电力变压器继电保护课件.ppt

1、第一节第一节 概述概述继电保护的概念继电保护的概念继电保护的任务继电保护的任务 继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备发生故障发生故障或或不正常工作状态不正常工作状态，并能动作于，并能动作于断路器跳闸断路器跳闸或或启动信号装置启动信号装置发出预报信号发出预报信号的一种自动装置。的一种自动装置。u自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电；除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电；u能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求，能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根

2、据要求，发出预报信号发出预报信号；u继电保护装置与供电系统的自动装置继电保护装置与供电系统的自动装置(如自动重合闸装如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等置、备用电源自动投入装置等)配合，可以大大缩短事故停电配合，可以大大缩短事故停电时间，从而提高供电系统的运行可靠性。时间，从而提高供电系统的运行可靠性。继电保护的基本原理继电保护的基本原理 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求 选择性选择性 速动性速动性 灵敏性灵敏性可靠性可靠性1选择性 当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择

3、性。主保护后备保护（近后备，远后备）辅助保护5 （6 6）PTCPTC起动器起动器 图图3-22 3-22 用用PTCPTC起动的单相异步电动机起动的单相异步电动机 PTC PTC起动器又称半导体起动器，具有正温度系数的热敏电阻器起动器又称半导体起动器，具有正温度系数的热敏电阻器件，具有在陶瓷原料中掺入微量稀土元素烧结后制成的半导体晶件，具有在陶瓷原料中掺入微量稀土元素烧结后制成的半导体晶体结构。它具有体结构。它具有随温度的升高而电阻值增大随温度的升高而电阻值增大的特点，有着无触点的特点，有着无触点开关的作用。开关的作用。PTC PTC元件与起动绕组串联，电机起动时，元件与起动绕组串联，电机起

4、动时，PTCPTC元件的温度较低，元件的温度较低，电阻值较小，可近似为通路。电机起动电流很大（正常运转电流电阻值较小，可近似为通路。电机起动电流很大（正常运转电流的的5-75-7倍），倍），PTCPTC元件在大电流作用下温度升高达临界温度元件在大电流作用下温度升高达临界温度(约约100100o oC)C)，元件的电阻值增大至几十千欧，使电流难以通过，可近似，元件的电阻值增大至几十千欧，使电流难以通过，可近似为断路。此时，与之串联的起动绕组相当于断路，而运行绕组继为断路。此时，与之串联的起动绕组相当于断路，而运行绕组继续使电动机正常运行。续使电动机正常运行。6 3 3、单相交流电动机的工作原理、

5、单相交流电动机的工作原理 单相异步电动机的主绕组通入单相交流电，产生强弱和方向单相异步电动机的主绕组通入单相交流电，产生强弱和方向像正弦交流电作周期性变化的脉动磁场。像正弦交流电作周期性变化的脉动磁场。为使电动机能自动起动，定子铁心槽里嵌放两个绕组（主绕为使电动机能自动起动，定子铁心槽里嵌放两个绕组（主绕组和辅助绕组），辅助绕组与主绕组在定子铁心槽中相差组和辅助绕组），辅助绕组与主绕组在定子铁心槽中相差9090电角电角度。度。图图3-23 3-23 脉动磁场脉动磁场 图图3-24 3-24 电容式电动机接线电容式电动机接线7 为使两相绕组中的电流有一个相位差，可在辅助绕组中串接为使两相绕组中的

6、电流有一个相位差，可在辅助绕组中串接电容、电阻进行移相。电容、电阻进行移相。下面以辅助绕组串入电容的单相电动机为例，如图下面以辅助绕组串入电容的单相电动机为例，如图3-243-24所示。所示。辅助绕组辅助绕组WAWA与电容与电容C C串联后同主绕组串联后同主绕组WMWM并联，再接入电源。并联，再接入电源。电动机接通电源时，因辅助绕组电路为容性（电容量应足够电动机接通电源时，因辅助绕组电路为容性（电容量应足够大），故电流大），故电流i iA A超前电源电压一定角度，而主绕组电路为感性，故超前电源电压一定角度，而主绕组电路为感性，故电流电流i iM M滞后电源电压一个角度。滞后电源电压一个角度。只

7、要电容器选择适当，就能使只要电容器选择适当，就能使i iM M滞后滞后i iA A9090。相位差相位差9090的两个电流的两个电流i iM M和和i iA A分别通入空间相差分别通入空间相差9090电角度的两电角度的两个绕组，将产生一个旋转磁场个绕组，将产生一个旋转磁场。转子在该旋转磁场的作用下，获得起动转矩而旋转。转子在该旋转磁场的作用下，获得起动转矩而旋转。8图图3-25 3-25 单相电动机旋转磁场单相电动机旋转磁场 4 4、单相异步电动机的调速方法、单相异步电动机的调速方法 （1 1）串电抗器调速）串电抗器调速 在电动机的电源线路中串联起分压作用的电抗器来调节电抗在电动机的电源线路中

