第7章建筑供配电系统的继电保护

1、610kV电网的过流保护和电流速断保护电网的过流保护和电流速断保护610kv线路的单相接地保护及绝缘监视线路的单相接地保护及绝缘监视高压电动机及移相电容器继电保护高压电动机及移相电容器继电保护第七章第七章 建筑供配电系统的继电保护建筑供配电系统的继电保护电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护第一节第一节 概概 述述一、继电保护装置的任务一、继电保护装置的任务当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障元件与电源切开，以减轻故障危害，防止事故选择地将故障元件与电源切开，以减轻故障危害，防止事故蔓延，保证其它部分迅速恢复正常生产

2、。蔓延，保证其它部分迅速恢复正常生产。当线路及设备出现不正常运行状态时，保护装置将会发出当线路及设备出现不正常运行状态时，保护装置将会发出信号、减负荷或跳闸。信号、减负荷或跳闸。二、对继电保护装设的原则和基本要求二、对继电保护装设的原则和基本要求保护系统中的线路和电气设备应有主保护和后备保护，必要时保护系统中的线路和电气设备应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护可增设辅助保护主保护主保护应能快速并有选锑地切除被保护区域内的故障。应能快速并有选锑地切除被保护区域内的故障。后备保护后备保护应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。远后备远后备当主保护或断路器拒

3、绝动作时，由相邻设备或线当主保护或断路器拒绝动作时，由相邻设备或线路的保护实现后备。路的保护实现后备。近后备近后备当主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另一套保当主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另一套保护实现后备；当断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后护实现后备；当断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备。备。（1）选择性）选择性（2）快速性）快速性（3）灵敏性）灵敏性离故障点最近的保护装置动作，切除故障离故障点最近的保护装置动作，切除故障保护装置应尽快地动作，切除故障保护装置应尽快地动作，切除故障“不能拒动，也不能误动不能拒动，也不能误动”（4）可靠性）可靠性对保护区内极轻微的故障都能

4、及时地反应对保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作，则说明保护装置的灵敏度高。动作，则说明保护装置的灵敏度高。辅助保护辅助保护当需要加速切除线路故障或消除方向元件的死区当需要加速切除线路故障或消除方向元件的死区时，可采用由电流速断时，可采用由电流速断满足四个满足四个基本要求：基本要求：三、继电保护装置的基本原理三、继电保护装置的基本原理四、继电器的分类四、继电器的分类按反映的参数分：电量继电器和非电量继电器按反映的参数分：电量继电器和非电量继电器按继电器的工作原理分：电磁式、感应式、电动力式、热按继电器的工作原理分：电磁式、感应式、电动力式、热力式、半导体式、计算机集成式力式、半导体式、计算机

5、集成式第二节第二节 6 6l0kVl0kV电网的过流保护和电流电网的过流保护和电流速断保护速断保护一、电流互感器的极性与接线方式一、电流互感器的极性与接线方式（一）电流互感器基本结构原理（一）电流互感器基本结构原理（二）电流互感器的选择及（二）电流互感器的选择及10误差曲线误差曲线电流互感器应技安装地点的条件及额电流互感器应技安装地点的条件及额定电压，一次电流、二次电流（一般定电压，一次电流、二次电流（一般为为5A），准确度级等条件进行选择，），准确度级等条件进行选择，并校验其短路时的动稳定度和热稳定并校验其短路时的动稳定度和热稳定度。度。22121IKINNIi （三）（三）电流互感器极性及

6、使用注意事项电流互感器极性及使用注意事项电流互感器在工作时其二次侧不得开路电流互感器在工作时其二次侧不得开路电流互感器的二次侧有一端必须接地电流互感器的二次侧有一端必须接地电流互感器在连接时要注意其端子的极性电流互感器在连接时要注意其端子的极性（四）（四）电流互感器的接线电流互感器的接线（1）一相式接线）一相式接线（2）两相）两相V形接线形接线（3）两相电流差接线）两相电流差接线（4）三相星形接线）三相星形接线二、保护装置的接线方式二、保护装置的接线方式（一）三种基本的接线方式（一）三种基本的接线方式1.三相三继电器的完全星形接线三相三继电器的完全星形接线2.两相两继电器的不完全星形接线两相两

