2023学年完整公开课版继电器调试

学习情境一

继电器调试性质和任务

《电力系统继电保护》是供用电技术专业的一门主要专业课，是一门理论性和实践性都很强的专业课，是一门与现场工种（继电保护工）对应的职业课程。通过该课程的学习，同学们能熟练掌握系统的继电保护知识，培养大家对电力系统继电保护及安全自动装置的安装、调试、运行维护和检修的专业基本技能，为获得“继电保护工”等职业技能资格奠定坚实的基础，使同学们毕业后在面向电力企业从事继电保护方面的工作中，具备扎实的岗位技能。

学习目标具备高级“继电保护工”所要求的有关继电保护方面的知识和技能；

具备良好的团队协作精神和创新意识，较高的职业能力和职业素质。

成绩评定见考核方案要求1、不迟到、不早退，不得要求老师提前下课，即使讲课内容完毕，也不得离开自己的座位，等下课铃声响后方能离开教室。2、生病要告知老师，一般情况不得请事假。3、认真完成作业，不得抄袭。

项目一电力系统继电保护的基本知识教学目标1、了解电力系统的组成、特点及运行状态2、了解继电保护在电力系统中的作用3、熟悉电力系统继电保护的原理、构成及要求4、了解继电保护的发展

东北电网华北电网西北电网川渝电网华中电网华东电网南方电网我国电网基本框架新疆西藏500kV220kV330kV热电厂水电站核电站

我国的发电一次能源主要分布西部地区，而电力消费主要集中在中、东部和南部地区。西电东送、南北互供，发展全国联网是解决我国能源分布与电力消费矛盾的重要措施。并将形成北、中、南三个输电通道。中国电力工业分为7个跨省(区)电力集团:东北、华北、华东、华中、西北、南方和川渝，5个独立省级电网:山东、福建、新疆、海南、西藏(未包括台湾和港澳地区)。电力系统的构成电厂输电网配电网用户瞬间平衡的电力系统

发电和用电是同时发生的，基本没有存储环节。

电力系统的所有问题都是围绕这个特点展开的。

电力系统是世界上最大的“瞬间动态平衡系统”。电力系统的稳定性问题电厂电力网用户系统瞬间改变

发电、输电和用电过程构成了不可分割的整体，任何环节发生故障都有可能引起链式反应，导致整个系统的崩溃。电力系统的解列事故电力系统中多数故障的原因是相对地或相与相之间发生短路。发生短路时，短路电流可达数十万安培，如此大的电流所产生的热和力作用将使相联的电气设备遭受破坏。

发生系统短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。1.绝缘的自然老化。2.过电压和机械损伤。3.运行人员的误操作。4.鸟兽跨越裸露的载流导线。5.施工造成的地下电缆和架空导线的损坏。

根据短路发生的地点和持续时间的不同，其后果可能使用户的供电情况部分或全部地发生障碍。~发电厂A变电站B变电站CL1L2K1K212D2D1距离电压U

电网内发生短路事故时，不仅将中断短路点以后的用户供电，而且由于短路造成的电网电压大幅度下降，将导致并列运行的发电机失去同步，或者导致电网枢纽点电压的崩溃，这些情况都可能引起电力系统的瓦解而造成大面积停电事故。历史上的大停电事故1965年由于保护继电器动作失灵导致的美国停电，造成近30亿美元经济损失，50多万人被困在纽约大地下和地铁的车厢里。1989年3月6日太阳出现强度X15级的耀斑，伴随产生的太阳风暴导致加拿大电力输送中断，600万人断电达9小时，经济损失10亿美元。美国旧金山1998年2月8日，太平洋天然气电力公司圣马特欧变电站发生停电事故，所有从圣马特欧至旧金山的5条115kV输电线全部跳开，旧金山地区2个发电厂解列，多达四十五万个用户停电。旧金山大停电巴西大停电巴西圣保罗

1999年，由于闪电击中圣保罗的一个变电站，变压器跳闸导致电网解列，引起巴西南部停电长达4小时。停电波及巴西27个州的11个州，是巴西人口和工商业最密集的地区，直接影响1.7亿人的正常生活，经济损失非常严重

由于停电发生在午间交通高峰时间，交通灯熄灭，引起严重交通堵塞。美国纽约2002年3月位于曼哈顿东区的爱迪生联合电厂突然失火，并引燃了用于发电的燃油。这起事故造成纽约第14大街以南的6.3万户居民住宅停电，附近的格林尼治和索霍等地区也受到影响。居住在世贸中心遗址附近的居民又一次感受到了“9.11”时的恐怖气氛。驾车者在昏暗的高速公路上小心翼翼地行驶，高大建筑内的人们在漆黑的楼道里摸索着前行，耳边不时传来阵阵警笛声。

