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1、,第7章 供配电系统的继电保护,7.1继电保护装置的概念,7.2高压配电电网的继电保护,7.3电力变压器的继电保护,7.4低压配电系统的保护,7.5电子技术在继电保护中的应用,小结,7.1 继电保护装置的概念,711 继电保护装置的任务 1.故障时跳闸 在供电系统出现短路故障时，作用于前方最近保护装置动作控制保护装置，使之迅速跳闸，切除故障部分，恢复其它无故障部分的正常运行，同时发出信号，以便提醒值班人员检查，及时消除故障。2.异常状态发出报警信号 在供电系统出现不正常工作状态，如过负荷或有故障苗头时发出报警信号，提醒值班人员注意并及时处理，以免发展为故障。,712 断电保护装置的基本要求 1
2、.选择性继电保护动作的选择性是指在供电系统发生故障时，只使电源一侧距离故障点最近的继,图7-1 继电保护装置动作选择性示意图,7.1 继电保护装置的概念,电保护装置动作，通过开关电器将故障切除，而非故障部分仍然正常运 行。如图7-1，当k-1点发生短路时，则继电保护装置动作只应使断路器1QF跳闸，切除电动机M。而其它断路器都不跳闸。,2.速动性 当系统内发生短路故障时，保护装置应尽快动作，快速切除故障。,3.可靠性 指保护装置该动作时就应该动作（不拒动）,不该动作时不误动.,7.1 继电保护装置的概念,图 7-2继电保护装置框图,7.1 继电保护装置的概念,2 常用的保护继电器继电器的分类按其
3、应用，有控制继电器和保护继电器两大类，机床控制电路应用的继电器多属于控制继电器；供电系统中应用的继电器多属于保护继电器。在供电系统中常用的保护继电器，有电磁型继电器、感应型继电器以及晶体管继电器。前两种是机电式继电器，它们工作可靠，而且有成熟的运行经验，所以目前仍普遍使用。晶体管继电器具有动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、无机械惯性、寿命长等一系列优点，但由于晶体管元件的特性受环境温度变化影响大，元件的质量及运行维护的水平都影响到保护装置的可靠性，目前国内较少采用。电力系统中已向集成电路和微机保护发展。这里主要介绍以机电式保护继电器。,7.1 继电保护装置的概念,图-4 DL10系列电磁式电流
4、继电器的内部结线和图形符号 a)DL-11型结线 b)DL-12型结线 c)DL-13型结线d)集中表示的图形符号 e)分开表示的图形符号,7.1 继电保护装置的概念,图7-5电磁式电流继电器的定时限特性,7.1 继电保护装置的概念,图7-7 DS-110、120系列时间继电器的内部结线和图形符号,3).电磁式信号继电醒器供电系统中常用的DX-11型电磁式信号继电器，有电流型和电压型两种，电流型可串联在二次回路中而不影响其他二次元件的动作。电压型必须并联在二次回路内。,7.1 继电保护装置的概念,4).电磁式中间继电器电磁式中间继电器常用在保护装置的出口回路中，用来接通断路器的跳闸回路，故又称
5、为出口继电器。工厂供电系统中常用的DZ-10系列中间继电器的内部结线和图形符号如图7-9所示，,7.1 继电保护装置的概念,7.1 继电保护装置的概念,7.1 继电保护装置的概念,7.1 继电保护装置的概念,图7-13感应式电流继电器的反时限特性,7.1 继电保护装置的概念,7.1 继电保护装置的概念,7.1 继电保护装置的概念,电保护装置中，既能作为起动元件，又能实现延时、给出信号和直接接通跳闸回路；既能实现带时限的过电流保护，又能同时实现电流速断保护，从而使保护装置时元件减少，接线简单。此外，感应式电流继电器采用交流操作电源，可减少投资。因而在6lOkV供电系统中应用广泛。,至于晶体管式继
6、电器完全可以利用电子元件模拟上述的特性，国内已有定型产品，兹不赘述。,图714 系列感应式电流的电流时间特性曲线图,7.1 继电保护装置的概念,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,图7-16 两相两继电器式结线图 图7-17 两相一继电器式结线图,7.2 高压配电电网的继电保护,2、两相一继电器式结线(见图7-17)这种结线，又称两相电流差结线，或两相交 叉结线。正常工作和三相短路时，流人继电器的电流 为A相和C相两相电流互感器二次电流的相量差，即，而量值上，如图7-18a所示。在A、C两相短路时，流进继电器的电流为电流互感器二次侧电流的2倍，如图7-18b所示。在
