电力线路的继电保护

内容提要：本章讲述供电系统保护装置的作用及对其根本要求，分别论述了工厂高、低压线路中的继电保护、熔断器保护、低压断路器保护的方式及适用范围，其中重点讲述了工厂高压线路的继电保护和电力变压器的保护。第一节过电流保护的任务和要求第二节熔断器保护第三节低压断路器保护第四节常用的保护继电器第五节工厂高压线路的继电保护第六节电力变压器的继电保护第一节过电流保护的任务和要求一、过电流保护的任务1、自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从供配电系统中切除，使其它非故障局部迅速恢复正常供电。2、正确反响电器设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便运行人员采取措施，恢复电器设备的正常运行。3、与供配电系统的自动装置〔如自动重合闸装置，备用电源自动投入装置等〕配合，提高供配电系统的供电可靠性。第一节过电流保护的任务和要求一、继电保护装置的类型〔1〕继电保护。继电保护是用各种不同类型的继电器按一定方式连接和组合，构成继电保护装置。当系统出现事故或故障时，检测出并使相应的高压断路器跳闸，将故障局部切除，或给出报警信号。继电保护适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。〔2〕熔断器保护。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。第一节过电流保护的任务和要求一、继电保护装置的类型〔3〕低压断路器保护。这种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。第一节过电流保护的任务和要求一、继电保护装置的类型二、对继电保护的要求第一节过电流保护的任务和要求

根据继电保护的任务，继电保护应满足选择性、可靠性、速动性和灵敏性的要求。1．选择性当供配电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障设备，使停电范围最小，保证系统中无故障局部仍正常工作。1．选择性第一节过电流保护的任务和要求二、对继电保护的要求

在K点发生短路故障，应由离故障点最近的保护装置3动作，使断路器3QF跳闸，将故障线路3WL切除，线路1WL和2WL仍继续运行。k点故障QF2动作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，那么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。2．速动性第一节过电流保护的任务和要求二、对继电保护的要求3．可靠性第一节过电流保护的任务和要求继电保护在其所规定的保护范围内，发生故障或不正常运行状态，要准确动作，不应该拒动作；发生任何保护不应该动作的故障或不正常运行状态，不应误动作。如下图系统K点发生短路，保护3不应该拒动作，保护1和保护2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，防止保护装置断线、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。第一节过电流保护的任务和要求二、对继电保护的要求4．灵敏性灵敏性是指继电保护在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反响能力。在继电保护的保护范围内，不管系统的运行方式、短路的性质和短路的位置如何，保护都应正确动作。继电保护的灵敏性通常用灵敏度Sp来衡量，灵敏度愈高，反响故障的能力愈强。灵敏度Sp按下式计算：－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。被保护的电气设备

继电保护装置类型

最低灵敏度Sp

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

1.504．灵敏性二、对继电保护的要求第二节熔断器保护1.低压熔断器的选择

⑴根据工作环境条件要求选择熔断器的型号；⑵熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压；⑶熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，即2.熔体额定电流的选择⑴熔断器熔体额定电流IN·FE应不小于线路的计算电流Ic，使熔体在线路正常工作时不至熔断。即：IN·FE≥Ic

⑵熔体额定电流还应躲过尖峰电流Ipk，由于尖峰电流持续时间很短，而熔体发热熔断需要一定的时间。因此，熔体额定电流应满足下式条件：IN·FE≥K·Ipk

2.熔体额定电流的选择第二节熔断器保护K为小于1的计算系数，当熔断器用作单台电动机保护时，K的取值与熔断器特性及电动机起动情况有关，K的取值如下。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0.5~1Ic与Ipk较接近时1

⑶熔断器保护还应考虑与被保护线路配合，在被保护线路过负荷或短路时能得到可靠的保护，还应满足下式条件：2.熔体额定电流的选择第二节熔断器保护IN·FE≤KoL·Ial

式中Ial为绝缘导线和电缆最大允许载流量，KoL为绝缘导线和电缆允许短时过负荷系数。

当熔断器作短路保护时，绝缘导线和电缆的过负荷系数取2.5，明敷导线取1.5；当熔断器作过负荷保护时，各类导线的过负荷系数取0.8∽1，对有爆炸危险场所的导线过负荷系数取下限值0.8。3.熔断器断流能力校验第二节熔断器保护⑴对限流式熔断器，〔如RT系列〕只需满足条件⑵对非限流式熔断器应满足条件

4.前后级熔断器选择性的配合

低压线路中，熔断器较多，前后级间的熔断器在选择性上必须配合，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。

