第7章供配电系统保护156K

1、第7章供配电系统保护 为了保证工厂供电系统安全可靠地运行，以防过负荷和短路过负荷和短路引起的过电流对系统的影响，因此在工厂供电系统中装设有不同类型的过电流保护装置。 一一. . 过电流保护的类型和任务过电流保护的类型和任务工厂供电系统的过电流保护装置有： 熔断器保护 低压断路器保护 继电保护。熔断器保护熔断器保护 适用于高低压供电系统。由于其简单、经济，所以在供电系统中应用广泛。但是其断流能力较小，选择性较差，且其熔体熔断后要进行更换，不能迅速恢复供电，因此在要求供电可靠性较高的场合不宜采用。低压断路器保护低压断路器保护（低压自动开关保护） 适用于要求供电可靠性较高和操作灵活方便的低压供电系统

2、中。继电保护继电保护 适用于要求供电可靠性较高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供电系统中。二二、对继电保护的基本要求、对继电保护的基本要求u 选择性：选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的非故障部分继续运行。非故障部分继续运行。u 速动性：速动性：继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件从电网中切除。从电网中切除。图图6-2 电力系统继电保护选择性说明图电力系统继电保护选择性说明图 （过电流保护）保护区

3、内电力系统在最小运行方式下的（过电流保护）保护区内电力系统在最小运行方式下的最小短路电流。最小短路电流。 保护装置动作电流换算到一次侧的值，又称为保护装置保护装置动作电流换算到一次侧的值，又称为保护装置一次侧起动值。一次侧起动值。可靠性：可靠性：保护装置该动作时，不应保护装置该动作时，不应拒动拒动；不该动作时，不应；不该动作时，不应误动误动。上述四点，在使用中不同的场合侧重点不同：上述四点，在使用中不同的场合侧重点不同： 线路的保护，选择性很重要；线路的保护，选择性很重要； 变压器的保护，对灵敏性要求高；变压器的保护，对灵敏性要求高； 短路电流较大的场合，快速性是主要的。短路电流较大的场合，快

4、速性是主要的。11.minOPkdefPIIS灵敏性灵敏性：表示对故障的反应能力，用：表示对故障的反应能力，用Sp表示：表示：1 .OPIminkI熔断器保护 一、 熔断器在供电系统中的配置 熔断器在供电系统中的配置，符合选择性保护的要求，即熔断器要配置得使故障范围缩小到最低限度。考虑经济性，配置的熔断器数量尽量少。 图6-1是低压放射式配电系统中熔断器配置的一种合理方案示例，既可满足保护选择性的要求，配置的熔断器数量又较少。图中FU5用来保护电动机及其支线。当k-5处短路时，FU5熔断。其他FU4FU1均各有其主要保护对象。当k-4k-1中任一处短路时，对应的熔断器熔断，切除故障。 图6-1

5、 熔断器在低压配电系统中的合理配置示例 必须注意：低压配电系统中的PE线和PEN线上，不允许装设熔断器，以免PE线或PEN线因熔断器熔断而断路时，使所有接PE线或接PEN线的设备外壳带电，危及人身安全。 二、熔断器熔体电流的选择 (一)保护电力线路的熔断器熔体电流的选择 保护电力线路的熔断器熔体电流，应满足下列条件： (1)熔体额定电流应不小于线路的计算电流，以使熔体在线路正常运行时不致熔断，即.30N FEII（6-2） (2) 熔体额定电流还应躲过线路尖峰电流 ，即在线路出现正常尖峰电流（如电动机的启动电流）时熔体不致熔断，满足的条件是.N FEpkIKI （6-3）熔体额定电流尖峰电流熔

6、体额定电流式中 K为小于1的系数。对供电给一台电动机的线路熔断器来说，K应根据熔断器的特性和电动机的启动情况决定：启动时间在3s以下（轻载启动），宜取K=0.250.35；启动时间在38s(重载启动)，宜取K=0.350.5；启动时间超过8s或频繁启动、反接制动，宜取K=0.50.6。对供电给多台电动机的线路熔断器来说，此系数应视线路上容量最大的一台电动机的启动情况、线路尖峰电流与计算电流的比值及熔断器的特性而定，取为K=0.51；如果线路尖峰电流与计算电流的比值接近于1，则可取K=1。但必须说明，由于熔断器类型繁多，特性各异，因此上述有关计算系数K的统一取值方法不一定很恰当，保护交流电动机的

7、熔断器熔体额定电流“应大于电动机的额定电流，且其安秒特性曲线计及偏差后略高于电动机启动电流和启动时间的交点。当电动机频繁启动和制动时，熔体的额定电流应再加大12级。” (二)保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择 保护电力变压器的熔断器熔体额定电流 ，根据经验，应满足下式要求：.N FEI (3) 熔断器保护还应与被保护的线路相配合，使之不致发生因过负荷和短路引起绝缘导线和电缆过热起燃而熔体不熔断的事故，因此熔断器熔体电流还应满足以下条件.N FEOL alIK I（6-4） 式中 为绝缘导线和电缆的允许载流量；KOL 为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷倍数。如果熔断器只作短路保护时，对明敷绝缘导

