电力系统继电保护第2章 继电保护基本知识

1、第2章 继电保护的基本知识2.1 电流互感器普通电流互感器：一次绕组的匝数较少，串联于电路中，二次绕组的匝数较多。 1221iNNIIK变比为一次、二次绕组磁势相等，即2211NINI 实际运行中二次侧负荷阻抗小，接近于短路状态。 1、电流互感器原理2.1 电流互感器穿芯式电流互感器其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿芯匝数越多，变比越小；反之，穿芯匝数越少，变比越大。二次电流为212nnII 2.1 电流互感器2、电流互感器极性L1和K1为同极性端 注意事项：电流互感器极性端的标注与变压器不同。2.1 电流互感器极性端标注法。3、电流互感器的10%误差曲线2.1 电流互感器012

2、211INININ磁势平衡方程 由于励磁电流的存在，电流互感器的一次折算后的电流和二次电流大小不相等，相位不相同，说明电流转换中将出现数值和相位误差。 %100/ )(112IIIfer变比误差2.1 电流互感器保护用的电流互感器都要按10%误差曲线校验，防止保护装置在被保护对象发生故障时拒动，保证电力系统稳定、可靠的运行，提高继电保护的正确动作。2.1 电流互感器 为了控制误差在一定的范围，对一次电流倍数及二次侧的负载阻抗有一定的限制。 误差曲线是指一次电流倍数与最大允许负载阻抗的关系曲线，称为10%误差曲线 。 允许变比误差为10，角度误差为7。 2.1 电流互感器允许的二次负荷阻抗 en

3、Z一次电流倍数NkIImmax.1 二次负荷阻抗较大则允许的一次电流倍数就较小。如果二次负荷阻抗较小，则允许的一次电流倍数就较大。2.1 电流互感器当不满足10%误差要求时，采取的措施：1）改用伏安特性较高的电流互感器二次绕组，提高带负荷的能力；2）提高变比或采用额定电流小的电流互感器；以减小一次电流倍数；3）串联相同级别电流互感器二次绕组；5）将电流互感器的不完全星形接线方式改为完全星形接线方式；差电流接线改为不完全星形接线方式；2.1 电流互感器6）改变二次负荷元件的接线方式，将部分负荷移至互感器备用绕组，以减小计算负荷。4）增大二次电缆截面或采用消耗功率小的继电器； 作用：将一次侧高电压

4、转换成二次侧成比例的低电压 一次侧并联接入主回路，二次侧输出低电压强电流，相当于一个降压变压器 二次侧有强电流，不允许短路运行，且二次侧必须接地 接线方式采用相序一致原则，三相电压互感器一次侧标以A、X，B、Y，C、Z，二次侧标以a、x，b、y，c、z，这里A与a、B与b、C与c各为相对应的同极性端。 应用场合不同应选用不同准确度级的电压互感器 2.2 电压互感器2.4 变换器作用：1)变换电量：将电流或电压转换为弱电压。 2）隔离电路：将保护逻辑部分与电气设备的二次隔离。 3)用于定值调整：改变绕组匝数以实现定值整定或扩大定值范围。4)用于电量的综合处理：将多个电量综合成单一电电，简化保护。

5、2、分类电压变换器电流变换器电抗变换器2.4 变换器3、工作特性（1）电压变换器 铁心工作在磁化曲线的直线部分，电压变换器二次侧电压与一次侧电压的关系可近似表示为ruvUKU2要求：为减小误差要求励磁电流要小、连接负载要大、漏抗要小，铁芯工作在线性部分。2.4 变换器（2）电流变换器 将一次侧电流变换为一个与之成正比的二次侧电压 。rLrIKInRRIU22输出电压： 当铁心不饱和时，输出电压波形基本保持一次侧电流的波形。 2.4 变换器rI1W2W3WR2UUR（3）电抗变换器 电抗变换器将输入电流直接转换成与电流成正比电压的一种电量变换装置。 rurIKU2输出电压：调相电阻，用于改变输入