纽约大停电（II）

在我国，近20年来各大电网中规模较大的停电事故约有140余起，每次损失数以亿计。近几年事故次数虽有所下降。但其规模和造成的损失却大幅度扩大和上升。随着全国电网的形成，电力系统重大事故也更将危及到我国国家安全。台湾1999年7月29日全岛发生五十年来最大的一起停电事故，南北两条超高压输电线路损坏，进而引发连锁反应，造成台中电厂、通霄电厂、林口电厂、协和电厂、深澳电厂以及核能一、二、三厂全部跳闸，总跳机电量高达1000万千瓦，全台湾停电用户高达900万户。直接经济损失在150亿新台币以上。新竹科学园的26座晶片厂生产线因此停顿1至2天，每座晶片厂的损失估计超过5000万元，总计这次大停电造成新竹科园区的损失约新台币100亿元以上。台湾大停电辽沈地区2001年2月22日遭遇最严重大面积停电事故，沈阳市区停电面积已经超过70%。辽沈停电事故是从高压输电线路的燃弧放电开始的。辽沈为我国重工业区，含盐的空气污染物附着在绝缘瓷瓶上，大雾湿气使瓷瓶绝缘能力降低，电流沿着瓷瓶表面爬升，出现闪烙放电现象。辽沈停电事故中，几乎所有的高压输电线路都“火冒三丈”，停电事故最严重的就是工业集中、污染严重的铁西区，该区全部停止了电力供应，损失巨大。辽沈大停电

任务一了解电力系统继电保护的作用

继电保护装置是一种由继电器和其它辅助元件构成的安全自动装置。它能反映电气元件的故障和异常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号。

故障——将故障元件切除（借助断路器）

异常运行状态——自动发出信号（以便及时处理），可预防事故的发生和缩小事故影响范围，保证电能质量和供电可靠性。

任务二了解继电保护的基本原理和保护装置的构成一、保护装置的原理(一)原理:

利用发生故障时，电力系统的一些基本参数（电流、电压、相位）与正常运行时的差别来实现保护。(二)继电保护的分类

1、按原理分类：

1）过电流保护：Id↑

2）低电压保护：U↓3）功率方向电流保护：功率方向电流大小

4）距离保护：X=U/I

正常→X大（U=Ue，I=If）故障→X小（U↓，Id↑）

5）差动保护：电流相位电流大小

6）高频保护：利用高频信号监测各电气量情况

2、按被保护的对象分类：输电线路保护变压器保护发电机保护母线保护电动机保护等3、按保护所反应故障类型分类：相间短路保护接地故障保护匝间短路保护断线保护失步保护、失磁保护及过励磁保护等；

4、按继电保护装置的实现技术分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）整流型保护晶体管型保护集成电路型保护及微机型保护等；

5、按保护所起的作用分类：P5主保护、后备保护、辅助保护等。主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。①近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护②远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。。辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

二、构成

1、测量部分：测量被保护元件运行参数的变化，并与保护的整定值进行比较

2、逻辑部分：对测量单元送来的信号进行综合判断，决定保护装置是否需要动作。

3、执行部分：根据逻辑单元的决定，发出信号或跳闸命令故障参数量→测量→逻辑→执行→跳闸或信号脉冲

任务三了解对继电保护的基本要求

一、可靠性指发生了属于某保护装置动作的故障，它应能可靠动作，即不发生拒绝动作（不拒动）；而在发生不属于本保护动作的故障时，保护应可靠不动，即不发生错误动作（不误动）。从两个方面考核：保护范围内→不应拒动保护范围外→不应误动影响可靠性有内在的和外在的因素：内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；外在的：运行维护水平、安装调试是否正确。

二、选择性

选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件从系统中切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。

1、目的：缩小停电范围

2、措施：保护装置断开离故障点最近断路器。

三、灵敏性指在最不利的条件下，保护装置对故障的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在发生区内故障时，不论运行方式大小、短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地反应。

通常，灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为Ksen①反应故障参数增加的保护装置（如电流保护），其灵敏系数：②反应故障参数降低的保护装置（如低电压保护），其灵敏系数：

在《继电保护和安全自动装置技术规程（DL400－91）》中，对各类保护的灵敏系数Ksen的要求都作了具体规定，一般要求Ksen

>1（一般为1.2～2.0）四、速动性：保护的动作速度应尽可能快速。

1、目的：提高系统稳定性；减少用户在低电压下的动作时间；减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大。

