供电第四章

1、第四章第四章 供电系统的保护供电系统的保护第一节第一节 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 内内 容容n继电保护的组成及工作原理；继电保护的组成及工作原理；n继电保护装置应满足的四个要求；继电保护装置应满足的四个要求；n常用的继电器；常用的继电器； 一、继电保护的基本概念一、继电保护的基本概念 所谓所谓继电保护继电保护，泛指继电保护的技术和由各种继电，泛指继电保护的技术和由各种继电保护设备组成的保

2、护系统，具体包括：继电保护的设计、保护设备组成的保护系统，具体包括：继电保护的设计、配置、整定、调试等技术；从获取电量信息的互感器二配置、整定、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。如果需要利用通信手段传送信息，还包括通信套设备。如果需要利用通信手段传送信息，还包括通信设备。设备。 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是一种能反映供电系统中电气元件（电力线路、变压器、母线、用电设备等）发生故障或（电力线路、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

3、跳闸或发出信号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。的自动装置。二、继电保护装置的任务二、继电保护装置的任务 供电系统在运行中，可能出现各种发生故障或不正常运行供电系统在运行中，可能出现各种发生故障或不正常运行状态。状态。 常见的主要常见的主要故障故障主要是相间短路和接地短路，以及变压器主要是相间短路和接地短路，以及变压器、电动机等一相绕组的匝间短路等。、电动机等一相绕组的匝间短路等。 不正常运行状态不正常运行状态主要是过负荷、一相断线、小接地电流系主要是过负荷、一相断线、小接地电流系统中的单相接地等不正常工作情况。统中的单相接地等不正常工作情况。 继电保护装置的任务是继

4、电保护装置的任务是： （1 1）当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作）当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，作用于跳闸作用于跳闸，有选择地将故障部分断开，以减轻故障危，有选择地将故障部分断开，以减轻故障危害，防止事故蔓延。害，防止事故蔓延。 （2 2）当设备出现不正常运行状态时，保护装置一般）当设备出现不正常运行状态时，保护装置一般作用于作用于发信号发信号，以便及时采取措施，防止事故发生。，以便及时采取措施，防止事故发生。 三、继电保护的组成及工作原理三、继电保护的组成及工作原理 1. 测量比较部分测量比较部分 测量被保护对象的物理量，适当处理测量被保护对象的物理量，适当处

5、理后并与给定的值进行比较，根据比较的结果给出后并与给定的值进行比较，根据比较的结果给出“是是”或或“非非”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。应该启动。2. 逻辑判断部分逻辑判断部分 根据测量比较部分各输出量的大小、根据测量比较部分各输出量的大小、性质、逻辑状态、出现顺序、持续时间等，使保护装置性质、逻辑状态、出现顺序、持续时间等，使保护装置按一定逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否按一定逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将有关指令传应使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将有关指令传给执行输出

6、部分。给执行输出部分。 3. 执行输出部分执行输出部分 根据逻辑判断部分传来的指令，最后根据逻辑判断部分传来的指令，最后完成继电保护所担负的任务。如：故障时动作于跳闸；完成继电保护所担负的任务。如：故障时动作于跳闸；不正常运行时发出信号；正常运行时不动作等。不正常运行时发出信号；正常运行时不动作等。 要完成要完成继电保护的基本任务，必须首先区分供电系继电保护的基本任务，必须首先区分供电系统的正常、不正常和故障三种运行状态，并甄别出发生统的正常、不正常和故障三种运行状态，并甄别出发生故障和出现异常的电气元件。为此，必须寻找电气元件故障和出现异常的电气元件。为此，必须寻找电气元件在这三种运行状态下

7、的可测参量（继电保护主要测电气在这三种运行状态下的可测参量（继电保护主要测电气量）的量）的“差异差异”，提取和利用这些，提取和利用这些“差异差异”，实现对正，实现对正常、不正常工作和故障元件的快速区分。目前，已经发常、不正常工作和故障元件的快速区分。目前，已经发现不同运行状态下具有明显差异的电气量有：现不同运行状态下具有明显差异的电气量有：流过电气流过电气元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件的运行相元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件的运行相电压幅值、序电压幅值等电压幅值、序电压幅值等。依据这些可测电气量的差异，。依据这些可测电气量的差异，就形成了继电保护的基本原理，这也是实现保护装置

