工厂高压线路的继电保护ppt课件

1、工厂高压线路的继电维护工厂高压线路的继电维护 一、概 述 按GB50062-1992规定，对366kV电力线路，应装设相间短路维护、单相接地维护和过负荷维护。 由于普通工厂的高压线路不很长，容量不是很大，因此其继电维护安装通常比较简单。 作为线路的相间短路维护，主要采用带时限的过电流维护和瞬时动作的电流速断维护。但过电流维护的动作时间不大于0.50.7s时，按GB50062-1992规定，可以不再装设电流速断维护。相间短路维护应动作于断路器的跳闸机构，使断路器跳闸，切除短路缺点部分。 作为单相接地维护，有两种方式：1绝缘监视安装，装设在变电所的高压母线上，动作于信号。2有选择性的单相接地维护又

2、称零序电流维护，也动作于信号；但当单相接地缺点危及人身和设备平安时，应动作于跳闸。 对能够经常过负荷的电缆线路，应装设过负荷维护。 二、 继电维护安装的接线方式 工厂高压线路的继电维护安装中，启动继电器与电流互感器之间的衔接方式，主要有两相两继电器式和两相一继电器式两种。 (一) 两相两继电器式接线见图6-18 这种接线，假设一次电路发生三相短路或恣意两相短路，都至少有一个继电器动作，从而使一次电路的断路器跳闸。 为了表述这种接线方式中继电器电流IkA与电流互感器二次电流I2 的关系，特引入一个接线系数 Kw ： 两相两继电器式接线在一次电路发生任何方式的相间短路时，Kw=1，即其维护灵敏度都

3、一样。6-28 图6-18 两相两继电器式接线 (二) 两相一继电器式接线见图 6-19 图6-19 两相一继电器式接线 这种接线，又称为两相电流差接线。正常任务时，流入继电器的电流为两相电流互感器二次电流之差。 c 在一次电路发生三相短路时，流入继电器的电流为电流互感器二次电流的 倍参看图6-20a的相量图，即 。 在一次电路的A、C两相间发生短路时，由于两相短路电流反响在A相和C相中是大小相等、相位相反参看图6-20b的相量图，因此流入继电器的电流两相电流差为互感器二次电流的2倍，即 。 在一次电路的A、B两相或B、C两相间发生短路时，流入继电器的电流只需一相A相或C相互感器的二次电流参看

4、图6-20c、d的相量图，即 。 图6-20 两相一继电器式接线发生不同相间短路时的电流相量分析 a)三相短路 b)A、C两相短路 c)A、B两相短路 d)B、C两相短路 由以上分析可知，两相一继电器式接线能反响各种相间短路，但维护灵敏度各有不同，有的甚至相差一倍，因此不如两相两继电器式接线；但是它少用一个继电器，较为简单经济。这种接线主要用于高压电动机的维护。 三、 继电维护安装的操作方式 继电维护安装的操作电源，有直流操作电源和交流操作电源两大类详见第七章第一节。由于交流操作电源具有投资少、运转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运用最为广泛。 交流操作电源供电的继电维护安

5、装如今通用的有以下两种操作方式：(一)直接动作式见图6-21 利用断路器手动操作机构内的过流脱扣器YR作为直动式过流继电器，接成两相一继电器式或两相两继电器式。正常运转时，YR中流过的电流远小于YR的动作电流，因此不动作。而在一次电路发生相间短路时，短路电流反响到电流互感器的二次侧，流过YR，到达或超越YR的动作电流，从而使断路器QF跳闸。这种操作方式简单经济，但维护灵敏度低，实践上较少运用。 图6-21 直接动作式过电流维护电路 QF-断路器；TA1、TA2-电流互感器； YR-断路器跳闸线圈即直动式继电器KA图6-22 “去分流跳闸的过电流维护电路QF-断路器；TA1、TA2-电流互感器；

