天津大学《工厂供电》第6章 继电保护

1、第7章工厂供配电系统的继电保护，第7章工厂供配电系统的继电保护，7.1继电保护的基本知识7.2供电线路的继电保护7.3电力变压器的保护7.4其他电力设备的继电保护7.5备用电源的自动重合闸和自动切换装置7.6配电系统的微机保护，1。继电保护任务1自动、快速、有选择地切断故障设备2向异常运行状态发出警告信号3配合供配电系统的自动装置。7.1继电保护基础知识，2。基本要求、选择性、快速性、灵敏度、可靠性、整体考虑、简单性和经济性。选择性，2。快速性：当故障发生时，继电保护应尽快动作，消除故障，减少故障造成的损失，提高电力系统的稳定性。故障排除时间等于保护装置动作时间和断路器动作时间之和。一般快速保

2、护动作时间：0.06-0.12秒；断路器动作时间：0.06-0.15秒；(3)灵敏度：继电保护的灵敏度通常用灵敏度KS来衡量；(4)可靠性：继电保护在其规定的保护范围内发生故障或异常运行，因此必须准确动作，不应拒绝动作；当出现保护不应动作的故障或异常运行状态时，不应误动作。继电保护的基本工作原理当供配电系统发生故障时，会引起电流增加、电压降低、电压与电流的相角变化等。工作原理基本相同，主要由测量、逻辑和执行组成，如图7-2所示。3.普通继电器的工作原理是：电磁、感应、电气、电子、输入量：电压、电流、时间、速度、压力等。用途：控制和保护电流继电器、电压继电器、功率继电器、时间继电器、信号继电器等

3、。DC电磁继电器、电流继电器、JL-10、20、30系列静态电流继电器用于发电机、发电机、功率继电器等。DL-30系列电流继电器(以下简称电流继电器)是电动机、变压器和输电线路过载短路保护电路的启动元件。JL14主要用于交流电压低于380伏、DC电压低于440伏的控制电路中的过流或欠流继电器，JL3主要用于交流电压低于380伏、DC电压低于440伏的控制电路中的过流继电器。电源线常见故障，2。连接模式和电流保护，连接系数Kjx，1。三相三继电器接线方式，主要用于高压大接地电流系统，保护相间短路和单相短路。2.两相双继电器接线方式，主要用于小接地电流系统的相间短路保护。根据规定，不完全星形连接必

4、须安装在A、C相、3、两相继电器的连接方式中，而流入继电器的电流是两个电流互感器的二次绕组电流之差，因此也称为两相电流差连接。交流两相短路，KW=2；当甲、乙或乙、丙短路时，千瓦=1；它能反映各种相间短路，但其连接系数随不同类型的短路而变化，其保护灵敏度也不同，主要用于高压电机的保护。过流保护：当通过线路的电流大于继电器的动作电流时，保护装置启动，时限用于保证动作选择性。这种继电保护装置称为过流保护。分为定时过流保护和逆时过流保护。1.定时限过流保护装置的接线及工作原理、接线图，(1)定时限过流保护装置的接线及工作原理，(2)反时限过流保护装置的接线及工作原理，(2)保护整定动作电流整定、动作

5、时间整定及灵敏度校验，(1)动作电流整定。正常运行时，保护装置不动作。也就是说，保护装置一次侧的工作电流Ip1应大于线路的最大负载电流ILmax(正常过载电流和峰值电流)，即外部故障消除后保护装置可靠地返回到其初始位置，即保护装置一次侧的返回电流Ire1大于线路的最大负载电流ILmax(包括电机的自启动电流)，即Ire1最大动作电流Ipo。继电器KA为0，保护装置一次侧动作电流为0，按照梯次原则设置：t1=t2 t，其中t为时限级差，时限过流保护为0.5s，反时限过流为0.7s，(2)动作时限设置A .定时限过流动作时限设置，B .反时限过流保护动作时限设置10倍动作电流动作时限。“梯形原理”

