供配电工程之工厂电力线路（六）311

供配电工程程第6章供配配电系统的的过电流保保护山东农业大大学电气工工程系2006年9月制作莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月第6章工工厂厂供电系统统的过电流流保护6.1过流保护的的任务和要要求6.2熔断器保护护6.3低压断路器器保护6.4常用的保护护继电器6.5工厂高压线线路的继电电保护6.6电力变压器器的继电保保护6.7微机继电保保护莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月序:继电保护的的必要性系统运行过过程中,故障不可避避免!请看一组现现场照片:莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月35KV高压电缆头头击穿莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月地线短路烧烧毁10KV负荷开关莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月烧坏的刀开开关莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月短路烧毁电电厂主开关关莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月35KV开关柜爆炸炸现场莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月继电保护是是变电所二二次回路的的重要组成成部分，也也是供电设设计的主要要内容。本本章讲述继继电保护的的基本知识识和理论，，继电保护护的整定计计算方法。。第一节过过电流流保护的任任务和要求求继电保护装装置是能反反应供电系系统中的电电气设备发生故障或不正常工作作状态，并能动作作于断路器跳闸闸或启动信号装装置发出预预报信号的一种自动动装置。一、继电保保护的概念念莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月第一节过过电流流保护的任任务和要求求二、继电保保护的任务务自动地、迅迅速地、有有选择性地地将故障元元件从供电电系统切除除，使其他他非故障部部分迅速恢恢复正常供供电；能正确反应应电气设备备的不正常常运行状态态，并根据据要求，发发出预报信信号；莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月三、继电保保护的基本本原理四、对继电电保护的基基本要求选择性速动性灵敏性可靠性莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月1．选择性当供电系统统发生短路路故障时，，继电保护护装置动作作，只切除除故障元件件，并使停停电范围最最小，以减减小故障停停电造成的的损失。保保护装置这这种能挑选选故障元件件的能力称称为保护的的选择性。。KA1KA2QF1QF2K1WL2WL3WL在图所示系系统中，在在K点发生短路路故障，应应由离故障障点最近的的保护装置置2动作，使断断路器2QF跳闸，将故故障线路2WL切除，线路路1WL和3WL仍继续运行行。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月2．速动性注意：必须在满足足选择性的的基础上Why?!发生故障时时，继电保保护应该尽尽快地动作作切除故障障，减小故故障引起的的损失，提提高电力系系统的稳定定性。为了减小由由于故障引引起的损失失，减少用用户在故障障时低电压压下的工作作时间，以以及提高电电力系统运运行的稳定定性，要求求继电保护护在发生故故障时尽快动作将故障切除除。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月3．灵敏性继电保护装装置的灵敏敏性以灵敏敏系数SP来衡量。灵灵敏度愈高高，反应故故障的能力力愈强。灵敏性是指指继电保护护在其保护护范围内，，对发生故故障或不正正常运行状状态的反应应能力在继继电电保保护护的的保保护护范范围围内内，，不不论论系系统统的的运运行行方方式式、、短短路路的的性性质质和和短短路路的的位位置置如如何何，，保保护护都都应应正正确确动动作作。。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月（2）对于反反应故障障时参数数量降低低的保护护装置例如：低低电压保保护的灵灵敏系数数为SP＝Uop／UK·maxUK·max——保护区内内故障的的最大残残压值思考考故障点位位于何处处?（1）对于反反应故障障时参数数量增加加的保护护装置例如：过过电流保保护的灵灵敏系数数为Ik·min---保护装置置在保护护区内在在电力系系统最小小运行方方式下的的最小短短路电流流。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月4．可靠性继电保护护装置在在其所规规定的保保护范围围内发生生故障或或不正常常工作时时，一定定要准确确动作，，即不能拒动动；不属其其保护范范围的故故障或不不正常工工作时，，一定不不要动作作，即不能误动动。另外：还还要考虑虑经济性性目标：技术上安安全可靠靠，经济济上合理理莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月五、工厂厂供电系系统的过过电流流保护的类型1、熔断器器保护；；2、低压断断路器保保护；3、继电保保护；1、熔断断器保保护是是最早早的、、也是是最古古老的的继电电保护护方式式；；适用用于高高低压压供电电系统统。简简单,经济,应用广广泛;但断流流能力力较小小,选择性性差熔熔体熔熔断后后需更更换。。莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月2、低压压断路路器保保护也也称为为一次次式或或直动动式继继电器器，在在低压压电力力线路路上应应用广广泛；；3、高压线路路的继电保保护方式很很多，主要要有：三段段式电流保保护、距离离保护、高高频保护（（短线路的的纵联差动动保护）、、零序电流流保护等））。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月六、学习继继电保护应应注意的几几个问题1、理解各类类保护的原原理；2、理解各类类保护的作作用（也就就是要知道道保护装置置所反映的的故障类型型）；3、对各类保保护的整定定计算有一一定认识。。