8、动就形成了继电保护的基本原理，这也是实现保护装置动作的关键作的关键。 四、对四、对继电保护的基本要求继电保护的基本要求 1. 可靠性可靠性 可靠性是指继电保护该动作时应动作、不该动作时可靠性是指继电保护该动作时应动作、不该动作时不动作，这是对继电保护最基本的要求。不动作，这是对继电保护最基本的要求。继电保护的可继电保护的可靠性可以用拒动率、误动率来衡量，显然，拒动率及误靠性可以用拒动率、误动率来衡量，显然，拒动率及误动率愈小，则保护的可靠性愈高。动率愈小，则保护的可靠性愈高。 为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能简单的保护方案，应采用由可靠的

9、硬件和软件构成的装简单的保护方案，应采用由可靠的硬件和软件构成的装置，并应具有必要的自动监测、闭锁、报警等措施。置，并应具有必要的自动监测、闭锁、报警等措施。2. 灵敏性灵敏性 灵敏性是指在设备的被保护范围内发生金属性短路灵敏性是指在设备的被保护范围内发生金属性短路时，继电保护装置应具有必要的反应能力，通常以灵敏时，继电保护装置应具有必要的反应能力，通常以灵敏系数来衡量。灵敏系数应根据最小正常运行方式和不利系数来衡量。灵敏系数应根据最小正常运行方式和不利的故障类型来计算。的故障类型来计算。 在国家标准在国家标准GB14285-2006继电保护和安全自动继电保护和安全自动装置技术规程装置技术规程

10、中，对各类继电保护的灵敏系数要求都中，对各类继电保护的灵敏系数要求都做了具体的规定，一般要求其在做了具体的规定，一般要求其在1.22之间。高灵敏度之间。高灵敏度的保护装置使故障易于反应，从而减小了故障对系统的的保护装置使故障易于反应，从而减小了故障对系统的影响和波及范围；但高灵敏度的保护装置比较复杂，有影响和波及范围；但高灵敏度的保护装置比较复杂，有可能使继电保护的可靠性降低。可能使继电保护的可靠性降低。3. 选择性选择性 选择性是指首先由故障设备的继电保护切除故障，选择性是指首先由故障设备的继电保护切除故障，当故障设备的继电保护或断路器拒动时，才允许由相邻当故障设备的继电保护或断路器拒动时，

11、才允许由相邻设备的继电保护切除故障。如图设备的继电保护切除故障。如图4-2所示的单端供电系所示的单端供电系统中，当统中，当k2点短路时，继电保护动作只应使断路器点短路时，继电保护动作只应使断路器QF2跳闸来切除故障线路。跳闸来切除故障线路。opmink.sIIk 图图4-2 继电保护选择性动作的图示继电保护选择性动作的图示 当当k1点发生短路时，只应使断路器点发生短路时，只应使断路器QF1跳闸，切除跳闸，切除电动机电动机M，而其它断路器不跳闸；但是若由于某种原因，而其它断路器不跳闸；但是若由于某种原因造成造成QF1跳不开，上级线路的继电保护动作（起到远后跳不开，上级线路的继电保护动作（起到远后

12、备作用）才跳开备作用）才跳开QF2，那么相对的停电范围也较小，这，那么相对的停电范围也较小，这种保护的动作也是有选择性的。种保护的动作也是有选择性的。 为保证选择性，对相邻设备有配合要求的继电保护，为保证选择性，对相邻设备有配合要求的继电保护，其灵敏系数及动作时间应相互配合。在某些条件下必须其灵敏系数及动作时间应相互配合。在某些条件下必须加速切除故障时，可使保护无选择动作，但必须采取补加速切除故障时，可使保护无选择动作，但必须采取补救措施，例如采用自动重合闸或备用电源等装置自动投救措施，例如采用自动重合闸或备用电源等装置自动投入来补救。入来补救。 4. 速动性速动性 速动性是指继电保护应能尽快