8、线，取KOL=2.5 。如果熔断器不只作短路保护，还要求作过负荷保护时，例如住宅建筑、重要仓库和公共建筑中的照明线路，有可能长时间过负荷的动力线路以及在可燃建筑物构架上明敷的有延燃性外层的绝缘导线线路等，则应取KOL =1；当A时，则应取KOL=0.85 。对有爆炸性气体和粉尘的区域内的线路，应取KOL=0.8 ， 。 如果按式（6-2）和式（6-3）两个条件选择的熔体电流不满足式（6-4）的配合要求，则应改选熔断器的型号规格，或适当加大导线或电缆的芯线截面。alI.25N FEI.1.(1.5 2)N FEN TII（6-5）式中 为变压器的一次绕组额定电流。1.N TI过负荷倍数允许载流量

9、变压器的一次绕组额定电流 上式考虑了下列几个因素： (1)熔断器熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流。前面讲过，油浸式变压器的正常过负荷可达20%30%，而在事故情况下变压器（含油浸式和干式）允许短时过负荷更多，但此时熔断器仍不应该熔断。 (2)熔断器熔体电流要躲过来自变压器低压侧的电动机自启动引起的尖峰电流。 (3)熔断器熔体电流还要躲过变压器本身的励磁涌流。变压器的励磁涌流，又称空载合闸电流，是变压器在空载投入时或在外部故障被切除后突然恢复电压时所产生的类似涌浪的一次侧电流，其最大值可达变压器额定一次电流的810倍。此电流有点象三相电路突然短路时所产生的短路全电流，也要衰减，但衰减速度

10、比短路全电流稍慢一些。显然，保护变压器的熔断器在变压器空载投入时或电压突然恢复时不能熔断，即其熔体电流必须躲过变压器的励磁涌流，否则将破坏供电系统的正常运行。 (三)保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择 由于电压互感器二次侧的负荷很小，因此保护电压互感器的RN2型等高压熔断器的熔体额定电流一般为0.5A。6 610kV10kV部分部分配电变压器配用的高压熔断器规格配电变压器配用的高压熔断器规格（单位：A）100/100 100/7550/50 50/40 50/3010kV 200/150100/100 100/75 50/50 50/40 6kV RW4型 熔断器100/100 100/75

11、50/50 50/40 50/3010kV 200/150100/100 75/75 75/5075/40 6kVRN1型 熔断器 58 46.2 36.5 29 23 18.2 14.410kV 96 76.8 60.5 48 38.4 30.2 246kV /A 1000 800 630 500 400 315 250变压器容量/kVA1 .NTI 注：表中熔断器规格“/”表示 ，单位均为A 。 ./N FUN FEII 三、熔断器保护灵敏度的检验 为了保证熔断器在其保护区内发生短路故障时可靠地熔断。按规定，熔断器保护的灵敏度应满足下列条件：.min.kpN FEISKI（6-6）式中 为

12、熔断器保护线路末端在电力系统最小运行方式下的最小短路电流，对TN系统和TT系统为线路末端的单相短路电流或单相接地故障电流，对IT系灵敏度统为线路末端的两相短路电流，对保护降压变压器的高压熔断器来说， 为低压侧母线的两相短路电流折算到高压侧之值； 为熔断器熔体的额定电流；K 为检验熔断器保护灵敏度的最小比值如表6-2所示。.minkI.N FEI表表6-2 检验熔断器保护灵敏度的最小比值检验熔断器保护灵敏度的最小比值（据GB50054-1995） 11 10 9 8 0.4 7 6 5 5 4.5 5熔断时间 /s250500 8020040631632410熔体额定电流/A.N FEI 注：表

13、中K 值适用于符合IEC标准的一些新型熔断器如RT12、RT14、RT15、NT等型熔断器。对于老型号熔断器，可取K=47，即近似地按表中熔断时间为5s的熔断器取值。 灵敏度最小运行方式最小短路电流 四、熔断器的选择与校验 选择熔断器时应满足下列条件： (1) 熔断器的额定电压应不低于保护线路的额定电压。对于其额定电压是以最高工作电压来标注的高压熔断器，则其额定电压应不低于保护线路的最高电压。 (2) 熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体额定电流。 (3) 熔断器的类型应符合安装场所（户内或户外）及被保护设备对保护的技术要求。 熔断器还必须进行断流能力的校验： (1) 对限流式熔断器，如RN

14、1、RT0等，由于它们能在短路电流达到冲击值之前完全熄灭电弧，切除短路故障，因此在需满足条件( 3 )o cII（6-7）式中 为熔断器的最大分断电流； 为熔断器安装地点的三相次暂态短路电流有效值，在无限大容量系统中， 。ocI(3)I(3)(3)(3)kIII (2)对非限流式熔断器，如RM10、RW4等，由于它们不能在短路电流达到冲击值之前切除短路，因此必须满足条件(3)ocshII（6-8）式中 为熔断器安装地点的三相短路冲击电流有效值。(3)shI (3)对具有断流能力上下限的熔断器，如RW4型等跌开式熔断器，其断流能力的上限应满足以上式（6-8）的条件；而其断流能力的下限应满足以下条

15、件：(2).minockII（6-9）式中 为熔断器的最小分断电流； 为熔断器保护线路末端的两相短路电流。.minocI(2)kI (3)选择导线截面和钢管直径 按发热条件选择，查附录表23-3得A=10mm2的BLV型导线三根穿钢管（SC）时， ，相应地选穿线钢管为SC20mm。(2)校验熔断器的断流能力查附录表15-1，得RT0-100型熔断器的 。因此该熔断器的断流能力是满足要求的。30(30)4135.5alCIA IA 校验机械强度，查附录表19知，穿管铝芯线的最小截面为2.5mm。现在A=10mm2，故满足机械强度要求。 解：解：(1)选择熔断器及熔体的额定电流A.3035.5N

