电网招聘-电力系统继电保护

电力系统继电保护

1、电力系统继电保护的概念及作用

1.1、电力系统的各种故障和不正常运行状态

电力系统由很多设备组成，在电力系统运行过程中，由于各种因素的存在，如自然条件（雷击、鸟兽害等）、设备质量、

运行维护及认为误操作等，可能出现各种形式的故障和异常运行（工作）状态，而一旦设备出现故障或异常运行状态，即

将对设备及设备所在系统产生种种不良后果甚至严重的后果。因此，为了保护设备及系统的平安，有关?规程?规定：电力

系统中所有投入运行的设备，都必须配置相应的继电保护装置。

故障：包括各种短路［三相短路K⑶、两相短路K（2）、单相接地短路K⑴、两相接地短路K。」））以及电机和变压器绕组

的匝间短路和断线（单相和两相），其中三相短路、两相短路又称相间短路，单相接地短路、两相接地短路又称接地短路，

并以三相短路最为危险，以单相接地短路最为常见。

在发生短路时可能产生以下的后果：

（1）通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。

（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。

（3）电力系统中局部地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。

（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解.

不正常运行状态：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、频率降低、过

电压、电力系统振荡等。

事故：系统或其中一局部的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身

伤亡和电石设备的损坏。

1.2.电力系统继电保护

电力系统继甩保护是继电保护技术或继电保护装置的统称。

继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护

运行及维护等技术构成。

继电保护装置是能反响电力系统中电气兀件发生故障或不止常运行状态，并动作十断路器跳闸或发出信号的一种自动

装置。

1.3、继电保护的根本任务

（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障局部迅速

恢复正常运行。

（2）反响电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或

跳闸。

2、继电保护装置的根底元件

2.1＞电压互感器

一、原理

电压互感器（TV,现场一般称作PT）是隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压信息的传感器。

是一种特殊型式的变换器。

特点：

①容量小（通常只有几十伏安或几百伏安）

②一次电压（即电网电压）不受二次电压的影响

③正常运行时近似空载，二次电压根本上等于二次感应电动势。

④二次侧严禁短路，一次、二次一般接有熔断器保护

⑤二次额定电压一•般为100/J3V、100/3V、100V

二、结构形式：

分为电磁式电压互感器、电容式电压互感器、光电式互感器

（1）电磁式电压互感器

优点：结构简单，暂态响应特性较好。

缺点：因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。典型接

（2）电容式电压互感器（CVT）

优点：没有谐振问题，装在线路上时可以兼作高频通道的结合电容器。

缺点：暂态响应特性较电磁式差。

带载波附件的电容式电压互感器原理接线如下图，电容分压后的电压经T变换输出。

合并器单元

采集器单元OESOEMU

OESC

电

力

线

数

合并居单元

供徙比蟆福

光电窿量

临

转限组件(沟徙提供单元》

出

数

据

is号我押输

*元

入

初

拟

・

输

入

犷限I/O

室外部分：室内部分

光电互感器原理

三、误差

额定变比：

(1)变比误差

定义：用电压互感器测出的电压〃7vU2与实际电压U1之差与实际电压U1之比的百分值表示，即:

△U%=n*—，X100

Ui

(2)角误差

角误差是指电压互感器一次电压向量与反向二次电压向量之间的夹甭5。

(3)电压互感器的准确度级

a:对于测量用电压互感器的标准准确度级有：().1、0.2、0.5、1.0、3.()五个等级

测量用电压互感器的误差限值

相位差

准确级比误差土（%）

士（'）士(radxl0-2)

0.10.150.15

0.20.2100.3

0.50.5200.6

1.01.0401.2

3.03.0不规定不规定

b：继目保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两个等级

保护用电压互感器的误差限值

相位差

准确度级电压误差土（%）

土（'）±(radxl0-2)

3P3.01203.5

6P6.02407.0

2.2＞电流互感器

一、工作原理

电流互感器（TA,现场一般叫CT）就是把大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，以便用仪表直接测量，并作

