第6章供配电工程-供配电系统的继电保护-.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,山东农业大学电气工程系,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,莆田学院现代教育技术中心 2004年2月,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,莆田学院现代教育技术中心 2004年2月,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高压电动机的保护,供配电工程,第,6,章 供配电系统的过电流保护,山东农业大学电气工程系,2006,年,9,月 制作,第,6,章 工厂供电系统的过电流保护,6.1,过流保护的任务和要求,6.2,熔断器保护,6.3,低压断路器保护,6.4,常用的保护继电器,6.5,工厂高压线路的继电保护,6.6,电力变压器的继电保护,6.7,微机继电保护,山东农业大学电气工程系,序,:,继电保护的必要性,系统运行过程中,故障不可避免,!,请看一组现场照片,:,山东农业大学电气工程系,35KV,高压电缆头击穿,山东农业大学电气工程系,地线短路烧毁,10KV,负荷开关,山东农业大学电气工程系,烧坏的刀开关,山东农业大学电气工程系,短路烧毁电厂主开关,山东农业大学电气工程系,35KV,开关柜爆炸现场,山东农业大学电气工程系,继电保护是变电所二次回路的重要组成部分，也是供电设计的主要内容。本章讲述继电保护的基本知识和理论，继电保护的整定计算方法。,第一节 过电流保护的任务和要求,继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备,发生故障,或,不正常工作状态,，并能动作于,断路器跳闸,或,启动信号装置发出预报信号,的一种自动装置。,一、继电保护的概念,山东农业大学电气工程系,第一节 过电流保护的任务和要求,二、继电保护的任务,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；,能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号；,山东农业大学电气工程系,三、继电保护的基本原理,四、对继电保护的基本要求,选择性,速动性,灵敏性,可靠性,山东农业大学电气工程系,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性。,KA1,KA2,QF1,QF2,K,1WL,2WL,3WL,在图所示系统中，在,K,点发生短路故障，应由离故障点最近的保护装置,2,动作，使断路器,2QF,跳闸，将故障线路,2WL,切除，线路,1WL,和,3WL,仍继续运行。,山东农业大学电气工程系,2,速动性,注意：,必须在满足选择性的基础上,Why?!,发生故障时，继电保护应该尽快地动作切除故障，减小故障引起的损失，提高电力系统的稳定性。,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。,山东农业大学电气工程系,3,灵敏性,继电保护装置的灵敏性以灵敏系数,SP,来衡量。灵敏度愈高，反应故障的能力愈强。,灵敏性是指继电保护在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反应能力,在继电保护的保护范围内，不论系统的运行方式、短路的性质和短路的位置如何，保护都应正确动作。,山东农业大学电气工程系,（,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,S,P,U,op,U,Kmax,U,Kmax,保护区内故障的最大残压值,思 考,故障点位于何处,?,（,1,）对于反应故障时参数量增加的保护装置,例如：过电流保护的灵敏系数为,I,kmin,-,保护装置在保护区内在电力系统最小运行方式下的最小短路电流。,山东农业大学电气工程系,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：,技术上安全可靠，经济上合理,山东农业大学电气工程系,五、工厂供电系统的 过电流保护,的类型,1,、熔断器保护；,2,、低压断路器保护；,3,、继电保护；,1,、熔断器保护是最早的、也是最古老的继电保护方 式；适用于高低压供电系统。简单,经济,应用广泛,;,但断流能力较小,选择性差熔体熔断后需更换。,山东农业大学电气工程系,2,、低压断路器保护也称为一次式或直动式继电器，在低压电力线路上应用广泛；,3,、高压线路的继电保护方式很多，主要有：三段式电流保护、距离保护、高频保护（短线路的纵联差动保护）、零序电流保护等）。,山东农业大学电气工程系,六、学习继电保护应注意的几个问题,1,、理解各类保护的原理；,2,、理解各类保护的作用（也就是要知道保护装置所反映的故障类型）；,3,、对各类保护的整定计算有一定认识。