16、FEII又 A.0.335.5774.55NF EpkIK IA因此由附录表15-1，选RT0-100型熔断器，其熔体电流 A，而熔断器额定电流 A。.80N FEI.100N FUI5013ocIkAIkA 例例6-1 有一台Y型电动机，其额定电压为380V，额定容量为18.5kW，额定电流为35.5A，启动电流倍数为7。现拟采用BLV型导线穿焊接钢管敷设。该电动机采用RT0型熔断器作短路保护，短路电流 最大可达13kA。试选择熔断器及其熔体的额定电流，并选择导线截面和钢管直径。已知当地环境温度为30。 (3)kI (4) 校验导线与熔断器保护的配合 假设该电动机安装在一般车间内，熔断器只作

17、短路保护用，因此由式（6-4）知，导线与熔断器保护的配合要求是.2 .5NF Ea lII现在 A，而 ，因此满足配合要求。.80N FEI2.52.5 41102.5alIAA 五、前后熔断器之间的选择性配合 前后熔断器之间的选择性配合，就是要求在线路发生故障时，靠近故障点的熔断器最先熔断，切除故障部分，而使系统的其他部分仍能正常运行。 前后熔断器的选择性配合，宜按它们的保护特性曲线（安秒特性曲线）进行检验。 如图6-2a所示配电线路中假设支线WL2的首端k点发生三相短路，则三相短路电流Ik 要通过FU2和FU1。但是根据保护选择性的要求，应该是FU2的熔体首先熔断，切除故障线路WL2而FU

18、1不熔断，干线WL1正常运行。不过熔体的实际熔断时间与其产品的标准保护特性曲线所查得的熔断时间可能有30% 50%的偏差。从最不利的情况考虑，设k点短路时，FU1的实际熔断时间 t1比标准保护特性曲线查得的时间 t1小50%，即t1=0.5 t1 ；而FU2的实际熔断时间t2又比标准保护特性曲线查得的时间t2大50%，即t2=1.5 t2 。这时由图6-2b可以看出，要保证前后两熔断器FU1和FU2的保护选择性，必须满足的条件是t1t2，即0.5t11.5t2，因此保证前后熔断器保护选择性的条件为123tt（6-10） 图6-2 熔断器保护的选择性配合 a) 熔断器在低压配电线路中的选择性配置

19、 b) 熔断器按保护特性曲线进行选择性校验 如果不用熔断器的保护特性曲线来检验选择性，则一般只有前一熔断器的熔体电流大于后一熔断器的熔体电流23级以上，才有可能保证其保护的选择性。解：解：用 A查附录表15-2的 A的曲线，得 。 用 A查附录表14-2的 A的曲线，得 。 由此可见，熔断器FU1与FU2之间能满足保护的选择性动作要求。 例例 6-26-2 如图6-2a所示线路中，设FU1（采用RT0型）的 A，FU2（采用RM10型）的 A。k点的三相短路电流 A。试检验熔断器FU1与FU2之间是否能实现保护的选择性配合。.1100N FEI1000kI 1000kI .1100N FEI1

20、0.3ts1000kI .260N FEI20.08ts120.333 0.080.24tstss .260N FEI低压断路器保护 一、 低压断路器在低压配电系统中的配置 低压断路器在低压配电系统中，通常有下列几种配置方式： (1) 对于只装一台主变压器的变电所，由于高压侧装有高压隔离开关，因此低压侧可单独装设低压断路器作主开关，如图6-3a所示。低压断路器常见的配置方式 a)适于一台主变压器的变电所 b)适于两台主变压器的变电所 c)适于低压配电出线 d)适于频繁操作的低压配电线路 e)适于断路器断流能力较小的低压配电线路 (2) 装两台主变压器的变电所，低压侧采用低压断路器作主开关时，应

21、在低压断路器与低压母线间加装刀开关，便检修变压器或低压断路器，确保人身安全，如图6-3b所示。 (3)对于低压配电出线上装设的低压断路器，为保证检修低压出线和低压断路器的安全，应在低压断路器之前（低压母线侧）加装刀开关，如图6-3c所示。 (4) 对于频繁操作的低压配电线路，宜采用低压断路器与接触器配合的接线，如图6-3d所示。接触器用作频繁操作的控制，利用热继电器作过负荷保护，而低压断路器主要用作短路保护。 (5)如果低压断路器的断流能力不足以断开电路的短路电流，则它可与熔断器或熔断器式刀开关配合使用，如图6-3e所示。利用熔断器作短路保护，而低压断路器用于电路的通断控制和过负荷保护。、低压

22、断路器脱扣器的选择和整定 (一)低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择 过电流脱扣器的额定电流 应不小于线路的计算电流 ， .N ORI30I 即 （6-11） .30N ORII (二) 低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定 1、瞬时过电流脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器的动作电流 应躲过线路的尖峰电流 ，(0)opIpkI即 （6-12） (0)oprelpkIK I式中 为可靠系数。对动作时间在0.02s以上的万能式低压断路器（DW型），可取1.35;对动作时间在0.02s及以下的塑料外壳式（DZ型），则宜取 22.5。动作电流，亦称整定电流relK低压断路器脱扣器的选择和整定脱扣器

