供配電系統(tǒng)繼電保護

1、供配電系統(tǒng)繼電保護1 第第7章章 工廠供配電系統(tǒng)的工廠供配電系統(tǒng)的 繼電保護繼電保護 繼電保護防止因短路故障或不正常運行狀態(tài)造繼電保護防止因短路故障或不正常運行狀態(tài)造 成電氣設(shè)備或供配電系統(tǒng)的損壞，提高供電可成電氣設(shè)備或供配電系統(tǒng)的損壞，提高供電可 靠性，因此，電保護是變電所二次回路的重要靠性，因此，電保護是變電所二次回路的重要 組成部分，也是供電設(shè)計的主要內(nèi)容本章講組成部分，也是供電設(shè)計的主要內(nèi)容本章講 述繼電保護的基本知識和理論，繼電保護的整述繼電保護的基本知識和理論，繼電保護的整 定計算方法。定計算方法。 供配電系統(tǒng)繼電保護2 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 7.1.1 繼

2、電保護的任務(wù)繼電保護的任務(wù) 繼電保護的任務(wù)是：繼電保護的任務(wù)是： 1自動地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備從供自動地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備從供 配電系統(tǒng)中切除，使其它非故障部分迅速恢復(fù)正配電系統(tǒng)中切除，使其它非故障部分迅速恢復(fù)正 常供電。常供電。 2正確反應(yīng)電器設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)正確反應(yīng)電器設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，發(fā)出預(yù) 告信號，以便運行人員采取措施，恢復(fù)電器設(shè)備告信號，以便運行人員采取措施，恢復(fù)電器設(shè)備 的正常運行。的正常運行。 3與供配電系統(tǒng)的自動裝置（如自動重合閘裝置，與供配電系統(tǒng)的自動裝置（如自動重合閘裝置， 備用電源自動投入裝置等）配合，提高供配電系備用電源自動投入裝置

3、等）配合，提高供配電系 統(tǒng)的供電可靠性。統(tǒng)的供電可靠性。 供配電系統(tǒng)繼電保護3 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 7.1.2 對繼電保護的要求對繼電保護的要求 根據(jù)繼電保護的任務(wù)，繼電保護應(yīng)滿足選擇性、可根據(jù)繼電保護的任務(wù)，繼電保護應(yīng)滿足選擇性、可 靠性、速動性和靈敏性的要求?？啃?、速動性和靈敏性的要求。 1選擇性選擇性 當供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，當供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作， 只切除故障設(shè)備，使停電范圍最小，保證系統(tǒng)中無只切除故障設(shè)備，使停電范圍最小，保證系統(tǒng)中無 故障部分仍正常工作。故障部分仍正常工作。 供配電系統(tǒng)繼電保護4 7.1 繼電保護

4、的基本知識繼電保護的基本知識 在在圖圖7-1所示系統(tǒng)所示系統(tǒng)中，在中，在K點發(fā)生短路故障，應(yīng)由離點發(fā)生短路故障，應(yīng)由離 故障點最近的保護裝置故障點最近的保護裝置3動作，使斷路器動作，使斷路器3QF跳閘，跳閘， 將故障線路將故障線路3WL切除，線路切除，線路1WL和和2WL仍繼續(xù)運仍繼續(xù)運 行。行。 2可靠性可靠性 繼電保護在其所規(guī)定的保護范圍內(nèi)，發(fā)生故障或不繼電保護在其所規(guī)定的保護范圍內(nèi)，發(fā)生故障或不 正常運行狀態(tài)，要準確動作，不應(yīng)該拒動作；發(fā)生正常運行狀態(tài)，要準確動作，不應(yīng)該拒動作；發(fā)生 任何保護不應(yīng)該動作的故障或不正常運行狀態(tài)，不任何保護不應(yīng)該動作的故障或不正常運行狀態(tài)，不 應(yīng)誤動作。如圖

5、應(yīng)誤動作。如圖7-1所示系統(tǒng)所示系統(tǒng)K點發(fā)生短路，保護點發(fā)生短路，保護3 不應(yīng)該拒動作，保護不應(yīng)該拒動作，保護1和保護和保護2不應(yīng)該誤動作。不應(yīng)該誤動作。 供配電系統(tǒng)繼電保護5 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 3速動性速動性 發(fā)生故障時，繼電保護應(yīng)該盡快地動作切除故障，發(fā)生故障時，繼電保護應(yīng)該盡快地動作切除故障， 減小故障引起的損失，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。減小故障引起的損失，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 4靈敏性靈敏性 靈敏性是指繼電保護在其保護范圍內(nèi)，對發(fā)生故障靈敏性是指繼電保護在其保護范圍內(nèi)，對發(fā)生故障 或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在繼電保護的保護或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在繼電

