继电保护与二次回路

1、继电保护与二次回路第一节 继电保护任务及基本要求 一、继电保护装置的基本任务什么是继电保护装置：能反应电力系统中电力设备和线路发生故障或不正常(异常)运行而动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。基本任务： 1、利用断路器将有故障的设备或线路从电力系统中切除。 2、在电力设备或线路发生不正常运行状态时发出信号。 3、与自动重合闸配合处理架空线路暂时性故障。 二、继电保护装置的基本要求1、选择性是指首先由故障设备或线路的保护切除故障，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护切除故障。 为保证选择性，对相邻设备或线路有配合要求的保护和同一保护内的两元件(如起动与跳闸元件或闭

2、锁与动作元件)，其灵敏性与动作时间均应相互配合。 当重合于故障，或在非全相运行期间健全相又发生故障时，线路保护应保证选择性。在重合后加速的时间内以及单相重合闸过程中，发生区外故障时，允许被加速的线路保护无选择性。 在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护装置无选择性动作。但必须采取补救措施，例如采用自动重合闸或备用电源自动投入来补救。2、快速性是指保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，限制故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果等。3、灵敏性是指在被保护设备或线路范围内发生故障时，保护装置应具有必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利正常运

3、行方式和不利故障类型计算。 不利正常运行方式，系指正常情况下的不利运行方式和正常检修方式。正常不利运行方式通常指在非故障和检修方式下，电厂中因机组开启与停运等，引起继电保护装置灵敏系数降低的不利运行方式。正常检修方式系指一条线路或一台电力设备检修的运行方式。4、可靠性是指保护该动作时应可靠动作，不该动作时应不误动作。 可靠性是继电保护装置四条基本要求的前提，在拟制、配置和维护保护装置时，都必须满足可靠性的要求。 为保证可靠性，宜选用可能的最简单的保护方式，应采用由可靠的元件和尽可能简单的回路构成的性能良好的装置，并采取必要的检测、闭锁和双重化措施。此外，保护装置还应便于整定、调试和运行维护。

4、三、继电保护装置的规定 电力系统中的电力设备和线路，应装设故障和异常运行保护装置；电力设备和线路的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增加辅助保护。 1、主保护 满足系统稳定及设备安全要求，能以最快速度、有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。 2、后备保护当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式：远后备保护指当主保护或断路器拒动时，由上一级相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护；近后备保护指当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护，当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。 3、辅助保护 为补充主保护和后备保护的不足而增

5、设的简单保护。 四、继电保护的基本原理及结构在通常情况下，电力系统中的电力设备或线路发生故障时，总伴随有电流增大、电压降低、电压与电流之间相位变化、故障电流与正常运行时流向不同及线路始端测量阻抗减小等现象。因此，利用正常运行与故障时这些基本参数的区别，便可以构成各种不同原理的继电保护。1、 反应电流增大的过电流保护。2、 反应电压变动的低电压及过电压保护。3、 反应电流与电压之间相位变化的功率方向保护。4、 反应阻抗降低的距离保护。5、 反应其他参数变化的种种保护。（气体保护 ） 第二节 常用继电器的结构及原理 一、继电器的分类 继电器种类繁多，目前分类方法如下： (1)按照继电器动作和构成原

6、理来分，可分为电磁型、感应型、磁电型、极化型、半导体型、电子型、热力型和气体型等。 (2)按照继电器反应物理量的性质来分，可分为电流、电压、阻抗、功率方向、相序、相位角、温度和瓦斯型等。 1、电磁型DL型电流继电器（1）动作原理 DL型继电器的结构如图11所示。 图11 DL型继电器的结构 磁系统1有两个线圈2，其装于底座的出线端子，可用联接片将线圈串联或并联，使继电器的整定范围变化1倍。 当电流Ij通过电磁铁的线圈2时，便在磁导体中立即建立起磁通，该磁通经过电磁铁的磁导体、空气隙和衔铁2形成闭合回路。在磁场作用下，衔铁被磁化，产生电磁力FdC，克服反作用弹簧4的反作用力，吸引衔铁到电磁铁的磁

7、极上去，并带动触点5和静触头6闭合(或断开)。由于衔铁受到止档的限制，它只能在预定范围内运动。当电流Ij在电磁铁的线圈中消失时，衔铁在反作用弹簧的拉力作用下立即返回至初始位置，又带动触点断开(或闭合)。所产生的电磁力与磁通的平方成正比，即 FdC=KI （2）动作电流 能使过电流继电器开始动作的最小电流称为过电流继电器的动作电流。用以下方法可以改变继电器的动作电流 改变继电器线圈的匝数W 改变反作用弹簧力Fj 改变磁路中的磁阻，即改变磁路中的空气隙长度。 实际上常用的电磁型电流、电压继电器就是利用串并联线圈的方法大范围地改变动作电流，而利用调整弹簧手柄微调动作电流。（3）返回电流能使继电器动作

