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1、第六章 中、低压供配电系统 保护第一节 保护的作用、基本原理 及要求一、作用1当供电系统发生故障时，必 须迅速地切除故障，缩小事故范围 ，保证系统无故障部分继续运行；2而当系统出现不正常工作状 态时，要给值班人员发出信号，使 值班人员及时进行处理，以免引起 设备故障。二、作用原理1采用的物理量（1）电流增大。从电源到短路点间电气设 备上电流增大。（2）电压降低。故障相相电压或线电压下 降，离短路点越近，电压下降越多，甚至为零。（3）电流、电压间的相位角会发生变化。 由于短路发生后，系统阻抗发生变化导致了相位 角改变。（4）故障电流流经的设备温度上升较快。利用短路时这些电气量的变化，可以构成各
2、种原理的保护装置，如过电流保护，低电压保护 ；比较电流、电压两个电气量可以构成距离保护 或功率方向保护装置等。2组成测量部分、逻辑部分、执行部分。3保护种类：主保护应能最快速并有选择性地切除被 保护区域内的故障。后备保护应在主保护或断路器拒绝动作 时切除故障。近后备当主保护拒绝动作时，由本设备 或线路的另一套保护实现后备；当断路器拒绝动 作时，由断路器的失灵保护实现后备。远后备当主保护或断路器拒绝动作时， 由相邻设备或线路的保护实现后备。辅助保护当需要加速切除线路故障或消 除方向元件的死区时，可采用由电流速断构成的 辅助保护。四、继电保护装置的基本要求 1选择性：当供电系统某部分发生故障时 ，
3、继电保护装置应使距离故障点最近的断 路器动作，将故障部分切除，缩小停电范 围，保证无故障部分继续运行。三、继电保护装置的基本要求1选择性当供电系统某部分发生故障时，继 电保护装置应使距离故障点最近的断 路器动作，将故障部分切除，缩小停 电范围，保证无故障部分继续运行。 2快速性快速切除短路故障可以减轻短路电流对电气 设备的破坏程度；可以迅速恢复供电系统正常运 行的过程，减小对用户的影响。 3灵敏性灵敏性是指对被保护电气设备可能发生的故 障和不正常运行方式的反应能力。4可靠性当发生故障时，要求保护装置动作可靠，即 在应动作时不拒绝动作，而在不应该动作时，不 会误动作。作业概念题：6-1 6-2第
4、二节 中压系统常用保护元 件及接线一、常用继电器继电器是一种能自动动作的电器，只要 加入一个物理量（如通电）或当加入的物 理量达到一定的数值时，它就能够动作， 这种动作特性称为继电特性。继电器主要由动作元件及触点两部分 组成。动作元件主要反映不正常的电流、 电压频率等，并使继电器的触点动作，由 触点驱动断路器脱跳，断开故障点。1. 继电器的工 作原理 （1）电磁式继 电器（DL） DL-10电磁型过电流继电器 1线圈 2电磁铁 3钢舌片 4轴 5反作用弹簧 6轴 承 7静触点 8动触点 9起动电流调节转杆 10标度 盘（铭牌）工作原理：当线圈1通过电流时，电磁铁2内将有磁 通，可动的钢舌片3在
5、磁场的作用下将受到电 磁力，其力大小与通过线圈的电流或电压成平 方比。在系统正常运行时，通过线圈的电流不 大，产生的电磁力不足以克服继电器反作用弹 簧5的弹力，继电器不动作。当系统发生短路 故障时，通过继电器的电流是系统正常运行的 几十甚至几百倍。如此大的电流在电磁铁内将 产生巨大的电磁力，当电磁力大于反作用弹簧 5的弹力时，钢舌片3发生转动，带动继电器的 动触点8移动，使继电器的动触点8与静触点7 碰合时，接通了继电器的触点部分，继电器的 常开触点闭合，继电器动作。定值调整：采用电磁式过电流继电器，只可 调整动作电流的大小，不可调整动作 时间。若需改变初始值，可调整其钢 舌片与铁心间的空隙、
