继电保护运行与调试

继电保护运行

与调试

前B

“继电保护运行与调试”是一门与现场职业工种一一继电保护工对应的职

业课程，是一门理论与实践高度结合的课程。本教材根据国家骨干院校建设对

教学改革的要求联合企业专家共同编写，旨在以国家职业资格标准作为培养目

标，培养学生在继电保护及安全自动装置的安装、调试、运行维护和检修方面

的专业技能，使学生毕业后在从事的相应岗位工作中，具备扎实的岗位技能。

教材内容的选取满足国家跌业资格标准对继电保护工知识和技能的要求，以电

力系统主要设备为载体由浅入深、由单一到整体再到系统的渐进秩序，分配到

5个学习情境的工作过程中，每个学习情境工作过程分为2〜5个项目任务，

满足教学过程中“教、学、做”一体化的要求。

本教材中的学习情境一、学习情境二由王敏编写，其中学习情境二的项目

三由珠海供电局蒋芳玉高级工程师编写；学习情境三、学习情境四由高爱云编

写；学习情境五由黄埔发习厂王建新工程师编写。由王敏对全书进行统稿。

本教材可供高职高专电力类专业教材之用，也可供职业技能培训和相关专

业技术人员参考使用。

由于编者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者批评指

正。

编者

2012年7月

目录

学习情境一电力系统继电保护的基本知识

项目一电力系统继电保护的基本知识..................................................1

任务一了解电力系统继电保护的作用.................................................1

任务二了解继电保护的基本原理和保护装置的构成...................................2

任务三了解对继电保护的基本要求...................................................3

项目二认识继电保护的基本元件......................................................5

任务一互感器.......................................................................5

任务二测量变换器...................................................................7

任务三对称分量滤过器..............................................................8

学习情境二输电线路保护的运行与调试

项目一输电线路电流电压保护.......................................................13

任务一单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护..................................13

任务二双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护..................................44