4.前后级熔断器选择性的配合如图a所示1FU〔前级〕与2FU〔后级〕，当K点发生短路时2FU应先熔断，但由于熔断器的特性误差较大，一般为±30%∽±50%，当1FU发生负误差〔提前动作〕，2FU为正误差〔滞后动作〕，如图b所示。那么1FU可能先动作，从而失去选择性。为保证选择性配合，要求：一般前级熔断器的熔体电流应比后级大2～3级。例有一台电动机，UN=380V、PN=17kW，IC=42.3A，属重载起动，起动电流188A，起动时间为3～8s。采用BLV型导线穿钢管敷设线路(环境温度25度)，导线截面为10mm2。该电机采用RT0型熔断器做短路保护，线路最大短路电流为21kA。选择熔断器及熔体的额定电流，并进行校验。解：1．选择熔体及熔断器额定电流①IN·FE≥Ic=42.3A②IN·FE≥K·Ipk=(0.4×188)A=75.2A根据上两式计算结果选IN·FE=80A

熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，查附表10选RT0－100型熔断器，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电流为100A,最大断流能力50kA。2．校验熔断器能力IOC=50kA>Ikmax

=21kA断流能力满足要求。3．导线与熔断器的配合校验：

熔断器作短路保护,导线为绝缘导线时：KoL=2.5、查附表19-3

Ial=44A。IN·FE=80A<2.5×44A=110A

满足要求。第三节低压断路器保护一、低压断路器选择的一般原那么在选择低压断路器时应满足以下条件：⑴低压断路器的类型及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；

⑵低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；⑶低压断路器的〔等级〕额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；⑷低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大短路电流。①对万能式〔DW型〕断路器，其分断时间在0.02S以上时，②对塑壳式〔DZ型或其他型号〕断路器，其分断时间在0.02S以下时，或第三节低压断路器保护二、低压断路器脱扣器的选择和整定第三节低压断路器保护断路器的脱扣器主要有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器几种。一般是先选择脱扣器的额定电流〔或额定电压〕，然后整定脱扣器的动作电流和动作时间。1.过电流脱扣器的选择和整定(1)电流脱扣器额定电流的选择

过电流脱扣器额定电流IN·OR应不小于线路的计算电流IC，即：IN·OR≥IC

1.过电流脱扣器的选择和整定第三节低压断路器保护二、低压断路器脱扣器的选择和整定(2〕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

瞬时过电流脱扣器动作电流IOP(0)应躲过线路的尖峰电流IPk，即：Iop(0)≥KrelIPk

式中，Krel

为可靠系数。对动作时间在0.02s以上的断路器，如DW型,Krel=1.35;对动作时间在0.02s以下的断路器，如DZ型等,Krel=2∽2.5

。(2〕过电流脱扣器动作电流的整定第三节低压断路器保护二、低压断路器脱扣器的选择和整定②

短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定

短延时过流脱扣器动作电流Iop(s)

也应躲过线路尖峰电流Ipk，即：Iop(0)≥KrelIPk

式中，Krel为可靠系数，可取1.2。

短延时脱扣器动作时间一段不超过1s，通常分为0.2、0.4、0.6秒三级，但是现在一些新产品中短延时的时间也有所不同，如DW40型断路器其定时限特性为0.1、0.2、0.3、0.4s四级，ME系列断路器采用半导体过电流脱扣器时，其短延时范围为30∽270ms，分级式，每级30或60ms。可根据保护要求确定动作时间。③长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定第三节低压断路器保护二、低压断路器脱扣器的选择和整定长延时过流脱扣器动作电流Iop〔l〕只需躲过线路中最大负荷计算电流Ic，即：Iop(l)≥KrelIc

式中，Krel取1.1。

长延时过流脱扣器用于过负荷保护，动作时间为反时限特性。一般动作时间在1∽2h。

过流脱扣器动作电流整定后，还应选择过流脱扣器的整定倍数。过流脱扣器的动作值或倍数，按照其额定电流的倍数来设定的。各种型号的断路器其脱扣器的动作电流整定倍数也不一样。不同类型过流脱扣器如瞬时、短延时、长延时，其动作电流倍数也不一样。有些型号断路器动作电流倍数分档设定，而有些型号断路器动作电流倍数可连续调节。应选择与Iop值最接近的脱扣器的动作电流整定值KIN，并满足KIN≥Iop，K为整定倍数。④

过流脱扣器与配电线路的配合要求第三节低压断路器保护二、低压断路器脱扣器的选择和整定

低压断路器还需考虑与配电线路的配合，防止被保护线路因过负荷或短路故障引起导线或电缆过热，其配合条件为：

Iop≤KOLIal

式中，Ial为绝缘导线或电缆的允许载流量，KOL为导线或电缆允许的短时过负荷系数。对瞬时和短延时过流脱扣器KOL=4.5，对长延时过流脱扣器KOL=1。对有爆炸气体区域内的配电线路KOL=0.8。

