第7章-工厂供电系统的继电保护课件

主要内容

继电保护的基本知识；工厂高压线路的继电保护；★工厂电力变压器的继电保护；★高压电动机的继电保护；微机继电保护简介。

第七章工厂供电系统的继电保护

主要内容继电保护的基本知识；第七章工厂供电第一节

工厂供电系统过电流保护的任务和类型供电系统运行状态：正常运行（U,I,f值都在规定的范围内）故障状态（短路，断路）不正常运行状态（过负荷，频率过高或过低）

第一节

工厂供电系统过电流保护的任务和类型供电系统运行状短路：不同电位的带电导体之间

或带电导体和大地之间的短接。短路的后果：√很大的短路电流→损坏设备

√短路点附近的节点电压急剧下降→影响用户用电过负荷的后果

√电气元件过热→加速绝缘老化

√可能发展成故障。过电流保护装置：装设于被保护元件上，能够反应电气元件发生故障或不正常运行状态，并使线路从电源断开的自动装置。

第一节

工厂供电系统过电流保护的任务和类型短路：不同电位的带电导体之间第一节

工厂供电系统过电流保工厂供电系统过电流保护装置类型

熔断器保护：作短路保护断流能力小，选择性差，更换熔体才能恢复供电；不能用于供电可靠性要求高的场所。低压断路器保护：（低压自动开关保护）

作短路保护和过负荷保护，低电压和失压保护；

用于可靠性要求较高、操作灵活方便的低压供配电系统。继电保护：继电保护装置跳闸指令断路器→跳闸

可靠性要求较高，自动化程度较高的供配电系统。第一节

工厂供电系统过电流保护的任务和类型工厂供电系统过电流保护装置类型第一节

工厂供电系统过电流一、继电保护装置的基本任务和基本要求

1、继电保护装置的基本任务继电保护装置：

第二节继电保护的基本知识

一、继电保护装置的基本任务和基本要求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。自动、迅速、有选择地将故障元件从供电系统切除，使故障元件免于继续遭受短路电流的破坏，并保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。

反应电气元件的不正常运行状态，发出信号、自动减负荷切除不正常运行的电气元件与电力系统的其他自动化装置配合，提高供电的可靠性

（自动重合闸）一、继电保护装置的基本任务和基本要求第二节继电保护的选择性

指当系统中发生故障时，应由距离故障点最近的保护装置动作，仅将故障元件从系统中切除，使停电范围尽量小，保证非故障元件仍然继续安全运行。

“选择性动作”

“非选择性动作”或“失去选择性”

第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本要求k点故障QF2动作选择性第二节继电保护的基本知识

二、对继电选择性

K1点短路时，保护只跳开1QF和2QF。K3点短路，断路器1QF～6QF均有短路电流，保护只应跳6QF。K3点短路时，若6QF因本身失灵或保护拒动而不能跳开，此时5QF的保护应使5QF跳闸，称为远后备保护。

第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本要求选择性第二节继电保护的基本知识

二、对继电速动性

快速切除故障的好处减少用户在电压降低情况下工作时间减小故障元件的损坏程度提高系统并列运行的稳定性注意：必须在满足选择性的基础上第二节继电保护的基本知识

二、

对继电保护装置的基本要求速动性第二节继电保护的基本知识

二、第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本要求灵敏性

指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。影响因素短路点的位置短路类型短路点过渡电阻衡量参数：灵敏度系数

=最小短路电流/保护动作电流第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本要求可靠性---不拒动、不误动

提高可靠性的措施：高质量的元件合理的接线方案合理进行整定四个方面相互联系又相互矛盾。可靠性最重要。灵敏性直接影响可靠性。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理配合实现，能最大限度地减小停电范围。第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本第二节继电保护的基本知识

三、继电保护装基本基本工作原理反应电气量变化的主要特征及保护方式

电流增大→过电流保护、电流速断保护电压降低→低电压保护电压与电流的比值变化→距离保护电压与电流之间的相位角发生变化→方向保护反应非电气量变化的保护方式故障时变压器油分解所产生的气体→瓦斯保护电动机绕组温度的升高→过负荷保护或过热保护第二节继电保护的基本知识

三、继电保护装基本基第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器概述

基本构成单元----继电器（relay）一种在其输入的物理量（电气量或非电气量）达到规定的值时，其电气输出电路被接通或被分断的自动电器。

电流继电器时间继电器信号继电器中间继电器第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器

继电器分类：按其输入的物理量分：电气继电器、非电气量继电器按其用途：保护继电器、控制继电器保护继电器（protectiverelay）分类按功能：测量继电器、有无继电器（时间继电器、信号继电器、中间继电器）

第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器

电磁型电流继电器

--输入电流—

接于电流互感器二次侧

当通入电流>动作电流继电器的触点接通，称为“继电器动作”

当通入电流﹤返回电流继电器的触点断开，称为“继电器返回”

返回系数

<1

（不应低于0.85）

线圈触点内部结构接线端子第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型电流继电器

----做电流保护测量元件常闭触点线圈常开触点图形符号内部接线

动作电流调整方法：①调整弹簧的拉力②改变内部线圈的连接关系（串联、并联）

第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型电压继电器

---输入电压---接于电压互感器二次侧

---分过电压继电器和低电压继电器

---

做电压保护测量元件低电压继电器动作电压()-----使低电压继电器动作的最高电压；低电压继电器的返回电压

()----低电压继电器动作后，使其返回原来状态的最低电压。

返回系数>1（应不大于1.25）第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型时间继电器

---（KT)