任务三输电线路接地故障深护......................................................55

项目二输电线路的自动重合闸.......................................................65

任务一单侧电源线路三相一次自动重合闸...........................................72

任务二双侧电源线路三相自动重合闸...............................................76

任务三自动重合间与继电，呆护的配合...............................................84

任务四综合重合间与新技术简介....................................................87

项目三输电线路距离保护...........................................................94

任务一距离保护的构成及原理......................................................94

任务二阻抗继电器..................................................................98

任务三影响阻抗继电器正确测量的因素及克服办法.................................107

任务四距离保护的整定计算.......................................................122

项目四输电线路全线速动保护......................................................125

任务一输电线路纵联差动深护.....................................................125

任务二平行线路横联方向差动保护.................................................128

任务三高频保护...................................................................130

项目五输电线路保护整组运行与调试................................................138

学习情境三电力变压器保护运行与调试

项目一电力变压器主保护运行与调试................................................144

1

捌继电保护运行与调试

任务一瓦斯保护的原理........................................................144

任务二纵差动保护的运行与调试................................................147

项目二电力变压器后备保护运行与调试............................................155

任务一相间短路后备保护的运行与调试........................................155

任务二接地短路后备保护的运行与调试.........................................163

项目三电力变压器保护整组运行与调试............................................166

学习情境四发电机保护运行与调试

项目一发电机主保护运行与调试..................................................172

任务一纵差动保护的运行与调试..............................................172

任务二匝间短路保护的运行与调试..............................................177

项目二发电机后备保护运行与调试................................................180

任务一定子绕组单相接地保护的运行与调试.....................................180

任务二发电机的电流、电压保护..............................................187

项目三发电机辅助保护运行与调试................................................189

任务一发电机励磁回路接地保护..............................................189

任务二发电机失磁保护......................................................191

项目四发电机-变压器组保护运行与调试.............................................193

项目五发电机-变压器组的检查与调试..............................................194

学习情境五母线保护运行与调试

项目一完全电流差动母线保护......................................................201

项目二元件固定连接的双母线完全电流差动保护.....................................202

项目三比相式母线差动保护........................................................204

项目四一个半断路器接线的母线保护................................................205

项目五断路器失灵保护......................207

参考文献.........................................................................209

2

学习情境一电力系统继电保护的基本知识

1.理解电力系统继电保护的作用；

2.了解继电保护的基本原理和保护装置的原理及构成；

3.熟悉继电器的图形符号、文字符号及型号的表示方法；

4.理解对运行方式、主保护、后备保护、辅助保护等几个重要名词定义。

项目一电力系统继电保护的基本知识

任务一了解电力系统继电保护的作用

1.电力系统故障和异常运行

电力系统运行中可能发生各类故障和不正常运行状态。其中故障是指各类相间短路、

接地短路和断线。不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有

导致故障。例如，过负荷，电力系统发生振荡、系统中出现功率缺额引起频率降低、发电

机突然甩负荷而产生的过电压等，都属于不正常运行状态。

故障和不正常运行状态都可能在电力系统中引起事故。事故是指系统或其中一部分的

正常工作状态遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量恶劣至不能容许的地步，甚至造

成人身伤亡和电气设备的损坏。

2.电力系统继电保护的作用和任务

继电保护的作用就是在电力系统故障和不正常运行状态时，迅速而有选择地切除故障

元件，保证非故障部分能继续安全运行并及时发出报警信号。因此，继电保护装置的基本

任务就是：

(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地

给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大

限度地减少对电气元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的

某些特定要求。

(2)当被保护的电力系统元件出现异常运行状态时，继电保护应能及时反应，并根据

运行维护条件发出信号，以便值班人员人工处理或由装置自动调整。

继电保护运行与调试

任务二了解继电保护的基本原理和保护装置的构成

1.继电保护的基本原理

电力系统中任何电气设备发生故障时，必然有故障信息出现，继电保护的基本原理是

利月被保护的电力系统元件故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值

时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。

（1）利用基本电气参数的变化

发生短路故障后，利用电流、电压、线路测量阻抗、电压电流间相位、负序和零序分

量的出现等的变化，可构成过电流保护、低电压保护、距离保护、功率方向保护、序分量

保护等。

（2）利用比较两侧的电流相位（或功率方向）

在双侧电源网络中，若两侧电流相位（或功率方向）相同，则判定被保护线路内部故

障；若两侧电流相位（或功率方向）相反，则判定区外短路故障。利用被保护线路两侧电

流相位（或功率方向），可构成纵联差动保护、相差高频保护与方向保护等。

（3）反映序分量或突变量保护

电力系统正常运行时，不存在负序、零序分量；当发生不对称短路时，出现负序、零

序分量，而无论是对称短路还是不对称短路，正序分量都发生突变。因此，可以根据是否

出现负序、零序分量构成负序保护和零序保护；根据正序分量是否突变构成对称短路、不

对称短路保护。

（4）反映非电气量保护

除上述反映各种电气量的保护外，还有根据电气设备的特点反映非电气量保护，如反

映变压器油箱内部故障时所产生的瓦斯气体而构成的瓦斯保护：反映变压器绕组温度升高

而构成的过负荷保护等。

一般说来，只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别）,

即可找出一种原理，且其差别越明显，保护性能越好。

2.继电保护装置的构成

一般而言，整套继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。其原理结构

如图1-1所示。

图1-1继电保护装置的原理结构

（1）测量部分

测量部分是测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向

等），并与给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”或“非”性质的一组逻用信

号，从而判断保护是否应该启动。

2

学习情境一电力系统继电保护的基本知可士松

(2)逻辑部分

逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小及性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它

