1、12023-1-286.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识 电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。发出信号的一种自动装置。一、继电保护的作用一、继电保护的作用自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使非故障部分迅速恢复正常运行非故障部分迅速恢复正常运行.能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出报警
2、信号、减负荷或延时跳闸。报警信号、减负荷或延时跳闸。它的基本任务是：它的基本任务是：22023-1-28测量部分：测量部分：从被保护对象输入有关信号，并与给定的整定从被保护对象输入有关信号，并与给定的整定值进行比较，决定保护是否动作；值进行比较，决定保护是否动作；逻辑部分：逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，进行逻辑判断，以确逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，进行逻辑判断，以确定保护装置是否应该动作；定保护装置是否应该动作；执行部分：执行部分：根据逻辑部分做出的判断，执行保护装置所担根据逻辑部分做出的判断，
3、执行保护装置所担负的任务（跳闸或发信号）。负的任务（跳闸或发信号）。二、继电保护的基本原理二、继电保护的基本原理图图6-1 继电保护装置组成方框图继电保护装置组成方框图32023-1-28 三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求u 选择性：选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的非故障部分继续运行。非故障部分继续运行。u 速动性：速动性：继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件从电网中切除。从电网中切除
4、。图图6-2 电力系统继电保护选择性说明图电力系统继电保护选择性说明图42023-1-28u 灵敏性：灵敏性：指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力。行状态的反映能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数Ks来衡量。来衡量。对于反应故障时参数量增加的保护（如过电流保护）：对于反应故障时参数量增加的保护（如过电流保护）：保护动作的整定值保护动作的整定值的最小值的最小值保护区内故障时反应量保护区内故障时反应量sK对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）：对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）：的最大
5、值的最大值保护区内故障时反应量保护区内故障时反应量保护动作的整定值保护动作的整定值sKu 可靠性：可靠性：指保护装置该指保护装置该动动时不时不能能拒动；不该拒动；不该动动时不时不能能误误动。动。52023-1-28 一、一、电磁型继电器电磁型继电器（DL型）型）1电磁型电流继电器电磁型电流继电器u 结构：如图结构：如图6-3所示。所示。u工作原理：当在继电器线圈中工作原理：当在继电器线圈中通入电流通入电流IK时，电磁铁产生的电时，电磁铁产生的电磁转矩磁转矩Fem为：为：222mKKemRNIKM 当当Mem克服弹簧的反作用转克服弹簧的反作用转矩矩Msp和摩擦转矩和摩擦转矩Mfr时，继电时，继电
6、器动作。器动作。图图6-3 电磁式电流继电器结构图电磁式电流继电器结构图1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3钢舌片钢舌片 4静触点静触点 5动触点动触点 6起动电流调节转杆起动电流调节转杆7标度盘（铭牌）标度盘（铭牌）8轴承轴承 9反作用弹簧反作用弹簧 10转轴转轴6.2 常用保护继电器常用保护继电器 62023-1-28因此，欲使继电器动作的必要条件是：因此，欲使继电器动作的必要条件是：MemMsp+Mfr KMMNRKMNRIfrspKmemKmKop.动作电流：动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流，用的动作电流，用Iop.K表示。