7、继电器的不完全星形接线3.两相一继电器的两相电流差接线两相一继电器的两相电流差接线（二）接线方式的分析（二）接线方式的分析在小电流接地电网中，因为单相接地时，允许继续运行在小电流接地电网中，因为单相接地时，允许继续运行12h，故当发生两点接地短路时，只需切除一个接地点。故当发生两点接地短路时，只需切除一个接地点。由于不完全星形接线方式比三相星形接线方式减少了设备，由于不完全星形接线方式比三相星形接线方式减少了设备， 节节省了投资，且它能反应任意两相短路，因而在省了投资，且它能反应任意两相短路，因而在610kV小电流接小电流接地系统中得到了广泛的应用。地系统中得到了广泛的应用。（三）三种接线方式

8、的应用范围（三）三种接线方式的应用范围两相电流差接线方式能反应各种相间短路，具有接线简单、两相电流差接线方式能反应各种相间短路，具有接线简单、投资少等优点。但当未装电流互感器的相所对应的低压侧发生投资少等优点。但当未装电流互感器的相所对应的低压侧发生单相短路时，高压侧的电流继电器中根本无电流通过。所以这单相短路时，高压侧的电流继电器中根本无电流通过。所以这种接线方式可用于保护电动机和某些种接线方式可用于保护电动机和某些10kV 以下电压的线路。以下电压的线路。两相不完全星形接线能反应各种相间短路但不能完全反应单两相不完全星形接线能反应各种相间短路但不能完全反应单相接地短路。因此在相接地短路。因

9、此在10kV、35kV小电流接地电网中得到了广小电流接地电网中得到了广泛的应用。它的缺点是当未装电流互感器的相所对应的低压侧泛的应用。它的缺点是当未装电流互感器的相所对应的低压侧发生单相短路时，比完全星形接线的灵敏度系数小一半。发生单相短路时，比完全星形接线的灵敏度系数小一半。bcaNIIII 完全星形接线方式不仅能反应各完全星形接线方式不仅能反应各种类型的相间短路，而且能反应单种类型的相间短路，而且能反应单相接地短路，保护装置的灵敏度系相接地短路，保护装置的灵敏度系数不会因故障相别的不同而变化。数不会因故障相别的不同而变化。因此这种接线方式主要用在大电流因此这种接线方式主要用在大电流接地系统

10、作为相间短路保护。接地系统作为相间短路保护。（四）保护装置的灵敏度系数（四）保护装置的灵敏度系数1 .o)2(min.pkpIIS 三、电磁式电流继电器的工作原理三、电磁式电流继电器的工作原理KpwiopIKKIo1 （一）动圈式电磁继电器（一）动圈式电磁继电器（二）电磁式电流继电器的工作原理（二）电磁式电流继电器的工作原理过电流继电器线圈中的使继电器动作的过电流继电器线圈中的使继电器动作的最小电流，称为最小电流，称为动作电流动作电流，用，用Iop表示表示1KMMWRIfrMop 使过电流继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流，称为使过电流继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流，称为返回电

11、流返回电流，用，用Ire表示表示1KMMWRIfrMop oprereIIK 继电器的返回系数：继电器的返回电流与动作电流的比值继电器的返回系数：继电器的返回电流与动作电流的比值（三）（三）DL-10系列电磁式电系列电磁式电流继电器简介流继电器简介四、定时限的过电流保护装置四、定时限的过电流保护装置（一）工作原理（一）工作原理原理电路图原理电路图电磁式继电器电磁式继电器t2=t3+tt1=t2+tt可取可取0.350.7s；（二）整定计算及灵敏度系数校验（二）整定计算及灵敏度系数校验 定时限的过电流保护的动作电流定时限的过电流保护的动作电流Iop，应躲过线路的最大负，应躲过线路的最大负荷电流（

12、包括正常过负荷电流和尖峰电流）荷电流（包括正常过负荷电流和尖峰电流）IL.max，以免在，以免在IL.max通过时保护装置误动作；而且其返回电流通过时保护装置误动作；而且其返回电流Ire，也应躲过线，也应躲过线路的最大负荷电流路的最大负荷电流IL.max ，否则保护装置还可能发生误动作，否则保护装置还可能发生误动作max.LirewrelopIKKKKI 灵敏度系数的校验：灵敏度系数的校验：opikwpIKIKS)2(min. 1.5（主保护）（主保护）1.2（后备保护）（后备保护）五、反时限的过电流保护五、反时限的过电流保护感应式电流继电器感应式电流继电器（一）感应式电流继电器（一）感应式电