8、串联起分压作用的电抗器来调节电抗值，值，从而改变电动机两端的电压，达到调速目的。从而改变电动机两端的电压，达到调速目的。串电抗器调速结构简单、容易调整调速比，但耗材多、体积串电抗器调速结构简单、容易调整调速比，但耗材多、体积大。大。2速动性 为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。注意注意：必须在满足选择性的基础上 Why?!3灵敏性 指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。继电保护装置的灵敏性以灵敏系数KS来衡量。（1）对于反应故障时参数量增加的保护装置 例如：过电流保护的

9、灵敏系数为 KSIKminIop IKmin 保护区内故障的最小短路电流值（2）对于反应故障时参数量降低的保护装置 例如：低电压保护的灵敏系数为 KSUopUKmax UKmax保护区内故障的最大残压值 思思 考考故障点位于何处故障点位于何处?4可靠性 继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。另外：还要考虑经济性 目标：目标：技术上安全可靠，经济上合理电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式 保护装置的保护装置的接线方式接线方式是指作为相间短路的过是指作为相间短路的过电流保护用的电流保护

10、用的电流继电器电流继电器与电流与电流互感器二次线互感器二次线圈之间圈之间的连接方式。分为三种：的连接方式。分为三种：三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式两相不完全星形接线两相不完全星形接线 两相电流差接线两相电流差接线 接线系数接线系数KW：指通过继电器的电流指通过继电器的电流 IK与电流与电流互感器二次电流互感器二次电流 I2的比值，的比值，即：即：KWIKI2。三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式 三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式是用三台电流互感器与三是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。可见：可见

11、：KW 1 两相不完全星形接线两相不完全星形接线 两相不完全星形接线方式两相不完全星形接线方式是在是在 A、C两相装有电流互感器，两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。可以反映除分别与两只电流继电器相连接。可以反映除B相单相接地短路相单相接地短路以外的所有故障。以外的所有故障。可见：可见：KW 1 两相不完全星形接线方式两相不完全星形接线方式还可以接成两相三继电器形式，还可以接成两相三继电器形式，以提高可靠性。以提高可靠性。可见：可见：KW 1有何有何作用？作用？两相电流差接线两相电流差接线 两相电流差接线方式两相电流差接线方式由两台电流互感器和一只电流继电由两台电流互感器和一只电流

12、继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流器组成。正常工作时，通过继电器的电流 为：为：cacaKIIIII33 jIjIKI两相电流差接线的接线系数两相电流差接线的接线系数 不同的相间短路时，接线系数是不一样的。不同的相间短路时，接线系数是不一样的。正常和三相短路时接线系数为正常和三相短路时接线系数为 ；AC相短路时接线系数为相短路时接线系数为2；AB相或相或BC相短路时接线系数为相短路时接线系数为1。因而灵敏系数也不一样。一般情况下：因而灵敏系数也不一样。一般情况下：保护整定时取保护整定时取KW 灵敏度校验时取灵敏度校验时取KW 1 33Why?!三种接线方式性能比较三种接线方式性能比较三相

13、三三相三继电器继电器两相两两相两继电器继电器两相一两相一继电器继电器可靠性可靠性灵敏性灵敏性最好最好较好较好差差经济性经济性差差较好较好最好最好适用适用场合场合中性点接地中性点接地电网电网中性点不接中性点不接地电网地电网10kV以下和以下和高压电动机高压电动机保护保护电流互感器的误差曲线电流互感器的误差曲线电流互感器的误差主要与电流互感器的误差主要与一次电流一次电流和和二次负载二次负载值值Z2有关系。有关系。电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图 电流互感器的电流互感器的10%误差曲线误差曲线指电流互感器指电流互感器一次电流倍数一次电流倍数m（又称又称

14、10%倍倍数）与电流误数）与电流误差等于差等于10%所所允许的二次负允许的二次负载值载值Z2al的关系的关系曲线。曲线。利用利用10%误差曲线校验电流互感器误差曲线校验电流互感器1。计算一次电流倍数。计算一次电流倍数m2。计算允许负载值计算允许负载值查查10%误差曲线误差曲线3。计算实际负载值。计算实际负载值4。比较负荷大小。比较负荷大小如果如果Z2Z2al，则说明电流互则说明电流互感器的误差不超过感器的误差不超过10%。如果如果Z2Z2al，不满足要求，则采取以下措施：不满足要求，则采取以下措施：（1）增大连接导线截面，或缩短导线长度，以减）增大连接导线截面，或缩短导线长度，以减小二次负载。