们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，然后确定是否应该使断路器跳闸或发出信

号，并将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”、

“延时启动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。

(3)执行部分

执行部分是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如发生故障

时，动作于跳闸；异常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。

任务三了解对继电保护的基本要求

电力系统各电气元件之间通常用断路器互相连接，每台断路器都装有相应的继电保护

装置，可以向断路器发出跳闸脉冲。继电保护装置是以各电气元件或线路作为被保护对象

的，其切除故障的范围是断路器之间的区段。

实践表明，继电保护装置或断路器有拒绝动作的可能性，因而需要考虑后备保护。实

践中，每•电气元件•般都有两种继电保护装置一一主保护和后备保护，必耍时还另外增

设辅助保护。

反映整个被保护元件上的故障并能以最短的延时有选择性地切除故障的保护称为主保

护。主保护或其断路器拒绝动作时，用来切除故障的保护称为后备保护。后备保护分近后

备和远后备两种。主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护实现后备，称之为近后备；

当不元件保护或其断路器拒动时，由相邻元件的保护实现后备的，称之为远后备。为补充

主保护和后备保护的不足而增设的比较简单的保护称为辅助保护。

电力系统对作用于动作跳闸的继电保护，在技术性能上必须满足四个基本要求：可靠

性、选择性、灵敏性和速动性。

1.可靠性

保护装置的可靠性是指发生了属于某保护装置动作的故障，其应能可靠地动作，即不

发生拒绝动作(不拒动)；而在正常运行或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)。

影响可靠性的因素有内在的和外在的。内在的因素有装置本身的质量，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。外在的因素有运行