当上述配合要求得不到满足时，可改选脱扣器动作电流，或增大配电线路导线截面。3、低压断路器热脱扣器的选择和整定第三节低压断路器保护二、低压断路器脱扣器的选择和整定①热脱扣器的额定电流应不小于线路最大计算负荷电流Ic，即：IN·TR≥Ic

②热脱扣器动作电流整定热脱扣器的动作电流应按线路最大计算负荷电流来整定，即：Iop·TR≥Krel·Ic

式中，Krel取1.1，并应在实际运行时调试。4.欠电压脱扣器和分励脱扣器选择第三节低压断路器保护二、低压断路器脱扣器的选择和整定欠压脱扣器主要用于欠压或失压〔零压〕保护，当电压下降低于〔0.35∽0.7〕UN时便能动作。分励脱扣器主要用于断路器的分闸操作，在〔0.85∽1.1〕UN时便能可靠动作。

欠压和分励脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压，并按直流或交流的类型及操作要求进行选择。三、前后级低压断路器选择性的配合

第三节低压断路器保护为了保证前后级断路器选择性要求，一般要求前一级〔靠近电源〕低压断路器采用短延时的过流脱扣器，而后一级〔靠近负荷〕低压断路器采用瞬时脱扣器，动作电流为前一级大于后一级动作电流的1.2倍，即：Iop.〔1〕≥1.2Iop.〔2〕在动作时间选择性配合，如果后一级采用瞬时过流脱扣器，那么前一级要求采用短延时过流脱扣器，如果前后级都采用短延时脱扣器，那么前一级短延时时间应至少比后一级短延时时间大一级。由于低压断路器保护特性时间误差为±20%∽±30%，为防止误动作，应把前一级动作时间计入负误差〔提前动作〕，后一级动作时间计入正误差〔滞后动作〕，在这种情况下，仍要保证前一级动作时间大于后一级动作时间，才能保证前后级断路器选择性配合。

第三节低压断路器保护三、前后级低压断路器选择性的配合

四、低压断路器灵敏度的校验第三节低压断路器保护低压断路器短路保护灵敏度应满足下式条件式中，Sp为灵敏度，Iop为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流整定值。Ik·min为保护线路末端在最小运行方式下的短路电流，对TN和TT系统Ik·min应为单相短路电流，对IT系统那么视为两相短路电流。K为灵敏系数的最小比值，一般取1.3。例

某0.38kV动力线路，采用低压断路器保护，线路计算电流为125A，尖峰电流为390A，线路首端三相短路电流为7.6kA，最小单相短路电流为2.5kA，线路允许载流量为165A〔BLV三芯绝缘导线穿塑料管，30℃时〕，试选择低压断路器。第三节低压断路器保护解：低压断路器用于配电线路保护，选择DW15系列断路器，查附录表确定配置瞬时和长延时过流脱扣器。1．瞬时脱扣器额定电流选择及动作电流整定①

IN·OR≥Ic=125A，应选取IN·OR=200A脱扣器②

Iop〔0〕≥KrelIpk=1.35×390A=527A选择3倍整定倍数的瞬时脱扣器，那么动作电流整定值为：3×200=600＞527A③

与保护线路的配合第三节低压断路器保护Iop〔0〕=600A≤4.5Ial=4.5×165A=742.5A

满足要求。2．长延时过流脱扣器的动作电流整定①

动作电流整定Iop〔l〕≥KrelIc=1.1×125A=137.5A选取128～160～200中整定电流为160A〔0.8倍〕的脱扣器，那么Iop〔l〕=160A②与保护线路的配合第三节低压断路器保护Iop=160＜KOLIal=1×165A=165A

满足要求。3．断路器额定电流选择IN.aF≥IN.OR=200A查附录表选DW15-200型断路器。4.断流能力校验Ioc=20kA＞7.6kV

满足要求。5.灵敏度校验满足要求。所选低压断路器为DW15-200，脱扣器额定电流为200A。第四节常用的保护继电器按继电器的结构原理分：有电磁式、感应式、数字式、微机式等继电器。按继电器反响的物理量分：有电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、气体继电器等。按继电器反响的物理量变化分：有过量继电器和欠量继电器，如过电流继电器、欠电压继电器。按继电器在保护装置中的功能分：有起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等。

工厂供配电系统中常用的继电器主要是电磁式继电器和感应式继电器。在现代化的大型工厂中也开始使用微机式继电器或微机保护。第四节常用的保护继电器一、电磁式继电器第四节常用的保护继电器一、电磁式继电器电流继电器的文字符号为KA。

