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1、 继电保护与整定计算 变电所常用继电保护、配制原则、整定计算及调试方法杨 杰淮北矿业集团公司朔里矿机电科变电所常用继电保护、配制原则、整定计算及调试方法一、继电保护的一般概念及常用继电器1.1 继电保护的任务和基本要求 1继电保护的任务 继电保护的任务是、当电气设备或线路发生短路故障时，能自动迅速地将故障设备从电力系统切除，或及时针对各种不正常的运行状态发出警报信号通知运行值班人员处理，把事故尽可能限制在最小范围内。当正常供电的电源因故突然中断时，通过继电保护和自动装置还可以迅速投入备用电源，使重要设备能继续获得供电。 电气设备在运行中，由于外力破坏、内部绝缘击穿，以及过负荷、误操作等原因，可
2、能造成电气设备故障或异常工作状态。电气设备故障最多见的是短路，其中包括三相短路、两相短路、大电流接地系统的单相接地短路，以及变压器、电机类设备的内部线圈匝间短路。在大电流接地系统中，以单相接地短路的机会最多。 2对继电保护的要求 电气设备发生短路故障时，产生很大的短路电流；电网电压下降；电气设备过热烧坏；充油设备的绝缘油在电弧作用下分解产生气体，出现喷油甚至着火；导线被烧断，供电被迫中断；特别严重时电力系统的稳定运行被破坏，发电厂的发电机被迫解列。 针对电气设备发生故障时的各种形态。电气量的变化，设置了各种继电保护方式：电流过负荷保护、过电流保护、电流速断保护、电流方向保护、低电压保护、过电压
3、保护、电流闭锁电压速断保护、差动保护、距离保护、高频保护等，此外还有非电气量的瓦斯保护等。 为了能正确无误而又迅速地切除故障，使电力系统能以最快速度恢复正常运行，要求继电保护具有足够的选择性、快速性、灵敏性和可靠性。 (1)选择性 当系统发生故障时，继电保护装置应该有选择地切除故障部分，非故障部分就能继续运行，使停电范围尽量缩小。 继电保护动作的选择性，可以通过正确地整定电气动作值和上下级保护的动作时限来达到互相配合。般上下级保护的时限差取0。307s，用得较多的是05s如果只依靠动作时限阶差来达到选择性，由于从电源侧到负荷侧经过多级电压变换和传输，电源侧继电保护的动作时限必然很长，这样不利于
4、切除故障设备的快速性。因此必须通过合理整定电气量的动作值，以及利用电流方向保护、差动保护、距离保护、高频保护等来取得继电保护的选择性和灵敏性、快速性。 (2)快速性 快速切除故障可以把故障部分控制在尽可能轻微的状态，减少系统电压因短路故障而降低的时间，提高电力系统运行的稳定性。但快速性有时会与选择性发生矛盾，这时就要通过采取各种保护配合方式以达到在确保选择性基础上的令人满意的快速性。 (3)灵敏性 继电保护动作的灵敏性是指继电保护装置对其保护范围内的故障的反映能力，即继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行方式应能灵敏地感受和灵敏地反映。上、下级保护之间灵敏性必须配合，这也是保证选择
5、性的条件之一。 4)可靠性 继电保护动作的可靠性是指需要动作时不拒动，不需要动作时不误动，这是继电保护装置正确工作的基础。为保证继电保护装置具有足够的可靠性，应力求接线方式简单、继电器性能可靠、回路触点尽可能最少。还必须注意安装质量，并对继电保护装置按时进行维修和校验。1.2 常用继电器的图形符号和型号含义 1继电器的用途和分类 继电器的种类很多，按照结构原理可分为电磁型、感应型、磁电型、整流型、极化型、电子型和其他类型；按照反应物理量的类型可分为电流、电压、功率方向、阻抗、周波继电器等；按照继电器所反应电气量的上升或下降，又可分为过量继电器和低量继电器。例如反应电流超过整定值而动作的称为过电
6、流继电器；而反应电压低于整定值而动作的继电器，称为低电压继电器。 2继电器的图形和符号 图11 继电器的新旧图形符号1继电器；2继电器的触点和线圈引出线；3电流继电器；4电压继电器；5一时间继电器；6中间继电器；7信号继电器；8差动继电器；9瓦斯继电器 继电器的图形相符号如图11所示。旧的继电器图形常以一个方块，上面配以一个半圆形来表示。方块里表示继电器的线圈或其他动作元件，而半圆形里则表示继电器的触点。新颁布的国家标准(GB4728)，对继电器的图形有了新的规定，即取消了半圆。根据国家标准GB71591987对继电器的文字符号也做出了相应的新规定。除了图11中所示外，新旧文字符号，尚有功率方
7、向继电器KP(GJ)、自动重合闸继电器KCA(ZCH)、保护出口继电器KPD(BCJ)、合闸位置继电器KCP(HWJ)、跳闸位置继电器KTP(TWJ)、温度继电器KTP(WJ)等，括号内为旧符号。 3继电器的型号含义 常用继电器的型号含义如表11所示。例如常用的DL过电流继电器，其型号表示该继电器为电磁型电流继电器；而型号为GL的继电器，则表示该继电器为感应型电流继电器。 表11 常用继电器的型号表示法4继电器触点的图形符号继电器触点的常用图形符号如表12所示。 表12 常用继电器触点图形符号 1.1.3 电磁型电流继电器 电磁型电流继电器常用在定时限过电流保护和电流速断保护的结线回路中。图1