本节结束莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月一、熔断器在供电系统统中的配置置图6-1主要考虑:选择性、经经济性(一)保护线路的的熔断器熔熔体电流的的选择条件:★1.躲过线路的的计算电流流：IN·FE≥I30★2.躲过线路的的尖峰电流流：IN·FE≥KIpk-------K为小于1的计算系数数6.2熔断器保护护二、熔断器熔体电流的的选择莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月《通用用电设设备配电设设计规范》（GB50055—93）熔熔断体的的额定电流流应大于电电动机的额额定电流，，且其安秒秒特性曲线线计及偏差差后略高于于电动机起起动电流和和起动时间间的交点。。K系数的取值值范围线路情况起动时间K值单台电动机3s以下0.25～0.353～8s（重载起动）0.35～0.58s以上及频繁起动、反接制动0.5～0.6多台电动机按最大一台电动机起动情况0.5～1I30与Ipk较接近时1莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月(一)保护线路的的熔断器熔熔体电流的的选择条件:★3.熔断器保护护还应考虑虑与被保护护线路配合合，在被保保护线路过过负荷或短短路时能得得到可靠的的保护，还还应满足下下式条件：：IN·FE≤KOLIal式中----Ial为绝缘导线线和电缆允允许载流量量；-----KoL为绝缘导线线和电缆允允许短时过过负荷系数数。当熔断器作作短路保护护时，绝缘缘导线和电电缆的过负负荷系数取取2.5，明敷导线线取1.5；当熔断器器作过负荷荷保护时，，各类导线线的过负荷荷系数取0.8～1，对有爆炸炸危险场所所的导线过过负荷系数数取下限值值0.8。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月(二)保护电力变变压器（高高压侧）熔断器熔体体电流的选选择考虑到变压压器的正常常过负荷能能力（20%左右）、变变压器低压压侧尖峰电电流及变压压器空载合合闸时的励励磁涌流，，熔断器熔熔体额定电电流应满足足：IN··FE=（1.5~2）I1N.T(三)保护护电电压压互互感感器器的的熔熔断断器器熔熔体体电电流流的的选选择择选择RN2型专用熔断器器作电压互感感器短路保护护，其熔体额额定电流为0.5A莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月(四)保护并联电容容器的熔断器器IN.FE=KIN.CIN.C—电容器额定电电流K—高压跌落式熔熔断器：1.2~1.3限流式熔断器器，一台电容容器时：1.5~2.0一组电容器时时：1.3~1.8莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月6.2熔断器保护三、熔断器保护灵敏度校校验Ik·min熔断器保护线线路末端在最最小运行方式式下的最小短短路电流。对对于中性点直直接接地系统统为Ik(1)，中性点不接地地系统为Ik(2)。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月四、熔断器的的选择与校验验★⑴根据工作环环境条件要求求选择熔断器器的型号；★⑵熔断器额定定电压应不低低于保护线路路的额定电压压；★⑶熔断器的额额定电流应不不小于其熔体体的额定电流流，即IN·FU≥IN.FE★⑷校验断流能力力：有限流能力（（RN、RT0型）无限流能力（（RW、RM型）莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月五、前后熔断断器之间的选选择性配合图6-3低压线路中，，熔断器较多多，前后级间间的熔断器在在选择性上必必须配合，以以使靠近故障障点的熔断器器最先熔断。。★实际的熔断时时间与标准保保护特性曲线线查得的时间间可有±30%～±50%的误差，所以以必须满足t1>3t2一般前级熔断断器的熔体电电流应比后级级大2～3级。本节结束莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月一、低压断路路器的种类和和类型1.按用途常分为为：①配电用断路路器；②电动机保护护用断路器;③照明用断路器器;④漏电保护用断断路器。2.按结构型式分分有两大类。。塑壳式框架式6.3低压断路器保保护莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月3.按功能分为：：6.3低压断路器保保护短路瞬时保护护过流保保护：：(三段保保护)短路短短延时时保护护短路保保护过载长长延时时保护护失压(欠压)保护★⑴断路路器保保护功功能：：低压断断路器器三段段保护护功能能类似似于高高压系系统中中的电电流速速断,带时限限过电电流及及过负负荷保保护.莆田田学学院院现现代代教教育育技技术术中中心心2004年年2月月★⑵低压断断路器保保护功能能的实现现低压断路路器保护护功能的的实现是是借助于于不同类类型的脱脱扣器完完成的.6.3低压断路路器保护护瞬时(动作)过流脱扣扣器过流脱扣扣器：短延时(动作)过流脱扣扣器短路保护护长延时(动作)过流脱扣扣器过载保护护(智能型)框架式低低压断路路器功能能最强,通常设置置三种类类型的过过流脱扣扣器,即莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月6.3低压断路路器保护护其长延时时动作过过流脱扣扣器动作作电流值值，可按按一定步步距在其其额定电电流（称称为过流脱扣扣器额定定电流用用IN.OR表示）以下一一定范围围内调整整；瞬时(动作)过流脱扣扣器和短短延时(动作)过流脱扣扣器动作作电流值值可按过流脱扣扣器额定定电流的倍数（（一般为为整数））整定(智能型)框架式低低压断路路器动作作电流整整定特点点莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月6.3低压断路路器保护护电磁脱扣扣器---实现瞬时时动作瞬时动作作短路保保护热脱扣器器---实现长延延时动作作长延时动动作过载载保护塑壳式低低压断路路器,通常设置置两种类类型的过过流脱扣扣器,即(热动型)复式脱扣扣器可实现:其长延时时动作电电流(调整极不不方便)的整定,实质是选选择热脱脱扣器的的额定电电流(用IN.TR表示),而热脱扣扣器的额额定电流流是一组组不连续的系列值值------不可调(或不便调调)!