使过电流继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流，用Iop.KA表示。

继电器的返回电流，用Ire.KA表示。

第四节常用的保护继电器一、电磁式继电器继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数Kre，即

显然，过电流继电器的返回系数小于1，返回系数愈大，继电器愈灵敏，电磁式电流继电器的返回系数通常为0.85。调节电磁式电流继电器的动作电流的方法有两种：〔1〕改变调整杆6的位置来改变弹簧的反作用力，进行平滑调节。〔2〕改变继电器线圈的连接。当线圈由串联改为并联时，继电器的动作电流增大一倍，进行级进调节。第四节常用的保护继电器一、电磁式继电器

电磁式电流继电器的动作极为迅速，动作时间为百分之几秒，可认为是瞬时动作的继电器。二、电磁式电压继电器第四节常用的保护继电器

电压继电器的线圈为电压线圈，匝数多，导线细，与电压互感器的二次绕组并联。电压继电器文字符号用KV表示。

电磁式电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种。过电压继电器返回系数小于1，通常为0.8，欠电压继电器返回系数大于1，通常为1.25。第四节常用的保护继电器三、电磁式时间继电器

由电磁系统、传动系统、钟表机构、触头系统和时间调整系统等组成。第四节常用的保护继电器

时间继电器的文字符号为KT。DS-110型为直流时间继电器，DS-120型为交流时间继电器，延时范围均为0.1~9秒。第四节常用的保护继电器四、电磁式信号继电器信号继电器的文字符号为KS。第四节常用的保护继电器四、电磁式信号继电器DX-11型信号继电器有两种：电流型和电压型。电流型信号继电器串联接入二次电路，电压型信号继电器并联接入二次电路。第四节常用的保护继电器五、电磁式中间继电器第四节常用的保护继电器五、电磁式中间继电器中间继电器的文字符号为KM。第四节常用的保护继电器六、感应式电流继电器感应式电流继电器有两个系统：感应系统和电磁系统。第四节常用的保护继电器六、感应式电流继电器

感应式电流继电器具有前述电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器的功能，从而使继电保护装置使用元件少、接线简单，在工厂供配电系统中得到广泛应用。第五节工厂高压线路的继电保护一、工厂电力线路的常见故障和保护配置1、常见的故障主要有相间短路、单相接地、过负荷。2、保护配置

工厂电力线路装设带时限的过电流保护和瞬时电流速断保护，保护动作于断路器跳闸，作为相间短路的保护。工厂电力线路装设绝缘监视装置〔零序电压保护〕或单相接地保护〔零序电流保护〕，保护动作于信号，作为单相接地故障保护。可能经常过负荷的电缆线路，装设过负荷保护，动作于信号。二、过电流保护第五节工厂高压线路的继电保护1．过电流保护的接线和工作原理〔1〕定时限过电流保护装置的接线和工作原理〔2〕反时限过电流保护装置的接线和工作原理第五节工厂高压线路的继电保护二、过电流保护1．过电流保护的接线和工作原理2、保护整定计算第五节工厂高压线路的继电保护二、过电流保护

过电流保护的整定计算有动作电流整定，动作时限整定和灵敏度校验三项内容。〔1〕动作电流整定过电流保护装置的动作电流必须满足以下两个条件：a〕正常运行时，保护装置不动作，即保护装置一次侧的动作电流Iop1应大于线路的最大负荷电流IL.max〔正常过负荷电流和尖峰电流〕，即Iop1＞IL.max。第五节工厂高压线路的继电保护二、过电流保护2、保护整定计算b〕保护装置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置。如图6-26所示线路2WL在K点发生短路时，由于短路电流远大于线路的负荷电流，线路1WL和2WL的过电流保护同时起动，为保证保护的选择性，保护2首先动作，断路器2QF跳闸，切除故障线路2WL。故障切除后，1WL的保护1应可靠返回，要求保护1的返回电流Ire1大于线路最大负荷电流IL.max〔应包含电动机的自起动电流〕，即Ire1＞IL.max。由于过电流保护Iop1大于Ire1，所以，以Ire1＞IL.max作为动作电流整定依据，同时引入可靠系数Krel，将不等式改写成等式。将保护装置的返回电流换算到动作电流，进而换算到继电器的动作电流Iop.KA，即第五节工厂高压线路的继电保护

式中，Krel为可靠系数，DL型继电器取1.2，GL型继电器取1.3；Kw为接线系数，由保护的接线方式决定,对两相两继电器式接线为1，对两相一继电器式接线为；Kre为继电器的返回系数，DL型继电器取0.85，GL型继电器取0.8；Ki为电流互感器变比。第五节工厂高压线路的继电保护二、过电流保护在整定计算时线路的最大负荷电流具体数据不祥时，可取线路计算电流IC的1.5~3.0倍，即IL.max=〔1.5~3〕IC。