7、表示。调整继电器动作电流的方法有：调整继电器动作电流的方法有：改变继电器线圈匝数改变继电器线圈匝数NK（级进调节）；（级进调节）；调节反作用弹簧的松紧，即调节调节反作用弹簧的松紧，即调节Msp（平滑调节）；（平滑调节）；调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节Rm。72023-1-28返回电流：返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用继电器的返回电流，用Ire.K表示。表示。返回系数：返回系数：是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用Kre表示，即表
8、示，即 继电器动作后，减小继电器动作后，减小IK就能使继电器返回原位。欲使继就能使继电器返回原位。欲使继电器返回的必要条件是：电器返回的必要条件是：Msp Mem+Mfr KopKrereIIK.说明：说明：过电流继电器的返回系数过电流继电器的返回系数Kre1，一般要求不低于，一般要求不低于1.25。82023-1-282电磁型电压继电器电磁型电压继电器其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统中多用低电压（欠电压）继电器。中多用低电压（欠电压）继电器。动作电压：动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器能使继电器产生动作的最高电压
9、，称为继电器的动作电压，用的动作电压，用Uop.K表示。表示。返回电压：返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为继电器的返回电压，用继电器的返回电压，用Ure.K表示。表示。返回系数：返回系数：是指继电器的返回电压与动作电压的比值。是指继电器的返回电压与动作电压的比值。说明：说明：低电压继电器的返回系数低电压继电器的返回系数Kre1，一般要求不大于，一般要求不大于1.25。92023-1-284.电磁型中间继电器作用电磁型中间继电器作用:5.信号继电器的作用：用于各保护装置回路中，作为保护信号继电器的作用：用于各保护装置回路中，作为保护动作的指
10、示信号，以提醒运行人员注意。动作的指示信号，以提醒运行人员注意。为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量；为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量；使触点闭合或断开时带有不大的延时使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.40.8s)；通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。3电磁型时间继电器作用：使保护装置获得一定的延时，电磁型时间继电器作用：使保护装置获得一定的延时，以保证保护装置动作的选择性。以保证保护装置动作的选择性。102023-1-28 二、感应二、感应型继电器型继电器（GL型）型）u 结构：如图结构：如图6-4所示。所示。感应系统：感应
11、系统：由线圈由线圈1、带短路环带短路环3的电磁铁的电磁铁2和铝和铝盘盘4组成，它的动作是有组成，它的动作是有时限的；时限的；电磁系统：电磁系统：由线圈由线圈1、电磁铁电磁铁2和衔铁和衔铁15组成，组成，它的动作是瞬时的。它的动作是瞬时的。图图6-4 感应式电流继电器结构图感应式电流继电器结构图1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3短路环短路环 4可转铝盘可转铝盘 5钢片钢片 6可偏铝框架可偏铝框架 7调节弹簧调节弹簧 8制动永久磁铁制动永久磁铁 9扇形齿轮扇形齿轮 10蜗杆蜗杆 11扁杆扁杆 12继电器触点继电器触点 13时限调节螺杆时限调节螺杆 14速断电流调节螺钉速断电流调节螺钉 15衔铁衔铁 1
12、6动作电流调节插销动作电流调节插销112023-1-28u工作原理：当在继电器线圈中通入电流工作原理：当在继电器线圈中通入电流 时，在铁心中时，在铁心中产生主磁通产生主磁通 （分为（分为 和和 ），），在短路环中产生感应在短路环中产生感应电流电流 ，它又产生磁通，它又产生磁通 ，因此，因此KIK1K2Kk1KkI有短路环的磁极穿过铝盘的磁通为：有短路环的磁极穿过铝盘的磁通为：无短路环的磁极穿过铝盘的磁通为：无短路环的磁极穿过铝盘的磁通为：kK11kK221 在铝盘中感应电势产生涡流在铝盘中感应电势产生涡流 ，二者产生电磁力，二者产生电磁力 ；在铝盘中感应电势产生涡流在铝盘中感应电势产生涡流 ，
