低压供配电系统保护

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1、第六章第六章 中、低压供配电系统中、低压供配电系统保护保护第一节第一节 保护的作用、基本原理保护的作用、基本原理及要求及要求 一、作用一、作用 1当供电系统发生故障时，必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，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；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，以免引起值班人员及时进行处理，以免引起设备故障。设备故障。 二、作用原理二、作用原理 1 1采用的物理量采用的物理量 （1）电流增大。从电源到短路点间电

2、气设电流增大。从电源到短路点间电气设备上电流增大。备上电流增大。 （2）电压降低。故障相相电压或线电压下）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。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。）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由于短路发生后，系统阻抗发生变化导致了相位角改变。角改变。 （4 4）故障电流流经的设备温度上升较快。）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，可以构成各利用短路时这些电气量的变化，可以构成各种原理的保护装置，如过电流保护，低电压保护；种原

3、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。功率方向保护装置等。 2 2组成组成 测量部分、逻辑部分、执行部分。测量部分、逻辑部分、执行部分。 3 3保护种类：保护种类： 主保护主保护应能最快速并有选择性地切除被应能最快速并有选择性地切除被保护区域内的故障。保护区域内的故障。 后备保护后备保护应在主保护或断路器拒绝动作应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。时切除故障。 近后备近后备当主保护拒绝动作时，由本设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；当断路器拒绝动或线路的另一套保护

4、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。作时，由断路器的失灵保护实现后备。 远后备远后备当主保护或断路器拒绝动作时，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。由相邻设备或线路的保护实现后备。 辅助保护辅助保护当需要加速切除线路故障或消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除方向元件的死区时，可采用由电流速断构成的辅助保护。辅助保护。 四、继电保护装置的基本要求四、继电保护装置的基本要求1 1选择性选择性：当供电系统某部分发生故障时，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继电保护装置应使距离故障点最近的断

5、路器动作，将故障部分切除，缩小停电范围，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。保证无故障部分继续运行。 三、继电保护装置的基本要求三、继电保护装置的基本要求 1 1选择性选择性 当供电系统某部分发生故障时，继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。电范围，保证无故障部分继续运行。 2 2快速性快速性 快速切除短路故障可以减轻短路电流对电气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设备的

6、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。行的过程，减小对用户的影响。 3 3灵敏性灵敏性 灵敏性是指对被保护电气设备可能发生的故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障和不正常运行方式的反应能力。 4 4可靠性可靠性 当发生故障时，要求保护装置动作可靠，即当发生故障时，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，不在应动作时不拒绝动作，而在不应该动作时，不会误动作。会误动作。作业作业概念题：6-1 6-2第二节第二节 中压系统常用保护元中压系统常用保护元件及接线件及接线 一、常用继电器一、常用继电器 继电器是一种能自动动作

7、的电器，只要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，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。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、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。触点驱动断路器脱跳，断开故障点。 1. 1. 继电器的工继电器的工作原理作原理（1）电磁式继电器（DL） DL-10

8、电磁型过电流继电器电磁型过电流继电器1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3钢舌片钢舌片 4轴轴 5反作用弹簧反作用弹簧 6轴轴承承 7静触点静触点 8动触点动触点 9起动电流调节转杆起动电流调节转杆 10标度标度盘（铭牌）盘（铭牌） 工作原理：工作原理： 当线圈当线圈1 1通过电流时，电磁铁通过电流时，电磁铁2 2内将有磁内将有磁通，可动的钢舌片通，可动的钢舌片3 3在磁场的作用下将受到电在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

9、作用弹大，产生的电磁力不足以克服继电器反作用弹簧簧5 5的弹力，继电器不动作。当系统发生短路的弹力，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产生巨大的电磁力，当电磁力大于反作用弹簧5 5的弹力时，钢舌片的弹力时，钢舌片3 3发生转动，带动继电器的发生转动，带动继电器的动触点动触点8 8移动，使继电器的动触点移动，使继电器的动触点8 8与静触点与静触点7 7碰合时，接通了继电器的触点部分，继电器的碰合时，接通了

10、继电器的触点部分，继电器的常开触点闭合，继电器动作。常开触点闭合，继电器动作。 定值调整：定值调整： 采用电磁式过电流继电器，只可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，可调整其钢时间。若需改变初始值，可调整其钢舌片与铁心间的空隙、控制弹簧的松舌片与铁心间的空隙、控制弹簧的松紧度、选择线圈分接头等办法实现，紧度、选择线圈分接头等办法实现，但调整范围比较小，通常在正常值附但调整范围比较小，通常在正常值附近变动。近变动。 电磁型电流继电器的文字符号一电磁型电流继电器的文字符号一般用般用DL表示。表示。感应型过电流继电器感应型