维护水平、安装调试是否正确等。

2.选择性

保护装置的选择性是指保护装置动作时:仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范

围尽量缩小，以保证电力系统中的无故障部分仍能继续安全运行。

在图1-2的网络中，当发短路时，保护1、2动作跳开断路器QR、QF2;当心短路

时，保护6动作跳开断路器QI%保护装置的这种动作是有选择性的；若当心短路时，保

护5动作跳开QF,保护装置，保护装置的这种动作是无选择性的，但若保护6拒动或断路

器QF。拒动，保护5动作跳开QF,保护装置的这种动作也是有选择性的。

3

继电保护运行与调试

图1-2保护选择性动作说明图

3.灵敏性

继电保护装置的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或异常运行状态的反应能

力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在区内故障时，不论短路点的位置和短路的类型及

系统运行方式如何，都能灵敏地正确反应。

通常灵敏性用灵敏系数K..来衡量。

对于反应故障参数增大而动作的保护装置（如电流保护），其灵敏系数是

――二-Ji性短路时保护安装处故障*数的♦小值g

r-B保护装■的动作叁畋*~

对于反应故障参数降低而动作的保护装置（如低电压保护），其灵敏系数是

r.工_______________保护装*的动作弁敷=_______________*

.一般一区束・金H性短路时保护安塞处依障参数的量大值.U-

式中，故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利于保护动作的系统运行

方式、故障类型和短路点位置来计算的。

实际上，短路大多数情况是非金属性的，而且故障参数在计算时会有一定误差，因此

必须要求K>lo在中华人民共和国国家标准的《继电保护和安全自动装置技术规程》

中，对各类保护的灵敏系数K的要求都作了具体规定。

4.速动性

继电保护装置的速动性是指继电保护应以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸，以

切除故障或终止异常状态的发展。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高

线路故障后自动重合闸的成功率，提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低

的情况下的使用时间。

思考题

1.继电保护的主要任务是什么？

2.武述简单继电保护的基本工作原理。

3.电力系统对继电保护有哪些基本要求？什么是保护的选择性？请举例说明继电保护选

择性与非选择性动作。

4.后备保护的作用是什么？什么是近后备？什么是远后备？

5.什么叫保护的灵敏性？怎洋表示？

学习情境一电力系统继电保护的基本知识

项目二认识继电保护的基本元件

任务一互感器

1.电流互感器

在继电保护回路中，电流互感器(TA)是用来将二次电流回路与一次电流的高压系

统隔离，按一定比例将一次电流变成二次电流以满足保护的需要，且其一、二次绕组之间

有足够的绝缘，从而保证所有低压设备与高电压相隔离。二次绕组的额定电流一般为5A

或lAo为防止其一、二次绕组绝缘击穿时危及人身和设备的安全，电流互感器二次侧有

一端必须接地。

(1)电流互感器极性

为了简便、直观地分析继电保护的工作，判别电流互感器一次电流与二次电流间的相

位关系，应按规定标示电流互感器绕组的极性。

电流互感器•次和二次绕组的极性常按减极性原则标注，即当系统次电流由极性端

流入时，电流互感器的二次电流从极性端流出。同极性端以符号“*”标注，如图1-3。

图1-3电流互感器极性标注

(2)电流互感器的误差

电流互感器的磁势平衡方程为

MFNI2=MIo(1-D

由式(IT)可见，由于励磁电流的存在，电流互感器的一次折算后的电流和二次电

流大小不相等、相位不相同，说明电流转换中存在数值和相位的偏差，即数值误差和角度

误差。

数值误差又称变比误差，用f,表示。定义为二次侧电流与一次折算后的电流的算术差

与一次折算后的电流之比的百分数。即

ft=[(12_11)/711x100%(1-2)

角度误差指'与12的电流相位差，数值较小。

(3)电流互感器的10%误差曲线

当一次侧发生短路故障时，流入电流互感器的一次电流远大于其额定值，因铁芯饱和

电流互感器会产生较大误差。为了控制误差在一定的范围，对一次电流倍数m及一次侧的

负载阻抗有一定的限制。所谓一次电流倍数，是指一次侧实际电流与额定电流之比，即

5

Irf继电保护运行与调试

E=力。为便于检验电流互感器的准确度，生产厂家把每一种电流互感器的电流误差为

10%.角度误差不超过7。时，允许的一次电流倍数(m)和相应的允许二次负载(Zi)

绘制成一条曲线，这条曲线称为电流互感器的10%误差曲线，如图1-4所示,如实际的

一次电流倍数m(纵坐标)与二次负载(横坐标)的交点在这条曲线之下，则电流互感

器的误差就不超过允许值。

图1-4电流互感器的10%误差曲线

2.电压互感器

电压互感器的作用是将一次高电压系统与二次设备的低压系统隔离；将系统的一次电

压按电压互感器的变比变换为数值较小的二次低电压。电压互感器二次侧的额定相间电压

一般为100V。电压互感器不同于电流互感器，二次侧所接入的负载是继电器的电压线圈，

其阻抗值比较大，二次侧接近开路状态，相当于一个电压源。系统短路时电压降低，电压

互感器不存在铁芯饱和问题，能真实地反映一次电压的突然变化。另外，电压互感器的二

次侧都应保护接地，以防止互感器一、二次线圈间绝缘损坏时，高电压对二次设备和工作

人员的危害。

(1)电压互感器的极性

电压互感器一、二次绕组间的极性与电流互感器一样，按照减极性原则标注。用相同

注脚表示同极性端子，当只需标出相对极性关系时，也可在同极性端子上标以符号。

(2)电压互感器的误差

电压互感器的误差是由于空载电流和负载电流引起的，这些电流经电压互感器的绕组

产生电压降，从而产生电压互感器的数值误差和相位误差。

数值误差：又称变比误差，用f.表示。定义为二次侧电流与一次折算后的电流的算术

差与一次折算后的电流之比的百分数。即

f=[(U2-Ul)/Ui]xlOO%(1-3)

角度误差指VI与U2间的相角差。

根据电压互感器误差产生的原因，可以采取以下方法减小误差：

①尽量减小一次绕组与二次绕组之间的漏抗；

②减小电压互感器的空载电流；

③减小电压互感器的负载电流，即接入阻抗大的负载。

e

学习情境一电力系统继电保护的基本知识M令

任务二测量变换器

1.变换器的作用

继电保护用的测量变换器主要用于整流型、静态型及数字型继电保护装置中。因为这

些类型继电保护装置的测量元件，不能直接接入电流互感器或电压互感器的二次线圈，而

需要将电压互感器的二次电压降低，或将电流互感器的二次电流变为电压后，才能应用。

这种中间变换装置称为测量变换器，其作用如下：

(1)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，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护、工作接地，是用于保证人身和设备

安全的，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

来改变继电器的动作值。

(4)用于电量的综合处理。通过变换器将多个电量综合成单一电量以利于简化保扩

2.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(TA)和电抗变压器(UR)。

(1)电压变换器(UV)