为各种继电保护的信号源。且其•、二次绕组之间有足够的绝缘，从血保证所有低压设备与高电压相隔离。

特点：

①二次侧接的是仪表和继电器的电流线圈，阻抗很小，接近于短路工作状态；

②二次侧阻抗很小，N2/N|也很小，故对一次侧的电流几乎无影响，一次侧电流取决于电网负载；

③I尸N1/N2I2，如测得H而Ni，N2，就可得到h。

④电流互感器运行时，应特别注意防止二次绕组开路。

⑤二次额定电流一般为5A、1A

电流互感器在使用中应考前须知：

1、运行中的电流互感器二次侧决不允许开路，在二次侧不能安装熔断器、刀开关。这是因为电流互感器二次侧绕组匝数远

远大于一次侧匝数，在开路的状态卜，电流互感器相当于一台升压变压器。根据有关资料显示，其电压值可达1000V左右。

危及工作人员平安。故在一次侧有电流的情况下，二次侧除了采用相应短接措施外（电流互感器在工作时近似处于短路状

态，故可将K1、“直接短接并接地），不得施工。切记。

2、电流互感器安装时，应将电流互感器的二次侧的一端（一般是七）、铁芯、外壳做可靠接地。以预防一、二侧绕组因绝

缘损坏，一次侧电压串至二次侧，危及工作人员平安。

3、电流开感器安装时.应考虑精慢等级.精度高的接测量仪表,精度低的用干保护.选择时应予注意c

4、电流互感器安装时，应注意极性（同名端），一次侧的端子为L、U（或I\P2）,一次侧电流由L流入，由L2流出。

而二次侧的端子为&、电（或8、SJ即二次侧的端子由络流出，由K2流入。L与M.L?与电为同极性（同名端），不得弄

错，否那么假设接电度表的话，电度表将反转。

5、电流互感器一次侧绕组有单匝和多匝之分，LQG型为单匝。而使用LMZ型［穿心式）时那么要注意铭牌上是否有穿心数

据，假设有那么应按要求穿出所需的匝数。注意：穿心匝数是以穿过空心中的根数为准，而不是以外围的匝数计算（否那

么将误差一匝）。

6、电流互感器的二次绕组有一个绕组和二个绕组之分，假设有二个绕组的，其中一个绕组为高精度（误差值较小）的一般

作为计量使用，另一个那么为低精度（误差值较大）一般用于保护。

7、电流互感器的联接线必须采用2.5mm1的铜心绝缘线联接，有的电业部门规定必须采用4mnT'的铜心绝缘线。

二、电流互感器极性

在继电保护中按''减极性"原那么标示.即一次电流由“*”端流入电流互感器作为它的假定正方向，而二次电流由“*"

端流出电流互感器作为它的假定正方向。如以下图所示:

11

输

电

线

路

三、电流互感器接线方式

两相不完全星形接线用于35kV及以下电压等级小电流接地系统。可以获得A、C相电流。

QF\1KA2KA

(a)两相不完全星形接线

三相完全星形接线用ruokv及以上电压等级大电流接地系统，可以获得三相相电流。

(b)三相完全星形接线

三相完全星形接线的中线上可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流。

四、电流互感器的误差

(a)-次符号(b)二次符号(c)等值电路

如上图所示：TA的误差主要来自于励磁电流，一次电流中有一局部流入励磁支路而不变换至二次侧。

影响TA误差的主要因素是二次负载及一次电流大小。

(d)等值电路相量图

二次负载T-励磁电流T-TA误差T

一次电流T-TA铁芯趋向饱和T励磁阻抗下降1-励磁电流增大T-TA误差增大T

五、电流互感器的准确度级

a：测量用电流互感器的准确度级为：0.1、0.2、0.5、1、3、5等六个标准

b：保护用电流互感器的准确度级有5P和10P两个准确度级

IEC规定5P、10P的误差极限

准确比值误差土（％）复合误差土（%）额定一次电流下相位差

度级（额定一次电流下）（额定准确限值的

一次电流下）

±(')±(radxlO-2)

