供电技术课件ch4_供电系统保护

1、中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件第一节第一节 继电保护的基本概念继电保护的基本概念第二节第二节 单端供电网络的保护单端供电网络的保护第三节第三节 电力变压器的保护电力变压器的保护第四节第四节 低压配电系统的保护低压配电系统的保护第五节第五节 供电系统的微机保护供电系统的微机保护中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件第一节第一节 继电保护的基本概念继电保护的基本概念 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件p供电系统在运行中，可能出现各种故障和不正常运行状态。供电系统在运行中，可能出现各种故障和不正常运行状态。p故障：故障：相间短路、接地短路，变压器、电动

2、机一相绕组的匝间相间短路、接地短路，变压器、电动机一相绕组的匝间短路等。短路等。p不正常运行状态：不正常运行状态：过负荷、小接地电流系统中的单相接地等。过负荷、小接地电流系统中的单相接地等。p 故障原因：故障原因：外部原因：外部原因： （如雷击、污闪等）（如雷击、污闪等）内部原因：内部原因： （如绝缘老化、损坏等）（如绝缘老化、损坏等）误操作：（运行时）误操作：（运行时）p 故障后果故障后果: :损坏设备、缩短设备使用寿命；破坏系统运行的稳损坏设备、缩短设备使用寿命；破坏系统运行的稳定性；用户电压下降，破坏工作稳定，影响产品质量；供电质定性；用户电压下降，破坏工作稳定，影响产品质量；供电质量：

3、电压、频率、谐波。量：电压、频率、谐波。 针对故障要求尽快将故障部分切除；针对故障要求尽快将故障部分切除；针对不正常运行状态，要针对不正常运行状态，要求能够让值班人员知道。求能够让值班人员知道。继电保护装置继电保护装置中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件供电系统中常见的保护装置类型主要有如下三种：供电系统中常见的保护装置类型主要有如下三种：(1)(1)继电保护装置：适用于供电可靠性较高要求的高压供继电保护装置：适用于供电可靠性较高要求的高压供电系统中。电系统中。(2)(2)熔断器保护：广泛适用于高、低压供电系统。由于装熔断器保护：广泛适用于高、低压供电系统。由于装置简单经济，在供

4、电系统中应用得相当普遍。但是它的断置简单经济，在供电系统中应用得相当普遍。但是它的断流能力较小，选择性差，熔体熔断后更换不方便，不能迅流能力较小，选择性差，熔体熔断后更换不方便，不能迅速恢复供电，因此在要求供电可靠性较高的场所不宜用。速恢复供电，因此在要求供电可靠性较高的场所不宜用。(3)(3)低压断路器保护：又称低压自动开关保护，由于低压低压断路器保护：又称低压自动开关保护，由于低压断路器带有多种脱扣器，能够进行过电流、过负载、失电断路器带有多种脱扣器，能够进行过电流、过负载、失电压和欠电压保护等，而且可作为控制开关进行操作，因此压和欠电压保护等，而且可作为控制开关进行操作，因此在对供电可靠

5、性要求较高且频繁操作的低压供电系统中广在对供电可靠性要求较高且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。泛应用。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件1 1继电保护、继电保护装置及其任务继电保护、继电保护装置及其任务继电保护装置继电保护装置: :是一种能反映供电系统中电气元件（线路、是一种能反映供电系统中电气元件（线路、变压器、母线、用电设备等）发生故障或处于不正常运变压器、母线、用电设备等）发生故障或处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置。行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置。 继电保护继电保护: :泛指继电保护的技术和由各种继电保护设备组泛指继电保护的技

6、术和由各种继电保护设备组成的保护系统。具体包括：继电保护的设计、配置、整成的保护系统。具体包括：继电保护的设计、配置、整定、调试等技术；从获取电量信息的互感器二次回路、定、调试等技术；从获取电量信息的互感器二次回路、经过继电保护装置、至断路器跳闸线圈的一整套设备。经过继电保护装置、至断路器跳闸线圈的一整套设备。如需要利用通信手段传送信息，还包括通信设备。如需要利用通信手段传送信息，还包括通信设备。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件1 1继电保护、继电保护装置及其任务继电保护、继电保护装置及其任务从继电保护装置的定义可看出，其两大任务：从继电保护装置的定义可看出，其两大任务： 发

7、生故障时，自动、迅速、有选择地借助于断路器将故发生故障时，自动、迅速、有选择地借助于断路器将故障部分从供电系统中切除；障部分从供电系统中切除； （继电保护动作于断路器跳闸）（继电保护动作于断路器跳闸）当设备出现不正常运行状态时，根据运行条件而动作于当设备出现不正常运行状态时，根据运行条件而动作于发出信号、减负荷或者跳闸。发出信号、减负荷或者跳闸。 （继电保护动作于发信号）（继电保护动作于发信号）中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件2 2继电保护的工作原理继电保护的工作原理供电系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，供电系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流、