11、过电流继电器11线圈线圈 22铁心铁心 33短路环短路环 44铝盘铝盘 55钢片钢片 66框架框架 77调节弹簧调节弹簧 88制动永久磁铁制动永久磁铁 99扇形齿轮扇形齿轮 1010涡杆涡杆 1111扁杆扁杆 1212继电器触头继电器触头 1313时间调节螺杆时间调节螺杆 1414速断电流调节螺杆速断电流调节螺杆 1515衔铁衔铁 1616动作电流调节插销动作电流调节插销 2）感应）感应式过电流继电式过电流继电器（器（GL） 结构：如图结构：如图所示。所示。 工作原理：工作原理： 当系统的电流流经继电器的线圈当系统的电流流经继电器的线圈1时，时，在铁心内产生感应磁通。由于铁心的磁极在铁心内产生

12、感应磁通。由于铁心的磁极由带有铜环的短路环由带有铜环的短路环3和不带铜环的和不带铜环的2共同共同组成，因此会在这两部分的铁心上产生两组成，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，两部分磁通都穿个空间位置不同的磁通，两部分磁通都穿过铝盘过铝盘4形成闭合回路。当两个交变的磁通形成闭合回路。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穿过铝盘时，分别在铝盘上产生落后于相应磁通应磁通90 的感应电势，两个感应电势在铝的感应电势，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应电势与涡流之间在铝盘上产生两个

13、方向相反的驱动力矩和制动力矩。相反的驱动力矩和制动力矩。 当系统发生短路时，输入线圈当系统发生短路时，输入线圈的短路电流所产生驱动力矩将足以的短路电流所产生驱动力矩将足以克服制动力矩，铝盘克服制动力矩，铝盘4将随着可动框将随着可动框架架6转动，使涡杆转动，使涡杆10和扇形齿轮和扇形齿轮9咬咬合，此时，继电器动作。当铝盘继合，此时，继电器动作。当铝盘继续旋转使扇形齿轮续旋转使扇形齿轮9向上运动抵达扁向上运动抵达扁杆杆11时，继电器的触点时，继电器的触点12闭合，从闭合，从继电器动作到触点闭合的时间，为继电器动作到触点闭合的时间，为继电器的动作时间。继电器的动作时间。 定值调整：定值调整： 通过继

14、电器中电流标置板通过继电器中电流标置板16标标置插头实现，当标置插头插入标置置插头实现，当标置插头插入标置盘中不同插孔时，就会得到不同的盘中不同插孔时，就会得到不同的定值。定值。 与电磁型继电器所不同的是，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，间标置杆拔动到不同的时间刻度时，得到不同的动作时间。其时间可调得到不同的动作时间。其时间可调范围有范围有12个级别。个级别。 动作特性动作特性 短路电流越大，动作时间越短，动作时间与通入短路电流越大，动作时间越短，动

15、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。器的反时限特性。 （2）电压继电器（）电压继电器（DJ） 电磁型电压继电器有过电压继电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，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。其动作行为取决于电网电压。 （3）时间继电器（）时间继电器（DS） 时间继电器应用钟表机构和电磁时间继电器应用钟表机构和电磁铁作用，获得一定的动

16、作时限。在继铁作用，获得一定的动作时限。在继电保护中完成保护装置的计时功能。电保护中完成保护装置的计时功能。 （4）中间继电器（）中间继电器（DZ） 中间继电器的触头容量较大，触头数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，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。来直接接通断路器的跳闸回路。 （5）信号继电器（）信号继电器（DX

17、） 信号继电器用来标志保护装置的动作，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与中间继电器相同，但多了信号牌和手动复归旋钮。复归旋钮。 （6）差动继电器）差动继电器 差动继电器常用差动电流式。它是利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，流入继电器的电大小和方向发生了

18、变化，流入继电器的电流不再为零，继电器动作。此类继电器主流不再为零，继电器动作。此类继电器主要用于保护发电机线圈、变压器、一段线要用于保护发电机线圈、变压器、一段线路及母线设备。路及母线设备。 （7）温度继电器）温度继电器 主要测量电气设备的温度。主要测量电气设备的温度。 二、电流保护装置的接线方式二、电流保护装置的接线方式 1 1灵敏度灵敏度 （1）运行方式）运行方式 所谓系统最大运行方式是指供电系统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，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。此时供电系并且作并联连接，如图所示。此时供电系统的容量达到最

19、大值，系统电压稳定，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。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、线路等投系统中的发电机、变压器、线路等投入运行的数量最少，如图入运行的数量最少，如图8-6（b）所所示。此时供电系统的容量达到最小值，示。此时供电系统的容量达到最小值，系统电压较不稳定，系统的等值阻抗系统电压较不稳定，系统的等值阻抗最大，而短路电流最小。最大，而短路电流最小。灵敏度的大小通常用灵敏度系数灵敏度的大小通常用灵敏度系数KL表示。表示。 2.2.接线方式接线方式 保护装置的接线方

20、式指的是电流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。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。下图是保护常用的接线方式。 （a a）三相三继电器三相三继电器 （b b）两相两继电器两相两继电器 （1 1）三相三继电器的完全星形接）三相三继电器的完全星形接线线 当发生三相短路时，当发生三相短路时，U、V、W三三相的过电流继电器均有短路电流通过，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，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，当发生单接地的大电流接地系

