第6章中压系统继电保护

1、第6章 继电保护与自动装置 从系统运行和系统设计两个角度，理解本章在供配电技术体系中的位置。 1）运行角度：设置继电保护的主要目的，是避免系统因故障而发生不可逆的损坏，并限制故障的影响范围。因此，一个实用的系统，保护是必不可少的，保护技术因此成为供配电技术的重要组成部分。 2）设计角度：一个系统能否承受故障能量的冲击，不仅取决于故障形式与强度，还取决于保护措施的效果。在设计阶段，保护设计的意义不仅在保护本身，还在于系统承受力的校验多需要以保护设置为依据。因此，保护设计不是一个孤立的环节，而是与系统整体性能强关联一个部分。第1节 故障与保护6.1.1 故障与不正常运行状态 故障：发生了损坏系统或

2、中断工作的事件。 不正常运行状态：已有损坏系统或中断工作的迹象、但还不至于立刻产生后果的事件。 保护总是针对故障设置的，目的一是保护系统，二是预防故障发生。预防故障发生的方法是在有故障先兆时即予以保护，这种先兆即上述的“不正常运行状态”。 在不致引起混淆时，有时统称“故障”。 供配电系统的常见故障有：短路、断线、过电压等，继电保护主要针对短路和断线故障，本章主要讨论短路故障保护。 供配电系统不正常运行状态主要有过负荷、小接地系统单相接地、三相严重不平衡运行等，本章主要讨论前两种情况。 低压系统还有一些特有的故障和不正常运行状态，将不在本章讨论。用电设备（如电动机等）的一些特有故障与保护也不在本

3、章详细讨论。 因此，本章重点在于中压电网的保护。6.1.2 保护的目的、种类与要求 1、目的 对不正常运行状态：发出警告，提示排出故障苗头，或进行一些自动操作来纠正不正常运行状态。 对已发生的故障，及时切除，以避免系统受到损坏，同时保证系统非故障部分正常运行。 2、种类分类分类标准标准按故障按故障类别类别按保按保护手护手段段按被保按被保护对象护对象按保护自按保护自身特征身特征按保护按保护的地位的地位按执行按执行方式方式保保护护种种类类名名称称示示例例短路保短路保护、过护、过负荷保负荷保护、缺护、缺相保护、相保护、断线保断线保护、中护、中性点位性点位移保护移保护等等一次一次保护、保护、二次二次保

4、护保护线路保线路保护、变护、变压器保压器保护、电护、电动机保动机保护、电护、电容器保容器保护等护等电流速断电流速断保护、零保护、零序电流保序电流保护、瓦斯护、瓦斯保护、温保护、温度保护、度保护、差动保护、差动保护、距离保护距离保护等等分主保分主保护与后护与后备保护。备保护。后备保后备保护又分护又分远后备远后备保护和保护和近后备近后备保护保护动作于动作于信号信号/动动作于跳作于跳闸闸1.选择性：选择性：离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的其它部分仍然离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的其它部分仍然正常运行。正常运行。图71单侧电源网络中，保护选择性动作说明 如如k2k2点短路故障时，

5、应由距短路点最近的保护点短路故障时，应由距短路点最近的保护6 6动作使断路器动作使断路器QF6QF6跳跳闸切除故障。如果保护闸切除故障。如果保护6 6或断路器或断路器QF6QF6拒动，则应由保护拒动，则应由保护5 5动作使断路器动作使断路器QF5QF5跳闸切除故障跳闸切除故障 。满足四性：满足四性：1.选择性、选择性、2.速动性、速动性、3.可靠性、可靠性、4.灵敏性灵敏性二、对继电保护的基本要求二、对继电保护的基本要求 2.2.速动性：速动性：应尽快地动作，切除故障元件。应尽快地动作，切除故障元件。3.3.可靠性可靠性: :不应拒动；也不应误动。不应拒动；也不应误动。4.灵敏性灵敏性:表征保

6、护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。用灵敏系数表示个参数。用灵敏系数表示1senK保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值保护装置的动作参数1senK保护装置的动作参数保护区末端金属性短路时故障参数的最大计算值反应故障参数增大而动作的保护：反应故障参数增大而动作的保护： 反应故障参数降低而动作的保护反应故障参数降低而动作的保护 ：例如过电流保护保护 ：.min.11ksenopIKI 在GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范中，对继电保护装置的灵敏度都有一个最小值的规定。6.1.3 保护的核心技

7、术 保护的核心技术是故障判别判别是否发生了故障、发生了何种故障、何处发生了故障。前两者通常是耦合在一起的，快速判断故障位置通常是难点。 故障判别的依据：正常与故障状况下，某些电气参量在量值、特征或组合特性上的差异。 对上述差异的要求：显著性、特异性。 显著性：差异明显，不会因各种因素产生重叠。 特异性：某种差异一定对应着某种故障。特异性不是总能做到的，但应尽量做到。保护装置的任务类型1.主保护主保护反应被保护元件自身故障并以尽可能短的时限切除被保护区域内故障。2.后备保护后备保护应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。后备保护可分为远后备和近后备两种形式： 远后备远后备当主保护或断路器拒绝动作时