6、保護的保護 范圍內(nèi)，不論系統(tǒng)的運行方式、短路的性質(zhì)和短路范圍內(nèi)，不論系統(tǒng)的運行方式、短路的性質(zhì)和短路 的位置如何，保護都應(yīng)正確動作。繼電保護的靈敏的位置如何，保護都應(yīng)正確動作。繼電保護的靈敏 性通常用靈敏度性通常用靈敏度KS來衡量，靈敏度愈高，反應(yīng)故障來衡量，靈敏度愈高，反應(yīng)故障 的能力愈強。靈敏度的能力愈強。靈敏度KS按下式計算：按下式計算： 供配電系統(tǒng)繼電保護6 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 供配電系統(tǒng)繼電保護7 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 工廠常用保護裝置的類型工廠常用保護裝置的類型 （1）繼電保護。繼電保護是用各種不同類型的繼）繼電保護。繼電保護是用各

7、種不同類型的繼 電器按一定方式連接和組合，構(gòu)成繼電保護裝置。電器按一定方式連接和組合，構(gòu)成繼電保護裝置。 當系統(tǒng)出現(xiàn)事故或故障時，檢測出并使相應(yīng)的高當系統(tǒng)出現(xiàn)事故或故障時，檢測出并使相應(yīng)的高 壓斷路器跳閘，將故障部分切除，或給出報警信壓斷路器跳閘，將故障部分切除，或給出報警信 號。繼電保護適用于要求供電可靠性較高的高壓號。繼電保護適用于要求供電可靠性較高的高壓 供電系統(tǒng)中。供電系統(tǒng)中。 （2）熔斷器保護。熔斷器保護廣泛適用于高、低）熔斷器保護。熔斷器保護廣泛適用于高、低 壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡單經(jīng)濟，在供電系統(tǒng)中壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡單經(jīng)濟，在供電系統(tǒng)中 應(yīng)用得相當普遍。但是它的斷流能力較小，

8、選擇應(yīng)用得相當普遍。但是它的斷流能力較小，選擇 性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復(fù)供性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復(fù)供 電，因此在要求供電可靠性較高的場所不宜用。電，因此在要求供電可靠性較高的場所不宜用。 供配電系統(tǒng)繼電保護8 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 （3）低壓斷路器保護。這種保護又稱低壓自動開）低壓斷路器保護。這種保護又稱低壓自動開 關(guān)保護。由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠關(guān)保護。由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠 進行過電流、過負載、失電壓和欠電壓保護等，進行過電流、過負載、失電壓和欠電壓保護等， 而且可作為控制開關(guān)進行操作，因此在對供電可而且可作為控

9、制開關(guān)進行操作，因此在對供電可 靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛 應(yīng)用。應(yīng)用。 供配電系統(tǒng)繼電保護9 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 7.1.3 繼電保護的基本工作原理繼電保護的基本工作原理 繼電保護的種類很多，但是其工作原理基本相同，繼電保護的種類很多，但是其工作原理基本相同， 它主要由測量、邏輯和執(zhí)行三部分組成，它主要由測量、邏輯和執(zhí)行三部分組成，如圖如圖7-2 所示。所示。 比較 供配電系統(tǒng)繼電保護10 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 1測量部分測量部分 測量部分測量被保護設(shè)備的某物理量，和保護裝置的測量部分

10、測量被保護設(shè)備的某物理量，和保護裝置的 整定值進行比較，判斷被保護設(shè)備是否發(fā)生故障，保整定值進行比較，判斷被保護設(shè)備是否發(fā)生故障，保 護裝置是否應(yīng)該起動。護裝置是否應(yīng)該起動。 2邏輯部分邏輯部分 邏輯部分根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的邏輯部分根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的 順序，使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，輸出信號順序，使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，輸出信號 到執(zhí)行部分。到執(zhí)行部分。 3執(zhí)行部分執(zhí)行部分 執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分的輸出信號驅(qū)動保護裝置動作，執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分的輸出信號驅(qū)動保護裝置動作， 使斷路器跳閘或發(fā)出信號。使斷路器跳閘或發(fā)出信號。 供配電系統(tǒng)繼電保護11

11、 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 7.1.4 電流保護的接線方式和接線系數(shù)電流保護的接線方式和接線系數(shù) 電流保護的接線方式是指電流保護中的電流繼電電流保護的接線方式是指電流保護中的電流繼電 器與電流互感器二次繞組的連接方式。為了便于器與電流互感器二次繞組的連接方式。為了便于 分析和保護的整定計算，引入接線系數(shù)分析和保護的整定計算，引入接線系數(shù)Kw，它是，它是 流入繼電器的電流流入繼電器的電流IKA與電流互感器二次繞組電流與電流互感器二次繞組電流 I2的比值，即的比值，即 供配電系統(tǒng)繼電保護12 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 1三相三繼電器接線方式三相三繼電器接線方