8、后的可动触点重新断开的最大电流。（4）返回系数继电器的返回电流除以动作电流，得返回系数K式中：2、电磁型DJ型电压继电器在一些电压保护回路中，常要利用电磁型电压继电器作为主要元件，它的工作原理和结构与电磁型电流继电器完全相似，外形也一样，只是将电流线圈更换成电压线圈。电磁型电压继电器的型号为DJ，电压继电器有过电压继电器和低电压继电器之分。型号DJ111、DJ一12l、DJ13l为过电压继电器；而型号DJ112、DJ122、DJ132则为低电压继电器。3、GL系列感应型过电流继电器 GL系列感应型过电流继电器既具有反时限特性的感应型元件，又有电磁速断元件。触点容量大，不需要时间继电器和中间继电

9、器，即可构成过流保护和速断保护。因此在中小变电所中得到广泛应用，而且特别适用于交流操作的保护装置中。图64为GL系列感应型过电流继电器 图64 GL系列感应型过电流继电器GL型继电器包括电磁元件和感应元件两部分。电磁元件构成电流速断保护，感应元件为带时限过电流保护。这种继电器的感应元件部分动作时间与电流的大小有关：电流大，动作时间短；电流小，动作时间长因此也称作反时限保护。这种继电器具有电流速断元件和反时限感应元件。感应系统部分由短路环2、电磁铁1和圆盘3组成。圆盘一侧装有永久磁铁6，圆盘装在转轴上，而转轴放在框架4的轴承内。框架能够转动一个不大的角度，正常时框架被弹簧5拉在止挡17的位置上。

10、电流速断元件中的衔铁10固定在轴上，它装在电磁铁1的铁芯上面，衔铁左边装有挑杆9，由于衔铁左边的重量大于右边的重量，所以正常时衔铁是转到左边的。如电流大到速断电流则电磁力使衔铁向顺时针方向吸合，带动触点动作。速断的电磁元件部分和感应元件是共用的。当继电器线圈中的电流等于2030动作电流时，圆盘在电磁力的作用下开始转动，但由于电流小于继电器整定动作电流，圆盘转速产生的作用力小于弹簧5的反作用力，扇形齿轮8不能与螺杆7啮合，继电器只能空转。当继电器线圈中的电流达到整定值时，圆盘转速加快，产生的作用力克服了弹簧的反作用力，扇形齿轮与螺杆啮合，扇形齿轮上升，经一定时间后，扇形齿轮的杆臂将衔铁上左边的挑

11、杆9推动上升，并带动衔铁10使触点1 2动作，完成继电器启动并发出动作信号。当继电器线圈中的电流小于返回电流时，圆盘转速变慢产生的作用力小于弹簧反作用力，框架返回，扇形齿轮与螺杆脱开，靠自身重量下落至原来位置，继电器触点也恢复至动作前状态。14、1 3为动作时间调整指示器和螺丝，1 5为电流插座，16为调整螺丝。 4、DS型时间继电器在继电保护和自动装置中用时间继电器来达到所需的延时，常用的是DS电磁型时间继电器，型号有DS-1 10、120系列，DS-20、30系列等用于直流的和用于交流的DSJ-10系列。DS型时间继电器的结构原理 图63 DS-1 10型时间继电器结构图(a)继电器结构图

12、；(b)、(c)继电器在工作和返回情况下的摩擦离合器；(d)摆轮和摆卡如图63所示，图中动触点6与静触点7、8为瞬时常开、常闭触头；动、静触点22、23和刻度盘24组成延时触头；齿轮1 3、15、1 6、1 7、1 8和摆轮1 9、摆卡20、平衡锤2 1组成钟表机构用以控制延时触头的动作时间。 当电磁铁2的线圈1得电后产生磁场，衔铁3被吸下，其附件轧头5向下运动使瞬时触头动作，与此同时失去支持的曲柄9上的扇形齿轮1 0在主弹簧11的拉动下转动，带动齿轮1 3和同轴上的摩擦离合器1 4逆时针方向转动，使离合器外层的套圈紧紧卡住主齿轮1 5传动钟表机构，钟表机构反过来又制约了动触点22和轴的角速度

13、而得到延时，延时时间决定于动触点的转动角度和速度，所以常用移动触头23改变行程来改变延时的整定值。当线圈断电时在返回弹簧4作用下衔铁和曲柄能瞬时返回到原来位置，因摩擦离合器顺时针方向转动时与齿轮1 5脱开，钟表机构即不参与工作。5、中间继电器中间继电器作为辅助继电器被用于电力设备继电保护、自动控制装置中用以增加触点数量和提高触点容量，有的还带有自保持线圈或带些延时以满足特殊要求。结构原理 下面以DZ-10系列中间继电器为例来说明结构原理如图6-4所示。当线圈2通电后吸合衔铁带动触点动作，断电后衔铁在反作用弹簧6的拉力作用下使触点返回。 带延时性能的中间继电器，是通过在继电器电磁铁芯上套若干铜短