由上式求得继电器动作电流计算值，确定其动作电流整定值。保护装置一次侧的动作电流为〔1〕动作电流整定〔2〕动作时限整定第五节工厂高压线路的继电保护2、保护整定计算①定时限过电流动作时限整定

定时限过电流保护装置的起动由电流继电器完成，动作时限的实现由时间继电器完成。保护装置的动作时限与短路电流的大小无关，仅取决于由选择性确定的时间继电器的整定时间。为保证动作的选择性，自负载侧向电源侧，后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护的动作时限大一个时限级差Δt，即按阶梯原那么进行整定。式中，Δt为时限级差，定时限过电流保护取0.5s，反时限过电流保护取0.7s。②反时限过电流保护动作时限整定第五节工厂高压线路的继电保护2、保护整定计算GL型感应式电流继电器具有反时限动作特性，在整定反时限过电流保护的动作时限时应指出某一动作电流倍数〔通常为10倍〕时的动作时限。为保证动作的选择性，反时限过电流保护时限整定也应按照“阶梯原那么〞来确定，即上下级线路的反时限过电流保护在保护配合点K点发生短路时的时限级差为Δt=0.7s。第五节工厂高压线路的继电保护2、保护整定计算〔2〕动作时限整定

图a中线路2WL保护2的继电器特性曲线为图b中的2；保护2的动作电流为Iop.KA2，线路1WL保护1的动作电流为Iop.KA1。动作时限整定具体步骤如下：a、计算线路2WL首端K点三相短路时保护2的动作电流倍数n2。

式中,为K点三相短路时，流经保护2继电器的电流

，Kw.2和Ki.2分别为保护2的接线系数和电流互感器变比。

第五节工厂高压线路的继电保护②反时限过电流保护动作时限整定〔2〕动作时限整定b、由n2从特性曲线2求K点三相短路时保护2的动作时限t2。c、计算K点三相短路时保护1的实际动作时限t1，t1应较t2大一个时限级差Δt，以保证动作的选择性，即d、计算K点三相短路时，保护1的实际动作电流倍数n1。

式中，

为K点三相短路时，流经保护1继电器的电流，

，Kw.1和Ki.1分别为保护1的接线系数和电流互感器变比。第五节工厂高压线路的继电保护e、由t1和n1可以确定保护1继电器的特性曲线上的一个点P，由P点找出保护1的特性曲线1，并确定10倍动作电流倍数下的动作时限。由图7-21a可见，K点是线路2WL的首端和线路1WL的末端,也是上下级保护的时限配合点，假设在该点K的时限配合满足要求，在其它各点短路时，都能保证动作的选择性。第五节工厂高压线路的继电保护〔3〕保护灵敏度校验第五节工厂高压线路的继电保护

过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流

进行校验。

式中，Iop1为保护装置一次侧动作电流。例试整定如下图线路1WL的定时限过电流保护。1TA的变比为750/5A，线路最大负荷电流〔含自启动电流〕670A，保护采用两相两继电器接线，线路2WL定时限过电流保护的动作时限0.7s，最大运行方式时K1点三相短路电流4kA，K2点三相短路电流2.5kA，最小运行方式时K1和K2点三相短路电流分别为3.2kA和2kA。解：1、整定动作电流选DL-11/10电流继电器，线圈并联，整定动作电流7A过电流保护一次侧动作电流为2、整定动作时限

线路1WL定时限过电流保护的动作时限应较线路2WL定时限过电流保护动作时限大一个时限级差Δt。3、校验保护灵敏度保护线路1WL的灵敏度按线路1WL末端最小两相短路电流校验：

＞1.5

线路2WL后备保护灵敏度，用线路2WL末端最小两相短路电流校验：＞1.2

由此可见，保护整定满足灵敏度要求。三、电流速断保护第五节工厂高压线路的继电保护1、电流速断保护的接线和工作原理2．电流速断保护的整定第五节工厂高压线路的继电保护三、电流速断保护〔1〕动作电流整定

下一级线路首端发生最大短路电流时电流速断保护不应动作，即速断保护动作电流Iop1＞IK.max，从而，速断保护继电器的动作电流整定值为：

式中，IK.max为线路末端最大三相短路电流；Kre1为可靠系数，DL型继电器取1.3，GL型继电器取1.5；Kw为接线系数；Ki为电流互感器变比。对GL型电流继电器，还要整定速断动作电流倍数，即

