继电保护,(第2部分)

第二部分3/18/20241第一节继电保护装置的操作方式操作电源：直流电源、交流电源1.直接动作式

2.“去分流跳闸”的操作方式3/18/20242一.带时限的过电流保护装置

带时限的过电流保护，按其动作时限特性分，有定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。定时限就是保护装置的动作时限是按预先整定的动作时间固定不变的，与短路电流大小无关；而反时限就是保护装置的动作时限原先是按10倍动作电流来整定的，而实际的动作时间则与短路电流呈反比关系变化，短路电流越大，动作时间越短。第二节高压输电线路的过电流保护装置

输电线路发生短路时电流突然增大电压降低。利用电流突然增大使保护动作而构成的保护装置称为电流保护。它包括：瞬时（无时限）电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护、反时限过电流保护。3/18/20243

定时限过电流保护装置的原理电路如下图所示，其中图a为集中表示的原理电路图，称为接线图，这种图的所有电器的组成部件是各自归总在一起的。图b为分开表示的原理电路图，称为展开图，这种图的所有电器的组成部件按各部件所属回路来分开绘制。从原理分析的角度来说，展开图简明清晰，在二次回路中应用最为普遍。（1）组成及工作原理1.定时限过电流保护装置（又称第Ⅲ段电流保护）3/18/20244a)归总式原理图b)展开式原理图

工作原理如下：当一次电路发生相间短路时，KA瞬时动作，触点闭合，使KT动作。KT经过延时后，其延时触点闭合，使KS和KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触点QFl-2随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可手动复位。3/18/20245（2）动作电流的整定整定原则：线路的最大工作电流应该小于保护装置的返回电流，即式中，为可靠系数，DL型取1.15~1.25，GL型取1.3。写成等式：3/18/20246按返回系数的定义：所以继电器动作电流为：式中，Kre为返回系数，DL型取0.85，GL型取0.8；Ki电流互感器变比；继电器的动作电流。第一个整定值3/18/20247如果无法确定时，可取：=（1.5~3）I30

线路最大负荷电流的确定：继电保护装置一次侧动作电流为：第二个整定值3/18/20248（3）动作时限的整定如图，按阶梯整定原则，上一级动作时限应比下一级大一个时限阶段Δt，即：t1=t2+Δt。时限阶段Δt：定时限保护取0.5s。a)电路b)定时限过电流保护的时限整定说明动作时限，可利用时间继电器（KT）来整定。第三个整定值3/18/20249（4）灵敏度校验应以系统在最小运行方式下，被保护线路末端两相短路电流来校验，即校验原则：解释：系统的最大、最小运行方式。2.反时限过电流保护装置必须校验的值近后备保护（本线路）时取1.25；远后备保护（下一级线路）时取1.5。3/18/202410（1）组成及工作原理a)归总式原理图b)展开式原理图由GL型感应式电流继电器组成，其原理如图。当一次电路发生相间短路时，KA动作，经过一定延时后(反时限特性)。常开触点闭合，常闭触点断开，这时断路器QF因其跳闸线圈YR被“去分流”而跳闸，切除短路故障。在继电器KA去分流跳闸的同时，其信号牌掉下，指示保护装置已经动作。在短路故障切除后，继电器自动返回，其信号牌可利用外壳上的旋钮手动复位。要求，继电器这两对触点的动作程序必须是常开触点先闭合，常闭触点后断开的转换触点。3/18/202411（3）动作时限的整定如图，按阶梯整定原则，上一级动作时限应比下一级大一个时限阶段Δt，即：t1=t2+Δt。时限阶段Δt：对于反时限保护，取0.7s。（2）动作电流的整定

整定方法：与定时限相同。动作时限，由于GL型电流继电器的时限调节机构是按“10倍动作电流的动作时限”来标度的，因此要根据前后两级保护的GL型继电器的动作特性曲线来整定，方法及步骤如下：3/18/202412反时限过电流保护的时限整定说明现在是：根据已经整定完的2号过电流保护装置，来整定1号过电流保护装置。3/18/202413①计算WL2首端的三相短路电流Ik反应到继电器KA2中的电流值②计算对KA2的动作电流的倍数，即③确定KA2的实际动作时间在下图KA2的动作特性曲线的横坐标上，找出n2，然后向上找到该曲线上a点，该点在纵坐标上对应的动作时间就是KA2在通过时的实际动作时间。该曲线为已知3/18/202414⑤计算WL2首端的三相短路电流Ik

反应到KA1中的电流值，即：④计算KA1必需的实际动作时间：根据选择性的要求，KA1的实际动作时间；取，故。⑥计算对KA1的动作电流的倍数，即：⑦确定KA1的10倍动作电流的动作时限：从上图KA1的动作特性曲线的横坐标上找出n1，从纵坐标上找出，然后找到n1与相交的坐标b点，这b点所在曲线所对应的10倍动作电流的动作时间t1即为所求值。3/18/202415已知曲线找到的曲线加0.7s时间整定简单示意图如下：（4）灵敏度校验同定时限保护。3/18/2024163.定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较

定时限过电流保护的优点是：动作时间比较精确，整定简便，灵敏度高，保护范围大，可以作为下一段线路的远后备，同时作为本线路的近后备。但缺点是：所需继电器多，接线复杂，且需直流操作电源，投资较大。此外，越靠近电源处的保护装置，其动作时间越长，这是定时限过电流保护共有的一大缺点。

