7 供配电系统电保护

1、供配电技术供配电技术第第7 7章章 供配电系统的继电保护供配电系统的继电保护第一节第一节 概概 述述第一节第一节 概述概述继电保护的概念继电保护的概念继电保护的任务继电保护的任务 继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备发生故障发生故障或或不正常工作状态不正常工作状态，并能动作于，并能动作于断路器跳闸断路器跳闸或或启动信号装置启动信号装置发出预报信号发出预报信号的一种自动装置。的一种自动装置。u自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电；除，使其他非故障部分迅速恢复

2、正常供电；u能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求，能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号发出预报信号 ；u继电保护装置与供电系统的自动装置继电保护装置与供电系统的自动装置(如自动重合闸装如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等置、备用电源自动投入装置等)配合，可以大大缩短事故停电配合，可以大大缩短事故停电时间，从而提高供电系统的运行可靠性。时间，从而提高供电系统的运行可靠性。继电保护的基本原理继电保护的基本原理 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求 选择性选择性 速动性速动性 灵敏性灵敏性可靠性可靠性1选择性 当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切

3、除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。 主保护后备保护（近后备，远后备）辅助保护2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尽快动作将故障切除。 注意注意：必须在满足选择性的基础上 why?!3灵敏性 指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。 继电保护装置的灵敏性以灵敏系数ks来衡量。（1）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 ksikminiop ikmin 保护区内故障的最小短路电流值保护区

4、内故障的最小短路电流值（2）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 ksuopukmax ukmax保护区内故障的最大残压值保护区内故障的最大残压值 思思 考考故障点位于何处故障点位于何处? 4可靠性 继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。 另外：还要考虑经济性 目标：目标：技术上安全可靠，经济上合理电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式 保护装置的保护装置的接线方式接线方式是指作为相间短路的过是指作为相间短路的过电流保护用的电流保护用的电流继电器电流继电器

5、与电流与电流互感器二次线互感器二次线圈之间圈之间的连接方式。分为三种：的连接方式。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kw ：指通过继电器的电流指通过继电器的电流 ik与电流与电流互感器二次电流互感器二次电流 i2的比值，的比值， 即：即：kwiki2。 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。只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。 可见：可见：kw 1 两相

6、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，两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。可以反映除分别与两只电流继电器相连接。可以反映除b相单相接地短路相单相接地短路以外的所有故障。以外的所有故障。 可见：可见：kw 1 两相不完全星形接线方式两相不完全星形接线方式还可以接成两相三继电器形式，还可以接成两相三继电器形式，以提高可靠性。以提高可靠性。 可见：可见：kw 1有何有何作用？作用？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。

7、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 jijiki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。 因而灵敏系数也不一样。一般情况下：因而灵敏系数也不一样。一般情况下： 保护整定时取保护整定时取kw 灵敏度校验时取灵敏度校验时取kw 1 33why?!三种接线方式性能比较三种接线方式性能比较三相三三相三

8、继电器继电器两相两两相两继电器继电器两相一两相一继电器继电器可靠性可靠性灵敏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适用场合场合中性点接地中性点接地电网电网中性点不接中性点不接地电网地电网10kv以下和以下和高压电动机高压电动机保护保护电流互感器的误差曲线电流互感器的误差曲线电流互感器的误差主要与电流互感器的误差主要与一次电流一次电流和和二次负载二次负载值值z2有关系。有关系。电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图 电流互感器的电流互感器的10%误差曲线误差曲线指电流互感器指电流互感器一次电流倍数一次电流倍数m（又称（又称10%

9、倍倍数）与电流误数）与电流误差等于差等于10%所所允许的二次负允许的二次负载值载值z2al的关系的关系曲线。曲线。 利用利用10%误差曲线校验电流互感器误差曲线校验电流互感器1。计算一次电流倍数。计算一次电流倍数m2。计算允许负载值。计算允许负载值查查10%误差曲线误差曲线3。计算实际负载值。计算实际负载值4。比较负荷大小。比较负荷大小如果如果z2z2al，则说明电流互，则说明电流互感器的误差不超过感器的误差不超过10%。如果如果z2z2al，不满足要求，则采取以下措施：，不满足要求，则采取以下措施：（1）增大连接导线截面，或缩短导线长度，以减）增大连接导线截面，或缩短导线长度，以减小二次负载

10、。小二次负载。（2）改变变比较大的电流互感器，降低一次电流）改变变比较大的电流互感器，降低一次电流倍数，增大二次负载值。倍数，增大二次负载值。（3）将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允）将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允许负载增大一倍。许负载增大一倍。tourwirzriuz2/222电磁型电流继电器（电磁型电流继电器（dldl型）型）一、结构一、结构1铁心铁心 2线圈线圈 3可动舌片可动舌片 4反作用弹簧反作用弹簧 5可动触点可动触点6静触点静触点 7调整杆调整杆8刻度盘刻度盘二、工作原理二、工作原理 继电器的起动电流继电器的起动电流是指使继电器常开接点闭合的是指使继电器常开接点闭合的