电压变换器结构原理与电压互感器、变压器相同。一般用来把输入电压降低或使之可

以调节，如图l-5a所示。

电压变换器原方与电压互感器相联，电压互感器二次侧有工作接地，电压变换器副方

的“直流地”为保护电源的0V,电容C容量很小，起抗干扰作用。

从电压变换器原方看进去，输入阻抗很大，对于负载而言电压变换器可以看成一个电

压源，电压变换器二次侧电压与一次侧电压关系可近似表示为

U2=KUi(1-4)

式中，K.为电压互感器的变比。

(2)电流变换器(TA)

电流变换器的主要作用是将一次电流变换为一个与之成正比的二次侧电压。它由一台

小型电流互感器和并联在二次侧的小负载电阻R组成。如图15b所示。

从电流变换器原方看进去，输入阻抗很小，对于负载而言电流变换器可以看成一个电

流源。电流变换器二次电流(一般为毫安级)与一次电流成正比，二次电流在电阻上形成

二次电压：

=LR=-/,=A,/(1-5)

；$n111

式中，K,为电流变换器的变换系数。

(3)电抗变换器(UR)

电抗变换器是把输入电流直接转换成与电流成正比的电压的一种电量变换装置。二次

侧绕组W3和调相电组R。，用于改变输入电流与输出电压之间的相角差，如图1-

5c所示。

UR输入阻抗很小，串于TA二次回路；对于负载，UR近似为电压源。UR励磁阻抗

相对于负载来说很小，可以认为一次电流全部作为励磁，这样二次电压为

U2=1/Z，=Kml(1-6)

式中，K.为带有阻抗量纲的复常数，又称电抗变换器的转移阻抗；1'为一次向二次折算

电流。

任务三对称分量滤过器

系统正常运行时・，一般三相是对称的，只存在正序分量，没有负序和零序分量；不对

称短路时，三相电流、电压中分别存在正序对称分量和负序对称分量；接地短路时，三相

电流电压中分别存在正序、负序和零序三组对称分量。因此，在保护中，利用故障时出现

负序和零序分量构成保护，足提高保护的灵敏度。

某种相序滤过器是一种从三相电流或电压中过滤匕正序、负序和零序分量的装置，当

输入端加入三相电流或电压时，输出端即可得到与输入量中某一相序分量成比例的电压或

电流。

1.零序分量滤过器

(1)零序电流滤过器

将三相电流互感器极性相同的二次端子分别接在一起将电流继电器接于两个连接端子

之间即组成零序电流滤过器，如图1-6所示。

图1与零序电流滤过器原理接线图

8

学习情境;电力系统继电保护的基本知识

此时流入继电器回路中的电流为三相电流之和V若三相中包含有正序、负序、零序分

量电流时，由于正序、负序三相电流之和为零，故只有零序电流输出：

I,=Io+12+1o=3io(1-7)

理论上在系统正常运行或发生对称短路时，实际上，1#0,而是存在着不平

11=0,衡电流。

(2)零序电压滤过器

为了取得零序电压，需采用零序电压滤过滞。构成零序电压滤过器时，必须考虑零序

磁通的铁芯路径，所以采用的电压互感器铁芯形式只能是三个单相的或三相五柱式的。三

相五柱式电压互感器二次绕组顺极性接成开口三角形，如图1-7所示。

图1-7零序电压滤过器原理接线图

在开口三角形开n端获得零序电压，即：

r==1(f';♦3♦/.)=!3%(1-8)

nn

实际上在正常运行和电网相间短路时，由于电压互感器的误差及三相系统对地电压不

平衡，在开口三角形开口端会有不大的电压输出，此电压称为不平衡电压，零序电压保护

应躲过其影响。

2.负序分量滤过器

(1)负序电压滤过器

负序电压滤过器是从三相全电压中滤出负序电压分量的滤过器，用于反映不对称短路

的故障。

应用比较广泛的是阻容式负序电压滤过器，如图1-8所示。

图1-8负序电压滤过器

9

继电保护运行与调武

这种电压滤过器有三个输入端a、b、c,分别接在电压互感器副边的三相电压端子上，

两个输出端m、n接到负载，两个阻容臂％、X,和R2、X2分别接于线电压，而线电

压不存在零序分量，因此该电压滤过器无须采用其他消除零序电压的措施。为了避免正

序分量通过，滤过器阻容臂的参数应该满足如下关系：

Ri=^3Xi,X2=^3R2(1-9)