反时限过电流保护的优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，加之可采用交流操作，因此相当简单经济，投资大大降低，故它在中小工厂供电系统中得到广泛的应用。但缺点是：动作时限的整定比较麻烦，而且误差较大；当短路电流小时，其动作时间可能相当长，延长了故障持续时间；同样存在越靠近电源、动作时间越长的缺点。3/18/202417二.瞬时（无时限）电流速断保护装置

带时限的过电流保护，有一个明显的缺点，就是越靠近电源侧的过电流保护，其动作时间越长，而短路电流则越大，其危害也更加严重。因此规定，在过电流保护动作时间超过0.5～0.7s时，应装设瞬时（无时限）电流速断保护装置，作为快速动作的主保护，如图所示。线路的定时限过电流保护和电流速断保护电路图（又称第Ⅰ段电流保护）3/18/202418（1）瞬时（无时限）电流速断保护的组成及工作原理如图：①线路正常时；②线路短路时a）定时限保护区（延时、跳闸、信号）b）速断保护区（跳闸、信号）。整定原则：动作电流应躲过系统在最大运行方式下，被保护线路末端三相短路电流Ik1max，即：（2）动作电流的整定写成等式，有：式中，Ik1max：系统在最大运行方式下，被保护线路末端三相短路电流；：速断保护装置一次动作电流；可靠系数Krel：DL型取1.2~1.3，GL型取1.4~1.5。3/18/202419继电器动作电流为：（3）灵敏度校验校验原则：应以系统在最小运行方式下，速断保护装置安装处两相短路电流来校验，即：（4）死区问题及弥补死区：由整定原则可知，瞬时（无时限）电流速断保护缺点是不可能保护线路的全长。即存在不动作区，叫它为死区。弥补：由定时限过流保护装置或限时电流速断保护装置来弥补，在速断保护区内，定时限过流保护或限时电流速断保护是速断保护的后备保护。3/18/202420三.限时电流速断保护装置由于瞬时电流速断保护不能保护线路全长，因此可增加带限时的电流速断保护。用以保护瞬时电流速断保护保护不到的那段线路的故障，同时也能作为速断保护的后备保护，这就是限时电流速断保护。要求：①是在任何情况下都能保护本线路的全长，并且具有足够的灵敏性；②是在满足上述要求的前提下，力求具有最小的动作时限；在下级线路短路时，保证下级保护优先切除故障，满足选择性要求。（又称第Ⅱ段电流保护）3/18/202421（1）限时电流速断保护的单相原理接线图3/18/202422（2）限时电流速断保护的整定计算

1）动作电流的整定整定原则：保护装置1时限电流速断保护的动作电流必须大于保护装置2的瞬时电流速断保护的动作电流，即3/18/202423写成等式：——可靠系数，取1.1~1.2。若考虑相邻变压器速断保护，则有——配合系数，取1.3。——变压器低压母线D点短路流过保护装置安装处最大短路电流。

应取以上两个中较大者作为保护装置1的时限电流速断保护的动作电流。3/18/202424

2）动作时限的整定为了保证选择性，时限电流速断保护的动作时限要大于下一级线路瞬时电流速断保护的动作时限一个时限阶段，即Δt取0.5s。3/18/202425

3）灵敏度校验灵敏度校验原则：应以系统在最小运行方式下，被保护线路末端两相短路电流来校验，即

——系统在最小运行方式下，被保护线路末端两相短路电流。——被保护线路的时限速断保护的动作电流。3/18/202426例题：p136【例7-1】3/18/202427例题：如图及表所示，已知线路WL的总负荷为S30=1100kVA，该线路设有定时限过流保护及瞬时电流速断保护。试进行整定计算及灵敏度校验。（TA按两相V形接线，Ki在15/5、100/5和600/5中选取）。短路点k1k2130029705702850SJL-75000.4s0.4s0.5sWL电源35kV10kVk1k2解：1、定时限过流保护3/18/202428选DL型，有：，取9.5A

所以：时限为：灵敏度为：满足灵敏度要求。2、瞬时电流速断保护3/18/202429，取85A灵敏度为：不满足灵敏度的要求。3/18/202430四.三段式（阶段式）电流保护装置1.三段式电流保护原理接线图去信号回路3/18/2024312.三段式电流保护展开图3/18/2024323.三段式电流保护原理图及展开图3/18/2024334.三段式电流保护的配合和动作时间示意图

3/18/2024345.三段式电流保护的整定计算示例

如图，已知线路WL2的负荷电流为110A，最大过负荷倍数为2，线路WL2上的电流互感器变比为300/5，线路WL1上定时限过电流保护的动作时限为2.5s，其短路数据如下表。拟在线路WL2上装设两相V形接线的三段式电流保护，试计算各段保护的动作电流、动作时限及灵敏度校验，并选出主要继电器型号。短路点k-1k-2k-3最大运行方式下的三相短路电流（A）34001310520最小运行方式下的三相短路电流（A）298011504903/18/202435解：1.线路WL2瞬时（无时限）电流速断保护①继电器动作电流为：②选取动作电流整定范围为12.5~50A的DL-21/50型电流继电器。③灵敏度校验满足灵敏度要求整定为28A3/18/2024362.

线路WL2