7、A、B或B、C两相短路时，流进电流继电器的电流等于电流互感器二次侧的电流，如图7-18c所示。,7.2 高压配电电网的继电保护,可见，两相电流差结线的结线系数与一次电路发生短路的形式有关，不同的短路形式，其结线系数不同。,7.2 高压配电电网的继电保护,当一次电路发生相间短路时，电流继电器KAl、KA2中至少一个瞬时动作，闭合其动合触点，使时间继电器KT起动。KT经过整定限时后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器(电流型)KS和中间继电器KM动作。KM动作后，其触点接通断路器的跳闸线圈YR的回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。与此同时，KS动作，其信号指示牌掉下，接通灯光和音响信号。在断路器
8、跳闸时，QF的辅助触点随之断开跳闸回路，以切断其回路中的电流，在短路故障被切除后，继电保护装置中除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可手动复位。,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,QF-高压断路器 TA-电流互感器 TV-电压互感器 KA-电流继电器 KM-中间继电器 KS-信号继电器 KV-低电压继电器 YR-断路器跳闸线圈,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7
9、.2 高压配电电网的继电保护,例7-3 试整定例7-1所示GL-15/10型电流继电器的电流速断倍数,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,7.2 高压配电电网的继电保护,(A),（7-16）,式中,7.3 电力变压器的继电保护,7.3.1 概述,1、高压侧为610KV的车间变电所的主变压器，通常装设有带时限的过电流保护和电流速断保护。如果过电流保护的动作时间范围为0.5-0.7s，也可不装设电流速断保护。2、容量在800KVA及以上的油浸式变压器（如安装在车间内部，则容量在400及以上时），还需装设瓦斯
10、保护。,3、并列运行的变压器容量（单台）在400KVA及以上，以及虽为单台运行但又作为备用电源用的变压器有可能过负荷时，还需装设过负荷保护，但过负荷保护只动作于信号，而其他保护一般动作于跳闸。,4、是如果单台运行的变压器容量在10000KVA及以上、两台并列运行的变压器容量（单台）在6300KVA及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器，一般应装设过电流保护，电流速断保护和瓦斯保护。本节只介绍中小型工厂常用的610KV配电变压器的继电保护，包括过电流保护、电流速断保护和过负荷保护，着重介绍变压器的瓦斯保护。,7.3 电力变压器的继电保
11、护,7.3.2 变压器的瓦斯保护,7.3 电力变压器的继电保护,在变压器正常工作时，瓦斯继电器的上下油杯中都是充满油的，油杯因其平衡锤的作用使其上下触点都是断开的。当变压器油箱内部发生轻微故障致使油面下降时，上油杯因其中盛有剩余的油使其力矩大于平衡锤的力矩而降落，从而使上触点接通，发出报警信号，这就是轻瓦斯动作。当变压器油箱内部发生严重故障时，由于故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕，在油流经过瓦斯继电器时，冲击挡板，使下油杯降落，从而使下触点接通，直接动作于跳闸。这就是重瓦斯动作。,如果变压器出现漏油，将会引起瓦斯继电器内的油也慢慢流尽。这时继电器的上油杯先降落，
12、接通上触点，发出报警信号，当油面继续下降时，会使下油杯降落，下触点接通，从而使断路器跳闸。,瓦斯继电器只能反映变压器内部的故障，包括漏油、漏气、油内有气、匝间故障、绕组相间短路等。而对变压器外部端子上的故障情况则无法反映。因此，除设置瓦斯保护外，还需设置过流、速断或差动等保护。,7.3.3 变压器的过电流保护、电流速断保护和过负荷保护,1、变压器的过电流保护,7.3 电力变压器的继电保护,变压器的过电流保护装置一般都装设在变压器的电源侧。无论是定时限还是反时限，变压器过电流保护的组成和原理与电力线路的过电流保护完全相同。,变压器过电流保护的动作时间，也按“阶梯原则”整定。但对车间变电所来说，由