式中，

为电流速断保护继电器动作电流整定值；

为过电流保护继电器动作电流整定值。

电流速继保护不能保护线路全长，只能保护线路的一局部，线路不能被保护的局部称为保护死区，线路能被保护的局部称为保护区。第五节工厂高压线路的继电保护三、电流速断保护〔2〕灵敏度校验用线路首端最小两相短路电流

校验，即

≥1.5

2)电流速断保护的“死区〞及其弥补由于电流速断保护的动作电流是按躲过线路末端的最大短路电流来整定的，因此在靠近线路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，电流速断保护装置就不可能动作，也就是说电流速断保护实际上不能保护线路的全长，这种保护装置不能保护的区域，就称为“死区〞。为了弥补速断保护存在死区的缺陷，一般规定，凡装设电流速断保护的线路，都必须装设带时限的过电流保护。且过电流保护的动作时间比电流速断保护至少长一个时间级差Δ=0.5s～0.7s，而且前后级的过电流保护的动作时间又要符合“阶梯原那么〞，以保证选择性。在速断保护区内，速断保护作为主保护，过电流保护作为后备保护；而在速断保护的死区内，那么过电流保护为根本保护。习题如下图的10kV线路1WL和2WL都采用GL-15/10电流继电器构成两相两继电器接线的过电流保护。1TA的变比为100/5A，2TA的变比为75/5A，1WL的过电流保护动作电流整定9A，10倍动作电流的动作时间为1s，2WL的计算电流为36A，2WL首端三相短路电流为900A，末端三相短路电流320A。试整定线路2WL的保护。解：线路由GL-15/10感应式电流继电器构成两相式过电流保护和电流速断保护〔1〕过电流保护①动作电流整定继电器动作电流8A，过电流保护一次侧动作电流为②动作时限整定

由线路1WL和2WL保护配合点K1，整定2WL的电流继电器动作时限曲线。a、计算K1点短路1WL保护的动作电流倍数n1和动作时限t1：由n1查GL-15电流继电器t|n=10=1s特性曲线，得t1=1.4sb、计算K1点短路2WL保护的动作电流倍数n2和动作时限t2。c、由n2和t2从GL-15电流继电器动作特性曲线查得10倍动作电流动作时限0.6s③灵敏度校验

＞1.5

2WL过电流保护整定满足要求〔2〕电流速断保护①动作电流整定整定速断保护动作倍数4倍，②灵敏度校验

＞1.5

2WL电流速断保护整定满足要求。四、单相接地保护第五节工厂高压线路的继电保护

具有三回路出线的供配电系统中在线路3WL的C相发生单相接地时电容电流和接地电流的分布。整个有电的连接的系统C相接地，线路1WL、2WL、3WL的C相对地电容电流均为零，仅A相和B相有对地电容电流，且较正常运行时增大

倍。由于三相对地电容电流不对称，线路1WL~3WL的接地电流分别为第五节工厂高压线路的继电保护四、单相接地保护第五节工厂高压线路的继电保护四、单相接地保护其原理如下:如果电缆WL1的A相发生接地故障，A相不存在对地电容电流，B相和C相有对地电容电流。电缆WL2和WL3也只有B相和C相有对地电容电流。所有这些对地电容电流都要经过接地故障点。故障电缆A相芯线上流过所有电容电流之和，且与同一电缆的其他完好的B相和C相芯线及其金属外皮上所流过的电容电流恰好抵消，而除故障电缆外的其他电缆的所有电容电流I3～I6那么经过电缆头接地线流入地中。接地线流过的这一不平衡电流(零序电流)就要在零序电流互感器TAN的铁心中产生磁通，使TAN的二次绕组感应出电动势，使接于二次侧的电流继电器KA动作，发出报警信号。必须强调：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心，否那么接地保护装置不起作用,如下图。第五节工厂高压线路的继电保护四、单相接地保护〔2〕动作电流整定第五节工厂高压线路的继电保护四、单相接地保护2．单相接地保护

系统中其它线路发生单相接地，被保护线路流过接地电容电流IC时，单相接地保护不应动作，即

式中，Kre1为可靠系数，保护装置不带时限时，取Kre1=4~5，保护装置带时限时，取Kre1=1.5~2；Ki为零序电流互感器的变比。保护装置一次侧动作电流为:第五节工厂高压线路的继电保护四、单相接地保护2．单相接地保护〔3〕灵敏度校验