瞬时动作作电流则则按热脱脱扣器额额定电流流的(整数)倍数选择择-----即也不连续!莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月6.3低压断路路器保护护欠压脱扣扣器---实现欠压压(失压)保护分励脱扣扣器---实现远程程自动控控制塑壳式低低压断路路器中已已有电子子式,其动作电电流具有有一定的的可调性性塑壳式框框架式均均可根据据需要装装设:莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月二、低压断路器常常用的配置方方式图6-4三、低压断路路器脱扣器的的选择和整定定6.3低压断路器保保护(一)低压断路器过过电流脱扣器器动作电流的的整定1.瞬时过流脱扣扣器的动作电电流的整定整定原则：瞬时和和短延时过流流脱扣器的动动作电流应躲躲过线路的尖尖峰电流式中，Krel为可靠系数。。对动作时间间在0.02s以上的断路器器，如DW型、ME型等，Krel=1.35。对动动作时时间在在0.02s以下的的断路路器，，如DZ型等，，Krel=2～2.5。莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月2.短延时时过流流脱扣扣器的的动作作电流流和动动作时时间的的整定定短延时时过流流脱扣扣器动动作电电流Iop(s)也应躲躲过线线路尖尖峰电电流Ipk，即式中，，Krel为可靠靠系数数，一一般取取1.2短延时时脱扣扣器动动作时时间一一段不不超过过1s，通常常分为为0.2、0.4、0.6秒三级级，但但是现现在一一些新新产品品中短短延时时的时时间也也有所所不同同，如如DW40型断路路器其其定时时限特特性为为0.1、0.2、0.3、0.4s四级级，，ME系列列断断路路器器采采用用半半导导体体过过电电流流脱脱扣扣器器时时，，其其短短延延时时范范围围为为30~270ms，分分级级式式，，每每级级30或60ms。可根据据保护要要求确定定动作时时间。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月3.长延时过过流脱扣扣器的动动作电流流和动作作时间的的整定长延时过过流脱扣扣器动作作电流Iop(l)需躲过线线路最大大负荷电电流即计计算电流流I30，即式中，Krel为可靠系系数，一一般取1.1长延时过过流脱扣扣器用于于过负荷荷保护，，动作时时间为反反时限特特性。一一般不可可选。但但应结合合短延时时动作时时间校验验尖峰电电流时的的可返回回时间。。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月配电保护护型断路路器的反反时限断断开特性性莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月过流脱扣扣器的瞬瞬时和短短延时动动作电流流，按照照其额定定电流IN.OR的倍数来来整定，，即选择择过流脱脱扣器瞬瞬时和短短延时动动作的整整定倍数数K。瞬时和短短延时动动作电流流应不大大于整定定倍数与与过流脱脱扣器额额定电流流的积，，即莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月各种型号号断路器器的脱扣扣器动作作电流整整定倍数数不一样样。不同同类型过过流脱扣扣器如瞬瞬时、短短延时、、长延时时，其动动作电流流倍数也也不一样样。有些型号号断路器器动作电电流倍数数分档设设定，而而有些型型号断路路器动作作电流倍倍数可连连续调节节。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月(二)低压断断路器器(热动型型)复式脱脱扣器器动作作电流流的整整定（三））欠欠电压压脱扣扣器和和分励励脱扣扣器选选择欠压脱扣器器主要用于于欠压或失失压（零压压）保护，，当电压下下降低于（（0.35～0.7）UN时便能动作作。分励脱脱扣器主要要用于断路路器的分闸闸操作，在在（0.85～1.1）UN时便能可靠靠动作。欠压和分励励脱扣器的的额定电压压应等于线线路的额定定电压，并并按直流或或交流的类类型及操作作要求进行行选择。热脱扣器-----实现长延时时过载保护护，与长延延时过流脱脱扣器等效效电磁脱脱扣器器----实现瞬瞬时短短路保保护与与瞬时时过流流脱扣扣器等等效实际使使用中中过流流脱扣扣器和和热脱脱扣器器无须须严格格区分分莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月(四)过流脱脱扣器器与配配电线线路的的配合合要求求式中，，Ial为绝缘缘导线线或电电缆的的允许许载流流量；；KOL为导线线或电电缆允允许的的短时时过负负荷系系数。。对瞬时时和短短延时时过流流脱扣扣器KOL=4.5，对长长延时时过流流脱扣扣器KOL=1.1。对有有爆炸炸气体体区域域内的的配电电线路路KOL=0.8。当上述述配合合要求求得不不到满满足时时，可可改选选脱扣扣器动动作电电流，，或增增大配配电线线路导导线截截面。。低压断断路器器还需需考虑虑与配配电线线路的的配合合，防防止被被保护护线路路因过过负荷荷或短短路故故障引引起导导线或或电缆缆过热热，其其配合合条件件为：：过流脱脱扣器器与配电电线路路的配配合,规范有有明确确要求求莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月(五)低压配配电系系统保保护1.变压器器保护护一般设设置三三段保保护.其中-----尖峰电电流Ipk=(2~4)I2NT计算电电流I30=I2NT根据经经验,变压器器低压压侧总总断路路器瞬瞬时保保护过过流脱脱扣器器动作作电流流整定定为变变压器器额定定电流流的3~4倍是适宜宜的,短延时动动作电流流可适当当减小.莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月(五)低压配电电系统保保护2.配电线路路保护一般据需需要设置置二段或或三段保保护.其中-----尖峰电流流应根据据负荷情情况具体体计算3.电动机保保护一般据需需要设置置二段----瞬时和长长延时保保护,而又以瞬瞬时短路路保护为为主,因为低压压断路器器的过负负荷保护护性能与与电动机机的过载载特性不不匹配.