14、路环，当断开或接通继电器工作电压时，使铜短路环产生短路电流，从而阻止电磁铁磁通变化而得到延时。 具有自保持功能的继电器除启动线圈外还设有一到两个自保持线圈。中间继电器的动作电压约为额定电压的70。图64 I)Z-10系列中间继电器结构图1. 电磁铁；2线圈；3.衔铁；4.静触点；5.动触点；6.反作用弹簧；7.衔铁行程限制器6、信号继电器信号继电器被广泛应用于继电保护装置之中，借以发出某一电力设备发生故障或不正常运行信号。值班人员及相关人员根据不同信号继电器发出信号，进行事故及不正常运行类别分析、处理和统计事宜。为便于上述工作的进行，通常要求信号不应随电气量的消失而消失，要有机械的或电气的自保

15、持，直至相关事宜处置完毕再手动(直拨或按钮)恢复信号掉牌装置。信号继电器分电压动作或电流动作两类。前者并联连接，后者串联连接。 常见的DX一1 1型号继电器的结构如图6-5所示。 图65 DX11型号继电器的结构图1.电磁铁；2.线圈；3.衔铁；4.动触点；5.静触点；6.弹簧； 7.小窗；8.手动复归旋钮；9.信号牌未动作时衔铁3被弹簧6拉开并支持信号牌于垂直位置，当线圈2通电时衔铁3被吸合，使失去支持的信号牌由于自身的重量下落并停留于水平位置，同时带动装于同一轴上的动触点与静触点闭合，通过继电器外壳的玻璃小窗7可看到信号牌，表示继电器已动作。落下的信号牌和已动作的动触点可用手动复归旋钮手动

16、复归。在选用信号继电器时，除了应考虑采用串联电流型还是采用并联电压型之外，如果没有其他规定，还应注意以下两点：1）电流型信号继电器线圈中通过电流时，该工作电流在线圈上的压降应不超过电源额定电压的10。 2)为保证信号继电器可靠动作，在保护装置动作时，流过继电器线圈的电流必须不小于信号继电器额定工作电流的15倍。当有几套保护同时动作时，各信号继电器都应满足这一要求。 对于多套保护启动同一出口中间继电器的保护装置，为了同时满足上述两个条件，有时必须在中间继电器线圈两端并联一个适当阻值的电阻，以保证信号继电器中流过的电流达到规定的数值。7、气体继电器 现在多采用QJ180型复合式瓦斯继电器，其内部结

17、构如图65所示。 QJ180型气体继电器具有较好的防震结构，它由开口杯和挡板复合构成，因此称为复合式气体继电器。 工作原理：变压器工作时，轻瓦斯的开口杯5处于上浮位置，干簧触点1 5断开；重瓦斯的挡板10在弹簧9的保持下，处于正常位置，双干簧触点13断开；当变压器油箱内发生轻微故障时，因油或绝缘材料分解而产生的气体聚集在继电器的上部，迫使继电器油面下降，开口杯5随之下降，使永久磁铁4靠近干簧触点，、干簧触点随之接通，发出轻瓦斯动作信号；当变压器油箱内发生严重故障时，油箱内出现变压器油的浪涌，强大的油流冲击挡板10，当油流流速达到整定流速时，就克服弹簧的反作用力而使挡板 倾斜到一定位置，于是固定

18、在挡板上的永久磁铁1 1接近干簧触点1 3，使干簧触点接通，发出重瓦斯动作信号或跳闸脉冲。 图6-5 OJ!一80型气体继电器结构图利用开口杯一侧的重锤6，可以改变轻瓦斯的整定值。改变重锤的位置，可以使轻瓦斯动作的气体容积在250300 cm3范围内变化。通过调节螺杆14，改变弹簧9的长度，可使重瓦斯动作的油流速度在O715 ms范围内变化。重瓦斯油速一般整定为O610 ms，强迫油循环的变压器油速整定为1114 ms。螺杆1 2用以调节磁铁11与干簧触点13之间的距离(一般为O510 mm)，调好后不要随意变动。继电器整定好后，将它安装在变压器油箱和油枕之间的联接管道中，并要注意使气体继电器

19、上的箭头指向油枕的一侧，否则气体继电器将失效。气体继电器顶盖上有4个接线端子16，编号1、2为轻瓦斯信号引出端子，编号3、4为重瓦斯保护引出端子。安装好气体继电器后，打开油管上的连接阀，使继电器充油，再打开排气口 1 7的帽子，然后慢慢松动顶针2，让空气排出，直至排气口 1 7处连续冒油为止。检查轻瓦斯触点动作的可靠性，可从排气口1 7处打进空气进行检查；重瓦斯触点动作的检查，可将罩1拧下，按动波纹管，通过探针来实现。气体继电器的引出线应采用防油绝缘导线，经中间接线盒通过端子与电缆连接。气体继电器的原理接线如图66所示。图6-6气体继电器原理接线图8、差动继电器差动继电器广泛地使用在电气元件的