12、式 能反應(yīng)各種短路故障，流入繼電器的電流與電能反應(yīng)各種短路故障，流入繼電器的電流與電 流互感器二次繞組電流相等，其接線系數(shù)在任何流互感器二次繞組電流相等，其接線系數(shù)在任何 短路情況下均等于短路情況下均等于1。這種接線方式主要用于高壓。這種接線方式主要用于高壓 大接地電流系統(tǒng)，保護相間短路和單相短路。大接地電流系統(tǒng)，保護相間短路和單相短路。 1 w K 所用保護元件最多所用保護元件最多 所有短路電流都會通過繼電器所有短路電流都會通過繼電器 反映出來，產(chǎn)生相應(yīng)的保護動作。反映出來，產(chǎn)生相應(yīng)的保護動作。 電路電路 特點特點 供配電系統(tǒng)繼電保護13 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 2兩相

13、兩繼電器接線方式兩相兩繼電器接線方式 不能反應(yīng)單相短路，只能反應(yīng)相間短路，其接線不能反應(yīng)單相短路，只能反應(yīng)相間短路，其接線 系數(shù)在各種相間短路時均為系數(shù)在各種相間短路時均為1。此接線方式主要用。此接線方式主要用 于小接地電流系統(tǒng)作相間短路保護用。于小接地電流系統(tǒng)作相間短路保護用。 電路電路 特點特點 所用元件較少所用元件較少 未接互感器的單相短路故未接互感器的單相短路故 障不能保護障不能保護 供配電系統(tǒng)繼電保護14 7.1 繼電保護的基本知識繼電保護的基本知識 3兩相一繼電器接線方式兩相一繼電器接線方式 可反應(yīng)各種相間短路，但其接線系數(shù)隨短路種類不同而不可反應(yīng)各種相間短路，但其接線系數(shù)隨短路種

14、類不同而不 同，保護靈敏度也不同，主要用于高壓電動機的保護。同，保護靈敏度也不同，主要用于高壓電動機的保護。 電路電路 特點特點 流入繼電器的電流為兩相電流互感流入繼電器的電流為兩相電流互感 器二次側(cè)電流之差器二次側(cè)電流之差 不同短路電流通過繼電器有不同的不同短路電流通過繼電器有不同的 靈敏度。靈敏度。 不能反應(yīng)出第三相（不能反應(yīng)出第三相（B B相）的單相相）的單相 接地短路故障接地短路故障 供配電系統(tǒng)繼電保護15 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 按繼電器的結(jié)構(gòu)原理分，有電磁式、感應(yīng)式、數(shù)字式、按繼電器的結(jié)構(gòu)原理分，有電磁式、感應(yīng)式、數(shù)字式、

15、 微機式等繼電器。微機式等繼電器。 按繼電器反應(yīng)的物理量分，有電流繼電器、電壓繼電按繼電器反應(yīng)的物理量分，有電流繼電器、電壓繼電 器、功率方向繼電器、氣體繼電器等。器、功率方向繼電器、氣體繼電器等。 按繼電器反應(yīng)的物理量變化分，有過量繼電器和欠量按繼電器反應(yīng)的物理量變化分，有過量繼電器和欠量 繼電器，如過電流繼電器、欠電壓繼電器。繼電器，如過電流繼電器、欠電壓繼電器。 按繼電器在保護裝置中的功能分，有起動繼電器、時按繼電器在保護裝置中的功能分，有起動繼電器、時 間繼電器、信號繼電器和中間繼電器等。間繼電器、信號繼電器和中間繼電器等。 工廠供配電系統(tǒng)中常用的繼電器主要是電磁式繼電器工廠供配電系統(tǒng)

16、中常用的繼電器主要是電磁式繼電器 和感應(yīng)式繼電器。在現(xiàn)代化的大型工廠中也開始使用和感應(yīng)式繼電器。在現(xiàn)代化的大型工廠中也開始使用 微機式繼電器或微機保護。微機式繼電器或微機保護。 供配電系統(tǒng)繼電保護16 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 7.2.1 電磁式繼電器電磁式繼電器 1電磁式電流繼電器電磁式電流繼電器 線圈線圈 電磁鐵電磁鐵 Z形鐵片形鐵片 靜觸頭靜觸頭 動觸頭動觸頭 動作電流調(diào)整桿動作電流調(diào)整桿 表度盤表度盤 軸承軸承 軸軸 9 反作用彈簧反作用彈簧 DL型電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖型電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 供配電系統(tǒng)繼電保護17 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電

17、器 電流繼電器的文字符號為電流繼電器的文字符號為KA。 使過電流繼電器動作的最小電流稱為繼電器的動使過電流繼電器動作的最小電流稱為繼電器的動 作電流，用作電流，用Iop.KA表示。表示。 使電流繼電器返回到起始位置的最大電流，稱為使電流繼電器返回到起始位置的最大電流，稱為 繼電器的返回電流，用繼電器的返回電流，用Ire.KA表示。表示。 繼電器的返回電流與動作電流之比稱為返回系數(shù)繼電器的返回電流與動作電流之比稱為返回系數(shù) Kre，即，即 供配電系統(tǒng)繼電保護18 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 內(nèi)部接線圖和圖形符號 供配電系統(tǒng)繼電保護19 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 顯然