5P15601.8

10P310——

2.3＞变换器

一、变换器的作用

保护装置动作判据主要为母线电压(线路电压)、线路电流。因此需要将母线(线路)电压互感器、电流互感器输出的二

次电压、电流再经变换器进行线性变换后送入继电保护装置的测量电路。变换器的根本作用如下：

⑴电量变换:将互感器二次侧电压(额定100V)、电流(额定5A或1A),转换成弱电压(数伏)，以适应弱电元件的要求。

(2)电气隔离:电流、电压互感器二次侧的保安、工作接地，是用于保证人身和设备平安的，而弱电元件往往与直流电源连

接，直流回路不允许直接接地，故需要经变换器实现电气隔离。

(3)调节定值:整流型、晶体管型继电保护可以通过改变变换器一次或二次线圈抽头来改变测量继电器的动作值。

二、变换器的分类

继电保护中常用的变换器有电压变换器(UV)、电流变换器(UA)和电抗变压器(UX),UV作用是电压变换，UA、UX作

用是将电流变换成与之成正比的电压。

三、电压变换器(UV)

如上图所示：UV原方与电压互感器相联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地〃为保护电源的0V,电容C容

量很小，起抗干扰作用。

UK

从UV原方看进去，输入阻抗很大，对于负载而言UV可以看出一个电压源，UV两侧电压成正：2=UU1

四、电流变换器（UA）

保护装置

如上图所示：从UA原方看进去，输入阻抗很小，对于负载而言UA可以看成一个电流源。

UA二次电流（一般为mA级）与一次电流成正比，二次电流在电阻上形成二次电压：

U2=RKIU1

五、电抗变压器(UX)

c

UX等效电路如图上所示，UX输入阻抗很小，串于TA二次回路;对于负载，UX近似为电压源。UX励磁阻抗相对于

负载来说很小，二次回路近似于开路，可以认为一次电流全部用于励磁，这样二次电压

Ci2=Zmii=kii

其中Ki称为UX的转移阻抗。与使UA的电压变换电路不同，UX输出电压超前输入电流一定相位角，具有“电抗特

性"。

2.4＞电磁继电器

一、电磁型继电器的工作原理

电磁型继电器主要有三种不同的结构型式，即螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式，如以下图所示。

螺管线圈式继电器

O

OO

增大电流形成磁通产生动作减小电流

吸引衔铁式继电器

增大电流形成磁通产生动作减小电流

转动舌片式继电器

电磁型继电器的根本工作原理如下：

当在继电器的线圈3中通入电流IK时，就在铁芯中产生磁通6,铁芯、空气隙和衔铁构成闭合磁路。衔铁被磁化后，产

生电磁力F和电磁力矩M,当IK足够大时，电磁力矩足以克服弹簧的反作用力矩，衔铁被吸向电磁铁，动合触点闭合，

继电器动作。

电磁力矩与电流平方成正比，与通入线圈中电流方向无关，为一恒定旋转方向力矩。

Me=K\(!)2=K2将

二、电磁型电流继电器(KA)

s

0

当机继电器动作，其切合触点闭合。

式中：Me—电磁力矩

ML弹簧力矩

ML摩擦力矩

［动合触点：当继电器无输入量时翻开，继电器动作后闭合,也称为常开接点,意思是常态时触点为翻开状态J

当也《仇一M即电流减小到电磁力矩缺乏以对抗弹簧力矩时，继电器返回，动合触点断开。

1.动作电流：能使电流继电器动作的最小电流，以I.表示；

2.返回电流：能使电流继电器返回的最大电流，以Ire表示。

3.返回系数：返回电流与动作电流之比，即

1act

注：电流继电器返回系数小于1,一般为0.85〜0.9。

4.电流继电器特性：

当输入电流IK>LI时，继电器动作，动合触点闭合：假设IK<L，继电器返回，触点又断开。

三、电磁型电压继电器（KV）

其线圈所用导线细且匝数多，流入继电器中的电流正比与加于继电器线圈上的电压。

1.分类：分为过电压继电器和低电压维电器

2.低电压继电器的工作原理：电力系统正常运行时，电压较高，低电压继电器动断触点断开，当发生故障，电压低于动

作电压时，继电器动作，触点闭合；故障切除后系统电压升高时，继电器返回，触点再次断开。（动断触点，也称为常闭：

指不参加电压时其触点是闭合的。）

继电器实际上可分为两大类：过动作量继电器（电流继电器、过电后继电器）和欠动作量继电器：低电压继电器）

四、辅助继电器

1.时间继电器（KT）

作用是以建立保护装置动作时限。

结构：

H

0

时间元件有如下功能:

0

2.中间继电器(KCO)

作用是以同时接通或断开几条独立回路和用以代替小容量触点或者带有不大的延时来满足保护的需要。

结构：

0

0

应用:

3.信号继电器(KX)

作用是在保护动作时，发出灯光和音响信号，并对保护装置的动作情况有记忆作用，以便记录保护装置动作情况和分析电

力系统故障性质、保护动作的正确性。

2.5现场微机保护装置:

采用微机来实现的保护称为微机保护，具有如下优点:

(1)可靠性高；

(2)灵活性强;

(3)性能改善，功能易于扩充；

(4)维护调试方便；

(5)有利于实现变电站综合自动化

微机保护装置从功能上可以分为六个局部，如图所表示:

BUS

模拟量输入系统CPU主系统

r-用

।为

模

TV]光耦一开入信

电压形成数fi

TA।并行_____.^

二।.变接口

次,：换PIOAw'

测1光耦f开出量

I电压形成

HS系.

统

键盘人

电源部分串行通讯SIO机

显示设备对

话

打印机

各局部的功能如下：

1.模拟量输入系统(数据采集系统)一一采集由被保护设备的电流电压互感器输入的模拟信号，将

此信号经过滤波，然后转换为所需的数字量。

2.CPU主系统一一包括微处理器CPU,只读存储器(EPROM).随机存取存储器(RAM)及定时器(TIMER)

等。CPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，并与存

放于E2PROM中的定值比拟，以完成各种保护功能。

3.开关量输入/输出回路一一由并行口、光电耦合电路及有接点的中间继电器等组成，以完成各种保

护的出口跳闸、信号指示及外部接点输入等工作。

4.人机接口局部一一包括打印、显示、键盘、各种面板开关等，其主要功能用于人机对话，如调试、

定值调整等。

5.通讯接口一一用于保护之诃通讯及远动。

6.电源一一提供整个装置的直流电源。

3、变压器保护

3.1、变压器的故障

①油箱内的故障：绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。

②油箱外的故障：主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。

3.2、变压器的不正常运行状态主要有

①由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；

②由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。

③大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式的过励磁故障

3.3、变压器的保护方式

(1)瓦斯保护

①瓦斯保护作用：反响变压器油箱内的各种故障以及油面的降低

②瓦斯保护根本原理：反响油箱内部所产生的气体或油流而动作.

③瓦斯保护分类：轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。

(2)纵差动保护或电流速断保护

作用：反响变压器绕组、套管及引出线上的故障。

上述各架护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。

(3)反响外部相间短路时引起的过电流和作为变压器的后备保护

①过电流保护

②复合电压起动的过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上

③负序电流及单相式低电压起动的过电流保护

④阻抗保护

(4)外部接地短路时，

对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。

对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，增设零序方向元件。

当电力网中局部变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压跳开后，中性点不接地的变压器(低

压侧有电源)仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零

序电流保护等。

(5)过负荷保护

(6)过励磁保护

(7)其它保护

对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设作用于信号或动作于跳闸的装置。

3.4变压器差动保护

1、变压器差动保护的工作原理

与线路纵差保护的原理相同，都是比拟被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。

2、变压器差动保护与线路差动保护的区别：

由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护

的正确工作，须适中选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流

,f

v2=j2=J±-=£

相等。例如以下图所示的双绕组变压器，应使nTAIHTA2

变压器纵差动保护的原理接线图

3、变压器纵差动保护的特点

励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法

(1)励磁涌流：

在空载投入变压器或外部故障切除后恢更供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况卜，变压器

励磁电流的数值可达变压器额定6〜8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。

(2)产生励磁涌流的原因

因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压9()。，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-①m。但由

于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+①m,如果考虑剩磁①r,这样经过半个周期后铁心中的磁通