13、地切除短路故障。其速动性是指继电保护应能尽快地切除短路故障。其目的是提高电力系统稳定性，减轻故障设备的损坏程度，目的是提高电力系统稳定性，减轻故障设备的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。设备自动投入的效果等。 故障切除时间等于继电保护装置与断路器的动作时故障切除时间等于继电保护装置与断路器的动作时间之和，一般快速保护的动作时间为间之和，一般快速保护的动作时间为0.060.12秒，最快秒，最快可达可达0.010.04秒；一般的断路器的动作时间为秒；一般的断路器的动作时间为0.060.15秒，最快可达秒，

14、最快可达0.020.06秒。对大量的中、低压电气设备秒。对大量的中、低压电气设备来说，不一定都采用高速动作的保护。但是有些情形的来说，不一定都采用高速动作的保护。但是有些情形的故障必须快速切除，例如：大容量电动机内部故障、中故障必须快速切除，例如：大容量电动机内部故障、中低压线路导线截面过小而为避免过热不允许延时切除的低压线路导线截面过小而为避免过热不允许延时切除的故障、可能危及人身安全、对通信系统或铁路信号系统故障、可能危及人身安全、对通信系统或铁路信号系统有强烈干扰的故障等。有强烈干扰的故障等。 五、常用继电器五、常用继电器 1 1、继电器分类、继电器分类u按反应的物理量按反应的物理量分为

15、：电流继电器、电压继分为：电流继电器、电压继电器、功率继电器、阻抗继电器、气体继电电器、功率继电器、阻抗继电器、气体继电器器u按实现的型式按实现的型式分为：电磁式、感应式、数字分为：电磁式、感应式、数字式式u按继电器在保护回路中所起的作用按继电器在保护回路中所起的作用分为：量分为：量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器继电器、出口继电器反应物理量变化构成的保护分为反应物理量变化构成的保护分为反应电气量变化的保护反应电气量变化的保护和和反应反应非电气量变化的保护非电气量变化的保护。反应电气量变化的保护：反应电气量变化的保护：利用短路时电流

16、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差动保护动保护等。等。反应非电气量变化的保护：反应非电气量变化的保护：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，可构成瓦斯保

17、瓦斯保护护。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热过热保护保护。* * * *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有区别的信号来实现保护。保护。各种继电器的表示符号和图形符号各种继电器的表示符号和图形符号本章主要讨论机电式继电器构成的保护装置，即电磁式和感应式。本章主要讨论机电式继电器构成的保护装置，即电磁式和感应式。2、电磁式继电器、电磁式继电器（1）电磁式电流继电器）电磁式电流继电器以吸引衔铁式为例说明工作原理。文字符号以吸引衔铁式为例说明工作原理。文字符号KAKA。DL-10DL-10系列电磁

18、式电流继电器的基本结构系列电磁式电流继电器的基本结构1-1-线圈线圈 ，2 2电磁铁，电磁铁，3 3钢舌片，钢舌片，4 4静触点，静触点，5 5动触点，动触点，6 6起动电流调节螺杆，起动电流调节螺杆，7 7标度盘，标度盘，8 8轴承，轴承，9 9反作用弹簧，反作用弹簧，1010轴轴动作电流动作电流：能使继电器动作的最小电流称为动作电流，以能使继电器动作的最小电流称为动作电流，以Iop表示。表示。返回电流：返回电流：能使继电器返回的最大电流为返回电流，以能使继电器返回的最大电流为返回电流，以Ire表示。表示。返回系数：返回系数：kre = Ire / Iop继电保护继电保护kre规定：规定：过

