电力系统继电保护的基本元件

电力系统继电保护的基本元件第1页，共63页，2023年，2月20日，星期一分类：目前继电器按用途可分为控制继电器和保护继电器两大类。根据其反应物理量的不同，分为电流、电压、功率方向、阻抗等继电器。根据其作用原理分为电磁型、感应型、整流型等。根据其在保护装置中的功能分为启动继电器（电压、电流继电器）、时间继电器、信号继电器、中间继电器等。

２.1.２电磁式电流继电器和电压继电器第2页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-１DL-10系列电磁式电流继电器的基本结构1-线圈，2－电磁铁，3－钢舌片，4－静触点，5－动触点，6－起动电流调节螺杆，7－标度盘，8－轴承，9－反作用弹簧，10－轴1.电磁式电流继电器第3页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-２电流继电器的图形符号KA12-常闭（动断）触点，KA34-常开（动合）触点第4页，共63页，2023年，2月20日，星期一继电器的动作电流：过电流继电器线圈中能够使继电器动作的最小电流，用表示。继电器的返回电流：过电流继电器线圈中能够使继电器由动作状态返回的最大电流，用表示。继电器的返回系数：继电器的返回电流与动作电流的比值，用表示，即第5页，共63页，2023年，2月20日，星期一电磁式电压继电器的结构和原理与电流继电器相似，只是电压继电器的线圈为电压线圈并多做成欠电压继电器。低电压继电器的动作电压：其线圈上能够使继电器动作的最高电压；低电压继电器的返回电压：能使继电器由动作状态返回到起始位置的最低电压。返回系数：２.电磁式电压继电器第6页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-3电压继电器的图形符号KA12-常闭（动断）触点，KA34-常开（动合）触点第7页，共63页，2023年，2月20日，星期一３.电磁式时间继电器电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来使保护装置获得所需要的延时（时限）。时间继电器的文字符号为KT。在供电系统中常用的DS-110、120系列电磁式时间继电器的基本结构如图２-4所示，其图形符号如图２-5所示。第8页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-4DS-110、120系列时间继电器的基本结构１－线圈，２－电磁铁，３－可动铁心，４－返回弹簧，５、6－瞬时静触点，7－绝缘件，８－瞬时动触点，９－压杆菌，10－平衡锤，11－摆动卡板，12－扇形齿轮，13－传动齿轮，14－主动触点，15－主静触点，16－标度盘，17－拉引弹簧，18－弹簧拉力调节器，19－摩擦离合器，20－主齿轮，21－小齿轮，22－掣轮，23、24-钟表机构传动齿轮第9页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-５DS-110、120系列时间继电器的图形符号(a)时间继电器的缓吸线圈及延时闭合触点；(b)时间继电器的缓放线圈及延时断开触点第10页，共63页，2023年，2月20日，星期一４.电磁式信号继电器电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出指示信号，信号继电器的文字符号为KS。在供电系统中常用的DX-11型电磁式信号继电器，有电流型和电压型两种：电流型信号继电器线圈的特点是阻抗小，串联在二次回路内，不影响其他二次元件的动作；电压型信号继电器线圈的特点是阻抗大，必须并联使用。信号继电器的基本结构如图２-6所示，其内部接线和图形符号如图２-7所示。

