供电系统的继电保护

供电系统的继电保护第一页，共二十三页，2022年，8月28日第一节继电保护的基本概念

第二页，共二十三页，2022年，8月28日一、

供电系统的保护1．供电系统中保护装置的作用与类型

在供电系统中需装设不同类型的保护装置，在发生故障时能自动检测出故障，并且迅速、及时地将故障区域从供电系统中切除，以免系统设备继续遭到破坏。当系统处于不正常运行，如过载、欠电压等情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全可靠地供电。

供电系统中常见的保护装置类型主要有如下三种：(1)继电保护装置是一种能反映供电系统中电气元件（线路、变压器、母线、用电设备等）发生故障或处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置，其适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。第三页，共二十三页，2022年，8月28日

(2)熔断器保护广泛适用于高、低压供电系统。由于装置简单经济，在供电系统中应用得相当普遍。但是它的断流能力较小，选择性差，熔体熔断后更换不方便，不能迅速恢复供电，因此在要求供电可靠性较高的场所不宜用。

(3)低压断路器保护又称低压自动开关保护，由于低压断路器带有多种脱扣器，能够进行过电流、过负载、失电压和欠电压保护等，而且可作为控制开关进行操作，因此在对供电可靠性要求较高且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。

第四页，共二十三页，2022年，8月28日2．继电保护装置的基本要求

选择性快速性可靠性灵敏性第五页，共二十三页，2022年，8月28日

(1)可靠性保护装置在其保护范围内发生故障时，必须可靠动作，不应拒绝动作，在不该动作的情况下就不应该误动作。为了满足可靠性的要求，保护装置接线应尽可能简单，力求减少继电器接点，避免保护装置断线、短路、接地和错误的接线，所有辅助元件如连接端子、连接导线以及安装施工，都应当十分可靠。

第六页，共二十三页，2022年，8月28日(2)灵敏性保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性，如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作，即具有足够的反应能力，说明保护装置的灵敏度高。保护装置灵敏与否，一般都用灵敏系数（ks）来衡量。以过电流保护为例，灵敏系数表示为：

——系统在最小运行方式时保护区末端的短路电流；

——保护装置一次侧动作电流。

第七页，共二十三页，2022年，8月28日被保护的电气设备

继电保护装置类型

最低灵敏度ks变压器、线路等所有电气设备

过电流保护

5

（如满足此要求将使保护复杂时，灵敏度可降为1.25）电流速断保护

2.0后备保护

1.2

（如满足此要求将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可仅按常见的运行方式和故障类型校验灵敏度）

变压器

纵联差动保护

2.03～10kV电缆线路

中性点不直接接地电力网中的零序电流保护

1.253～10kV架空线路

1.50继电保护装置灵敏度

第八页，共二十三页，2022年，8月28日

(3)选择性

当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，切除故障，而供电系统的其他无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就叫有选择性。k点故障QF2动作第九页，共二十三页，2022年，8月28日

(4)速动性保护装置在尽可能的条件下，应尽快地动作切除事故，以减少对用电设备的影响，如果故障能在0.2s内切除，则一般电动机就不会停转。迅速的动作还能减轻对系统的破坏程度，减轻对元件的损害程度，减少用户在低电压下工作的时间和停电时间，加速恢复正常运行的过程，提高系统的稳定性。第十页，共二十三页，2022年，8月28日二、继电器与继电特性1．继电器

继电器是组成继电保护装置的基本元件。它是一种能自动执行断、续控制的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变化，如触点打开、闭合，或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现“通”、“断”控制的作用。

按反应的物理量分为：电流继电器、电压继电器、气体继电器……按实现的型式分为：电磁式、感应式、数字式……按继电器在保护回路中所起的作用分为：量度继电器、时间继电器、

中间继电器、信号继电器、出口继电器……第十一页，共二十三页，2022年，8月28日例如——过电流继电器来自电流互感器二次侧的电流I，加入到过电流继电器的输入端。当电流I大于由继电器的安装位置和工作任务而预先给定的动作值Iop时，比较环节有输出。在电磁型继电器中，由于需要靠电磁转矩驱动机械触点的转动与闭合，需要一定的功率和时间，继电器有自身固有动作时间（几毫秒），一般的干扰不会造成误动；在数字型继电器中，由于其动作速度快、功率小，为提高动作的可靠性并防止干扰信号引起的误动作，故考虑了必须使测量值大于动作值的持续时间超过2~3ms时，继电器才能动作于输出。第十二页，共二十三页，2022年，8月28日2．继电特性

为保证继电器动作后可靠地有输出，防止当输入电流在整定值附近波动时输出不停地跳变，对继电器有明确的动作特性要求。

例如过电流继电器，流过正常状态下的电流I时不动作，输出高电平E0（或其触点是开的）；只有其流过的电流大于动作电流Iop时才能够迅速起动、稳定可靠地输出低电平E1（或闭合其触点）；一旦流过继电器的电流减小，并小于返回电流Ire（其值能够确保继电器复位到初始状态），继电器又能立即返回到输出高电平E0（或触点重新打开）。无论起动和返回，继电器的动作都是明确的，它不可能停留在某一个中间位置，这种动作特性常称之为“继电特性”。

第十三页，共二十三页，2022年，8月28日其中，返回电流Ire与起动电流Iop的比值称为继电器的返回系数kre，

为了保证动作后输出状态的稳定性和可靠性，过电流继电器的返回系数恒小于1。在实际应用中，常常要求过电流继电器有较高的返回系数，如0.85~0.95。第十四页，共二十三页，2022年，8月28日三、继电保护用的电流互感器

1．电流互感器的10%误差曲线

供电系统中主要是采用电流保护，下面着重对电流互感器的两个重要方面进行介绍电流互感器的电流误差是指测出的电流kTAI2对实际电流I1的相对误差百分值，即第十五页，共二十三页，2022年，8月28日所谓电流互感器的10%误差曲线，是指互感器的电流误差为10%时一次电流对其额定电流的倍数k=与二次侧负荷阻抗的关系曲线第十六页，共二十三页，2022年，8月28日2．电流互感器与电流继电器的接线方式

为了表述继电器电流Ik与电流互感器二次侧电流的关系，特引入一个接线系数kkx式中——流入电流互感器的电流；

——电流互感器二次侧电流。

第十七页，共二十三页，2022年，8月28日电流互感器与电流继电器之间的接线方式有：

三相三继电器式完全星形接线两相两继电器式不完全星形接线

两相三继电器式不完全星形接线两相一继电器电流差式接线

第十八页，共二十三页，2022年，8月28日(1)三相三继电器式接线所用保护元件最多所有短路电流都会通过继电器反映出来，产生相应的保护动作。

第十九页，共二十三页，2022年，8月28日(2)两相两继电器式接线和两相三继电器式接线

两相式接线

所用元件较少未接互感器的单相短路故障不能保护采用两相三继电器接线提高灵敏度第二十页，共二十三页，2022年，8月28日(3)两相一继电器式接线（两相差式接线）流入继电器的电流为两相电流互感器二次侧电流之差不同短路电流通过继电器有不同的灵敏度。不能反应出第三相（B相）的单相接地短路故障第二十一页，共二十三页，2022年，8月28日接线系数kkx的值

项

目

三相三继电器

两相两继电器

两相一继电器

两相三继电器

三相短路

111A、C相短路

1121A、B或B、C相短路

1111引入接线系数后，电流互感器