18、，過電流繼電器的返回系數(shù)小于顯然，過電流繼電器的返回系數(shù)小于1，返回系數(shù)，返回系數(shù) 愈大，繼電器愈靈敏，電磁式電流繼電器的返回愈大，繼電器愈靈敏，電磁式電流繼電器的返回 系數(shù)通常為系數(shù)通常為0.85。 調(diào)節(jié)電磁式電流繼電器的動作電流的方法有兩種：調(diào)節(jié)電磁式電流繼電器的動作電流的方法有兩種： （1）改變調(diào)整桿）改變調(diào)整桿6的位置來改變彈簧的反作用力，的位置來改變彈簧的反作用力， 進行平滑調(diào)節(jié)。進行平滑調(diào)節(jié)。 （2）改變繼電器線圈的連接。當線圈由串聯(lián)改為）改變繼電器線圈的連接。當線圈由串聯(lián)改為 并聯(lián)時，繼電器的動作電流增大一倍，進行級進并聯(lián)時，繼電器的動作電流增大一倍，進行級進 調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 電磁

19、式電流繼電器的動作極為迅速，動作時間為電磁式電流繼電器的動作極為迅速，動作時間為 百分之幾秒，可認為是瞬時動作的繼電器。百分之幾秒，可認為是瞬時動作的繼電器。 供配電系統(tǒng)繼電保護20 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 2電磁式電壓繼電器電磁式電壓繼電器 電壓繼電器的線圈為電壓線圈，匝數(shù)多，導(dǎo)線細，電壓繼電器的線圈為電壓線圈，匝數(shù)多，導(dǎo)線細， 與電壓互感器的二次繞組并聯(lián)。電壓繼電器文字與電壓互感器的二次繞組并聯(lián)。電壓繼電器文字 符號用符號用KV表示。表示。 電磁式電壓繼電器有過電壓繼電器和欠電壓繼電電磁式電壓繼電器有過電壓繼電器和欠電壓繼電 器兩種。過電壓繼電器返回系數(shù)小于器兩種。過電壓

20、繼電器返回系數(shù)小于1，通常為，通常為 0.8，欠電壓繼電器返回系數(shù)大于，欠電壓繼電器返回系數(shù)大于1，通常為，通常為1.25。 供配電系統(tǒng)繼電保護21 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 3電磁式時間繼電器電磁式時間繼電器 由電磁系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、鐘表機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和由電磁系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、鐘表機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和 時間調(diào)整系統(tǒng)等組成。時間調(diào)整系統(tǒng)等組成。 時間繼電器的文字符號為時間繼電器的文字符號為KT。DS-110型為直流型為直流 時間繼電器，時間繼電器，DS-120型為交流時間繼電器，延時型為交流時間繼電器，延時 范圍均為范圍均為0.19秒。秒。 DS110型、112型時間繼電器 的內(nèi)部接線

21、圖和圖形符號 供配電系統(tǒng)繼電保護22 當時間繼電器的線圈當時間繼電器的線圈1通電工作電壓后，鐵心通電工作電壓后，鐵心3 被被 吸入，使被卡住的傳動系統(tǒng)運動。傳動系統(tǒng)通過吸入，使被卡住的傳動系統(tǒng)運動。傳動系統(tǒng)通過 齒輪帶動鐘表機構(gòu)以一定的速度順時針轉(zhuǎn)動，帶齒輪帶動鐘表機構(gòu)以一定的速度順時針轉(zhuǎn)動，帶 動動觸頭運動，經(jīng)過預(yù)定的行程，動觸頭和靜觸動動觸頭運動，經(jīng)過預(yù)定的行程，動觸頭和靜觸 頭閉合，完成延時的目的。頭閉合，完成延時的目的。 供配電系統(tǒng)繼電保護23 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 4電磁式信號繼電器電磁式信號繼電器 信號繼電器在繼電保護裝置中用于發(fā)出指示信號，信號繼電器在繼電保護

22、裝置中用于發(fā)出指示信號， 表示保護動作，同時接通信號回路，發(fā)出燈光或表示保護動作，同時接通信號回路，發(fā)出燈光或 者音像信號。者音像信號。 信號繼電器的文字符號為信號繼電器的文字符號為KS。 DX-11型信號繼電器有兩種：電流型和電壓型。型信號繼電器有兩種：電流型和電壓型。 電流型信號繼電器串聯(lián)接入二次電路，電壓型信電流型信號繼電器串聯(lián)接入二次電路，電壓型信 號繼電器并聯(lián)接入二次電路。號繼電器并聯(lián)接入二次電路。 供配電系統(tǒng)繼電保護24 供配電系統(tǒng)繼電保護25 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 5電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器 中間繼電器的觸頭容量較大，觸頭數(shù)量較多，在中間繼電器的觸頭容