第11页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-6DX-11型信号继电器的基本结构1－线圈，2－电磁铁，3－弹簧，4－衔铁，5－信号牌，6－玻璃窗孔，7－复位旋钮，8－动触点，9－静触点，10－接线端子第12页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-７DX-11型信号继电器图形符号第13页，共63页，2023年，2月20日，星期一５.电磁式中间继电器电磁式中间继电器在继电保护装置中用作辅助继电器，以弥补主继电器触点数量或触点容量的不足。其文字符号为KM。第14页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-８DZ-10系列中间继电器的基本结构1－线圈，2－电磁铁，3－弹簧，4－衔铁，5－动触点，6、7－静触点，8－连接线，9－接线端子，10－底座第15页，共63页，2023年，2月20日，星期一图２-9DZ-10系列中间继电器的图形符号第16页，共63页，2023年，2月20日，星期一２.２电流、电压继电器的测试方法２.１.１继电器的一般检查一：继电器的外部检查1.应用干净布或毛刷擦拭继电器外壳，检查玻璃罩是否完好，外壳与底座结合是否牢固，外部接线端钮是否齐全好,有铅封的继电器铅封是否完好2.检查继电器触点及各支持螺丝、螺母是否松动，做紧固处理。已经用红漆等做标记的不得随意处理。第17页，共63页，2023年，2月20日，星期一二：继电器的内部检查１.清洁继电器内部，灰尘驱除先应用吹风机等进行，再用干燥、洁净的布擦拭。２.检查继电器各元件状态是否正常，元件位置是否正确。螺旋弹簧的平面必须与轴心严格垂直，弹簧层间无接触摩擦第18页，共63页，2023年，2月20日，星期一三．绝缘检查继电器的绝缘检查有两种方法：测量绝缘电阻法和进行耐压实验应用兆欧表测试继电器的导电部分和附近金属部分的绝缘电阻，如电磁铁和线圈间的绝缘、触点对线圈的绝缘、触点之间的绝缘、线圈之间的绝缘等，以上各项绝缘电阻一般不应低于10MΩ，如果绝缘偏低，必须检查处理。应用万用表检查各线圈的导通情况，保证线圈良好。如果继电器允许，其线圈和触点应该经受1min工频１000V交流耐压试验，试验过程没有放电现象为合格。第19页，共63页，2023年，2月20日，星期一四：继电器线圈电阻的测定

对于继电器的电压线圈进行直流电阻的测定，一般用电桥法测得的电阻不应超过造造厂规定数值的±℅。第20页，共63页，2023年，2月20日，星期一２.２.２ＤＬ-１０型电流继电器和ＤJ－１００型电压继电器的调试一：内部检查标准：焊接良好五虚焊、压接可靠，接线螺丝拧紧，弹簧垫片应该齐全。二：轴承的检查（１）标准：轴承轴尖光滑、清洁、无长滞，转动灵活。轴承的纵向和横向的活动范围应在０.１５－０.２ｍｍ之内。第21页，共63页，2023年，2月20日，星期一（２）调试方法

检查继电器可动部分在动作过程中是否平稳、均匀、灵活，对其进行细致的校正处理。第22页，共63页，2023年，2月20日，星期一三：舌片检查第23页，共63页，2023年，2月20日，星期一四：弹簧的调整第24页，共63页，2023年，2月20日，星期一五：触点的检查第25页，共63页，2023年，2月20日，星期一２.２.３电气特性的测试一：试验目的

测定继电器的动作值、返回值和调整返回系数二：试验电路

第26页，共63页，2023年，2月20日，星期一２.３时间继电器的调试第27页，共63页，2023年，2月20日，星期一2.4电流互感器

互感器互感器是一种特殊的变压器，指用以传递信息供给测量仪器、仪表和保护、控制装置的变换器。互感器的作用：（1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。这即可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又可防止继电器、仪表等二次设备的故障影响主电路，提高一、二次设备的安全性和可靠性，并有利于人身安全。（2）用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。例如用5A的电流表或100V电压表，通过不同变比的电流、电压互感器可测量任意高的电流或电压。而且可使二次仪表、继电器的规格统一，有利于这些设备的标准化。第28页，共63页，2023年，2月20日，星期一互感器的分类电流互感器（缩写CT，文字符号TA）电流互感器可用在交换电流的测量、交换电度的测量和电力拖动线路中的保护。

电压互感器（缩写PT，文字符号TV）电压互感器可在高压和超高压的电力系统中用于电压和功率的测量等。

第29页，共63页，2023年，2月20日，星期一电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为5A或1A的变换设备。电流互感器的工作原理

电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器。它的工作原理和变压器相似。电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。式中——一次线圈的额定电流，A；——二次线圈的额定电流，A；第30页，共63页，2023年，2月20日，星期一电流互感器原理图结构特点

1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少,有的电流互感器还没有一次绕组，利用穿过其铁芯的一次电路（如母线）作为一次绕组；而且一次绕组导体相当粗；其二次绕组匝数相当多，导体较细。

2）电流互感器二次绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路。由于这些电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。第31页，共63页，2023年，2月20日，星期一电流互感器的分类光电耦合式母线式单匝芯柱式按一次绕组匝数分为套管式多匝式线圈式

