式原理電路圖簡明清晰，在二次回路

26、中應(yīng)用最普遍。定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的原理接線圖 QF斷路器； KA電流繼電器（DL型）； KT時(shí)間繼電器（DS型）； KS信號(hào)繼電器（DX型）； KM中間繼電器（DZ型）； YR跳閘線圈一 線路的過電流保護(hù) 定時(shí)限過電流保護(hù)裝置電流繼電器時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器中間繼電器一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 正常運(yùn)行時(shí)，斷路器QF閉合，供電正常，線路中流過正常電流。當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí)，電流繼電器KA瞬時(shí)動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合，使時(shí)間繼電器KT接通，KT經(jīng)過整定的時(shí)限后，其延時(shí)觸點(diǎn) 閉合，使串聯(lián)的信號(hào)繼電器（電流型）KS和中間繼電器KM動(dòng)作。KS動(dòng)作后，其指示牌掉下，同時(shí)接通信號(hào)回路，給出燈光信號(hào)和音響信號(hào)。KM

27、動(dòng)作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。短路故障被切除后，繼電保護(hù)裝置除KS外的其他繼電器均自動(dòng)返回起始狀態(tài)，而KS須手動(dòng)或電動(dòng)復(fù)位。工作原理一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 反時(shí)限過電流保護(hù)裝置的組成和動(dòng)作原理2.反時(shí)限過電流保護(hù)裝置就是通過保護(hù)裝置的故障電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短，即保護(hù)裝置動(dòng)作的時(shí)限隨通過保護(hù)裝置電流大小的變化而成反時(shí)限的變化。這種保護(hù)裝置由GL型電流繼電器組成，圖所示為反時(shí)限過電流保護(hù)的原理圖和展開圖。反時(shí)限過電流保護(hù)裝置的原理圖和展開圖一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 在正常情況下，電流繼電器通過正常工作電流，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，斷路器的跳閘線圈不會(huì)得電。

28、當(dāng)一次電路發(fā)生相 間短路時(shí)，電流繼電器KA中流過的電流增大，經(jīng)過一定的延時(shí)后，達(dá)到其動(dòng)作值，其常閉觸點(diǎn)閉合，接通跳閘線圈YR，常開觸點(diǎn)斷開，去掉分流使YR得電帶動(dòng)斷路器跳閘，切除短路故障，同時(shí)GL 型繼電器的信號(hào)牌掉下。短路故障切除后，電流繼電器自動(dòng)返回，信號(hào)牌可手動(dòng)復(fù)位。工作原理一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定3.一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 當(dāng)線路上WL2的k點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，由于短路電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線路上的所有負(fù)荷電流，所以沿線路的所有過電流保護(hù)裝置（包括KA1、KA2）都要起動(dòng)。為保證保護(hù)裝置選擇性的要求，應(yīng)該是靠近故障點(diǎn)k的保護(hù)KA2首先斷開QF2，切除故障線路WL2。這時(shí)

29、線路WL1就可恢復(fù)正常運(yùn)行，保護(hù)裝置KA1立即返回，不至于斷開QF1。若KA1的返回電流未躲過線路WL1的最大負(fù)荷電流，即KA1的返回系數(shù)過低時(shí)，在KA2切除WL2以后，KA1可能不返回而繼續(xù)保持起動(dòng)狀態(tài)，從而達(dá)到它所整定的時(shí)限后，錯(cuò)誤地?cái)嚅_QF1，造成WL1停電，使故障停電范圍擴(kuò)大，這是不允許的。所以保護(hù)裝置的返回電流也必須躲過線路的最大負(fù)荷電流。 工作原理一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定 1）過電流保護(hù)動(dòng)作電流按式（6-8）整定。式中，Iop 為繼電器的動(dòng)作電流；Krel為保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，對(duì)DL系列繼電器取1.2，對(duì)GL系列繼電器取1.3；Kw為保護(hù)裝置的接線系數(shù)，三