13、流继电器的工作原理原理的工作原理原理感应元件感应元件电磁元件电磁元件线圈线圈l、带短路环、带短路环3的的电磁铁电磁铁2、装在可偏、装在可偏转的框架转的框架6上的转动上的转动铝盘铝盘4线圈线圈1、电磁铁、电磁铁2和和衔铁衔铁15（二）保护原理（二）保护原理“先合后断先合后断”（三）反时限过电流保护的时限配合（三）反时限过电流保护的时限配合t一般取一般取0.7s；选择配合点选择配合点在配合点上的两在配合点上的两套保护装置的动套保护装置的动作时限级差最小作时限级差最小t1d1=t2d1+t反时限过电流保护动作反时限过电流保护动作时限整定时限整定（1）计算）计算WL2首端的三相短路电首端的三相短路电流

14、流Ik反应到反应到KA2中的电流：中的电流：kiwkIKKI)2()2()2( （2）计算）计算 对对KA2的动作电流的动作电流Iop(2)的倍数：的倍数：)2(kI )2()2(2opkIIn （3）确定）确定KA2的实际动作时间。的实际动作时间。（4）计算）计算KAl的实际动作时间。的实际动作时间。（5）计算）计算WL 2首端的三相短路电流首端的三相短路电流Ik 反应到反应到KAl中的电流值：中的电流值：kiwkIKKI)1()1()1( （6）计算）计算 对对KA1的动作电流的动作电流Iop(1)的倍数：的倍数：)1(kI )1()1(1opkIIn （7）确定）确定KAl的的10倍动作

15、电流的动作时限。倍动作电流的动作时限。（四）定时限与反时限过流保护时限的配合（四）定时限与反时限过流保护时限的配合配合点应选在保护配合点应选在保护1的保护范围末端的保护范围末端d点，以保证两者保护的选择性，限点，以保证两者保护的选择性，限制越级跳闸。制越级跳闸。六、电流速断保护装置六、电流速断保护装置（一）保护原理（一）保护原理（1）组成）组成（2）动作电流的整定）动作电流的整定max.kiwrelqbIKKKI qbikwpIKIKS)2( 1.251.5（二）电流速断保护的（二）电流速断保护的“死区死区”及其弥补及其弥补 凡是装设有电流速断保护的线路，凡是装设有电流速断保护的线路，必须配备

16、带时限的过电流保护，过必须配备带时限的过电流保护，过电流保护的动作时间应比电流速断电流保护的动作时间应比电流速断保护至少长一个时间级差保护至少长一个时间级差t=0.50.7s，而且前后的过电流保护的动作，而且前后的过电流保护的动作时间仍须符合时间仍须符合“阶梯原则阶梯原则”，以保，以保证选择性。证选择性。（三）电流速断保护灵敏度系数校验（三）电流速断保护灵敏度系数校验七、低电压闭锁保护七、低电压闭锁保护保护原理保护原理动作电流整定动作电流整定30IKKKKIirewrelop uNurerelopKUKKKUU)7 . 06 . 0(min 第三节第三节 6 6l0kVl0kV线路的单相接地保

17、护及线路的单相接地保护及绝缘监视绝缘监视610kvV供电系统电源中性点通常是不接地的或少部分经消弧供电系统电源中性点通常是不接地的或少部分经消弧线圈接地线圈接地在在610kV电网中性点不接地系统中，当单相接地电流过大时电网中性点不接地系统中，当单相接地电流过大时易出现断续电弧，可能使电路发生电压谐振现象。易出现断续电弧，可能使电路发生电压谐振现象。当采用消弧线圈接入变压器中性点时，一方面可用消弧线圈的当采用消弧线圈接入变压器中性点时，一方面可用消弧线圈的感性电流补偿系统中单相接地时的电容电流，一方面因单相接感性电流补偿系统中单相接地时的电容电流，一方面因单相接地电流变小而使单相接地时电弧难以形

18、成。从而保证了系统的地电流变小而使单相接地时电弧难以形成。从而保证了系统的供电安全。供电安全。一、中性点不接地系统单相接地故障分析一、中性点不接地系统单相接地故障分析C相接地相接地 )(.BCACCIII03CCII结论：结论：中性点不接地系统发生单相接地故障时，线间电压不中性点不接地系统发生单相接地故障时，线间电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍，故障倍，故障相电容电流增大到原来的相电容电流增大到原来的3倍。倍。 3二、中性点不接地系统单相接地保护及绝缘监视二、中性点不接地系统单相接地保护及绝缘监视1、利用零序电压保护原理、利用零序电压保