21、统中，当发生单相接地短路时，接地相的继电器动作。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、两相系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。短路和单相接地短路。 （2 2）两相两继电器不完全星形接线）两相两继电器不完全星形接线 当发生三相短路时，当发生三相短路时，U、W两相的过电两相的过电流继电器有短路电流通过，两个继电器动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，作；当发生两相短路时，UW相短路，两个相短路，两个继电器动作；继电器动作；UV或或VW相短路，相短路，U相或相或W相的继电器动作；当

22、发生单相（相的继电器动作；当发生单相（V相）接地相）接地短路，短路，V相无继电器，故该接线方式无法反相无继电器，故该接线方式无法反映单相接地故障。映单相接地故障。 该接线方式应用该接线方式应用在在610kV中性点不接中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。短路、两相短路。（c c）两相一继电器两相一继电器 （d d）两相三继电器两相三继电器 （3 3）两相一继电器接差动式接线）两相一继电器接差动式接线 特点是特点是U、W相电流互感器接成电流差式，相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧相电流

23、互感器二次侧电流差，即。电流差，即。 当发生三相短路时，当发生三相短路时， ,继电器动作；继电器动作；当发生两相短路时，当发生两相短路时，UW相短路，相短路， 两个继电器动作；两个继电器动作；UV或或VW相短路，相短路， 或或 ，U相或相或W相的继电器动作，可见，不同的故障相的继电器动作，可见，不同的故障继电器感受到的电流值是不同的，保护装置的灵继电器感受到的电流值是不同的，保护装置的灵敏度也不同；当发生单相（敏度也不同；当发生单相（V相）接地短路，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相无继电器，故该接线方式无法反映单相接地故障。障。 该接线方式应用在该接线方式应用在61

24、0kV中性中性点不接地的小电流接地系统中，保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、小容量变压器保容量电动机保护、小容量变压器保护。护。 （4 4）两相三继电器的完全星形接）两相三继电器的完全星形接线线 流入第三个继电器的电流是第二流入第三个继电器的电流是第二相电流。相电流。 当发生三相短路时当发生三相短路时，U、V、W三三相的过电流继电器均有短路电流通过，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，三个继电器动作；当发生两相短路时，故障相的继电器动作；该接线方式应故障相的继电器动作；该接线方式应用在大电

25、流接地系统中，保护线路的用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。三相短路、两相短路。作业作业概念题：概念题：6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 第三节第三节 中压单端供电网络线中压单端供电网络线路保护路保护 二、相间短路保护装置二、相间短路保护装置 1 1定时限过电流保护定时限过电流保护 定时限过电流保护装置是指电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。通过它的电流的大小无关。 （1 1）接线图与展开）接线图与展开图图（a a）原理接线图原理接线图 （b b）展开图展开图 （2 2）组成）组成 KA1、KA2

26、电流继电器，是保电流继电器，是保护装置的测量元件，用来鉴别线路的电护装置的测量元件，用来鉴别线路的电流是否超过整定值；流是否超过整定值； KT时间继电器，是保护装置的时间继电器，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；选择性，控制装置的动作； KS信号继电器，是保护装置的信号继电器，是保护装置的显示元件，显示装置动作与否和发出报显示元件，显示装置动作与否和发出报警信号；警信号； KM中间继电器，是保护装置中间继电器，是保护装置的动作执行元件，直接驱动断路器跳闸。的动作执行元件，直接驱动断路器跳闸。 （3 3）保护原理）保护原理 在

27、图（在图（a）原理接线图中，系统正常运原理接线图中，系统正常运行时，过电流继电器不动作行时，过电流继电器不动作，KA1、KA2、KT、KS、KM的触点都是断开的。断路器的触点都是断开的。断路器跳闸线圈跳闸线圈YR电源断路，断路器电源断路，断路器QF处在合闸处在合闸状态。状态。 当在保护范围内发生故障或过电流时，当在保护范围内发生故障或过电流时，电流继电器电流继电器KA1、KA2动作，其触点闭合，动作，其触点闭合，起动时间继电器起动时间继电器KT，经过经过KT的预定延时的预定延时后，其触点起动信号继电器后，其触点起动信号继电器KS和中间继电和中间继电器器KM，接通接通YR电源，断路器电源，断路器

28、QF跳闸，同跳闸，同时信号继电器时信号继电器KS触点闭合，发出动作和报触点闭合，发出动作和报警信号。警信号。 在图（在图（b）展开图中，分为交流展开图中，分为交流回路和直流回路两部分。当电路发回路和直流回路两部分。当电路发生短路后，电流互感器（生短路后，电流互感器（TAu、TAw）将系统一次电路的电流按比将系统一次电路的电流按比例地反映到二次电路中，短路电流例地反映到二次电路中，短路电流经过两个过电流继电器（经过两个过电流继电器（KA1、KA2）的线圈流回到电流互感器的的线圈流回到电流互感器的二次侧，同时保护装置被起动。二次侧，同时保护装置被起动。 当过电流继电器被起动后，两个继电当过电流继电