30、相三繼電器式、兩相兩繼電器式和兩相三繼電器式接線取1，兩相一繼電器式接線取3；Kre為保護(hù)裝置的返回系數(shù)，對(duì)DL系列繼電器取0.85，對(duì)GL系列繼電器取0.8；Ki為電流互感器變比；IL.max為線路的最大負(fù)荷電流，可取為（1.53）I30。IKKKKILireWerlOPmax.一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定 2）過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)按階梯原則進(jìn)行整定，以保證前后兩級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間的選擇性。當(dāng)在后一級(jí)保護(hù)裝置所保護(hù)的線路首端如圖6-23（a）中的k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，前一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比后一級(jí)保護(hù)中最長的動(dòng)作時(shí)間t2都要大一個(gè)時(shí)間級(jí)差t，如圖6-23(b）和圖

31、6-23(c）所示，即 t1t2t（6-9）一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 線路過電流保護(hù)整定說明一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 對(duì)定時(shí)限過電流保護(hù)裝置t取0.5 s，對(duì)反時(shí)限過電流保護(hù)裝置t取0.7 s。定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間利用時(shí)間繼電器整定。反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，由于GL系列電流繼電器的時(shí)限調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是按10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間來標(biāo)度的，因此要根據(jù)前后兩級(jí)保護(hù)的GL系列繼電器的動(dòng)作特性曲線來整定。一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 過電流保護(hù)裝置的靈敏度3）過電流保護(hù)裝置的靈敏度Sp由式（6-10）確定。式中， 為被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流。 過電流保護(hù)裝置的靈敏度Sp必須滿足的

32、條件為Sp1.5，如果過電流保護(hù)作為后備保護(hù)時(shí)，則Sp1.2即可。IKIKSopikwpmin.Ik)2(min.一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 低電壓閉鎖的過電流保護(hù)4）裝有低電壓閉鎖的過電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定計(jì)算公式為由于Iop的減小，能有效地提高保護(hù)靈敏度。IKKKKIirewrelop30一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)的比較4.定時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)間比較準(zhǔn)確，容易整定，而且不論短路電流大小，動(dòng)作時(shí)間都是一定的，不會(huì)因短路電流小而動(dòng)作時(shí)間長；其缺點(diǎn)是所需繼電器數(shù)目較多，接線復(fù)雜。在靠近電源處短路時(shí)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間較長。反時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是可采用交

33、流操作，接線簡單，所用繼電器數(shù)量少，因此這種方式簡單經(jīng)濟(jì)，在工廠供電系統(tǒng)中的車間變電所和配電線路上用得較多；其缺點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)限整定復(fù)雜，誤差較大，當(dāng)距離保護(hù)裝置安裝處較遠(yuǎn)的地方發(fā)生短路時(shí)，其動(dòng)作時(shí)間較長，延長了故障持續(xù)時(shí)間。 一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 例6-1 如圖如圖6-246-24所示，某廠所示，某廠10 kV10 kV電力線路，保護(hù)裝置接線方電力線路，保護(hù)裝置接線方式為兩相兩繼電器式接線。已知式為兩相兩繼電器式接線。已知WLWL2 2的最大負(fù)荷電流為的最大負(fù)荷電流為56 A56 A，TATA1 1的變比為的變比為100/5100/5，TATA2 2的變比為的變比為75/575/5，繼電器均

34、為，繼電器均為DL-11/10DL-11/10型電流繼電器。型電流繼電器。KAKA1 1已整定，其動(dòng)作電流為已整定，其動(dòng)作電流為9 A9 A，動(dòng)作時(shí)間為，動(dòng)作時(shí)間為1 s1 s。k-1k-1點(diǎn)的三相短路電流為點(diǎn)的三相短路電流為800 A800 A，k-2k-2點(diǎn)的三相短路電流點(diǎn)的三相短路電流為為320 A320 A。試整定。試整定KAKA2 2的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間，并檢驗(yàn)其靈敏的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間，并檢驗(yàn)其靈敏度。度。一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 例6-1解解 （1 1）整定）整定KAKA2 2的動(dòng)作電流。的動(dòng)作電流。 取取K Krelrel=1.2=1.2，K Krere=0.85=0.85，K