8、电压间相位角的变化等。因此，利用故障时参以及电流、电压间相位角的变化等。因此，利用故障时参数与正常运行时的差别，就可以构成不同原理和类型的继数与正常运行时的差别，就可以构成不同原理和类型的继电保护。电保护。分成两类：分成两类：反应电气量变化的保护反应电气量变化的保护, ,反映非电气量变化的保护。反映非电气量变化的保护。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件反应电气量变化的保护原理：反应电气量变化的保护原理：利用短路时电流增大的特征，可构成利用短路时电流增大的特征，可构成过电流保护过电流保护；利用电压降低的特征，可构成利用电压降低的特征，可构成低电压保护低电压保护；利用电压和电流比值

9、的变化，可构成利用电压和电流比值的变化，可构成阻抗（距离）保护阻抗（距离）保护；利用电流和电压之间相位关系的变化，可构成利用电流和电压之间相位关系的变化，可构成方向保护方向保护；利用比较被保护设备各端电流大小和相位的差别可构成利用比较被保护设备各端电流大小和相位的差别可构成差动保护差动保护等。等。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件反应非电气量变化的保护原理：反应非电气量变化的保护原理：利用故障时变压器油分解所产生的气体，可构成利用故障时变压器油分解所产生的气体，可构成瓦斯瓦斯保护保护。利用电动机绕组温度的升高，可构成利用电动机绕组温度的升高，可构成过负荷保护过负荷保护或或过过热

10、保护热保护。可利用任何可利用任何故障与正常运行状态下故障与正常运行状态下有区别的信号来实现保护有区别的信号来实现保护中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件3继电保护装置的构成继电保护装置的构成 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件4 4对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求 对作用于跳闸的继电保护，在技术上有四个基对作用于跳闸的继电保护，在技术上有四个基本要求：本要求：可靠性可靠性灵敏性灵敏性选择性选择性速动性速动性中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件（1 1）可靠性）可靠性不误动；不误动；不拒动。不拒动。可靠性是绝对要求的。装置不可靠还不如不装。可靠

11、性是绝对要求的。装置不可靠还不如不装。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件反应参数增加，如短路时电流增大 Ks=Ikmin/Iop 0 Ica Iop Ikmin Ikmax I 动作区Ikmin 保护区末端金属性短路时故障电流的最小计算值Iop 保护装置的动作电流故障区（1）对于反应故障时参数量增加的保护装置）对于反应故障时参数量增加的保护装置 例如：过电流保护的灵敏系数为例如：过电流保护的灵敏系数为 kSIk(n)Iop Ik(n)保护区内故障的最小短路电流值保护区内故障的最小短路电流值 Iop保护装置动作电流（一次侧）保护装置动作电流（一次侧） （2 2）灵敏性）灵敏性p

12、保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性，用灵敏系数（能力称为灵敏性，用灵敏系数（k ks s）来衡量。）来衡量。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件（2）对于反应故障时参数量降低的保护装置）对于反应故障时参数量降低的保护装置 例如：低电压保护的灵敏系数为例如：低电压保护的灵敏系数为 kSUopUk(n) Uk(n)保护区内故障的最大残压值保护区内故障的最大残压值 Uop保护装置动作电压（一次侧）保护装置动作电压（一次侧）0 Ukmin Ukmax Uop UN U Uop 保护装置的动作电压Ukmax 保

13、护区末段金属性短路时故障电压的最大计 算值 故障区故障区动作区动作区中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件（3 3）选择性）选择性 当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，切除故障，而供电系统的其他装置应先动作，切除故障，而供电系统的其他无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就叫有选择性。叫有选择性。 k点点故故障障QF2动动作作 K1点短路时，保护只跳开点短路时，保护只跳开1QF 和和2QF。 K3点短路，断路器点短路，断路器 1QF6QF均有短路电流，保护只应均有短路电流，保护只应跳跳

14、6QF。 K3点短路时，点短路时，若若6QF因本身失灵或保护拒动而不能跳开，因本身失灵或保护拒动而不能跳开，此时此时5QF的保护应使的保护应使5QF跳闸，跳闸，称为称为。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件（4 4）速动性）速动性 为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时求继电保护在发生故障时尽快动作尽快动作将故障切除。将故障切除。 注意：注意：必须在满足选择性的基础上必须在满足选择性的基础上 中国矿业大学信

15、电学院电气工程研究所供电技术电子课件四个基本要求之间的关系四个基本要求之间的关系四个方面相互联系又相互矛盾。四个方面相互联系又相互矛盾。可靠性最重要。可靠性最重要。灵敏性直接影响可靠性。灵敏性直接影响可靠性。快速性是尽量要求的，有时不要求快速性是尽量要求的，有时不要求选择性影响快速性。选择性通过装置的可靠性和时间的合选择性影响快速性。选择性通过装置的可靠性和时间的合理配合实现，能最大限度地减小停电范围。理配合实现，能最大限度地减小停电范围。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件继电器的定义和分类 按动作原理：电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。 按反应的物