20、继电保护之中。常用的有BCH-1、BCH-2、DCD-5、DCD-2型差动继电器。 （1）BCH一1、DCD-5型差动继电器这种型号的差动继电器是同一类型的继电器，。只是生产厂家不同、型号不同。继电器的原理是交流磁制动，其结构原理如图916所示。图916 BCH-1、DCI)-5型差动继电器结构原理图 (a)结构图；(b)原理图由图916(a)知中间变流器铁芯中柱有接人差动回路中的差动绕组Ncd及接于差动回路一臂上的平衡线圈Nph，二次线圈N2分别绕在左、右侧铁芯柱上，接执行元件(电流继电器)。假设二次侧不平衡电流J，2>J2，则在差动线圈Ncd中将流过电流(2一J2)，由它产生的磁动势

21、为Ncd(J2一J2)。为了消除这个差电流的影响，通常都是将平衡线圈N。h接人二次电流较小的一侧，如图916(b)所示，应接于J2的回路中。适当地选择NDh的匝数j使磁动势NDh J2能完全抵消Ncd(，2一j2)，则在二次线圈N2里就不会有感应电动势，因而继电器KD中也没有电流，达到了消除不平衡差电流影响的目的。 制动线圈Nzh的作用是在正常工作情况下或当发生穿越性短路时，电流通过制动线圈产生助磁作用，使铁芯饱和，Ncd和N2间传变作用变坏，从而起到很大的制动作用，而速饱和变流器的结构有助于消除磁涌流的影响。 2BCH-2、DCD-2型差动继电器 这两种型号的差动继电器是同一类型的继电器，其

22、结构如图917所示。 铁芯中心柱装有差动线圈Ncd、平衡线圈NDhl、Nph2及一组短路线圈ND，左侧边柱上也装有一组短路线圈ND，右侧边柱上装有二次线圈N2。短路线圈越多，避越励磁涌流的性能越好，其余线圈的作用同BCH一1型继电器。第三节 交流二次电流、电压回路一、电流回路的要求 1电流互感器配置 (1)准确度等级：一般保护3O级，差动、距离等保护用D级、C级，零序接地保护采用专用零序电流互感器。 (2)大接地系统按三相配置，小接地系统依具体要求按两相配置，有时用三相配置。 (3)按10误差曲线校核。必要时选用三绕组，将其中保护用双次级串联使用。 2电流互感器的接线方式 (1)电流互感器的接

23、线应遵守的原则如下： 1）原则上，保护装置与测量仪表不共用电流互感器的二次线圈。当必须共用一组线圈时，仪表回路应通过中间电流互感器或试验部件连接，当采用中间电流互感器时，在二次开路情况下，保护用电流互感器的比误差仍应不大于10，并且保护装置应接在测量仪表之前，避免校验仪表时影响保护装置工作。2）电流互感器二次回路应有二个接地点，一般在配电装置处经端子接地。但对于由几组电流互感器与继电保护相连时，一般在保护屏经端子接地。(2) 保护用电流互感器的接线方式如图所示。1）三相星式接线方式：装设在每相中的继电器，能反应所有的短路类型；当中性线中再接人继电器时，该继电器能反应接地短路。所以，三相星形接线

24、适用于对所有短路类型都要求动作的保护装置。2）二相不完全星形接线方式在中性点非直接接地的电力系统中，由于允许短时间单相接地运行，并且在大多数情况下都装有单相接地信号装置，所以在这种系统中广泛采用二相不完全星形接线方式来实现相间短路保护。 图922 电流互感器的接线方式(a) 单相式接线；(b)两相不完全星形接线；(c)三相星形接线；(d)两相差式接线；(e)三角形式接线3）三角形接线方式：在各种类型的短路情况下，继电器都有电流流过，所以按这种接线方式构成的继电保护装置能反应所有短路类型。流入继电器线圈的电流为两个电流互感器的二次电流之差，所以，流人继电器线圈中的电流没有零序电流。零序电流只能在

25、接成三角形的电流互感器的二次线圈内环流。三角形接线方式主要应用于Y，d接线的变压器差动保护装置。流过继电器线圈的电流与相电流的比值决定于短路类型和相别，在正常运行或三相短路时，流过继电器线圈的电流为相电流的 倍，并且相位上相差30。保护用电流互感器两相差式接线，不适于变压器保护，通常只用在610 kv中性点不接地系统中，主要用来保护较小容量的高压电动机。 第四节常用的继电保护方式 利用电力系统正常运行与故障不正常运行状态时某些基本参数的区别，可以构成各种不同原理的继电保护方式。 一、电力系统中单侧供电电源网络的电流保护 电力系统的电气元件最常见、同时也是最危险的故障是各种类型的短路，最主要的不

26、正常运行状态是单相接地或电气元件的过负荷。电流保护就是利用短路故障或过负荷时，伴随有电流增大这一特点构成的。 电流保护又可分为；电流速断、限时电流速断、过电流、过负荷保护及零序电流、负序电流、方向电流保护等几类。工矿企业中小变电所常用前几类保护方式，大型企业常用以上各类电流保护方式。 (一)电流速断保护 单侧电源电力线路相间短路的电流保护，多采用电流速断及限时电流速断相配合的主保护方式。 1速断保护的原理根据对继电保护速动性的要求，保护装置动作切除故障的时间，除了必须满足系统稳定和保证重要用户供电可靠性等要求以外，在简单可靠和保证选择性的前提下，原则上总是越快越好。因此，在电力系统中使用的一次