35、 Kw w=1=1，K Ki i =75/5=15 =75/5=15，已知，已知I IL.maxL.max=56 A=56 A，故故取整數(shù)，動(dòng)作電流整定為取整數(shù)，動(dòng)作電流整定為5 A5 A。AIKKKKILierwrelop27. 5561585. 012 . 1max.)2(一 繼電保護(hù)的任務(wù)及要求 例6-1（2 2）整定）整定KAKA2 2的動(dòng)作時(shí)間。保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間。保護(hù)裝置KAKA1 1的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比保護(hù)裝置裝置KAKA2 2的動(dòng)作時(shí)限大的動(dòng)作時(shí)限大tt，取，取t=0.5 st=0.5 s，由于，由于KAKA1 1的動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作時(shí)間為間為1 s1 s，所以，所以KA

36、KA2 2的動(dòng)作時(shí)間為的動(dòng)作時(shí)間為t t2 2=1=10.5=0.5 s0.5=0.5 s。（3 3）KAKA2 2的靈敏度校驗(yàn)。的靈敏度校驗(yàn)。KAKA2 2保護(hù)的線路保護(hù)的線路WLWL2 2末端末端k-2k-2點(diǎn)的兩相點(diǎn)的兩相短路電流為其最小短路電流，即短路電流為其最小短路電流，即由此可見，靈敏度滿足要求。由此可見，靈敏度滿足要求。AIIkk277320866. 023)3(2)2(min.5 . 169. 35152771)2(min.IKIKSOPikwP二 電流速斷保護(hù) 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，越靠近電源處保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間越長，而 短路電流則是越靠近電源其值越大，危害也越大。為此，當(dāng)過電流保護(hù)的

37、動(dòng)作時(shí)限超過0.50.7 s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)裝置。電流速斷保護(hù)實(shí)質(zhì)上是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)。帶時(shí)限的過電流保護(hù)裝置的不足之處二 電流速斷保護(hù) 圖所示為線路上同時(shí)裝有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的電路圖。圖中，KA1、KA2、KT、KS1和KM組成定時(shí)限過電流保護(hù)，而KA3、KA4、KS2和KM組成電流速斷保護(hù)。二 電流速斷保護(hù) 當(dāng)電流速斷保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)故障時(shí)，電流繼電器起動(dòng)后，將首先起動(dòng)信號(hào)繼電器和中間繼電器，最后由中間繼電器的觸點(diǎn)接通繼電器的跳閘回路。如果采用GL系列電流繼電器，則利用該繼電器的電磁元件來實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，其感應(yīng)元件則用來實(shí)現(xiàn)反時(shí)限過流保護(hù)，非常經(jīng)濟(jì)。工作原理二

38、電流速斷保護(hù)為保證電流速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，在下一級(jí)線路首端發(fā)生最大短路電流時(shí)前一級(jí)電流速斷保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作，因此電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流Iqb必須按躲過它所保護(hù)線路末端的最大短路電流（末端三相短路電流）Ik.max來整定。線路電流速斷保護(hù)電路如圖6-26所示。 二 電流速斷保護(hù) 電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流整定公式為式中，Iqb為電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流；Krel為可靠系數(shù)，對(duì)DL系列電流繼電器可取1.21.3，對(duì)GL系列電流繼電器可取1.41.5；Ik.max為被保護(hù)線路末端短路時(shí)的最大短路電流。 IKKKIkiwrelqbmax.二 電流速斷保護(hù) 由于電流速斷保護(hù)裝置的動(dòng)作電流是按被保護(hù)線路末端的最

39、大短路電流來整定的，因而其動(dòng)作電流會(huì)大于被保護(hù)范圍末端的短路電流。從圖6-26可以看出，Iqb.1 Ik.max，前一段線路WL1末端k-1點(diǎn)的三相短路電流，實(shí)際上與后一段線路WL2首端k-2點(diǎn)的三相短路電流是近似相等的。因而這使得保護(hù)裝置不能保護(hù)線路的全長，出現(xiàn)一段死區(qū)。二 電流速斷保護(hù) 為了彌補(bǔ)死區(qū)得不到保護(hù)的缺陷，一般在裝有電流速斷保護(hù)的線路上應(yīng)配備帶時(shí)限的過電流保護(hù)。在電流速斷的保護(hù)區(qū)內(nèi)，速斷保護(hù)為主保護(hù)，過電流保護(hù)為后備保護(hù)；而在電流速斷保護(hù)的死區(qū)內(nèi)，過電流保護(hù)為基本保護(hù)。二 電流速斷保護(hù) 如果配電線路較短，配電線路可只裝過電流保護(hù)，不裝電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)的靈敏度按其安裝處（