16、理量：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。 按作用：起动起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。继电器是一种能自动执行断、续控制的部件，当其输入量继电器是一种能自动执行断、续控制的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变化，如触点打开、闭合，或电平由高变低、由低变高等，化，如触点打开、闭合，或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现具有对被控电路实现“通通”、“断断”控制的作用。控制的作用。5.继电器与继电特性继电器与继电特性中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电

17、技术电子课件中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件电磁式继电器电磁式继电器中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件电磁式继电器电磁式继电器起动电流的调整方法：起动电流的调整方法：（1）改变线圈匝数）改变线圈匝数（串联，并联）（串联，并联）（2）改变弹簧张力）改变弹簧张力实验课上可进行调整实验课上可进行调整。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件p动作电流：动作电流：能使能使继电器动作继电器动作的最小电流称为动作电流，以的最小电流称为动作电流，以Iop表示。表示。p返回电流：返回电流：能使能使继电器返回继电器返

18、回的最大电流为返回电流，以的最大电流为返回电流，以Ire表示。表示。p返回系数：返回系数：过电流型：过电流型：kre = Ire / Iop； 低电压型：低电压型：kre = Ure / Uop；p低电压型其动作和返回概念与过电流相反：低电压型其动作和返回概念与过电流相反：动作电压动作电压为能为能使低电压继电器动作即使其常闭接点闭合的最大电压；使低电压继电器动作即使其常闭接点闭合的最大电压；返返回电压回电压为能使低电压继电器返回即使其常闭接点断开的最为能使低电压继电器返回即使其常闭接点断开的最小电压；小电压；p继电保护规定：过流继电器的不应低于继电保护规定：过流继电器的不应低于0.85；低电压

19、继电；低电压继电器的应不大于器的应不大于1.25。尽量接近于。尽量接近于1。电磁型继电器电磁型继电器电磁式电流继电器及其继电电磁式电流继电器及其继电特性特性IreYIIop01 动作电流动作电流Iop过电流继电器线圈过电流继电器线圈中的使继电器动作的最小电流。中的使继电器动作的最小电流。 rereopIKI 电磁式电流继电器的其动作特性如电磁式电流继电器的其动作特性如图所示。图所示。 返回电流返回电流Ire过电流继电器线圈过电流继电器线圈中的使继电器由动作状态返回到起始位中的使继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流。置的最大电流。无论起动和返回，继电器的动作都是明确的，无论起动和返回，继电器

20、的动作都是明确的，它不可能停留在某一个中间位置，这种动作它不可能停留在某一个中间位置，这种动作特性常称之为特性常称之为“继电特性继电特性”。 动作时限（由时间继电器预先调整）与故障动作时限（由时间继电器预先调整）与故障电流的大小无关，是固定的，所以其保护特电流的大小无关，是固定的，所以其保护特性称为性称为“定时限特性定时限特性”。ItIoptop0中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 电磁型电磁型电压继电器电压继电器：过电压、低电压过电压、低电压 电磁型电磁型时间继电器时间继电器在保护装置中起延时作用，以在保护装置中起延时作用，以保证保护装置动作的选择性。保证保护装置动作的选择性

21、。 电磁型电磁型中间继电器中间继电器的作用是为了扩充保护装置出的作用是为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量，也可以使触点闭合口继电器的接点数量和容量，也可以使触点闭合或断开时带有不大的延时或断开时带有不大的延时(0.4(0.40.8S) 0.8S) 。 电磁型电磁型信号继电器信号继电器用于各保护装置回路中，作为用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示器保护动作的指示器 其他电磁型继电器其他电磁型继电器 感应式电流继电器感应式电流继电器当继电器线圈中的电流大到一定数值时，其动作时间与通入电流的平方成当继电器线圈中的电流大到一定数值时，其动作时间与通入电流的平方成反比，通入的电流越大，动作时

22、间越短，这也就是感应式电流继电器的反比，通入的电流越大，动作时间越短，这也就是感应式电流继电器的“反时限特性反时限特性” 。1nqbnt0abcbd10 当继电器线圈电流进一步增大到当继电器线圈电流进一步增大到整定的速断电流整定的速断电流Iqb时，呈现时，呈现 “电流电流速断特性速断特性”。速断电流速断电流Iqb是指继电器线圈中的使电是指继电器线圈中的使电流速断元件动作的最小电流。流速断元件动作的最小电流。速断电流与感应元件的动作电流之比速断电流与感应元件的动作电流之比称速断电流倍数称速断电流倍数nqb。qbqbopInI中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件6、继电保护用的电流互

23、感器、继电保护用的电流互感器 (1)(1)电流互感器的电流互感器的10%10%误差曲线误差曲线 电流互感器的电流误差是指测出的电流电流互感器的电流误差是指测出的电流kTAI2对实际电流对实际电流I1的相对误差百分值，即的相对误差百分值，即 100%112TAIIIkIp 规程规定：保护用电流互感器的电流误差范围为规程规定：保护用电流互感器的电流误差范围为10。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件TA11II2Z 所谓电流互感器的所谓电流互感器的10%误差曲线，是指互感器的电流误误差曲线，是指互感器的电流误差为差为10%时一次电流对其额定电流的倍数时一次电流对其额定电流的倍数 k=