将到达20)m+①r,其幅值为如下图。此时变压器铁芯将严重饱和，此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，到达额定电

流的6〜8倍，形成励磁涌流。

变压器空载投入时的电压和磁通波形图

(a)(b)

单相变压器励磁电流的图解法

(a)变压器铁心的磁化曲线(b)励磁涌流

A

励磁涌流的波形

⑶励磁涌流的特点:

①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。

②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。

③励磁涌流的波形出现间断角。

(4)克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：

①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护；

②利用二次谐波制动原理构成的差动保护：

③利用间断角原理构成的变压器差动保护：

④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。

2、不平衡电流产生的原因

(I)稳态情况下的不平衡电流

①变压器两侧电流相位不同

电力系统中变压器常采用Y,dll接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30。，如以下图所示，Y侧电流滞后△侧

电流30。，假设两侧的电流互感器采用相同的接线方式，那么两侧对•应相的二次电流也相差3()。左右，从而产生很大的不平

衡电流。

变压器Y,d11联结相量图

(a)绕组接线图(b)相量图

②电流互感器计算变比与实际变比不同

由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。

③变压器各侧电流互感器型号不同

由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流(归算

至同一侧)也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。

④变压器带负荷调节分接头

变压器带负荷调整分接头，是电力系统中电压调整的一种方法，改变分接头就是改变变压器的变比。整定计算中，差动

保护只能按照某一变比整定,选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响C当差动保护投入运行后，在调用抽头改

变时，一般不可能对差动保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流。不平衡电流的大小与调压范围有关。

(2)哲态情况下的不平衡电流

暂态过程中不平衡电流的特点：

①暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。

②暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间(根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必

然影响保护的快速性，甚至使变压器差动保护不能接受)。

3、减小不平衡电流的措施

(I)减小稳态情况下的不平衡电流

变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，

差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。

(2)减小电流互感器的二次负荷

这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用方法有：减小控制电缆

的电阻(适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度)；采用弱电控制用的电流互感器(二次额定电流为IA)等。

(3)采用带小气隙的电流互感器

这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流较小，有利于减

小不平衡电流。同时也改善了电流互感器的暂态特性。

(4)减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿

变压器相间短路的后备保护可采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护或负序电流保

护等。

3.5、过电流保护

1、变压器过电流保护的单相原理接线如以下图所示。

2、保护的起动电流按躲过变压器的最大负荷电流整定

Krel1

actJ'乂L.max

-A-rp

3、变压器的最大负荷电流的确定

(1)对并联运行的变压器，应考虑切除一台变压器后的负荷电流。当各台变压器的容量相同时，可

按下式计算।

Il.maxn—［【NT

(2)对降压变压器，应考虑负荷中电动机自起动时的最大电流。

•^L.niax^^Ms-^N.T

4、保护的灵敏系数按下式校验:

要求：作为近后备保护，取变压器低压侧母线为校验点，要求Kscn=1.5〜2.0；作为远后备保护，取相邻线路

末端为校验点，要求Ksc仑1.2。

5、保护的动作时限

应比相邻元件保护的最大动作时限大一个阶梯时限

3.6、低电压启动的过电流保护

1、低电压启动的过电流保护原理接线如以下图所示。

至信号

+二斤+^^<QF1

KS|~NZIKOM

至电压回路下J

断线信号♦）」III.