19、流继电器的不应低于过流继电器的不应低于0.85；低电压继；低电压继电器的应不大于电器的应不大于1.25。尽量接近于。尽量接近于1。（2）电磁式电压继电器）电磁式电压继电器 结构与电流继电器相似，不同之处是线圈所用导线细且匝结构与电流继电器相似，不同之处是线圈所用导线细且匝数多，阻抗大，以适应接入电压回路的需要。文字符号数多，阻抗大，以适应接入电压回路的需要。文字符号KV。电压继电器分电压继电器分过电压过电压和和低电压低电压继电器两种。继电器两种。u过电压继电器是反应电压升高而动作的继电器，与过电压继电器是反应电压升高而动作的继电器，与电流继电器动作、返回概念同；电流继电器动作、返回概念同；u低

20、电压继电器则相反，能使低电压继电器动作，即低电压继电器则相反，能使低电压继电器动作，即使其常闭接点闭合的最大电压称为使其常闭接点闭合的最大电压称为动作电压动作电压；能使低；能使低电压继电器返回，即使其常闭接点断开的最小电压称电压继电器返回，即使其常闭接点断开的最小电压称为为返回电压返回电压；返回系数总大于；返回系数总大于1.（3 3）电磁式中间继电器）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电磁式中间继电器在继电保护装置中用作辅助继电器，以继电器，以弥补主继电器触点数量或触点容弥补主继电器触点数量或触点容量的不足量的不足。其文字符号为。其文字符号为KMKM。（4 4）电磁式信

21、号继电器）电磁式信号继电器 电磁式信号继电器在继电保护装置中电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发用来发出指示信号出指示信号，它本身具有掉牌显示，并带有，它本身具有掉牌显示，并带有接点用以接通灯光或音响信号回路。信号继接点用以接通灯光或音响信号回路。信号继电器的文字符号为电器的文字符号为KSKS。（6 6）电磁式时间继电器）电磁式时间继电器 电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来使电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来使保护装置获保护装置获得所要求的延时（时限）。得所要求的延时（时限）。时间继电器的文字符号为时间继电器的文字符号为KTKT。线圈，电磁铁，可动铁心，返回弹簧，、线圈，电磁铁，可动

22、铁心，返回弹簧，、6 6瞬时静瞬时静触点，触点，7 7绝缘件，瞬时动触点，压杆菌，绝缘件，瞬时动触点，压杆菌，1010平衡锤，平衡锤，1111摆动摆动卡板，卡板，1212扇形齿轮，扇形齿轮，1313传动齿轮，传动齿轮，1414主动触点，主动触点，1515主静触点，主静触点，1616标度盘，标度盘，1717拉引弹簧，拉引弹簧，1818弹簧拉力调节器，弹簧拉力调节器，1919摩擦离合器，摩擦离合器，2020主齿主齿轮，轮，2121小齿轮，小齿轮，2222掣轮，掣轮，2323、24-24-钟表机构传动齿轮钟表机构传动齿轮3 3、感应式继电器、感应式继电器 （1 1）基本结构和原理：）基本结构和原理：

23、 感应型电流继电器的动作机构主要由部分套有铜制短路环感应型电流继电器的动作机构主要由部分套有铜制短路环的主电磁铁、瞬动衔铁和可动铝盘等元件组成。的主电磁铁、瞬动衔铁和可动铝盘等元件组成。 当电磁铁线圈电流在一定范围之内时，铝盘由于两个不同当电磁铁线圈电流在一定范围之内时，铝盘由于两个不同相位交变磁通所产生的涡流而转动，经过延时带动接点系统动相位交变磁通所产生的涡流而转动，经过延时带动接点系统动作，电流越大，铝盘转动得越快。作，电流越大，铝盘转动得越快。 （2 2）感应式电流继电器）感应式电流继电器这种继电器具有这种继电器具有瞬动特性瞬动特性和和反时限特性反时限特性。u感应式电流继电器的电流时间