29、器被起动后，两个继电器并联连接的常开触点器并联连接的常开触点KA1、KA2瞬时闭瞬时闭合，使直流电流从直流电源的正母线合，使直流电流从直流电源的正母线（+BC）通过时间继电器通过时间继电器KT的线圈，到达的线圈，到达直流电源的负母线（直流电源的负母线（-BC），），时间继电器时间继电器KT经过整定时间经过整定时间t秒延时后，其延时闭合的秒延时后，其延时闭合的常开触点闭合，接通信号继电器常开触点闭合，接通信号继电器KS和中间和中间继电器继电器KM的线圈。在断路器的线圈。在断路器QF1闭合时，闭合时，其常开辅助触点其常开辅助触点QF1闭合，中间继电器闭合，中间继电器KM的常开触点闭合，接通断路器的

30、常开触点闭合，接通断路器QF1的跳闸的跳闸线圈线圈YR，使断路器跳闸，切断故障线路。使断路器跳闸，切断故障线路。 SA是人为手动分闸按钮，当线路是人为手动分闸按钮，当线路需要人为断开时，按下需要人为断开时，按下SA，直接接通直接接通输电线路的输电线路的QF1的跳闸线圈，断路器的跳闸线圈，断路器跳闸。跳闸。 信号继电器起动后，信号继电器信号继电器起动后，信号继电器KS的常开触点闭合，保护装置的信号的常开触点闭合，保护装置的信号回路接通，发出故障信号，通知值班回路接通，发出故障信号，通知值班人员。人员。 （4 4）整定原则）整定原则 1）起动电流）起动电流 电流继电器的起动电流即整定值，在系统正电

31、流继电器的起动电流即整定值，在系统正常运行和出现最大负荷电流时，保护装置不应该常运行和出现最大负荷电流时，保护装置不应该动作，因此起动电流应大于线路的最大负荷电流。动作，因此起动电流应大于线路的最大负荷电流。电流互感器一次侧的起动电流电流互感器一次侧的起动电流 式中式中 可靠系数，电磁型电流继电器（可靠系数，电磁型电流继电器（DL） 取取1.2，感应型电流继电器（，感应型电流继电器（GL）取取 1.3； 自起动系数，一般取自起动系数，一般取34； 线路的最大负荷电流（线路的最大负荷电流（A）。）。 电流互感器二次侧的起动电流电流互感器二次侧的起动电流式中式中 电流互感器的变比。电流互感器的变比

32、。 2）动作时限）动作时限 过电流保护装置的动作时限，应从距离电源过电流保护装置的动作时限，应从距离电源最远的保护装置开始，按阶梯原则整定。最远的保护装置开始，按阶梯原则整定。 当当K点发生短路时，根据选择性要求，点发生短路时，根据选择性要求，应该距应该距K点最近的保护装置点最近的保护装置 动作，因此动作，因此保护装置保护装置 的动作时限应最小；保护装置的动作时限应最小；保护装置 的动作时限应比装置的动作时限应比装置 的动作时限增加的动作时限增加 t，即即 式中式中 考虑断路器的动作时间和考虑断路器的动作时间和 灭弧时间，取灭弧时间，取0.50.7秒。秒。 3）灵敏度）灵敏度 过电流保护装置的

33、灵敏度按系统在过电流保护装置的灵敏度按系统在最小运行方式时，保护区末端的两相短最小运行方式时，保护区末端的两相短路来校验。路来校验。式中式中 系统在最小运行方式时，保系统在最小运行方式时，保 护区末端的两相短路电流值护区末端的两相短路电流值 （A）；）； 电流互感器一次侧的起动电电流互感器一次侧的起动电 流（流（A）。）。 2 2反时限过电流保护装置反时限过电流保护装置反时限过电流保护装置是指电流继电器反时限过电流保护装置是指电流继电器的动作时限与通过它的电流的大小成反比。的动作时限与通过它的电流的大小成反比。（1 1）接线图与展开图）接线图与展开图 （a）原理接线图原理接线图 （b）展开图展

34、开图 （2 2）组成）组成 反时限过电流保护装置采用感反时限过电流保护装置采用感应型继电器应型继电器KA1、KA2就可以实现。就可以实现。由于由于GL型电流继电器本身具有时限、型电流继电器本身具有时限、掉牌、功率大、触点数量多等特点，掉牌、功率大、触点数量多等特点，可以省掉了时间继电器、信号继电可以省掉了时间继电器、信号继电器、中间继电器。器、中间继电器。 （3 3）保护原理）保护原理 正常运行时，过电流继电器不动作，正常运行时，过电流继电器不动作，KA1、KA2的触点都是断开的。断路器跳的触点都是断开的。断路器跳闸线圈闸线圈YR1、YR2断路，断路器断路，断路器QF处在合处在合闸状态。闸状态

35、。 当在保护范围内发生故障或过电流时，当在保护范围内发生故障或过电流时，电流继电器电流继电器KA1、KA2动作，经一定时限动作，经一定时限后其常开触点先闭合，常闭触点后打开，后其常开触点先闭合，常闭触点后打开，跳闸线圈跳闸线圈YR1、YR2的短路分流支路被常的短路分流支路被常闭触点断开，操作电源被常开触点接通，闭触点断开，操作电源被常开触点接通，断路器断路器QF跳闸。在继电器动作后，其信号跳闸。在继电器动作后，其信号牌自动掉落，显示继电器动作。当故障切牌自动掉落，显示继电器动作。当故障切除后，继电器返回，信号掉牌用手动复位。除后，继电器返回，信号掉牌用手动复位。 （4 4）整定原则）整定原则