8、，由相邻设备或线路的保护实现后备。 近后备近后备对每个被保护设备（或元件）上装设分别起主保护和后备保护作用的独立的两套保护，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。3.辅助保护辅助保护为了补充主保护某种保护性能的不足（如方向元件的死区）或加速切除某部分故障而装设的简单保护，例如无时限电流速断。第2节 保护用继电器简介 继电器是一种二次系统器件，是继电保护的核心元件。6.2.1 概述 1、对保护用继电器的认识 继电器可分为测量继电器和有/无继电器，此处主要介绍前者。 1）从功能角度理解。是一种测量和逻辑元件，它包含以下几个相互关联的方面。 （1）输入：被判断的对象，一般为模拟量。

9、 （2）输出：判断的结果，一般为数字量。 （3）整定值：判断的依据，又称动作值。继电器输入输出整定 2）从电路的角度理解。基本的继电器是一个二端口网络。 （1）输入端口，又称线圈，有高阻（电压线圈）与低阻（电流线圈）之分。继电器输入端口输出端口输出触点输入线圈（2）输出端口，又称触点，有多种形式，基本的有动断与动合两种。 2、继电器的动作 吸合：电磁系统衔铁（动舌片）因电磁力吸引作用增大而产生动作。 释放：电磁系统衔铁（动舌片）因电磁力吸引作用减小而回复到原始状态的动作。 因此，粗略地讲，凡继电器线圈通电产生的动作都叫吸合，断电产生的动作都叫释放。 “闭合/断开”是针对输出回路（触点）而言的。

10、因此有“吸合时延时断开的触点”之类的说法。 继电器因输入参量越过整定值而发生触点状态的变化，叫做继电器动作。对过量继电器，动作发生于输入增大过程中；而对欠量继电器，动作发生于输入减小过程中。输入参量重回整定值以内而发生触点状态的变化，称为继电器返回。 厘清以下3组术语的区别与联系： 吸合与释放 闭合与断开 动作与返回 3、继电器整定 继电器的动作值属于本构参数的范畴，虽可以在一定范围内调节，但一旦调整确定后，就成为继电器本身的特性，不随运行状态更改。 确定继电器动作值的过程，叫做继电器的整定。 拓展：能否根据需要将整定值设定为某个（或某些）运行参量的函数，使保护具有更好的性能？这时整定值既具有

11、运行参数的属性，又具有本构参数的属性（函数关系本身是继电器的固有属性）这就是一种创新。6.2.2 电磁式继电器原理结构与特性输入线圈输出触点1234675M电磁力矩动作特性电磁力矩返回特性弹簧力矩动作与返回特性M 继电特性：一旦动作，绝不回头；动作完毕，状态稳定。why？重点解释M。 继电器的传输特性（指输入输出之间的关系）是一个滞回特性，见下图。 滞回环有特定的作用。表示滞回环特性的一个重要参数是返回系数Kre。IoIIiIoiI返回特性动作特性reIIop继电器oprereIIK 式中，Iop为动作电流，Ire为返回电流。一般电磁式过电流继电器为0.87左右。机电型保护继电器机电型保护继电

12、器文字符号：文字符号： K，KA图形符号：图形符号：I输入线圈输入线圈输出输出触点触点动合动合触点触点动断动断触点触点电磁式电流继电器实物图片电磁式电流继电器实物图片电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁动静触点动静触点第3节 电流保护装置的工作原理与接线方式 6.3.1 工作原理 保护装置属于二次系统，一般由以下几个功能单元构成。测量部分逻辑部分执行部分输入一次系统参量 测量部分以测量继电器整定值为依据，以逻辑判断的形式给出对一次参量测量结果。 逻辑部分由测量继电器的输出开始，到发出动作指令为止，包括逻辑运算、延时等。 执行部分驱动开关跳闸，或发出信号。TA2TA1YRKMKSKTKA2KA1-信

13、号+L3L1L2QFQF-KA2KA1TA2TA1KTKMYRKSKA1KA2KTKMQFFUKS信号集中表示法（原理图）分开表示法（展开图）直流操作的继电保护测量部分逻辑部分执行部分 直流操作与交流操作系指保护装置的电源而言。直流操作系统的直流电源功能上独立于一次系统，不受一次系统影响；交流操作系统电源直接来自一次系统，与一次系统状态密切相关。中压系统一般变电所常采用交流操作。TA1TA2KA1KA1KA2KA2YCT1YCT2KA1KA2 YCT1、2是执行元件，KA1、2总被自锁。为避免电流互感器二次开路，KA1、2必须动合触点闭合后，才能断开动断触点。三、继电保护装置的基本原理三、继电

14、保护装置的基本原理利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号（见值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号（见原理框图原理框图）。）。利用电流的增加，可构成电流速断、过电流等保护；利用电流的增加，可构成电流速断、过电流等保护；利用电网电压改变，可构成低电压或过电压保护。利用电网电压改变，可构成低电压或过电压保护。根据故障前后非电气量的变化构成保护，如变压器的瓦斯保根据故障前后非电气量的变化构成保护，如变压器的瓦斯保护和过温保护。护和过温保护。I.利用阻抗降低，可构成距离保护等。利