24、特性曲线如图所示。当继电感应式电流继电器的电流时间特性曲线如图所示。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，动作时间越短，这也就是感平方成反比，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应式电流继电器的“反时限特性反时限特性”，如下图所示曲线如下图所示曲线 abcabc，这一特性是其感应元件所产生的。这一特性是其感应元件所产生的。1nqbnt0abcbd10 当继电器线圈电流进一步增大到整定的速断电流当继电器线圈电流进一步增大到整定的速断电流I Iqbqb时，主时，主电磁铁直接吸下瞬

25、动衔铁，使接点闭合，构成电磁铁直接吸下瞬动衔铁，使接点闭合，构成“速动特性速动特性”，如图所示如图所示bbbbd d曲线。曲线。n nqb_qb_-速断电流倍数。速断电流倍数。qbqbopInI六、继电保护用的电流互感器六、继电保护用的电流互感器 多数继电器的输入量为电流及电压，然而，不可能将继电器多数继电器的输入量为电流及电压，然而，不可能将继电器直接作用于强电流、高电压的电力设备上，这就得借助于某直接作用于强电流、高电压的电力设备上，这就得借助于某些设备例如些设备例如电流互感器及电压互感器电流互感器及电压互感器，将强电流、高电压按将强电流、高电压按变比变换为较低的电流、电压，供继电器使用变

26、比变换为较低的电流、电压，供继电器使用。鉴于供电系统中主要是采用电流保护，下面着重对电流互鉴于供电系统中主要是采用电流保护，下面着重对电流互感器的感器的10误差曲线和接线方式介绍。误差曲线和接线方式介绍。1 1、电流误差、电流误差 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k kTATAI I2 2对实际电流对实际电流I I1 1的的相对误差百分值，即相对误差百分值，即100%112TAIIIkI我国规程规定：保护用电流互感器的电流误差范围为我国规程规定：保护用电流互感器的电流误差范围为10%10%。1221TAINKIN为变流比。为变流比。2 2、电流互感器的、电流

27、互感器的10%10%误差曲线误差曲线（1 1）定义：定义：所谓电流互感器的所谓电流互感器的10%10%误差曲线，是指互感器的误差曲线，是指互感器的电流误差为电流误差为10%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 k= I= I1 1/I/I1TA1TA 与二次侧负荷阻抗与二次侧负荷阻抗Z Z2 2的关系曲线。的关系曲线。（2 2）用途：用途：确定发生短路故障时，保证电流误差不超过确定发生短路故障时，保证电流误差不超过10% 的允许二次负荷值；利用的允许二次负荷值；利用10%10%误差曲线选择电流互感误差曲线选择电流互感器并进行校验；器并进行校验；3 3、电流互感器

28、的接线方式、电流互感器的接线方式接线方式接线方式：是指电流保护中的电流继电器与电流互感器二次：是指电流保护中的电流继电器与电流互感器二次绕组的连接方式。绕组的连接方式。接线系数接线系数K Kkxkx：它是流入继电器的电流：它是流入继电器的电流I Ik k与电流互感器二次绕与电流互感器二次绕组电流组电流I ITA.2TA.2的比值，即的比值，即 .2kkxTAIKI常用的接线方式有三种：常用的接线方式有三种：完全星形接线、非完全星形接线、完全星形接线、非完全星形接线、差接法。差接法。（1 1）完全星形接线）完全星形接线u三相三继电器联结方式：三相三继电器联结方式：利用三个电流互感器串接三利用三个

29、电流互感器串接三个电流继电器而成；个电流继电器而成；uKkx =1；u特点特点：这种方式对各种故：这种方式对各种故障都起作用，当短路电流相障都起作用，当短路电流相同时，对所有故障都同样灵同时，对所有故障都同样灵敏，对相间短路动作可靠，敏，对相间短路动作可靠，至少有两个继电器动作。至少有两个继电器动作。u适应场合适应场合：主要用于高压：主要用于高压大电流接地系统，以及大型大电流接地系统，以及大型变压器、电动机的差动保护、变压器、电动机的差动保护、相间保护和单相接地保护。相间保护和单相接地保护。 （2 2）非完全星形接线）非完全星形接线u二相二继电器联结方式；二相二继电器联结方式；uKkx =1；