36、整定原则与定时限过电流保护整定原则与定时限过电流保护装置相同。但反时限的动作电流与装置相同。但反时限的动作电流与动作时间的整定应按照感应型继电动作时间的整定应按照感应型继电器的动作时间特性曲线来确定。器的动作时间特性曲线来确定。 三、电流速断保护三、电流速断保护 为了克服过电流保护的缺点，为了克服过电流保护的缺点，在线路中应增加电流速断保护。电在线路中应增加电流速断保护。电流速断保护是一种瞬时动作的过电流速断保护是一种瞬时动作的过电流保护，其动作时限仅仅为继电器流保护，其动作时限仅仅为继电器本身固有的动作时间，它的选择性本身固有的动作时间，它的选择性不是依靠时限，而是依靠选择适当不是依靠时限，

37、而是依靠选择适当的动作电流来解决。的动作电流来解决。 1 1组成组成 电流速断保护装置同定时限过电流保电流速断保护装置同定时限过电流保护装置相比，少一组时间继电器护装置相比，少一组时间继电器。 2 2保护原理保护原理 与定时限过电流保护装置相比，没有与定时限过电流保护装置相比，没有时间上的控制。时间上的控制。 3 3整定原则整定原则 （1 1）起动电流）起动电流 为了保证选择性，电流速断保护在下为了保证选择性，电流速断保护在下一段线路发生最大短路电流时，保护装置一段线路发生最大短路电流时，保护装置不应动作；而在本线路范围内发生最小短不应动作；而在本线路范围内发生最小短路电流时，保护装置应能可靠

38、动作。路电流时，保护装置应能可靠动作。 电流速断保护装置的起动电流必须躲电流速断保护装置的起动电流必须躲开其线路末端变电所母线上的最大短路电开其线路末端变电所母线上的最大短路电流。流。电流互感器一次侧的起动电流电流互感器一次侧的起动电流 式中式中 可靠系数，电磁型电流继电器可靠系数，电磁型电流继电器 （DL）取）取1.21.3，感应型电流，感应型电流 继电器（继电器（GL）取取1.41.5； 最大运行方式时，被保护线路最大运行方式时，被保护线路 末端短路时的最大短路电流末端短路时的最大短路电流 （A）。）。 电流互感器二次侧的起动电流电流互感器二次侧的起动电流 式中式中 电流互感器的变比。电流

39、互感器的变比。 （2 2）动作时限）动作时限 动作时限为继电器本身固有的动作时动作时限为继电器本身固有的动作时间。间。 （3 3）灵敏度）灵敏度 电流速断保护装置的灵敏度按系统在电流速断保护装置的灵敏度按系统在最小运行方式时，保护装置安装处的两相最小运行方式时，保护装置安装处的两相短路来校验。短路来校验。式中式中 系统在最小运行方式时，系统在最小运行方式时， 保护装置安装处的两相保护装置安装处的两相 短路电流值（短路电流值（A）。）。 电流互感器一次侧的起电流互感器一次侧的起 动电流（动电流（A）。）。 4 4保护死区保护死区 图中，横坐标是继电器的动作电流倍图中，横坐标是继电器的动作电流倍数

40、，实际反映的是输电线路的长度与整定数，实际反映的是输电线路的长度与整定电流之间的关系，电流之间的关系，t1点是速断保护装置的本点是速断保护装置的本身故有的动作时间，身故有的动作时间，a点是速断保护装置的点是速断保护装置的起动电流起动电流Idz.1在电流随线路长度的分布曲在电流随线路长度的分布曲线线1上的对应点。上的对应点。a点将线路点将线路WL1分为分为L1和和L2两段。在两段。在L1上发生短路时，电流速断保上发生短路时，电流速断保护装置会动作，而在护装置会动作，而在L2以后发生短路时，以后发生短路时，电流速断保护装置不会动作，可见电流速电流速断保护装置不会动作，可见电流速断保护装置只能保护断

41、保护装置只能保护WL1的一部分的一部分L1，而而不能保护线路的全部，保护不了的线段不能保护线路的全部，保护不了的线段L2称为保护死区。称为保护死区。速断保护的死区速断保护的死区11最大运行方式下三相短路电流分布曲线最大运行方式下三相短路电流分布曲线22最小运行方式最小运行方式下两相短路电流分布曲线下两相短路电流分布曲线 保护死区的大小与系统的运行方保护死区的大小与系统的运行方式有关。当系统运行方式从最大运行式有关。当系统运行方式从最大运行方式改变到最小运行方式时，保护死方式改变到最小运行方式时，保护死区区从从L2增大到增大到L2 。因此电流速断保因此电流速断保护不能单独使用，必须与过电流保护护