6、 KA-GL-11、21型电流继电器； YR-跳闸线圈 (二) “去分流跳闸的操作方式见图6-22 正常运转时，电流继电器KA的常闭触点将跳闸线圈YR短路分流，所以断路器QF不会跳闸。而在一次电路发生短路时，KA动作，其常闭触点断开，使YR的短路分流支路被切断即所谓“去分流，从而使电流互感器的二次电流全部经过YR，致使断路器QF跳闸，这就是“去分流跳闸。这种操作方式接线简单，维护灵敏度也较高。但这要求电流继电器KA的触点具有足够大的分断才干才行。如今消费的GL 等型电流继电器，其触点容量相当大，短时分断电流可达150A，完全可以满足去分流跳闸的要求。因此这种去分流跳闸的操作方式如今在工厂供电系

7、统中运用相当广泛。 但是，图6-22所示的这一“去分流跳闸电路存在一个问题，即电流继电器KA的常闭触点假设由于外界振动偶尔断开时能够呵斥误跳闸的事故。因此实践的“去分流跳闸电路要利用图6-17所示的“先合后断转换触点来弥补这一缺陷，这将在下面讲述反时限过电流维护时图6-24予以引见。 四、带时限的过电流维护 带时限的过电流维护，按其动作时间特性分，有定时限过电流维护和反时限过电流维护两种。定时限就是维护安装的动作时间是按整定的动作时间固定不变的，与缺点电流大小无关。而反时限就是维护安装的动作时间与缺点电流成反比关系，缺点电流越大，动作时间越短，所以反时限特性也称为反比延时特性。 (一) 定时限

8、过电流维护安装的组成和原理 定时限过电流维护安装的原理电路如图6-23所示。其中图a 为集中表示的原理电路图，通常称为接线图；图b为分开表示的原理电路图，通常称为展开图。从原理分析的角度来说，展开图更简明明晰，因此在二次回路图包括继电维护电路图中运用最为普遍。 图6-23是定时限过电流维护的任务原理图。 当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA瞬时动作，闭合其触点，使时间继电器KT动作。KT经过整定的时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器KS电流型和中间继电器KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通讯号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切

9、除短路缺点。QF跳闸后，其辅助触点QF1-2随之切断跳闸回路，以减轻KM触点的任务。在短路缺点被切除后，继电维护安装除KS外的其他一切继电器均自动前往起始形状，而KS可手动复位。图6-23 定时限过电流维护的原理电路图 a)接线图 b)展开图 QF-断路器；KA-DL型电流继电器；KT-DS型时间继电器； KS-DX型信号继电器；KM-DZ型中间继电器；YR-跳闸线圈 当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA动作，经过一定的延时后，其常开触点闭合，紧接着其常闭触点断开这两对触点为图6-17所示的“先合后断转换触点。这时断路器因其跳闸线圈YR“去分流而跳闸，切除短路缺点。在GL型继电器去分流跳闸

10、的同时，其信号牌掉下，指示维护安装曾经动作。在短路缺点被切除后，继电器自动前往，其信号牌可利用外壳上的旋钮手动复位。 (二)反时限过电流维护安装的组成和原理 反时限过电流维护安装由GL 型电流继电器组成，其原理电路图如图6-24所示。图6-24 反时限过电流维护的原理电路图 a)接线图 b)展开图QF-断路器；KA-GL15、25型电流继电器；YR-跳闸线圈 比较图6-24和前面的图6-22可知，图6-24中的电流继电器GL-15、25型比图6-22中的电流继电器添加了一对常开触点与跳闸线圈YR串联，其目的是防止其与YR并联的常闭触点在一次电路正常运转时由于外界振动的偶尔要素使之断开而导致断路