13、二者产生电磁力，二者产生电磁力 。1edI1emF22edI2emF因此，铝盘受到的合成电磁力为：因此，铝盘受到的合成电磁力为：221121sinKemememIKFFF则电磁转矩则电磁转矩 。21KIM 122023-1-28 铝盘在转矩铝盘在转矩M1作用下转动后，切割永久磁铁的磁通而在铝作用下转动后，切割永久磁铁的磁通而在铝盘中产生涡流，产生制动力矩盘中产生涡流，产生制动力矩 。nM 2感应系统的动作电流：感应系统的动作电流：指蜗杆与扇形齿轮相咬合时，线圈指蜗杆与扇形齿轮相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。所需要通入的最小电流。返回电流：返回电流：指使扇形齿轮脱离蜗杆返回到原来位置时的最指
14、使扇形齿轮脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。大电流。动作时间：动作时间：指从蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一指从蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一段时间。段时间。21MM 当当 时，铝盘匀速旋转；当铝盘受到的合力克服弹时，铝盘匀速旋转；当铝盘受到的合力克服弹簧的阻力时，蜗杆与扇形齿片相咬合，继电器动作。簧的阻力时，蜗杆与扇形齿片相咬合，继电器动作。132023-1-28电磁系统的速断电流：电磁系统的速断电流：指当通入继电器线圈的电流大到整指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，衔铁右端瞬时被吸定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合
15、。下，接点立即闭合。u 时限特性：如图时限特性：如图6-5所示。所示。ab段段“反时限特性反时限特性”（此（此时继电器铁心尚未饱和）；时继电器铁心尚未饱和）；bc段段“定时限定时限”（铁心已（铁心已达到饱和）；达到饱和）；de段段“速断特性速断特性”。图图6-5 感应型电流继电器的动作特性曲线感应型电流继电器的动作特性曲线说明：说明：“速断电流倍数速断电流倍数”是速断电流与感应元件动作电流之比。是速断电流与感应元件动作电流之比。142023-1-28u 动作电流与动作时限调节方法动作电流与动作时限调节方法感应系统的动作电流调节：感应系统的动作电流调节：改变线圈的匝数（级进调节）；改变线圈的匝数
16、（级进调节）；改变弹簧的拉力（平滑调节）。改变弹簧的拉力（平滑调节）。电磁系统动作电流调节：电磁系统动作电流调节：改变衔铁与电磁铁之间的气隙。改变衔铁与电磁铁之间的气隙。感应系统的动作时限：感应系统的动作时限：改变扇形齿轮顶杆行程的起点，使动改变扇形齿轮顶杆行程的起点，使动作特性上下移动。作特性上下移动。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（整（2，2.5，34.5，5，69，10A）。）。其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的28倍。倍。注意：继电器动作时限调节螺杆的标
17、度尺，是以注意：继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以10倍动作电流倍动作电流的动作时限的动作时限来标度的。来标度的。152023-1-28u GL型电流继电器的功能：兼有电磁型电流继电器、时型电流继电器的功能：兼有电磁型电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能。因此，可用间继电器、信号继电器和中间继电器的功能。因此，可用感应型电流继电器实现过电流保护和电流速断保护，从而感应型电流继电器实现过电流保护和电流速断保护，从而使保护接线大大简化。使保护接线大大简化。三、静态继电器三、静态继电器静态继电器又叫静态继电器又叫“固体固体”继电器，是以电子器件为主构继电器，是以电子器件为主构成的继
18、电器。成的继电器。静态继电器的静态继电器的“静态静态”是相对于电磁型继电器的是相对于电磁型继电器的“触点触点”动作而言的，它的信息传递是通过动作而言的，它的信息传递是通过“0、1”开关信息传递的。开关信息传递的。静态继电器包括晶体管型和集成电路型继电器两类。静态继电器包括晶体管型和集成电路型继电器两类。162023-1-281晶体管型电流继电器晶体管型电流继电器u晶体管型电流继电器的组成晶体管型电流继电器的组成：如图：如图6-6所示。所示。图图6-6 晶体管型过电流继电器原理接线图晶体管型过电流继电器原理接线图p当90时，继电器处于动作状态，此时p对单侧电源的三绕组变压器，一般应装设两套过电流