11、最小电流，用最小电流，用iopk表示。表示。 继电器的返回电流继电器的返回电流是使继电器闭合了的常开接点是使继电器闭合了的常开接点断开的最大电流断开的最大电流 ，用，用irek表示。表示。 返回系数返回系数kre是指继电器的返回电流是指继电器的返回电流ih.j与其起动与其起动电流电流idz.j的比值，一般小于的比值，一般小于1，即：，即： kre irek iopk继电器起动电流继电器起动电流iopk的的调整方法调整方法 ：粗调粗调：改变继电器两个电流线圈的联结方式：改变继电器两个电流线圈的联结方式 (串、串、并联并联) 细调细调：改变反作用弹簧的反作用力矩：改变反作用弹簧的反作用力矩电磁型电

12、压、中间、时间、信号继电器电磁型电压、中间、时间、信号继电器 电磁式电压继电器有过电压和欠电压继电器两大电磁式电压继电器有过电压和欠电压继电器两大类，其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。类，其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。 欠电压继电器的欠电压继电器的起动电压起动电压uopk是使其动作的最是使其动作的最高电压高电压;返回电压返回电压urek是使其返回的最低电压是使其返回的最低电压;返回返回系数系数kre urek uopk 。 由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压，所由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压，所以其返回系数以其返回系数kre大于大于1，一般在，一般在 11.2之间。

13、之间。 时间继电器时间继电器在保护装置中起延时作用，以保证保护在保护装置中起延时作用，以保证保护装置动作的选择性。装置动作的选择性。中间继电器中间继电器的作用是为了扩充保护装置出口继电器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，也可以使触点闭合或断开时带的接点数量和容量，也可以使触点闭合或断开时带有不大的延时有不大的延时(0.40.8s)，或者通过继电器的自保持，或者通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。以适应保护装置的需要。信号继电器信号继电器用于各保护装置回路中，作为保护动作用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示器的指示器 感应型电流继电器（感应型电流继电器（glgl型）型

14、）一、结构一、结构二、工作原理二、工作原理由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。1感应系统部分：感应系统部分：动作电流动作电流是指继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片相咬合时，线是指继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。圈所需要通入的最小电流。动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整（调整（2，2.5，34.5，5，69，10a）。）。 返回电流返回电流是指便扇形齿片脱离蜗杆返回到原来位置时的最大是指便扇形齿片脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。电流。

15、动作时间动作时间是指从轴上蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这是指从轴上蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一段时间。一段时间。通入继电器的电流越大，铝盘转速越快，动作时间就越短，通入继电器的电流越大，铝盘转速越快，动作时间就越短，这种特性称为这种特性称为反时限特性反时限特性。 时限螺钉指示盘上的刻度，是指通入时限螺钉指示盘上的刻度，是指通入10倍动作电流整定值时倍动作电流整定值时的动作时间。的动作时间。2电磁速断部分电磁速断部分 电磁系统的速断特性电磁系统的速断特性即当通入继电器线圈的电流大即当通入继电器线圈的电流大到整定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁到整定值的某个倍数时，未等感应系统动

16、作，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合。右端瞬时被吸下，接点立即闭合。 动作电流值动作电流值通过改变衔铁与电磁铁心之间气隙来调通过改变衔铁与电磁铁心之间气隙来调整，其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流整，其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的值的28倍。倍。 gl-10型继电器本身带有信号掉牌，而且接点容量型继电器本身带有信号掉牌，而且接点容量又较大，所以组成反时限过电流保护时，无需再接又较大，所以组成反时限过电流保护时，无需再接入其他继电器。入其他继电器。gl-10（20）系列继电器的时限特性曲线）系列继电器的时限特性曲线 第七章第一节 作业习题7.1，7.2，7.3，7.4第二节第

17、二节 单电源电网相间短路的电流保护单电源电网相间短路的电流保护 本节主要内容瞬时电流速断保护瞬时电流速断保护限时电流速断保护限时电流速断保护定时限过电流保护定时限过电流保护反时限过电流保护反时限过电流保护阶段式（三段式）保护的应用及评阶段式（三段式）保护的应用及评价价一、接线一、接线 瞬时电流速断保护（瞬时电流速断保护（段）段）二、动作电流整定二、动作电流整定 保护装置动作电流：躲过本线路末端最大三保护装置动作电流：躲过本线路末端最大三相相 短路电流短路电流 )(max31 krelopiki继电器的动作电流为：继电器的动作电流为： 可靠系数可靠系数 ，一般取，一般取1213。 保护范围：保护

18、范围：线路的线路的 前一段，末端有前一段，末端有死区死区。relk1optawkopikki保护范围保护范围三、灵敏度校验三、灵敏度校验 在校验灵敏度时，应按最小运行方式下发生两在校验灵敏度时，应按最小运行方式下发生两相短路来进行。相短路来进行。 要求：要求：它的最小保护范围一般不小于线路全长它的最小保护范围一般不小于线路全长的的1520。 灵敏系数校验的简化方法为：灵敏系数校验的简化方法为：ks 1.5 式中：式中： 保护安装处最小两相短路电流的次保护安装处最小两相短路电流的次暂态值。暂态值。)2(min ki1opi)2(min ki四、评价四、评价 优点优点：简单、可靠、动作迅速；：简单