户内式线环式按安装地点分为串级式户外式电磁式测量用按用途分为保护用干式、按绝缘可分为浇注式、油浸式第32页，共63页，2023年，2月20日，星期一第33页，共63页，2023年，2月20日，星期一电流互感器结构（以LMZJ1-0.5为例）

1—铭牌2—一次母线穿孔3—铁心，外绕二次绕组，树脂浇注4—安装板5—二次接线端子12345第34页，共63页，2023年，2月20日，星期一铭牌型号：如LQJ-10；额定工作电压额定一次电流、额定二次电流、变比额定负荷：电路互感器二次侧以外的回路阻抗都是CT的负荷，通常以视在功率伏安或阻抗欧姆表示。额定功率因数：二次额定负荷阻抗的有功部分与额定视在功率之比准确等级：测量常用的等级有0.2，0.5，0.2S，0.5S；保护用常用等级有5P，10P第35页，共63页，2023年，2月20日，星期一

（1）一次绕组首端标为L1，末端标为L2。当一次绕组带有抽头时，首端标为L1，自第一个抽头起依次标为L2，L3……（2）二次绕组首端标为K1，末端标为K2。当二次绕组带有中间抽头时，首端标为K1，自第一个抽头起以下依次标志为K2，K3……2.4.1电流互感器的极性标志第36页，共63页，2023年，2月20日，星期一（3）对于具有多个二次绕组的电流互感器，应分别在各个二次绕组的出线端标志“K”前加注数字，如1K1，1K2，1K3……；2K1，2K2，2K3……（4）标志符号的排列应当使一次电流自L1端流向L2端时，二次电流自K1流出，经外部回路流回到K2。一、电流互感器的主要技术数据第37页，共63页，2023年，2月20日，星期一两相电流差接线

这种接线适用于中性点不接地的三相三线制电路中供作电流继电保护之用。由向量图可知，互感器公共线上的电流为ia-ic,其量值为相电流的倍。２.４.２电流互感器的接线形式第38页，共63页，2023年，2月20日，星期一两相V形接线

也称为两相不完全星型接线。在中性点不接地的三相三线制电路中，广泛用于测量三相电流、电能及作为过电流继电保护之用。这种接线方式是根据三相交流电路中三相电流之和为零的原理构成的,公共线上的电流为ia+ic=-ib，反应的是B相的相电流。+第39页，共63页，2023年，2月20日，星期一三相星型接线

它由三只完全相同的电流互感器构成。此种接线方式适和于高压大电流接地系统、发电机二次回落、低压三相四线制电路。采用此种接线方式，二次回路的电缆芯数较少。但由于二次绕组流过的电流分别为IA、IB、IC，当三相负载不平衡时，则公共线中有电流IN流过。此时，总公共线断开就会产生计量误差，因此，公共线是不允许断开的。第40页，共63页，2023年，2月20日，星期一准确等级：测量常用的等级有0.2，0.5，0.2S，0.5S；保护用常用等级有5P，10P准确度等级选择在发电厂、变电站、电力用户运行中的电能计量装置按其所计量的电量不同和计量对象的重要程度分五类（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）进行管理。对Ⅰ、Ⅱ类计量对象互感器应采用0.2级，对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类计量对象互感器应采用0.5级，0.1级以上互感器，主要用于实验室进行精密测量或用来校验低等级的电流互感器。２.４.４、电流互感器的准确度级别第41页，共63页，2023年，2月20日，星期一电流互感器在接线中应注意以下内容：

1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。

使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝；2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全；3）一次侧串接在线路中，二次侧与继电器或测量仪表串接。

4）接线时要注意其端子的极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。按照规定我国互感器和变压器的绕组端子，均采用“减极性”标号法。当一次侧电流从同名端流入，则二次侧电流从同名端流出。第42页，共63页，2023年，2月20日，星期一２.５电压互感器电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合于仪器、仪表和保护控制装置使用的变换设备。电压互感器及其二次回路的重要性：电压互感器作为一重要的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。同时，因为电压互感器是一种公用设备，无论是互感器本身出现问题或是其二次回路出现问题，都将给整个二次系统带来严重影响。保障电压互感器及其二次回路的稳定运行至关重要。第43页，共63页，2023年，2月20日，星期一电压互感器的分类1.按照结构分类：三相三柱式三相式三相五柱式单相电压互感器2.按照安装位置不同母线PT:测量母线电压线路PT:测量线路电压3.按照原理分类电磁式电压互感器电容式电压互感器第44页，共63页，2023年，2月20日，星期一第45页，共63页，2023年，2月20日，星期一电磁式电压互感器工作原理:电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同，可以说是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。结构特点1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；2）电压互感器二次绕组所接仪表的电压线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器在近于空载的状态下运行。第46页，共63页，2023年，2月20日，星期一一次接线端子高压绝缘套管一、二次绕组，树脂浇注绝缘铁心二次接线端子12345第47页，共63页，2023年，2月20日，星期一一：按一次和二次电压选择