线圈接入工作电压时，要经过设定的延时闭合其触点。其延时范围可以调节（延时或瞬时闭合）线圈断电时，时间继电器触点返回原来的位置

（延时或瞬时）

装设目的----获得需要的延时，保证保护装置动作的选择性

第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型信号继电器

---

（KS)---作为保护动作的指示器动作后发出灯光或音响信号动作后不能自动复位，需要值班人员手动复归

(a)内部接线(b)图形符号

第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型中间继电器

---

（KM)

功能：扩充保护装置出口继电器的接点数量；扩充保护装置出口继电器的容量；使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.4～0.8S)。

(a)内部接线(b)图形符号第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器感应式电流继电器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，

----“反时限特性”。当继电器线圈电流进一步增大到整定的速断电流Iqb时---“电流速断特性”。速断电流Iqb是指使电流速断元件动作的最小电流。速断电流倍数反时限特性电流速断特性第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器感应式电流继电器

(a)内部接线(b)图形符号第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第三节继电保护装置的接线方式

继电保护的接线方式

保护继电器与电流互感器之间的连接方式。工厂供电系统中主要有两相两继电器式接线两相一继电器式接线三相星形接线接线系数指通过继电器的电流IKA与电流互感器二次电流I2的比值，第三节继电保护装置的接线方式

继电保护的接线方式第三节继电保护装置的接线方式

两相两继电器式接线（不完全星形接线）

①A、C两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。

②可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障。

接线系数=1

第三节继电保护装置的接线方式两相两继电器式接线（不完第三节继电保护装置的接线方式

两相电流差接线方式（两相一继接线）由两台电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流为：各种运行情况接线系数不同。第三节继电保护装置的接线方式

两相电流差接线第三节继电保护装置的接线方式

三相完全星形接线方式三台电流互感器与三只继电器对应连接。可以反映任何形式短路故障。所用保护元件最多。接线系数=1第三节继电保护装置的接线方式

三相完全星形接线方式第四节工厂高压线路的继电保护装置

一、3-6kV工厂高压线路的主要故障类型和保护配置1．相间短路：通常装设两段式的电流保护；2单相接地短路:可以装设绝缘监视装置，或利用零序电流构成有选择的接地保护；3．过负荷：过负荷保护，通常动作于信号。

第四节工厂高压线路的继电保护装置

一、3-6kV工厂高第四节工厂高压线路的继电保护装置

二、线路相间短路的保护

带时限的过电流保护定时限过电流保护

动作时限一经整定就是一个定值，不随输入电流的大小而变化反时限过电流保护

动作时限随输入电流的大小而变化，输入的电流越大，动作时限越短，输入的电流越小，动作时限越长

第四节工厂高压线路的继电保护装置

二、线路相定时限过电流保护的原理接线电流继电器KA1与KA2、时间继电器KT和信号继电器KSKA1、KA2是测量元件，用来判断通过线路电流是否超过预设值；KT为延时元件，它以适当的延时来保证装置动作有选择性；KS用来发出保护动作的信号。定时限过电流保护的原理图

第四节工厂高压线路的继电保护装置

二、线路相间短路的保护定时限过电流保护的原理接线定时限过电流保护的原理图第四节定时限过电流保护的展开图展开图:将直流回路和交流回路分开绘制，即将继电器的线圈和触点分别画在不同的电路图中，；分为交流回路展开图、直流回路展开图，信号回路

。定时限过电流保护的原理图

第四节工厂高压线路的继电保护装置

二、线路相间短路的保护定时限过电流保护的展开图定时限过电流保护的原理图第四节

第四节工厂高压线路的继电保护装置

定时限过电流保护动作电流整定正常情况下过电流保护绝对不动作，保护装置的起动电流须大于该线路上的最大负荷电流：线路外部故障切除后，电压恢复时出现最大负荷电流保护应可靠返回

：返回电流与动作电流之间有定时限过电流保护动作电流

线路最大负荷电流，通常（1.5-3）IN大于1的可靠性系数，对DL型电流继电器取1.2；对GL型电流继电器取1.3；返回系数，对DL型电流继电器取0.85～0.9；对GL型电流继电器取0.8第四节工厂高压线路的继电保护装置

接线系数，对三相星形和两相两继式接线取1，对两相一继式接线取第四节工厂高压线路的继电保护装置

定时限过电流保护动作电流整定

继电器的动作电流为

电流互感器变比接线系数，对三相星形和两相两继式接线取1，对两相一继式接线取第四节工厂高压线路的继电保护装置

定时限过电流保护动作时限整定

各级过电流保护的动作时限按阶梯原则来整定。

为了保证前后两级保护动作的选择性，后一级线路k点三相短路时，前一级保护动作时间应比后一级保护动作时间要大一个时间差，对定时限保护，一般取0.5s（微机型过电流保护，常取0.35s）。