11、器误跳闸的事故。添加了这对触点后，即使常闭触点偶尔断开，也不会呵斥断路器误跳闸。但是继电器的这两对触点的动作程序必需是：常开触点先闭合，常闭触点后断开，即必需采用“先合后断转换触点。否那么，假设常闭触点先断开，将呵斥电流互感器二次侧带负荷开路，这是不允许的，同时将使继电器失电前往，不起维护作用。 当线路WL2的首端k点发生短路时，由于短路电流远大于线路上的一切负荷电流，所以沿线路的过电流维护安装包括KA1、KA2均要动作。按照维护选择性的一切，应是接近缺点点k 的维护安装KA2首先断开QF2，切除缺点线路WL2。这时由于缺点已被切除，维护安装KA1应立刻前往起始位置，不致再断开QF1。假设KA

12、1的前往电流未躲过线路WL1的最大负荷电流，即KA1的前往系数过低时，那么在KA2动作并切除缺点线路WL2后，KA1能够不前往而继续坚持动作形状，而经过KA1所整定的时限后，错误地断开断路器QF1，呵斥WL1停电，扩展了缺点停电范围，这是不允许的。所以维护安装的前往电流也必需躲过线路的最大负荷电流。 (三)过电流维护动作电流的整定 带时限的(包括定时限和反时限)过电流维护的动作电流 应躲过线路的最大负荷电流 ，以免在 经过时维护安装误动作，而且其前往电流 也应躲过 ，否那么维护安装还能够发生误动作。为了阐明这一点，以图6-25a的电路图为例来阐明。图6-25 线路过电流维护整定阐明图a)电路

13、b)定时限过电流维护的时限整定阐明c)反时限过电流维护的时限整定阐明 设电流互感器的变流比为 ，维护安装的接线系数为 ，维护安装的前往系数为 ，那么最大负荷电流换算到继电器中的电流为 。由于要求前往电流也躲过最大负荷电流，即 ，而 ，因此 ，即 ， 写成等式，即6-29式中 为维护安装电流整定的可靠系数对DL型继电器，取 ，对GL型继电器，取 ；为维护安装的接线系数，对两相两继电器接线相电流接线为1，对两相一继电器接线两相电流差接线为 ； 为线路上的最大负荷电流，可取为 ，这里 为线路计算电流。 (四)过电流维护动作时间的整定 过电流维护的动作时间，应按“阶梯原那么整定，以保证前后两级维护安装

14、动作的选择性，也就是在后一级维护安装所维护的线路首端如图6-25a中的k 点发生三相短路时，前一级维护的动作时间t1 应比后一级维护中最长的动作时间t2，再大一个时间级差t，如图6-25b和c 所示，即 6-31 假设采用断路器手动操作机构中的过流脱扣器YR作过电流维护参看图6-21，那么脱扣器的动作电流脱扣电流应按下式整定：6-30式中 为脱扣器电流整定的可靠系数，可取22.5，这里已计入脱扣器的前往系数。 这一时间级差t ，应思索到前一级维护的动作时间t1能够发生的负偏向提早动作t1及后一级维护的动作时间t2能够发生的正偏向延后动作t2 ，还要思索维护安装特别是GL型继电器动作时的惯性误差

15、。为了确保前后维护安装的动作选择性，还应加上一个保险时间t4 可取0.10.15s。因此前后两级维护安装动作时间的时间级差 6-32 对于定时限过电流维护，可取t =0.5s；对于反时限过电流维护，可取t =0.7s 。 定时限过电流维护的动作时间，利用时间继电器来整定。反时限过电流维护的动作时间，由于GL型电流继电器的时限调理机构是按10倍动作电流的动作时间来标度的，因此要根据前后两级维护的GL型继电器的动作特性曲线来整定。假设图6-25a所示电路中，后一级维护KA2的10倍动作电流的动作时间曾经整定为t2，如今要确定前一级维护KA1的10倍动作电流的动作时间t1，整定计算的方法步骤如下：

16、(1)计算WL2首端的三相短路电流 反映到KA2中的电流值： 式中 为KA2与电流互感器相连的接线系数； 为KA2所连电流互感器的变流比。6-33 (2)计算 对KA2的动作电流 的倍数，即 6-34 (3)确定KA2的实践动作时间。在图6-26所示KA2的动作特性曲线的横坐标轴上，找出 ，然后往上找到该曲线上的a点，该点所对应的动作时间 就是KA2在经过 时的实践动作时间。图6-26 反时限过电流维护的动作时间整定 (4)计算KA1的实践动作时间。根据维护选择性的要求，KA1的实践动作时间 。取 ，故 。 (6)计算 对KA1的动作电流 的倍数，即 6-36 (7)确定KA1的10倍动作电流