19、保护，如图6-54所示。p对多侧均有电源的三绕组变压器，应在三侧都装设独立的过电流保护，并且应在时限最短的电源侧加装方向元件，以保证动作的选择性。p油箱漏油引起的油面过低p该算法不受电网频率变化的影响。p图6-54 三绕组变压器过流保护配置说明图p采样保持器（S/H）：其作用是在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在A/D转换器进行转换的期间内保持其输出不变，以保证有较高的转换精度。p2幅值比较式功率方向继电器p电流元件的动作电流：应躲过变压器的额定电流，即p常用的保护功能算法有负序分量算法、继电器特性算法、相电流突变算法等（略）。p式中，Kcon为配合系数，取1.p图6-53
20、复合电压起动的过电流保护原理接线图p图6-22 三段式过电流保护的原理接线图和展开图p绝缘监视装置：发生单相接地故障时，利用母线电压互感器二次侧开口三角形端子上零序电压来起动过电压继电器，动作于信号。p例6-1（P186）p电容器组回路内的单相接地短路；p动作电流：躲过下一级相邻线路首端发生短路时，流过保护安装处的最大零序电流，即p时限特性：如图6-5所示。p若灵敏度能够满足要求，也可采用两相电流差接线方式。p5s延时后发出次要电动机跳闸脉冲及信号；172023-1-28u晶体管型电流继电器的动作情况晶体管型电流继电器的动作情况 当当IKIop时，时，UR3Ud，a点为正电位，点为正电位，V6
21、承受反向电压，承受反向电压，I6=0，VT1饱和导通，饱和导通，VT2截止，触发器输出电压截止，触发器输出电压 U0=E，继电器不动作继电器不动作。当当IK Iop时，时，UR3 Ud，a点电位由正变负，点电位由正变负，V6导通，导通，VT1基极电流减小基极电流减小VT1进入放大区进入放大区 VT1集电极电压集电极电压升高升高 VT2基极电流增大基极电流增大VT2进入放大区进入放大区 U0下降下降If减小减小 VT1基极电流进一步减小基极电流进一步减小VT1截止，截止，VT2导通，触发器输出电压导通，触发器输出电压 U0=0，继电器动作继电器动作。当当IKIre时，时，VT1又变为导通，又变为
22、导通，VT2又变为截止，触发器又变为截止，触发器又翻转到起始状态，又翻转到起始状态，继电器也随之复位继电器也随之复位。182023-1-282集成电路型电流继电器集成电路型电流继电器由集成电路构成的静态继电器，也是由电压形成回路、整由集成电路构成的静态继电器，也是由电压形成回路、整流滤波回路、逻辑回路和执行回路四部分组成，但在具体构流滤波回路、逻辑回路和执行回路四部分组成，但在具体构成时也有些差别。成时也有些差别。电压形成回路与晶体管继电器相同，整流滤波回路由运算电压形成回路与晶体管继电器相同，整流滤波回路由运算放大器构成，逻辑回路由放大器构成，逻辑回路由CMOS等数字电路构成。等数字电路构成
23、。为了减小直流电压的脉动系数，减轻滤波负担，在整流电为了减小直流电压的脉动系数，减轻滤波负担，在整流电路中采用的是由运算放大器构成的全波整流电路或裂相整流路中采用的是由运算放大器构成的全波整流电路或裂相整流电路。电路。为了消除暂态过程中非周期分量及各种谐波分量的影响，为了消除暂态过程中非周期分量及各种谐波分量的影响，滤波回路一般都采用高品质因数的带通有源滤波器。滤波回路一般都采用高品质因数的带通有源滤波器。192023-1-286.3 线路的电流电压保护线路的电流电压保护 一、保护装置的接线方式一、保护装置的接线方式 p 接线系数：接线系数：在继电保护回路中，流入继电器中的电流在继电保护回路中
24、，流入继电器中的电流IK与与对应电流互感器的二次电流对应电流互感器的二次电流I2的比值，称为接线系数，即的比值，称为接线系数，即2IIKKw 设电流互感器的变比为设电流互感器的变比为 ，保护装置的动作电，保护装置的动作电流为流为Iop，则相应的电流继电器的动作电流为，则相应的电流继电器的动作电流为21IIKiopiwKopIKKI.202023-1-281三相完全星形接线方式（图三相完全星形接线方式（图6-7）特点：特点：可以反映各种形式的故障，其接线系数可以反映各种形式的故障，其接线系数Kw=1。2三相不完全星形接线方式（图三相不完全星形接线方式（图6-8）特点：特点：可以反映除可以反映除B