第四节工厂高压线路的继电保护装置

定时限过电流第四节工厂高压线路的继电保护装置

定时限过电流保护动作时限整定当保护的下一级有多条分支线时，则该定时限过电流保护的动作时限应比下一级所有分支线的定时限过电流保护时限均要长一个Δt，这样才能保证其与下一级所有分支线动作的选择性。

t1=Δt+max{t2,t3}第四节工厂高压线路的继电保护装置

定时限过电流第四节工厂高压线路的继电保护装置

反时限过电流保护动作时限整定

a)短路点距离与动作时间的关系b)反时限动作特性曲线I与II整定配合点第四节工厂高压线路的继电保护装置

反时限过电流第四节工厂高压线路的继电保护装置

反时限过电流保护动作时限整定

反时限过电流保护整定步骤1）保护装置Ⅰ和Ⅱ动作电流Iop.kI和Iop.kⅡ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，首先应从距离电源最远的保护装置Ⅰ开始。2)根据已知的保护装置Ⅰ的继电器动作电流Iop.kI和动作时限，选择相应的电流继电器的动作特性曲线。3)根据线路l1首端k1点的短路电流，计算出保护装置Ⅰ的继电器动作电流倍数n1=Ik1(3)/IopkⅠ。根据n1在保护装置Ⅰ的特性曲线上查到保护装置Ⅰ在k1点短路时的实际动作时间t1，而线路l1其他各点短路时，保护装置Ⅰ的动作时间可以用同样的方法求得。这样便可画出线路l1中各点短路时保护装置Ⅰ的动作时间曲线。如图中曲线1所示。第四节工厂高压线路的继电保护装置

反时限过电流保护4)根据k1点短路时流经保护装置Ⅱ的继电器的电流，计算出动作电流倍数n2当k1点短路时，保护装置Ⅱ也将起动，为了满足保护装置动作的选择性，保护装置Ⅱ所需的动作时限t2应比保护装置I的动作时限大一个时限⊿tn2和t2的坐标交点为P，过P的特性曲线②为保护装置Ⅱ的继电器动作特性曲线。由曲线②又可得线路上其他各点短路时保护装置Ⅱ的时限特性，如图a中的曲线2。从图中可知：当k1点发生短路时，其∆t较线路l1上其他各地短路时小，所以，如果k1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，这也是选择该点为配合点的原因。第四节工厂高压线路的继电保护装置

反时限过电流保护动作时限整定

4)根据k1点短路时流经保护装置Ⅱ的继电器的电流，过电流保护的灵敏度用灵敏度系数来衡量，

在对灵敏度进行校验时，应取对保护最不利的情况，故障点取在被保护线路末端，即运行方式取最小运行方式，

故障类型取两相短路.

作主保护和近后备保护时要求≥1.5；

在作远后备时要求≥1.2。

按照躲开最大负荷电流整定的过电流保护，在校验作为远后备的灵敏度时，往往不能满足要求。

采用低电压启动的过电流保护（低电压闭锁的过电流保护）

第四节工厂高压线路的继电保护装置

过电流保护的灵敏度及提高灵敏性的措施

过电流保护的灵敏度用灵敏度系数来衡量，第四节工厂高压线路

第四节工厂高压线路的继电保护装置

过电流保护的灵敏度及提高灵敏性的措施

低电压继电器的常闭触点触点与过电流继电器的触点串联，形成“与”门。正常运行时，母线电压接近额定电压，低电压继电器的常闭触点是断开的，所以即使过电流继电器由于过负荷而误动，时间继电器的线圈接通电源的通路仍然是断开的，其触点不会闭合，也就不会启动跳闸回路。动作电流提高了过电流保护的灵敏性。低电压闭锁的过电流保护原理接线图

2触点串联计算电流第四节工厂高压线路的继电保护装置

过电流保低电压元件的动作电压低电压继电器二次侧动作电压

第四节工厂高压线路的继电保护装置

过电流保护的灵敏度及提高灵敏性的措施

母线正常最低工作电压，取（0.85～0.95）UN低电压闭锁装置的可靠性系数，可取1.2低电压继电器的返回系数，一般取1.25电压互感器的变比低电压元件的动作电压第四节工厂高压线路的继电保护装置定时限过电流保护的优点：动作时间准确，容易整定。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长。定时限过电流保护的缺点：继电器数目较多，接线较复杂。继电器触点容量小。在靠近电源处短路时，保护装置的动作时间太长。反时限过电流保护的优点：综合电流继电器、时间继电器的功能，使继电器的数量大大减少，简化了接线。反时限过电流保护缺点：动作电流整定配合较麻烦，误差比较大；短路电流小时，动作时间可能很长，延误故障的切除；同样存在离电源端越近动作时间越长的问题。第四节工厂高压线路的继电保护装置

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：动作时间准确，容易整定。不论短路电流

带时限的过电流保护动作时限按阶梯形原则整定，当线路串联级数较多时，远离终端也就是靠近电源端的线路其动作时限往往较长，GB50062-92规定，当过电流保护的动作时限超过0.5-0.7s时，应装设瞬时电流速断保护。反应于电流的增大而瞬时动作的保护称为瞬时电流速断保护。