13、于它属于电力系统的终端变电所，因此其动作时间可整定为最小值0.5s。,变压器过电流保护的灵敏度，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式时发生两相短路(换算到高压侧的电流值)来校验。其灵敏度的要求也与线路过电流保护相同，即 1.5；当作为后备保护时可以 1.2,7.3 电力变压器的继电保护,7.3 电力变压器的继电保护,例7-5 某降变压电所装有一台100.4kV、1000kVA的电力变压器。已知变压器低压母线三相短路电流=13kA，高压侧继电保护用电流互感器电流比为1005，继电器采用GL-25型，接成两相两继电器式。试整定该继电器的反时限过电流保护的动作电流、动作时间及电流速断保护的速断电流倍
14、数。,7.3 电力变压器的继电保护,（2)过电流保护动作时间的整定 考虑此为终端变电所的过电流保护，故其10倍动作电流的动作时间整定为最小值0.5s。,7.3 电力变压器的继电保护,7.3.4 变压器低压侧的单相短路保护,1、低压侧装设三相均带过电流脱扣器的低压断路器 2、低压侧三相装设熔断器保护 护单相短路，但由于熔断器熔断后更换熔体需要一在变压器中性点引出线上装设零序过电流保护 如图7-35所示。,图7-35变压器的零序过电流保护,QF-高压断路器 TNA-零序电流互感器 KA-电流继电器 YR-断路跳闸线圈,7.3 电力变压器的继电保护,7.3 电力变压器的继电保护,图739变压器差动保
15、护的单相原理电路图,7.3 电力变压器的继电保护,综上所述，变压器差动保护的工作原理是：正常工作或外部故障时，流入差动继电器的电流为不平衡电流，在适当选择好两侧电流互感器的变压比和结线方式的条件下，该不平衡电流值很小，并小于差动保护的动作电流，故保护不动作；在保护范围内发生故障，流入继电器的电流大于差动保护的动作电流，差动保护动作于跳闸。因此它不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上进行配合，可以构成无延时速动保护。其保护范围包括变压器绕组内部及两侧套管和引出线上所出现的各种短路故障。,(3)动作电流应大于变压器最大负荷电流,防止在电流互感器二次回路断线且变压器处于最大负荷时，差动保护误动作
16、，因此不,7.3 电力变压器的继电保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,图7-41熔断器熔体的安秒特性曲线,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,例7-6 图7-42b的虚线框内是某车间部分的配电系统图。其负荷分布如下表，各电动机均属轻负荷起动，试选定各熔断器的额定电流及导线截面。,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,图745 例6-7的供
17、电系统图,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,7.4 低压配电系统的保护,75电子技术在继电保护中的应用,晶体管继电保护装置与机电型继电保护装置相比，具有动作速度快、灵敏度高、功率消耗低、体积小、重量轻、调试比较简单以及易于适应新的复杂保护技术等优点，但是它也存在抗干扰性差、元件较易损坏及可能因元件性能不稳定而导致误动作等缺点。,我国供电系统中目前仍采用机电型继电保护为主。但随着电子技术的进一步发展和晶体管继电保护技术的不断完善，晶体管继电保护乃至采用微型计算机的继电保护和自动装置必将在工厂供电系统中逐步得到推广应用。,电路由电压形成回路、启动回路、时限回路、信号出口回路组
18、成。框图如图7-46。电路原理分析略。,图7-46 晶体管定时限过电流保护和电流速断保护框图,小 结,1、继电保护装置的任务、要求、常用的保护及电器及保护装置的接线方式。继电保护装置的任务是，在供电系统出现短路故时，保护装置动作，切除故障；在供电系统出现异常情况时，发出报警信号，及时处理，以免发展为故障。对继电保护的要求要具有选择性、速动性、可靠性和灵敏度。继电保护常用的继电器，有 电磁式DL型和感应式GL型，其中DL型用直流电源，用于定时限保护装置中；GL型用交流电源，用于反时限保护装置中。保护装置的接线方式，指电流互感器与过电流继电器之间的连接方式。有两相两继电器和两相一继电器两种方式。两相两继电器接线无论发生何种相间短路，接线系数KW都等于1，两相一继电器，不同形式的相间短路，其接线系数不同，但简单经济，在车间变压器、高压线路的保护中仍有采用。,小 结,3、电力线路的单相接地保护，分无选择性的单相接地保护和有选择性单相接地保护。无选择性的单相接地保护，装绝缘监测装置；有选择性的单相接地保护，装零序电流互感器。,小 结,