25、相单相接地短路以外的所有故障，其接相单相接地短路以外的所有故障，其接线系数线系数Kw=1。图图6-7 三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式图图6-8 两相不完全星形接线方式两相不完全星形接线方式212023-1-283两相电流差接线方式（图两相电流差接线方式（图6-9）流入继电器中的电流等于流入继电器中的电流等于A、C两相电流互感器二次电流两相电流互感器二次电流之差，即之差，即 caKIII特点：特点：各种短路形式下的接线系各种短路形式下的接线系数不同，如数不同，如图图6-10所示。所示。正常运行或三相短路时：正常运行或三相短路时：发生发生A、C两相短路时：两相短路时：A、B或或B、C两相
26、短路时：两相短路时：3wK2wK1wK图图6-9 两相电流差接线方式两相电流差接线方式222023-1-28图图6-9 两相电流差接线方式在不同短路形式下的电流相量图两相电流差接线方式在不同短路形式下的电流相量图一般情况下：一般情况下：Why?!保护整定时取保护整定时取 ；灵敏度校验时取；灵敏度校验时取Kw 1。3wK232023-1-28 二、过电流保护二、过电流保护1.过电流保护的原理和组成过电流保护的原理和组成u定时限过电流保护的动作原理和组成（图定时限过电流保护的动作原理和组成（图6-11）图图6-11 定时限过电流保护的原理图和展开图定时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图）原理图
27、 b）展开图）展开图242023-1-28u反时限过电流保护的动作原理和组成（图反时限过电流保护的动作原理和组成（图6-12）图图6-12 反时限过电流保护的原理图和展开图反时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图）原理图 b）展开图）展开图252023-1-282.过电流保护装置的整定计算过电流保护装置的整定计算n动作电流：动作电流：Iop IL.max保护装置的动作电流保护装置的动作电流Iop应躲过线路的最大负荷电流应躲过线路的最大负荷电流IL.max，即即 保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置（见图保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置（见图6-13）。）。图图6-13 过
28、电流保护的计算示意图过电流保护的计算示意图262023-1-28 为此，要求装置保护的返回电流为此，要求装置保护的返回电流Ire必须躲过外部短路切必须躲过外部短路切除后流过保护装置的最大自起动电流除后流过保护装置的最大自起动电流 KstIL.max，即，即 IreKst IL.max考虑考虑IreIop，引入一个可靠系数，引入一个可靠系数Krel后，上式可改写为：后，上式可改写为：max.LstrelreIKKI因此，保护装置的动作电流为：因此，保护装置的动作电流为：max.LrestrelopIKKKI则继电器的动作电流为：则继电器的动作电流为：max.LirewstrelopiwKopIK
29、KKKKIKKI式中，式中，Krel取取1.151.25；Kre取取0.80.85；Kst取取1.53。p上式说明，故障线路的零序电流为所有非故障线路零序电流之和，其方向是从由线路流向母线。p在环网和双电源网中，功率方向相同的各线路保护第III段的动作电流和动作时间应相互配合。p电流继电器的常开触点与功率方向继电器的常开触点先按相串联，然后再三相并联连接。p该算法不受电网频率变化的影响。p动作时限：应按“阶梯原则”整定（见图6-14）pIdsq为一台电容器内部50%75%串联元件击穿时二次回路中的不平衡电流。p电动机的单相接地保护一般采用零序电流保护，如图6-59所示。p为保证重要电动机的自起
30、动，对不重要的电动机应装设低电压保护；p7标度盘（铭牌）8轴承p第段：为本线路的辅助保护，动作电流为 ，保护范围为 ，动作时间 为继电器的固有动作时间；p1输入量为正弦函数的算法p动作电流：躲过电容器投运时的冲击电流，即p图6-67 A/D转换器的双极性连接及波形图pa）原理图 b）展开图p短路功率从母线线路（为正）时，p图6-17 无时限电流速断保护的工作原理图p横联差动保护：用于保护双三角形接线电容器组的内部故障，其原理接线图如图6-62所示。p90 90p大接地电流系统的电力变压器，一般应装设接地（零序）保护，作为变压器和相邻元件接地短路的后备保护。pBCH-2型差动继电器（图6-49）