>

£

a

b

e

低电压启动的过电流保护原理接线图

2、低电压启动的过电流保护工作原理

保护的启动元件包括电流继电器和低电压继电器，只要当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继

电器经预定时间后，起动出口中间继电器动作与跳闸。

4、电动机保护

电动机的故障

主要有定子绕组的相间短路、单相接地短路和一相绕组的匝间短路。

对电动机定子绕组的相间短路应装设相间短路保护。容量在2MW以下的电动机装设电流速断保护

（保护宜采用两相式）；容量在2MW以上或容量小于2MW彳目灵敏度不满足要求的电动机装设纵差保护。

保护装置动作于跳闸，对同步电动机还应进行灭磁。

对电动机的单相接地应装设单相接地短路保护，并动作于跳闸。对3〜6kV电动机因电网中性点不

接地，只有当接地电流大于5A时，才装设单相接地保护装置，动作于跳闸或信号。

电动机的不正常运行状态

有过负荷、相电流不平衡、低电压、堵转、同步电动机还有异步运行和失磁等。

对经常过负荷的电动机可装设过负荷保护，保护应根据负荷特性，带时限动作于信号或跳闸。

为反响相电流的不平衡，对容量为2MW及以上的电动机，可装设负序过流保护，动作丁信号或跳

闸。

电网电压降低时，为保证重要电动机的正常运行，在次要电动机上应装设低电压保护。此外，在运

行中不允许自起动的电动机也应装设低电压保护。低电压保护动作于跳闸。

同步电动机需装设失步保护司失磁保护。

电压在500V以下的电动机，特别是容量为0.075MW及以下的电动机，广泛采用熔断器或自动空

气开关作为相间短路和单相接地短路保护；用磁力起动器或接触器中的热继电器作为过负荷和两相运行

保护。只有对不能采用熔断器保护的较大容量高压电动机，才装设专用的保护装置。

4.1、相间短路保护

一、电流速断保护

容量在2000KW以下的电动机上广泛装设电流速断保护作为相间短路保护，为了在电动机内部及电

动机与断路器之间的连接电缆上发生故障时保护均能动作，电流互感器尽可能安装在断路器侧。通常对

于不易过负荷的电动机，宜采用两相不完全星形接线，可采用DL—11型电流继电器.对易产生过负荷

的电动机，宜采用两相电流差接线，可采用感应型电流继电器［如GL-14型），其中的速断局部用作相

间短路保护，反时限局部用作过负荷保护。

二、纵差动保护

电动机容量在5MW以下时，纵差动保护采用两相式接线，在5MW以上时，采用三相式接线，

以保证一点在保护区内另一点在保护区外两点接地时的快速跳闸。

4.2、单相接地保护

中性点非直接接地电网中的高压电动机，当发生单相接地且接地电流大于5A时，应装设单相接地

保护。

电动机单相接地保护接线如下图，其中TA为零序电流互感器，电缆头的接地线应通过TA铁心窗口

接地。零序电流继电器KAZ的动作。

O

电动机单相接地保护原理接线图

电动机纵差保护的原理接线图

4.3、低电压保护

3〜6kV厂用电动机低电压保护接线图

在图(a)的交流回路中，1QS为电压互感器一次侧的隔离开关，当电压互感器停用时，通过辅助触点

1QS1JQS6将二次回路全部断开，消除电压互感器二次侧向一次侧倒送电的可能；同时，通过1QS7触

点解除了图(b)直流回路的控制电源，防止保护误动作(注意，此时直流电源监视继电器KVS处于失磁

状态，光字牌H1亮)。1KVU~3KVU为接于相间电压上的低电压继电器，KV1为接于电压互感器TV

开口三角形绕组上的对地绝缘监视继电器。当发生接地短路时，KV1处于动作状态。

电动机的低电压保护一般设两个时限，以较短的时限(一般取0.5s)跳开次重要电动机，如图(b)

中的时间继电器1KT；以较长的时限(一般取9〜10s)跳开重要电动机，如图(b)中的时间继电器2KTo

当电源三相短路消失或三相电压降低到低电压继电器的动作值时，1KVU、2KVU、3KVU动断触点闭合,

动合触点断开，1KC失磁，于是1KT起动，经0.5s,控制电压”+〃极加于小母线W1上，切除次重要

电动机。如电压仍不能恢复，那么4KVU仍处于动作状态，时间继电器2KT也处于动作状态，经8〜9s,

控制电压”+〃极加于小母线W2上，切除不允许自起动的重要电动机。低电压保护动作后，光字牌H3

亮。

当电压互感器一次侧或二次侧发生断线时，1KVU〜3KVU相应的动断触点闭合，因不是三相断线，

1KVU~3KVU的动合触点总有一个闭合，于是1KC起动。1KC动作后，一方面断开了1KT、2KT的起

动回路，防止低电压保护误动作；另一方面光字牌H1亮，发出电压回路断线信号。

当直流控制电源消失时，KVS失磁，光字牌H1亮

4.4、微机型电动机的保护

一、电流速断保护

电流速断保护，作为电动机相间故障的主保护。该保护分别设置高灵敏度定值I/，低灵敏度定值I四。

能有效地防止启动过程中因启动电流过大引起的误动，同时还能保证正常运行中保护具有较高的灵敏

度。

其动作判据为：

Imax=maX(IaJb,L)