19、护原理2、零序电流的保护原理、零序电流的保护原理非故障支路非故障支路L流过的是本支路零序电流，而故障支路上流过流过的是本支路零序电流，而故障支路上流过的是所有非故障支路零序电流。的是所有非故障支路零序电流。第四节第四节 高压电动机及移相电容器继电保护高压电动机及移相电容器继电保护一、高压电机对继电保护的要求一、高压电机对继电保护的要求 电动机最常见的故障是定子绕组的相间短路、定子绕电动机最常见的故障是定子绕组的相间短路、定子绕组的单相接地、定子绕组匝间短路等组的单相接地、定子绕组匝间短路等。 电动机的不正常运行状态主要是指过负荷，引起过负电动机的不正常运行状态主要是指过负荷，引起过负荷的原因是

20、电动机所带机械负荷过大或机械部分故障、荷的原因是电动机所带机械负荷过大或机械部分故障、供电网络电压过低及一相断线等。供电网络电压过低及一相断线等。 对于容量小于对于容量小于2000kW高压电机，若生产工艺过程不宜高压电机，若生产工艺过程不宜过负荷时，通常只采用电磁式继电器组成的电流速断过负荷时，通常只采用电磁式继电器组成的电流速断保护。保护。 对于可能过负荷的高压电动机可采用具有反时限和速对于可能过负荷的高压电动机可采用具有反时限和速断分别出口的过电流继电器，其反时限部分用作过负断分别出口的过电流继电器，其反时限部分用作过负荷保护，动作于信号或跳闸。荷保护，动作于信号或跳闸。二、感应式过电流继

21、电器的工作原理及特二、感应式过电流继电器的工作原理及特性性 在中小型工厂供电系统中常采用感应式电流继电器作在中小型工厂供电系统中常采用感应式电流继电器作为高压电动机的过电流保护装置，因为感应式电流继为高压电动机的过电流保护装置，因为感应式电流继电器兼有电磁式电流继电器、时间继电器、中间继电电器兼有电磁式电流继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器的功能，从而能大大简化继电保护装器和信号继电器的功能，从而能大大简化继电保护装置。置。三、高压电动机电流速断保护三、高压电动机电流速断保护对于异步电动机对于异步电动机 对于同步电动机对于同步电动机NMistwrelobIKKKKINMistwrelo

22、bIKKKKImax)3(kiwrelobIKKKI四、高压电动机的过负荷保护四、高压电动机的过负荷保护 保护装置的动作电流整定值保护装置的动作电流整定值NMirewrelobIKKKKI五、高压电动机的低电压保护五、高压电动机的低电压保护低电压保护动作值低电压保护动作值NNNNiNopVMMMMKVV7 . 0/maxmax六、电动机断相（不对称）保护六、电动机断相（不对称）保护断相故障是最常见和最严重的一种不对称故障。断相故障是最常见和最严重的一种不对称故障。断相（不对称）保护技术是从晶体管电路发展而来的。断相（不对称）保护技术是从晶体管电路发展而来的。目前大多采用静态集成电路来实现。目前

23、大多采用静态集成电路来实现。七、电动机综合保护装置七、电动机综合保护装置一般来说，综合保护装置中各种保护具有共同的电源，一般来说，综合保护装置中各种保护具有共同的电源，共同的或部分共同的动作电路和检测电路，因此线路相共同的或部分共同的动作电路和检测电路，因此线路相应得到简化，缩小了体积，提高了经济性和可靠性。应得到简化，缩小了体积，提高了经济性和可靠性。八、八、610kV电力电容器保护电力电容器保护 电容器内部故障主要有电容元件内部部分绝缘损电容器内部故障主要有电容元件内部部分绝缘损坏，局部元件短路和断线，造成电容量变化产生不平坏，局部元件短路和断线，造成电容量变化产生不平衡电流；局部元件短路