17、的动作时间。从图6-26所示KA1的动作特性曲线的横坐标轴上找出 ，从纵坐标轴上找出 ，然后找到 与 相交的坐标b点。这b点所在曲线所对应的10倍动作电流的动作时间 即为所求。 必需留意：有时 与 相交的坐标点不在给出的动作特性曲线上，而在两条曲线之间，这时只需从上下两条曲线来粗略地估计其10倍动作电流的动作时间。 (5)计算WL2首端的三相短路电流反响到KA1中的电流值，即 式中 为KA1与电流互感器相连的接线系数； 为KA1所连的电流互感器的变流比。6-35 (五)过电流维护的灵敏度 根据式6-1，维护灵敏度 。对于线路过电流维护， 应取被维护线路末端在系统最小运转方式下的两相短路电流 ，

18、而 ，因此按规定，过电流维护的灵敏度必需满足以下要求： 假设过电流维护为后备维护时，其即满足要求。 当过电流维护灵敏度达不到上述要求时，可采用下述的低电压闭锁维护来提高其灵敏度。6-37式中各系数含义和取值与式6-29一样。 由于其 值的减小，从式6-37可知，能有效地提高过电流维护的灵敏度。 当供电系统正常运转时，母线电压接近于额定电压，因此电压继电器KV的常闭触点是断开的。这时的电流继电器KA即使由于过负荷而误动作，使其触点闭合，断路器QF也不会误跳闸。正由于如此，凡装有低电压闭锁的过电流维护动作电流和前往电流不用按躲过线路的最大负荷电流 来整定，而只需按躲过线路的计算电流 来整定，即图6

19、-27 低电压闭锁的过电流维护 QF-断路器；TA-电流互感器；TV-电压互感器；KA-电流继电器；KT-时间继电器；KS-信号继电器；KM-中间继电器；KV-电压继电器 (六)提高过电流维护灵敏度的措施低电压闭锁 如图6-27所示，在线路过电流维护的电流继电器KA的常开触点回路中，串入低电压继电器KV的常闭触点，而KV经过电压互感器TV接至被维护线路的母线上。6-38 (七) 定时限过电流维护与反时限过电流维护的比较 定时限过电流维护的优点是：动作时间比较准确，整定简便，而且不论短路电流大小，动作时间不变，不会出现因短路电流小动作时间长而延伸缺点时间的问题。但缺陷是：所需继电器多，接线复杂，

20、且需直流操作，投资较大。此外，越接近电源的维护安装，其动作时间越长，这是带时限过电流维护共有的缺陷。 反时限过电流维护的优点是：继电器的数量大为减少，而且可同时实现电流速断维护，加之可采用交流操作，因此相当简单经济，投资大大降低，故它在中小工厂供电系统中得到广泛运用，但缺陷是：动作时间的整定比较费事，而且误差较大；当短路电流较小时，其动作时间能够相当长，延伸了缺点继续时间。 上述低电压继电器KV的动作电压按躲过母线正常最低任务电压Umin来整定，同时前往电压也应躲过Umin 。因此低电压继电器动作电压的整定计算公式为式中Umin 为母线最低任务电压，取(0.850.95)UN；UN为线路额定电

21、压； 为维护安装的可靠系数，可取1.2；Kre 为低电压继电器的前往系数,普通取1.25；Ku 为电压互感器的变压比。6-39 根据GL-15/10型继电器的规格，动作电流整定为9A。 (2) 整定KA2的动作时间 先确定KA1的实践动作时间。由于k-1点发生三相短路时流入KA1中的电流为 例6-4 某10kV电力线路，如图6-28所示。知TA1的变流比为100/5A，TA2的变流比为50/5A。WL1和WL2的过电流维护均采用两相两继电器式接线，继电器均为GL-15/10型。今KA1曾经整定，其动作电流为7A，10倍动作电流的动作时间为1s。WL2的计算电流为28A，WL2首端k-1点的三相