2、故障切除时间：由保护装置动作时间、断路器固有的跳闸时间组成。一般的快速保护动作时间为0.06～0.12s，最快的可达0.01～0.04s。一般的断路器的动作时间为0.06～0.15s，最快的可达0.02～0.06s。所以，切除故障的最快时间为：0.03—0.1s。

以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。如：选择性、速动性↑→可靠性↓灵敏性↑→可靠性↓、选择性↓选择性↑→速动性↓小结：1、继保任务2、继保的原理、构成3、继保的类型4、继保的基本要求作业：P111-1、1-2、1-3、1-8、1-9

项目二

认识继电保护的基本元件教学目标

1.熟悉互感器的作用、原理及使用2.了解对称分量滤过器的类型、作用3.了解变换器的类型、作用4.能识别继电器的类型5.知道继电器组成结构、动作过程和工作原理6.能对常用继电器进行调试7.掌握各类型继电器在保护系统中的应用

任务一互感器

一、互感器：（一）电流互感器：1、作用：（一次）大电流变换为（二次）小电流（额定值为5A或1A）；隔离作用。2、工作特点和要求：一次绕组与高压回路串联，I1只取决于所在高压回路电流，而与二次负荷大小无关。二次回路不允许开路，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全。CT二次回路必须有一点直接接地，防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压。3、极性：“减极性”原则：假设同时从一、二次绕组的同极性端子通入相同方向电流时，它们在铁芯中产生磁通的方向相同。当从一次绕组“*”标端通入交流电时，则在二次侧感应电流从“*”标端流出。4、误差：表现在两方面：幅值误差和相位误差。10%误差曲线：指幅值误差不超过10%,相位误差不超过7,一次电流倍数与最大允许负载阻抗的关系曲线。P14图2-210%误差曲线的用途：选择电流互感器

（二）电压互感器：

1、作用：一次高电压变换为二次低电压（额定线电压100V；相电压为57.7V）

2、工作特点和要求：（1）一次绕组与高压电路并联。（2）二次绕组不允许短路（短路电流会烧毁PT）,装有熔断器。（3）二次绕组有一点直接接地。且只能有一点接地。3、极性：判断同电流互感器4、误差：包括两方面：幅值误差和相位误差。任务二变换器一、变换器的作用：P15二、变换器的类型：电压变换器UUUV（YB）电流变换器IIUA（LB）通常在二次接有电阻，将二次电流变为电压信号。电抗变压器IUUR（DKB）铁芯带气隙。

任务三对称分量滤过器三相不对称电量可在一定系统中分解成对称分量一、零序分量滤过器1、零序电流滤过器接线：P19图2-6

原理：2、零序电压滤过器

二、负序滤过器1、电阻－电容式负序电压滤过器（1）加入零序电压时：（2）加入正序电压时：（3）通入负序电压时：若改变输入电压的相序为A,C,B，则变为正序滤过器。2、电阻－电感型负序电流滤过器1） 加入零序电流：

2)加入正序电流：3)加入负序电流：

作业

P532-1、2-2任务四继电器调试目标：1.知道严谨的工作作风和安全意识的重要性；2.培养自我管理能力；3.学会评价判断能力；4.知道继电器组成结构、动作过程和工作原理；5.通过观察继电器动作过程，理解检测元件和执行机构的作用；6.能识读继电器结构图纸，学会按照图纸完成继电器试验调试接线，掌握调试的有效方法；7.掌握按规程要求的继电器试验调试方法；8.掌握分析、查找、排除继电器故障的方法。一、概念

继电器是一种能够自动动作的电器，当控制它的输入量达到一定数值时动作，并且有电路控制的功能。继电器是继电保护的基本组成元件。

二、继电器的继电特性以过电流继电器为例：继电特性：输入量连续变化，而输出量总是跃变的特性，称为继电特性。继电特性的两个要点：（1）永远处于动作或返回状态，无中间状态。（2）Iop不等于Ire，使接点无抖动。三、继电器的类型

按反映的物理量分：电量、非电量

1、反映非电量继电器分为：瓦斯继电器、温度继电器、热继电器、压力继电器等。2、反映电量继电器：（1）按用途分：测量继电器（电流、电压、频率、差动等）辅助继电器（中间、时间、信号等）（2）按结构原理：机电型（电磁型、感应型、极化型、干簧）、整流型、晶体管型

电磁型继电器

运用广泛，原理简单，成本低，运行可靠，运行经验丰富。

1、常用继电器的表示符号

继电器与外部电路相连的部件有：线圈、触点，继电器的线圈、触点一般连接在不同回路中。①图形符号归总图：一个方框上面加半圆弧方框内→表示装有继电器的感受元件（如铁芯线圈）半圆弧内→标志继电器的触点