Iraax>Isdg在额定启动时间内

Iraax>Isdd在额定启动时间后

二、负序过流保护

防止电动机电流不对称，出现较大的负序电流；而负序电流在转子中产生2倍工频的电流，使转子发

热大大增加，危及电动机的平安运行。负序过电流保护分两段：

(1)负序过电流一段保护

当电动机发生断相、反向或匝间短路时，将产生负序电流，装置根据负序电流值提供保护。

1=(0.6J)IN按躲过开关不同期合闸出现的暂态过程的时间整定。负序过电流一段跳闸动作条件如下:

I2>It>t

式中I——电动机负序电流一段定值(A);

h——负序电流(A);

t——负序电流一段保护动作时间(s);

(2)负序过电流二段保护

当电动机严重不平衡，按电动机承受不平衡工况整定.

其动作判据为

Il>It>t

式中I——电动机负序电流二段定值(A);

h------负序电流(A);

t——负序电流二段保护动作时间(s);

三、定子单相接地保护

对于电动机所在的低压电网，中性点一般不接地或经消弧线圈/电阻接地，其定子单相接地主要由绝

缘损坏引起，其零序电流主要为电容电流，采用零序电流互感器获取电动机的零序电流.构成电动机的

单相接地保护。为防止在电动机较大的启动电流下.由于零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护采

用了最大相电流【max作制动量Ibrk，其动作特性见图。

接地保护特性曲线

四、堵转保护

为了保证电动机不因堵转而烧坏，用电动机转速开关和相电流构成堵转保护。其动作条件如下:

>r

maxaact

Fact

条件满足时，转速开关触点闭合。

式中Ida”——堵转保护动作电流整定(A),

tdact—堵转保护动作时间。

本保护引入电动机转速开关信号，当电动机启动时，堵转保护元件自动退出。

六、起动时间过长保护

当电动机在规定的起动时间内没有完成起动时保护动作。起动时间按下式整定:

tqdj=(qdNyxt

^qdmyd

七、过负荷保护

过负荷保护主要防止由过负荷、定子断线等引起的电动机过热，也做电动机短路、起动时间过长、

堵转等其他故障的后备保护。其动作判据如下:

max>ILact

t>tLad

式中小as过负荷保护电流动作值(A)；

/Lact过负荷保护动作时间(S)。

八、低电压保护

当电源电压降低或短时中断，为了保证重要电机自启动及根据生产过程和技术保安要求，电动机需配

置低电压保护：三个线电压均小于低电压保护定值，电压保护动作。TV断线后设定闭锁低电压保护。

其动作判据如下：

(/max—max((Tab.Ube,L/ca)

