《供配电技术》课件6.7高压线路继电保护

省级职业教育专业教学资源库成果教材新时代职业教育课证融通新形态一体化教材供配电技术主编

申九菊

乔志杰

赵晓东6.7高压线路继电保护项目6

供配电系统的二次回路什么是继电保护？继电保护如何起到保护作用？6.7.1电力线路继电保护概述按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50062—2008）规定：对于3～66kV的电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。作为电力线路的相间短路保护，主要采用带时限过电流保护和瞬时动作的电流速断保护。若过电流保护的动作时限不大于0.5～0.7s，则不装设电流速断保护，相间短路保护应动作于跳闸，切除短路故障。作为电力线路的单相接地保护，主要有以下两种保护方式。（1）绝缘监察装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。（2）有选择性的单相接地保护（也称零序电流保护），一般动作于信号，当单相接地危及人身和设备安全时，应动作于跳闸。6.7.2带时限过电流保护1.定时限过电流保护装置的组成和原理两相式定时限过电流保护装置的集中式原理接线图和展开式原理接线图如图所示。定时限过电流保护装置采用直流操作电流，通常由电流继电器、时间继电器、信号继电器及中间继电器组成。电流继电器一般采用DL-10型，时间继电器一般采用DS-100型，中间继电器一般采用DZB-100型，信号继电器一般采用DX-11型。在工厂供配电系统中大多采用两相式接线，如图（a）所示为两相式定时限过电流保护装置的集中式原理接线图，如图（b）所示为两相式定时限过电流保护装置的展开式原理接线图。从原理分析的角度来说，展开式原理接线图简明清晰，在二次回路中广泛应用。6.7.2带时限过电流保护2.反时限过电流保护装置的组成和原理反时限过电流保护装置的动作时间与短路电流的大小成反比，短路电流越大，动作时间越短。它是由GL型电流继电器组成的，由于GL-15、GL-16型电流继电器的触点容量较大，短时分断电流能力可达150A，所以采用交流操作电源“去分流跳闸”的操作方式。这种操作方式在工厂供配电系统中广泛应用，交流操作电源反时限过电流保护装置的集中式原理接线图和展开式原理接线图如图所示。6.7.2带时限过电流保护反时限过电流保护装置的工作原理：当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA经过一定延时后，常开触点先闭合，常闭触点后断开（触点是先合后断的转换触点），这时断路器因跳闸线圈YR去分流而跳闸，切除短路故障。同时GL型电流继电器的信号牌掉下，指示保护装置已动作。当短路故障切除后，电流继电器自动返回到初始状态，信号牌需要手动复位。6.7.3过电流保护装置的动作原理和整定当供配电系统发生过载或短路时，主要特征表现为供电线路上的电流增大。因此必须装设过电流保护装置，对供电线路进行过电流保护。过电流保护的动作原理图如图所示。每段线路的断路器和过电流保护装置必须装在靠近电源的一侧，用于保护线路本身，避免线路供电的母线上发生短路故障。6.7.3过电流保护装置的动作原理和整定1.过电流保护动作电流的整定能使保护装置启动的最小电流称为保护装置的动作电流。带时限过电流保护（包括定时限和反时限）的动作电流应躲过线路正常运行时流经线路的最大负荷电流，保护装置的返回电流也必须躲过线路的最大负荷电流。过电流保护动作电流的整定公式为若采用断路器操作机构中的电流脱扣器YR作直接动作式过电流保护，则电流脱扣器动作电流的整定公式为6.7.3过电流保护装置的动作原理和整定2.过电流保护动作时间的整定（1）定时限过电流保护动作时间的整定。每套保护装置要具有不同的动作时间。一般来说，某一级保护装置的动作时间应选择得比它下一级保护装置中动作时间最长的大一个时间差Δt。当后一级保护装置所保护的线路首端，如图（a）中的k点发生三相短路时，前一级保护装置的动作时间t1应比后一级保护装置中动作时间最长的t2大一个时间差Δt，即t1=t2+Δt，Δt一般取0.5s。（2）反时限过电流保护动作时间的整定。为了保证各保护装置动作的选择性，反时限过电流保护的动作时间也应按“阶梯原则”进行整定。由于它的动作时间与通过保护装置的电流有关，因此，其动作时间实际上指的是在某一短路电流下，或者在某一动作电流倍数下的动作时间。从图（c）中可以看出，前后两级的配合点仍然在后一级保护装置的线路首端，当k点发生三相短路时，t1=t2+Δt，Δt一般取0.7s。6.7.3过电流保护装置的动作原理和整定3.过电流保护灵敏度的检验条件按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50062—2008）规定，过电流保护灵敏度的检验条件根据式确定式中，