22、短路电流为500A，其末端k-2点的三相短路电流为160A。试整定KA2的动作电流和动作时间，并检验其维护灵敏度。 图6-28 例6-4的电力线路解：1整定KA2的动作电流取 ，而 ，故故 对KAI的动作电流倍数为 利用 和KA1整定的时间 ，查附录表24-2的GL-15 型继电器的动作特性曲线，得KA1的实践动作时 。 由此可得KA2 的实践动作时间应为： 如今确定KA2的10倍动作电流的动作时间。由于k-1点发生三相短路时KA2中的电流为 利用 和KA2的实践动作时间 ，查附录表24-2的GL-15型继电器的动作特性曲线，得KA2应整定的10倍动作电流动作时间为故对KA2的动作电流倍数为

23、(3)KA2的灵敏度检验KA2所维护线路WL2末端k-2的两相短路电流为其维护区内的最小短路电流，即 因此KA2的维护灵敏度为 由此可见，KA2整定的动作电流满足维护灵敏度的要求。 五、电流速断维护 上述带时限的过电流维护有一个明显的缺陷，就是越接近电源的线路过电流维护，其动作时间越长，而短路电流那么是越接近电源，其值越大，危害也更加严重。因此GB50062-1992规定，在过电流维护动作时间超越0.50.7s时，应装设瞬动的电流速断维护安装。 (一)电流速断维护安装的组成及速断电流的整定 电流速断维护就是一种瞬时动作的过电流维护。对于采用DL系列电流继电器的速断维护来说，就相当于定时限过电流

24、维护中抽去时间继电器，即在启动用的电流继电器之后，直接接信号继电器和中间继电器，最后由中间继电器触点接通断路器的跳闸回路。图6-29是线路上同时装有定时限过电流维护和电流速断维护的电路图，其中KA1、KA2、KT、KS1和KM属于定时限过电流维护，而KA3、KA4、KS2和KM属于电流速断维护，其中KM是两种维护共用的。 图6-29 线路定时限过电流维护和电流速断维护电路图 假设采用GL系列电流继电器，那么利用该继电器的电磁元件来实现电流速断维护，而其感应元件那么用来作反时限过电流维护，因此非常简单经济。 为了保证前后两级瞬动的电流速断维护的选择性，电流速断维护的动作电流即速断电流 ,应按躲过

25、它所维护线路末端的最大短路电流即其三相短路电流 来整定。由于只需如此整定，才干防止在后一级速断维护所维护的线路首端发生三相短路时前一级速断维护误动作，确保选择性。 以图6-30所示线路为例，前一段线路WL1末端k-1点的三相短路电流，实践上与后一段线路WL2首端k-2点的三相短路电流是差不多相等的。KA1的速断电流Iqb只需躲过 ，才干躲过 ，防止k-2点短路时KA1误动作。因此电流速断维护的动作电流即速断电流的整定计算公式为 6-40式中 为维护线路末端的三相短路电流； 为可靠系数，对DL型继电器取1.21.3,对GL型继电器取1.41.5；对过电流脱扣器取1.82。图6-30 线路电流速断

26、维护阐明图 -前一级速断维护躲过的最大短路电流-前一级速断维护整定的一次动作电流 (二)电流速断维护的“死区及其弥补 由于电流速断维护的动作电流 要躲过线路末端的最大短路电流，因此接近末端的一段线路上发生的不一定是最大的短路电流例如两相短路电流时，电流速断维护不会动作，这阐明，电流速断维护不能够维护线路的全长。这种维护安装不能维护的区域，称为死区,如图6-30所示。 为了弥补死区得不到维护的缺陷，凡是装设有电流速断维护的线路，必需配备带时限的过电流维护。过电流维护的动作时间比电流速断维护至少长一个时间级差 ，而且前后的过电流维护动作时间又要符合“阶梯原那么，以保证选择性。 在电流速断维护的维护