UmaxV(/act

ttact

低压保护启动前(/max>1.05(/act

式中，Uact—低电压保护电压动作值(A)；

tact——低电压保护动作时间(S)。

5、电动机继电保护计算

5.1、异步电动机继电保护计算

一、异步电动机继电保护方式的选择

(1)电压低于是1000V的电动机一般功率不大，重要性较小，可采用以下保护：

①熔断器煤护：

②在一台电动机短路时，断开几台电动机的公用断路器；

③自动空气开关作为低电压保护。

(2)电压为370KV、功率大于150KW、小丁2000KW的电动机,应装设电流速断保护；当电流速断保护不能满足灵敏度要

求时需装设纵联差动保护。

(3)电压为3〜10KV的电动机，假设生产过程中易发生过负荷时，或起动、自起动等条件严重时，均应装设过负荷保护。

另外，当单相接地电流大于5A时，需装设单相接地保护，一般5〜10A时可作用于信号，也可作用于跳闸；大于10A时作

用于跳闸。

(4)3〜35KV网络的中性点是不接地的，为保护电动机，应在电动机母线上装设“绝缘监视”装置。

(5)当电动机必要装设低电压保护装置时，可采用在线电压上的低电压继电器将电动机断开；必要时可采用两个继电器的

低电压保护。

二、异步电动机继电保护的整定

电压低于1000V异步电动机的继电保护整定计算

监称i的整定值t动作时限

J电流正常起动的电动机H呆险器的特性动作时斤器的电流（A）

〜2.5J机的起动电流（A）

三气开关实现过亍况下起动的电动机Ir=Iq/l.6〜动空气开关整定电流值（A）

1开关的动作电流整定值IDj<Iq动空气开关整定电压值（V）

t电压线圈的电（开关的动作电压整定值

U机的额定电压（V）

U空气开关实现

U

电压高于1000V异步电动机的继电保护整定计算

t名称加勺整值i动作时限S

7呆护£动作电流整定值/系数，采用DL型电流继电器报1.4-1.6

<KjxIq/nl.8〜2

E护（可与电流速断共J机起动的全部化

线系数，接于相电流时取1接于相电流差1

L流继电器）

<jxled/khnl

科系数，动作于信号时取

b架护E电流

10,动作于掉闸时取L2〜1.25

E/1.25

艮护b机2器返回系数，取0.58

7〜0.8)Ue/ny1互感器变比

士动机E互感器变比

7动机额定电流（A）

J机的起动电流（A）

”网的总单相接地电容电流（A）

J机额定电压（V）

注：对于一般电动机tdz=(L1〜1.2)tq(其中tdz为保护装动作时间；tq为电动机起动及自起动时间)。对于传动风机负荷

的电动机tdz=(1.2〜1.4)Iq

3、电流速断保护灵敏度校验

K(2)m=Kmxdr'(3)d•min/Idz^2,Idz=Idzjnl/kjx；其中Kmxd一相灵敏系数，I'(3)d•min—最小运行方式下,

电动机出线端三相适中时流过保护安装处的超瞬变电流(A)；Idz—俣护装置的一次动作电流(A),nl—电流互感器变

比；

kjx一接线系数，接于相电流时取1,接于相电流差时取31/~

例：试选择一台6K¥、380KW电动机的保护。电动机装在经常有人值班的机房内，运行过程中有过负荷的可能。电动机的额

定电流led为47.5A,起动电流倍数kq为4。在最小运行方式下电动机出线端三相短路时，流过保护安装处的超瞬变电流

I''(3)d-nin为6500A,稳态电流「⑶d・min为4800A

解(1)保护装置的选择：因电动机在运行过程中有过负荷的可能性，故需装过负荷保护。电动机由于经常有值班人员照

顾，因此不需装防止长时间失压的低电压保护。装设电流速断保护和过电流保护(与电流速断共用一感应型电流继电器)

采用接于两相电流差的DL-11/100型电流继电器。

(2)保护装置整定计算及灵敏度校验：

①电流速断保护继电器的动作电流：Idzj=kkkjxkqIed/nl=1.6X3X1(5x475/15)=35.2A,取40A

保护装置的一次动作电流为Idz=Idzjnl=40X15=600A

灵敏度校验k(2)m=kmxdI'(3)d,min/Idz=0.5X6500/600=5.4>2

②过电流保护继电器的动作电流Idzj=k'<jxled/khnl=l.25X3X匕G%/0.85X15)=8.0A,取8A

保护装置的一次动作电流为Idz=Idzjnl=8X15=120A

灵敏度校验

K(2)m=KmxdI''(3)d•min/Idz=0.5X4800/120=11.7>1.5

二、同步电动机继电保护计算

1、同步电动机继电保护方式的选择

(1)电压为3〜10KV、功率小于2000KW的电动机装设电流速断保护；当电流速断保护不能满足灵敏度要求

时应装设纵联差动保护。

(2)同异步电动机继电保护方式的选择3。

(3)电压为3〜10KV的电动机，均需装设失步保护

2、同步电动机继电保护的整定

3、灵敏度校验

(1)