展开图：线圈和触点分开表示

线圈几各种类型触点表示方法：P8②文字符号

常见继电器：电流继电器KA（LJ）电压继电器KV（YJ）功率方向继电器KP（GJ）时间继电器KT（SJ）信号继电器KS（XJ）中间继电器KM（ZJ）差动继电器KD（CJ）

③型号

由动作原理代号、主要功能代号、设计序号及主要规格代号等组成。表示形式：12—341—动作原理代号，以汉拼字母表示，见表1-1P82—主要功能代号，以汉拼字母表示，见表1-1P83—设计序号，以阿拉伯数字表示

4—主要规格代号，以阿拉伯数字表示,通常表示继电器触点的型式及数量

1：表示一对常开触点

2：表示一对常闭触点

3：表示一对常开触点，一对常闭触点例：DL-13型继电器

D：按电磁原理构成L：电流继电器

1：设计序号3：触点规格→一对常开，一对常闭一、电磁型电流继电器(KA)1、结构对照实物及P23图2-11认识和了解电流继电器的各组成部分:1-电磁铁2-可动衔铁

3-线圈(分两部分)4-止挡

5-弹簧6-触点（7-调整把手8-刻度盘

9-轴承）

2、工作原理（1）线圈不通电或通过电流较小时由于弹簧力矩的作用，Z形舌片被止挡限制在起始位置（2）线圈电流增大，电磁力矩随之增大动作条件：

其中-电磁力矩

-弹簧力矩

-摩擦力矩

动作电流：继电器刚好动作（衔铁吸起，常开触点闭合）时的最小电流（3）继电器动作后，线圈电流减小，电磁力矩相应减小返回条件：返回电流：继电器刚好返回（衔铁释放，常开触点断开）时的最大电流返回系数：

3、型号由动作原理代号、主要功能代号、设计序号及主要规格代号等组成表示形式：12—34/51—动作原理代号，D:电磁型;G:感应型;J:极化型

2—功能代号，L:电流;J,Y:电压;S:时间;X:信号

3—设计序号，以阿拉伯数字表示

4—主要规格代号，以阿拉伯数字表示通常表示继电器触点的型式及数量

1：表示一对常开触点

2：表示一对常闭触点

3：表示一对常开触点，一对常闭触点

5—最大动作值

例：DL-13/10型继电器

D：按电磁原理构成

L：电流继电器

1：设计序号

3：触点规格→一对常开，一对常闭

10:最大动作电流为10A4、动作电流的调整

(1)“粗调”

—改变线圈的连接方式：串联或并联当调整把手处于一定位置时，线圈并联时的动作电流是串联时的2倍（刻度盘上标注串联时的动作电流）调整范围：最小值~最大值（最大值=4最小值）

(2)“细调”

—调整把手:改变弹簧的反作用力矩，即弹簧的松紧程度（反时针方向旋转，弹簧力矩增大，顺时针则相反）二、电磁型电压继电器(KV)1、结构与电磁型电流继电器(KA)基本相同但电压继电器是反映电压而工作的。

请同学们仔细观察这两种继电器，分析它们的结构有何特点？结构特点电流继电器KA电压继电器KV线圈匝数少、导线粗、阻抗小线圈匝数多、导线细、阻抗大刻度盘上标注串联时的动作电流（线圈并联时的动作电流是串联时的2倍）刻度盘上标注并联时的动作电压（线圈串联时的动作电压是并联时的2倍）线圈串联于电流互感器二次侧，反映系统电流的变化：线圈并联于电压互感器二次侧，反映系统电压的变化：2、工作原理过电压继电器：与前述电流继电器相同低电压继电器：反映电压降低而动作，其动作原理如下：

低电压继电器的工作原理:

（1）电网电压正常时，Z形舌片被吸持,常闭触点断开（2）电网电压下降到某一数值时，电磁力矩减小到不能维持对Z形舌片的吸持,Z形舌片被释放,常闭触点闭合—低电压继电器动作

动作电压:使低压继电器动作的最高电压

（3）继电器动作后,将继电器上的电压增大到某一数值时，电磁力矩随之增大,Z形舌片重新被吸持,常闭接点断开—低压继电器返回返回电压:使低压继电器返回的最低电压返回系数:

实验注意事项千万注意人身和设备安全1、认真听实验室老师讲课，特别是安全注意事项要时刻牢记在心。2、严禁喧哗打闹。3、切记接好电路后必须经过老师检查方可通电！实验注意事项1、熟悉结构、找出相应端子2、注意线圈的正确连接

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其中：5、6——常开触点端子

1、2、3、4——线圈端子