15、小二次负载。（2）改变变比较大的电流互感器，降低一次电流）改变变比较大的电流互感器，降低一次电流倍数，增大二次负载值。倍数，增大二次负载值。（3）将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允）将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允许负载增大一倍。许负载增大一倍。touRwiRZRIUZ2/222电磁型电流继电器（电磁型电流继电器（DLDL型）型）一、结构一、结构1铁心铁心 2线圈线圈 3可动舌片可动舌片 4反作用弹簧反作用弹簧 5可动触点可动触点6静触点静触点 7调整杆调整杆8刻度盘刻度盘二、工作原理二、工作原理 继电器的起动电流继电器的起动电流是指使继电器常开接点闭合的是指使继电器常开接点闭合的最

16、小电流，用最小电流，用IopK表示。表示。继电器的返回电流继电器的返回电流是使继电器闭合了的常开接点是使继电器闭合了的常开接点断开的最大电流断开的最大电流，用，用IreK表示。表示。返回系数返回系数Kre是指继电器的返回电流是指继电器的返回电流Ih.j与其起动与其起动电流电流Idz.j的的比值，一般小于比值，一般小于1，即：，即：Kre IreK IopK继电器起动电流继电器起动电流IopK的的调整方法调整方法：粗调粗调：改变继电器两个电流线圈的联结方式：改变继电器两个电流线圈的联结方式 (串、串、并联并联)细调细调：改变反作用弹簧的反作用力矩：改变反作用弹簧的反作用力矩电磁型电压、中间、时间

17、、信号继电器电磁型电压、中间、时间、信号继电器 电磁式电压继电器有过电压和欠电压继电器两大电磁式电压继电器有过电压和欠电压继电器两大类，其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。类，其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。欠电压继电器的欠电压继电器的起动电压起动电压UopK是使其动作的最是使其动作的最高电压高电压;返回电压返回电压UreK是使其返回的最低电压是使其返回的最低电压;返回返回系数系数Kre UreK UopK。由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压，所所以其返回系数以其返回系数Kre大于大于1，一般在，一般在 11.2之间。之间。时间继电器时间继

18、电器在保护装置中起延时作用，以保证保护在保护装置中起延时作用，以保证保护装置动作的选择性。装置动作的选择性。中间继电器中间继电器的作用是为了扩充保护装置出口继电器的作用是为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量，也可以使触点闭合或断开时带的接点数量和容量，也可以使触点闭合或断开时带有不大的延时有不大的延时(0.40.8S)，或者通过继电器的自保持，或者通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。以适应保护装置的需要。信号继电器信号继电器用于各保护装置回路中，作为保护动作用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示器的指示器 感应型电流继电器（感应型电流继电器（GLGL型）型）一、结构一、结构二、工

19、作原理二、工作原理由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。1感应系统部分：感应系统部分：动作电流动作电流是指继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片相咬合时，线是指继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。圈所需要通入的最小电流。动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整（调整（2，2.5，34.5，5，69，10A）。）。返回电流返回电流是指便扇形齿片脱离蜗杆返回到原来位置时的最大是指便扇形齿片脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。电流。动作时间动作时间是指从轴上

20、蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这是指从轴上蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一段时间。一段时间。通入继电器的电流越大，铝盘转速越快，动作时间就越短，通入继电器的电流越大，铝盘转速越快，动作时间就越短，这种特性称为这种特性称为反时限特性反时限特性。时限螺钉指示盘上的刻度，是指通入时限螺钉指示盘上的刻度，是指通入10倍动作电流整定值时倍动作电流整定值时的动作时间。的动作时间。2电磁速断部分电磁速断部分 电磁系统的速断特性电磁系统的速断特性即当通入继电器线圈的电流大即当通入继电器线圈的电流大到整定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁到整定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合。右端瞬时被吸下，接点立即闭合。动作电流值动作电流值通过改变衔铁与电磁铁心之间气隙来调通过改变衔铁与电磁铁心之间气隙来调整，其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流整，其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的值的28倍。倍。GL-10型继电器本身带有信号掉牌，而且接点容量型继电器本身带有信号掉牌，而且接点容量又较大，所以组成反时限过电流保护时，无需再接又较大，所以组成反时限过电流保护时，无需再接入其他继电器。入其他继电器。GL-10（20）系列继电器的时限特性曲线系列继电器的时限特性曲线 第七章第一节 作业习题7.1，7.2，7.3，7.4