31、272023-1-28n动作时限：动作时限：应按应按“阶梯原则阶梯原则”整定（见图整定（见图6-14）ttt21s5.0ts7.0t 定时限过电流保护：定时限过电流保护：反时限过电流保护：反时限过电流保护：说明：说明：定时限过电流保护的动定时限过电流保护的动作时间取决于时间继电器预先作时间取决于时间继电器预先整定的时间，与短路电流的大整定的时间，与短路电流的大小无关；反时限过电流保护的小无关；反时限过电流保护的动作时间需要根据前后两级保动作时间需要根据前后两级保护的护的GL型电流继电器的动作型电流继电器的动作特性曲线来整定。特性曲线来整定。图图6-14 过电流保护整定说明图过电流保护整定说明图
32、a）电路）电路 b）定时限过电流保护的时限整定）定时限过电流保护的时限整定 c）反时限过电流保护的时限整定）反时限过电流保护的时限整定即即 282023-1-28 设设图图6-14a中，中，KA2的的10倍动作电流的动作时间已整定为倍动作电流的动作时间已整定为t2，则则KA1的的10倍动作电流的动作时间倍动作电流的动作时间t1的整定方法步骤如下（见的整定方法步骤如下（见图图6-15）：）：计算计算WL2首端的三相短路首端的三相短路电流电流Ik反应到反应到KA2中去的中去的电流值：电流值：kiwkIKKI)2()2()2(计算计算 对对KA2的动作电的动作电流流 的倍数，即的倍数，即)2(kI)
33、2(.KopI)2(.)2(2KopkIIn图图6-15 反时限过电流保护的动作时间整定反时限过电流保护的动作时间整定292023-1-28 确定确定KA2的实际动作时间的实际动作时间：由：由n2点点a点点 。2t 计算计算WL1首端的三相短路电流首端的三相短路电流Ik反应到反应到KA1中去的电流值：中去的电流值：kiwkIKKI)1()1()1(计算计算 对对KA2的动作电流的动作电流 的倍数，即的倍数，即)1(kI)1(.KopI)1(.)1(1KopkIIn 确定确定KA2的的10倍动作时间倍动作时间：由：由n1点和点和 找到交点找到交点b点，从点，从过点过点b所在的曲线上找出所在的曲线
34、上找出n=10时对应的时间时对应的时间t1即为所求。即为所求。1tttt21st7.0 计算计算KA1的实际动作时间：的实际动作时间：（取（取 ）302023-1-28n灵敏度校验：灵敏度校验：opksIIK)2(min.式中，式中，为系统最小运行方式下本线路末端（作近后备时）为系统最小运行方式下本线路末端（作近后备时）或相邻线路末端（作远后备时）的两相短路电流。或相邻线路末端（作远后备时）的两相短路电流。)2(min.kI作远后备时，要求作远后备时，要求Ks1.2；作近后备时，要求；作近后备时，要求 Ks1.31.5。n过电流保护的评价：过电流保护的评价：F优点：优点：既可作本级近后备，又可
35、作下级既可作本级近后备，又可作下级 远后备。远后备。F缺点：缺点：越靠近电源端，定时限过电流保护的动作时限反越靠近电源端，定时限过电流保护的动作时限反而越长，因此不能作为主保护；反时限过电流保护的接线而越长，因此不能作为主保护；反时限过电流保护的接线简单，但动作时限整定复杂。简单，但动作时限整定复杂。若灵敏度不满足要求，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。若灵敏度不满足要求，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。312023-1-28 三、低电压闭锁的过电流保护三、低电压闭锁的过电流保护（图（图6-16）保护装置有两个测量元件保护装置有两个测量元件:过电流继电器过电流继电器KA欠
36、电压继电器欠电压继电器KV 30.IKKKKIirewrelKopurerelwKopKKKUUmin.式中，式中，Uw.min为母线的最小工作电压，取为母线的最小工作电压，取 0.9UN；Kre取取1.25；Kre1取取1.11.2。u过电流继电器的过电流继电器的动作电流动作电流 u低电压继电器的低电压继电器的动作电压动作电压 图图6-16 低电压闭锁的过电流保护单相原理接线图低电压闭锁的过电流保护单相原理接线图322023-1-28 四、无时限电流速断保护四、无时限电流速断保护1无时限电流速断保护的作用原理与整定计算（图无时限电流速断保护的作用原理与整定计算（图6-17）曲线曲线1)()3
37、(max.lfIk曲线曲线2)()2(min.lfIk直线直线3无时限电流无时限电流速保护的动作电流。速保护的动作电流。n动作电流：动作电流：躲过本保躲过本保护区末端护区末端B处的最大短处的最大短路电流路电流 ，即，即)3(max.BkI)3(max.BkrelopIKI式中，式中，Krel取取1.21.3。图图6-17 无时限电流速断保护的工作原理图无时限电流速断保护的工作原理图332023-1-28n灵敏度校验：灵敏度校验：要求其要求其最小保护范围最小保护范围lmin不小于线路全长的不小于线路全长的15%20%。也可以按本线路首端的最小两相短路电流来校验保护的灵也可以按本线路首端的最小两相