15、用阻抗降低，可构成距离保护等。UIZ低压断路器和熔断器保护Ir1、Ir2、Ir3分别为过电流脱扣器长延时、短延时、瞬时动作电流的整定值。分别为过电流脱扣器长延时、短延时、瞬时动作电流的整定值。长 延 时瞬 时toIIr3Ir1a) 非选择型II t on2长 延 时I t off短 延 时2toIr2Ir1b) 选择型两段式作过负荷保护作短路保护作短路保护作过负荷保护低压断路器保护特性曲线：低压断路器保护特性曲线：续上页续上页低压断路器保护特性曲线低压断路器保护特性曲线2 2： Ir4为接地保护动作电流的整定值为接地保护动作电流的整定值短 延 时长 延 时t off2I t onI 2瞬 时I

16、toIr2Ir1c) 选择型三段式Ir3I长 延 时I 2t off瞬 时2I t on短 延 时短 延 时接 地toIr2Ir1d) 选择型四段式Ir3Ir4作过负荷保护作短路保护tI0Ir熔断器时间电流特性低压熔断器低压熔断器的反时限保护特性的反时限保护特性1.功能： 短路保护 过负荷保护2.反时限保护特性一、熔断器保护 1.熔断器熔体电流的选择 （1）保护电力线路的熔断器熔体电流的选择 N FEcIIN FEpkIKI起动时间t3s取 K=0.250.35；起动时间t= 38s取 K=0.350.5；起动时间t8s或频繁起动、反接制动，宜取K=0.50.63）与被保护的线路相配合 N F

17、EOLalIKIKOL绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数:只作短路保护时，对电缆和穿管绝缘导线，取2.5，对明敷绝缘导线，取1.5；既做短路保护又做过负荷保护时，则取1 对有爆炸气体区域内的线路，应取为0.8。 （2）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择 应考虑以下三个因素：应考虑以下三个因素：躲过变压器允许的正常过负荷电流躲过来自变压器低压侧的电动机自起动引起的尖峰电流躲过变压器自身的励磁涌流。 1(1.52.0)N FEN TII（3）保护电压互感器的RN2型熔断器的熔体额定电流:一般取0.5A。保护灵敏度应满足： minksenN FNIKKI2熔断

18、器的选择、校验 应满足下列条件：1）熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压；2）熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体的额定电流；3）熔断器的类型应符合安装条件及被保护设备的技术要求：4）按短路电流校验熔断器的分断能力： 对限流式熔断器 (3)ocII 对非限流式熔断器 (3)ocshII 对具有断流能力上下限的熔断器： (3)(2)oc maxshoc minkIIII且二、低压断路器保护二、低压断路器保护1低压断路器脱扣器的选择和整定（1）低压断路器过流脱扣器额定电流的选择不小于线路的计算电流 N OR30II（2）低压断路器过流脱扣器动作电流的整定 1）瞬时过流脱扣器动作电流 op(o)

19、relpkIK I可靠系数Krel，当动作时间t0.02s，取 1.35；t 0.02s，取 22.5 2）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定： ( )1.2op srelpkpkIKII动作时间分0.2s、0.4s和0.6s三级，应按选择性要求确定，前一级保护的动作时间比后一级保护的动作时间长一个时间级差0.2s。 3）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定躲过线路的最大负荷电流： ( )30301.1op trelIKII动作特性是反时限的，过负荷电流越大，其动作时间越短。一般动作时间为l2h。 4）过流脱扣器与被保护线路的配合要求 opo

20、lalIK IKOL绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数:对瞬时和短延时过流脱扣器，一般取4.5；对长延时过流脱扣器，可取1; 对有爆炸气体区域内的线路，应取为0.8。（3）低压断路器热脱扣器的选择和整定 1）热脱扣器额定电流的选择: N TR30II2）热脱扣器动作电流的整定:30301.1OP TRrelIK II应通过实际运行试验进行检验 2.低压断路器的选择和检验低压断路器的选择和检验额定电压不低于保护线路的额定电压额定电压不低于保护线路的额定电压额定电流不小于它所安装的脱扣器额定电流额定电流不小于它所安装的脱扣器额定电流类型符合安装条件、保护性能及操作方式的要求类型符合安装条件、保护性

21、能及操作方式的要求应按短路电流校验其分断能力，要求如下：应按短路电流校验其分断能力，要求如下：分断时间大于 0.02S以上的断路器:(3)ocKII分断时间小于 0.02S及以下的断路器: (3)(3)ocshocshIIii或按短路电流校验其灵敏度: min1.3ksenopIKI3.前后级之间的选择性配合（1）前后低压断路器之间的选择性配合在后一断路器出口发生三相短路时，前一断路器保护动作时间计入负偏差、后一断路器保护动作时间计入正偏差，此时，前一级的动作时间仍大于后一级的动作时间，则能实现选择性配合。通常，前一级宜采用带短延时的过流脱扣器，后一级则采用瞬时过流脱扣器，而且动作电流也是前一

22、级大于后一级（至少取1.2倍）。（2）低压断路器与熔断器之间的选择性配合前一级低压断路器可按保护特性曲线考虑-30-20的负偏差；后一级熔断器可按保护特性曲线考虑+30+50的正偏差； 若两条曲线不重叠也不交叉，且前一级的曲线总在后一级的曲线之上；则前后两级保护可满足选择性。补充：保护电器的级间选择性配合补充：保护电器的级间选择性配合 (一) 熔断器与熔断器的级间配合 In.11.6In.2In.2OIFU 1FU 1FU 2tFU 2QF2Ir1.12Ir1.2IOIr1.2tIr3.11.4Ir3.2Ir3.2QF1QF2QF1续上页续上页(二) 断路器的级间配合 1上、下级均选用非选择型