27、电气元件(包括电力线路和电力设备)，都力求装设快速动作的继电保护，这种瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。图6 电流速断保护动作特性分析 以图6所示网络接线为例，假定在每条线路上均装有电流速断保护，则当线路AB上发生故障时，希望保护2能瞬时动作，而当线路BC上故障时，就希望保护1能瞬时动作。它们的保护范围最好能达到本线路全长的100。但是，这种愿望能否实现呢?这就需要作具体分析。 以保护2为例，当AB线路Kl点短路时，希望保护2能够瞬时动作，而当相邻线路BC的始端(习惯上又称出口)K一2点短路时，按照选择性的要求，保护2就不应该动作，而应由保护l动作切除该处故障。但是，从电气的观点来看，K一

28、1点和K一2点短路时，从保护2安装处所流过的短路电流实际上是一样的，因此，希望K一1点短路时保护2能动作，而K一2点短路时又不动作的要求就不可能同时得到满足。同样地，保护1也无法区别K一3和K一4点的短路。 解决这个矛盾需采取两种办法，优先考虑保证动作的选择性，即从保护装置起动参数的整定上，来保证下一条线路出口处短路时不起动，即电流速断保护按躲开相邻线路出口处短路的条件来进行整定；另一种办法就是在个别情况下，当切除故障是矛盾的主要方面时，就采用无选择性的速断保护，而以自动重合闸纠正。 电力线路故障短路电流的大小，取决于电力系统运行方式的变化、故障的不同类型及故障点至系统电源之间的阻抗(长度)。

29、通过故障点短路电流为最大的方式，称为系统最大运行方式；而短路电流为最小的方式，称为系统最小运行方式。 在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大，而在最小运行方式下两相短路电流为最小，这两种情况下短路电流的变化如图中的曲线和所示。2速断保护的整定 电流速断保护的整定应保证动作上的选择性。对发电厂厂用母线或重要用户母线电压还应满足线路短路使母线残余电压不低于额定电压的60，若不能满足时，应装设非选择性瞬时电流速断保护装置，保护的非选择性动作由自动重合闸或备用电源自动投入来补救。非选择性电流速断装置的动作电流按保证母线的残余电压不低于60额定电压计算。 当瞬时电流速断保护装置的整定能

30、满足选择性动作和保证母线上具有规定的残余电压，它的动作电流按躲过被保护线路末端发生短路时的最大短路电流计算。 =K。 式中：K。l可靠系数，对DL10型继电器，采用1213；对GL-10、GL-20型继电器，采用1415。 。被保护线路末端或变压器低压侧短路时流过保护的最大短路电流(A)。 不带电抗器的线路灵敏系数计算意义不大，故可不进行灵敏系数的核算。 电流速断保护的主要优点是简单可靠、动作迅速，因而获得了广泛的应用。它的缺点是不可能保护线路的全长，并且保护范围受系统运行方式变化的影响。 当系统运行方式变化很大，或者被保护线路很短时，速断保护就可能没有保护范围。此时可采用延迟一时间级差的限时

31、速断保护替代或增加一段限时速断保护。电流速断保护的单相原理接线如图所示。当被保护的线路装有管型避雷器时，利用中间继电器来增大保护装置的固有动作时间，以防止管型避雷器放电时引起速断保护误动作，同时用以增加继电器触点容量。限时电流速断保护的接线和速断保护基本类似，仅用时间继电器替代中间继电器。图924 电流速断保护的单相原理接线图 限时电流速断保护(2)的动作电流，要大于下级速断保护(1)动作电流，即act2=KrelJact1。式中：K。1可靠系数，取1112。 动作时限较下级速断保护增加一个时间级差为0305 s。灵敏系数按式(99)校核： ·式中：J'k"ndn保

32、护范围末端最小短路电流(最小方式下两相金属性短路)。 (二)过电流保护 过电流保护通常是指其起动电流按躲开最大负荷电流来进行整定的一种保护装置。它在正常运行时不应该起动，而在电力线路或电力设备发生故障时，则能反应于电流的增大而动作。在一般情况下，它不仅能保证电力线路的全长或电力设备的全部，而且也能保护相邻线路或变压器次级电气元件，以起到后备保护的作用。 过电流保护分为定时限和反时限两种。 1过电流保护动作电流计算 为保证在正常运行情况下过电流保护不动作，显然保护装置的动作电流须大于最大负荷电流，同时还要考虑在外部故障切除后已起动的保护能否返回的问题。继电器的返回电流总小于动作电流，为可靠返回必