19、、可靠、动作迅速； 缺点缺点：1.不能保护线路全长；不能保护线路全长； 2. 当运行方式变化大时，灵敏度不当运行方式变化大时，灵敏度不能满足要求。能满足要求。限时电流速断保护装置限时电流速断保护装置，以切除瞬时电流速，以切除瞬时电流速断保护范围以外的故障，既保护全长，又可作断保护范围以外的故障，既保护全长，又可作无时限电流速断保护的后备保护。无时限电流速断保护的后备保护。继电器的动作电流为：继电器的动作电流为： 可靠系数可靠系数 ，一般取，一般取1.11.2。 保护范围：保护范围：线路的线路的 全长及下级线路一部分全长及下级线路一部分。relk限时电流速断保护（限时电流速断保护（段）段）211

20、 oprelopiki 1optawkopikki 一、动作电流整定：躲过下级一、动作电流整定：躲过下级段保护动作电流段保护动作电流保保护护范范围围二、动作时间整定二、动作时间整定 动作时间比下级动作时间比下级段多一个时间阶梯，即：段多一个时间阶梯，即：三、灵敏度校验三、灵敏度校验 要求：本线路任何短路都能反应。要求：本线路任何短路都能反应。 式中：式中： 线路末端线路末端最小两相短路电流的次暂最小两相短路电流的次暂态值。态值。 注意：注意：如如灵敏度不合格灵敏度不合格，可采用与下级，可采用与下级段配合，段配合，同时时限也要与下级同时时限也要与下级段配合。段配合。stttll5050012.

21、513112.)(min opksiik)2(minki 四、评价四、评价 优点优点：与瞬时速断保护配合可保护线路：与瞬时速断保护配合可保护线路全长，作为线路的主保护。全长，作为线路的主保护。 缺点缺点：两套装置，设备多，投资大。：两套装置，设备多，投资大。定时限过电流保护（定时限过电流保护（段）段）一、接线一、接线 二、动作电流整定二、动作电流整定动作电流整定原则：动作电流整定原则：躲过本线路最大负荷电流。躲过本线路最大负荷电流。要求要求 ：动作电流和返回电流均大于：动作电流和返回电流均大于最大负荷电流。最大负荷电流。继电器的动作电流为：继电器的动作电流为： 可靠系数可靠系数 ，一般取，一般

22、取1213。保护范围：保护范围：本本线路和下级线路的全长线路和下级线路的全长。relkmax ltarewrelkopikkkkikopwtaopikki 1三、动作时间整定三、动作时间整定 动作时间比下级动作时间比下级段最大值多一个时间阶段最大值多一个时间阶梯，即：梯，即：tttll max12四、灵敏度校验四、灵敏度校验灵敏系数校验方法为：灵敏系数校验方法为： 要求：要求：（1）作为本段线路的近后备保护时，灵敏度校验点设作为本段线路的近后备保护时，灵敏度校验点设在被保护线路末端。在被保护线路末端。 ks 1.5 （2）作为相邻元件的远后备保护时，其校验点设在作为相邻元件的远后备保护时，其校

23、验点设在相邻线路末端相邻线路末端 。 ks 1.2式中：式中： 保护范围末端保护范围末端最小两相短路电流最小两相短路电流的次暂态值。的次暂态值。12opkii )(min)(min2ki12opkii )(min五、评价五、评价 优点优点：接线简单：接线简单,既可作本级近后备，又可既可作本级近后备，又可 作下级远后备。作下级远后备。 缺点缺点：越靠近电源端，动作时限反而越长。：越靠近电源端，动作时限反而越长。因此不能作为主保护。当处于负荷终因此不能作为主保护。当处于负荷终端时时限短，可作为主保护。如电动端时时限短，可作为主保护。如电动机的保护。机的保护。反时限过电流保护反时限过电流保护一、接线

24、一、接线 （gl型感应式电流继电器）型感应式电流继电器）kopwtaopikki 1二、动作电流整定二、动作电流整定动作电流整定原则：动作电流整定原则：躲过本线路最大负荷电流。躲过本线路最大负荷电流。max fzqtawrerelkdzikkkkki 可靠系数可靠系数 ，一般取，一般取1.151.25，取，取1.2。 返回系数，返回系数，gl型取型取0.8取整：取稍大的整数（或半整数）取整：取稍大的整数（或半整数） 2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，6，7，8，9， 10a。反算：反算：保护范围：保护范围：本本线路和下级线路的全长线路和下级线路的全长。relkrek：本节难点：本节难点三

25、、动作时间整定三、动作时间整定（点配合）（点配合） 要求：当要求：当下级首端下级首端出现最大短路电流出现最大短路电流时，本级保护动作时间比下级保护动作时时，本级保护动作时间比下级保护动作时间最大值多一个时间阶梯，即：间最大值多一个时间阶梯，即：tttll max12 取取0.60.7st四、灵敏度校验四、灵敏度校验 灵敏系数校验方法同定时限过电流保护灵敏系数校验方法同定时限过电流保护五、评价五、评价 优点优点：接线简单，设备少。：接线简单，设备少。 缺点缺点：动作时限整定复杂，需经实验调试。：动作时限整定复杂，需经实验调试。阶段式（三段式）保护的应用及评价阶段式（三段式）保护的应用及评价一、接