23、断路器 续上页续上页 2上级选用选择型断路器，下级选用非选择型断路器 Ir1.2OIr2.11.3Ir3.2Ir3.2Ir1.1(1)Ir3.11.2Ik2QF2QF2(1)QF1QF1Ik2tI续上页续上页 3上、下级均采用选择型断路器 QF1QF1OQF2QF20.1s0.2sIr3.11.2Ik2(1)Ik2(1)Ir3.2Ir2.11.3Ir2.2Ir2.2Ir1.11.3Ir1.2Ir1.2t2t1tIFU1OQF2FU1QF2ItIr1.2Ir3.2In.13Ir1.2续上页续上页 （三）低压断路器与熔断器之间的选择性配合 1.上级选用熔断器，下级选用断路器 FU2OtQF1FU2

24、QF1In.2Ir1.1Ir2.11012In.2Ir3.1I续上页续上页 2.上级选用断路器，下级选用熔断器 过电流保护过电流保护 保护继电器分类: 机电型(有电磁式、感应式）电子型（又称静态继电器）微机型（又称数字式保护继电器）按组成元件 继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规定值时，其电气输出电路被接通（导通）或分断（关断）的自动电器。 测量继电器： （主）有或无继电器： （辅助）按功能作为起动元件，如电流继电器、电压继电器、气体继电器、温度继电器等。实现特定逻辑功能，如时间继电器、信号继电器、中间继电器等。一、常用保护继电器 文字符号： KA图形符号：I测量线圈动作触点常开

25、触点常闭触点电磁式电流继电器实物图片电磁线圈及电磁铁动静触点1电磁式电流继电器电磁式电流继电器KA线圈KA常开触点KA常闭触点图73 DL10系列电磁式电流继电器的内部结构1-线圈；2-电磁铁；3-钢舌片；4-静触点；5-动触点；6-启动电流调节螺杆；7-标度盘；（铭牌）；8-轴承；9-反作用弹簧；10-轴归总图符号KA续上页续上页 动作电流Iop线圈中的使继电器动作的最小电流。 返回电流Ire线圈中的使继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流。电磁式电流继电器动作特性 返回系数：IreYIIop0110.85rereopIKI一般取GL型一般取0.8 越接近于1，说明继电器越灵敏。 图图74

26、 DL10系列电磁式电流继电器系列电磁式电流继电器（a）DL11型；（b）DL12型；（c）DL13型；（d）集中表示的图形；（e）分开表示的图形A12动断（常闭）触点；A34动合（常开）触点 动作电流的调整 ：（1）改变线圈的连接方式 ：串联时，流入继电器的电流与通过线圈的电流相等 ；并联时，通入线圈电流是流入继电器电流的1/2 ，此时，刻度盘的数值应该乘以2。（2）通过调整把手改变弹簧的反作用力矩 。电磁型电压继电器电磁型电压继电器电磁型电压继电器的基本结构与DL10相同 ，当在线圈上加电压时，即在线圈上产生电流：Ir= Ur/Z,即Ur= IrZ。电压继电器分为低电压继电器和过电压继电器

27、两种 ：过电压继电器，其动作电压、返回电压和返回系数的概念和过电流继电器相似。 低电压继电器，是一种欠量继电器。DJ122是典型的低电压继电器，它具有一对常闭触点,正常情况下,继电器加的是电网的工作电压（电压互感器二次电压）,触点断开。当电压降低到“动作电压”时,继电器动作,触点闭合。使继电器动作的最大电压称为继电器的动作电压,当电压再继续增高时,使继电器触点重新打开的最小电压称为继电器的返回电压。其返回系数大于1，一般为1.25。 2.电磁式时间继电器电磁式时间继电器 用电磁式电流继电器KA构成保护装置时，还要用到电磁式时间继电器KT、信号继电器KS以及中间继电器KM作为辅助继电器。电磁式电

28、流继电器的电流时间特性曲线具有“定时限特性”。由时间继电器KT预先整定动作电流由电流继电器KA预先整定ItIoptop0图75电磁型时间继电器内部结构图75电磁型时间继电器内部结构1线圈；2电磁铁；3衔铁；4返回弹簧；5扎头；6可瞬动触点；7、8固定瞬时动断、动合触点；9曲柄杠杆；10时钟机构；11动触点；12静触点；13刻度盘 图76 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KT3.电磁式信号继电器图77 DX11型信号继电器结构图1电磁铁；2线圈；3衔铁；4动触点；5静触点；6弹簧；7信号牌显示窗口；8复归旋钮；9信号牌图78

29、 DX11型信号继电器的图形符号KS电磁式信号继电器实物图片3.电磁式信号继电器电磁式信号继电器电磁式中间继电器实物图片文字符号： KM图形符号：I测量线圈动作触点常开触点常闭触点电磁线圈及电磁铁动静触点4.电磁式中间继电器电磁式中间继电器4.电磁式中间继电器 1.特点： 触点容量大，可直接作用于断路器跳闸； 触点数目多,可实现时间继电器难以实现的延时。2.结构：吸引衔铁式。3.文字符号：KM。图79中间继电器的图形符号 感应式电流继电器实物图片电磁线圈及电磁铁感应元件电磁元件KAI先合后断转换触点转换触点动作指示5.5.感应式电流继电器感应式电流继电器5.5.感应式电流继电器感应式电流继电器