当输入正序电压时，因Ri=d③Xi,故电流1超前电压U30。；又因为X2=Y3R2,

故电流1,超前电压Um160°o各相量关系如图l-9a所示。

(a)输入为正序电压时

图1-9相量图

图中电压三角形anb和电压三角形bmc,两顶点m、n重合，即输出电压Umi=0,

故滤过器的输出电压为零。

当输入负序电压时，负序电压相序与正序电压相反，此时负序电压滤过器的相量关系

如图1-9b所示。lz超前电玉Uz30。，而电流11七超前电压U260。，输出电压为

U...2=l3Uni=1.5U(ITO)

上式表明，当输入三相负序电压时，滤过器的输出电压为输入电压的1.5倍，而其相

位超前输入电压Um?60%

负序电压滤过器只有在满足式(1-9)的条件下，对正序电压才无输出。实际上，由

于元件参数不准确，阻抗值随环境温度及系统频率变化等原因，使加入正序电压时，有不

平衡电压输出，使用中应予注意。

若输入电压中存在五次谐波分量，则由于五次谐波分量的相序与基波相序相同，输出

端也会有输出。为了消除五次谐波分量的影响，可以在输出端加装五次谐波滤波器。

如果将负序电压滤过器任意两个输入端互相换接，则滤过器就会变成为正序电压滤

过器。

(2)负序电流滤过器

负序电流滤过器的输入是三相或两相全电流，输出的是与输入电流负序分量成比例的

单相电压，并从原理接线上保证正序电流和零序电流天能通过滤过器。常用的负序电流滤

过器有两类，感抗移相式负序电流滤过器和电容移相式负序电流滤过器。下面介绍的感抗

移相式负序电流滤过器如图1-10所示。

10

学习情境-电力系统继电保护的基本知识g卷

电抗变压器的一次侧有两个匝数相同的线圈，即Wg二Wc,分别通入1.和-1。，其

二次侧输出电压为

Um=j(11o)Km(1-11)

式中K.——电抗变换器的转移电抗。

TA有两个一次线圈W、和Wo,并且W、=3Wo,正常运行时零序磁势平衡，即

LW、-310Wo=I2W2(1-12)

设TA的变比H.=则二次输出电流为卫,故TA二次输出电压为

=1(/-小R(1-13)

fl.

负序电流滤过器输出电压为Ug与U的相量差，即

Umn=Un-Um

(1-14)

当加入零序电流时I。=10=10=10,由于W、=3Wo,Wg=Wc,所以电流变换器与

电抗变压器一次磁势互相抵消，或从式(1-14)也可以得到U…二0,故不反映零序

分量。

当加入正序电流时，滤过器的输出电压为

Umi=Uxx-Umi

=:L4-d-15)