23、额定电流脱扣器的动作电流可靠系数 2. 短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定 短延时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路短时间出现的负荷尖峰电流 ，即 （6-13）式中 为可靠系数，一般取1.2。( )op srelpkIKIpkIrelK 短延时过电流脱扣器的动作时间通常分0.2s、0.4s和0.6s三级，按前后保护装置保护选择性的要求来确定，应使前一级保护的动作时间比后一级保护的动作时间长一个时间级差 0.2s。 3、长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定 长延时过电流脱扣器主要用来保护过负荷，因此其动作电流 只需躲过线路的最大负荷电流即计算电流 ，即 （6-14） 式中 为可靠系数

24、，一般取1.1。 长延时过电流脱扣器的动作时间，应躲过允许过负荷的持续时间。其动作特性通常是反时限的，即过负荷电流越大，其动作时间越短。一般动作时间为12h。( )op lI3 0I( )30op lrelIKIrelK 4、过电流脱扣器与被保护线路的配合要求 为了不致发生因过负荷或短路引起绝缘导线或电缆过热起燃而其低压断路器不跳闸的事故，低压断路器过电流脱扣器的动作电流还应满足条件 式中 为绝缘导线和电缆的允许载流量； 为绝缘导线和电缆的允许过负荷倍数。对瞬时和短延时过电流脱扣器，一般取4.5;对长延时过电流脱扣器,可取1;对有爆炸性气体和粉尘区域内的线路,应取为0.8。 如果不满足上述配合

25、要求，则应改选脱扣器的动作电流，或者适当加大导线和电缆的线芯截面。opOLalIKIalIOLK（6-15） (三) 低压断路器热脱扣器的选择和整定 1、热脱扣器额定电流的选择 热脱扣器的额定电流 应不小于线路的计算电流 ，即 （6-16） 2、热脱扣器动作电流的整定 热脱扣器用于过负荷保护，其动作电流按下式整定： （6-17） 式中 Krel为可靠系数，一般取1.1，但宜通过实际运行试验进行检验。.30N TRII.N TRI30I.30op TRrelIKI 四、 低压断路器的选择与校验 选择低压断路器时应满足下列条件： (1) 低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压。 (2) 低

26、压断路器的额定电流应不小于它所安装的脱扣器额定电流。 (3) 低压断路器的类型应符合其安装场所、保护性能及操作方式的要求，因此应同时选择其操作机构的型式。 三、低压断路器过电流保护灵敏度的检验 为了保证低压断路器的瞬时或短延时过电流脱扣器在电力系统最小运行方式下在其保护区内发生最轻微的短路故障时也能可靠地动作，低压断路器保护的灵敏度必须满足下列条件： 式中 为瞬时或短延时过电流脱扣器的动作电流； 为低压断路器所保护线路的末端在系统最小运行方式下的单相短路电流（对TN或TT系统）或两相短路电流（对IT系统）；K 为灵敏度的最小比值，一般取1.3。.minkpopISKI（6-18） opI.mi

27、nkI (2) 对动作时间在0.02s及以下的塑料外壳式断路器（DZ型），其极限分断电流 应不小于通过它的最大三相短路冲击电流 或 ，即 （6-20）或 （6-21） 低压断路器还必须进行断流能力的校验： (1) 对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型）其极限分断电流 应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值 ，即ocIocI(3)shi(3)shI( 3 )o cshii( 3 )o cshII(3)ockII （6-19）(3)kI极限分断电流 例例 6-36-3 有一条380V动力线路， A， A；此线路首端的 A。当地环境温度为+30。试选择此线路的BLV型导线的截面、

28、穿线的硬塑料管直径、线路上装设的DW16型低压断路器及其过电流脱扣器的规格。 解：解：（1）选择低压断路器规格 查附录表13知，DW16-630型低压断路器的过电流脱扣器额定电流 A A 故初步选DW16-630型断路器，其 A。30120I400pkI(3)18.5kIk.160N ORI30120I.160NORI设瞬时脱扣器电流整定为3倍，即 A，而 ， 不满足 的要求，因此需增大脱扣电流。整定为4倍时， 满足躲过尖峰电流的要求。校验断流能力：查附录表13知，所选DW16-630型断路器，Ioc30kA ，满足要求。(0)3 160480opIA 1.35 400540relpkKIAA

29、(0)oprelpkIKI(0)4 1606401.35 400540oprelpkIAAKIAA(3)18.5kIk (2)选择导线截面和穿线管直径 查附录表23-5知，当 A=70mm2 的BLV型导线在30时，其三根穿管时的Ial=121AI30=120A。故按发热条件可选A=70mm2，管径选为50mm。 校验机械强度：由附录表19可知，最小截面为2.5mm2 。现在 A=70mm2 ，故满足要求。 (3)校验导线与低压断路器保护的配合 由于瞬时过电流脱扣器的动作电流整定为 A，而 不满足 的要求，因此将导线截面增大为95mm2。这时其 A， 从而满足导线与保护装置配合的要求。相应地穿

30、线塑料管直径改选为65mm。(0)640opI4.54.5 121544.5alIAA(0)4.5opalII147alI(0)4.54.5 147661.5640alopIAAIA (二)低压断路器与熔断器之间的选择性配合 要检验低压断路器与熔断器之间是否符合选择性配合，也只有通过保护特性曲线。前一级低压断路器可按厂家提供的保护特性曲线考虑-30%-20%的负偏差，而后一级熔断器可按厂家提供的保护特性曲线考虑+30%+50%的正偏差。在这种情况下，如果两条曲线不重叠也不交叉，且前一级的曲线总在后一级的曲线之上，则前后两级保护可实现选择性动作，而且两条曲线之间间距越大，动作选择性越有保证。 五