30、图710 GL10、20系列感应式电流继电器的内部结构1.线圈；2.电磁铁；3.短路环；4.铝盘；5.钢片；6.铝框架；7.调节弹簧；8.制动永久磁铁；9.扇形齿轮；10.蜗杆；11.扁杆；12.继电器触点；13.时限调节螺杆；14.速断电流调节螺钉；15.衔铁；16.动作电流调节插销 感应式电流继电器的受力分析感应式电流继电器的受力分析永久磁铁铁心与电磁线圈制动磁通、制动转矩M2主动磁通1、2、主动转矩M1感应式电流继电器 的工作原理作用于铝盘上电磁的转矩： 22111223sinsinMKK iK i 永久磁铁制动力矩：24MK n两个转矩达到平衡时铝盘将匀速旋转。此时： 12222334

31、54MMKK iK nniK iK即：或蜗杆上升到顶部使触点12动作扇形齿轮的行程： 25NntK i t225NKtK ii即上式表明，继电器的动作时间与加入继电器的电流的平方成反比，即所谓继电器的“反时限特性” 。感应式电流继电器感应式电流继电器的电流时间特性曲线的电流时间特性曲线 电磁元件的作用使感应式继电器兼有“电流速断特性”，如图所示bb/d曲线。 速断电流Iqb是指继电器线圈中的使电流速断元件动作的最小电流。 速断电流Iqb与感应元件的动作电流Iop之比称速断电流倍数nqb。 感应式电流继电器的电流时间特性曲线具有“反时限特性”，如下图所示曲线 abc，这一特性是其感应元件所产生的

32、。0acbdbIop10IopIqbtI反时限特性速断特性图711感应式电流继电器的动作特性曲线t动作时间；n动作电流倍数；abc感应元件的反时限特性；bbd电磁元件的速断特性n图712感应式电流继电器的图形符号 二、保护装置的二、保护装置的操作方式与操作方式与接线方式接线方式指电流继电器与电流互感器之间的连接方式。为了表述继电器电流与电流互感器二次电流的关系，引入结线系数结线系数：、大中型变配电所的继电保护装置一般采用直流操作电源、小型变配电所的继电保护装置一般采用交流操作电源要求继电器触头的分断能力足够大，而且先合后断、保护装置的操作方式：、保护装置的接线方式K A2wIKI6.3.2 互

33、感器与继电器的接线方式 包括三方面问题：（1）一次系统上互感器的设置及其相互连接；（2）测量继电器的设置及其相互连接；（3）互感器二次绕组与测量继电器输入回路间的相互连接。第（3）项是重点。 一次系统电气参量进入继电保护装置的路径： 一次系统线路或母线 互感器一次绕组 互感器二次绕组 测量继电器输入线圈 在以上路径中，有两个环节可能对一次系统电气参量进行变换，第一个是互感器一、二此绕组间，第二个是互感器二次绕组与继电器间。因此输入测量继电器的参数并不是原始的一次系统参数，他们之间的关系应首先研究。why? 1、接线系数K 这是表明进入继电器的电流IR与互感器二次绕组电流I2CT之间关系的一个参

34、数。CT 2RIIK 2、继电器测量电流与一次系统电流间的关系 互感器一次电流I1CT（也即一次系统电流I1）与二次电流I2CT间按变比Ki变换，即i 1iCT 1CT 2/KIKII 因此，继电器测量电流与一次电流之间关系为Ri1i1CT 2RIKKIKIKIKI，或 3、常见接线方式与接线系数 1）三互感器三继电器完全星形接线。IIIUVWUIIVIWwIvIIu 每相设一台CT，CT二次绕组星接；对应每一CT设一只继电器，三只继电器输入端口星接。CT二次绕组与继电器输入端口对应连接。这种接线方式下，接线系数恒为1，与故障类型无关。 2）两互感器两继电器不完全星形接线。uIIwWIVIIU

35、WVUII 只在U、W相上设置互感器，对应设置两只继电器，CT二次绕组与继电器输入端口均V接。这种接线方式，三相与任意两相短路时，接线系数均为1；对大接地系统，U、W相单相短路时，接线系数仍为1，但V相短路时，接线系数为0。 3）两相电流差接线。三相短路：UV、VW相短路：UW相短路：3)UVW(K1)VW()UV(KK2)UW(KIUVWUIIVIWwIIuRIIuwIIR=uIIw-两互感器一继电器uwuIIIIIKCT2R 4）三相电流和接线。uIIvIwWIVIIUWVUIIU V WIR 这种接线用于小接地系统单相接地故障。在三相和两相短路时，接线系数为0。因此在短路时，不会有误动作

36、。三互感器一继电器第4节 线路相间短路的电流三段保护 对线路的相间短路故障，有多种保护方式。这些保护方式有的独立应用，有的组合应用。电流三段保护就是最经典的组合应用的保护。 几种保护组合应用的主要原因在于每一种保护都是不完善的。对保护的四项基本要求中，可靠性是必须满足的，在此前提下，选择性、快速性、灵敏性通常不能同时满足，因此每一种保护都有自己的侧重点，即有“取有舍。几种保护取舍互补，可以使保护性能得到提高。 组合应用时，几种保护的关系必须谨慎处理。6.4.1 电流速断保护 1、整定原则：确保快速性和选择性，即 1）无延时动作：动作时限 t=0。 2）选择性动作：按躲过下一级出口处最大短路电流