26、线一、接线二、配合关系二、配合关系三、评价三、评价优点优点：接线简单、可靠，在一般情况下能很快：接线简单、可靠，在一般情况下能很快地切除故障（地切除故障（0.6s内），广泛适用于内），广泛适用于35kv及以下线路的保护。及以下线路的保护。缺点缺点：1.保护受电网的接线及运行方式的影响保护受电网的接线及运行方式的影响很大，许多情况下达不到灵敏度要求。很大，许多情况下达不到灵敏度要求。 2.仅适用于单电源辐射型网络。仅适用于单电源辐射型网络。第二节第二节 作业作业 7.18 7.19 7.20第三节 高压供电线路的方向过电流保护 线路的方向过电流保护 本节主要内容本节主要内容方向电流保护的工作原理

27、方向电流保护的工作原理功率方向继电器功率方向继电器相间短路功率方向继电器接线方式相间短路功率方向继电器接线方式双侧电源网络中电流保护的特点双侧电源网络中电流保护的特点线路的方向过电流保护 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理相位比较式相位比较式幅值比较式幅值比较式工作特性工作特性（角度特性、伏安特性、潜角度特性、伏安特性、潜动）动）工工作作原原理理功功率率方方向向继继电电器器为什么要装设方向保护为什么要装设方向保护保护原理保护原理接线图接线图线路的方向过电流保护 为什么装设方向保护？k-1点短路时要求：t5t4 k-3点短路时要求：t4t5 两者矛盾，因此要装方向保护。线路的方向过

28、电流保护 保护原理1。双电源系统中过电流保护一定要装设方向保护。 规定： 短路功率由母线 线路：正方向 短路功率由线路 母线：负方向 正方向保护动作，负方向保护不动作2。单方向时限阶梯原则。3。同一母线两侧的开关，时限长的可不要装方向保护，时限相同都要装。线路的方向过电流保护 方向保护原理接线图：只有当功率方向元件和电流元件同时启动时，保护才出口。线路的方向过电流保护 线路的方向过电流保护 功率方向继电器的工作原理继电器1： 继电器2： 01111 dkkkkkiuiup coscos01802222 )cos(cosdkkkkkiuiup 线路的方向过电流保护 因此继电器的动作范围为： 当继

29、电器有内角时，动作范围为： 90arg90jjiu90arg90jjiu 线路的方向过电流保护 动作范围的中线为最大灵敏线，对应的为最大灵敏角 。当继电器有内角时，有： k k线路的方向过电流保护 相位比较式功率方向继电器（相位比较式功率方向继电器（gg-11gg-11型）型）gg11感应型功率方向继电器结构图 内角：电压线圈阻抗角u的余角线路的方向过电流保护 保护范围图：线路的方向过电流保护 幅值比较式功率方向继电器（幅值比较式功率方向继电器（lg-11lg-11型）型）对于lg-11型功率方向继电器： 则： kuukc kiikd 90juekjiek kikuikuka kikuikuk

30、b ba90arg90dc线路的方向过电流保护 保护范围图：内角：电抗变换器的移相角的余角线路的方向过电流保护 lg-11整流型功率方向继电器的原理接线图：线路的方向过电流保护 lg-11型功率方向继电器的原理结构图线路的方向过电流保护 工作特性工作特性1。角度特性：指当电流 维持定值（一般为额定值）时，继电器动作电压 与 之间的关系。 kikopu k 线路的方向过电流保护 2。伏安特性：指 为常数（一般指最大灵敏角）时 继电器的动作电压 与电流 之间的关系。 k kopu ki死区：在线路首端三相短路时，uj可能很小，如小于 ，则继电器不会动作，故称为继电器的动作死区。动作死区越小越好。m

31、in kopu线路的方向过电流保护 3。潜动 继电器的潜动是指电压输入为零、只输入电流或电流输入为零、只输入电压时，继电器会动作的现象。 可分为：电流潜动和电压潜动。 潜动的主要危害是继电器在正、负方向故障时，会出现误动、拒动或灵敏度降低的情况。 线路的方向过电流保护 相间短路功率方向继电器接线方式相间短路功率方向继电器接线方式 要求要求 9090接线的定义接线的定义 9090接线的分析接线的分析 9090接线的评价接线的评价双侧电源网络中电流保护的特点双侧电源网络中电流保护的特点 定时限过电流保护定时限过电流保护 对方向性电流保护的评价对方向性电流保护的评价线路的方向过电流保护 要 求对继电

32、器接线的要求：对继电器接线的要求：1）正方向发生任何形式的短路故障时）正方向发生任何形式的短路故障时继电器都能动作，反方向都不能动作。继电器都能动作，反方向都不能动作。2）正方向短路时，加入继电器的）正方向短路时，加入继电器的uk和和ik尽可能大，并使尽可能接近尽可能大，并使尽可能接近最大灵敏角最大灵敏角，以使继电器灵敏动作，减小死区。，以使继电器灵敏动作，减小死区。线路的方向过电流保护 9090接线的定义接线的定义90接线接线：在三相对称的情况下,当时，加入继电器的继电器的电流 与电压之间的相位是90。 1coskikukikuiu继电器类别电流电压kpaa bckpbb cakpc c a