40、線路首端）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流作為最小短路電流來校驗(yàn)。電流速斷保護(hù)的靈敏度應(yīng)滿足5.1)2(IKIKSqbikwp二 電流速斷保護(hù) 例6-2試整定例試整定例6-16-1中中KA2KA2繼電器的速斷電流倍數(shù)，并校驗(yàn)其靈敏度。繼電器的速斷電流倍數(shù)，并校驗(yàn)其靈敏度。 解解 （1 1）整定）整定KA2KA2繼電器的速斷電流倍數(shù)。按式（繼電器的速斷電流倍數(shù)。按式（6-126-12），），電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流為電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流為已知已知KAKA2 2的的I Iopop=5 A=5 A，因此，因此KAKA2 2的速斷電流倍數(shù)應(yīng)整定為的速斷電流倍數(shù)應(yīng)整定為n nqbqb=I=Iqbqb/

41、 /I Iopop=285=5.6=285=5.6AIKKKIkiwrelqb283201513 . 1max.二 電流速斷保護(hù) 例6-2（2 2）校驗(yàn)）校驗(yàn)KAKA2 2電流速斷保護(hù)的靈敏度。電流速斷保護(hù)的靈敏度。KAKA2 2保護(hù)的線路保護(hù)的線路WLWL2 2首端首端k-1k-1點(diǎn)的兩相短路電流為點(diǎn)的兩相短路電流為由此可見，由此可見，KAKA2 2的電流速斷保護(hù)的靈敏度基本滿足要求。的電流速斷保護(hù)的靈敏度基本滿足要求。AkkII692800866. 0)3(1)2(min.235 .165.128156921)2(min.IKIKSqbikwp三 單相接地保護(hù) 單相接地保護(hù)裝置1. 架空線

42、路的單相接地保護(hù)裝置1）對(duì)架空線路一般在各相均裝設(shè)電流互感器組成零序電流過濾器，如圖所示。當(dāng)三相對(duì)稱運(yùn)行或三相(或兩相)短路時(shí)，流入繼電器的電流為零，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，零序電流流過繼電器，繼電器動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)。三 單相接地保護(hù) 電纜線路的單相接地保護(hù)裝置2）電纜線路的單相接地保護(hù)一般采用零序電流互感器，如圖所示。零序電流互感器的一次側(cè)即電纜線路的三相，其鐵心套在電纜的外面，二次繞組繞在零序電流互感器的鐵心上，并與過電流繼電器相連接。零序電流互感器1零序電流互感器； 2電纜； 3接地線； 4電纜頭 三 單相接地保護(hù) 當(dāng)三相對(duì)稱運(yùn)行及三相和兩相短路時(shí)，二次側(cè)三相電路電流矢量和為零

43、，即沒有零序電流，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，有零序電流通過，此時(shí)在零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)出電流，使繼電器動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)。工作原理三 單相接地保護(hù) 單相接地保護(hù)裝置動(dòng)作電流的整定3）保護(hù)動(dòng)作電流在整定時(shí)，要躲過其他線路上發(fā)生單相接地時(shí)在本線路上引起的電容電流，即式中，Iop(E）為繼電器的動(dòng)作電流；Ic為其他線路發(fā)生單相接地時(shí)，在被保護(hù)線路上產(chǎn)生的電容電流；Ki為零序電流互感器的變流比；Krel為可靠系數(shù)，保護(hù)裝置不帶時(shí)限時(shí)取45，保護(hù)裝置帶時(shí)限時(shí)取1.52。IKKIcirelEop)(三 單相接地保護(hù) 單相接地保護(hù)裝置動(dòng)作電流的靈敏度4）靈敏度按本線路發(fā)生單相接地時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可