37、整定保护动作值。这样可避免下级线路短路时，上级保护越级跳闸。一次动作电流要求为，Bmaxk1op II引入可靠系数Krel，有：Bmaxkrel1opIKI折算到继电器，因Bmaxkirel1RopIKKKI故继电器的动作电流为：i1RKIKIlABGQF1QF2WL-1WL-2WL-11WL-12WL-21MNIk max Bk min BIop 1Ik max AIIk min A保护1保护2IkG点短路时，为保证点短路时，为保证保护保护2（而非保护（而非保护1）速断动作切除故障，速断动作切除故障，保护保护1的动作电流必的动作电流必须大于须大于G点短路电流，点短路电流，而而G点与点与B点电

38、气距点电气距离约等于离约等于0，短路电，短路电流相等。流相等。上级下级死区 2、保护死区及灵敏性校验 下级电网首端与上级电网末端是同一位置（即B点）。要使下级首端短路时保护1不动作，则本级末端一定范围内短路时保护1也不会动作，这部分区域称为保护死区，即图中MB部分，其中NB为绝对死区，MN为相对死区。 因此，电流速断保护牺牲了灵敏性，换取了快速性和选择性。其灵敏系数按下式特殊计算。保护装置动作电流路电流被保护电网首端最小短SK1op(2)AminkII（灵敏系数的一般计算公式为： ）装置动作值与故障参量对应的保护的最小强度故障参量被保护对象上可能出现SK6.4.2 定时限过电流保护 1、整定原

39、则：按可靠性和选择性要求整定。 1）动作电流整定，以不误动为原则：按躲过可能出现的最大过负荷电流整定动作值。 最大可能的过负荷电流应考虑以下三种情况。 （1）一般意义上的过载电流。 （2）电动机的启动电流。 （3）外部故障切除后，电动机的自启动电流。 经验证实，以上三种情况中，通常（3）是最不利情况，因此一般按（3）整定。当不可能出现情况（3）时，可当成（3）的一种特例调整。情况（3）的解释如下。保护2保护1QF2QF1KBAMMImax 1QF2切除故障后，保护切除故障后，保护1上通过上通过含自启动电流的负荷电流含自启动电流的负荷电流Imax1。因保护因保护1已然启动已然启动，因此在，因此在

40、Imax1作用下，保护作用下，保护1应能可靠应能可靠返回返回，否则否则QF1将跳闸，产生非选择性将跳闸，产生非选择性动作。动作。K点短路时，过点短路时，过电流保护电流保护1、2都会启动，按都会启动，按选择性要求保选择性要求保护护2先动作切除先动作切除故障。母线故障。母线B在在故障切除后电故障切除后电压恢复，其上压恢复，其上电机可能重新电机可能重新恢复正常转速恢复正常转速（称为自启动）（称为自启动）故保护1的动作值应满足：1max1re II考虑返回值与动作值的关系，有1max1opre1reIIKI 引入可靠系数，动作值整定如下1maxrerel1opIKKI1maxirerel1opi1Ro

41、pIKKKKIKKI 遗留的问题就是 Imax1 怎么计算。该值与自启动电动机容量占总负荷的比例、自启动方式、电动机类型等很多因素有关，取值范围一般为计算电流的1.54倍，具体取值应个案分析。 2）动作时间整定，以保证选择性为原则。具体来说，多级电网某一级短路时，本级及其上级过电流保护肯定都会启动，按选择性要求，上级动作时间应大于下级一个时限，方能保证下级先动作切除故障，并保证上级在故障被切除后返回。 因此，动作时间应逐级增大一个时限。ttt下级上级对电磁式继电器，t 一般取为0.5s。tWL-2WL-1QF2QF1BAlIWL-3QF3IICtt保护1保护2保护3定时限过电流保护时间整定结果

42、定时限过电流保护时间整定结果逐级提升逐级提升最大缺点：动作延时会逐级累积最大缺点：动作延时会逐级累积 2、灵敏性校验 按灵敏系数计算的一般公式，装置动作值与故障参量对应的保护的最小强度故障参量被保护对象上可能出现SK线路最小短路电流发生的三个条件为：末端短路、两相短路（对小接地系统而言）、系统最小运行方式下短路。因此灵敏系数计算公式如下（以上图保护1为例）：1op(2)BminkSIIK 实践证明，过电流保护的灵敏性通常是很高的。因此可以认为，过电流保护靠牺牲快速性，换取了选择性和灵敏性。 6.4.3 限时电流速断 是一个介于电流速断与定时限过电流保护之间、平衡两者优、缺点的方案。 1、整定原

43、则：确保选择性，容忍一个时限的延时，不容忍延时的累积效应。 1）动作时间整定：定值t ，一般取0.5s。 2）动作电流整定：按躲过下级速断动作电流整定动作值，即保护范围不得与下级限时电流速断重合。下速opcoopIKI上下速opico上RopIKKKI式中，Kco为配合系数，一般取为1.1 1.2。 讨论：为什么需要上级限时电流速断与下级电流速断配合来保证选择性？ 逆向思考：保护为什么会失去选择性？ 1）保护范围无重叠时，选择性自动满足。 靠什么保证保护范围不重合？动作电流与短路电流间的配合。how？ 2）保护范围有重叠时，靠什么保证选择性？ 动作时间配合。 为什么不避免保护范围重合？大家谈。