23、量較大，觸頭數(shù)量較多，在 繼電保護裝置中用于彌補主繼電器觸頭容量或觸繼電保護裝置中用于彌補主繼電器觸頭容量或觸 頭數(shù)量的不足。頭數(shù)量的不足。 中間繼電器的文字符號為中間繼電器的文字符號為KM。 供配電系統(tǒng)繼電保護26 供配電系統(tǒng)繼電保護27 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 7.2.2 感應(yīng)式電流繼電器感應(yīng)式電流繼電器 感應(yīng)式電流繼電器有兩個系統(tǒng)：感應(yīng)系統(tǒng)和電磁感應(yīng)式電流繼電器有兩個系統(tǒng)：感應(yīng)系統(tǒng)和電磁 系統(tǒng)。系統(tǒng)。 供配電系統(tǒng)繼電保護28 7.2 常用的保護繼電器常用的保護繼電器 繼電器的感應(yīng)系統(tǒng)主要由線圈繼電器的感應(yīng)系統(tǒng)主要由線圈1，帶短路環(huán)，帶短路環(huán)3的電磁的電磁 鐵鐵2和裝在可

24、偏轉(zhuǎn)的框架和裝在可偏轉(zhuǎn)的框架6上的鋁盤上的鋁盤4組成。繼電器的組成。繼電器的 電磁系統(tǒng)由電磁鐵電磁系統(tǒng)由電磁鐵2和銜鐵和銜鐵15組成。組成。 感應(yīng)式電流繼電器具有前述電磁式電流繼電器、時感應(yīng)式電流繼電器具有前述電磁式電流繼電器、時 間繼電器、信號繼電器、中間繼電器的功能，從而間繼電器、信號繼電器、中間繼電器的功能，從而 使繼電保護裝置使用元件少、接線簡單，在工廠供使繼電保護裝置使用元件少、接線簡單，在工廠供 配電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。配電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 繼電器的動作電流可用插銷繼電器的動作電流可用插銷16改變線圈抽頭（匝數(shù)）改變線圈抽頭（匝數(shù)） 進行級進調(diào)節(jié)；也可以用調(diào)節(jié)彈簧進行級進調(diào)節(jié)；

25、也可以用調(diào)節(jié)彈簧7的拉力進行平滑的拉力進行平滑 調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 繼電器的動作時限可用螺桿繼電器的動作時限可用螺桿13改變扇形齒輪頂桿改變扇形齒輪頂桿 行程的起點進行調(diào)節(jié)。繼電器速斷電流倍數(shù)可用螺行程的起點進行調(diào)節(jié)。繼電器速斷電流倍數(shù)可用螺 釘釘14改變銜鐵與電磁鐵之間的氣隙進行調(diào)節(jié)。改變銜鐵與電磁鐵之間的氣隙進行調(diào)節(jié)。 供配電系統(tǒng)繼電保護29 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 7.3 工廠電力線路的繼電保護工廠電力線路的繼電保護 7.3.1 工廠電力線路的常見故障和保護配置工廠電力線路的常見故障和保護配置 1、常見的故障主要有相間短路、單相接地、過負荷。、常見的故障主要有相

26、間短路、單相接地、過負荷。 2、保護配置、保護配置 工廠電力線路裝設(shè)帶時限的過電流保護和瞬時電流速工廠電力線路裝設(shè)帶時限的過電流保護和瞬時電流速 斷保護，保護動作于斷路器跳閘，作為相間短路的保斷保護，保護動作于斷路器跳閘，作為相間短路的保 護。護。 工廠電力線路裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置（零序電壓保護）或工廠電力線路裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置（零序電壓保護）或 單相接地保護（零序電流保護），保護動作于信號，單相接地保護（零序電流保護），保護動作于信號， 作為單相接地故障保護?？赡芙?jīng)常過負荷的電纜線路，作為單相接地故障保護?？赡芙?jīng)常過負荷的電纜線路， 裝設(shè)過負荷保護，動作于信號。裝設(shè)過負荷保護，動作于信號。 供配電

27、系統(tǒng)繼電保護30 7.3.2 過電流保護過電流保護 1過電流保護的接線和工作原理過電流保護的接線和工作原理 （1）定時限過電流保護裝置的接線和工作原理定時限過電流保護裝置的接線和工作原理。 供配電系統(tǒng)繼電保護31 (2) 反時限過電流保護裝置的接線和工作原理反時限過電流保護裝置的接線和工作原理 供配電系統(tǒng)繼電保護32 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 2保護整定計算保護整定計算 過電流保護的整定計算有動作電流整定，動作時過電流保護的整定計算有動作電流整定，動作時 限整定和靈敏度校驗三項內(nèi)容。限整定和靈敏度校驗三項內(nèi)容。 （1）動作電流整定：過電流保護裝置的動作電流）動作電