为被保护线路末端在供配电系统最小运行方式下的两相短路电流。如果过电流保护作为后备保护，那么Sp≥1.2。6.7.3过电流保护装置的动作原理和整定4.低电压闭锁的过电流保护过电流保护装置的启动电流应躲过可能出现的最大工作电流。有时为了降低启动电流，提高保护装置的灵敏度，可采用具有低电压闭锁的过电流保护装置，低电压闭锁的过电流保护电力线路如图所示。在线路的过电流继电器KA的常开触点回路中，串入低电压继电器KV的常闭触点，KV经过电压互感器TV接在被保护线路上。当供配电系统正常运行时，母线电压接近额定电压，电压继电器KV处于闭合状态，常闭触点断开。过电流保护装置的动作电流，按躲过线路的计算电流I30来整定，不必按躲过线路的最大负荷电流来整定。这是因为KV的常闭触点与KA的常开触点串联，即便线路由于过负荷使电流继电器KA动作，但这时KV的常闭触点断开，断路器QF不会误动作。装有低电压闭锁的过电流保护动作电流的整定公式为6.7.3过电流保护装置的动作原理和整定上述低电压继电器KV的动作电压Uop按躲过母线正常最低工作电压Umin来整定，其返回电压也应躲过Umin，因此低电压继电器动作电压的整定公式为6.7.3过电流保护装置的动作原理和整定5.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比较精确，整定简便，且不论短路电流大小，动作时间都一定，不会出现因短路电流小，动作时间长而延长故障时间和扩大事故等问题。缺点是所需继电器较多，接线复杂且需直流操作电源，投资费用较高。此外，靠近直流电源处的保护装置，动作时间较长，这是带时限过电流保护共同的缺点。反时限过电流保护的优点是所需继电器数量减少很多，可同时实现电流速断保护，还可采用交流操作方式，因此简单经济，投资费用减少，在中、小用户供配电系统中广泛应用。缺点是动作时间的整定较麻烦，且误差较大。当短路电流较小时，动作时间很长，从而延长了故障的持续时间。6.7.4电流速断保护1.电流速断保护装置的组成和原理电流速断保护实际上是瞬时动作的过电流保护，其动作时间仅为继电器本身的固有动作时间，它的动作选择性不是依靠动作时间，而是依靠选择适当的动作电流来解决。若采用DL型电流继电器，则电流速断保护装置的组成，相当于定时限过电流保护去除时间继电器，电流速断保护装置的原理接线图如图所示。若采用GL型电流继电器，则直接利用继电器的电磁元件作电流速断保护，感应元件用来作反时限过电流保护，因此不用额外增加电气元件，简单经济。6.7.4电流速断保护为了保证前后两级瞬时动作的电流速断保护的选择性，电流速断保护的动作电流即速断电流Iqb，应按躲过保护线路末端的最大短路电流（末端三相短路电流）Ik.max来整定。只有这样，才能避免当后一级电流速断保护所保护的线路首端发生三相短路时前一级电流速断保护误动作的可能性，电流速断保护的保护区和“死区”如图所示，电流速断保护动作电流（速断电流）的整定公式为6.7.4电流速断保护2.电流速断保护灵敏度的检验条件电流速断保护的灵敏度，按线路首端在电力系统最小运行方式下的两相短路电流

作为最小短路电流Ik.min来检验。因此电流速断保护的灵敏度按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50062—2008）规定为6.7.4电流速断保护3.电流速断保护的“死区”及弥补方法由于电流速断保护的动作电流是按躲过线路末端的最大短路电流来整定的，因此当靠近线路末端的一段线路上产生的不一定是最大短路电流（如两相短路电流）时，电流速断保护装置就不动作，即电流速断保护实际上不能保护整段线路的长度。这种保护装置保护不到的区域，称为“死区”。为了弥补电流速断保护存在“死区”的缺点，规定只要装设电流速断保护的线路，必须装设带时限过电流保护。且过电流保护的动作时间比电流速断保护至少大一个时间差Δt=0.5~0.7s，而且前后两级过电流保护的动作时间应符合“阶梯原则”，以保证动作选择性。6.7.4电流速断保护继电保护装置补充检验的内容如下。（1）对继电器进行机械部分检查及电气特性试验。（2）二次通电试验。（3）二次回路绝缘电阻试验。（4）继电保护装置的整组动作试验。对运行中的继电保护装置需要定期进行巡视检查，巡视检查的内容如下。（1）各类继电器的外壳有无破损，整定值的位置是否变动。（2）感应式电流继电器的圆盘转动是否正常，经常带电的继电器节点处有无抖动及磨损，线圈及附加电阻有无过热情况。（3）在继电保护装置的运行过程中，当发现异常状态时，应加强监视并立即向技术部门报告。（4）继电保护装置动作，断路器跳闸后，应检查保护装置的动作情况，并查明原因。在送电前，应将所有的掉牌信号全部复位。6.7.5单相接地保护1.有选择性的单相接地保护的基本原理单相接地保护，又称零序电流保护，主要利用单相接地产生的零序电流使保护装置动作，发出信号。当单相接地可能危及人身和设备安全时，动作于跳闸。如图所示为零序电流互感器的结构及接线方式。当电力系统正常运行及发生相间短路时，由于穿过零序电流互感器电缆线路中的电流相量和为零，因此零序电流互感器的铁芯中没有磁通，二次侧不会感应出电流，电流继电器KA不动作。当电力系统发生单相接地时，有接地电容电流在接地线中通过，从而在零序电流互感器的铁芯中产生磁通，零序电流互感器二次侧感应出零序电流，电流继电器动作，接通信号回路，发出报警信号。6.7.5单相接地保护2.单相接地保护动作电流的整定3.单相接地保护灵敏