33、须引入一个返回系数，而且由于短路时电压降低后接在非故障线路上的电动机负荷被制动，故障切除电压恢复时电动机的自起动电流大于其工作电流，所以还要引人一个自起动系数，故过电流保护的动作电流应为 J。=尘管塑，fJ。 (9一10) arT 丁 Lmaxu 、 一。 ¨r一般取K，为085；K。1为I15一125；K。>1，由负荷性质和网络接线确定。 2过电流保护动作时限选择 由于过电流保护动作电流是以负荷电流基础整定的，所以当下一级或下几级过电流保护装置保护区间短路时，本级过电流保护也可能起动，为满足选择性要求，过电流保护的动作时限应比相邻的下一级过电流保护的动作时限高一个时间级差t。

34、由此可见越近电源端，过电流保护的动作时限越长，这是它的缺点。 反时限过电流保护用的反时限继电器，其动作时限与故障电流成反比，为保证选择性，上级保护的反时限特性曲线应在下级曲线的上面曲线各点间保持一个时间级差t。 过电流保护的灵敏系数仍按式(99)校验，一般较易达到，为使后备保护作用完善，要求越靠近故障点灵敏系数越高。 。 (三)过负荷保护 有过负荷可能的设备要装过负荷保护，动作于信号，必要时动作于切负荷。由于负荷电流三相平衡，所以过负荷保护一般为单相式。 ， 过负荷的动作电流按避越其额定电流整定 式中：K可靠系数，取105；K，返回系数，取085；In变压器或其他电气元件额定电流。 电流速断、

35、限时电流速断、过电流和过负荷保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择起动电流。由于电流速断不能保护电气元件的(如电力线路)全部(长)，限时电流速断有时又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择性地切除故障，常常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成阶段式电流保护。具体应用时，可以只采用电流速断加过电流保护、或限时电流速断加过电流保护，也可以三者同时采用。 具有电流速断、限时电流速断和过电流三段保护的原理接线如图-所示。图具有电流速断、限时电流速断和过电流三段保护的原理接线图 上面所述速断、过流、过负荷保护的动作电流和灵敏系数整

36、定计算，都是以一次电流计算的。第六节 电力变压器的保护 一、跌落式熔断器保护 跌落式熔断器结构简单、价格便宜、安装维护方便、保护动作迅速可靠，广泛安装在配电变压器一次侧、柱上静电电容器台、10 kV、315 kVA以下用户进口和分支线路上。二、电流速断和过流保护 10MVA以下单独运行的变压器可装设电流速断保护和过电流保护，动作于断开变压器各侧开关，以保护变压器故障。过电流保护兼作防外部相间短路引起降压变压器过电流的保护。升压变压器及过电流保护不符合灵敏性要求时，可用复合电压起动的过电流保护或低电压闭锁的过电流保护。 三、单相接地短路保护 04 MVA及以上Y，yn接线，低压中性点直接接地的变

37、压器应用高压侧或低压侧三相式电流保护或者用接于低压中性线上的零序电流保护作单相接地短路保护，带时限动作于跳闸。若变压器为D，yn接线的变压器，当低压侧单相接地短路时，若灵敏度符合要求，则可利用高压侧的过流保护兼。 四、瓦斯保护 瓦斯保护是油浸式变压器内部故障的主保护之一。它能反映变压器油箱内的任何故障。变压器油箱内的故障通常有：(1)绕组匝间或段间绝缘损坏造成的短路。(2)高压绕组对地绝缘损坏造成单相接地。(3)铁芯局部发热或烧损。(4)分接开关接触不良或导线焊接不良引起过热或发生燃弧光等。对于变压器油箱内的某些故障，电流速断或差动保护往往不能反应，如变压器线圈匝间短路、分接开关或某些导线焊接

38、不好产生的高温等，而瓦斯保护却能灵敏地反映这类故障。故继电器保护装置技术规程中规定：08 MVA以上的油浸式变压器及04 MVA以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。 瓦斯保护的原理接线见图66所示，分为轻瓦斯信号回路和重瓦斯跳闸回路。 当变压器内部发生严重故障时，油流速度虽大但不稳定，干簧触点此时有可能抖动。为使断路器可靠跳闸，所以保护出口中间采用自保持接线方式。为防止进行试验时气体继电器误动而跳闸，可将切换片QP由跳闸回路切换到信号回路。五、过负荷保护变压器有过负荷可能时应装设过负荷保护，带时限动作于信号，必要时断开部分负荷。六、温度保护对变压器温度升高引起的不正常运行状况，按规程要

39、求可动作于信号或跳闸。 七、610 kV变压器继电保护接线 工矿企业用610 kV变压器多为63 MVA以下的双线圈降压变压器。通常配置的继电保护为电流速断保护配合瓦斯保护作为变压器的主保护，过电流保护作为后备保护，过负荷、温度保护作为不正常运行状态保护，04 MVA及以上星形一星形接线、次级中性点接地的变压器零序电流保护。常用的610 kV变压器定时限继电保护接线如图941所示。常用的610 kV变压器反时限继电保护接线如图942所示。九、差动保护 电力变压器是电力系统中十分重要的设备，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，特别是大型电力变压器，更是很贵重的设备。变压器内部的