第四节工厂高压线路的继电保护装置

瞬时电流速断保护

带时限的过电流保护动作时限按阶梯形原则整定，当线路第四节

组成：定时限过电流保护：

KA1、KA2，KT，KS1。电流速断保护：

KA3、KA4，KS2，KM。

采用两相两继电器接线。第四节工厂高压线路的继电保护装置

瞬时电流速断保护

瞬时电流速断保护和定时限过电流保护原理接线图

定时限过电流电流速断组成：第四节工厂高压线路的继电保护装置

瞬时电流速断保护由于没有时限，只能靠动作电流保证选择性。要求线路末端k1点故障保护1动作，而下一条线路首端k2点故障保护1不动作。由于误差影响，k1点和k2点短路时，流过保护1的电流非常接近，保护1很难区分k1点和k2点的故障。对策：适当缩小保护1瞬时电流速断保护的保护范围，使保护范围不能达到全长。

第四节工厂高压线路的继电保护装置

瞬时电流速断保护

电流速断保护的动作电流整定和保护范围

瞬时电流速断保护由于没有时限，只能靠动作电流保证选择性。第四电流要躲开被保护线路末端可能出现的最大短路电流

保护范围达不到全长，在线路末端有死区。

LMax---最大保护范围；

LMin---最小保护范围

第四节工厂高压线路的继电保护装置

瞬时电流速断保护—动作电流整定

电流速断保护的动作电流整定和保护范围

保护区死区可靠系数，对DL型继电器，取1.2-1.3；对GL型继电器，取1.4-1.5。电流要躲开被保护线路末端可能出第四节工厂高压线路的继电保瞬时电流速断保护的灵敏度---系统最小运行方式下，发生两相短路时，校验其最小保护范围占线路全长的百分数是否满足要求。要求Lmin%≥15%

。还可用灵敏度系数衡量

第四节工厂高压线路的继电保护装置

瞬时电流速断保护—

灵敏度

线路首端在系统最小运行方式下的两相短路电流瞬时电流速断保护的灵敏度---系统最小运行方式下，发生两相短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“死区”。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。或者采用其他新的保护。第四节工厂高压线路的继电保护装置

瞬时电流速断保护—

灵敏度

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工厂供电系统单相接地故障特点中低压电力系统中性点一般不接地或经消弧线圈接地，单相接地故障时，只有很小的接地电容电流，称之为小电流接地系统。相间电压仍然对称，不影响对负荷正常供电，所以一般允许带接地故障继续运行1-2个小时。故障相对地电压变为0，非故障相对地电压由原来的相电压升为线电压，对绝缘造成威胁。在发生单相接地后要及时发出信号。第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接地保护

工厂供电系统单相接地故障特点第四节工厂高压线路的继电保护第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接地保护

中性点不接地系统单相接地故障的特点正常运行时，各相均有幅值相等的对地电容电流，其相量和为零。系统中没有零序电压或只有很小的偏移电压。

第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接中性点不接地系统单相接地故障的特点当A相接地时A相的对地电压为零，B、C两相对地电压升高为原来的倍，中性点对地电位升至相电压，它们的对地电容电流各升高至原来的倍。单相接地故障后，整个系统都会出现零序电压，幅值等于相电压，方向与故障相原相电压的方向相反，在忽略线路电阻的情况下，线路各处的零序电压大小相等；系统中非故障线路的零序电流为本身的对地电容电流，方向为由母线流向线路；系统中故障线路的零序电流等于所有非故障线路的零序电流之和，其方向为由线路流向母线。第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接地保护

非故障相对地电压非故障相对地电压中性点不接地系统单相接地故障的特点第四节工厂高压线路的继

三个单相电压表，测量三相的对地电压

三个单相电压互感器二次侧接成开口三角形或三相五柱式电压互感器的辅助二次绕组接成开口三角形来得到零序电压以上的接地保护无选择性第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接地保护

---绝缘监视装置

第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相零序电流的提取--零序电流互感器当三相线路有电流流过时，每相在铁芯中感应磁通，三相导线形成的和磁通即为零序磁通，零序磁通在二次绕组中感应的电流为零序电流。

结构简单，没有不平衡电流，广泛应用于电缆线路上。第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接地保护---零序电流保护

零序电流互感器

零序电流的提取--零序电流互感器第四节工厂高压线路的继电零序电流的提取--零序电流过滤器三个同型号的电流互感器一次侧分别接三相电流，并同极性并联接线，在公共的二次侧引出线上可得到零序电流。会有不平衡电流输出。整定保护动作值时，要保证正常运行和范围外故障时保护不会因不平衡电流误动作。用于架空线路上。第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接地保护---零序电流保护

零序电流过滤器零序电流的提取--零序电流过滤器第四节工厂高压线路的继电零序电流保护的基本原理发生单相接地故障后，非故障线路的零序电流-----本身的对地电容电流，故障线路的零序电流------所有非故障线路的零序电流之和第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接地保护---零序电流保护