,本节结束,山东农业大学电气工程系,一、,熔断器,在供电系统中的配置,图,6-1,主要考虑,:,选择性、经济性,(,一,),保护线路的熔断器熔体电流的选择,条件,:,1.,躲过线路的计算电流：,I,NFE,I,30,2.,躲过线路的尖峰电流：,I,NFE,KI,pk,-K,为小于,1,的计算系数,6.2,熔断器保护,二、,熔断器,熔体电流的选择,山东农业大学电气工程系,通用用电设备配电设计规范,（,GB5005593,）熔断体的额定电流应大于电动机的额定电流，且其安秒特性曲线计及偏差后略高于电动机起动电流和起动时间的交点。,K,系数的取值范围,线路情况,起 动 时 间,K,值,单 台,电动机,3s,以下,0.25,0.35,3,8s,（重载起动）,0.35,0.5,8s,以上及频繁起动、反接制动,0.5,0.6,多 台,电动机,按最大一台电动机起动情况,0.5,1,I,30,与,I,pk,较接近时,1,山东农业大学电气工程系,(,一,),保护线路的熔断器熔体电流的选择,条件,:,3.,熔断器保护还应考虑与被保护线路配合，在被保护线路过负荷或短路时能得到可靠的保护，还应满足下式条件：,I,NFE,K,OL,I,al,式中,-,I,al,为绝缘导线和电缆允许载流量；,-,K,oL,为绝缘导线和电缆允许短时过负荷系数。,当熔断器作短路保护时，绝缘导线和电缆的过负荷系数取,2.5,，明敷导线取,1.5,；当熔断器作过负荷保护时，各类导线的过负荷系数取,0.8,1,，对有爆炸危险场所的导线过负荷系数取下限值,0.8,。,山东农业大学电气工程系,(,二,),保护电力变压器（高压侧）,熔断器熔体电流的选择,考虑到变压器的正常过负荷能力（,20%,左右）、变压器低压侧尖峰电流及变压器空载合闸时的励磁涌流，熔断器熔体额定电流应满足：,I,NFE,=,（,1.52,）,I,1N.T,(,三,),保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择,选择,RN2,型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为,0.5A,山东农业大学电气工程系,(,四,),保护并联电容器的熔断器,I,N.FE,=K I,N.C,I,N.C,电容器额定电流,K ,高压跌落式熔断器：,1.21.3,限流式熔断器，一台电容器时：,1.52.0,一组电容器时：,1.31.8,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,6.2,熔断器保护,三、,熔断器,保护灵敏度校验,I,kmin,熔断器保护线路末端在最小运行方式下的最小短路电流。对于中性点直接接地系统为,I,k,(1),，,中性点不接地系统为,I,k,(2),。,山东农业大学电气工程系,四、熔断器的选择与校验,根据工作环境条件要求选择熔断器的型号；,熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压；,熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，即,I,NFU,I,N.FE,校验断流能力：,有限流能力（,RN,、,RT0,型）,无限流能力（,RW,、,RM,型）,山东农业大学电气工程系,五、前后熔断器之间的选择性配合,图,6-3,低压线路中，熔断器较多，前后级间的熔断器在选择性上必须配合，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。,实际的熔断时间与标准保护特性曲线查得的时间可有,30%,50%,的误差，所以必须满足,t13t2,一般前级熔断器的熔体电流应比后级大,2,3,级。,本节结束,山东农业大学电气工程系,一、低压断路器的种类和类型,1.,按用途常分为：,配电用断路器；,电动机保护用断路器,;,照明用断路器,;,漏电保护用断路器。,2.,按结构型式分有两大类。,塑壳式,框架式,6.3,低压断路器保护,山东农业大学电气工程系,3.,按功能分为：,6.3,低压断路器保护,短路瞬时保护,过流保护：,(,三段保护,),短路短延时保护,短路保护,过载长延时保护,失压,(,欠压,),保护,断路器保护功能：,低压断路器三段保护功能类似于高压系统中的电流速断,带时限过电流及过负荷保护,.,山东农业大学电气工程系,低压断路器保护功能的实现,低压断路器保护功能的实现是借助于不同类型的脱扣器完成的,.,6.3,低压断路器保护,瞬时,(,动作,),过流脱扣器,过流脱扣器：,短延时,(,动作,),过流脱扣器,短路保护,长延时,(,动作,),过流脱扣器,过载保护,(,智能型,),框架式低压断路器功能最强,通常设置三种类型的过流脱扣器,即,山东农业大学电气工程系,6.3,低压断路器保护,其长延时动作过流脱扣器动作电流值，可按一定步距在其额定电流（称为,过流脱扣器额定电流用,I,N.OR,表示,）以下一定范围内调整；,瞬时,(,动作,),过流