被保护线路发生单相接地，流过接地电容电流

，单相接地保护应可靠动作，用此电流计算保护的灵敏度。3．绝缘监视装置第五节工厂高压线路的继电保护四、单相接地保护

系统正常运行时，三相电压对称，三只相电压表读数近似相等，开口三角形绕组两端电压近似为零，电压继电器不动作。四、单相接地保护3．绝缘监视装置

系统发生单相接地故障时，接地相对地电压近似为零，该相电压表读数近似为零，非故障相对地电压近似为线电压。同时，开口三角形绕组两端电压也升高，近似为100V，电压继电器动作，发出单相接地信号，以便运行人员及时处理。因此，绝缘监视装置又称为零序电压保护。第五节工厂高压线路的继电保护

运行人员可根据接地信号和电压表读数，判断哪一段母线、哪一相发生单相接地，但不能判断哪一条线路发生单相接地，因此绝缘监视装置是无选择性的。只能采用依次拉合的方法。第五节工厂高压线路的继电保护四、单相接地保护3．绝缘监视装置判断接地故障线路。即依次先断开再合上各条线路，假设断开某线路时，三只相电压表读数恢复近似相等，该线路便是接地故障线路，再消除接地故障，恢复线路正常运行。

电压继电器的动作电压整定应躲过系统正常运行时，开口三角形绕组两端出现的最大不平衡电压。五、过负荷保护第五节工厂高压线路的继电保护过负荷保护的动作电流按线路的计算电流IC整定，即

式中，Kre1为可靠系数，取1.2~1.3；Ki为电流互感器变比。动作时间一般整定10~15s。第六节

电力变压器的继电保护

一、电力变压器的常见故障和保护配置电力变压器的常见故障分短路故障和不正常运行状态。

变压器的短路故障按发生在变压器油箱的内外，分内部故障和外部故障。内部故障有匝间短路、相间短路和单相碰壳故障。外部故障有套管及其引出线的相间短路、单相接地故障。

变压器的不正常运行状态有过负荷、油面降低和变压器温度升高等。3．变压器电流保护的接线方式第六节

电力变压器的继电保护

两相两继电器式接线适用于相间短路保护。

两相一继电器式接线的保护灵敏度随短路种类而异，但Yyno联结的变压器二次侧发生单相短路和Yd11联结的变压器二次侧发生两相短路，保护装置不动作，因此，该连线方式不能用于Yyno联结的变压器的电流保护。三、变压器的电流保护第六节

电力变压器的继电保护

1．变压器的过电流保护变压器过电流保护继电器的动作电流为：

式中，I1N为变压器一次侧额定电流；可靠系数Kre1、接线系数Kw、返回系数Kre同线路过电流保护；Ki为电流互感器的变比。变压器过电流保护动作时间的整定同线路过电流保护，按级差原那么整定。变压器过电流保护动作时限应比二次侧出线过电流保护的最大动作时限大一个Δt。对车间变电所的变压器过电流保护动作时限，一般取0.5~0.7s。第六节

电力变压器的继电保护

三、变压器的电流保护变压器过电流保护的灵敏度按下式校验

≥1.5

式中，

为变压器二次侧在系统最小运行方式下发生两相短路时一次侧的穿越电流。

2．电流速断保护第六节

电力变压器的继电保护

三、变压器的电流保护

变压器电流速断保护的动作电流，与线路的电流速断保护相似，应躲过变压器二次侧母线三相短路时的最大穿越电流，即第六节

电力变压器的继电保护

三、变压器的电流保护2．电流速断保护

式中，

为变压器二次侧母线在系统最大运行方式下三相短路时一次侧的穿越电流；Kre1为可靠系数，同线路的电流速断保护。

变压器电流速断保护的灵敏度校验，与线路速断保护灵敏度校验一样，以变压器一次侧最小两相短路电流

进行校验，即

第六节

电力变压器的继电保护

三、变压器的电流保护2．电流速断保护

≥2

假设电流速断保护灵敏度不满足要求，应装设差动保护。3．变压器的零序电流保护第六节

电力变压器的继电保护

三、变压器的电流保护

零序电流保护的动作电流按躲过变压器二次侧最大不平衡电流整定，最大不平衡电流取变压器二次侧额定电流的25%，即

式中，Krel为可靠系数，取1.2；Ki为零序电流互感器的变比；I2N为变压器二次侧的额定电流。

零序电流保护的动作时间一般取0.5~0.7s，以躲过变压器瞬时最大不平衡电流。第六节

电力变压器的继电保护

三、变压器的电流保护

保护灵敏度校验，按变压器二次侧干线末端最小单相短路电流

校验。

4．变压器的过负荷保护

运行中可能出现过负荷的变压器应装设过负荷保护。其接线、工作原理与线路过负荷保护相同，动作电流整定按变压器一次侧额定电流整定，动作时间一般整定10~15s。例某总降变电所有一台35/10.5kV、2500kVA、Yd11联结组变压器一台。变压器10kV母线的最大三相短路电流1.4kA，最小三相短路电流1.3kA，35kV母线的最小三相短路电流1.25kA，保护采用两相两继电器接线，电流互感器变比为100/5A，变电所10kV出线过电流保护动作时间1s，试整定变压器的电流保护。解：因无过负荷可能，变压器装设定时限过电流保护和电流速断保护，保护采用两相两继电器接线。1．定时限过电流保护〔1〕动作电流整定选DL-11/10电流继电器，线圈并联，动作电流整定Iop.KA(oc)=6A保护一次侧动作电流〔2〕动作时间整定〔3〕灵敏度校验