44、 2、灵敏性校验 与定时限过电流保护相同。6.4.4 电流三段保护的综合应用 电流I段：电流速断 电流II段：限时电流速断 电流III段：定（反）时限过电流 以上是电力系统对电流三段保护的习惯称谓，供配电系统有时逆序称谓。 一般，I、III段保护是必须设置的，I段是主保护，III段是后备保护；若I段灵敏性不满足要求，增设II段，I、II段分别是非死区和死区主保护。 不论设置了几段保护，各保护以逻辑“或”决定断路器是否跳闸以切除故障。QF1L2L1L3+过电流动作信号限时速断动作信号速断动作信号-KA31KA32KT3KS3KA22KA21KT2KS2KA12KA11KS1电流III段保护电流I

45、I段保护电流I段保护出口KMYR+KS0+KA0-+-单相接地保护1TA2TA0TA-电流三段保护电路（原理）图电流三段保护电路（原理）图第5节 反时限过电流保护6.5.1 改进定时限过电流保护的快速性 为了在上、下级交界处的保护选择性配合，定时限III段保护的动作时间被逐级提高，使快速性变差。能否在不会导致选择性问题的保护区段内将动作时间降下来，以部分抵消各级保护交界处动作时间提升的累积效应呢？ 反时限特性可做到这一点。 所谓反时限，是指继电器动作时间与电流成反相关性。电流越大，动作时间越短。将这种继电器用于线路保护，越靠近末端短路，短路电流越小，保护动作时间越长。在上、下级交界处短路，上级

46、为末端短路，动作时间最长，下级为首端短路，动作时间最短。上、下级时间差很可能自动配合。反时限特性示例tIRIop3op2Iop1IRRRWL-2WL-1QF2QF1BAIWL-3QF3IIltC保护1保护2保护3tt保护1保护2保护3tIRIop3op2Iop1IRRR例如母线B处，保护1为与保护2选择性配合产生的延时t，在WL-1线路首端已被消化掉大部分。6.5.2 感应式（GL型）反时限继电器简介 1、功能与原理结构反时限部分输入电流速断部分整定机构+输出触点状态231实际是一个组合继电器，由反时限和速断部分组成。两部分各自的判断结果以逻辑“或”运算作为继电器的输出。 整定部分是学习该继电

47、器的难点，共有三个整定值两个电流整定值，一个时间整定值。1输出触点输入线圈763512158910141341121613 圆盘始动电流Ist：使圆盘13刚开始转动的电流。 继电器动作电流IopR：使蜗杆8与扇形齿9吸合的最小电流。实际上是反时限部分的动作电流。 动作电流倍数n：通过继电器的电流IR与继电器动作电流IopR之比。 2、特性与整定 1）反时限部分。一般用n-t坐标来表达，理由见图。I-t坐标上的多条曲线，在n-t坐标上重合为一条，方便简洁。 图a中三条曲线有各自不同动作值。动作值整定靠改变线圈匝数2实现。匝数多，动作电流小。 匝数只能有级调整，靠插孔实现，见下页图。 tIRIop

48、1op2Iop3I1nt1010tRRR图a图b续上页续上页感应式电流继电器实物图片感应式电流继电器实物图片电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁感应元件感应元件电磁元件电磁元件KI先合后断转换触点先合后断转换触点转换触点转换触点动作指示动作指示 动作时间表述是一件麻烦事，因为不同的电流对应着不同的时间。规定：以n=10所对应的时间来表述反时限部分的动作时间，称为10倍动作电流时间，记做t10。1nt1010t t10的整定靠定位旋钮11，它通过规定顶杆的起始位置，确定顶杆到触点的行程，从而改变时间。10tn110t2s4s6s8s调整调整t10使特性曲线上下平移使特性曲线上下平移 2）速断部分。通

49、过速断动作旋钮4改变气隙长度来调整动作值，通常以标幺值表示，称为速断动作倍数，基值为继电器动作值IopR。10tn1速n 3）综合特性。按“时间短的特性优先实现”的原理，感应式反时限继电器的综合特性如图所示。Rop速opIIn 速6.5.3 GL继电器用于线路短路保护 1、反时限过电流保护 1）动作电流整定。与定时限过电流保护整定相同。 2）动作时间整定。在下级线路首端（也即被保护线路末端）处，上、下级反时限过电流保护在短路电流作用下的动作时间相差t。 对GL系列感应式继电器，t 一般取0.7。 2、电流速断保护 动作电流整定与电磁式继电器相同，只是应将动作电流再转换成速断动作倍数，以便于调整

50、。 3、示例1）计算出保护1、2的动作电流IopR1、IopR2。2）取B点的最大三相短路电流IkB计算，保护2在B点短路时的动作WL-2WL-1QF2QF1BAIWL-3QF3IIltC保护1保护2保护3tt 时间为t2B，则保护1在B点短路时的动作时间应为t1Bt2Bt，对应的动作电流倍数分别为：n1IkB / IopR1、n2IkB / IopR2。于是分别得到保护1、2继电器特性曲线上的一个点（n1，t1B）、（n2、t2B），通过这两个点的曲线也就确定出来了。 3）从特性曲线上，分别查取保护1、2的10倍动作电流时间t101、t102，即可在继电器上整定。 因此在保护1继电器上要整定