零序电流保护的基本原理第四节工厂高压线路的继电保护装置

中性点不接地系统零序电流保护动作值的整定

—其他线路发生故障时，在被保护线路首端流过的零序电容电流，大小为线路正常运行时，每相对地电容电流的3倍。

—可靠性系数。考虑躲过被保护线路发生相间短路时出现的不平衡电流，若保护瞬时动作时，取4-5；

保护延时动作时，取1.5-2。第四节工厂高压线路的继电保护装置

三、工厂高压线路单相接地保护---零序电流保护

中性点不接地系统零序电流保护动作值的整定第四节工厂高压线采用单相式接线延时动作于信号动作电流按线路的计算电流整定

---可靠性系数，取1.2-1.3---电流互感器变比

动作时间一般整定为10-15s

第四节工厂高压线路的继电保护装置

四、工厂高压线路过负荷保护

线路过负荷保护原理接线图采用单相式接线第四节工厂高压线路的继电保护装置

四第五节电力变压器的继电保护

一、电力变压器的常见故障和保护配置

变压器故障及不正常工作状态变压器故障不正常工作状态内部故障线圈的相间短路、匝间或层间短路、单相接地短路等。

外部故障套管及引出线的相间短路和单相接地。

过负荷、温升过高以及油面下降超过了允许程度等。

第五节电力变压器的继电保护

一、电力变压器的常见故障

变压器保护配置(1)差动保护或电流速断保护反应变压器的内、外部故障，瞬时动作于跳闸。(2)瓦斯保护

反应变压器的内部故障或油面降低，瞬时动作于信号或跳闸。(3)过电流保护反应变压器外部短路引起的过电流，带时限动作于跳闸，可为上述保护的后备。(4)过负荷保护反应过载而引起的过电流，一般作用于信号。(5)温度保护反应变压器油、绕组温度升高或冷却系统的故障，动作于信号或跳闸。第五节电力变压器的继电保护

一、电力变压器的常见故障和保护配置

变压器保护配置第五节电力变压器的继电保护

变压器的过电流保护装置的接线、工作原理和线路过电流保护的接线、工作原理基本相同。变压器过电流保护继电器的动作电流为

—

变压器最大负荷电流，通常（1.5-3），这里为变压器的一次侧额定电流；

—

大于1的可靠性系数—

返回系数

—

接线系数—

电流互感器变比

第五节电力变压器的继电保护

二、电力变压器的电流保护

变压器的过电流保护装置的接线、工作原理和线路过电流保护的接线变压器过电流保护继电器的动作时限与线路过电流保护相同，按阶梯形原则整定变压器过电流保护的动作时限应比变压器二次侧线路的过电流保护的最大时限大一个Δt，一般取0.5-0.7s。灵敏度校验

要求灵敏度系数不小于1.5。如果灵敏度不满足要求，可以采用低电压闭锁的过电流保护。

第五节电力变压器的继电保护

二、电力变压器的电流保护

变压器过电流保护继电器的动作时限第五节电力变压器的继变压器电流速断保护的组成、基本原理，与线路的电流速断保护相同

动作电流整定

—变压器二次侧母线在系统最大运行方式下三相短路时流过变压器的电流。

灵敏度校验≥2

若电流速断保护灵敏度不满足要求，应装设差动保护

第五节电力变压器的继电保护

二、电力变压器的电流速断保护

变压器电流速断保护的组成、基本原理，与线路的电流速断保护相同运行中可能出现过负荷的变压器应装设过负荷保护其接线、工作原理与线路过负荷保护相同动作电流按变压器额定电流整定动作时间一般整定为10-15s第五节电力变压器的继电保护

二、电力变压器的过负荷保护

运行中可能出现过负荷的变压器应装设过负荷保护第五节第五节电力变压器的继电保护

二、电力变压器的过负荷保护

电力变压器定时限过电流保护、电流速断保护和过负荷保护综合电路图

第五节电力变压器的继电保护

二、电力变压器的轻瓦斯：反应油面降低，匝数很少的匝间故障重瓦斯：严重故障跳闸特点：内部保护之一，反应油箱内部故障H2：潮气CO、CO2：固体绝缘材料分解C2H2(乙炔)：放电故障CH4（甲烷）、C2H4（乙烯）：过热性通过瓦斯气体分析，诊断变压器潜伏性故障对于容量在800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的户内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的瓦斯保护

轻瓦斯：反应油面降低，匝数很少的匝间故障第五节电力变第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的瓦斯保护

瓦斯继电器瓦斯继电器在油浸式变压器上的安装油枕第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的瓦斯保护

变压器正常运行时，上、下两对触点均断开。变压器内部发生轻微故障时，上接点闭合而接通信号回路，称之为“轻瓦斯动作”。变压器内部发生严重故障时，下接点闭合而接通信号回路，这称之为“重瓦斯动作”。如果变压器油箱漏油，使得瓦斯继电器内的油也慢慢流尽，先是继电器的上油杯下降，发出信号，接着继电器的下油杯下降，使断路器跳闸。上油杯下油杯第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的瓦斯保护

变压器内部轻微故障时，瓦斯继电器KG动作，上触点闭合，发出轻瓦斯动作预告信号。当变压器内部发生严重故障时，瓦斯继电器KG下触点闭合，起动中间继电器KM，使断路器跳闸线圈YR动作，断路器跳闸，同时信号继电器KS发出重瓦斯跳闸信号。油浸式电力变压器瓦斯保护接线图第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的瓦斯保护

为避免重瓦斯动作时，瓦斯继电器因油气混合物冲击引起下触点“抖动”，利用中间继电器触点1-2进行“自保持”，以保证断路器可靠跳闸。变压器在运行中进行滤油、加油、换硅胶时，必须将重瓦斯经切换片XB改接信号灯HL，防止重瓦斯误动作，断路器跳闸。油浸式电力变压器瓦斯保护接线图