6、电流与输出电压之间的相角差。 2.4 变换器电抗变换器特点：1）电抗变换器具有电感性质，有放大高次谐波的作用。2）有较强抑制非周期分量的作用。3）铁芯的线性范围比电流变换器宽。要求：输出电压与输入电流间呈线性关系，即转移阻抗为常数。2.4 变换器2.4.1 概述 电力系统发生不对称短路，故障参数出现负序分量，接地故障出现零序分量，正常运行负、零序分量基本为零。序分量作用：1）利用电流、电压的不对称，判断故障的位置和类型；2.4 对称分量滤过器2）利用反映负序、零序分量可构成不对称短路保护 。序分量保护优点：能避开负荷电流，可提高保护灵敏度；不反映系统振荡；能判断故障位置类型；简化保护构成。 当

7、输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只输出零序分量，称为零序分量滤过器；只输出负序分量时，称为负序分量滤过器；只输出正序分量时，称为正序分量滤过器。2.4.2 零序分量滤过器2.4 对称分量滤过器1、零序分量滤过器（1）零序电流滤过器021021021CCCCBBBBAAAAFFFFFFFFFFFF 根据不对称分量的理论，正序、负序三相仍然对称，其三相相量和等于零。因此：03FFFFCBA2.4 对称分量滤过器 三相并联的输出电流为：03IIIIIcbar2.4 对称分量滤过器正常运行时：unbcbarIIIII出现不平衡电流原因：互感器励磁电流不对称。 在保护区外发生短路故障时，因短

8、路电流较大，互感器铁芯饱和，不平衡电流要比正常运行时大的多。2.4 对称分量滤过器 (2)零序电压滤过器03UUUUUcbaout由于三相电压不完全对称，即使不发生接地故障，也有不平衡电压输出。2.4 对称分量滤过器 2.4.4 负序电压滤过器 131XR 232RX滤过器参数关系: 由于相间电压中不存在零序分量，相当于零序分量已被滤掉。因此，负序电压滤过器无一例外地加入相间电压。2.4 对称分量滤过器1aU1bU1cU1abU1abI1RU1cUm1bcU1bcI2RU2CUn即01mnU2.4 对称分量滤过器2aU2cU2bU2abU2abI1RU1cUm2bcU2bcI2RU2cUn2m

9、nU输出为2225 . 15 . 1bcabmnUUU2.4 对称分量滤过器2.4.5负序电流滤过器电流变换器的一次绕组匝数关系为：03WWA 其目的是消除零序电流的影响。输出电压为：RIInUaTAR)(102.4 对称分量滤过器电抗变换器一次两个绕组匝数相等，加入两相电流差。其二次输出为：)II(KUcburur 加入两相电流差的目的也是为了消除零序分量的影响。2.4 对称分量滤过器负序电流滤过器的输出为：urRmnUUU)II (KR)II (n1Cbur0aTA2.4 对称分量滤过器1aI1bI1cI1RU11cbII1urU如果 ，则无输出。 11urRUU加入正序分量时：2.4 对

10、称分量滤过器加入负序分量时：2aI2cI2bI22cbII2RU2urU输出为2222urRmnUUU2.4 对称分量滤过器 以上的分析中，没有考虑变换器的角度误差，若计及误差存在，正常运行时有一不平衡分量输出。 通常可采取在电流变换器电阻旁并联一个电容，可保证电流变换器输出与电抗变换器输出同相位。且二次电压超前电流角度小于 。902.4 对称分量滤过器小结：1)采用序分量滤过器的目的，可以提高保护的灵敏度；2)为获得零序分量，只要将三相电流互感器同极性并联，电压顺极性串联；3)为了消除零序分量影响，加入负序电压滤过器的电压应为线电压；4)必须合理选择参数，才能满足负序分量滤过器的要求；2.4