脱扣器和短延时,(,动作,),过流脱扣器动作电流值可按,过流脱扣器额定电流,的倍数（一般为整数）整定,(,智能型,),框架式低压断路器动作电流整定特点,山东农业大学电气工程系,6.3,低压断路器保护,电磁脱扣器,-,实现瞬时动作,瞬时动作短路保护,热脱扣器,-,实现长延时动作,长延时动作过载保护,塑壳式低压断路器,通常设置两种类型的过流脱扣器,即,(,热动型,),复式脱扣器,可实现,:,其长延时动作电流,(,调整极不方便,),的整定,实质是选择热脱扣器的额定电流,(,用,I,N.TR,表示,),而热脱扣器的额定电流是一组,不连续,的系列值,-,不可调,(,或不便调,),!,瞬时动作电流则按热脱扣器额定电流的,(,整数,),倍数选择,-,即也,不连续,!,山东农业大学电气工程系,6.3,低压断路器保护,欠压脱扣器,-,实现欠压,(,失压,),保护,分励脱扣器,-,实现远程自动控制,塑壳式低压断路器中已有电子式,其动作电流具有一定的可调性,塑壳式框架式均可根据需要装设,:,山东农业大学电气工程系,二、,低压断路器常用的配置方式,图,6-4,三、低压断路器脱扣器的选择和整定,6.3,低压断路器保护,(,一,),低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定,1.,瞬时过流脱扣器的动作电流的整定,整定,原则：瞬时和短延时过流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流,式中，,K,rel,为可靠系数。对动作时间在,0.02s,以上的断路器，如,DW,型、,ME,型等，,K,rel,=1.35,。对动作时间在,0.02s,以下的断路器，如,DZ,型等，,K,rel,=2,2.5,。,山东农业大学电气工程系,2.,短延时过流脱扣器的动作电流和动作时间的整定,短延时过流脱扣器动作电流,I,op(s,),也应躲过线路尖峰电流,I,pk,，即,式中，,K,rel,为可靠系数，一般取,1.2,短延时脱扣器动作时间一段不超过,1s,，通常分为,0.2,、,0.4,、,0.6,秒三级，但是现在一些新产品中短延时的时间也有所不同，如,DW40,型断路器其定时限特性为,0.1,、,0.2,、,0.3,、,0.4s,四级，,ME,系列断路器采用半导体过电流脱扣器时，其短延时范围为,30270ms,，分级式，每级,30,或,60ms,。可根据保护要求确定动作时间。,山东农业大学电气工程系,3.,长延时过流脱扣器的动作电流和动作时间的整定,长延时过流脱扣器动作电流,I,op(l,),需躲过线路最大负荷电流即计算电流,I,30,，即,式中，,K,rel,为可靠系数，一般取,1.1,长延时过流脱扣器用于过负荷保护，动作时间为反时限特性。一般不可选。但应结合短延时动作时间校验尖峰电流时的可返回时间。,山东农业大学电气工程系,配电保护型断路器的反时限断开特性,山东农业大学电气工程系,过流脱扣器的瞬时和短延时动作电流，按照其额定电流,I,N.OR,的倍数来整定，即选择过流脱扣器瞬时和短延时动作的整定倍数,K,。,瞬时和短延时动作电流应不大于整定倍数与过流脱扣器额定电流的积，即,山东农业大学电气工程系,各种型号断路器的脱扣器动作电流整定倍数不一样。不同类型过流脱扣器如瞬时、短延时、长延时，其动作电流倍数也不一样。,有些型号断路器动作电流倍数分档设定，而有些型号断路器动作电流倍数可连续调节。,山东农业大学电气工程系,(,二,),低压断路器,(,热动型,),复式脱扣器动作电流的整定,（三）欠电压脱扣器和分励脱扣器选择,欠压脱扣器主要用于欠压或失压（零压）保护，当电压下降低于（,0.35,0.7,）,U,N,时便能动作。分励脱扣器主要用于断路器的分闸操作，在（,0.85,1.1,）,U,N,时便能可靠动作。,欠压和分励脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压，并按直流或交流的类型及操作要求进行选择。,热脱扣器,-,实现长延时过载保护，与长延时过流脱扣器等效,电磁脱扣器,-,实现瞬时短路保护与瞬时过流脱扣器等效,实际使用中过流脱扣器和热脱扣器无须严格区分,山东农业大学电气工程系,(,四,),过流脱扣器与配电线路的配合要求,式中，,I,al,为绝缘导线或电缆的允许载流量；,K,OL,为导线或电缆允许的短时过负荷系数。,对瞬时和短延时过流脱扣器,K,OL,=4.5,，对长延时过流脱扣器,K,OL,=1.1,。对有爆炸气体区域内的配电线路,K,OL,=0.8,。,当上述配合要求得不到满足时，可改选脱扣器动作电流，或增大配电线路导线截面。