6、，(3)保护灵敏度的验证过流保护的灵敏度是通过系统最小运行模式下线路末端的两相短路电流来验证的。其中Ip1是保护装置的初级侧动作电流。主保护、备用保护、低压闭锁过流保护。低压继电器的工作电压Udzj一般取为(0.6-0.7)Un。电流继电器的启动电流Idzj可根据正常连续负载电流Ifh设定。例1。如图所示，尝试设置1WL线的定时过流保护。已知1TA变比750/5A，线路最大负荷电流670A，保护由两相两继电器连接，线路2WL定时限过流保护动作时限为0.7s，在最大运行方式下，K1、K2三相短路电流为4kA，而在最小运行方式下，K1、K2三相短路电流分别为3.2kA、2kA。解决方案：1 .设置

7、动作电流，选择DL-11/10电流继电器，并联线圈，设置动作电流7A，过流保护一次侧动作电流为；2.设置动作时间。线路1WL的固定时间过流保护的动作时间应该比线路2WL的动作时间大一个时间差T.3.保护灵敏度的验证根据线路1WL末端的最小两相短路电流来验证保护线路1WL的灵敏度。可以看出，保护设置满足灵敏度要求。4.电流速断保护。过流保护动作时限超过0 . 50 . 7秒时，应安装电流速断保护。1。电流速断保护的接线和工作原理，2。电流速断保护的设置(1)动作电流的设置为了保证速断保护动作的选择性，电流速断保护在下一行首端出现最大短路电流时不应动作，即速断保护的动作电流最大值为100k，其整定

8、值为(2)灵敏度检查，即对于GL型电流继电器，需要设置速断动作的电流倍数，即： 注：在电流速断保护区，电流速断保护是主要保护，过流保护是电流速断保护死区的辅助保护，过流保护是主要保护。 3.保护区和保护死区保护死区。例2试图校准例7-1中线路1WL的电流速断保护。已知线路1WL首端的最小三相短路电流为9.2kA。解决方案：电流速断保护和过流保护共用电流互感器和出口中间继电器。电流速断保护需要设置工作电流并检查灵敏度。(1)动作电流设定，选择DL-11/50电流继电器，线圈并联，设定动作电流35A。速断保护一次侧的动作电流为(2)灵敏度检查：由线路1WL首端的最小两相短路电流检查解决方案：线路由

9、GL-15/10感应电流继电器组成，形成两相过流保护和电流速断保护。(1)过流保护动作电流设定为8A，过流保护的一次侧动作电流设定为动作时限。2WL的电流继电器动作时限曲线由线路1WL和2WL保护配合点K1设定。a、计算1k1短路1WL保护的动作电流倍数n1和动作时限t1:n1，检查GL-15电流继电器t|n=10=1s的特性曲线，得到t1=1.4s. b，计算2k1短路2WL保护的动作电流倍数n2和动作时限t2。c、从GL-15电流继电器动作特性曲线中，n2和t2发现10倍动作电流的动作时限为0.6s，灵敏度检查，1.5，2WL过流保护整定符合要求，(2)电流速断保护，动作电流整定，速断保护

10、的整定动作倍数为4倍，一次侧动作电流为0，灵敏度检查，1.5，2WL电流速断保护整定符合要求。5.过载保护，1。接线及工作原理，2。保护设置(1)过载保护的操作电流根据线路的计算电流Ic来设置，即(2)操作时间一般设置为10秒和15秒6。单相接地保护，1。多线系统单相接地分析，2。单相接地保护(1)接线及工作原理，零序电流保护，(2)当动作电流整定系统中的其它线路接地且被保护线路流经接地电容电流集成电路时，单相接地保护不应动作，即，(3)灵敏度检查，保护装置一次侧动作电流为，架空线和电缆线为，3。绝缘监测装置，7.3电力变压器继电保护，1。电力变压器1的常见故障及保护配置。常见故障，2。保护配

11、置(1)安装过流保护和电流速断保护装置保护相间短路(2)气体保护：保护变压器内部故障和油位下降(3)差动保护：保护出线内部故障和相间短路(4)分别安装过载保护和温度保护装置保护变压器过载和温升。(1)两相双继电器连接(适用于相间短路保护)；(2)两相单继电器连接(保护灵敏度因短路类型而异)；(2)变压器电流保护连接方式；(3)变压器保护；(1)变压器过流保护；(1)接线和工作原理与线路过流保护完全相同。(2)变压器过流保护的设置类似于线路过流保护。动作电流设置，动作时限设置，灵敏度校准，2。变压器电流速断保护(1)接线和工作原理与线路速断保护完全相同。(2)变压器电流速断保护的设置类似于线路过