11、 对称分量滤过器5）如果参数失调，可构成复合滤过器；6)若将负序滤过器的相序对换，则成为正序滤过器，即正序、负序滤过器的内部结构相同，只是相序不同而已；7）为了消除零序分量的影响，负序电流滤过器采用零序电流补偿法与加入两相电流差方法。2.4 对称分量滤过器2.5 电磁型继电器电磁型继电器结构：一、电磁式继电器的工作原理一、电磁式继电器的工作原理 包括包括6个组成部分：个组成部分：1、铁心、铁心2、可动衔铁或舌片、可动衔铁或舌片3、线圈、线圈 4、触点、触点5、反作用力弹簧、反作用力弹簧6、止档、止档 核心是核心是电磁铁电磁铁 有关继电磁式继电器的几个说明有关继电磁式继电器的几个说明1、继电器的

12、动作：触点状态发生改变、继电器的动作：触点状态发生改变2、继电器的动作实质：通过电磁线圈的电流所产、继电器的动作实质：通过电磁线圈的电流所产生的的电磁转矩大于反作用弹簧的反作用力及动生的的电磁转矩大于反作用弹簧的反作用力及动作过程的磨擦力。作过程的磨擦力。而能使这一现象发生的所对应而能使这一现象发生的所对应的电流称为动作电流的电流称为动作电流二、几种常用的电磁式继电器二、几种常用的电磁式继电器1、电流继电器（、电流继电器（KA）动作电流动作电流 ，是继电器动作的门槛，可调节，是继电器动作的门槛，可调节返回电流返回电流 ，是继电器恢复的门槛，是继电器恢复的门槛返回系数返回系数 ，是表征继电器的一

13、个重要参数，是表征继电器的一个重要参数继电特性：要么闭合，要么断开。继电特性：要么闭合，要么断开。opIreIreK内部接线图DL-11/2型电流继电器注意刻度盘上刻度特点以及线圈的两种常用接法示意图示意图2、电压继电器（、电压继电器（KV） 以能使继电器动作的电压作为标准的继电器，继以能使继电器动作的电压作为标准的继电器，继电器的动作电流对应着动作电压电器的动作电流对应着动作电压 可分为过电压继电器与低电压继电器，过电压继可分为过电压继电器与低电压继电器，过电压继电器是当电压电器是当电压超过超过动作电压时继电器动作，低电动作电压时继电器动作，低电压继电大器是当电压压继电大器是当电压低于低于动

14、作电压时继电器动作动作电压时继电器动作 过电压继电器过电压继电器( 1)动作电压动作电压 、返回电压、返回电压 、返回系数、返回系数 reKopUreUreKreK内部接线图 示意图示意图3、时间继电器（、时间继电器（KT） 有两种触点：主触点和辅助触点有两种触点：主触点和辅助触点内部有一钟表结构，当加在继电器上的电流达到内部有一钟表结构，当加在继电器上的电流达到一定值时，钟表结构开始运行，一定值时，钟表结构开始运行，且辅助触点动作且辅助触点动作，当钟表结构到达其设定值时，当钟表结构到达其设定值时，主触点动作主触点动作 能使钟表结构开始运行的电流称为启动电流，启能使钟表结构开始运行的电流称为启

15、动电流，启动后使钟表结构保持运行并使主触点动作的电流动后使钟表结构保持运行并使主触点动作的电流称为动作电流，动作电流小于启动电流称为动作电流，动作电流小于启动电流 继电器的电流小于一定值时，继电器返回，主触继电器的电流小于一定值时，继电器返回，主触点与辅助触点点与辅助触点同时无时限同时无时限恢复恢复特点：特点： 主触点在继电器启动后一定时间才能动作主触点在继电器启动后一定时间才能动作 辅助触点继电器启动后立刻动作辅助触点继电器启动后立刻动作 主触点和辅助触点的返回时间是瞬时的主触点和辅助触点的返回时间是瞬时的 启动时不串电阻电流大，启动后串电阻工作启动时不串电阻电流大，启动后串电阻工作DS-110系列时间继电器3、中间继电器（、中间继电器（KM） 特点是触点数多，触点容量大，常用来扩展前级特点是触点数多，触点容量大，常用来扩展前级继电器的触点数或触点容量继电