44、靠動(dòng)作進(jìn)行校驗(yàn)，即式中，Ic.為流經(jīng)接地點(diǎn)的總接地電容電流。5 . 1)(.IKIISEopiccp三 單相接地保護(hù) 絕緣監(jiān)察裝置2.絕緣監(jiān)察裝置是利用發(fā)生單相接地后系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)零序電壓而發(fā)出信號(hào)的，在工廠供電系統(tǒng)中，絕緣監(jiān)測(cè)裝置可以采用一個(gè)三相五芯柱式電壓互感器或三個(gè)三繞組單相電壓互感器，其原理如圖所示。絕緣監(jiān)察裝置原理圖四 線路的過負(fù)荷保護(hù) 線路的過負(fù)荷保護(hù)只對(duì)可能出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路予以裝設(shè)，它一般延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，如圖所示。過負(fù)荷保護(hù)裝置的動(dòng)作電流按躲過線路的計(jì)算電流I30來整定，其動(dòng)作電流整定為IKIiop303.12.1線路過負(fù)荷保護(hù)電路圖三 電力系統(tǒng)的基本要求 學(xué)生電流速斷保護(hù)用在什

45、么場(chǎng)合？老師通常采用帶時(shí)限的過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)方式作為線路的相間短路保護(hù)。如果過電流保護(hù)的時(shí)限大于0.50.7 s，則須裝設(shè)電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)，相當(dāng)于定時(shí)限過電流保護(hù)裝置中抽取了時(shí)間繼電器。但要注意的是，電流速斷保護(hù)不能單獨(dú)使用，要與帶時(shí)限的過電流保護(hù)配合使用。問題與思考 什么是線路的過電流保護(hù)？什么是電流速斷保護(hù)？思考并回答: 問題2 定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)分別有哪些？思考并回答: 模塊一模塊六 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)單元三 電力變壓器的繼電保護(hù) Sub Title掌握電力變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、 瓦斯保護(hù)、差動(dòng)

46、保護(hù)、單相保護(hù)等繼電保護(hù)方式的原理及構(gòu)成。能力目標(biāo)了解電力變壓器的繼電保 護(hù)類型及使用范圍等知識(shí)。 知識(shí)目標(biāo)一 變壓器的繼電保護(hù)變壓器的繼電保護(hù)類型1.變壓器故障油箱內(nèi)部故障油箱外部故障繞組相間短路繞組匝間短路繞組單相接地短路鐵心燒壞絕緣線短路引出線短路一 變壓器的繼電保護(hù)變壓器故障過負(fù)荷溫升過高外部短路引起過電流外部接地短路引起中性點(diǎn)過電壓油箱油面降低超過了允許程度一 變壓器的繼電保護(hù)（1）帶時(shí)限的過電流保護(hù)裝置。 （2）電流速斷保護(hù)裝置。（3）瓦斯保護(hù)裝置。變壓器應(yīng)安裝的保護(hù)裝置一 變壓器的繼電保護(hù) （4）過負(fù)荷保護(hù)裝置。 （5）溫度保護(hù)裝置。 （6）差動(dòng)保護(hù)裝置。（7）零序電流保護(hù)。變壓

47、器應(yīng)安裝的保護(hù)裝置一 變壓器的繼電保護(hù)變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)2. 變壓器的過電流保護(hù) 1）變壓器過電流保護(hù)裝置的組成和工作原理與線路過電流保護(hù)裝置的組成和工作原理相同，如圖所示。一 變壓器的繼電保護(hù) 動(dòng)作電流整定公式為 （6-17）式中，IL.max為(1.53）I1N.T，I1N.T為變壓器一次側(cè)的額定電流。靈敏度的校驗(yàn)公式為式中， 為變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)的高壓側(cè)穿越電流。要求靈敏度Ksen1.5，如果不能滿足要求，可采用低電壓閉鎖的過電流保護(hù)。IKKKKILireWrelopmax.IKIKKOPikwsen)2(min.Ik)2(min