6、控制弹簧的松 紧度、选择线圈分接头等办法实现， 但调整范围比较小，通常在正常值附 近变动。电磁型电流继电器的文字符号一 般用DL表示。感应型过电流继电器 1线圈 2铁心 3短路环 4铝盘 5钢片 6框架 7调节弹簧 8制动永久磁铁 9扇形齿轮 10涡杆 11扁杆 12继电器触头 13时间调节螺杆 14速断电流调节螺杆 15衔铁 16动作电流调节插销2）感应 式过电流继电 器（GL）结构：如图 所示。工作原理：当系统的电流流经继电器的线圈1时， 在铁心内产生感应磁通。由于铁心的磁极 由带有铜环的短路环3和不带铜环的2共同 组成，因此会在这两部分的铁心上产生两 个空间位置不同的磁通，两部分磁通都穿
7、 过铝盘4形成闭合回路。当两个交变的磁通 穿过铝盘时，分别在铝盘上产生落后于相 应磁通90的感应电势，两个感应电势在铝 盘上产生对应的两个不同相位的涡流。感 应电势与涡流之间在铝盘上产生两个方向 相反的驱动力矩和制动力矩。当系统发生短路时，输入线圈 的短路电流所产生驱动力矩将足以 克服制动力矩，铝盘4将随着可动框 架6转动，使涡杆10和扇形齿轮9咬 合，此时，继电器动作。当铝盘继 续旋转使扇形齿轮9向上运动抵达扁 杆11时，继电器的触点12闭合，从 继电器动作到触点闭合的时间，为 继电器的动作时间。定值调整：通过继电器中电流标置板16标 置插头实现，当标置插头插入标置 盘中不同插孔时，就会得到
8、不同的 定值。与电磁型继电器所不同的是， 感应型继电器有时间标置杆，用以 改变继电器触点闭合的时间。将时 间标置杆拔动到不同的时间刻度时 ，得到不同的动作时间。其时间可 调范围有12个级别。动作特性短路电流越大，动作时间越短，动作时间与通入 继电器的电流的大小成反比，此特性称为感应型继电 器的反时限特性。（2）电压继电器（DJ）电磁型电压继电器有过电压继电 器和欠电压继电器两种。其结构与电 磁型电流继电器相同，但电压继电器 一般是经过电压互感器接在电力网上 ，其动作行为取决于电网电压。（3）时间继电器（DS）时间继电器应用钟表机构和电磁 铁作用，获得一定的动作时限。在继 电保护中完成保护装置的
9、计时功能。（4）中间继电器（DZ）中间继电器的触头容量较大，触头数 量较多，在继电保护接线中，当需要同时 闭合或断开几条独立回路，或者要求比较 大的触点容量去断开或闭合大电流回路时 ，可以采用中间继电器。中间继电器可以 用来直接接通断路器的跳闸回路。（5）信号继电器（DX）信号继电器用来标志保护装置的动作 ，并同时接通灯光和声响信号回路。其机 构与中间继电器相同，但多了信号牌和手 动复归旋钮。（6）差动继电器差动继电器常用差动电流式。它是利 用系统正常时流过被保护设备的电流方向 是相同的，流入差动继电器的电流基本为 零，设备故障时流入被保护设备的电流的 大小和方向发生了变化，流入继电器的电 流
10、不再为零，继电器动作。此类继电器主 要用于保护发电机线圈、变压器、一段线 路及母线设备。（7）温度继电器主要测量电气设备的温度。二、电流保护装置的接线方式1灵敏度（1）运行方式所谓系统最大运行方式是指供电系统 中的发电机、变压器、线路等都投入运行 ，并且作并联连接，如图所示。此时供电 系统的容量达到最大值，系统电压稳定， 系统的等值阻抗最小，而短路电流最大。所谓系统最小运行方式是指供电 系统中的发电机、变压器、线路等投 入运行的数量最少，如图8-6（b）所 示。此时供电系统的容量达到最小值 ，系统电压较不稳定，系统的等值阻 抗最大，而短路电流最小。灵敏度的大小通常用灵敏度系数 KL表示。2.接
11、线方式保护装置的接线方式指的是电流 互感器与电流继电器之间的连接方式 。下图是保护常用的接线方式。（a）三相三继电器 （b）两相两继电器 （1）三相三继电器的完全星形接 线 当发生三相短路时，U、V、W三 相的过电流继电器均有短路电流通过 ，三个继电器动作；当发生两相短路 时，故障相的继电器动作；在中性点 直接接地的大电流接地系统中，当发 生单相接地短路时，接地相的继电器 动作。故该接线方式应用在大电流接地 系统中，保护线路的三相短路、两相 短路和单相接地短路。（2）两相两继电器不完全星形接线当发生三相短路时，U、W两相的过电 流继电器有短路电流通过，两个继电器动 作；当发生两相短路时，UW相