ii

继电保护运行与调试

可见，如取R=T3n;K…,U…1=0。

当加入负序电流时，滤过器的输出电压为

Um2=Ux2-Um2z

二T/R・-/r（i-i6）

s

u：♦。寅J

可见，如取R=^/（3）n;K...,r..2*/,o

以上分析中没有考虑电流变换器和电抗变换器的角度误差。实际上，由于励磁电流的

存在，电流变换器的二次电流将超前一次电流，加上变换器的铁芯损耗，其二次电压超前

一次电流的角度将小于90°,可以在正常运行时输出一不平衡电压。为此，通常可采用在

电流互感器二次侧负载电阻R上并联补偿电容器C,适当选择电容值，以使电流互感器二

次电流后移一角度，可使Ux与U.同相。也可用其他办法来消除不平衡电压。

思考题

1.试述电磁式继电器的基本结构和工作原理。

2.什么叫电流继电器的动作电流、返回电流、返回系数？

3.电磁式电流电压继电器的动作值如何调整，返回系数如何调整，返回系数是否越大

越好？

4.试述电磁式时间继电器的动作原理，如何调整其动作时间？

5.比较DX型和DXM型信号继电器的复归方式。

6.比较电压变换器（UV）、旦流变换器（TA）和电抗变压器（UR）这三种变换器的相同

点和区别。

7.过压继电器和低压继电器有何不同？它们的动作电压、返回电压和返回系数是如何定

义的？

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学习情境二输电线路保护的运行与调试

1.掌握三段式电流保护的基本原理，整定计算及原理接线图；

2.掌握电流保护的接线方式及各自的特点；

3.了解方向电流保护的原理，了解功率方向继电器的工作原理，掌握功率方向继电

器的接线，以及影响其正确动作的因素及采取的措施，了解其整定计算的特点；

4.掌握中性点直接接地系统接地短路的特点，掌握零序电流保护、方向电流保护的

原理及整定计算；

5.了解自动重合闸装置的作用、类型以及对自动重合闸的基本要求；

6.掌握电气式三相一次自动重合间装置的工作原理、参数整定原则及与继电保护的

配合；

7.了解综合重合闸的工作方式、综合重合闸需考虑的特殊问题及构成原则；

8.掌握距离保护的基本工作原理、阻抗继电器原理、阻抗继电器接线、整定计算

方法；

9.熟悉电力系统振荡、断线、短路点过渡电阻、分支电源对距离保护的影响及采取

的措施；

10.能识读输电线路保护图纸，学会按照图纸完成线路保护整组运行与调试接线；

11.掌握分析、查找、排除输电线路保护故障的方法。

项目一输电线路电流电压保护

输电线路发生短路时，电流突然增大，电压降低。利用电流突然增大使保护系统动作

而构成的保护装置，称为电流保护。利用电压降低构成的保护，称为电压保护。电流、电

压保护在35kV及以下输电线路中被广泛应用。

任务一单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护

继电器是各种继电保护装置的基本组成元件。按预先整定的输入量动作，并具有电路

控制功能的元件称为继电器。继电器的工作特点是，用来表征外界现象的输入量达到整定

值时，其输出电路中的被控制电气量将发生预定的阶跃变化.