,低压断路器还需考虑与配电线路的配合，防止被保护线路因过负荷或短路故障引起导线或电缆过热，其配合条件为：,过流脱扣器,与配电线路的配合,规范有明确要求,山东农业大学电气工程系,(,五,),低压配电系统保护,1.,变压器保护,一般设置三段保护,.,其中,-,尖峰电流,I,pk,=(24)I,2NT,计算电流,I,30,=I,2NT,根据经验,变压器低压侧总断路器瞬时保护过流脱扣器动作电流整定为变压器额定电流的,34,倍是适宜的,短延时动作电流可适当减小,.,山东农业大学电气工程系,(,五,),低压配电系统保护,2.,配电线路保护,一般据需要设置二段或三段保护,.,其中,-,尖峰电流应根据负荷情况具体计算,3.,电动机保护,一般据需要设置二段,-,瞬时和长延时保护,而又以瞬时短路保护为主,因为低压断路器的过负荷保护性能与电动机的过载特性不匹配,.,尖峰电流,I,pk,=,K,st,I,N.M,计算电流,I,30,=I,N.M,山东农业大学电气工程系,故针对电机保护,还应设置,过载保护装置,传统手段,-,设置热继电器,(,兼有断相保护,);,热继电器的脱扣值热不动作电流为,11.05,倍的,I,NM,低电压保护,-,电压继电器,大型电机现一般采用综合保护装置,.,6,倍长延时电流整定值的可返回时间电动机实际起动时间，按起动时负载的轻重，可选用的可返回时间为,1S,、,3S,、,5S,、,8S,、,12S,、,15S,中某一档。,(,五,),低压配电系统保护,山东农业大学电气工程系,I,op(l,),=K,1,I,30,I,op(o,),=K,2,I,30,4.,照明线路保护,一般据需要设置二段,:,瞬时和长延时保护,山东农业大学电气工程系,(,五,),低压配电系统保护,5.,并联电容器的保护,低压电容器一般采用熔断器保护,.,熔体额定电流整定,:,I,N.FE,=(1.431.65)I,N.C,山东农业大学电气工程系,四、,低压断路器灵敏度校验,6.3,低压断路器保护,式中，,I,op,为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流整定值。,I,kmin,为保护线路末端在最小运行方式下的短路电流，对,TN,和,TT,系统,I,kmin,应为单相短路电流，对,IT,系统则为两相短路电流。,山东农业大学电气工程系,五、前后级低压断路器选择性的配合,6.3,低压断路器保护,按保护特性曲线进行校验,由于低压断路器保护特性时间误差为,20%,30%,，为防止误动作，应把前一级动作时间计入负误差（提前动作），后一级动作时间计入正误差（滞后动作），在这种情况下，仍要保证前一级动作时间大于后一级动作时间，才能保证前后级断路器选择性配合。,山东农业大学电气工程系,6.3,低压断路器保护,为了保证前后级断路器选择性要求，在动作电流选择性配合，前一级的动作电流大于后一级动作电流的,1.2,倍，或过流脱扣器额定电流大出,12,档即：,I,op.1,1.2I,op.2,在动作时间选择性配合，如果后一级（靠近负载）采用瞬时过流脱扣器，则前一级（靠近电源）要求采用短延时过流脱扣器,;,如果前后级都采用短延时脱扣器，则前一级短延时时间应至少比后一级短延时时间大一级。,山东农业大学电气工程系,六、,低压断路器的选择与校验,6.3,低压断路器保护,在选择低压断路器时应满足下列条件：,低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；,低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；,低压断路器的（等级）额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；,低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流。,山东农业大学电气工程系,低压断路器断流能力校验,6.3,低压断路器保护,对塑壳式（,DZ,型或其他型号）断路器，其分断时间在,0.02S,以下时,对万能式（,DW,型）断路器，其分断时间在,0.02S,以上时,或,山东农业大学电气工程系,例,6-2,某,0.38kV,动力线路，采用低压断路器保护，线路计算电流为,125A,，,尖峰电流为,390A,，,线路首端最大三相短路电流为,7.6kA,，,末端最小单相短路电流为,2.5kA,，,线路允许载流量为,165A,（,BLV,三芯绝缘导线穿塑料管，,30,时），试选择低压断路器。,6.3,低压断路器保护,解：低压断路器用于配电线路保护，选择,DW16,系列断路器，查附录表确定配置瞬时和长延时过流脱扣器。,1,瞬时脱扣器额定电流选择及动作电流整定,I,NOR,I,30,=125A,，故选取,I,NOR,=200A,脱扣器,I,op,（,0,）,K,rel,I,pk,=1.35390A=527A,根据上表中的整定倍数，选择,3,倍整定倍数的瞬时脱扣器，则动作电流整定值为：,3200=600,527A,山东农业大学电气工程系,与保护线路的配合,I,op,（,0,）,=600A4.5I,al,=4.5165A=742.5A,满足要求,2,长延时过流脱扣器的动作电流整定,动作电流整定,I,op,（,l,）,K,rel,I,30,=1.1125A=137.5A,选取,128,160,200,中整定电流为,160A,（,0.8,倍）的脱扣器，则,I,op,（,l,）,=160A,与保护线路的配合,I,op,=160,K,OL,I,al,=1165A=165A,满足要求,3,断路器额定电流选择,I,N,.,QF,I,N.OR,=200A,查附录表选,630A DW16,系列断路器。