24、等原因造成过负荷，使温度上衡电流；局部元件短路等原因造成过负荷，使温度上升，容器膨胀甚至发生爆炸等。因此电容器组必须设升，容器膨胀甚至发生爆炸等。因此电容器组必须设置内部故障保护装置。置内部故障保护装置。1、熔断器保护、熔断器保护 在电容器内部，生产时已装有熔丝，在使用时还在电容器内部，生产时已装有熔丝，在使用时还应对一个或几个电容器再装单个的熔断器。应对一个或几个电容器再装单个的熔断器。2、无时限或带时限过电流保护、无时限或带时限过电流保护 保护装置的动作电流保护装置的动作电流 iNCwrelopKIKKI3、横联差动保护、横联差动保护 当电容器组按星形连接时，横差保护装置，装在连接当电容器

25、组按星形连接时，横差保护装置，装在连接两组中性点的连线上。两组中性点的连线上。0CBAIII九、发电机的保护九、发电机的保护1、概述、概述 为了保证供电系统的正常运行必须设置继电保护装置为了保证供电系统的正常运行必须设置继电保护装置使发电机在故障时能有选择性地从系统中切除或在发使发电机在故障时能有选择性地从系统中切除或在发电机不正常运行状态时发出信号。电机不正常运行状态时发出信号。2、发电机纵差动保护、发电机纵差动保护 发电机的纵差动保护主要用于保护发电机定子绕组相发电机的纵差动保护主要用于保护发电机定子绕组相间短路。间短路。 躲过发电机外部短路时的最大不平衡电流。躲过发电机外部短路时的最大不

26、平衡电流。 为避免保护在电流互感器二次回路断线时的为避免保护在电流互感器二次回路断线时的误动作，保护装置启动电流误动作，保护装置启动电流iKnptxwopKIfKKKI/maxmaxiNGwopKIKI/3、发电机过电流保护和过、发电机过电流保护和过负荷保护负荷保护 过电流保护是发电机内过电流保护是发电机内部故障和外部故障的后部故障和外部故障的后备保护。备保护。 电流继电器动作电流电流继电器动作电流 发电机的过负荷保护：保发电机的过负荷保护：保护装置的动作电流护装置的动作电流NGirewopIKKKINGirewrelopIKKKKI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（1）

27、绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地侧的单相）绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地侧的单相接地短路；接地短路；一、概述一、概述（2）绕组的匝间短路；）绕组的匝间短路；（3）外部短路引起的过电流；）外部短路引起的过电流；（4）中性点直接接地系统中外部接地短路引起的过电流及中）中性点直接接地系统中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；性点过电压；（5）过负荷；）过负荷；（6）油面降低；）油面降低；（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。带时限的过电流保护、带时限的过电流保护、电流速断保护、电流速断保护、 瓦斯保护、瓦斯保护、过负荷保

28、护过负荷保护过负荷保护及瓦斯保护在变压器内部轻微故障时，动作于信过负荷保护及瓦斯保护在变压器内部轻微故障时，动作于信号号其他保护包括瓦斯保护在变压器内部严重故障时，一般均动作其他保护包括瓦斯保护在变压器内部严重故障时，一般均动作于跳闸于跳闸二、瓦斯保护二、瓦斯保护1、瓦斯继电器的结构和工作原理、瓦斯继电器的结构和工作原理2、变压器瓦斯保护的接线、变压器瓦斯保护的接线主要主要优点优点是：动作快，灵敏度高，接线简单，能反应变压器是：动作快，灵敏度高，接线简单，能反应变压器油箱内部各种类型的故障。特别是匝间短路，匝数很少时除油箱内部各种类型的故障。特别是匝间短路，匝数很少时除瓦斯保护外其电保护都不能

29、动作。瓦斯保护外其电保护都不能动作。三、变压器的差动保护三、变压器的差动保护（一）变压器差动保护的原理（一）变压器差动保护的原理22IIIKAIII 差动保护及其电流互感器的联接关系分为差动保护及其电流互感器的联接关系分为纵联差动纵联差动和和横联横联差动差动两种两种差动保护主要用来保护变压器内部线圈差动保护主要用来保护变压器内部线圈及其引出线发生多相短路。同时也保护及其引出线发生多相短路。同时也保护单相接地短路和匝间短路。单相接地短路和匝间短路。（二）不平衡电流的产生及防止或减少措施（二）不平衡电流的产生及防止或减少措施1.不平衡电流产生的主要原因不平衡电流产生的主要原因（1）两侧电流互感器的型式不同：由于电流互感器的型式不）两侧电流互感器的型式不同：由于电流互感器的型式不同，特性也不一致，所以将引起不平衡电流。同，特性也不一致，所以将引起不平衡电流。（2）两侧电