31、、前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合 (一)前后低压断路器之间的选择性配合 前后两低压断路器之间是否符合选择性配合，宜按其保护特性曲线进行检验，可按产品样本给出的保护特性曲线考虑20%30的偏差范围。如果在后一断路器出口发生三相短路时，前一断路器保护动作时间在计入负偏差而后一断路器保护动作时间在计入正偏差的情况下，前一级的动作时间仍大于后一级的动作时间，则说明能满足选择性保护的要求。 对于非重要负荷，前后保护电器之间允许无选择性动作。 一般来说，要保证前后两低压断路器之间能选择性动作，前一级低压断路器宜采用带短延时的过电流脱扣器，后一级低压断路器则采用瞬时过电流脱扣器，而且

32、动作电流也应是前一级大于后一级，至少前一级的动作电流不小于后一级动作电流的1.2倍，即.1.21.2opopII（6-22）工厂高压线路的继电保护工厂高压线路的继电保护 按照国标规定，对按照国标规定，对3-66kv3-66kv的电力线路，应装设的电力线路，应装设 相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。一、概述一、概述 过电流保护过电流保护 速断保护速断保护单相接地保护单相接地保护（当过电流保护动作时间（当过电流保护动作时间不大于不大于0.50.50.70.7秒时，可秒时，可不装设此保护）不装设此保护）过电流保护过电流保护 保护继电器分类保护继电器分类:

33、 : 机电型机电型( (有有电磁式电磁式、感应式感应式）电子型电子型（又称静态继电器）（又称静态继电器）微机型微机型（又称数字式保护继电器）（又称数字式保护继电器）按组成元件按组成元件 继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规定值时，其电气输出电路被接通（导通）或分断（关断）的自定值时，其电气输出电路被接通（导通）或分断（关断）的自动电器。动电器。 测量继电器（主）测量继电器（主）有或无继电（有或无继电（辅助辅助）按功能按功能作为起动元件，如电流继电器、电压继电作为起动元件，如电流继电器、电压继电器、器、气体继电器气体继电器、温度继电

34、器等。、温度继电器等。实现特定逻辑功能，如时间继电器、信实现特定逻辑功能，如时间继电器、信号继电器、中间继电器等。号继电器、中间继电器等。一、常用保护继电器一、常用保护继电器 测量部分：测量部分：从被保护对象输入从被保护对象输入有关信号，并与给定的整定值进有关信号，并与给定的整定值进行比较，决定保护是否动作；行比较，决定保护是否动作；逻辑部分：逻辑部分：根据测量部分各输根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，状态、出现的顺序或它们的组合，进行逻辑判断，以确定保护装置进行逻辑判断，以确定保护装置是否应该动作；是否应该动作；执行部分：执

35、行部分：根据逻辑部分做出根据逻辑部分做出的判断，执行保护装置所担负的的判断，执行保护装置所担负的任务（跳闸或发信号）。任务（跳闸或发信号）。 二、二、过电流继电保护的基本原理过电流继电保护的基本原理过电流保护的接线框图 KA-电流继电器 KT-时间继电器 KS-信号继电器 KM-中间继电器 电磁型继电器电磁型继电器（DL型）型）1电磁型电流继电器电磁型电流继电器 u 结构：如图结构：如图6-5所示。所示。 u工作原理：当在继电器线圈中工作原理：当在继电器线圈中通入电流通入电流IK时，电磁铁产生的电时，电磁铁产生的电磁力磁力Fem为：为：222mKKemRNIKF当电磁力当电磁力Fem大于弹簧的

36、反大于弹簧的反作用力作用力Fsp和摩擦力和摩擦力Ffr时，继电时，继电器便产生动作。器便产生动作。 电磁式电流继电器结构图电磁式电流继电器结构图1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3钢舌片钢舌片 4静触点静触点 5动触点动触点 6起动电流调节转杆起动电流调节转杆7标度盘（铭牌）标度盘（铭牌） 8轴承轴承 9反作用弹簧反作用弹簧 10转轴转轴三三. 电磁式电流继电器和电压继电器电磁式电流继电器和电压继电器因此，欲使继电器动作的必要条件是：因此，欲使继电器动作的必要条件是： Fem Fsp+ Ffr 动作电流：动作电流：能使继电器产生动作的能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流，最小电流，称为

37、继电器的动作电流，用用Iop.K表示。表示。调整继电器动作电流的方法有：调整继电器动作电流的方法有： 改变继电器线圈匝数改变继电器线圈匝数NK（级进调节）；（级进调节）； 调节反作用弹簧的松紧，即调节调节反作用弹簧的松紧，即调节Fsp（平滑调节）；（平滑调节）； 调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节Rm。 返回电流：返回电流：能使继电器返回到原能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用返回电流，用Ire.K表示。表示。返回系数：返回系数：指继电器的返回电流指继电器的返回电流与动作电流的比值，用与动作电流的比

38、值，用Kre表示，即表示，即 继电器动作后，减小继电器动作后，减小IK能使继电器返能使继电器返回原位。继电器返回必要条件：回原位。继电器返回必要条件： Fsp Fem+ Ffr KopKrereIIK. 对于过电流继电器，对于过电流继电器，Kre1，一，一般要求般要求 Kre =0.80.9；IreIopIKA位置起始起始动作动作Iopt0动作时间动作时间图6-6 DL-10系列电磁式电流继电器的内部接线和图形符号 a)DL-11型 b)DL-12型 c)DL-13型 d)集中表示的图形符号 e)分开表示的图形符号 KA1-2常闭（动断）触点 KA3-4常开（动合）触点2电磁型电压继电器电磁型