48、.一 變壓器的繼電保護(hù) 變壓器的電流速斷保護(hù) 2） 對(duì)于小容量的變壓器，可以在其電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)來代替縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。電源側(cè)為大電流接地系統(tǒng)時(shí)，保護(hù)采用三相三繼電器接線方式。電源側(cè)為小電流接地系統(tǒng)時(shí)，則采用兩相三繼電器或兩相兩繼電器接線方式。 一 變壓器的繼電保護(hù) 其動(dòng)作電流整定為式中，Ik.max為低壓側(cè)母線的三相短路電流換算到高壓側(cè)的穿越電流值；Krel為可靠系數(shù)，取為1.21.3；Kw為保護(hù)裝置的接線系數(shù)。IKKKIkiWrelqbmax.一 變壓器的繼電保護(hù) 變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 3）變壓器的過負(fù)荷保護(hù)的組成、工作原理與線路過負(fù)荷保護(hù)的完全相同。變壓器過負(fù)荷大多數(shù)都是三相對(duì)稱的，因而

49、過負(fù)荷保護(hù)只要在一相上安裝一個(gè)電流繼電器就可以實(shí)現(xiàn)。過負(fù)荷保護(hù)一般經(jīng)過延時(shí)作用于信號(hào)。為了防止外部短路時(shí)保護(hù)裝置誤發(fā)信號(hào)，過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于變壓器的過電流保護(hù)時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中，過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間通常為1015 s。一 變壓器的繼電保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流為 Iop=（1.21.3）/KiI30 (6-20）式中，I30為變壓器的額定電流。變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)的綜合電路圖如圖6-32所示。 一 變壓器的繼電保護(hù) 變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)的綜合電路圖二 變壓器的瓦斯保護(hù) 在變壓器油箱內(nèi)發(fā)生匝間或?qū)娱g短路故障時(shí)，短路點(diǎn)電流產(chǎn)生的電弧

50、會(huì)使變壓器油及其他絕緣物分解，產(chǎn)生大量的氣體（含有瓦斯成分）并從油箱向油枕流動(dòng)，如果解決不及時(shí)，會(huì)對(duì)變壓器的安全運(yùn)行極為不利。由于此時(shí)電流較小，因而過電流保護(hù)或電流速斷保護(hù)不能起作用。瓦斯保護(hù)是反映變壓器內(nèi)部故障最有效、最靈敏的保護(hù)裝置。二 變壓器的瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)的測(cè)量繼電器為瓦斯繼電器，安裝于變壓器油箱與油枕之間的連通管上，如圖6-33所示。為了使變壓器的油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠順利通過與瓦斯繼電器連接的管道流入油枕，應(yīng)保證連通管對(duì)油箱頂蓋有2%4%的傾斜度，而變壓器安裝時(shí)應(yīng)取1%1.5%的傾斜度。 瓦斯繼電器安裝示意圖1變壓器油箱； 2連通管； 3瓦斯繼電器； 4油枕二 變壓器的瓦斯保護(hù)瓦斯

51、繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理 1）瓦斯繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種。目前廣泛應(yīng)用的是開口杯式繼電器，F(xiàn)J3-80型開口杯式瓦斯繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。 FJ3-80型開口杯式瓦斯繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1蓋； 2容器； 3上油杯； 4永久磁鐵； 5上動(dòng)觸點(diǎn)； 6上靜觸點(diǎn)； 7下油杯； 8永久磁鐵； 9下動(dòng)觸點(diǎn)； 10下靜觸點(diǎn)； 11支架； 12下油杯平衡錘； 13下油杯轉(zhuǎn)軸； 14擋板； 15上油杯平衡錘； 16上油杯轉(zhuǎn)軸； 17放氣閥； 18接線盒 二 變壓器的瓦斯保護(hù)在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，氣體繼電器的容器內(nèi)包括其中的上開口杯、下開口杯都充滿油，而上開口杯、下開口杯因各自平衡錘的作用而升起（平衡錘的重

52、力所產(chǎn)生的力矩大于油杯一側(cè)的力矩），此時(shí)上、下兩對(duì)觸點(diǎn)都是斷開的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，由于故障產(chǎn)生的少量氣體慢慢升起，聚集在繼電器的上部，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落，此時(shí)上觸點(diǎn)接通信號(hào)回路，發(fā)出聲響和燈光信號(hào)，這個(gè)過程稱為輕瓦斯動(dòng)作。 （1） （2）二 變壓器的瓦斯保護(hù)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，由于故障產(chǎn)生的氣體很多，氣體或強(qiáng)烈的油流將沖擊擋板，使下開口杯立刻向下轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)下觸點(diǎn)接通跳閘回路，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出聲響和燈光信號(hào)，這個(gè)過程稱為重瓦斯動(dòng)作。如果變壓器油箱漏油，將會(huì)引起瓦斯繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，先是