尖峰电流流Ipk=KstIN.M计算电流流I30=IN.M莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月故针对电电机保护护,还应设置置过载保护护装置,传统手段段-----设置热继继电器(兼有断相相保护);热继电器器的脱扣扣值热不不动作电电流为1~1.05倍的INM低电压保保护----电压继电电器大型电机机现一般般采用综综合保护护装置.6倍长延时时电流整整定值的的可返回回时间≥≥电动机机实际起起动时间间，按起起动时负负载的轻轻重，可可选用的的可返回回时间为为1S、3S、5S、8S、12S、15S中某一档档。(五)低压配电电系统保保护莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月Iop(l)=K1I30Iop(o)=K2I304.照明线线路保保护一般据据需要要设置置二段段:瞬时和和长延延时保保护莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月(五)低压配配电系系统保保护5.并联电电容器器的保保护低压电电容器器一般般采用用熔断断器保保护.熔体额额定电电流整整定:IN.FE=(1.43~1.65)IN.C莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月四、低压断断路器器灵敏敏度校校验6.3低压断断路器器保护护式中，，Iop为瞬时时或短短延时时过流流脱扣扣器的的动作作电流流整定定值。。Ik·min为保护护线路路末端端在最最小运运行方方式下下的短短路电电流，，对TN和TT系统Ik·min应为单单相短短路电电流，，对IT系统则则为两两相短短路电电流。。莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月五、前前后级级低压压断路路器选选择性性的配配合6.3低压断断路器器保护护按保护护特性性曲线线进行行校验验由于低低压断断路器器保护护特性性时间间误差差为±20%～±30%，为防防止误误动作作，应应把前前一级级动作作时间间计入入负误误差（（提前前动作作），，后一一级动动作时时间计计入正正误差差（滞滞后动动作）），在在这种种情况况下，，仍要要保证证前一一级动动作时时间大大于后后一级级动作作时间间，才才能保保证前前后级级断路路器选选择性性配合合。莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月6.3低压断断路器器保护护为了保保证前前后级级断路路器选选择性性要求求，在在动作作电流流选择择性配配合，，前一一级的的动作作电流流大于于后一一级动动作电电流的的1.2倍，或或过流流脱扣扣器额额定电电流大大出1~2档即：：Iop.1≥1.2Iop.2在动作作时间间选择择性配配合，，如果果后一一级（（靠近近负载载）采采用瞬瞬时过过流脱脱扣器器，则则前一一级（（靠近近电源源）要要求采采用短短延时时过流流脱扣扣器;如果前前后级级都采采用短短延时时脱扣扣器，，则前前一级级短延延时时时间应应至少少比后后一级级短延延时时时间大大一级级。莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月六、低压断断路器器的选选择与与校验验6.3低压断断路器器保护护在选择择低压压断路路器时时应满满足下下列条条件：：⑴低低压断断路器器的型型号及及操作作机构构形式式应符符合工工作环环境、、保护护性能能等方方面的的要求求；⑵低低压断断路器器的额额定电电压应应不低低于装装设地地点线线路的的额定定电压压；⑶低低压断断路器器的（（等级级）额额定电电流应应不小小于它它所能能安装装的最最大脱脱扣器器的额额定电电流；；⑷低压压断路器器的短路路断流能能力应不不小于线线路中最最大三相相短路电电流。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月★低压断路路器断流流能力校校验6.3低压断路路器保护护②对塑壳壳式（DZ型或其他他型号））断路器器，其分分断时间间在0.02S以下时①对万能能式（DW型）断路路器，其其分断时时间在0.02S以上时或莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月例6-2某0.38kV动力线路路，采用用低压断断路器保保护，线线路计算算电流为为125A，尖峰电流流为390A，线路首端端最大三三相短路路电流为为7.6kA，末端最小小单相短短路电流流为2.5kA，线路允许许载流量量为165A（BLV三芯绝缘缘导线穿穿塑料管管，30℃时），试试选择低低压断路路器。6.3低压断路路器保护护解：低压压断路器器用于配配电线路路保护，，选择DW16系列断路路器，查查附录表表确定配配置瞬时时和长延延时过流流脱扣器器。1．瞬时脱脱扣器额额定电流流选择及及动作电电流整定定①IN·OR≥I30=125A，故选取取IN·OR=200A脱扣器②Iop（0）≥KrelIpk=1.35×390A=527A根据上表表中的整整定倍数数，选择择3倍整定倍倍数的瞬瞬时脱扣扣器，则则动作电电流整定定值为：：3×200=600＞527A莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月③与保护线线路的配配合Iop（0）=600A≤4.5Ial=4.5×165A=742.5A满足要求求2．长延时时过流脱脱扣器的的动作电电流整定定①动动作电流流整定Iop（l）≥KrelI30=1.1×125A=137.5A选取128～160～200中整定电电流为160A（0.8倍）的脱脱扣器，，则Iop（l）=160A②与保护线线路的配配合Iop=160＜KOLIal=1×165A=165A满足要求求3．断路器器额定电电流选择择IN.QF≥IN.OR=200A查附录表表选630ADW16系列断路路器。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月4.断流能力力校验Ioc=50kA＞IK（3）=7.6kV满足要求求5.灵敏度校校验Sp==4.2＞1.3灵敏度满满足要求求。所选低压压断路器器为DW16-630，脱扣器器额定电电流为160A。