40、某些故障如匝间短路、铁芯绝缘损坏等，虽然最初故障电流较小，但产生的电弧将引起变压器内部绝缘油分解，产生可燃性气体，严重时引起喷油、爆炸。为了避免变压器事故的扩大，要求变压器内部发生故障时应迅速切断电源，使变压器退出运行。变压器过电流保护具有一定时限，动作不够迅速。变压器速断保护虽然动作迅速，但是动作电流整定较大，对于轻微的内部故障不能反应；而且在变压器内部，靠近二次出线还存在死区，即速断保护不到的地方。因此规程规定对于大容量变压器应装设电流差动保护。变压器电流差动保护的动作原理如图68所示。图68(a) 中变压器外部故障对于三角形侧，由于线电流和相电流之问不仅是电流大小相差倍，而且电流的相位也

41、偏离了30。如果变压器一、二次两侧的电流互感器都接成星形，即使变压器外部故障，由于一、二次电流存在相位差，也有一个相当大的电流流入差动继电器，使继电器误动作。 为了避免发生这一类误动作情况，必须通过改变电流互感器的接线方式，将流人差动继电器的电流相位矫正过来。图9-44(a)的接线方式是通过一次侧电流互感器采取三角接，二次侧电流互感器采取星形接的方式以矫正电流互感器二次电流之间的相位差，其具体分析如图9-44(b)所示。，X1、，l和，jI表示变压器星形侧的电流，A1、，南和，el表示变压器三角形侧的线电流。从相量图可见，三角形侧的线电流较之星形侧的线电流，在相位角要超前30。J Y1、J昌和

42、，邑表示变压器星形侧电流互感器的二次侧相电流，其线电流分别为JX，一J泛、，甬一，呙和，邑一Jj(2。从相量图可见，当外部故障时，变压器星形侧电流互感器的二次侧线电流与变压器三角形侧电流互感器的二次侧线电流相位相同，即流经差动继电器时电流相减，只要适当选择变压器一、二次侧电流互感器的变比，就可以使这两个电流接近相等，从而使流入差动继电器的电流接近于零，继电器不误动作。 当变压器内部故障时，如果是一侧电源，则流人差动继电器的是变压器的故障电流；如果是两侧电源，则流人差动继电器的是两侧故障电流之和。上述两种情况足以使继电器动作，断路器跳闸，使故障变压器脱离运行。 变压器差动保护常用的继电器为BCH

43、一2型或DCD一2型，其结构原理相似，已在前面作过介绍。第七节高压异步电动机继电保护的配置一、高压异步电动机继电保护的配置2 MW以下的电动机，装设电流速断保护，保护装置宜采用两相式并动作于跳闸。对单相接地电流大于5 A时的电动机，应装设单相接地保护，单相接地电流为10 A及以上时，保护装置动作于跳闸；10 A以下时，保护装置可动作于跳闸，也可动作于信号。生产过程中易发生过负荷和需要防止起动或自起动时间过长的电动机应装设过负荷保护。为保证重要电动机起动，而需要断开的电动机以及在电流长期消失为保证人身和设备安全需要断开的电动机，应装设欠电压保护，保护装置应动作于跳闸。2 MW及以上的电动机，或2

44、 MW以下，但电流速断保护灵敏性不符合要求的电动机，应装设差动保护。三、断路器控制回路控制回路是控制断路器分闸和合闸的回路，并对断路器的分、合位置发出灯光监视信号。当发生事故、继电保护动作时，通过控制回路，使断路器跳闸并发出闪光信号，同时利用音响信号回路，发出事故音响信号(蜂鸣器、喇叭)。1断路器常规的控制回路图图669为断路器常规用的控制回路图。 图669 电磁操作机构断路器控制回路图图中SA为LW2-z-la、4、6a、40、20F8型控制开关，其触点的通、断情况如表6-14所示。 控制回路的操作情况如下： (1) 跳闸后。手柄在跳闸后位置，断路器分闸，断路器动断辅助触点QF1闭合，SA开

45、关的触点10和ll接通，使绿灯HG和合闸接触器KM通电，绿灯亮，表示回路完好。由于回路电压主要降在HG及其电阻上，KM两端电压低，不会动作。 (2)预备合闸。将SA手柄切至预备合闸位置，闪光电源F经SA的9、10触点及HG、QF1、KM构成回路，绿灯发闪光，但K仍不动作。 (3)合闸。将SA手柄顺时针转过45º的合闸位置，SA的触点5和8接通，短接HG及其电阻，K得压动作，K触点闭合使合闸线圈YO得电动作，断路器合闸，合闸后Fl分开，F2闭合。(4)合闸后。合闸完成，放开SA手柄时，手柄由弹簧作用恢复为垂直位置，即合闸后位置。回路构通情况为：+WCSAl613HRF2YRWC，红灯H