53、上油杯下降，接通上觸點(diǎn)，發(fā)出輕瓦斯報(bào)警信號(hào)；隨后下油杯下降，下觸點(diǎn)接通，使斷路器跳閘，切除變壓器，同時(shí)發(fā)出重瓦斯動(dòng)作信號(hào)。 （3） （4）二 變壓器的瓦斯保護(hù) 2）變壓器瓦斯保護(hù)的接線變壓器瓦斯保護(hù)的接線圖如圖所示。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，瓦斯繼電器KG的上觸點(diǎn)1、2將閉合，動(dòng)作于報(bào)警信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，KG的下觸點(diǎn)3、4將閉合，經(jīng)中間繼電器KM，跳開變壓器兩側(cè)斷路器，同時(shí)經(jīng)過信號(hào)繼電器KS發(fā)出跳閘信號(hào)。變壓器瓦斯保護(hù)的接線圖二 變壓器的瓦斯保護(hù) （2）檢查油位、油溫、油色有無變化。 （3）檢查防爆管是否爆裂噴油。 （4）檢查變壓器外殼有無變形，焊縫是否開裂噴油。 分析故障原

54、因的過程（1）收集瓦斯繼電器內(nèi)的氣體做色譜分析，如無氣體，應(yīng)檢查二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良好。（5）若經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常，而確定是因二次回路故障引起誤動(dòng)作時(shí)，可退出瓦斯保護(hù)，投入其他保護(hù)，試送變壓器，并密切監(jiān)視。（6）在瓦斯保護(hù)的動(dòng)作原因未查清前，不得合閘送電。 二 變壓器的瓦斯保護(hù)（2）若氣體是可燃的，說明變壓器內(nèi)部有故障，應(yīng)根據(jù)瓦 斯繼電器內(nèi)積聚的氣體性質(zhì)來鑒定變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì)。若氣體為黃色不易燃的，為木質(zhì)絕緣損壞，應(yīng)停電檢修。 當(dāng)外部檢查未發(fā)現(xiàn)變壓器有異常時(shí)，應(yīng)查明瓦斯繼電器中氣體的性質(zhì)（1）若積聚在瓦斯繼電器內(nèi)的氣體不可燃，而且是無色無臭的，說明是空氣進(jìn)入繼電器

55、內(nèi)，此時(shí)變壓器可繼續(xù)運(yùn)行。若氣體為灰色和黑色易燃的，有焦油味，閃點(diǎn)降低，則說 明油因過熱分解或油內(nèi)曾發(fā)生過閃絡(luò)故障，必要時(shí)停電檢修。若氣體為淺灰色帶強(qiáng)烈臭味且可燃的，是紙質(zhì)絕緣損壞，應(yīng)立即停電檢修。 三 變壓器的差動(dòng)保護(hù) 變壓器的過電流保護(hù)裝置、電流速斷保護(hù)裝置、瓦斯保護(hù)裝置等各有優(yōu)點(diǎn)和不足之處。變壓器的差動(dòng)保護(hù)裝置正是為了解決這一問題而設(shè)置的。差動(dòng)保護(hù)分為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)兩種，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用于單回路，橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用于雙回路。按規(guī)定，單臺(tái)運(yùn)行的變壓器容量為10 000 kVA及以上和并列運(yùn)行的變壓器每臺(tái)容量在6 300 kVA及以上時(shí)，都應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。三 變壓器的差動(dòng)保護(hù)變壓器

56、差動(dòng)保護(hù)的工作原理1.變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理圖如圖所示。差動(dòng)保護(hù)裝置是根據(jù)被保護(hù)元件兩側(cè)電流差而動(dòng)作的保護(hù)裝置。把變壓器兩側(cè)的電流互感器按同極性串聯(lián)起來，使繼電器KA跨接在兩連線之間，則流入電流互感器的電流就是兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差，即IKA=I1-I2。變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理圖三 變壓器的差動(dòng)保護(hù)在變壓器正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外發(fā)生短路時(shí)，電流互感器TA1和TA2的二次電流同時(shí)增大，流入繼電器的動(dòng)作電流 為零或差值很小，繼電器KA不動(dòng)作，如圖6-36（a）所示。 當(dāng)變壓器差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，在單電源供電的情況 下I2=0，流入繼電器回路的電流IKA=I1，如圖6-36（b） 所示。此