本节结束束莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月6.4常用保护护继电器器★按继电器器的结构构原理分分，有电电磁式、、感应式式、数字字式、微微机式等等继电器器。★按继电器器反应的的物理量量分有电电流继电电器、电电压继电电器、功功率方向向继电器器、气体体继电器器等。★按继电器器反应的的物理量量变化分分，有过过量继电电器和欠欠量继电电器，如如过电流流继电器器、欠电电压继电电器。★按继电器在保保护装置中的的功能分，有有起动继电器器、时间继电电器、信号继继电器和中间间继电器等。。一、概述供配电系统的的继电保护装装置由各种保保护用继电器器构成。保护护继电器的种种类很多。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月供配电系统中中常用的继电电器主要是电电磁式继电器器和感应式继继电器。在现现代化的大用用户中也开始始使用微机式式继电器或微微机保护。二、电磁型电电流继电器（（DL型）电磁式电流继继电器的内部部结构如图7-6所示，图7-7是其内部接线线图和图形符符号，电流继继电器的文字字符号为KA。（一）结构集中表示的图图形符号分开表示的图图形符号（二）工作原理莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月（二）工作原原理当电流通过继继电器线圈1时，电磁铁2中产生磁通，，对Z形铁片3产生电磁吸力力，若电磁吸吸力大于弹簧簧9的反作用力，，Z形铁片就转动动，带动同轴轴的动触头5转动，使常开开触头闭合，，继电器动作作。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月★动作电流(Iop)：线圈中使使继电器动动作的最小电流。★返回电流(Ire)：使继电器器由动作状状态返回到到起始位置置时的最大电流。★返回系数(Kre)：继电器的的返回电流流与动作电电流之比称称为返回系系数Kre，即基本参数：：过电流继电电器的返回回系数小于于1，返回系数数愈大，继继电器愈灵灵敏，电磁磁式电流继继电器的返返回系数通通常为0.85。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月继电特性：：输出输入IopIre输入动作值值输入返回值值有输出无输出莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月粗调：改变继电电器两个电电流线圈的的联结方式式(串、、并并联联)细调调：改改变变反反作作用用弹弹簧簧的的反反作作用用力力矩矩动作作电电流流的的调调节节方方法法（二二））工工作作原原理理电磁磁式式电电流流继继电电器器的的动动作作极极为为迅迅速速，，动动作作时时间间为为百百分分之之几几秒秒，，可可认认为为是是瞬瞬时时动动作作的的继继电电器器。。莆田田学学院院现现代代教教育育技技术术中中心心2004年年2月月三、、电电磁磁型型电电压压、、中中间间、、时时间间、、信信号号继继电电器器DJ型电磁式电压压继电器的结结构和工作原原理与DL型电磁式电流流继电器基本本相同。不同之处仅是是电压继电器器的线圈为电电压线圈，匝匝数多，导线线细，与电压压互感器的二二次绕组并联联。电压继电器文文字符号用KV表示。（一）电磁式式电压继电器器莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月电磁式电压继继电器有过电电压和欠电压压继电器两大大类，其中欠欠电压继电器器在工厂供电电系统应用较较多。欠电压继电器器的起动电压Uop是使其动作的的最高电压;返回电压Ure是使其返回的的最低电压;返回系数Kre＝Ure／Uop。由于欠电压继继电器的返回回电压大于起起动电压，所所以其返回系系数Kre大于1，一般在1～1.2之间。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月作用：时间继电器用用于继电保护护装置中，使使继电保护获获得需要的延延时，以满足足选择性要求求。DS型电磁式时间间继电器的内内部结构如图6-8所示。它由电磁系统统、传动系统统、钟表机构构、触头系统统和时间调整整系统等组成成。图6-9是DS110型、112型时间继电器器的内部接线线图和图形符符号。时间继电器的的文字符号为为KT。DS-110型为直流时间间继电器，DS-120型为交流时间间继电器，延延时范围均为为0.1～9秒。（二）电磁式式时间继电器器莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月作用：信号继继电器在继电电保护装置中中用于发出指指示信号，表表示保护装置置已动作，同同时接通信号号回路，发出出灯光或者音音响信号。（三））电磁式式信号号继电电器信号继继电器器的内内部结结构如如图6-10所示。。图6-11是其内部部接线图图和图形形符号。。信号继电电器的文文字符号号为KS。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月DX-11型信号继继电器有有两种：：电流型型和电压压型。电电流型信信号继电电器串联联接入二二次电路路，电压压型信号号继电器器并联接接入二次次电路。。图6-12是DZ-10型中间继继电器的的内部结结构图。。其内部部接线图图和图形形符号如如图6-13所示。中中间继电电器的文文字符号号为KM。当中间间继电器器的线圈圈通电时时，衔铁铁动作，，带动触触头系统统使动触触头与静静触头闭闭合或断断开。（四）电电磁式中中间继电电器作用：扩扩充保护护装置出出口继电电器的接接点数量量和容量量也可以使使触点闭闭合或断断开时带带有不大大的延时时(0.4～0.8S)或者通过过继电器器的自保保持，以以适应保保护装置置的需要要。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月时间继电电器在保护装装置中起起延时作作用，以以保证保保护装置置动作的的选择性性。中间继电电器的作用是是为了扩扩充保护护装置出出口继电电器的接接点数量量和容量量，也可可以使触触点闭合合或断开开时带有有不大的的延时(0.4～0.8S)，或者通过过继电器器的自保保持，以以适应保保护装置置的需要要。