33、buuii功率方向继电器的电流与电压表功率方向继电器的电流与电压表线路的方向过电流保护 90接线的电流电压向量图功率方向继电器的90接线 接线与向量图线路的方向过电流保护 90接线的分析（1）三相短路（对称短路，以a相为例） 1）正向远处短路正向远处短路 线路的方向过电流保护 将 代入中可得：由得：则： kk 9090)( 900k )(kka 90 090ka 9090k900 2） 反向短路反向短路。反向短路时电流在第三象限，无论内角怎样变化，继电器都不会动作。 3）正向近处短路正向近处短路。如 ，继电器不动作，有死区。min kopbckauuu线路的方向过电流保护 （2）同理可分析两相

34、短路和单相接地短路时，正向短路时，只要： 继电器均能可靠动作。且没有死区。 （3）结论：结论：对所有短路形式，采用90接线，只要 ，都能保证正向动作，反向不动作，只有三相短路近处有死区。 一般功率方向继电器制造厂提供内角30和45两种。 60306030线路的方向过电流保护 90接线的评价优点优点：1。对各种两相短路都无死区；。对各种两相短路都无死区； 2。适当选择继电器的内角。适当选择继电器的内角，对线路，对线路上的各种故障都能保证方向性；上的各种故障都能保证方向性； 3。适当选择与。适当选择与d匹配的内角匹配的内角，使继，使继电器动作在最大灵敏线附近。电器动作在最大灵敏线附近。缺点缺点：三

35、相近处短路时有三相近处短路时有死区死区。（因此，尽（因此，尽可能不装方向保护）可能不装方向保护）线路的方向过电流保护 定时限方向过电流保护一、整定方法：一、整定方法：1。动作电流动作电流：同定时限过电流保护：同定时限过电流保护2。动作时限动作时限：1) 单方向时限阶梯原则单方向时限阶梯原则2) 同一母线两侧开关时限长的可不装同一母线两侧开关时限长的可不装方向保护，时限短的一定要装，时方向保护，时限短的一定要装，时限相等也都要装。限相等也都要装。线路的方向过电流保护 二、接线二、接线线路的方向过电流保护 按相启动方式按相启动方式不按相启动方式不按相启动方式接线一定要遵循“按相启动”原则只有当只有

36、当同一相同一相的功率方向元件和电流元的功率方向元件和电流元件同时启动时，保护才出口。件同时启动时，保护才出口。线路的方向过电流保护 对方向性电流保护的评价优点优点：对对单电源环网系统单电源环网系统或或两个及以上电源两个及以上电源系统系统中，采用方向性保护可以保证动作中，采用方向性保护可以保证动作选择性。选择性。缺点缺点：1。元件增加、接线复杂、投资增多。元件增加、接线复杂、投资增多。 2。存在。存在死区死区和和潜动潜动现象，现象，因此，尽因此，尽可能不装方向保护。可能不装方向保护。线路的方向过电流保护 例：图示双电源供电网络系统，已知断路器例：图示双电源供电网络系统，已知断路器7、8、9上的过

37、电流保护的动作时限分别为上的过电流保护的动作时限分别为2s、1.5s、0.5s。问：问：1. 断路器断路器1、2、3、4、5、6上过电流保上过电流保护的动作时限各为多少？护的动作时限各为多少？2. 哪些断路器上的过电流保护要装方向元哪些断路器上的过电流保护要装方向元件件?线路的方向过电流保护 莆田学院现代教育技术中心 2004年2月第三节第三节 作业作业 7.21莆田学院现代教育技术中心 2004年2月一、一、概述概述 二、二、大接地电流系统的接地保护大接地电流系统的接地保护三、小接地电流系统的接地保护三、小接地电流系统的接地保护单相接地时电流电压分布单相接地时电流电压分布单相接地保护原理单相

38、接地保护原理绝缘监察装置绝缘监察装置零序电流保护零序电流保护方向零序电流保护方向零序电流保护 线路的接地保护一、概述大接地电流系统大接地电流系统：中性点接地系统：中性点接地系统 110kv及以上系统及以上系统 380v系统系统小接地电流系统小接地电流系统：中性点不接地系统：中性点不接地系统 中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地系统 360kv系统系统线路的接地保护二、大接地电流系统的接地保护二、大接地电流系统的接地保护 三相完全星形接线可反应中性点接地系统三相完全星形接线可反应中性点接地系统的接地保护，但灵敏度往往不能满足要求，的接地保护，但灵敏度往往不能满足要求，需采用一套专门的保护

39、装置需采用一套专门的保护装置零序电流保零序电流保护护 ocbakaiiiii31。正常、三相短路和两相短路时，。正常、三相短路和两相短路时，保护不动作保护不动作2。当单相接地短路或两相接地短路时，。当单相接地短路或两相接地短路时，保护动保护动作，一般继电器动作电流取作，一般继电器动作电流取13a。必要时必要时可采用方向零序电流保护。可采用方向零序电流保护。030iiiicba线路的接地保护三段式零序保护原理图接线图接线图线路的接地保护三、小接地电流系统的接地保护三、小接地电流系统的接地保护（一）单相接地时，电流电压分布v 正常情况正常情况： 三相相电压和线电压均对称；三相相电压和线电压均对称；