30、u特点特点：这种方式动作可靠性不如：这种方式动作可靠性不如第一种接线。当第一种接线。当AB或或BC相短路时，相短路时，仅有一个继电器动作；当未装设互仅有一个继电器动作；当未装设互感器的感器的B相发生单相接地故障时，相发生单相接地故障时，保护装置不起作用。仅用两个互感保护装置不起作用。仅用两个互感器和继电器，经济。器和继电器，经济。u适应场合适应场合：用于小接地电流系统用于小接地电流系统作相间短路保护用作相间短路保护用。 （3 3）差接法（两相电流差）差接法（两相电流差）u二相一继电器联结方式，二相一继电器联结方式，流入继电器的电流为两相流入继电器的电流为两相电流互感器二次侧电流之电流互感器二次

31、侧电流之差差 ；uKkx ：不同的短路方式：不同的短路方式具有不同的接线系数。具有不同的接线系数。 接线系数：接线系数：正常运行时：正常运行时：jacIII3jaII/3kxjaKII三相短路时：三相短路时：(3)21(3)22/33/3TAkTAjkTAKXjIIKIKIIIKKIIABAB或或BCBC两相短路时：两相短路时：(or)/1jacackxjaIIIIIKIIACAC两相短路时：两相短路时：(2)21(3)22/22/2TAkTAjkTAKXjIIKIKIIIKKIIB B相发生单相接地短路时：相发生单相接地短路时：A A相或相或C C相发生单相接地短路时：相发生单相接地短路时：

32、0kxK1kxKu特点及适应场合：特点及适应场合：这种接线方式虽然节约投资，但对不同形这种接线方式虽然节约投资，但对不同形式的短路故障，保护装置接线系数和灵敏度也不同，故只适式的短路故障，保护装置接线系数和灵敏度也不同，故只适应与应与10kV10kV以下的小接地电流系统中，作为小容量设备或高压以下的小接地电流系统中，作为小容量设备或高压电动机的保护。电动机的保护。保护性能评价保护性能评价完全星形接线：能保护任何相间短路和单相接地短路；完全星形接线：能保护任何相间短路和单相接地短路；非完全星形接线：非完全星形接线：差接法：差接法：能保护各种相间短路，但在未装设电流能保护各种相间短路，但在未装设电

33、流互感器的一相发生单相接地短路时，保互感器的一相发生单相接地短路时，保护装置不动作。护装置不动作。完全星形接线完全星形接线非完全星形接线非完全星形接线差接法差接法可靠性灵敏性可靠性灵敏性最好最好较好较好差差经济性经济性差差较好较好最好最好适用场合适用场合中性点接地电网中性点接地电网中性点不接地电网中性点不接地电网10kV10kV以下和高压电动以下和高压电动机保护机保护n过电流保护过电流保护n电流速断保护电流速断保护n限时电流速断保护限时电流速断保护n三段式保护三段式保护短路的特点短路的特点电流猛增电流猛增电压突降电压突降电流保护电流保护过电流保护过电流保护电流速断保电流速断保护护定时限过电定时

34、限过电流保护流保护反时限过电反时限过电流保护流保护电流速断电流速断限时电流速断限时电流速断低电压保护低电压保护 当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，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，使断路器跳闸保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，使断路器跳闸或给出报警信号，这种继电保护称为或给出报警信号，这种继电保护称为过电流保护过电流保护。其时限特其时限特性有定时限和反时限两种性有定时限和反时限两种。定时限：需附加时间继电器；定时限：需附加时间继电器；反时限：无需附加时间继电器；反时限：无需附加时间继电器；下面通过保护的工作原理、整定

35、计算动作时限配合等几个下面通过保护的工作原理、整定计算动作时限配合等几个方面对定时限和反时限过电流保护进行分析。方面对定时限和反时限过电流保护进行分析。 所谓定时限，是指过电流保护的动作时限是固定的，与通所谓定时限，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。过其上电流的大小无关。（1）工作原理）工作原理组成：组成：由电流继电器由电流继电器1KA1KA与与2KA2KA、时间继电器、时间继电器KTKT和信号和信号继电器继电器KSKS组成。其中，组成。其中，1KA1KA、2KA2KA是测量元件，用来判断是测量元件，用来判断通过线路电流是否超过预设通过线路电流是否超过预设值；值；KT