46、R亮，表示分闸回路完好，YR因通过电流过小不动作，断路器维持合闸状态。(5)预备分闸。将SA手柄由合闸后的垂直位置反时针旋转90º至水平位置，即预备分闸位置，构成如下通路：(+)WFSAl314HRRF2YRWC，红灯HR闪光发出预备跳闸信号，但因YR通过电流小不动作。(6)分闸。将SA手柄逆时针再转45º时，SA67触点接通，短接HR及R，分闸线圈YR得全电压，动作使断路器分闸。当手放开SA手柄时，手柄由弹簧作用顺时针转过45º，恢复至跳闸后的位置，此时绿灯亮，指示断路器在分闸位置。(7)事故跳闸。发生事故继电保护动作时，因SA手柄在合闸后位置，所以出口中间继电

47、器KOM触点闭合，短接HR和R，YR得全电压，动作跳闸，断路器辅助触点F2分、Fl通，构成回路(+)FSA910HGRFlK一，绿灯闪光，表示事故跳闸。由于SA在合闸后位置时SAl3和SAl719触点接通，但F3断路器已跳闸，使F3辅助触点闭合，接通事故音响，发出事故音响信号(蜂呜器或喇叭)。2弹簧操作机构的断路器控制回路弹簧操作机构的控制回路和电磁操作机构的控制回路是基本相同的，不同点仅有以下几点。(1)电磁操作机构合闸电流高达100多安培，断路器辅助触点要烧坏，所以要增加中间环节合闸接触器，而弹簧操作机构最多仅几个安培，所以可不用合闸接触器而直接用合闸线圈YO。(2)在合闸回路中串接一行程

48、开关或操作机构动合辅助触头，使储能弹簧拉紧储能后行程开关才闭合接通合闸回路。另外在储能电动机回路中增加动断限位开关或操作机构辅助触点，使弹簧储能到位后切断储能电动机电源。如要手动操作储能电动机，可在回路中再串接一组开关。 图970为弹簧操作机构控制回路图，图中S为行程开关。图970弹簧操作机构断路器的控制回路图 3具有电气防断路器跳跃的控制回路 当SA手柄转向合闸位置，断路器合闸，如此时SA58触点熔接或手未放开手柄，而又同时发生短路故障时，断路器将不停地重复跳、合(即跳跃)，将损坏断路器。所以，如断路器操作机构本身没有防跳机构，则必须加电气防跳，图670即为在图669的常规控制回路基础上加了

49、一个防跳中间继电器KLA。KLA的电流线圈串接于跳闸回路中，电压线圈和KLA本身的动合触点KLAl串联后与串有KLA2动断触点的YO合闸回路并联。 当手柄旋转至合闸位置，而断路器正巧合闸于短路时，出口中间继电器KOM动合触点闭合，使断路器跳闸，与此同时跳闸电流通过KLA电流线圈使KLA动作，KLA2触点切断合闸回路，KLAl触点闭合使KLA的电压线圈得电而自保持，断路器便不能再合闸，直至SA的58触点分开，KLA电压自保持线圈失电方恢复正常。 图中KLA3触点比KOM触点延时开断，从而保护了KOM触点。图中R是保证电流型信号继电器有足够的灵敏度，当出口中间KM触点不串接信号继电器KS时，R可取

50、消。 4闪光装置 图671为闪光装置回路图。闪光装置K是断路器分、合位置与控制开关位置不对应时，接通闪光回路而发出闪光信号的。例如当断路器发生事故跳闸，此时闪光装置通过不对应回路构成了如下通路：+WSKF的闪光继电器K闪光母线(+)WF不对应回路WS。与K线圈并接的电容C经充电电阻R及不对应回路进行充电，电容C(即闪光继电器K)两端电压升高，直至达到K动作值时便动作，K动合触点闭合，将正电源加至WF，从而使控制回路绿灯发亮光，同时断开K动断触点，电容对KF放电，使它保持动作状态，待开其动合触点，F电压又降低，绿灯变暗，电容C继续充电，重复上述过程，使指示灯发出闪光。 图971 闪光装置回路图

51、图中SB为动断、动合触点连动的试验按钮，正常运行时白色指示灯亮，起着监视闪光装置直流电源的作用。试验时按下SB，它的动断触点断开，切断正常运行时H的电源监视回路，动合触点闭合将HW接向F，与不对应回路一样，起动闪光继电器，使H发闪光。四、信号装置1概述 当设备运行中发生事故或异常运行状况时能发出声、光信号，提醒运行人员及时处理和分析，所以变电所为了监视设备运行状况都设有信号装置。按信号的复归方法可分为就地复归和中央复归；按能否重复动作分为能重复动作和不能重复动作两种，一般都在变电所控制室安装中央复归重复动作的信号装置。 中央信号装置一般由事故信号和预告信号组成。事故信号是发生事故、断路器跳闸时发出闪光信号和蜂呜器或喇叭的音响信号；预告信号是当发生不正常运行状况，例如变压器过负荷、控制回路断线、不接地系统接地时即发出警铃的音响信号及由光示牌示出不正常状况。2中央复归不重复动作的事故信号装置 图672 中央复归不重复动作的事故信号回路