57、時(shí)繼電器回路的電流超過繼電器KA整定的動(dòng)作電 流，KA動(dòng)作，使斷路器QF1、QF2同時(shí)跳閘，切除變壓器。工作原理三 變壓器的差動(dòng)保護(hù) 由于變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置具有動(dòng)作迅速、選擇性 好的優(yōu)點(diǎn)，所以在工廠企業(yè)的大中變電所中應(yīng)用 較廣。差動(dòng)保護(hù)裝置還可用于線路和高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。應(yīng)用范圍三 變壓器的差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘后的檢查和處理2.（2）如果變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備無明顯故障，應(yīng)檢查繼電 保護(hù)及二次回路是否有故障，直流回路是否有兩點(diǎn)接地的現(xiàn)象。（3）經(jīng)以上檢查無異常時(shí)，應(yīng)在切除負(fù)荷后立即試送一次，試送后又跳閘，不得再送。（4）如果是因繼電器或二次回路故障、直流兩點(diǎn)接地造成的誤動(dòng)作，應(yīng)將

58、差動(dòng)保護(hù)退出運(yùn)行，將變壓器送電后，再處理二次回路故障及直流接地。（1）檢查變壓器本體有無異常，檢查差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的瓷瓶是否有閃絡(luò)、損壞，引線是否有短路現(xiàn)象。 （5）差動(dòng)保護(hù)及重瓦斯保護(hù)同時(shí)動(dòng)作使變壓器跳閘 時(shí)，不經(jīng)內(nèi)部檢查和試驗(yàn)，不得將變壓器投入運(yùn)行。 四 變壓器的單相保護(hù)在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)三相都帶過流脫扣器的低壓斷路器，該低壓斷路器既作為低壓主開關(guān)，又可用來保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和單相短路，操作方便。（2） 在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)專門的零序電流保護(hù)裝置。采用兩相三繼電器式或三相三繼電器式接線，提高變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)的保護(hù)靈敏度。在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)熔斷器，同樣可用來保護(hù)低壓側(cè)的

59、相間短路和單相短路，但熔斷器不能作為開關(guān)用，而且它熔斷后需更換熔體才能恢復(fù)供電，因此它只適用于不重要負(fù)荷的變壓器。 （1） （3） （4）四 變壓器的單相保護(hù)在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)零序電流保護(hù)的工作原理圖如圖所示。零序電流保護(hù)裝置由零序電流互感器和過電流繼電器組成，當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時(shí)，零序電流經(jīng)電流互感器使電流繼電器動(dòng)作，可使變壓器高壓側(cè)斷路器跳閘，切除故障。變壓器零序電流保護(hù)的工作原理圖四 變壓器的單相保護(hù)零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來整定，即 式中，Krel為保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，取1.2；Ki為零序電流互感器的變比；I2N.T為變壓器低壓側(cè)

60、額定電流。零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間取0.50.7 s。靈敏度按變壓器低壓側(cè)干線末端最小單相短路電流來校驗(yàn)。對(duì)于架空線路,Sp1.5；對(duì)于電纜線路，Sp1.2。采用此種保護(hù)措施，靈敏度較高，但投資較大。 在上述四種措施中，第一種措施在工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛。IKKITNirelKAop.2.25. 0三 電力系統(tǒng)的基本要求 學(xué)生電力變壓器的保護(hù)與工廠高壓線路的繼電保護(hù)相同嗎？老師電力變壓器的保護(hù)與工廠高壓線路的繼電保護(hù)基本相同，此外，變壓器還有其特殊的保護(hù)瓦斯保護(hù)。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳閘。瓦斯保護(hù)能反映變壓器的內(nèi)部故障，不能反映變壓器外部短路故障。瓦斯保護(hù)的主要組件是瓦斯繼電