28、流整定：過電流保護裝置的動作電流 必須滿足下列兩個條件：必須滿足下列兩個條件： a）正常運行時，保護裝置不動作，即保護裝）正常運行時，保護裝置不動作，即保護裝 置一次側(cè)的動作電流置一次側(cè)的動作電流Iop1應(yīng)大于線路的最大負荷電應(yīng)大于線路的最大負荷電 流流IL.max（正常過負荷電流和尖峰電流），（正常過負荷電流和尖峰電流）， 即即Iop1IL.max 供配電系統(tǒng)繼電保護33 b）保護裝置在外部故障切除后，可靠返回到原始位）保護裝置在外部故障切除后，可靠返回到原始位 置。如圖置。如圖7-20所示線路所示線路2WL在在K點發(fā)生短路時，由于點發(fā)生短路時，由于 短路電流遠大于線路的負荷電流，線路短路電

29、流遠大于線路的負荷電流，線路1WL和和2WL 的過電流保護同時起動，為保證保護的選擇性，保的過電流保護同時起動，為保證保護的選擇性，保 護護2首先動作，斷路器首先動作，斷路器2QF跳閘，切除故障線路跳閘，切除故障線路2WL。 故障切除后，故障切除后，1WL的保護的保護1應(yīng)可靠返回，要求保護應(yīng)可靠返回，要求保護1 的返回電流的返回電流Ire1大于線路最大負荷電流大于線路最大負荷電流IL.max（應(yīng)包含（應(yīng)包含 電動機的自起動電流），即電動機的自起動電流），即Ire1IL.max。 供配電系統(tǒng)繼電保護34 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 由于過電流保護由于過電流保護Iop1

30、大于大于Ire1，所以，以，所以，以Ire1IL.max作為作為 動作電流整定依據(jù)，同時引入可靠系數(shù)動作電流整定依據(jù)，同時引入可靠系數(shù)Krel，將不等，將不等 式改寫成等式。將保護裝置的返回電流換算到動作電式改寫成等式。將保護裝置的返回電流換算到動作電 流，進而換算到繼電器的動作電流流，進而換算到繼電器的動作電流Iop.KA，即，即 式中，式中，Krel為可靠系數(shù)，為可靠系數(shù)，DL型繼電器取型繼電器取1.2，GL型繼型繼 電器取電器取1.3；Kw為接線系數(shù)，由保護的接線方式?jīng)Q定；為接線系數(shù)，由保護的接線方式?jīng)Q定； Kre為繼電器的返回系數(shù)，為繼電器的返回系數(shù)，DL型繼電器取型繼電器取0.85，

31、GL型型 繼電器取繼電器取0.8；Ki為電流互感器變比。為電流互感器變比。 供配電系統(tǒng)繼電保護35 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 在整定計算時線路的最大負荷電流具體數(shù)據(jù)不祥在整定計算時線路的最大負荷電流具體數(shù)據(jù)不祥 時，可取線路計算電流時，可取線路計算電流IC的的1.53.0倍，倍， 即即IL.max =（1.53）IC。 由上式求得繼電器動作電流計算值，確定其動作由上式求得繼電器動作電流計算值，確定其動作 電流整定值。保護裝置一次側(cè)的動作電流為電流整定值。保護裝置一次側(cè)的動作電流為 供配電系統(tǒng)繼電保護36 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 （2

32、）動作時限整定）動作時限整定 定時限過電流動作時限整定定時限過電流動作時限整定 由上所述，定時限過電流保護裝置的起動由電流由上所述，定時限過電流保護裝置的起動由電流 繼電器完成，動作時限的實現(xiàn)由時間繼電器完成。繼電器完成，動作時限的實現(xiàn)由時間繼電器完成。 保護裝置的動作時限與短路電流的大小無關(guān)，僅保護裝置的動作時限與短路電流的大小無關(guān)，僅 取決于由選擇性確定的時間繼電器的整定時間。取決于由選擇性確定的時間繼電器的整定時間。 為保證動作的選擇性，自負載側(cè)向電源側(cè)，后為保證動作的選擇性，自負載側(cè)向電源側(cè)，后 一級線路的過電流保護裝置的動作時限應(yīng)比前一一級線路的過電流保護裝置的動作時限應(yīng)比前一 級線