39、电压继电器 其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统中多用低电压（欠电压）继电器。中多用低电压（欠电压）继电器。动作电压：动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器的动作电压，用的动作电压，用Uop.K表示。表示。返回电压：返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为继电器的返回电压，用继电器的返回电压，用Ure.K表示。表示。返回系数：返回系数：是指继电器的返回电压与动作电压的比值。是指继电器的返回电压与动作电压的比值。说明：说明：低电压继电器

40、的返回系数低电压继电器的返回系数Kre1，一般为，一般为1.25。时间继电器的作用：使保护装置获得一定的延时，以保证保时间继电器的作用：使保护装置获得一定的延时，以保证保护装置动作的选择性。护装置动作的选择性。 图6-7 DS-110、120系列时间继电器的内部结构 1-线圈；2-电磁铁；3-可动铁心；4-返回弹簧；5、6-瞬时静触点；7-绝缘杆； 8-瞬时动触点；9-压杆；10-平衡锤；11-摆动卡板；12- 扇形齿轮；13-传动齿轮； 14-主动触点；15-主静触点；16-动作时限标度盘；17-拉引弹簧；18-弹簧拉力调节机构； 19-摩擦离合器；20-主齿轮；21-小齿轮；22-掣轮；2

41、3、24-钟表机构传动齿轮四四.时间继电器时间继电器信号继电器的作用：用于各保护装置回路中，作为保护动信号继电器的作用：用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示信号，以提醒运行人员注意。作的指示信号，以提醒运行人员注意。 图6-9 DX-11型信号继电器的内部结构 1-线圈；2-电磁铁；3-弹簧；4-衔铁；5-信号牌；6-玻璃窗孔；7-复位旋钮；8-动触点；9-静触点；10-接线端子五五.信号继电器信号继电器中间继电器的作用中间继电器的作用:为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量；为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量；使触点闭合或断开时带有不大的延时使触点闭合或断开时带有不大的延时(

42、0.40.8s)；通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。图6-11 DZ-10系列中间继电器的内部结构1-线圈；2-电磁铁；3-弹簧；4-衔铁；5-动触点； 6、7-静触点；8-连接线；9-接线端子；10-底座图6-12 DZ-10系列中间继电器的内部接线和图形符号a)DZ-15型 b)DZ-16型 c)DZ-17型 d)图形符号六六.中间继电器中间继电器七、感应七、感应型继电器型继电器（GL型）型）u 结构：如图结构：如图6-13所示。所示。感应系统：感应系统：由线圈由线圈1、带短路环带短路环3的电磁铁的电磁铁2和铝和铝盘盘4组成，它的动作是有组

43、成，它的动作是有时限的；时限的；电磁系统：电磁系统：由线圈由线圈1、电磁铁电磁铁2和衔铁和衔铁15组成，组成，它的动作是瞬时的。它的动作是瞬时的。图图6-13 感应式电流继电器结构图感应式电流继电器结构图1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3短路环短路环 4可转铝盘可转铝盘 5钢片钢片 6可偏铝框架可偏铝框架 7调节弹簧调节弹簧 8制动永久磁铁制动永久磁铁 9扇形齿轮扇形齿轮 10蜗杆蜗杆 11扁杆扁杆 12继电器触点继电器触点 13时限调节螺杆时限调节螺杆 14速断电流调节螺钉速断电流调节螺钉 15衔铁衔铁 16动作电流调节插销动作电流调节插销u工作原理：当在继电器线圈中通入电流工作原理：当在继电器

44、线圈中通入电流 时，在铁心中时，在铁心中产生主磁通产生主磁通 （分为（分为 和和 ），）， 在短路环中产生感应在短路环中产生感应电流电流 ，它又产生磁通，它又产生磁通 ，因此，因此KIK1K2Kk1KkI有短路环的磁极穿过铝盘的磁通为：有短路环的磁极穿过铝盘的磁通为： 无短路环的磁极穿过铝盘的磁通为：无短路环的磁极穿过铝盘的磁通为： kK11kK221 存在相位差存在相位差 2因此，铝盘受到的电磁力为：因此，铝盘受到的电磁力为：22111sinKIKM则电磁转矩则电磁转矩 。 21KIM 图6-14 感应式电流继电器的转矩M1和制动力矩M21-线圈；2-电磁铁；3-短路环；4-铝盘；5-钢片；

45、6-铝框架；7-调节弹簧；8-制动永久磁铁 铝盘在转矩铝盘在转矩M1作用下转动后，切割永久磁铁的磁通而在铝作用下转动后，切割永久磁铁的磁通而在铝盘中产生涡流，产生制动力矩盘中产生涡流，产生制动力矩 。nM 2感应系统的动作电流：感应系统的动作电流：指蜗杆与扇形齿轮相咬合时，线圈指蜗杆与扇形齿轮相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。所需要通入的最小电流。返回电流：返回电流：指使扇形齿轮脱离蜗杆返回到原来位置时的最指使扇形齿轮脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。大电流。动作时间：动作时间：指从蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一指从蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一段时间。段时间。21MM 当当