24、 与二与二次侧负荷阻抗次侧负荷阻抗 的关系曲线的关系曲线中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件(2)电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式 电流互感器的接线方式是指作为相间短路的过电流电流互感器的接线方式是指作为相间短路的过电流保护用的电流继电器与电流互感器二次线圈之间的保护用的电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。分为三种：连接方式。分为三种：三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式两相不完全星形接线两相不完全星形接线 两相电流差接线两相电流差接线接线系数接线系数kkx ：指通过继电器的电流：指通过继电器的电流 IK与电流互感与电流互感器二次电流器二次电流 ITA.2的

25、比值，的比值， 即：即： kkx IKITA.2 。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式是用三台电流互感器与三只继电器对应是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。所用保护元件最多。连接的。可以反映任何形式短路故障。所用保护元件最多。kkx 1 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件两相不完全星形接线两相不完全星形接线两相不完全星形接线方式两相不完全星形接线方式是在是在 A、C两相装有电流互感器，分两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。可以反映除别与两

26、只电流继电器相连接。可以反映除B相单相接地短路以相单相接地短路以外的所有故障。外的所有故障。可见：可见： kkx 1中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件两相电流差接线两相电流差接线 两相电流差接线方式两相电流差接线方式由两台电流互感器和一只电流继电由两台电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流器组成。正常工作时，通过继电器的电流 为：为：cacaKIIIII33 KI中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件两相电流差接线的接线系数两相电流差接线的接线系数不同的相间短路时，接线系数是不一样的。不同的相间短路时，接线系数是不一样的。正常和三相短路时接线系

27、数为正常和三相短路时接线系数为 ；AC相短路时接线系数为相短路时接线系数为2；AB相或相或BC相短路时接线系数为相短路时接线系数为1。3中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件各种接线方式的评价各种接线方式的评价 完全星型接线方式能保护任何相间短路和单相接地短路。 不完全星型和两相电流差接线方式能保护各种相间短路，但在没有装设电流互感器的一相发生单相接地短路时，保护装置不会动作。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件两点接地短路两点接地短路在小接地电流电网中，单相接地时允许继续运行不超过2小时，故不同相的两点接地时，只需切除一个接地点。ABCABCl3l2l1KaKbKc

28、中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件L1的的B相和相和L2的的C相发生单相接地时的动作情况相发生单相接地时的动作情况 完全星型接线，线路l1,l2将同时切除。 不完全星型接线，只切l2，l1可继续运行。 接地相接地相继电器安装继电器安装Ka,KbKb.KcKc,KaA,BB,CC,A中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件结论结论 不完全星型接线有2/3的机会只切除一条故障线路；有1/3的机会切除两条故障线路。（继电器按照同名相安装） 但若继电器不按照同名相安装，则在发生不同相的两点接地故障时，有1/2的机会要同时切除两条故障线路，有1/6的机会保护装置不动作，只有1/

29、3的机会切除一条故障线路。因此，用不完全星型接线时，必须将保护按照同名相安装。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件不按照同名相安装时的动作情况不按照同名相安装时的动作情况 假设假设L1保护安装在保护安装在A、C相；相； L2保护安装在保护安装在B、C相；相；Ka,KcKa,KbKb,KcL1-KaL2-KcL1-KcL2-KaL1-KaL2-KbL1-KbL2-KaL1-KbL2-KcL1-KcL2-Kb全切全切切切L1全切全切不动不动作作切切L2全切全切中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件辐射式线路纵向两点接地时辐射式线路纵向两点接地时 L1的B相，L3的C相发生

30、两点接地 采用不完全星型接线，此时L3的保护动作，切除L3。造成无选择动作。 采用完全星型接线，此时可利用上下两级的动作时间差来保证选择性。即此时L1的保护、L3的保护都同时起动，但L3的保护动作延时长，所以L1先动作，L1动作之后，L3保护返回。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件几种接线方式的比较几种接线方式的比较继电器和互继电器和互感器数量感器数量接线接线系数系数是否反映是否反映相间短路相间短路是否反映是否反映单相短路单相短路是否反映两是否反映两相接地短路相接地短路完全星形完全星形3个互感器个互感器3个继电器个继电器1能够反映能够反映能够反映能够反映检测到并全检测到并全部切

31、除部切除不完全星不完全星形形2个互感器个互感器2个继电器个继电器1或或0能够反映能够反映不能全部不能全部对中性点不对中性点不接地系统特接地系统特殊殊两相电流两相电流差差2个互感器个互感器1个继电器个继电器多种多种能够反映能够反映不能全部不能全部对对Y/d 变压器变压器特殊特殊两相三继两相三继电器电器2个互感器个互感器3个继电器个继电器多种多种能够反映能够反映能够反映能够反映同不完全星同不完全星形形中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件各种接线的应用各种接线的应用 小接地电流系统中，多采用不完全星型接线，原因：节省设备、平行线路上不同相两点接地机率较高。 大接地电流系统中，采用完全星