继电器的输入量和输出量之间的关系如图2-1所示。

13

继电保护运行与调试

图2-1继电特性

图中当加于继电器线圈的输入量X从零开始增加时，在X〈X。的过程中，继电器触

点电路中的输出量Y二Ym.保持不变（Ymn=O）。当输入量等于启动量时，输出量突然由

最小Ymn变到最大Y,称为继电器动作。当输入量减小时，在X>X。的过程中，输出

量俣持不变。当输入量减小到X。时，称为继电涔返回。返回值与动作值之比称为继电器

的返回系数，以K,表示，即

K.=$（2-1）

图2T所示的这种输入量连续变化，而输出鼠只是跃变的特性，称为继电特性。

通常，继电器在没有输入量（或输入量未达到整定值）的状态下，断开着的触点称为常

开触点，闭合着的触点称为常闭触点。常开触点也称动合触点，常闭触点又称动断触点。

使继电器的正常位置时的功能产生变化称为启动。继电器完成所规定的任务，称为动

作。继电器从动作状态回到初始位置，称为复归。继电器失去动作状态下的功能，称为返

回。电力系统继电保护装置用的继电器，称为保护继电器，按其输入量的不同分为电气继

电器与非电气继电器；而按功能分为测量继电器和逻辑继电器。

做一做

一、电磁型电流继电器的调试

1.DL型电流继电器动作电流调试

图2-2DL型电流继电器动作电流、返回电流调试接线

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学习情境二,电线路保护的运行与调1

按图2-2接线，通电前将继电器线圈并联（串联），调整把手杆于杲一刻度位置，调

压器把手置于零输出位置，合上电源刀闸K,用调压器缓慢地增大继电器电流，直至继电

器刚好动作，指示灯泡亮，该电流即为继电器动作电流1,重复试验两次并取平均值，

填入表27。根据试验规程应将继电器整定杆放在最小、中间、最大刻度三个位置进行上

述测试。

表2~1DL型电流继电器动作电流、返回电流记录表

动作电流（A）返回电流（A）返回

刻度线圈连

接方式一次二次三次平均一次二次三次平均系数

2.DL型电流继电器返回电流调试

接线同图2-2。在继电器处于动作状态的情况下，均匀地减少调压器的输出电流，直

到继电器触点刚刚分开，指示灯熄灭.该电流即为继电器的返回电流I。，重复试验两次

并取平均值，填入表27。

返回系数K.规程要求：0.8VK。＜0.95,如返回系数不满足要求，可通过调整止挡

螺丝改变转动舌片的起始角，以及减少继电器轴承摩擦力或反作用弹簧拉力等办法解决。

二、低电压继电器的调试

1.低电压继电器动作电压调试

按图2-3接线，将继电器线圈串联（并联），整定杆放在某一刻度（整定值位置），

调压器把手置于零输出位置。合上电源刀闸K,然后利用调压器提高输出电压，直到继电

器常闭接点断开，指示灯熄灭，此段为不考察区。随后均匀地降低电压，直到常闭触点又

闭合、指示灯亮，该电压即为继电器动作电压U,重复检测两次并取平均值，填入表

2-2o

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表2-2低电压继电器动作电压、返回电压记录表

线圈动作电压Up(V)返回电压U.(V)返回

刻度

连接一次二次三次平均一次二次三次平均系数

2.低电压继电器返回电压调试

接线同图2-3。缓慢地升高电压，直到继电器触点再次断开，指示灯熄灭，该电压即

为继电器返回电压U。，重复检测两次并取平均值，填入表2-2。

返回系数K。规程要求：如不满足要求，可调止挡螺丝、轴承摩擦

力或反作用弹簧力等办法解决。

3.低电压继电器触点工作可靠性检验

将整定杆放在最小刻度位置，合上电源开关K,将电压加至1.1倍额定电压，然后均

匀地降至U值或0值，接点应无振动与闪光现象。否则，可经过调整舌片与磁极间的上

下间隙来消除振动及调整静接点弹片和动接点之间相对位置等方法解决。

三、电磁型中间继电器的调试

1.动作值与返回值的检验

按图2-4接线，调节滑线电阻，然后合上开关K给继电器突然加入电压，使继电器

动作(指示灯亮)的最小电压值即为动作值。

在继电器处于动作状态的情况下，均匀地减小电压，使继电器接点刚刚分开(指示灯

熄灭)的最大值即为返回电压。重复三次，求出平均值，填入表2-3。

表2-3电磁型中间继电器动作值与返回值记录表

测次数

23平均

检测项1

动作值

返回值

.6

学习情境二・电线路保护的运行与调试

按图2-5接线，先合上电压回路开关心，再合上电源开关K;在动作线圈加入额定

电压，使继电器动作后，合上电流回路开关上，断开电压回路开关K,,使电压启动回路

失电；调整保持圈回路的电流，测出能使继电器保持住的最小电流，此值即为继电器的自

保持电流值，重复三次，取平均值，填入表2-4。

表2-4DZB型中间继电器自保持值记录表

次数123平均

保持值

3.动作时间、返回时间调试

(1)动作时间调试

图2~6中间继电器动作时间调试接线

维电保护运行与调试

按图2-6接线，先合上同步操作三相胶盖闸刀开关，调节滑动触头使电压表指示在

继电器额定工作电压处，以保证继电器将在额定电压下工作，然后断开同步操作三相胶盖

闸刀开关（K,）,合上交流电源开关（心），使电秒表处于准备计时状态，在继电器的额

定工作电压下合上同步操作三相闸刀给继电器加入电压，此时同时接通电秒表电源，电秒

表开始计时，直到继电器动作，常开触点闭合时电秒表计时停止。这时，应先断开交流电

源闸刀，再断开同步操作三相闸刀，正确记录所测得的动作时间。重复三次，取平均值，

将结果填入表2-5。

表工5中间继电器动作时间、返回时间记录表

次数

123平均

项目

动作时间

返回时间

②返回时间调试

按图2-7接线，先合上同步操作三相闸刀，给继电器加入额定电压，使继电器动作，

接点