40、 三相线路分别有三相线路分别有对称对地电容电流对称对地电容电流，即，即 无零序分量无零序分量j0ccccbcaiiii线路的接地保护1。线电压不变；。线电压不变；2。相电压：。相电压：3。a相电容电流为相电容电流为零；零；4。b、c相电容电流相电容电流增大了增大了 倍。倍。30aucacbabuuuu,v a相接地时：相接地时：线路的接地保护acbcbeecjuucjiiii0003)(3零序电压：零序电压：acbaeuuuu330零序电流（接地电流）：零序电流（接地电流）：03u超前 9003i线路的接地保护v 多线路情况：多线路情况：线路的接地保护1101100333njianiicnbn

41、ecnbnanncejiiiiiiiii)(3300niecjiiiaicibii非故障线路零序电流：第非故障线路零序电流：第1（n-1）条线路）条线路故障线路零序电流：第故障线路零序电流：第n条线路条线路两者方向相反线路的接地保护 结论结论：（1） 发生单相接地时，接地相对地电压为零，发生单相接地时，接地相对地电压为零，非接地相的对地电压升高了非接地相的对地电压升高了 倍，三个相间倍，三个相间电压大小不变，并仍然对称，全系统都出现零电压大小不变，并仍然对称，全系统都出现零序电压。序电压。（2） 在非故障线路中有零序电流，其在非故障线路中有零序电流，其数值等数值等于本身的对地电容电流，于本身的

42、对地电容电流，其其方向为由母线流向方向为由母线流向线路。线路。（3） 在故障线路上，在故障线路上，零序电流为所有非故障零序电流为所有非故障相线路对地电容电流之和相线路对地电容电流之和，数值一般较大，其，数值一般较大，其方向为由线路流向母线。方向为由线路流向母线。3线路的接地保护（二）单相接地保护原理 绝缘监察装置绝缘监察装置利用电压互感测利用电压互感测 ； 零序电流保护零序电流保护利用故障与非故障线路利用故障与非故障线路零序电流数值零序电流数值大小的区别大小的区别而设置的；而设置的； 方向电流保护方向电流保护利用故障与非故障线路利用故障与非故障线路零序电流零序电流方向相反方向相反而设置的。而设

43、置的。03u线路的接地保护绝缘监察接线图绝缘监察接线图（三）绝缘监察装置线路的接地保护寻找故障线路方法：寻找故障线路方法：轮流拉闸法轮流拉闸法 实际中应与自动重合闸装置配合，运用于不实际中应与自动重合闸装置配合，运用于不太重要的负载。太重要的负载。注意问题：注意问题：1。一、二次侧中性点和副二次侧都必须接地；。一、二次侧中性点和副二次侧都必须接地；2。电压互感器必须用三相五柱式或三个单相的电。电压互感器必须用三相五柱式或三个单相的电压互感器。压互感器。线路的接地保护利用非故障线路和故障线路中零序电流利用非故障线路和故障线路中零序电流的的大小区别大小区别来设置保护，当出线数多时，可来设置保护，当

44、出线数多时，可满足灵敏度要求。满足灵敏度要求。动作电流：动作电流： 512511. opccsiiik013cukirelop 灵敏度校验：灵敏度校验： （四）零序电流保护时间整定：时间整定：1。时限阶梯原则；。时限阶梯原则； 2。有电气直接连接的系统遵循；。有电气直接连接的系统遵循； 3。经变压器中性点后，重新开始。经变压器中性点后，重新开始。 线路的接地保护线路的接地保护利用非故障线路和故障线路中零序电流利用非故障线路和故障线路中零序电流的的方向不同方向不同来设置保护。来设置保护。当出线较少时，零序电流保护不满足灵当出线较少时，零序电流保护不满足灵敏度要求时采用。敏度要求时采用。（五）方向

45、零序电流保护莆田学院现代教育技术中心 2004年2月7.11供 配 电 系 统第七章 供配电系统的继电保护第五节第五节 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护 莆田学院现代教育技术中心 2004年2月本节主要内容本节主要内容一、一、常见故障类型、不正常工作状态及其保护常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式方式二、二、变压器的电流和电压保护变压器的电流和电压保护三、三、变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护四、四、变压器的差动保护变压器的差动保护莆田学院现代教育技术中心 2004年2月一、一、 常见故障类型、不正常工作常见故障类型、不正常工作 状态及其保护方式状态及其保护方式 常见故障类型常见故障

46、类型 不正常工作状态不正常工作状态 相应的保护方式相应的保护方式二、变压器的电流和电压保护二、变压器的电流和电压保护 电流速断保护电流速断保护 过电流保护过电流保护 复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护 变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护莆田学院现代教育技术中心 2004年2月三、三、变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护 瓦斯继电器的结构和基本原理瓦斯继电器的结构和基本原理 瓦斯保护的运行与接线瓦斯保护的运行与接线 四、四、 变压器的差动保护变压器的差动保护 纵联差动保护的工作原理纵联差动保护的工作原理 变压器差动保护中不平衡电流产生原因变压器差动保护中不平衡电流产生原因及抑制措施及