12、流保护。工作电流，灵敏度检查，3。变压器的零序电流保护，(1)接线及工作原理，(2)设置甲.工作电流，乙.工作时间，丙.灵敏度检查，4。变压器的过载保护，示例4:35/10.5千伏、2500千伏安和Yd11连接组的变压器用于总功率降低和转换。据了解，变压器10kV母线最大三相短路电流为1.4kA，最小三相短路电流为1.3kA，35kV母线最小三相短路电流为1.25kA。保护采用两相继电器接线，电流互感器变比为100/5A，变电站10kV出线过流保护动作时间为1s。尝试设置变压器的电流保护。解决方案：由于不存在过载的可能，变压器配有设定时间过流保护和电流速断保护，保护由两相继电器连接。1定时过流

13、保护(1)动作电流设定，选择DL-11/10电流继电器，线圈并联，动作电流设定Iop。KA(oc)=6A保护一次侧动作电流，(2)动作时间设定，(3)灵敏度检查，1.5，2电流速断保护，(1)动作电流设定，dl-11/被选择保护一次侧工作电流，(2)灵敏度检查，2.0，变压器电流保护灵敏度满足要求，(4)变压器1、气体继电器的结构和工作原理FJ3-80开口杯挡板式气体继电器原理图。2个气体保护接线、1个盖子2个容器3个上油杯4、8个永久磁铁5、6个上触点7个下油杯9、10个下触点11个支架12、15个配重13、16个转轴14个挡板17个排气阀18个接线盒，正常运行；轻气体作用；重气体作用；变压

14、器的油箱严重漏油。3气体保护的安装和操作气体继电器安装在变压器油箱和储油柜之间的通信管道上。安装时要求变压器的倾斜度为11.5%；制造变压器时，连接管应与油箱上盖倾斜24%。5、变压器差动保护，国标规定，10000千伏安及以上的单机运行变压器和6300千伏安及以上的并联运行变压器，应安装差动保护；6300千伏安及以下独立运行的重要变压器也可安装差动保护。当电流速断保护的灵敏度不满足要求时，应安装差动保护。1.差动保护的工作原理；2.变压器差动保护不平衡电流的原因及降低措施。(1)变压器接线组引起的电流不平衡；(2)电流互感器变比变化引起的电流不平衡。差动继电器中使用平衡线圈或自耦电流互感器可以

15、消除电流互感器变比引起的不平衡电流。(3)变压器励磁涌流引起的不平衡电流励磁涌流引起的不平衡电流通过使用快速饱和电流变压器或差动继电器的快速饱和铁芯来减小。变压器差动保护方式的主要问题是采取各种有效措施消除不平衡电流的影响，(1)带短路线圈的BCH-2差动继电器；(2)具有磁制动特性的BCH-1差动继电器；(3)具有多侧磁制动特性的BCH-4差动继电器；(4)用于区分涌流不连续角的差动继电器；(5)二次谐波制动差动继电器。几个继电器构成差动保护，4。BCH-2变压器差动保护(1)BCH-2差动继电器BCH-2差动继电器由一个带短路线圈的快速饱和变压器和一个执行机构DL-11/0.2电流继电器组

16、成，如图所示。(2)BCH-2变压器差动保护接线，(3)BCH-2变压器差动保护整定根据变压器的平均电压和最大容量计算变压器各侧的额定电流INT，并根据KW和INT选择各侧电流互感器的一次额定电流。根据以下公式计算电流互感器二次回路的额定电流IN2:其中KW为三相对称条件下电流互感器的连接系数，星形连接为1，三角形连接为1；Ki是电流互感器的比值。设置差动保护基本侧的一次侧动作电流：a)变压器空载合闸或切除外部故障后，电压恢复时，避免涌流；b)避免变压器短路时的最大不平衡电流；c)避免电流互感器二次回路断开时的误操作，即避免变压器正常运行时的最大负载电流。继电器差动线圈匝数的确定三绕组变压器：基础侧直接连接到差动线圈，另外两侧连接到相应的平衡线圈。基本侧继电器的工作电流为，计算出的基本侧继电器差动线圈的直流匝数为，其中AW0为继电器的工作安匝数，当没有测量值时，可以采用额定值AW0=60安匝数。根据继电器线圈的实际抽头，选择较小且相似的匝数作为差动线圈的设定