46、时，铝盘匀速旋转；当铝盘受到的合力克服弹时，铝盘匀速旋转；当铝盘受到的合力克服弹簧的阻力时，蜗杆与扇形齿片相咬合，继电器动作。簧的阻力时，蜗杆与扇形齿片相咬合，继电器动作。 电磁系统的速断电流：电磁系统的速断电流：指当通入继电器线圈的电流大到整指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，衔铁右端瞬时被吸定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合。下，接点立即闭合。u 时限特性：如图时限特性：如图6-5所示。所示。abc段段“反时限特性反时限特性bbdbbd段段“速断特性速断特性”。说明：说明： “速断电流倍数速断电流倍数”是速断电流与感应元件动作

47、电流之比。是速断电流与感应元件动作电流之比。 图6-15 感应式电流继电器的动作特性曲线abc感应元件的反时限特性bbd电磁元件的速断特性dcab10b 0nqb1动作时间动作时间t动作电流倍数动作电流倍数nu 动作电流与动作时限调节方法动作电流与动作时限调节方法感应系统的动作电流调节：感应系统的动作电流调节：改变线圈的匝数（级进调节）；改变线圈的匝数（级进调节）；改变弹簧的拉力（平滑调节）。改变弹簧的拉力（平滑调节）。电磁系统动作电流调节：电磁系统动作电流调节：改变衔铁与电磁铁之间的气隙。改变衔铁与电磁铁之间的气隙。感应系统的动作时限：感应系统的动作时限：改变扇形齿轮顶杆行程的起点，使动改变

48、扇形齿轮顶杆行程的起点，使动作特性上下移动。作特性上下移动。 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（整（2，2.5，34.5，5，69，10A）。）。 其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的28倍。倍。注意：继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以注意：继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以10倍动作电流倍动作电流的动作时限的动作时限来标度的。来标度的。u GL型电流继电器的功能：兼有电磁型电流继电器、型电流继电器的功能：兼有电磁型电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器

49、的功能。因时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能。因此，可用感应型电流继电器实现过电流保护和电流此，可用感应型电流继电器实现过电流保护和电流速断保护，从而使保护接线大大简化。速断保护，从而使保护接线大大简化。 继电保护装置的操作电源，有直流操作电源和交流操作电继电保护装置的操作电源，有直流操作电源和交流操作电源源。 交流操作电源具有投资少、运行维护方便和二次回路简单交流操作电源具有投资少、运行维护方便和二次回路简单可靠等优点，因此它在中小工厂中应用最为广泛。可靠等优点，因此它在中小工厂中应用最为广泛。 三三. . 继电保护装置的操作方式继电保护装置的操作方式 这种操作方式简单经济，这种操作方

50、式简单经济，但保护灵敏度低，实际上较少但保护灵敏度低，实际上较少应用。应用。( (一一). ). 直接动作式直接动作式 QF-断路器；TA1、TA2-电流互感器； KA-GL-11、21型电流继电器； YR-跳闸线圈 ( (二二). “). “去分流跳闸去分流跳闸”的操作方式的操作方式 这种操作方式接线简单，这种操作方式接线简单，保护灵敏度也较高。保护灵敏度也较高。 现在生产的现在生产的GLGL等型电流等型电流继电器，其触点容量相当大，继电器，其触点容量相当大，短时分断电流可达短时分断电流可达150A150A，完，完全能够满足去分流跳闸的要全能够满足去分流跳闸的要求。因此这种去分流跳闸的求。因

51、此这种去分流跳闸的操作方式现在在工厂供电系操作方式现在在工厂供电系统中应用相当广泛。统中应用相当广泛。 继电器符号和图形符号继电器符号和图形符号)()(2流流电电流流互互感感器器二二次次侧侧的的电电流流入入继继电电器器线线圈圈的的电电流流IIKKAW 当电流互感器与继电器连接方式为当电流互感器与继电器连接方式为时，接线系数会随故障类型的不同而不同。时，接线系数会随故障类型的不同而不同。二、继电保护装置的接线方式二、继电保护装置的接线方式(4(4种种) )定义：接线系数定义：接线系数 通常用于通常用于大接地电流系统大接地电流系统，一般用于发电机、变压器，一般用于发电机、变压器等大型贵重设备的保护

52、。等大型贵重设备的保护。特点：特点：设备多，价格贵；设备多，价格贵；能反映各种短路故障；能反映各种短路故障；各种短路故障时各种短路故障时K KW W=1=1。（一）（一）三相三继电器星型接线三相三继电器星型接线 通常用于通常用于小接地电流系统小接地电流系统，一般用于工厂供配电系统，一般用于工厂供配电系统的保护。的保护。特点：特点：简单、经济；简单、经济；只能反映相间短路故障；只能反映相间短路故障；各种短路故障时各种短路故障时K KW W=1=1。（二）（二）两相两继电器式接线两相两继电器式接线返返4040 通常用于通常用于6-10KV6-10KV中小容量的电动机保护，中小容量的电动机保护，有时

53、也用于有时也用于小容量的变压器保护小容量的变压器保护。特点：特点：简单、经济；简单、经济；只能反映相间短路故障；只能反映相间短路故障；K KW W随故障类型变化。随故障类型变化。（三）（三）两相一继电器式接线两相一继电器式接线（两相电流差接）（两相电流差接）返返4040ABCK KW W随故障类型而变。随故障类型而变。三相短路时：三相短路时：ABAB、BCBC两相短路时：两相短路时：ACAC两相短路时：两相短路时：通常接线系数取通常接线系数取 。因三相对称，因三相对称，由矢量图知：由矢量图知：（1 1）三相短路时，）三相短路时，流入继电器线圈的电流流入继电器线圈的电流：推导：推导：3WK1WK