32、型接线，原因：为适应单相接地短路保护。 小接地电流系统中，当保护范围内接有星-三角接线的变压器时，为提高两相短路保护的灵敏度，可采用两相三继电器接线。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件第二节单端供电网络的保护第二节单端供电网络的保护 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 单端供电网络，即全部负荷只能由一个电源来供电的网络。单端供电网络，即全部负荷只能由一个电源来供电的网络。 GB50062GB5006219921992电力装置的继电保护和自动装置设计规范电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定，供电线路的相间短路、单相接地或异常运行应设下述规定，供电线路的相间短路

33、、单相接地或异常运行应设下述保护：保护： 过电流保护过电流保护 电流速断保护电流速断保护 低电压保护低电压保护 中性点非直接接地系统中单相接地保护中性点非直接接地系统中单相接地保护 过负荷保护过负荷保护中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 所谓定时限，是指过电流保护的动作时限是固定所谓定时限，是指过电流保护的动作时限是固定的，与通过其上电流的大小无关。的，与通过其上电流的大小无关。一、过电流保护一、过电流保护 当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，使断路时，保护装置启动，并用时限保证

34、动作的选择性，使断路器跳闸或给出报警信号，这种继电保护称为过电流保护。器跳闸或给出报警信号，这种继电保护称为过电流保护。 定时限过电流保护定时限过电流保护中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件电流继电器电流继电器1KA与与2KA、时间、时间继电器继电器KT和信号继电器和信号继电器KS1KA、2KA是测量元件，用来是测量元件，用来判断通过线路电流是否超过预判断通过线路电流是否超过预设值；设值；KT为延时元件，它以适当的延为延时元件，它以适当的延时来保证装置动作有选择性；时来保证装置动作有选择性；KS用来发出保护动作的信号用来发出保护动作的信号 。定时限过电流保护的原理图定时限过电流保

35、护的原理图 (1) 定时限过电流保护的原理接线定时限过电流保护的原理接线 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件定时限过电流保护装置定时限过电流保护装置工作原理工作原理中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件. ()1.05 1.251.5 3 0.85GL0rest MCrekst MCkst Mkst MopCrekst Mkxop KCreTArrereoepIkIIkkIkkIkk kIIkk kkIIkkkDLI返回电流：可靠系数，一般取自启动系数，一般取返回系数，型取，用型 .80定时限过电流保护动作电流整定定时限过电流保护动作电流整定p 为保证在正常情况下过

36、电流保为保证在正常情况下过电流保护绝对不动作，显然保护装置护绝对不动作，显然保护装置的起动电流必须整定得大于该的起动电流必须整定得大于该线路上出现的最大负荷电流；线路上出现的最大负荷电流；p 同时还必须考虑在外部故障切同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自起动电除后电压恢复，负荷自起动电流作用下保护装置必须能够返流作用下保护装置必须能够返回，其返回电流应大于负荷自回，其返回电流应大于负荷自起动电流。起动电流。p 一般情况下，负荷自起动电流一般情况下，负荷自起动电流大于最大负荷电流，因此往往大于最大负荷电流，因此往往以负荷自起动电流决定过电流以负荷自起动电流决定过电流保护的起动电流。保护

37、的起动电流。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件各级过电流保护中时间继电器各级过电流保护中时间继电器KT的延时时限是按阶梯原则的延时时限是按阶梯原则来整定的来整定的 。定时限过电流保护动作时限整定定时限过电流保护动作时限整定中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 定时限过电流保护的动作时限整定和配合定时限过电流保护的动作时限整定和配合 为了保证前后两级保护装置动作的选择性，在后一为了保证前后两级保护装置动作的选择性，在后一级保护装置的线路首端级保护装置的线路首端k点发生三相短路时，前一级保点发生三相短路时，前一级保护的动作时间应比后一级保护的动作时间要大一个时间护的

38、动作时间应比后一级保护的动作时间要大一个时间差差 ，对于定时限保护装置，一般取，对于定时限保护装置，一般取0.5s（对于微机对于微机型过电流保护，型过电流保护，常取常取0.35s）。 t中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件(4) 过电流保护灵敏系数的校验过电流保护灵敏系数的校验 定时限过电流保护的灵敏系数是以其保护末端最小短路电定时限过电流保护的灵敏系数是以其保护末端最小短路电流流Ikmin与动作电流与动作电流Iop之比之比ks来衡量，要求来衡量，要求ks1.31.5。对于中性点不接地的供电系统，最小短路电流出现在对于中性点不接地的供电系统，最小短路电流出现在最小最小运行方式下末