33、路保護的動作時限大一個時限級差級線路保護的動作時限大一個時限級差t，如圖如圖 7-20b所示，即按階梯原則進行整定。所示，即按階梯原則進行整定。 供配電系統(tǒng)繼電保護37 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 式中，式中，t為時限級差，定時限過電流保護為時限級差，定時限過電流保護 取取0.5s，反時限過電流保護取，反時限過電流保護取 0.7s。 供配電系統(tǒng)繼電保護38 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 反時限過電流保護動作時限整定反時限過電流保護動作時限整定 GL型感應(yīng)式電流繼電器具有反時限動作特性，在型感應(yīng)式電流繼電器具有反時限動作特性，在 整定反時限過

34、電流保護的動作時限時應(yīng)指出某一整定反時限過電流保護的動作時限時應(yīng)指出某一 動作電流倍數(shù)（通常為動作電流倍數(shù)（通常為10倍）時的動作時限。為倍）時的動作時限。為 保證動作的選擇性，反時限過電流保護時限整定保證動作的選擇性，反時限過電流保護時限整定 也應(yīng)按照也應(yīng)按照“階梯原則階梯原則”來確定，即上下級線路的來確定，即上下級線路的 反時限過電流保護在保護配合點反時限過電流保護在保護配合點K點發(fā)生短路時點發(fā)生短路時 的時限級差為的時限級差為t=0.7s。 供配電系統(tǒng)繼電保護39 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 供配電系統(tǒng)繼電保護40 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護

35、的繼電保護 圖圖7-21a中線路中線路2WL保護保護2的繼電器特性曲線為圖的繼電器特性曲線為圖 7-21b中的中的2；保護；保護2的動作電流為的動作電流為Iop.KA2，線路，線路 1WL保護保護1的動作電流為的動作電流為Iop.KA1。動作時限整定具。動作時限整定具 體步驟如下：體步驟如下： a、計算線路、計算線路2WL首端首端K點三相短路時保護點三相短路時保護2的動的動 作電流倍數(shù)作電流倍數(shù)n2。 式中，式中， IK.KA2為為K點三相短路時，流經(jīng)保護點三相短路時，流經(jīng)保護2繼電繼電 器的電流，器的電流， IK.KA2 =KW.2IK/Ki.2,，Kw.2和和Ki.2分別為分別為 保護保護

36、2的接線系數(shù)和電流互感器變比。的接線系數(shù)和電流互感器變比。 供配電系統(tǒng)繼電保護41 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 b、由、由n2從特性曲線從特性曲線2求求K點三相短路時保護點三相短路時保護2的動作的動作 時限時限t2。 c、計算、計算K點三相短路時保護點三相短路時保護1的實際動作時限的實際動作時限t1，t1 應(yīng)較應(yīng)較t2大一個時限級差大一個時限級差t，以保證動作的選擇性，以保證動作的選擇性， 即即 供配電系統(tǒng)繼電保護42 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 d、計算、計算K點三相短路時，保護點三相短路時，保護1的實際動作電流的實際動作電流 倍數(shù)倍數(shù)

37、n1。 式中，式中， IK.KA1為為K點三相短路時，流經(jīng)保護點三相短路時，流經(jīng)保護1繼電繼電 器的電流，器的電流， IK.KA1 =KW.1IK/Ki.1，Kw.1和和Ki.1分別為分別為 保護保護1的接線系數(shù)和電流互感器變比。的接線系數(shù)和電流互感器變比。 供配電系統(tǒng)繼電保護43 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 e、由、由t1和和n1可以確定保護可以確定保護1繼電器的特性曲線上繼電器的特性曲線上 的一個點的一個點P，由，由P點找出保護點找出保護1的特性曲線的特性曲線1，如圖，如圖 7-21，并確定，并確定10倍動作電流倍數(shù)下的動作時限。倍動作電流倍數(shù)下的動作時限。 由

38、圖由圖7-21a可見，可見，K點是線路點是線路2WL的首端和線路的首端和線路 1WL的末端的末端,也是上下級保護的時限配合點，若在也是上下級保護的時限配合點，若在 該點該點K的時限配合滿足要求，在其它各點短路時，的時限配合滿足要求，在其它各點短路時， 都能保證動作的選擇性。都能保證動作的選擇性。 供配電系統(tǒng)繼電保護44 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 （3）保護靈敏度校驗）保護靈敏度校驗 過電流保護的靈敏度用系統(tǒng)最小運行方式下線過電流保護的靈敏度用系統(tǒng)最小運行方式下線 路末端的兩相短路電流路末端的兩相短路電流 進行校驗。進行校驗。 式中，式中，Iop1為保護裝置一次側(cè)動

39、作電流。為保護裝置一次側(cè)動作電流。 1.5 主保護主保護 1.25 后備保護后備保護 供配電系統(tǒng)繼電保護45 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 例例7-1 試整定圖試整定圖7-24所示線路所示線路1WL的定時限過電的定時限過電 流保護。已知流保護。已知1TA的變比為的變比為Ki=750/5A=150，線路，線路 最大負荷電流（含自啟動電流）最大負荷電流（含自啟動電流）IL.MAX=670A，保，保 護采用兩相兩繼電器接線，線路護采用兩相兩繼電器接線，線路2WL定時限過電定時限過電 流保護的動作時限流保護的動作時限t2=0.7s，最大運行方式時，最大運行方式時K1點點 三相