47、抑制措施（5 5点）点） bch-2bch-2型继电器的结构与工作原理型继电器的结构与工作原理 差动保护差动保护整定计算整定计算 莆田学院现代教育技术中心 2004年2月故障类型故障类型内部故障内部故障：指油箱内的短路故障：指油箱内的短路故障 变压器绕组的相间短路变压器绕组的相间短路 包括包括 变压器绕组的匝间短路变压器绕组的匝间短路 中性点接地侧的单相接地短路中性点接地侧的单相接地短路外部故障外部故障：指油箱外引出线的短路故障：指油箱外引出线的短路故障 相间短路相间短路 单相接地短路单相接地短路莆田学院现代教育技术中心 2004年2月不正常工作状态不正常工作状态外部短路引起的过电流外部短路引

48、起的过电流过电压过电压过负荷过负荷油面降低油面降低油温过高等油温过高等莆田学院现代教育技术中心 2004年2月保护方式保护方式瓦斯保护瓦斯保护（气体保护）（气体保护）纵联差动保护纵联差动保护电流速断保护电流速断保护定时限过电流保护定时限过电流保护过负荷保护过负荷保护单相接地保护：单相接地保护：零序电流保护零序电流保护过励磁保护过励磁保护主主 保保 护护选其一选其一轻瓦斯：动作于信号轻瓦斯：动作于信号重瓦斯：动作于跳闸重瓦斯：动作于跳闸后备保护：后备保护：辅助保护辅助保护莆田学院现代教育技术中心 2004年2月车间变车间变6 610/0.4kv10/0.4kv，容量容量1000kva1000kv

49、a左左右，主保护采用右，主保护采用电流速断保护和瓦斯保护电流速断保护和瓦斯保护1 1。动作电流整定。动作电流整定 保护装置动作电流保护装置动作电流：躲过变压器二次侧母躲过变压器二次侧母线上最大三相线上最大三相 短路电流归算短路电流归算至一次侧的值至一次侧的值 )(max321 krelopiki 可靠系数可靠系数 ，一般，一般dl取取1.31.4， gl取取1.51.6 。 为躲过励磁涌流，需为躲过励磁涌流，需relk电流速断保护电流速断保护1153ntopii)( 莆田学院现代教育技术中心 2004年2月2 2。灵敏度校验。灵敏度校验 一次侧最小两相短路电流值一次侧最小两相短路电流值 如不满

50、足要求，则改用差动保护。如不满足要求，则改用差动保护。3 3。接线。接线 同线路同线路段保护段保护4 4。评价。评价 优点优点：简单，动作迅速；：简单，动作迅速； 缺点缺点：有死区有死区，不能保护变压器二次侧出口，不能保护变压器二次侧出口处短路，必须与过电流保护配合使用。处短路，必须与过电流保护配合使用。 2121 opksiik)(min)(min21 ki莆田学院现代教育技术中心 2004年2月过电流保护过电流保护过电流保护既可作本级变压器的近后备保过电流保护既可作本级变压器的近后备保护，又可护，又可 作下级线路的远后备保护。作下级线路的远后备保护。1 1。动作电流整定。动作电流整定动作电

51、流动作电流：躲过最大负荷电流躲过最大负荷电流max lrerelopikki1 可靠系数可靠系数 ，dl取取1.21.3， 返回系数返回系数 ，dl取取0.85。relkrek莆田学院现代教育技术中心 2004年2月 最大负荷电流的计算：最大负荷电流的计算：（1 1）并列运行的）并列运行的m m台变压器台变压器tnlimmi 1max（2）降压变压器）降压变压器 tnstliki max 电动机自启动系数电动机自启动系数， 35kv取取1.52， 610 kv取取1.52.5。2。动作时限整定：。动作时限整定：时限阶梯原则时限阶梯原则stktttmax下上莆田学院现代教育技术中心 2004年2

52、月3 3。灵敏度校验。灵敏度校验要求：要求：（1 1）作为本级变压器的近后备保护时：作为本级变压器的近后备保护时：kks s 1.51.5 （2 2）作为相邻元件的远后备保护时：作为相邻元件的远后备保护时： kks s 1.21.2式中：式中： 保护范围末端保护范围末端最小两相最小两相短路电流值。短路电流值。 如不满足要求，则改用如不满足要求，则改用低电压启动的过电低电压启动的过电流保护流保护或或复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护。)(min2 ki12opkii)(min 12opkii)(min 莆田学院现代教育技术中心 2004年2月4 4。接线。接线 同线路同线路段保护段

53、保护莆田学院现代教育技术中心 2004年2月复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护1 1。接线。接线莆田学院现代教育技术中心 2004年2月低电压启动过电流保护接线低电压启动过电流保护接线莆田学院现代教育技术中心 2004年2月（2）对称短路时，对称短路时，因短路瞬间存在非周期分量，出现因短路瞬间存在非周期分量，出现负序，继电器负序，继电器4，5，6相继动作，同时继电器相继动作，同时继电器1，2，3动动作，则时间继电器作，则时间继电器7启动，启动，继电器继电器9的接点去跳变压器两的接点去跳变压器两侧断路器。侧断路器。（3）当当yh断线时，断线时，继电器继电器4，5均动作，但均动作，但