38、短路电流来校验保护的灵敏度，以保护敏度，以保护1为例，其灵敏系数为：为例，其灵敏系数为：opAkSIIK)2(min.2.02无时限电流速断保护的原理接线无时限电流速断保护的原理接线图（图图（图6-18）n无时限电流速断保护的评价：无时限电流速断保护的评价：F优点：优点：简单可靠，动作迅速；简单可靠，动作迅速；F缺点：缺点：不能保护线路全长，有不能保护线路全长，有保护死区。保护死区。图图6-18 无时限电流速断保无时限电流速断保护的单相原理接线图护的单相原理接线图若灵敏度不满足若灵敏度不满足要求，可采用电要求，可采用电流电压联锁保护流电压联锁保护342023-1-28 五、电流电压联锁速断保护
39、五、电流电压联锁速断保护（图（图6-19）n 整定原则：和无时限电流速整定原则：和无时限电流速断保护一样，按躲过线路末端断保护一样，按躲过线路末端故障来整定。通常按经常运行故障来整定。通常按经常运行方式下方式下电流元件和电压元件的电流元件和电压元件的保护范围相等保护范围相等来进行整定计算。来进行整定计算。设经常运行方式下的保护设经常运行方式下的保护区为区为 ，则，则Ll75.01lxXEISSop1电流继电器的电流继电器的动作电流动作电流为：为：图图6-19 电流电压联锁速断保护原理说明图电流电压联锁速断保护原理说明图352023-1-28电压继电器的电压继电器的动作电压动作电压为：为：lxI
40、Uopop13当下一级线路首端当下一级线路首端发生短路时：发生短路时：整整套套保保护护不不动动作作不不会会动动作作可可能能动动作作，但但最最小小运运行行方方式式下下，不不会会动动作作可可能能动动作作，但但最最大大运运行行方方式式下下，KAKVKVKA保护范围由电保护范围由电流继电器决定流继电器决定保护范围由电保护范围由电压继电器决定压继电器决定 可见，在这两种情况下都能保证选择性，且保护范围均比可见，在这两种情况下都能保证选择性，且保护范围均比正常情况下的保护范围小。正常情况下的保护范围小。由由图图6-19知，电流电压联锁速断保护的最小保护范围比知，电流电压联锁速断保护的最小保护范围比无时限电
41、流速断保护的保护范围大，即无时限电流速断保护的保护范围大，即 ，所以灵敏度，所以灵敏度比无时限速断保护高。比无时限速断保护高。1ll 362023-1-28 六、带时限电流速断保护六、带时限电流速断保护（图（图6-20）n动作电流：动作电流：躲过相邻躲过相邻线路无时限电流速断保线路无时限电流速断保护的动作电流，即护的动作电流，即2.1.oprelopIKI式中，式中，Krel取取1.11.2。n动作时限：动作时限：ttt21n灵敏度校验：灵敏度校验：opBksIIK)2(min.1.31.5图图6-20 带时限电流速断保护的工作原理图带时限电流速断保护的工作原理图若灵敏度不满足要若灵敏度不满足
42、要求，可与下一级相求，可与下一级相邻线路的带时限电邻线路的带时限电流速断保护相配合流速断保护相配合p电容器组回路内的单相接地短路；p第I段：保护范围为本线路全长的80%85%，动作时限为继电器本身的固有时间。p保护安装设处母线A、B的零序电压分别为p三、对继电保护的基本要求pbc段“定时限”（铁心已达到饱和）；pfi为电流互感器的10%误差，取0.p因此，可用感应型电流继电器实现过电流保护和电流速断保护，从而使保护接线大大简化。p外部接地故障引起的中性点过电压p当铝盘受到的合力克服弹簧的阻力时，蜗杆与扇形齿片相咬合，继电器动作。p式中，Ku为为电压互感器的变比；p图6-1 继电保护装置组成方框
43、图p衡量一个算法优劣的标准有：p对故障线路WL3而言，C相中有 从线路流向母线，B、C相中有 从母线流向线路，所以，故障线路始端所反应的零序电流为：p电流元件的动作电流：应躲过变压器的额定电流，即p当速饱和变流器的一次线圈中流过只有周期分量电流时，在二次线圈中感应的电势很大，故周期分量容易变换到二次侧（图6-48a）。p非故障线路的C相对地电容电流为零，只有A相和B相有电容电流；p功率方向继电器接入的电流和电压如表6-1所示。p确定非基本侧平衡线圈匝数p图6-28 相位比较与幅值比较的对应关系p则 ；372023-1-28 七、三段式过电流保护七、三段式过电流保护 由由无时限电流速断保护无时限