39、端两相短路运行方式下末端两相短路时的短路电流，时的短路电流， 故故 ：skop)2(minkII= )2(minkI中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件说明：说明：v 越靠近电源动作时间越靠近电源动作时间t越长越长缺点缺点；v 属于后备保护；属于后备保护；v t与整定电流无关；与整定电流无关； 靠时间来保证保护的选择性。靠时间来保证保护的选择性。定时限过电流保护装置定时限过电流保护装置中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件2.反时限过电流保护装置反时限过电流保护装置 反时限过电流保护就是通过保护装置的故反时限过电流保护就是通过保护装置的故障电流越大，动作时间越短，而故

40、障电流障电流越大，动作时间越短，而故障电流越小，动作时间就越长。越小，动作时间就越长。 这种保护装置由这种保护装置由GL型电流继电器组成。型电流继电器组成。 工作原理：在正常情况下，电流继电器通工作原理：在正常情况下，电流继电器通过正常工作电流，其常闭接点闭合，常开过正常工作电流，其常闭接点闭合，常开接点断开，断路器的跳闸线圈不会得电。接点断开，断路器的跳闸线圈不会得电。 发生短路时，电流继电器发生短路时，电流继电器KA中流过的电流中流过的电流增大，到达其动作值，常开接点闭合，接增大，到达其动作值，常开接点闭合，接通通YR，常闭接点断开，去掉分流使，常闭接点断开，去掉分流使YR得得电带动断路器

41、跳闸电带动断路器跳闸。 交流操作的反时限过电流交流操作的反时限过电流保护装置保护装置中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件反时限过电流保护的整定配合反时限过电流保护的整定配合 a) 短路点距离与动作时间的关系 b) 反时限动作特性曲线中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件反时限过电流保护整定步骤反时限过电流保护整定步骤 1）保护装置）保护装置和和动作电流动作电流Iop.kI和和Iop.k的整定与定时限的整定与定时限过电流保护一样。保护装置动作时限的整定，首先应从距过电流保护一样。保护装置动作时限的整定，首先应从距离电源最远的保护装置离电源最远的保护装置开始。开始。 2)

42、根据已知的保护装置根据已知的保护装置的继电器动作电流的继电器动作电流Iop.kI 和动作时和动作时限，选择相应的电流继电器的动作特性曲线。限，选择相应的电流继电器的动作特性曲线。 3)根据线路根据线路l1首端首端k1点的短路电流点的短路电流 ，计算出保护装置，计算出保护装置的继电器动作电流倍数的继电器动作电流倍数n1=Ik1(3)/Iopk。根据。根据n1在保护装在保护装置置的特性曲线上查到保护装置的特性曲线上查到保护装置在在k1点短路时的实际动点短路时的实际动作时间作时间t1，而线路，而线路l1其他各点短路时，保护装置其他各点短路时，保护装置的动作的动作时间可以用同样的方法求得。这样便可画出

43、线路时间可以用同样的方法求得。这样便可画出线路l1中各点中各点短路时保护装置短路时保护装置的动作时间曲线。如图中曲线的动作时间曲线。如图中曲线1所示。所示。)3(1kI中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 4)根据根据k1点短路时流经保护装置点短路时流经保护装置的继电器的电流的继电器的电流 ，计算出动作电流倍数计算出动作电流倍数n2 当当k1点短路时，保护装置点短路时，保护装置也将起动，为了满足保护装也将起动，为了满足保护装置动作的选择性，保护装置置动作的选择性，保护装置所需的动作时限所需的动作时限t2应比保护应比保护装置装置I的动作时限大一个时限的动作时限大一个时限t )3(1

44、kIKopkIIn.)3(12 ttt12 n2和和t2的坐标交点为的坐标交点为P，过，过P的特性曲线的特性曲线为为保护装置保护装置的继电器动的继电器动作特性曲线。由曲线作特性曲线。由曲线又可得线路上其他各点短路时保护装置又可得线路上其他各点短路时保护装置的的时限特性，如图时限特性，如图4-11a中的曲线中的曲线2。从图中可知：当。从图中可知：当k1点发生短路时，点发生短路时，其其t较线路较线路l1上其他各地短路时小，所以，如果上其他各地短路时小，所以，如果k1点短路的时限配点短路的时限配合能达到要求，则其他各点短路时，必定能保证动作的选择性，这合能达到要求，则其他各点短路时，必定能保证动作的

45、选择性，这也是选择该点为配合点的原因。也是选择该点为配合点的原因。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件3.定时限和反时限过电流保护的比较定时限和反时限过电流保护的比较 定时限过电流保护的优点是：动作时间准定时限过电流保护的优点是：动作时间准确，容易整定。而且不论短路电流大小，确，容易整定。而且不论短路电流大小，动作时间是一定的，不会因短路电流小而动作时间是一定的，不会因短路电流小而动作时间长。动作时间长。 定时限过电流保护的缺点是：继电器数目定时限过电流保护的缺点是：继电器数目较多，接线比较复杂。继电器触电容量小。较多，接线比较复杂。继电器触电容量小。在靠近电源处短路时，保护装置