信号继电电器用于各保保护装置置回路中中，作为为保护动动作的指指示器莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月DL-10系列电流流继电器器DL-30系列电流流继电器器莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月JY10、20、30系列集成成电路电电压继电电器莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月时间继电器SSJ10、20、30系列集成成电路时时间继电电器莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月四、感应应型电流流继电器器（GL型）（一）结结构GL-10和20型感应式式电流继继电器的的内部结结构如图6-14所示。图图6-15是其内部部接线图图和图形形符号。。感应式电电流继电电器有两两个系统统：感应应系统和和电磁系系统。继电器的的感应系系统主要要由线圈圈1，带短路环3的电磁铁2和装在可偏转转的框架6上的铝盘4组成。继电器的电磁磁系统由电磁磁铁2和衔铁15组成。（二）工作原原理莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月当继电器的线线圈中通过电电流时，电磁磁铁在无短路路环的磁极内内产生磁通Ф1，在带短路环环的磁极内产产生磁通Ф2，两个磁通作作用于铝盘，，产生转矩M1，使铝盘开始始转动，同时时铝盘转动切切割永久磁铁铁8的磁通通，在在铝盘盘上产产生蜗蜗流，，蜗流流与永永久磁磁铁的的磁通通作用用，又又产生生一个个与转转矩M1方向相相反的的制动动力矩矩M2，当铝铝盘转转速增增大到到某一一定值值时，，M1=M2，这时时铝盘盘匀速速转动动。感应式式机构构基本本战局局转矩矩方程程：莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月继电器器的铝铝盘在在上述述M1和M2的作用用下，，铝盘盘受力力有使使框架架6绕轴顺顺时针针偏转转的趋趋势，，但受受到弹弹簧7的阻力力当通过过继电电器线线圈中中的电电流增增大到到继电电器的的动作作电流流时，，铝盘盘受力力增大大，克克服弹弹簧阻阻力，，框架架顺时时针偏偏转，，铝盘盘前移移，使使蜗杆杆10与扇扇形形齿齿轮轮9啮合合，，这这就就叫叫继电电器器的的感感应应系系统统动动作作。由于于铝铝盘盘的的转转动动，，扇扇形形齿齿轮轮沿沿着着蜗蜗杆杆上上升升，，最最后后使使继继电电器器触触头头12闭合，同同时信号号牌掉下下，从观观察孔中中可看到到红色的的信号指指示，表表示继电电器已动动作。从从继电器器感应系系统动作作到触头头闭合的的时间就就是继电器的的动作时时限。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月图6-16感应式电电流继电电器的动动作特性性曲线继电器线线圈中的的电流越越大，铝铝盘转速速越快，，扇形齿齿轮上升升速度也也越快，，因此动动作时限限越短。。这就是是感应式式电流继继电器的的“反时时限”特特性，如如曲线中中的ab段当继电器器线圈中中的电流流继续增增大时，，电磁铁铁中的磁磁通逐渐渐达到饱饱和，作作用于铝铝盘的转转矩不再再增大，，使继电电器的动动作时限限基本不不变。这这一阶段段的动作作特性称称为定时时限特性性，如曲曲线中的的bc段。当继电器线圈中的电流进一步增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁2瞬时将衔铁15吸下，触头闭合，同时也使信号牌掉下。这是感应式继电器的速断特性，如图6-16曲线段

莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月当继电器线圈中的电流进一步增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁2瞬时将衔铁15吸下，触头闭合，同时也使信号牌掉下。这是感应式继电器的速断特性，如图6-16曲线段

整个装置置由带延延时动作作的感应应部分与与瞬时动动作的电电磁部分分组成。。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月小结结1．感应系系统部分分：动作电流流是指继电电器铝盘盘轴上蜗蜗杆与扇扇形齿片片相咬合合时，线线圈所需需要通入入的最小小电流。。动作电流流的整定定值通过过插孔板板拧入螺螺钉来改改变线圈圈的匝数数来调整整（2，2.5，3…4.5，5，6…9，10A）。返回电流流是指便扇扇形齿片片脱离蜗蜗杆返回回到原来来位置时时的最大大电流。。动作时间间是指从轴上上蜗杆与扇扇形齿片相相咬合起到到接点闭合合这一段时时间。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月通入继电器器的电流越越大，铝盘盘转速越快快，动作时时间就越短短，这种特特性称为反时限特性性。继电器电磁磁系统的速速断动作电电流与继电电器的感应应系统动作作电流之比比，称为速断电流倍倍数，用nqb表示。时限螺钉指指示盘上的的刻度，指指通入10倍动作电流流整定值时时的动作时时间。或者说感应应式电流继继电器动作作时间特性性是10倍动作电流流整定值时时的动作时时间来标定定的。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月2．电磁速断断部分电磁系统的的速断特性性即当通入继继电器线圈圈的电流大大到整定值值的某个倍倍数时，未未等感应系系统动作，，衔铁右端端瞬时被吸吸下，接点点立即闭合合。动作电流值值通过改变衔衔铁与电磁磁铁心之间间气隙来调调整，其速速断动作电电流调整范范围是感应应系统整定定电流值的的2～8倍。GL-10型继电器本本身带有信信号掉牌，，而且接点点容量又较较大，所以以组成反时时限过电流流保护时，，无需再接接入其他继继电器。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月综上所述，，感应式电电流继电器器具有前述述电磁式电电流继电器器、时间继继电器、信信号继电器器、中间继继电器的功功能，从而而使继电保保护装置使使用元件少少、接线简简单，在中中小型工厂厂供配电系系统中得到到广泛应用用。基本结构，，反时限动动作特性，，电流速断断特性，先先合后断转转换触点。。