＞1.5

2．电流速断保护〔1〕动作电流整定选DL-11/50电流继电器，线圈串联，动作电流整定Iop.KA(qb)=25A保护一次侧动作电流〔2〕灵敏度校验

＞2.0

采用两相三继电器接线或三相三继电器接线的过电流保护.如下图接线，这两种接线既能实现相间短路保护，又能实现对变压器低压侧的单相短路保护，且保护灵敏度比较高。第六节

电力变压器的继电保护

四、变压器的气体保护第六节

电力变压器的继电保护

气体保护装置主要由气体继电器构成。当变压器油箱内部故障时，电弧的高温使变压器油分解为大量的油气体，气体保护就是利用这种气体来实现保护的装置。1．气体继电器的结构和工作原理

目前，国内采用的气体继电器有浮筒挡板式和开口杯挡板式两种型号。第六节

电力变压器的继电保护

四、变压器的气体保护2．气体保护的接线3．气体保护的安装和运行第六节

电力变压器的继电保护

四、变压器的气体保护

气体继电器安装在变压器的油箱与油枕之间的联通管上，要求变压器安装时应有1~1.5%的倾斜度；变压器在制造时，联通管对油箱上盖也应有2~4%倾斜度。五、变压器的差动保护第六节

电力变压器的继电保护

1．差动保护的工作原理变压器差动保护的保护范围是变压器两侧电流互感器安装地点之间的区域。它可以保护变压器内部及两侧绝缘套管和引出线上的相间短路，保护反响灵敏，动作无限时。2．变压器差动保护中不平衡电流产生的原因和减小措施第六节

电力变压器的继电保护

五、变压器的差动保护〔1〕变压器联结组引起的不平衡电流〔2〕电流互感器变比引起的不平衡电流〔3〕变压器励磁涌流引起的不平衡电流

此外，变压器两侧电流互感器的型号不同，有载调压变压器分接头电压的改变也会在差动回路中产生不平衡电流。综上所述，产生不平衡电流的原因很多，可以采取措施最大程度地减小不平衡电流，但不能完全消除。3．变压器的差动保护方式第六节

电力变压器的继电保护

五、变压器的差动保护目前我国广泛应用以下几种类型继电器构成差动保护：〔1〕带短路线圈的BCH-2型差动继电器〔2〕带磁制动特性的BCH-1型差动继电器；〔3〕多侧磁制动特性的BCH-4型差动继电器；〔4〕鉴别涌流间断角的差动继电器；〔5〕二次谐波制动的差动继电器。4.BCH-2型变压器差动保护第六节

电力变压器的继电保护

五、变压器的差动保护〔1〕BCH-2型差动继电器BCH-2型差动继电器，由一个带短路线圈的速饱和变压器和一个执行元件DL-11/0.2电流继电器组成，〔2〕BCH-2型变压器差动保护接线(3)BCH-2型变压器差动保护的整定第六节

电力变压器的继电保护

五、变压器的差动保护①按平均电压及变压器最大容量计算变压器各侧额定电流INT，按KW、INT选择各侧电流互感器一次额定电流。按下式计算出电流互感器二次回路额定电流IN2：

式中，KW为三相对称情况下电流互感器的接线系数，星型接线时KW=1，三角形接线时KW=

；Ki为电流互感器的变比。取二次额定电流IN2最大的一侧为根本侧。第六节

电力变压器的继电保护

五、变压器的差动保护②差动保护根本侧的一次侧动作电流整定差动保护根本侧的一次侧动作电流应满足下面三个条件：〔a〕躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流，即式中，Kre1为可靠系数，取1.3；I1N为变压器一次侧的额定电流。〔b〕躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流Idsq.max式中，Kre1为可靠系数，取1.3；Idsq.max可按下式计算：式中，0.1为电流互感器允许的最大相对误差；Keq为电流互感器的同型系数，型号相同时取0.5，型号不同时取1；ΔU%为由变压器调压所引起的误差，一般取调压范围的一半；

为采用的互感器变比或平衡线圈匝数与计