8、2所示为DL型电磁式过电流继电器的结构图。1.动作原理当线圈2中通过交流电流时，铁心1中产生磁通，对可动舌片3产生一个电磁吸引转动力矩，欲使其顺时针转动。但弹簧4产生一个反作用的弹力，使其保持原来位置。当流过线圈的电流增大时，使舌片转动的力矩也增大。当流过继电器的电流达到整定值时，电磁转动力矩足以克服弹簧4的反作用力矩，于是可动舌片 图12 DL型电磁式过电流继电器结构图 1一铁心；2线圈；3可动舌片； 4一弹簧；5可动触点桥；6一静触点； 7调整把手；8一刻度盘3顺时针旋转。这时，与可动舌片3位于同一转轴上的可动触点桥5也跟着顺时针旋转，与静触点6接通，继电器动作。 当电流减少时，电磁转动力
9、矩减小，在弹簧4反作用力矩的作用下，可动舌片3逆时针往回旋转，于是可动触点桥与静触点6分离，继电器从动作状态返回到不动作的原来状态。 2动作电流和返回电流 能使过电流继电器开始动作的最小电流称为过电流继电器的动作电流；在继电器动作之后，当电流减少时，使继电器DJ动触点开始返回原位的最大电流称为过电流继电器的返回电流。 3返回系数过电流继电器的返回电流除以动作电流，得返回系数：K f = I f / I DL （12）式中K f 返回系数I f 继电器的返回电流，A; I DL 继电器的动作电流，A。 因为过电流继电器的返回电流总是小于动作电流，因此返回系数总是小于1。对于电磁型电流继电器的返回
10、系数要求在08509之间，如低于085，则返回电流太小，容易引起误动作：如大于O9，应注意可动触点桥与静触点触指闭合时接触压力是否足够。如果压力不够，接触不良，影响工作可靠性，则必须进行调整。 4. DL型继电器的内部结线方式DL继电器的内部结线方式如图13所示。由图可见，继电器内电流线圈分成两部分，利用连接片可以将线圈接成串联或并联，当串联改成并联时，动作电流增大一倍。DL型继电器常开触点的闭合动作时间与继电器通过电流的大小有关。如果继电器线圈通过的电流达到12倍动作电流，其动作时间不大于015s；当通过继电器的电流达到动作电流的3倍时，触点闭合的动作时间约为o02003执触点的遮断容量直流
11、50w，交流250VA，遮断电流不小于2A。 DL继电器有DL10和DL20C、DL30等系列，结构和工作原理相同，只是后者对导磁体以及触点系统做了某些改进。 （a）常开触点（b）常闭触点（c）常开常闭触点图13DL型继电器内部接线图1.4 电磁型电压继电器 电磁型电压继电器，型号为DJ型，其结构与DL型电流继电器相似，所不同的是电流继电器铁心上套的是电流线圈，而电压继电器铁心上套的是电压线圈。此外，电压继电器有过电压继电器和低电压继电器之分。型号DJ111、DJ121、DJ13l为过电压继电器；而型号为DJ一112、DJ122、DJ132则为低电压继电器。 过电压继电器的动作电压、返回电压的
12、定义与过电流继电器的动作值、返回值的定义完全相似，只是往继电器线圈上所加的为交流电压，而不是交流电流。过电压继电器的返回系数的计算方法与过电流继电器也相似，为：K f = U f / U DZ式中 K f过电压继电器的返回系数； Uf 过电压继电器的返回电压， V； U DZ 过电压继电器的动作电压，V。 电磁型过电压继电器的返回系数合格范围也是在085090之间。 低电压继电器的动作电压，是指在继电器线圈上施加额定电压后，逐渐降低电压至继电器开始动作时的最高电压；而其返回电压，则是指继电器动作后逐渐升高电压时，继电器可动触点开始返回的最低电压。由于返回电压大于动作电压，因此返回系数大于1：
13、K f = U f / U DL 1 式中 K f 低电压继电器的返回系数； U f低电压继电器的返回电压，V； U DL 低电压继电器的动作电压，V。 低电压继电器的返回系数般为1112。作为强行励磁使用时，不大于106。低电压继电器加上额定电压后，当电压降到整定值的o5倍时，继电器的动作时间不大于015s。 DJ型电压继电器的触点容量与DL型电流继电器相同。 DY20C、DY30型电压继电器，其用途和结构原理与DJ型电压继电器相同，为组合式继电器，是改进后的产品。1.5 GL系列感应型过电流继电器 GL系列感应型过电流继电器既具有反时限特性的感应型元件，又有电磁速断元件，触点容量大不需要时
14、间继电器和中间继电器，即可构成过电流保护和速断保护。因此在中小变电所中得到广泛应用，而且特别适用于交流操作的保护装置中。图14为Gl系列感应型过电流继电器的结构图。 图14 GL系列感应型过电流继电器结构图1主铁芯；2短路环；3铝质园盘；4一框架；5一拉力弹簧；6永久磁铁；7蜗母轮杆；8扇形齿轮；9一挑杆：10可动衔铁；11一感应铁片；12一触点；13一时间整定旋钮；14一时间指针；15一电流整定端子；16一速断整定旋钮；17一可动方框限制螺丝 1、GL型继电器的动作原理 GL型继电器包括电磁元件和感应元件两部分。电磁元件构成电流速断保护，感应元件为带时限过电流保护。 这种继电器的感应元件部分动作时间与电流的大小有关：电流大，动作时间短；电流小，动作时间长，因此也称作反时限保护。 (1)电磁速断部分 电磁速断部分主要包括可动衔铁和磁分路，其余的电流线圈、铁心、衔铁杠杆和触点等都是感应部分和电磁部分共有的。可动衔铁左侧装有衔铁杠杆，因此左端的质量比右端大，所以左侧下垂，右侧张开。如果线圈中流过的电流足够大，达到速断部分的启动电流，则电磁吸力将使可动衔铁沿