自保持回路第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的瓦斯保护

1、优点：灵敏度高，接线简单，能反应油箱内任何故障。2、缺点：动作速度慢，仅能反应油箱内故障，不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上的故障。瓦斯保护可作为变压器的主保护之一。需要和其他种类的保护配合使用。第五节电力变压器的继电保护

三、电力变压器的

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动保护

电流速断保护动作迅速，但有保护“死区”，过电流保护虽然能保护整个变压器，但动作延时较大，瓦斯保护虽然动作灵敏，但它也只能保护变压器油箱内部故障。GB50062-2008规定10000kV•A及以上单独运行的变压器和6300kV•A及以上并列运行的变压器，应装设差动保护；6300kV•A及以上单独运行的重要变压器，也可以装设差动保护；当电流速断保护灵敏度不满足要求时，宜装设差动保护。

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动保护—

基本原理

在变压器正常运行或保护范围外k1点短路时，变压器一、二侧电流方向在图中标出，此时应使差动保护不动作，理想情况下，应使流入继电器KA的电流为零。即

=0，即也就是因，变压器正常运行或保护范围外短路时差动保护不动作的条件为

TA1一次侧电流TA1二次侧电流TA2一次侧电流TA2二次侧电流第五节电力变压器的继电保护

四、电力变保护范围内故障时，对工厂内的单侧变压器，及变为零，所以，超过继电器KA的动作电流，使KA瞬时动作，通过出口继电器KM使断路器QF1、QF2跳闸，切除故障变压器，同时通过信号继电器KS1、KS2发出信号。

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动保护—基本原理

保护范围内故障时，对工厂内的单第五节电力变压器的

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动保护--不平衡电流及其限制方法1．变压器联结组别引起的不平衡电流

变压器两侧出线电流之间有30°的相位差星形侧引出线电流三角形侧引出线电流第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动保护--不平衡电流及其限制方法1．变压器联结组别引起的不平衡电流

两侧电流互感器采用图中接法变压器两侧电流互感器的二次侧电流相位相同星形侧TA引出线电流Δ形侧TA引出线电流第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动保护--不平衡电流及其限制方法

2．由电流互感器实际变比与计算变比不同产生的不平衡电流

为使正常运行或保护范围外短路时差动保护不动作，变压器两侧电流互感器的变比和变压器的变比之间应满足，但是实际电流互感器的变比是标准的，所以实际变比与计算变比往往不同，这样会产生不平衡电流。可利用自耦电流互感器或利用差动继电器的平衡线圈消除此不平衡电流

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动保护--不平衡电流及其限制方法

3．由变压器励磁涌流引起的不平衡电流变压器的励磁电流在正常运行时很小，只有变压器额定电流的（2～6）%，产生的不平衡电流很小，基本不会对差动保护产生影响。当变压器空载投入或外部故障切除电压恢复过程中，在一次绕组中会产生很大的励磁电流，可达到变压器额定电流的（2～6）倍，称为励磁涌流。励磁涌流只流经变压器一次绕组，很难感应到二次侧，绝大部分成为不平衡电流励磁涌流含有数值很大的非周期分量和高次谐波可以利用速饱和电流互感器或差动继电器的速饱和铁芯减小励磁涌流引起的不平衡电流对差动保护的影响第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动保护--不平衡电流及其限制方法

4．由于电流互感器误差引起的不平衡电流变压器各侧电压等级和额定电流不同，因而采用的电流互感器型号不同，它们的特性差别较大，故引起较大的不平衡电流。减小措施：采用高精度的电流互感器；尽量减小电流互感器二次负荷。5．由变压器有载调压引起的不平衡电流有载调压实际上是调整变压器的变比，在运行中不可能随变压器分接头改变而重新调整继电器的参数引起的不平衡电流要在整定计算时考虑躲过

第五节电力变压器的继电保护

四、电力变压器的差动

第五节电力变压器的继电保护

五、电力变压器单相接地保护

电力变压器单相接地保护主要形式变压器低压侧装设三相均带过电流脱扣器的低压断路器保护电力变压器低压侧三相均装设熔断器保护在变压器低压侧中性点引出线上装设零序电流保护第五节电力变压器的继电保护