40、短路電流三相短路電流4kA，K2點三相短路電流點三相短路電流2.5kA，最，最 小運行方式時小運行方式時K1和和K2點三相短路電流分別為點三相短路電流分別為 IK.min(3)=3.2kA和和IK.min(3)= 2kA。 供配電系統(tǒng)繼電保護46 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 解：解：1、整定動作電流、整定動作電流 選選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電 流流7A 供配電系統(tǒng)繼電保護47 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 過電流保護一次側(cè)動作電流為過電流保護一次側(cè)動作電流為 2、整定動作時限、整定動作

41、時限 線路線路1WL定時限過電流保護的動作時限應(yīng)較線路定時限過電流保護的動作時限應(yīng)較線路 2WL定時限過電流保護動作時限大一個時限級差定時限過電流保護動作時限大一個時限級差 t。(定時限定時限t =0.5) 供配電系統(tǒng)繼電保護48 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 3、校驗保護靈敏度、校驗保護靈敏度 保護線路保護線路1WL的靈敏度按線路的靈敏度按線路1WL末端最小兩相末端最小兩相 短路電流校驗：短路電流校驗： 線路線路2WL后備保護靈敏度，用線路后備保護靈敏度，用線路2WL末端最小末端最小 兩相短路電流校驗：兩相短路電流校驗： 由此可見，保護整定滿足靈敏度要求。由此可見，

42、保護整定滿足靈敏度要求。 1.5 1.2 供配電系統(tǒng)繼電保護49 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 7.3.3 電流速斷保護電流速斷保護 線路越靠近電源線路越靠近電源,過電流保護的動作時限越長過電流保護的動作時限越長,而短而短 路電流越大路電流越大,危害越大危害越大,這是過電流保護的不足這是過電流保護的不足.因因 此此,當過電流保護動作時限超過當過電流保護動作時限超過0.50.7s時時,應(yīng)裝設(shè)應(yīng)裝設(shè) 瞬動的電流速斷保護瞬動的電流速斷保護. 1電流速斷保護的接線和工作原理電流速斷保護的接線和工作原理 供配電系統(tǒng)繼電保護50 供配電系統(tǒng)繼電保護51 供配電系統(tǒng)繼電保護52 7

43、.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 2電流速斷保護的整定電流速斷保護的整定 （1）動作電流整定）動作電流整定 由于電流速斷保護動作不帶時限由于電流速斷保護動作不帶時限,為了保證速斷保為了保證速斷保 護動作的選擇性護動作的選擇性,下一級線路首端發(fā)生最大短路電下一級線路首端發(fā)生最大短路電 流時電流速斷保護不應(yīng)動作，即速斷保護動作電流時電流速斷保護不應(yīng)動作，即速斷保護動作電 流流Iop1IK.max，從而，速斷保護繼電器的動作電，從而，速斷保護繼電器的動作電 流整定值為流整定值為 供配電系統(tǒng)繼電保護53 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 對對GL型電流繼電器，

44、還要整定速斷動作電流倍數(shù)，型電流繼電器，還要整定速斷動作電流倍數(shù)， 即即 式中，式中， IOP .KA(qb)為電流速斷保護繼電器動作電流為電流速斷保護繼電器動作電流 整定值；整定值； IOP .KA(oc)為過電流保護繼電器動作電流為過電流保護繼電器動作電流 整定值。整定值。 電流速繼保護不能保護線路全長，只能保護線路電流速繼保護不能保護線路全長，只能保護線路 的一部分，線路不能被保護的部分稱為保護死區(qū)，的一部分，線路不能被保護的部分稱為保護死區(qū)， 線路能被保護的部分稱為保護區(qū)。線路能被保護的部分稱為保護區(qū)。 供配電系統(tǒng)繼電保護54 7.3 工廠電力線路工廠電力線路 的繼電保護的繼電保護 （2）靈敏度校驗）靈敏度校驗 用線路首端最小兩相短路電流用線路首端最小兩相短路電流 校驗，即校驗，即 過電流保護由保護的動作時限實現(xiàn)選擇性過電流保護由保護的動作時限實現(xiàn)選擇性,電流速電流速 斷保護由保護的電流實現(xiàn)選擇性斷保護由保護的電流實現(xiàn)選擇性,在電流速斷保護在電流速斷保護 區(qū)域內(nèi)區(qū)域內(nèi),電流速斷保護為主保護電流速斷保護為主保護,過電流保護為輔助過電流保護為輔助 保護保護,在電流速斷保護的死區(qū)內(nèi)在電流速斷保護的死區(qū)內(nèi),過電流保護