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月GL-10（20）系列继电电器的时限限特性曲线线莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月第六章第一一节作作业莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月供配电技术术第六章供供配电系统统的继电保保护6.5工厂高压线线路的继电电保护山东农业大大学电气与与电子工程程学院2006年10月制作莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月定时限过电电流保护反时限过电电流保护瞬时电流速速断保护限时电流速速断保护阶段式（三三段式）保保护的应用用及评价6.5高压线路的的继电保护护莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月6.5高压线路的的继电保护护一、电力线路的的常见故障障和保护配配置用户内部的的高压电力力线路的电电压等级一一般为6~35KV，线路较短短，通常为为单端供电电，常见的的故障主要要有相间短短路、单相相接地、过过负荷。因此，继电电保护比较较简单，按按GB50062-92《电力装置的的继电保护护和自动装装置设计规规范》规定应采用用电流保护护，装设相相间短路保保护、单相相接地保护护和过负荷荷保护。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月针对线路的的相间短路路保护，主主要采用带带时限的过过电流保护护，和瞬时时电流速断断保护，保保护动作于于断路器跳跳闸当过流流保护的动动作时限不不超过0.5~0.7秒时，可不不装设电流流速断保护护。单相接地保保护有两种种方式：绝绝缘监察装装置（零序序电压保护护）和零序序电流保护护。保护动动作于信号号。线路的过负负荷保护只只对可能经经常出现的的过负荷电电缆线路才才予装设，，一般延时时动作于信信号。6.5高压线路的的继电保护护莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月二、电流互互感器的接接线方式保护装置的的接线方式是指作为相相间短路的的过电流保保护用的电流继电器器与电流互感器二次次线圈之间间的连接方式式。分为三三种：三相完全星星形接线方方式两相不完全全星形接线线两相电流差差接线接线系数KW：指通过继电电器的电流流IK与电流互感感器二次电电流I2的比值，即：KW＝IK／I2。莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月三相完全星星形接线方方式莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月三相完全星星形接线方方式是用三台电电流互感器器与三只继继电器对应应连接的。。可以反映映任何形式式短路故障障。可见：KW＝1莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月两相不完全全星形接线线两相不完全全星形接线线方式是在A、C两相装有电电流互感器器，分别与与两只电流流继电器相相连接。可可以反映除除B相单相接地地短路以外外的所有故故障。可见：KW＝1莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月两相不完全全星形接线线方式还可以接成成两相三继继电器形式式，以提高高可靠性。。可见：KW＝1有何作用？莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月两相电流差差接线两相电流差差接线方式式由两台电流流互感器和和一只电流流继电器组组成。正常常工作时，，通过继电电器的电流流为为：莆田学院现现代教育技技术中心2004年2月月2、两相一继继电器式(图6-20)三相短路AC相间短路AB或BC相间短路不同的相间间短路时，，接线系数数是不一样样的。因而灵敏系数也不一样。一般情况下：保护整定时取KW＝灵敏度校验时取KW＝1Why?!莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月三种接线方式式性能比较三相三继电器两相两继电器两相一继电器可靠性灵敏性最好较好差经济性差较好最好适用场合中性点接地电网中性点不接地电网10kV以下和高压电动机保护莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月电流互感器的的误差曲线电流互感器的的误差主要与与一次电流和二次负载值Z2有关系。电流互感器二二次电流和一一次电流的关关系曲线图莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月电流互感器的的10%误差曲线指电流互感器器一次电流倍倍数m（又称10%倍数）与电流流误差等于10%所允许的二次次负载值Z2al的关系曲线。。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月利用10%误差曲线校验验电流互感器器1。计算一次电电流倍数m2。计算允许负载载值——查10%误差曲线3。计算实际负负载值——4。比较负荷大大小——如果Z2≤Z2al，则说明电流互互感器的误差差不超过10%。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月如果Z2＞Z2al，不满足要求求，则采取以以下措施：（1）增大连接导导线截面，或或缩短导线长长度，以减小小二次负载。。（2）改变变比较较大的电流互互感器，降低低一次电流倍倍数，增大二二次负载值。。（3）将两个电流流互感器二次次线圈串联，，使二次允许许负载增大一一倍。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月三、过电流保保护当通过线路的的电流大于继继电器的动作作电流，保护护装置起动，，并用时限保保证动作的选选择性，这种种继电保护装装置称为过电电流保护。按其动作时间间特性分为两两种：由电磁磁式电流继电电器等构成的的定时限过电电流保护和由由感应式电流流继电器构成成的反时限过过电流保护。。（一）定时限限过电流保护护装置的接线线和工作原理理莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月（一）定时限限过电流保护护装置的接线线和工作原理理★组成：四部分分起动元件(KA)、时限元件(KT)、信号元件(KS)、执行元件(KM)★定时限过电电流保护装置置的原理图和和展开图原理图：所有有元件的组成成部分都集中中表示，称为为原理图图6-25展开图：所有元件的组组成部分按所所属回路分开开表示，一般般称为展开图图，展开图简简明清晰，广广泛应用于二二次回路图。。