46、的动作时在靠近电源处短路时，保护装置的动作时间太长。间太长。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件定时限过电流保护的选择性是靠定时限过电流保护的选择性是靠纵向纵向动作时限阶梯动作时限阶梯原则来保证。原则来保证。越靠近电源端，保护动作时间越长，不能快速切除越靠近电源端，保护动作时间越长，不能快速切除靠近电源处发生的最严重的故障。靠近电源处发生的最严重的故障。为了克服这个缺点可加装为了克服这个缺点可加装电流速断保护电流速断保护。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件二、电流速断保护（二、电流速断保护（段）段） 问题的提出问题的提出 定时限过电流保护装置的时限一经整定便不能变

47、动。当定时限过电流保护装置的时限一经整定便不能变动。当k3处发生三相短路故障时，断路器处发生三相短路故障时，断路器QF3需经过需经过t0+2t才能动才能动作。作。 当保护动作时限大于当保护动作时限大于0.7S时，需增加瞬时动作的保护。时，需增加瞬时动作的保护。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件p 反应电流增大而瞬时动作的电流保护就叫电流速断保护。反应电流增大而瞬时动作的电流保护就叫电流速断保护。p 当当A-B线路发生短路故障时，流经保护线路发生短路故障时，流经保护2的电流增大，保护的电流增大，保护2瞬时动作。瞬时动作。p 当当B-C线路发生短路故障时，流经保护线路发生短路故障时

48、，流经保护2和和1的电流都增大；的电流都增大；按照保护选择性的要求，保护按照保护选择性的要求，保护1瞬时动作，保护瞬时动作，保护2不动作。不动作。p 当当k1点短路，保护点短路，保护2瞬时动作切除故障，而当相邻线路瞬时动作切除故障，而当相邻线路BC的的始端始端k2点短路时点短路时(习惯上称线路出口处习惯上称线路出口处)，按照选择性要求速，按照选择性要求速断保护断保护2就不应该动作。就不应该动作。p 但实际上但实际上k1和和k2点短路时，流过保护点短路时，流过保护2的短路电流的数值几的短路电流的数值几乎一样。因此乎一样。因此希望希望k1点短路时保护点短路时保护2能动作，而能动作，而k2点短路时点

49、短路时又不动作的要求就不可能同时得到满足又不动作的要求就不可能同时得到满足。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件解决办法：解决办法：p优先保证动作的选择性：从优先保证动作的选择性：从整定值整定值上保证下一条上保证下一条线路出口处短路时不起动。在继电保护技术中，线路出口处短路时不起动。在继电保护技术中，这又称为这又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整按躲开下一条线路出口处短路的条件整定定。p优先快速切除故障：采用无选择性的速断保护，优先快速切除故障：采用无选择性的速断保护，以以自动重合闸自动重合闸来纠正这种无选择性动作。来纠正这种无选择性动作。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供

50、电技术电子课件电流速断保护的原理图电流速断保护的原理图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件lb运行方式对电流速断保护的影响运行方式对电流速断保护的影响 分别分别为最大运行方式下三相短路电流和最小运行下两相短为最大运行方式下三相短路电流和最小运行下两相短路电流随距离变换的曲线；路电流随距离变换的曲线； 为保护为保护2的速段保护的整定值。的速段保护的整定值。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件速断保护的动作电流的确定：速断保护的动作电流的确定：p 为了保证保护装置的选择性，在下一段线路上发生最大短为了保证保护装置的选择性，在下一段线路上发生最大短路电流时保护装置不应动

51、作。在本段线路内发生最小短路路电流时保护装置不应动作。在本段线路内发生最小短路电流时，保护装置应动作。电流时，保护装置应动作。p 电流速断保护的动作电流必须按躲过它所保护线路末端在电流速断保护的动作电流必须按躲过它所保护线路末端在最大运行方式下发生的短路电流来整定。最大运行方式下发生的短路电流来整定。 (3)maxopkkIk I(3).maxkkxop KkTAk kIIkp 由于保证断路器动作选择性而引入可靠系数由于保证断路器动作选择性而引入可靠系数kk后，速断保护后，速断保护动作电流大于被保护范围末端的最大短路电流，使动作电流大于被保护范围末端的最大短路电流，使保护装置保护装置不能保护全

52、段线路而有一段死区不能保护全段线路而有一段死区，因此速断保护不能单独作，因此速断保护不能单独作为主保护去使用。为主保护去使用。kk：1.2-1.3中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 速断保护的灵敏度是在系统最小运行方式下速断保护的灵敏度是在系统最小运行方式下保护保护安装处安装处两相短路电流与其动作电流之比。两相短路电流与其动作电流之比。(2).minksopIkI电流速断保护灵敏度的校验电流速断保护灵敏度的校验-方法方法1方法方法2 2 按保护区间长度与被保护按保护区间长度与被保护线路全长的百分比来表示。线路全长的百分比来表示。一般不小于一般不小于1515。max.11minm