五、电力变压器单相接

第五节电力变压器的继电保护

五、电力变压器单相接地保护

电力变压器零序电流保护动作电流按躲过变压器低压侧最大不平衡电流整定

—不平衡系数，一般取为0.25

—可靠性系数，可取1.3动作时间一般取0.5-0.7s变压器零序电流保护原理接线图第五节电力变压器的继电保护

五、电力变压器单相接

第六节高压电动机的继电保护

一、高压电动机的常见故障和保护配置

定子绕组相间短路→电流速断保护或纵差动保护单相接地短路→单相接地电流大于5A时，单相接地保护→单相接地电流小于5A时，绝缘监视装置

过负荷→过负荷保护

低电压→高压电动机应装设低电压保护

第六节高压电动机的继电保护

一、高压电动机的常

第六节高压电动机的继电保护

二、高压电动机的相间短路保护和过负荷保护

高压电动机的相间短路保护—

电流速断保护动作电流

—

电动机的最大起动电流

—可靠性系数，DL型电流继电器取1.4-1.6，GL型电流继电器取1.6-2

第六节高压电动机的继电保护

二、高压电动机的相

第六节高压电动机的继电保护

二、高压电动机的相间短路保护和过负荷保护

高压电动机的相间短路保护

纵差动保护

-电动机额定电流

-可靠性系数，对DL型电流继电器取1.5-2采用两相两继电器式接线高压电动机纵差动保护接线图第六节高压电动机的继电保护

二、高压电动机的相高压电动机的过负荷保护动作电流

动作时限，应大于电动机起动所需要的时间，一般取为10-16s

第六节高压电动机的继电保护

二、高压电动机的相间短路保护和过负荷保护

高压电动机单相接地保护接线图高压电动机的过负荷保护第六节高压电动机的继电保动作电流

--可靠性系数，取4-5

第六节高压电动机的继电保护

三、高压电动机的接地保护

高压电动机单相接地保护接线图

动作电流第六节高压电动机的继电保护

三、高压

常规电磁或感应式保护难以满足可靠性要求没有自诊断功能，元件损坏不能及时发现，易造成严重后果；动作速度慢，一般超过0.02s；定值整定和修改不便，准确度不高；难以实现复杂和智能算法；体积大、元件多、维护工作量大。

第七节

配电系统微机保护

常规电磁或感应式保护难以满足可靠性要求第七节

常规电磁或感应式保护难以满足可靠性要求没有自诊断功能，元件损坏不能及时发现，易造成严重后果；动作速度慢，一般超过0.02s；定值整定和修改不便，准确度不高；难以实现复杂和智能算法；体积大、元件多、维护工作量大。

第七节

配电系统微机保护

常规电磁或感应式保护难以满足可靠性要求第七节微机保护的优点利用微处理器及其外围器件，具有强大的计算、数据处理、存储能力，能实现任何复杂原理的保护；可以实现自检，可靠性高；易于维护，易于实现标准化批量生产。

第七节

配电系统微机保护

微机保护的优点第七节配电系统微机保护配电系统微机保护的功能保护功能测量功能自动重合闸功能人机对话功能自检功能事件记录功能断路器控制功能通信功能实时时钟功能

第七节

配电系统微机保护

配电系统微机保护的功能第七节配电系统微机保护微机保护装置的硬件结构

第七节

配电系统微机保护

微机保护装置的硬件结构第七节配电系统微机保护微机保护装置的软件系统

第七节

配电系统微机保护

微机保护装置的软件系统第七节配电系统微机保护微机保护装置的实物照片

第七节

配电系统微机保护

微机保护装置的实物照片第七节配电系统微机保护

主要内容

继电保护的基本知识；工厂高压线路的继电保护；★工厂电力变压器的继电保护；★高压电动机的继电保护；微机继电保护简介。

第七章工厂供电系统的继电保护

主要内容继电保护的基本知识；第七章工厂供电第一节

工厂供电系统过电流保护的任务和类型供电系统运行状态：正常运行（U,I,f值都在规定的范围内）故障状态（短路，断路）不正常运行状态（过负荷，频率过高或过低）

第一节

工厂供电系统过电流保护的任务和类型供电系统运行状短路：不同电位的带电导体之间

或带电导体和大地之间的短接。短路的后果：√很大的短路电流→损坏设备

√短路点附近的节点电压急剧下降→影响用户用电过负荷的后果

√电气元件过热→加速绝缘老化

√可能发展成故障。过电流保护装置：装设于被保护元件上，能够反应电气元件发生故障或不正常运行状态，并使线路从电源断开的自动装置。

第一节

工厂供电系统过电流保护的任务和类型短路：不同电位的带电导体之间第一节

工厂供电系统过电流保工厂供电系统过电流保护装置类型

熔断器保护：作短路保护断流能力小，选择性差，更换熔体才能恢复供电；不能用于供电可靠性要求高的场所。低压断路器保护：（低压自动开关保护）

作短路保护和过负荷保护，低电压和失压保护；

用于可靠性要求较高、操作灵活方便的低压供配电系统。继电保护：继电保护装置跳闸指令断路器→跳闸

可靠性要求较高，自动化程度较高的供配电系统。第一节

工厂供电系统过电流保护的任务和类型工厂供电系统过电流保护装置类型第一节

工厂供电系统过电流一、继电保护装置的基本任务和基本要求

1、继电保护装置的基本任务继电保护装置：

第二节继电保护的基本知识

一、继电保护装置的基本任务和基本要求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。自动、迅速、有选择地将故障元件从供电系统切除，使故障元件免于继续遭受短路电流的破坏，并保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。

反应电气元件的不正常运行状态，发出信号、自动减负荷切除不正常运行的电气元件与电力系统的其他自动化装置配合，提高供电的可靠性

（自动重合闸）一、继电保护装置的基本任务和基本要求第二节继电保护的选择性

指当系统中发生故障时，应由距离故障点最近的保护装置动作，仅将故障元件从系统中切除，使停电范围尽量小，保证非故障元件仍然继续安全运行。

“选择性动作”

“非选择性动作”或“失去选择性”

第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本要求k点故障QF2动作选择性第二节继电保护的基本知识

二、对继电选择性

K1点短路时，保护只跳开1QF和2QF。K3点短路，断路器1QF～6QF均有短路电流，保护只应跳6QF。K3点短路时，若6QF因本身失灵或保护拒动而不能跳开，此时5QF的保护应使5QF跳闸，称为远后备保护。