27、区内，速断维护作主维护，过电流维护作为后备；而在电流速断维护的死区内，那么过电流维护为根本维护。 (三)电流速断维护的灵敏度 电流速断维护的灵敏度，应按安装处即线路首端在系统最小运转方式下的两相短路电流 作为最小短路电流 来检验。因此电流速断维护的灵敏度必需满足的条件为 普通宜取 ；假设有困难时，可以 。GB50062-1992规定：电流维护的最小灵敏系数为1.5,未另行规定电流速断维护的灵敏系数。而JBJ6-1996和JGJ/T16-1992等行业规范那么规定：电流速断维护的最小灵敏系数为2。6-41 (2)检验KA2的电流速断维护灵敏度 检验KA2的电流速断维护灵敏度的 ，应取WL2首端k

28、-1点的两相短路电流，即 因此KA2的电流速断维护灵敏度为 灵敏系数 ，但略小于2，阐明KA2整定的速断电流倍数根本上满足维护灵敏度的要求。 解；1整定KA2的速断电流倍数 由例6-4知，WL2末端的 ，又 ，取 ，因此KA2的速断电流为 而KA2的 ，故其速断电流倍数应为 例6-5 试整定例6-4中KA2的GL-15/10型继电器的速断电流倍数，并检验其维护灵敏度。六、有选择性的单相接地维护 在小接地电流的电力系统中，假设发生单相接地缺点时，只需很小的接地电容电流，而相间电压依然是对称的，因此可暂时继续运转参看第一章第三节。但是这毕竟是一种缺点，而且由于非缺点相的对地电压要升高为原对地电压的

29、 倍，因此对线路绝缘是一种要挟，假设长此下去，能够引起非缺点相的对地绝缘击穿而导致两相接地短路。这将引起线路开关跳闸，线路停电。因此，在系统发生单相接地缺点时，必需经过无选择性的绝缘监视安装将在第七章第四节引见或有选择性的单相接地维护安装，发出报警信号，以便运转值班人员及时发现和处置。 (一) 单相接地维护的根本原理 单相接地维护(single-phase earthing protection)又称零序电流维护。它利用单相接地所产生的零序电流使维护安装动作，给予信号。当单相接地缺点危及人身和设备平安时，那么动作于跳闸。 单相接地维护必需经过零序电流互感器对电缆线路，见图6-31或由三个相的电

30、流互感器两端同极性并联构成的零序电流过滤器对架空线路将一次电路单相接地时产生的零序电流反响到其二次侧的电流继电器中去。电流继电器动作后，接通讯号回路，发出接地缺点信号，必要时动作于跳闸。由于工厂的高压架空线路普通不长，通常不装设单相接地维护。 图6-31 单相接地维护的零序电流互感器的构造和接线 1-零序电流互感器； 2-电缆；3-接地线；4-电缆头； KA电流继电器DL型图6-32 单相接地时接地电容电流的分布1-电缆头；2-电缆金属外皮；3-接地线 TAN-零序电流互感器 KA-电流继电器I1I6 -经过线路对地电容C1C6的接地电容电流 图中所示供电系统中，母线WB上接有三路出线WL1、WL2和WL3。每路出线上都装有零序电流互感器。如今假设电缆WL1的A相发生接地缺点，这时A相的电位为地电位，所以A相没有对地电容电流，只需B相和C相有对地电容电流I1和I2 。电缆WL2和WL3，也只需B相和C相有对地电容电流I3、I4和I5、I6 。一切的这些对地电容电流I1 I6都要经过接地缺点点。 由图6-32可以看出，缺点电缆WL1的缺点芯线上流过一切对地电容电流I1 I6 ，且与该电缆的其他两完好芯线和金属外皮上所流过的对地电容电流