53、in1max.123123xopssSopXIExllxXEI中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件特点：特点：只能保护本线路的一部分只能保护本线路的一部分t=0 保护范围受系统运行方式影响，当运行方式变化很大保护范围受系统运行方式影响，当运行方式变化很大时，可能很小。时，可能很小。 当线路较长时其始端与末端短路电流差别较大，保护当线路较长时其始端与末端短路电流差别较大，保护范围范围 较大；当线路较短时其始端与末端短路电流差别较大；当线路较短时其始端与末端短路电流差别较小，保护范围较小，所以：较小，保护范围较小，所以：短线路更受运行方式影短线路更受运行方式影响。响。电流速断保护电流

54、速断保护中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件电流速断保护的“死区”及其弥补 p 由于电流速断保护的动作电流是按被保护线路末端的最大由于电流速断保护的动作电流是按被保护线路末端的最大短路电流来整定的，因而其动作电流会大于被保护范围末短路电流来整定的，因而其动作电流会大于被保护范围末端的短路电流，这使得保护装置不能保护全段线路，出现端的短路电流，这使得保护装置不能保护全段线路，出现一段一段“死区死区”。p 为了弥补死区得不到保护的缺点，在装设电流速断保护的为了弥补死区得不到保护的缺点，在装设电流速断保护的线路上，必须配备带时限的过电流保护。在电流速断的保线路上，必须配备带时限的过电流

55、保护。在电流速断的保护区内，速断保护为主保护，过电流保护为后备保护；而护区内，速断保护为主保护，过电流保护为后备保护；而在电流速断保护的死区内，过电流保护为基本保护。在电流速断保护的死区内，过电流保护为基本保护。或者或者采用其他新的保护采用其他新的保护。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件具有电流速断和定时限过电流保护的原理线路图中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件定时限过电流保护与电流速断保护配合的动作时间示意图中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件例 某工厂10kV供电线路，已知计算负荷电流 =180A， =1.5，在最大运行方式下末端和始端的短路电

56、流分别为 2300A， 4600A；在最小运行方式时， 2200A， 4400A，线路末端出线保护动作时间为0.5s，线路首端保护的继电器为非全星形联结，试整定该保护各个参数。 CIMstk(3)maxk1 I(3)maxk2I(3)mink1I(3)mink2I 解： 1) 过电流保护整定如下： MstkCI=1.5180A=270A，选用300/5A电流互感器，TAk=300/5=60。 保护动作一次侧电流 opIreMstkkkkCI381AA18085. 05 . 12 . 1= 继电器动作电流 op.KITAkkkopIA603811=6.35A, 取6.5A=时间继电器的整定时限

57、(0.5+0.5)s=1sottt 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件保护灵敏度 skop)2(mink1II38122002351.5= 2) 因动作时限大于0.7s，需加速断保护装置，其整定计算如下：一次动作电流opI)3(maxk1kIkA230025. 1A2875= 继电器2KA的动作电流 op KIopTAkxIkkA2875601A9 .47=，取48A速断保护的灵敏度skop)2(mink2II2875440023325. 1= 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件限时电流速断保护装置限时电流速断保护装置 由于电流速断保护不能保护线路的全长，在其保

58、护范围由于电流速断保护不能保护线路的全长，在其保护范围之外发生故障时，需增加带时限的电流速断保护装置，之外发生故障时，需增加带时限的电流速断保护装置，用以保护电流速断保护不到的那段线路上的故障，并作用以保护电流速断保护不到的那段线路上的故障，并作为电流速断保护的后备保护。为电流速断保护的后备保护。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 时限电流速断保护装置要保护线路的全长，则其保护范围时限电流速断保护装置要保护线路的全长，则其保护范围必须要延伸到下一级线路，必须要延伸到下一级线路， 为了满足保护装置动作的选择性和速动性要求，在电流速为了满足保护装置动作的选择性和速动性要求，在电流速

59、断保护的基础上增加一时限级差（断保护的基础上增加一时限级差（0.5S0.5S），便构成限时电），便构成限时电流速断保护装置。流速断保护装置。 由速断保护装置和限时电流速断装置组成的保护装置称为由速断保护装置和限时电流速断装置组成的保护装置称为两阶段速断装置，电流速断保护又称为电流保护两阶段速断装置，电流速断保护又称为电流保护段，限段，限时电流速断保护又称为电流保护时电流速断保护又称为电流保护段。段。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件两两段式速段式速断断保保护图护图解解中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 为了保证动作的选择性，电流保护为了保证动作的选择性，电流保护

60、段的保护范围应不段的保护范围应不超过下一级瞬时速断的保护范围，所以，线路超过下一级瞬时速断的保护范围，所以，线路WL1WL1的限时的限时电流速断保护的动作电流要比电流速断保护的动作电流要比WL2WL2线路的速断保护装置的线路的速断保护装置的动作电流大些，即动作电流大些，即IopIIrelopIKI21中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 限时电流速断装置的灵敏度，应按照线路末端最小两相短限时电流速断装置的灵敏度，应按照线路末端最小两相短路电流校验，其值应不小于路电流校验，其值应不小于1.251.25。IIopkBIIsIIK1)2(min.中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技