44、电流速断保护（第（第段）、段）、带时限电流速断带时限电流速断保护保护（第（第段）和段）和定时限过电流保护定时限过电流保护（第（第段）配合构成的段）配合构成的一整套保护，称为三段式过电流保护。一整套保护，称为三段式过电流保护。1.三段式过电流保护的保护范围及时限配合（三段式过电流保护的保护范围及时限配合（图图6-21）v第第段：段：为本线路的辅助保护，动作电流为为本线路的辅助保护，动作电流为 ，保护范，保护范围为围为 ，动作时间，动作时间 为继电器的固有动作时间；为继电器的固有动作时间；1.opI1l1tv第第段：段：为本线路的辅助保护，动作电流为为本线路的辅助保护，动作电流为 ，保护范，保护范
45、围为围为 ，动作时间，动作时间 ；ttt211.opI1lv第第段：段：作为本线路的近后备和相邻线路保护的远后备，作为本线路的近后备和相邻线路保护的远后备，动作电流为动作电流为 ，保护范围为，保护范围为 ，动作时限，动作时限 。1.opI1lttt21382023-1-28图图6-21 三段式过电流保护的保护范围及时限配合三段式过电流保护的保护范围及时限配合392023-1-282.三段式过电流保护的构成（图三段式过电流保护的构成（图6-22）F第第I段：段：由由KA1、KA2、KM和和KS1组成；组成；F第第II段：段：由由KA3、KA4、KT1和和KS2组成；组成；F第第III段：段：由由
46、KA5、KA6、KA7、KT2和和KS3组成。组成。例例6-1（P186）图图6-22 三段式过电流保护的原理接线图和展开图三段式过电流保护的原理接线图和展开图a）原理接线图）原理接线图 b）展开图）展开图402023-1-286.4 电网的方向电流保护电网的方向电流保护 一、方向电流保护的基本原理一、方向电流保护的基本原理1.问题的提出（图问题的提出（图6-23）k1点短路时要求点短路时要求：t5 t4 k2点短路时要求点短路时要求：t5 t4两者矛盾两者矛盾装方向保护装方向保护图图6-23 双侧电源供电网络双侧电源供电网络412023-1-28保护原理：保护原理：双电源系统中的过电流保护一
47、定要装设方向保护。双电源系统中的过电流保护一定要装设方向保护。并规定：并规定：短路功率从短路功率从母线母线线路线路（为正）时，（为正）时，短路功率从短路功率从线路线路母线母线（为负）时，（为负）时，保护动作保护动作保护不动作保护不动作单方向过电流保护的动作时间按阶梯原则进行配合。单方向过电流保护的动作时间按阶梯原则进行配合。图图6-23中，应满足中，应满足t1t3 t5和和t6t4t2。同一母线两侧的保护，时限长的可不装方向保护，时限相同一母线两侧的保护，时限长的可不装方向保护，时限相同时都要装方向保护。同时都要装方向保护。422023-1-282.方向过电流保护的单相原理接线图（图方向过电流
48、保护的单相原理接线图（图6-24）主要由方向元件、电流元件、时间元件和信号元件等组成。主要由方向元件、电流元件、时间元件和信号元件等组成。图图6-24 方向过电流保护的单相原理接线图方向过电流保护的单相原理接线图图中方向元件图中方向元件KP和电流元件和电流元件KA的触点串的触点串联，只有当两联，只有当两个元件都动作个元件都动作时，保护才能时，保护才能动作跳闸。动作跳闸。432023-1-28 二、功率方向继电器的工作原理二、功率方向继电器的工作原理1相位比较式功率方向继电器相位比较式功率方向继电器 对对图图6-25a所中的保护所中的保护1而言：而言：k1点短路时，短路电流从母线流向线路（为正）
49、，点短路时，短路电流从母线流向线路（为正），1K0 90 功率方向继电器动作。功率方向继电器动作。k2点短路时，短路电流从线路流向母线（为负），点短路时，短路电流从线路流向母线（为负），2K180 270功率方向继电器不动作。功率方向继电器不动作。则功率方向继电器的动作方程为：则功率方向继电器的动作方程为：KKIUarg 90 90 其动作特性可用其动作特性可用图图6-26a所示的相量图表示。所示的相量图表示。442023-1-28图图6-25 功率方向继电器工作原理的分析功率方向继电器工作原理的分析a）网络接线）网络接线 b）正方向）正方向k1点短路相量图点短路相量图 c）反方向）反方向k2
50、点短路相量图点短路相量图 实际应用中，为使正方向短路时功率方向继电器的测量功实际应用中，为使正方向短路时功率方向继电器的测量功率最大，可以调整继电器应的内角率最大，可以调整继电器应的内角（为为30或或45），此），此时，功率方向继电器的动作方程为：时，功率方向继电器的动作方程为：452023-1-28图图6-26 功率方向继电器的动作范围功率方向继电器的动作范围KKIUarg 90-90-上式表明，继电器的动作特性需逆时针转动上式表明，继电器的动作特性需逆时针转动角，如图角，如图6-26b所示。所示。s图中，图中，为最大灵敏角。为最大灵敏角。462023-1-28 相位比较式功率方向继电器也可