42、不能单独使用，必须与过电流保护配合使用。配合使用。 下图是具有电流速断保护和定时下图是具有电流速断保护和定时限过电流保护的原理接线图。限过电流保护的原理接线图。（a a）原理接线图原理接线图 （b b）展开图展开图 具有电流速断保护和定时限过电流保护的原理接线图具有电流速断保护和定时限过电流保护的原理接线图图图（a）中，）中，TAu、TAw是定时限过电流是定时限过电流保护和电流速断保护装置共用的一套电流保护和电流速断保护装置共用的一套电流互感器。两套保护的过电流继电器的串联互感器。两套保护的过电流继电器的串联连接的。连接的。KA1、KA2是定时限过电流保护是定时限过电流保护装置的起动元件过电流

43、继电器，装置的起动元件过电流继电器，KT是过电是过电流保护的时间继电器，流保护的时间继电器，KS1是过电流保护的是过电流保护的信号继电器。信号继电器。KA3、KA4是电流速断保护是电流速断保护装置的起动元件过电流继电器，装置的起动元件过电流继电器，KS2是电流是电流速断保护的信号继电器。速断保护的信号继电器。KM是两套保护装是两套保护装置共用的中间继电器，当任何一套保护装置共用的中间继电器，当任何一套保护装置动作，发出跳闸命令，需经过此中间继置动作，发出跳闸命令，需经过此中间继电器电器KM、断路器的常开辅助触点断路器的常开辅助触点QF1和断和断路器的跳闸线圈路器的跳闸线圈YR后，断路器跳闸。后

44、，断路器跳闸。 图（图（b）中，是两套保护装置的展开图。中，是两套保护装置的展开图。当输电线路中的发生短路故障后，如果短当输电线路中的发生短路故障后，如果短路点在速断保护范围内，则速断保护和过路点在速断保护范围内，则速断保护和过电流保护的过电流继电器电流保护的过电流继电器KA1KA4同时同时起动，其常开触点起动，其常开触点KA1KA4闭合，首先闭合，首先接通速断保护装置的信号继电器接通速断保护装置的信号继电器KS2和中间和中间继电器继电器KM的线圈，中间继电器的常开触点的线圈，中间继电器的常开触点闭合，接通断路器的跳闸线圈，断路器跳闭合，接通断路器的跳闸线圈，断路器跳闸，同时发出速断保护装置动

45、作的信号。闸，同时发出速断保护装置动作的信号。如果速断保护装置拒动，则经过一定时间如果速断保护装置拒动，则经过一定时间延时后，由定时限过电流保护装置跳闸。延时后，由定时限过电流保护装置跳闸。 如果短路发生在速断保护装置如果短路发生在速断保护装置的死区或相邻线路，则电流速断保的死区或相邻线路，则电流速断保护装置不起动，定时限过电流保护护装置不起动，定时限过电流保护装置起动，完成跳闸任务。装置起动，完成跳闸任务。 四、单相接四、单相接地保护地保护 1 1无选择绝无选择绝缘监视装置缘监视装置 （1 1）接线图）接线图 （2 2）组成）组成 在变电所母线上装一套三相五柱在变电所母线上装一套三相五柱式电

46、压互感器式电压互感器TV。电压互感器二次侧电压互感器二次侧有两组线圈，一组接成星形，在它的有两组线圈，一组接成星形，在它的引出线上接三个电压表，反应各相电引出线上接三个电压表，反应各相电压。另一组接成开口三角形，并在开压。另一组接成开口三角形，并在开口处接一过电压继电器口处接一过电压继电器KV，反应接地反应接地时出现的电压。时出现的电压。 （3 3）保护原理）保护原理 在正常运行时，系统三相电压对在正常运行时，系统三相电压对称，三个电压表数值相等，开口三角称，三个电压表数值相等，开口三角形两端的电压为零，继电器不动作。形两端的电压为零，继电器不动作。 当系统某一相绝缘损坏发生单相当系统某一相绝

47、缘损坏发生单相接地时，接地相的相电压变为零，电接地时，接地相的相电压变为零，电压表指示零；其他两相的对地电压升压表指示零；其他两相的对地电压升高倍，电压表数值升高，同时在开口高倍，电压表数值升高，同时在开口三角形的两端的电压很高使电压继电三角形的两端的电压很高使电压继电器器KV动作，发出接地信号。动作，发出接地信号。 值班人员可以根据故障相指示，值班人员可以根据故障相指示，拉开某条线路时，系统接地消失拉开某条线路时，系统接地消失（三相电压表指示相同），则被拉（三相电压表指示相同），则被拉开的线路就是故障线路。开的线路就是故障线路。 该装置只适用于线路数目不多，该装置只适用于线路数目不多，并且允

48、许短时停电的电网中。并且允许短时停电的电网中。 2 2有选择性的零序电流保护有选择性的零序电流保护 有选择性的零序电流保护是有选择性的零序电流保护是一种利用零序电流使继电器动作一种利用零序电流使继电器动作来指示接地故障线路的保护装置。来指示接地故障线路的保护装置。 （1 1）架空线路）架空线路 当系统正常及三相对称运行当系统正常及三相对称运行时，三相电流的相量和为零，故时，三相电流的相量和为零，故流入继电器的电流为零，一旦系流入继电器的电流为零，一旦系统发生单相接地故障，三个继电统发生单相接地故障，三个继电器分别流入零叙电流器分别流入零叙电流I0，故检测故检测出出3I0，大于继电器的动作电流，