第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本要求选择性第二节继电保护的基本知识

二、对继电速动性

快速切除故障的好处减少用户在电压降低情况下工作时间减小故障元件的损坏程度提高系统并列运行的稳定性注意：必须在满足选择性的基础上第二节继电保护的基本知识

二、

对继电保护装置的基本要求速动性第二节继电保护的基本知识

二、第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本要求灵敏性

指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。影响因素短路点的位置短路类型短路点过渡电阻衡量参数：灵敏度系数

=最小短路电流/保护动作电流第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本要求可靠性---不拒动、不误动

提高可靠性的措施：高质量的元件合理的接线方案合理进行整定四个方面相互联系又相互矛盾。可靠性最重要。灵敏性直接影响可靠性。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理配合实现，能最大限度地减小停电范围。第二节继电保护的基本知识

二、对继电保护装置的基本第二节继电保护的基本知识

三、继电保护装基本基本工作原理反应电气量变化的主要特征及保护方式

电流增大→过电流保护、电流速断保护电压降低→低电压保护电压与电流的比值变化→距离保护电压与电流之间的相位角发生变化→方向保护反应非电气量变化的保护方式故障时变压器油分解所产生的气体→瓦斯保护电动机绕组温度的升高→过负荷保护或过热保护第二节继电保护的基本知识

三、继电保护装基本基第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器概述

基本构成单元----继电器（relay）一种在其输入的物理量（电气量或非电气量）达到规定的值时，其电气输出电路被接通或被分断的自动电器。

电流继电器时间继电器信号继电器中间继电器第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器

继电器分类：按其输入的物理量分：电气继电器、非电气量继电器按其用途：保护继电器、控制继电器保护继电器（protectiverelay）分类按功能：测量继电器、有无继电器（时间继电器、信号继电器、中间继电器）

第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器

电磁型电流继电器

--输入电流—

接于电流互感器二次侧

当通入电流>动作电流继电器的触点接通，称为“继电器动作”

当通入电流﹤返回电流继电器的触点断开，称为“继电器返回”

返回系数

<1

（不应低于0.85）

线圈触点内部结构接线端子第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型电流继电器

----做电流保护测量元件常闭触点线圈常开触点图形符号内部接线

动作电流调整方法：①调整弹簧的拉力②改变内部线圈的连接关系（串联、并联）

第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型电压继电器

---输入电压---接于电压互感器二次侧

---分过电压继电器和低电压继电器

---

做电压保护测量元件低电压继电器动作电压()-----使低电压继电器动作的最高电压；低电压继电器的返回电压

()----低电压继电器动作后，使其返回原来状态的最低电压。

返回系数>1（应不大于1.25）第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型时间继电器

---（KT)

线圈接入工作电压时，要经过设定的延时闭合其触点。其延时范围可以调节（延时或瞬时闭合）线圈断电时，时间继电器触点返回原来的位置

（延时或瞬时）

装设目的----获得需要的延时，保证保护装置动作的选择性

第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型信号继电器

---

（KS)---作为保护动作的指示器动作后发出灯光或音响信号动作后不能自动复位，需要值班人员手动复归

(a)内部接线(b)图形符号

第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器电磁型中间继电器

---

（KM)

功能：扩充保护装置出口继电器的接点数量；扩充保护装置出口继电器的容量；使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.4～0.8S)。

(a)内部接线(b)图形符号第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器感应式电流继电器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，

----“反时限特性”。当继电器线圈电流进一步增大到整定的速断电流Iqb时---“电流速断特性”。速断电流Iqb是指使电流速断元件动作的最小电流。速断电流倍数反时限特性电流速断特性第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护继电器感应式电流继电器

(a)内部接线(b)图形符号第二节继电保护的基本知识

四、常用的保护第三节继电保护装置的接线方式

继电保护的接线方式

保护继电器与电流互感器之间的连接方式。工厂供电系统中主要有两相两继电器式接线两相一继电器式接线三相星形接线接线系数指通过继电器的电流IKA与电流互感器二次电流I2的比值，第三节继电保护装置的接线方式

继电保护的接线方式第三节继电保护装置的接线方式

两相两继电器式接线（不完全星形接线）

①A、C两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。

②可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障。

接线系数=1

第三节继电保护装置的接线方式两相两继电器式接线（不完第三节继电保护装置的接线方式

两相电流差接线方式（两相一继接线）由两台电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流为：各种运行情况接线系数不同。第三节继电保护装置的接线方式

两相电流差接线第三节继电保护装置的接线方式

三相完全星形接线方式三台电流互感器与三只继电器对应连接。可以反映任何形式短路故障。所用保护元件最多。接线系数=1第三节继电保护装置的接线方式

三相完全星形接线方式第四节工厂高压线路的继电保护装置

一、3-6kV工厂高压线路的主要故障类型和保护配置1．相间短路：通常装设两段式的电流保护；2单相接地短路:可以装设绝缘监视装置，或利用零序电流构成有选择的接地保护；3．过负荷：过负荷保护，通常动作于信号。

第四节工厂高压线路的继电保护装置

一、3-6kV工厂高第四节工厂高压线路的继电保护装置

二、线路相间短路的保护

带时限的过电流保护定时限过电流保护

动作时限一经整定就是一个定值，不随输入电流的大小而变化反时限过电