51、的反时限部分的参数为：IopR1，t101。 速断部分整定与电磁式继电器相同，不再赘述。t2B10n1n21n1Btt10 110 2t曲线2曲线1t第6节 线路的不正常运行状态保护6.6.1 过负荷保护 过负荷是指线路承载的负荷过大，超过了其长期承载能力的状态。过负荷电流大于线路的允许载流量，但一般远小于短路电流。 过负荷会使线路的工作温度超过其长期允许工作温度，缩短线路寿命，但一般不会在短时间内产生严重后果，因此保护一般动作于信号，在有些线路上，也可以动作于自动减载。 按严重程度，过负荷可分为轻度、中度和重度过三类，但其划分标准比较模糊，应具体分析。 过负荷保护的整定原则为：按躲过计算电流

52、整定动作电流，动作时间一般为1015s，也可采用反时限动作特性。CiRop3 . 12 . 1IKI 式中IC为计算电流。保护接线见图，接线系数为1。-QFL2L1L3+信号-KAKTKSTA6.6.2 小接地系统单相接地保护 小接地系统单相接地是中压系统一种常见的不正常运行状态。规程规定，当故障电流在30A以下时，可在该状态下运行12小时。因此，保护的作用为即时发出信号，通知值班人员排查。 1、单回路小接地系统单相接地电压电流分析 分析的要点：（1）必须考虑线路的对地电容；（2）应用电路分析的基本定律KVL和KCL。 以下电压表述中，下标的规定为：以字母顺序表示两点之间电压降。如：UUV表示

53、U相和V相之间的电压（V相到U相的电压降），UWE表示W相与地之间的电压，而UVU则表示V相到U相的电压等。 1）正常运行分析NECWICVICUIL1L2L3WUUVUUWVUUUEUUVVEUUWWEUU240CW120CVUUECUjjeIeIUCjUCjI 正常运行时，中性点（N点）电位等于地（E点）电位。why？因此：三相对地电容电流之和等于零，即互为回路。0NEU 正常工作时，中性点为地电位，各相对地电压为相电压，三相对地电容电流之和等于零。=VEWE=UECWCVCUCUCVCWCVCUWVU0CW 2）U相接地分析L3L2L1ICUICVICWEN(1)(1)(1)GIUVWU

54、UVUUW 事件“U相接地”的数学描述为： UUE0 因此，中性点及各相对地电压等于对U相电压，即：UNUNEUUU150UVNEVNVE3jUeUUUUUU150UWNEWNWE3jUeUUUUUUCWCVVEWENEUVW-UCVGCVCWGVEWECW(1)(1)(1)(1)(1)(1) 单相接地时，接地相对地电压为0，中性点对地电压升为相电压，非接地相对地电压升为线电压。 对地电容电流计算如下.CU50150U150(1)CV(1)CW(1)CVG3)3(33)(IeCjeUeIIIIjjj式中， 是从接地点流过的电容电流，它等于非接地相对地电容电流之和（KCL，将大地看成是一个节点）

55、，其大小等于正常时每相对地电容电流的3倍。 接地点通常是不稳定的，因此可能会产生电弧。只要接地电流不大于30A，产生电弧的可能性较小，系统可继续运行12小时。GI 2、多回线路系统单相接地电压电流分析 辨析：接地回路/非接地回路；接地相/非接地相；回路接地电流/相线对地电容电流。 （1）所有回路接地相对地电压为零，非接地相对地电压为线电压，但只有接地回路的接地相上有接地点。 （2）所有回路非接地相都有电容电流流入大地，大小与仅有自己单独一个回路时的接地电容电流相等。 （3）非接地回路接地相无电容电流。 （4）接地回路接地相上流过所有回路的接地电流。回路1：接地回路。回路2、3：非接地回路。L1

56、：接地相。L2、L3：非接地相。 重要特征：接地回路三相电流之和等于其他回路接地电流之和，而非接地回路三相电流之和等于本线路接地电流。N回路III回路IIEWVUC回路IL1L2L3L3L2L1L1L2L3接地回路非接地回路非接地回路L1：接地相 3、选择性零序电流保护 （1）在每一回路设置如图所示零序电流互感器，互感器变比为1:1。 （2）按躲过本线路接地电流整定动作电流。uIIvIwWIVIIUWVUIIU V WIRuIIvIwWIVIIUWVUIIU V WIR架空线电缆iiIKIGrelop式中，IGi和Iopi分别为第i回路的接地电流和保护动作电流。 （3）灵敏性校验如下。iinj

57、jiIIIKopG1GSBW L1W L2W L3C 1C 2CTA N 1C 3TA N 2TA N 3A电 源1231.A1.B3+2+12.A2.B3.A3.BIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIcIc 漫谈 以上单相接地零序电流保护的设置、整定及灵敏性校验，对部分同学来说理解较为困难，需要经过认真的思考才能明白。 想明白后，你是否应该回顾一下，到底什么地方让你困惑？到底是什么问题让你感觉模糊？对象属性及工程背景模糊？术语未理解？符号不清楚？原理没搞懂？基础知识欠缺？逻辑不清晰. 这是你非常应该做的事情，偷不得懒，没有捷径。 这是在收获，否则前功尽弃！ 4、非选择性零序电压保护 又称对地绝缘监测。使用专用的 Yn，yn，d