49、大于继电器的动作电流，继电器动作并发出信号。继电器动作并发出信号。 （2 2）电缆线路）电缆线路 一般采用零序变流器一般采用零序变流器（零序电流互感器）保护的（零序电流互感器）保护的接线方式接线方式。 当系统正常及三相对称当系统正常及三相对称短路时，变流器中没有感应短路时，变流器中没有感应出零序电流，继电器不动。出零序电流，继电器不动。一旦系统发生单相接地故障，一旦系统发生单相接地故障，有接地电容电流通过，此电有接地电容电流通过，此电流在二次侧感应出零序电流，流在二次侧感应出零序电流，使继电器的动作并发出信号。使继电器的动作并发出信号。注意电缆头的接地引线必注意电缆头的接地引线必须穿过零序电流

50、互感器后再须穿过零序电流互感器后再实行接地，否则保护装置不实行接地，否则保护装置不起作用。起作用。作业作业概念题：概念题：6-8 6-9 6-10 6-11 6-12计算题：计算题：6-20 6-21 第四节第四节 中压系统电力变压器保护中压系统电力变压器保护 一、故障类型一、故障类型 1 1内部故障内部故障 线圈对铁壳绝缘击穿（接地短路）、匝间或线圈对铁壳绝缘击穿（接地短路）、匝间或层间短路、高低压各相线圈短路；层间短路、高低压各相线圈短路； 2 2外部故障外部故障 各相出线套管间短路（相间短路）、接地短各相出线套管间短路（相间短路）、接地短路等；路等； 3 3不正常运行方式不正常运行方式

51、由外部短路和过负荷引起的过电流、不允许由外部短路和过负荷引起的过电流、不允许的油面降低、温度升高。的油面降低、温度升高。 在变压器发生故障时，一般都应迅速切离电在变压器发生故障时，一般都应迅速切离电源，以防事故扩大。源，以防事故扩大。 二、瓦斯保护二、瓦斯保护 当变压器内部故障时，短路电流所产当变压器内部故障时，短路电流所产生的电弧将使绝缘物和变压器油分解而产生的电弧将使绝缘物和变压器油分解而产生大量的气体，利用这种气体来实现的保生大量的气体，利用这种气体来实现的保护装置叫瓦斯保护。配电变压器容量在护装置叫瓦斯保护。配电变压器容量在800kVA，车间变压器在车间变压器在400kVA以上的变压以

52、上的变压器应设置瓦斯保护。器应设置瓦斯保护。 1 1安装安装 瓦斯保护主要有瓦斯继电器构成，安瓦斯保护主要有瓦斯继电器构成，安装在变压器油箱和油枕之间，如图所示。装在变压器油箱和油枕之间，如图所示。1变压器变压器 2连通管连通管 3瓦斯气体继电器瓦斯气体继电器 4油枕油枕 5上油杯上油杯 6上动触头上动触头 7上静触上静触头头8下油杯下油杯 9下动触头下动触头 10下静触头下静触头 11下油杯平衡锤下油杯平衡锤 12上油杯平衡锤上油杯平衡锤 13支架支架 当变压器的油箱内部发生任何故障时，绝缘当变压器的油箱内部发生任何故障时，绝缘物质在电弧的作用下将会分解出气体。如图物质在电弧的作用下将会分解

53、出气体。如图8-16所示，在变压器正常运行状态下，整个继电器内所示，在变压器正常运行状态下，整个继电器内充满变压器油，上、下开口油杯充满变压器油，上、下开口油杯5和和8，受到油的，受到油的浮力向坐上方倾斜，使继电器的上触点浮力向坐上方倾斜，使继电器的上触点6和和7、下、下触触点点9和和10断开。当变压器内发生轻微故障（轻断开。当变压器内发生轻微故障（轻瓦斯）时，产生的气体聚集在继电器的上部，迫瓦斯）时，产生的气体聚集在继电器的上部，迫使油面相应降低，使上油使油面相应降低，使上油杯杯5下降，上触点下降，上触点6和和7闭合，发出报警信号。当变压器内发生严重故障闭合，发出报警信号。当变压器内发生严重

54、故障（重瓦斯）时，连通管内产生油流，当流速达到（重瓦斯）时，连通管内产生油流，当流速达到一定数值时，冲撞下油杯平衡锤，使下油杯一定数值时，冲撞下油杯平衡锤，使下油杯8下下降，下触点降，下触点9和和10闭合，发出变压器断路器跳闸闭合，发出变压器断路器跳闸的命令。的命令。 2 2保护原理保护原理 瓦斯保护原理接线图瓦斯保护原理接线图 瓦斯继电器触点瓦斯继电器触点KG1由上开口杯由上开口杯5控制，构成轻瓦斯保护，其继电器动控制，构成轻瓦斯保护，其继电器动作后发出警报信号，但不跳闸。作后发出警报信号，但不跳闸。 瓦斯继电器的另一触点瓦斯继电器的另一触点KG2由下由下油杯油杯8控制，构成重瓦斯保护，其动