额定一次电压是指可以长期加在一次绕组上的电压，其值应与我国电力系统规定的“额定电压”系列相一致。３ＫＶ、６ＫＶ、３５ＫＶ、６０ＫＶ、１１０ＫＶ、２２０ＫＶ.额定二次电压，我国规定接在三相系统中相线与相线之间的单相电压互感器为100V，对于接在三相系统相与地间的单相电压互感器，为V。

２.５.１、电压互感器的选择第48页，共63页，2023年，2月20日，星期一电压互感器的接线（1）单相接线

该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。二：按相数和接线选择第49页，共63页，2023年，2月20日，星期一（2）V－V接线两个电压互感器分别接于线电压UAB和UBC上，一次绕组不能接地，二次绕组为安全，一端接地，这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统。1)只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；2）不能测量相电压；3）一次绕组接入系统线电压，二次绕组电压为100V。当继电保护装置和测量表计只需用线电压时，可采用这种接线方式。第50页，共63页，2023年，2月20日，星期一（3）Y0－Y0接线

由三个单相互感器一、二次侧均接成Y0形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。由于小电流接地系统在一次电路发生单相接地时，另两个完好相的相电压要升高到线电压，所以绝缘监视电压表表要按线电压选择否则在发生单相接地时，电压表可能被烧毁。第51页，共63页，2023年，2月20日，星期一（4）Y0/Y0/接线

用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线，用于3～220kV系统（110kV及以上无高压熔断器），供接入交流电网绝缘监视仪表和继电保护用。三相五柱式电压互感器只用于3～15kV系统，其接线与三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线基本相同。该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。第52页，共63页，2023年，2月20日，星期一

准确度等级

国产电压互感器的准确度等级有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0级。

容量选择按照二次负载取用的总视在功率S选择电压互感器的额定容量Se，公式为0.25Se＜S＜Se电压互感器每相的二次负载并不一定相等，因此应按最大一相取用的负载功率来考虑选择。三：按准确度和容量选择第53页，共63页，2023年，2月20日，星期一

２.５.２电压互感器二次回路的装设原则第54页，共63页，2023年，2月20日，星期一60kV及以下系统，一次侧一般经过隔离开关和熔断器接入高压电网。电压互感器一次侧熔断器的作用：（1）保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时，熔断器迅速熔断，防止事故扩大；（2）防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响。电压互感器的一次侧与二次侧第55页，共63页，2023年，2月20日，星期一110kV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器（1）主要原因是考虑到系统灭弧问题较大，熔断器的断流容量亦很难满足要求，熔断器制造困难；（2）这一类互感器采用单相串级式，绝缘强度高，发生事故的可能性比较小；（3）110kV及以上系统，中性点一般采用直接接地，接地故障时，瞬时跳闸，不会过电压运行。电压互感器的一次侧与二次侧第56页，共63页，2023年，2月20日，星期一电压互感器的二次侧：（1）装设熔断器或低压断路器，当电压互感器二次侧及回路发生故障时，能够快速熔断或切断，保证电压互感器不遭受损坏及不造成保护误动。（2）计量、测量二次绕组装设熔断器。（3）保护用二次绕组装设快速低压断路器。二次熔丝熔断时，运行人员应及时更换二次熔丝。若再次熔断，则不应再更换，应查明原因后再处理。此时禁止进行两台PT二次侧的并列操作，防止将故障引入另一台PT。第57页，共63页，2023年，2月20日，星期一使用电压互感器应注意以下事项：1）电压互感器的二次侧在工作时不能短路。在正常工作时，其二次侧近于开路状态，电流很小，当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备