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月原理图，其各继电器器及元件均以以整体的图形形加以表示，，互相连接的的交流回路、、直流回路都都综合画在一一起。优点是能直观观清晰地表示示它们之间的的电气连接及及其动作原理理，便于阅读读，整体概念念较强，但是是在应用上具具有一定局限限性。例如在线路较较复杂时，就就难以绘制原原理图了，另另外线路彼此此交叉也给识识图带来较大大困难，使安安装调试和检检修维护工作作十分不便。。另外，从原原理图中还会会发现只画出出各继电器元元件间的连接接情况，至于于元件的内部部接线，引出出端子及回路路的标号，以以及直流电源源的情况等，，均未能表示示出来。这样样也给安装调调试检修维护护和分折其工工作原理带来来不便，因此此，除原理图图外，又产生生了与之相对对应的展开图和安装装图。莆田学院现代代教育技术中中心2004年2月月展开图:以电气原理图图为基础，将将继电器和元元件用展开的的形式来表示示的接线图，，称为展开图图。如图所示为三三段式电流保保护的展开图图，其特点是是分别绘制保保护的交流电电流回路（或或交流电压回回路）及直流流回路，并且且同一个继电电器或元器件件的不同部分分（如线圈，，触点等），，可以分开画画，即属于哪哪个回路就画画到哪个回路路之中。另外外对于同一个个继电器或元元器件的线圈圈、触点等，，都应标注相相同的名称。。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月在绘制或或阅读展展开图时时，应遵遵守以下下规则：：1回路的排排列次序序，一般般是先绘绘制或阅阅读交流流电流回回路及交交流电压压回路，，后绘制制或阅读读直流回回路；2每个回路路内各行行的排列列顺序，，对交流流回路来来说应按按,U、V、W.相序排列列，对直直流回路路则按其其动作顺顺序由上上而下依依次排列列；3每一行中中各元件件（线圈圈、触点点等）的的连接顺顺序，应应按实际际情况和和接线方方便来绘绘制；4控制回路路应按要要求标注注数字标标号，以以方便查查线、试试调和维维护。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月发电，变变电和输输配电系系统二次次直流回回路、交交流回路路的数字字标号范范围莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月在阅读展展开图时时，一般般应按先先交流回回路、后后直流回回路，由由上而下下、从左左至右的的顺序识识图。为了方便便识图，，常在展展开图的的右侧加加上简要要的文字字说明表表，以说说明各行行回路或或元器件件的性质质或作用用，如““瞬时电电流速断断”、““出口中中间继电电器”、、“跳闸闸回路””、“定定时限过过电流””、“时时限电流流速断””等。由由此可见见，将展展开图应应用于复复杂的保保护线路路绘制，，极大地地方便了了设计制制图、识识图、试试调和检检修等工工作，所所以在工工程设计计和安装装施工中中被广泛泛采用。。阅读展开开图莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月（二）反反时限过过电流保保护装置置的接线线和工作作原理★组成：感感应式的的电流继继电器。。图6-26该继电器器具有反反时限特特性，动动作时限限与短路路电流大大小有关关，短路路电流愈愈大，动动作时限限愈短。。★工作原理理：“去分流流跳闸””图6-26正常运行行时，跳跳闸线圈圈被继电电器的常常闭触点点短路，，电流互互感器二二次侧电电流经继继电器线线圈及常常闭触点点构成回回路，保保护不动动作。当当线路发发生短路路时，继继电器动动作，其其常闭触触点打开开，电流流互感器器二次侧侧电流流流经跳闸闸线圈，，断路器器QF跳闸，切切除故障障线路。。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月采用先合合后断触触点的原原因：①①若常闭闭触点先先断开，，将造成成CT二次侧开开路，这这是不允允许的；；②增加加1-2常开触点点，可以以防止其其常闭触触点在正正常工作作时由于于外界震震动等偶偶然因素素使之断断开而导导致的断断路器误误跳闸的的事故。。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月（三）保保护整定定计算过电流保保护的整整定计算算有动作作电流整整定，动动作时限限整定和和灵敏度度校验三三项内容容。1、过流保保护动作作电流的的整定图6-27过电流保保护装置置的动作作电流必必须满足足下列两个条件件：a）正常运运行时，，保护装装置不动动作，即即保护装装置一次次侧的动动作电流流Iop1应大于线线路的最最大负荷荷电流IL.max（正常过过负荷电电流和尖尖峰电流流），即即Iop1＞IL.max；b）保护装装置在外外部故障障切除后后，可靠靠返回到到原始位位置。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月如图6-20所示线路路2WL在K点发生短短路时，，由于短短路电流流远大于于线路的的负荷电电流，线线路1WL和2WL的过电流流保护同同时起动动，为保保证保护护的选择择性，保保护2首先动作作，断路路器2QF跳闸，切切除故障障线路2WL。故障切切除后，，1WL的保护1应可靠返返回，要要求保护护1的返回电电流Ire1大于线路路最大负负荷电流流IL.max（应包含含电动机机的自起起动电流流），即即Ire1＞IL.max。由于过过电流保保护Iop1大于Ire1，所以，，以Ire1＞IL.max作为动作作电流整整定依据据，同时时引入可可靠系数数Krel，将不等等式改写写成等式式。莆田学院院现代教教育技术术中心2004年年2月过电流保保护装置置的动作作电流必必须满足足的两个条件件：而Iop1＞Ire1a）Iop1＞IL.max；b）Ire1＞IL.maxIre1＞IL.max原则：：保护护装置置一次次侧的的返回回电流流要躲躲过线线路的的最大大负荷荷电流流。莆田学学院现现代教教育技技术中中心2004年年2月月流入继继电器器线圈圈的电电流IKA引入可可靠系系数Krel，将不不等式式改写写成等等式。。I