55、作控制，构成重瓦斯保护，其动作后经信号继电器后经信号继电器KS起动中间继电器起动中间继电器KM，KM的两个触点分别使断路器的两个触点分别使断路器QF1、QF2跳闸。跳闸。 为了防止变压器内严重故障时为了防止变压器内严重故障时油流速不稳定，造成重瓦斯触点时油流速不稳定，造成重瓦斯触点时断时通的不可靠动作，出口中间继断时通的不可靠动作，出口中间继电器电器KM应具有自保持功能，即在瓦应具有自保持功能，即在瓦斯继电器的斯继电器的KG2触点瞬时闭合时，触点瞬时闭合时，通过中间继电器通过中间继电器KM的一对常开触点的一对常开触点将中间继电器本身锁住，以保证断将中间继电器本身锁住，以保证断路器能得到可靠的跳

56、闸电源。路器能得到可靠的跳闸电源。 在保护动作后，借助断路器的辅在保护动作后，借助断路器的辅助触点助触点QF1-1、QF2-1来解除出口回路来解除出口回路的自保持。的自保持。 在变压器加油或换油后，以及瓦在变压器加油或换油后，以及瓦斯继电器试验时，为防止重瓦斯保护斯继电器试验时，为防止重瓦斯保护误动作，可以利用切换片误动作，可以利用切换片XB，使重瓦使重瓦斯保护暂时接到信号位置。斯保护暂时接到信号位置。 瓦斯保护可以防御变压器油箱内瓦斯保护可以防御变压器油箱内部故障和油面降低的主保护，瞬时作部故障和油面降低的主保护，瞬时作用于信号或跳闸。瓦斯保护的灵敏性用于信号或跳闸。瓦斯保护的灵敏性比差动保

57、护要好。比差动保护要好。 三、差动保护三、差动保护 1 1保护原理保护原理 差动保护反映变压器两侧电流差值而差动保护反映变压器两侧电流差值而动作的保护装置。动作的保护装置。（a）外部故障，保护不动作外部故障，保护不动作 （b）内部故障，保护动作内部故障，保护动作图图 变压器差动保护的原理接线变压器差动保护的原理接线 将变压器两侧的电流互感器串联起来，将变压器两侧的电流互感器串联起来，接成环路，电流继电器并联在环路上，流接成环路，电流继电器并联在环路上，流入继电器的电流等于两侧电流互感器二次入继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差，即侧电流之差，即 。适当选择变压。适当选择变压器两侧电流互

58、感器的变比和接线，使系统器两侧电流互感器的变比和接线，使系统正常运行和外部短路时，正常运行和外部短路时， ，保护装，保护装置不动。当保护区内部发生短路时，对于置不动。当保护区内部发生短路时，对于单电源供电的变压器，单电源供电的变压器， ，继，继电器动作，瞬时将变压器两侧的断路器跳电器动作，瞬时将变压器两侧的断路器跳开。开。 四、其他保护四、其他保护 1 1电流速断保护电流速断保护 电流速断保护可以防御变压器油电流速断保护可以防御变压器油箱内部故障和引出线的相间短路、接箱内部故障和引出线的相间短路、接地短路，瞬时作用于跳闸。地短路，瞬时作用于跳闸。 2 2过电流保护过电流保护 防御外部短路而引起

59、的过电流，防御外部短路而引起的过电流，并作为上述保护的后备保护，带时限并作为上述保护的后备保护，带时限作用于跳闸。作用于跳闸。 3 3过负荷保护过负荷保护 防御因过载而引起的过电流，只防御因过载而引起的过电流，只在变压器确实有可能过载时才装设，在变压器确实有可能过载时才装设，一般作用与信号。一般作用与信号。 4 4温度信号温度信号 监视变压器温度升高和油冷却系监视变压器温度升高和油冷却系统的故障，作用于信号。统的故障，作用于信号。 5 5接地保护接地保护 安装变压器二次侧中性线上。安装变压器二次侧中性线上。 Y d11，6300kVA，35/10.5kV双绕组降压变压器的保护原理图双绕组降压变

60、压器的保护原理图作业作业概念题：概念题：6-13 6-14计算题：计算题：6-22 第五节第五节 中压电动机保护中压电动机保护 高压电动机最常见的故障是定子线圈高压电动机最常见的故障是定子线圈发生三相或两相短路、单相接地（碰壳）发生三相或两相短路、单相接地（碰壳）以及层间短路等。以及层间短路等。 对对2000kW以下的高压电动机通常采用以下的高压电动机通常采用瞬动型过电流保护、接地过电流保护，如瞬动型过电流保护、接地过电流保护，如果瞬动型过电流保护灵敏度不足时，应改果瞬动型过电流保护灵敏度不足时，应改用差动保护；当容量超过用差动保护；当容量超过2000kW时，应装时，应装设差动保护代替瞬动型过电流保护。设差动保护代替瞬动型过电流保护。 一般电动机的相间短路和过负荷短路一般电动机的相间短路和过负荷短路保护使用感应型（保护使用感应型（GL）过电流继电器。电过电流继电器。电动机还应设置低电压保护。动机还应设置低电压保护。