54、2WK 则有：则有：（2 2）ACAC两相短路时：两相短路时：3aKAII3caII332aaKAWIIIIK22 WaKAcaKIIII则：则：cI cIaIbIcIaI 通常用于通常用于小接地电流系统小接地电流系统，一般用于工厂供配电系统的保一般用于工厂供配电系统的保护。护。特点：特点： ；只能反映相间短路故障；只能反映相间短路故障；各种短路故障时各种短路故障时K KW W=1=1。caIII3caIII3与两相两继电器比较其与两相两继电器比较其优点优点： 在在Y Y，d11d11或或D D，y11y11接线的变压器二次侧，当接线的变压器二次侧，当ABAB或或BCBC相相发生两相短路、以及

55、在发生两相短路、以及在Y Y，yn0yn0接线的变压器二次侧发生单接线的变压器二次侧发生单相短路时，相短路时，灵敏度比两相两继电器提高一倍灵敏度比两相两继电器提高一倍。（四）（四）两相三继电器式接线两相三继电器式接线交流电源供电时主要有两种供电方式：交流电源供电时主要有两种供电方式：（一）直接动作式（一）直接动作式 （一般不采用）（一般不采用）图图6-226-22 利用断路器手动操作机构内的过流脱口器（又称为跳利用断路器手动操作机构内的过流脱口器（又称为跳闸线圈）闸线圈）YRYR。当一次线路发生相间短路时。当一次线路发生相间短路时YRYR动作，断路器动作，断路器跳闸。跳闸。（二）去分流跳闸的操

56、作方式（二）去分流跳闸的操作方式 图图6-236-23 利用利用GLGL型继电器实现。型继电器实现。 GLGL型继电器触点容量大，短时型继电器触点容量大，短时分断电流可达分断电流可达150A150A，完全能满足直接接通跳闸线圈的要求。完全能满足直接接通跳闸线圈的要求。 三、继电保护装置的供电方式三、继电保护装置的供电方式1 1、组成、组成 图图6-246-242 2、原理：、原理：QFQF的辅助触点的辅助触点四、带时限的过电流保护四、带时限的过电流保护（一）定时限过电流保护（一）定时限过电流保护1 1、组成、组成 图图6-256-252 2、原理、原理 图图b b中中KA1KA1、KA2 KA

57、2 的触点动作顺的触点动作顺序：常开触点先合，常闭触点后序：常开触点先合，常闭触点后断（断（先合后断的触点先合后断的触点）。）。图图b b中中KA1KA1、KA2KA2 的触点作用：的触点作用： 为避免为避免KA1KA1或或KA2KA2的常闭触的常闭触点因外界震动等原因断开，造成点因外界震动等原因断开，造成断路器误跳闸。断路器误跳闸。 当保护动作跳闸时，当保护动作跳闸时，先合先合后断的触点后断的触点可避免可避免TATA短时出现开短时出现开路现象。路现象。（二）反时限过电流保护装置（二）反时限过电流保护装置1 1、动作电流整定原则、动作电流整定原则动作电流应躲过动作电流应躲过（包括正常过负（包括

58、正常过负 荷及尖峰电流），荷及尖峰电流）， I IOP.1OP.1 。返回电流也应大于线路上的最大负荷电流，返回电流也应大于线路上的最大负荷电流， I Ire.1re.1 I ILmaxLmax 。I IOP.1OP.1保护装置一次侧起动电流。保护装置一次侧起动电流。I Ire.1re.1 保护装置一次侧的返回电流。保护装置一次侧的返回电流。因因I IOP.1 OP.1 I Ire.1 re.1 ，应按第应按第2 2个条件整定。个条件整定。即即I Ire.1re.1 I ILmaxLmax 。2IIKKAW接接线线系系数数iKII12 又又KAWiIKKI 1或或（三）过电流保护动作电流的确定

59、（三）过电流保护动作电流的确定1IKKIiWKA 则则OPWiOPIKKI 1 .reKAreIIII 则：则：令令1 .1将将式带入式带入式得：式得： max.LreWireIIKKI1oprereIIK又又maxLWireopIKKKI 则则KAWiIKKI 1 上式上式右侧右侧乘以一个大于乘以一个大于1 1的系数的系数即可靠系数即可靠系数K Krerel l，使式子两边相等，整理得：使式子两边相等，整理得：maxLireWrelopIKKKKIreWireIKKI 1.I Ire.1re.1 I ILmaxLmax maxLireWrelopIKKKKImaxLIrelKWKreKiK接

60、线系数接线系数。考虑到电动机的自起动，考虑到电动机的自起动， = =（1.51.53 3）I I3030 。可靠系数可靠系数，DLDL型取型取1.21.2；GLGL型取型取1.31.3。返回系数返回系数， DLDL型取型取0.850.85；GLGL型取型取0.80.8。电流互感器的变比电流互感器的变比。maxLIopI通过继电器线圈的，使继电器动作的起动电流。通过继电器线圈的，使继电器动作的起动电流。 应考虑前后级保护装置动作的选择性，按阶梯原则进行整定。应考虑前后级保护装置动作的选择性，按阶梯原则进行整定。t3t3t2t2t1t1ttttl lt tKA2KA2KA3KA3QF1QF1QF2