12、短路，两个 继电器动作；UV或VW相短路，U相或W 相的继电器动作；当发生单相（V相）接地 短路，V相无继电器，故该接线方式无法反 映单相接地故障。该接线方式应用在610kV中性点不接 地的小电流接地系统中，保护线路的三相 短路、两相短路。（c）两相一继电器 （d）两相三继电器 （3）两相一继电器接差动式接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式， 通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧 电流差，即。当发生三相短路时， ,继电器动作 ；当发生两相短路时，UW相短路， 两个继电器动作；UV或VW相短路， 或 ，U相或W相的继电器动作，可见，不同的故障 继电器感受到的电流值是不同的，保护装置的灵
13、 敏度也不同；当发生单相（V相）接地短路，V 相无继电器，故该接线方式无法反映单相接地故 障。该接线方式应用在610kV中性 点不接地的小电流接地系统中，保 护线路的三相短路、两相短路、小 容量电动机保护、小容量变压器保 护。（4）两相三继电器的完全星形接 线 流入第三个继电器的电流是第二 相电流。 当发生三相短路时，U、V、W三 相的过电流继电器均有短路电流通过 ，三个继电器动作；当发生两相短路 时，故障相的继电器动作；该接线方 式应用在大电流接地系统中，保护线 路的三相短路、两相短路。作业概念题：6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 第三节 中压单端供电网络线 路保护二、相间短路保护装置
14、1定时限过电流保护定时限过电流保护装置是指电 流继电器的动作时限是固定的，与 通过它的电流的大小无关。（1）接线图与展开图（a）原理接线图 （b）展开图（2）组成KA1、KA2电流继电器，是保 护装置的测量元件，用来鉴别线路的电 流是否超过整定值；KT时间继电器，是保护装置的 延时元件，用延时的时间来保证装置的 选择性，控制装置的动作；KS信号继电器，是保护装置的 显示元件，显示装置动作与否和发出报 警信号；KM中间继电器，是保护装置 的动作执行元件，直接驱动断路器跳闸 。（3）保护原理在图（a）原理接线图中，系统正常运 行时，过电流继电器不动作，KA1、KA2 、KT、KS、KM的触点都是断
15、开的。断路 器跳闸线圈YR电源断路，断路器QF处在合 闸状态。当在保护范围内发生故障或过电流时 ，电流继电器KA1、KA2动作，其触点闭 合，起动时间继电器KT，经过KT的预定 延时后，其触点起动信号继电器KS和中间 继电器KM，接通YR电源，断路器QF跳闸 ，同时信号继电器KS触点闭合，发出动作 和报警信号。在图（b）展开图中，分为交流 回路和直流回路两部分。当电路发 生短路后，电流互感器（TAu、 TAw）将系统一次电路的电流按比 例地反映到二次电路中，短路电流 经过两个过电流继电器（KA1、 KA2）的线圈流回到电流互感器的 二次侧，同时保护装置被起动。当过电流继电器被起动后，两个继电 器并联连接的常开触点KA1、KA2瞬时闭 合，使直流电流从直流电源的正母线（ +BC）通过时间继电器KT的线圈，到达直 流电源的负母线（-BC），时间继电器KT 经过整定时间t秒延时后，其延时闭合的常 开触点闭合，接通信号继电器KS和中间继 电器KM的线圈。在断路器QF1闭合时，其 常开辅助触点QF1闭合，中间继电器KM的 常开触点闭合，接通断路器QF1的跳闸线 圈YR，使断路器跳闸，切断故障线路。SA是人为手动分闸按钮，当线路 需要人为断开时，按下SA，直接接通 输电线路的QF1的跳闸