36、KT为延时元件，它以适为延时元件，它以适当的延时来保证装置动作有当的延时来保证装置动作有选择性；选择性；KSKS用来发出保护动用来发出保护动作的信号。作的信号。 原理：原理：正常运行时，正常运行时，1KA1KA、2KA2KA、KTKT、KSKS的触点都是断开的，当被的触点都是断开的，当被保护区故障或电流过大时，保护区故障或电流过大时，1KA1KA或或2KA2KA动作，通过其触点起动时间动作，通过其触点起动时间继电器继电器KTKT，经过预定的延时后，经过预定的延时后，KTKT的触点闭合，将断路器的触点闭合，将断路器QFQF的跳的跳闸线圈闸线圈YRYR接通，接通，QFQF跳闸，同时起动了信号继电器

37、跳闸，同时起动了信号继电器KSKS，信号牌掉下，信号牌掉下，并接通灯光或音响信号。这样，不正常状态或故障被切除。并接通灯光或音响信号。这样，不正常状态或故障被切除。 IreYIIop01（2 2）动作电流、返回电流及其整定计算）动作电流、返回电流及其整定计算 所谓定时限，是指过电流保护的动作时限是固定的，与所谓定时限，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。通过其上电流的大小无关。.opkxTAop kII kk动作电流动作电流：能使电流继电器动作的最小电流称为动作电流，能使电流继电器动作的最小电流称为动作电流，以以Iop.k表示。表示。返回电流：返回电流：能使电流继电器返

38、回的最大电流为返回电流，能使电流继电器返回的最大电流为返回电流，以以Ire.k表示。表示。返回系数：返回系数：kre = Ire.k / Iop.k= Ire.1 / Iop.re.1kxTAre kIIkk基本概念基本概念动作电流整定动作电流整定n躲过正常最大工作电流躲过正常最大工作电流I Irmaxrmax，其中包括考虑电动机起动和自，其中包括考虑电动机起动和自启动等因素造成的影响，这时保护装置不应动作。启动等因素造成的影响，这时保护装置不应动作。re.1.maxrII.max.MoprstcIIKIn故障线路的定时限过电流保护在故障切除后，且下一母线故障线路的定时限过电流保护在故障切除后

39、，且下一母线有电动机启动而流过最大负荷电流时，应能可靠返回，即有电动机启动而流过最大负荷电流时，应能可靠返回，即要求保护装置的返回电流满足下式：要求保护装置的返回电流满足下式：re.1st.MkcIK KI.1kst.MoprerecreIK KIIKK则：则：kst.Mop.krekxkxopcTATAkK KkIIIKKK灵敏系数校验灵敏系数校验n按躲过正常最大工作电流按躲过正常最大工作电流I Irmaxrmax整定的过流保护装置，还必须整定的过流保护装置，还必须校验在短路故障时保护装置的灵敏系数，即在它的保护区发校验在短路故障时保护装置的灵敏系数，即在它的保护区发生短路时，能否可靠动作。

40、生短路时，能否可靠动作。op)2(minksIIk 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 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。对于中性点不接地的供电系统，最小短路电流出现在最小运行方式下末不接地的供电系统，最小短路电流出现在最小运行方式下末端两相短路时的短路电流端两相短路时的短路电流 ，故，故)2(minkI（3 3）动作时限的配合）动作时限的配合 为了保证动作的选择性，过流保护的为了保证动作的选择性，过流保护的动作时间沿线路的纵向按动作时间沿线路的纵向按阶梯阶梯原则整定