54、1，2，3不不动作，动作，不会误动不会误动。2。工作原理。工作原理（1）不对称短路时，不对称短路时，负序电压继电器负序电压继电器4动作，其常动作，其常闭接点断开闭接点断开低电压继电器低电压继电器5的线圈，的线圈，5接点返回，中间接点返回，中间继电器继电器6动作，如电流继电器动作，如电流继电器1，2，3中有一个动作，中有一个动作，则时间继电器则时间继电器7启动，继电器启动，继电器9的接点去跳变压器两侧的接点去跳变压器两侧断路器。断路器。莆田学院现代教育技术中心 2004年2月3 3。整定计算。整定计算动作电流：动作电流：低电压继电器动作电压：低电压继电器动作电压：负序电压继电器动作电压负序电压继

55、电器动作电压：灵敏度校验不作要求灵敏度校验不作要求如大型变压器仍不满足要求，可采用负序如大型变压器仍不满足要求，可采用负序电流保护反应不对称短路。电流保护反应不对称短路。tnrerelopikki 1tnopuu 70.tnopuu ).(1200602莆田学院现代教育技术中心 2004年2月变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护 过负荷一般情况下都是对称的，因此只装过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于预告信号一相，延时动作于预告信号注意：注意：对双绕组降压变，装于高压侧。对双绕组降压变，装于高压侧。对一侧电源的三绕组变压器，如三侧容量相对一侧电源的三绕组变压器，如三侧容量相同，

56、只装电源侧；如容量不同，则装电源侧和容同，只装电源侧；如容量不同，则装电源侧和容量较小侧。量较小侧。对双绕组升压变，装于低压侧。对双绕组升压变，装于低压侧。j莆田学院现代教育技术中心 2004年2月1 1。动作电流整定。动作电流整定tnrerelopikki 1 可靠系数可靠系数 ，取，取1.05， 返回系数返回系数 ，取，取0.85。relkrek2。动作时限整定：。动作时限整定： 比后备保护大比后备保护大t t以上，一般取以上，一般取510 s。莆田学院现代教育技术中心 2004年2月一、瓦斯继电器的结构和基本原理一、瓦斯继电器的结构和基本原理瓦斯保护瓦斯保护，又称为，又称为气体继电保护气

57、体继电保护，是保护油浸，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。国标规定，国标规定，800kva及以上的一般变压器和及以上的一般变压器和400kva及以上的车间内油浸式变压器，均应装设及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护。瓦斯保护瓦斯保护只能反映变压器油箱内部的故障只能反映变压器油箱内部的故障，而，而对变压器外部端子上的故障情况则无法反映。对变压器外部端子上的故障情况则无法反映。莆田学院现代教育技术中心 2004年2月莆田学院现代教育技术中心 2004年2月瓦斯保护瓦斯保护（气体保护）（气体保护）轻瓦斯：动作于信号轻瓦斯：动作

58、于信号重瓦斯：动作于跳闸重瓦斯：动作于跳闸 安装：安装： 气体继电器装设在变压器的油箱与油枕之间的气体继电器装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。联通管上。变压器安装时应取变压器安装时应取1%1.5%的倾斜度；的倾斜度；联通管对油箱顶盖也有联通管对油箱顶盖也有2%4%的倾斜度。的倾斜度。 莆田学院现代教育技术中心 2004年2月二、瓦斯保护的运行与接线二、瓦斯保护的运行与接线 轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸(跳开变跳开变压器两侧断路器压器两侧断路器)。 在充油或变压器修理后重新灌油时，为了防止在充油或变压器修理后重新灌油时，为了防止误动作，将重瓦斯切换至

59、动作用于信号，一般约为误动作，将重瓦斯切换至动作用于信号，一般约为两、三天。在瓦斯继电器试验时也应切换至信号。两、三天。在瓦斯继电器试验时也应切换至信号。注意：注意：保护的出口中间继电器必须是自保持中间继保护的出口中间继电器必须是自保持中间继电器电器km，因为重瓦斯是靠油流的冲击而动作的，因为重瓦斯是靠油流的冲击而动作的，油流的速度不恒定油流的速度不恒定(即不稳定即不稳定)，且断路器跳闸有它，且断路器跳闸有它的固有动作时间，为了防止短时闭合造成动作不可的固有动作时间，为了防止短时闭合造成动作不可靠。靠。出口中间继电器出口中间继电器km 采用采用“自保持自保持”回路。回路。 莆田学院现代教育技术

60、中心 2004年2月接接 线线莆田学院现代教育技术中心 2004年2月纵联差动保护的工作原理纵联差动保护的工作原理变压器纵联差动保护变压器纵联差动保护是反应变压器原副边两是反应变压器原副边两侧电流差值的一种快速侧电流差值的一种快速动作的保护装置。动作的保护装置。保护区保护区在变压器一、在变压器一、二次侧所装电流互感器二次侧所装电流互感器之间。之间。 莆田学院现代教育技术中心 2004年2月（2）在差动保护的保护区内）在差动保护的保护区内d点短点短路路时，对时，对于于单端供电单端供电的变压器来说的变压器来说 =0，所以，所以 = ，继电器动作。继电器动作。对于对于双端供电双端供电的变的变压器来说