41、原则整定，时限的整定一般从距电源最远的保护开始。，时限的整定一般从距电源最远的保护开始。 图图4-9为一单端电源供电线路，当为一单端电源供电线路，当k点发生短路故障时，点发生短路故障时，设置在定时限过电流装置设置在定时限过电流装置I中的过电流继电器和装置中的过电流继电器和装置II中的过电流继电器等都将同时动作，但根据保护动作选中的过电流继电器等都将同时动作，但根据保护动作选择性要求，应该由距离择性要求，应该由距离k点最近的保护装置点最近的保护装置I动作使断路动作使断路器器QF1跳闸，故保护装置跳闸，故保护装置I中时间继电器的整定值应比中时间继电器的整定值应比装置装置II的时间继电器整定值小一个

42、的时间继电器整定值小一个 值。同理能推出装值。同理能推出装置置II的时间继电器又比装置的时间继电器又比装置III的时间继电器小的时间继电器小 值等。值等。设设 ，则，则 ， 。考虑到保护装置动。考虑到保护装置动作时间有一定的误差，断路器动作需要一定的时间，并作时间有一定的误差，断路器动作需要一定的时间，并计及一定的时间裕度，过电流保护的时限计及一定的时间裕度，过电流保护的时限 一般确定在一般确定在0.50.7s之间，对于微机型过电流保护，可取之间，对于微机型过电流保护，可取 =0.35s。 t01tt ttt02ttt203ttt 定时限过电流保护缺陷定时限过电流保护缺陷：供电系统中越靠近电源

43、的保护动作：供电系统中越靠近电源的保护动作时间越长，这对有些系统的安全稳定是很不利的。时间越长，这对有些系统的安全稳定是很不利的。 解决方法：解决方法：为克服上述缺点，可以采用动作时间与流过继电为克服上述缺点，可以采用动作时间与流过继电器中电流的大小有关的动作时限特性，当电流大时保护的动器中电流的大小有关的动作时限特性，当电流大时保护的动作时限短，而电流小时动作时限长，此即作时限短，而电流小时动作时限长，此即反时限反时限。（1）工作原理）工作原理组成：组成：1KA、2KA带有瞬时动作元件的反时限过电流继电器，其带有瞬时动作元件的反时限过电流继电器，其本身动作带有时限并有动作指示掉牌信号，所以回

44、路不需接时间本身动作带有时限并有动作指示掉牌信号，所以回路不需接时间继电器和信号继电器。继电器和信号继电器。原理：原理：当线路有故障时，继电器当线路有故障时，继电器1KA、2KA动作，经过一定时限动作，经过一定时限后，其常开触点闭合，常闭触点断开，这时断路器的交流操作跳后，其常开触点闭合，常闭触点断开，这时断路器的交流操作跳闸线圈闸线圈1YR、2YR通电动作，断路器跳闸，切除故障部分，同时，通电动作，断路器跳闸，切除故障部分，同时，其信号牌自动掉下，指示保护装置已经动作。当故障切除后，继其信号牌自动掉下，指示保护装置已经动作。当故障切除后，继电器返回，其信号牌需手动复位。电器返回，其信号牌需手

45、动复位。 (2) 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 图图4-11 反时限过电流保护动作时限反时限过电流保护动作时限a) 短路点距离与动作时间的关系短路点距离与动作时间的关系 b) 反时限动作特性曲线反时限动作特性曲线 具体步骤：具体步骤：1) 根据已知的保护装置根据已知的保护装置I的继电器动作电流的继电器动作电流 和动作时限，和动作时限，选择相应的电流继电器的动作特性曲线，如图选择相应的电流继电器的动作特性曲线，如图4-11b中的曲中的曲线。线。 op KII 根据根据n1就可以在保护装置就可以在保护装置I的继电器电流时间特性的继电器电流时间特性曲线上查到保护装置曲线上查到保护装置I在在k1点短路时的实际动作时间点短路时的实际动作时间t1，而线路而线路l1中其它各点短路时，保护装置中其它各点短路时，保护装置I的动作时间可以的动作时间可以用同样的方法求得。即得到了线路用同样的方法求得。即得到了线路l1中各点短路时保护中各点短