,山东农业大学电气工程系,4.,断流能力校验,I,oc,=50kA,I,K,（,3,）,=7.6kV,满足要求,5.,灵敏度校验,S,p,=4.2,1.3,灵敏度满足要求。,所选低压断路器为,DW16-630,，脱扣器额定电流为,160A,。,本节结束,山东农业大学电气工程系,6.4,常用保护继电器,按继电器的结构原理分，有电磁式、感应式、数字式、微机式等继电器。,按继电器反应的物理量分有电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、气体继电器等。,按继电器反应的物理量变化分，有过量继电器和欠量继电器，如过电流继电器、欠电压继电器。,按继电器在保护装置中的功能分，有起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等。,一、概述,供配电系统的继电保护装置由各种保护用继电器构成。保护继电器的种类很多。,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,供配电系统中常用的继电器主要是电磁式继电器和感应式继电器。在现代化的大用户中也开始使用微机式继电器或微机保护。,二、电磁型电流继电器（,DL,型）,电磁式电流继电器的内部结构如图,7-6,所示，图,7-7,是其内部接线图和图形符号，电流继电器的文字符号为,KA,。,（一）,结构,集中表示的图形符号,分开表示的图形符号,（二）,工作原理,山东农业大学电气工程系,（二）工作原理,当电流通过继电器线圈,1,时，电磁铁,2,中产生磁通，对,Z,形铁片,3,产生电磁吸力，若电磁吸力大于弹簧,9,的反作用力，,Z,形铁片就转动，带动同轴的动触头,5,转动，使常开触头闭合，继电器动作。,山东农业大学电气工程系,动作电流,(,I,op,),：线圈中使继电器动作的,最小电流,。,返回电流,(,I,re,),：使继电器由动作状态返回到起始位置时的,最大电流,。,返回系数,(,K,re,),：继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数,Kre,，即,基本参数：,过电流继电器的返回系数小于,1,，返回系数愈大，继电器愈灵敏，电磁式电流继电器的返回系数通常为,0.85,。,山东农业大学电气工程系,继电特性：,输出,输入,I,op,I,re,输入动作值,输入返回值,有输出,无输出,山东农业大学电气工程系,粗调,：改变继电器两个电流线圈的联结方式,(,串、并联,),细调,：改变反作用弹簧的反作用力矩,动作电流的调节方法,（二）工作原理,电磁式电流继电器的动作极为迅速，动作时间为百分之几秒，可认为是瞬时动作的继电器。,山东农业大学电气工程系,三、电磁型电压、中间、时间、信号继电器,DJ,型电磁式电压继电器的结构和工作原理与,DL,型电磁式电流继电器基本相同。,不同之处仅是电压继电器的线圈为电压线圈，匝数多，导线细，与电压互感器的二次绕组并联。,电压继电器文字符号用,KV,表示。,（一）电磁式电压继电器,山东农业大学电气工程系,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。,欠电压继电器的,起动电压,U,op,是使其动作的最高电压,;,返回电压,U,re,是使其返回的最低电压,;,返回系数,K,re,U,re,U,op,。,由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压，所以其返回系数,K,re,大于,1,，一般在,1,1.2,之间。,山东农业大学电气工程系,作用：,时间继电器用于继电保护装置中，使继电保护获得需要的延时，以满足选择性要求。,DS,型电磁式时间继电器的内部结构,如图,6-8,所示。,它由电磁系统、传动系统、钟表机构、触头系统和时间调整系统等组成。,图,6-9,是,DS110,型、,112,型时间继电器的内部接线图和图形符号。,时间继电器的文字符号为,KT,。,DS-110,型为直流时间继电器，,DS-120,型为交流时间继电器，延时范围均为,0.1,9,秒。,（二）电磁式时间继电器,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,作用：信号继电器在继电保护装置中用于发出指示信号，表示保护装置已动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号。,（三）,电磁式信号继电器,信号继电器的内部结构如,图,6-10,所示。,图,6-11,是其内部接线图和图形符号。,信号继电器的文字符号为,KS,。,山东农业大学电气工程系,DX-11,型信号继电器有两种：电流型和电压型。电流型信号继电器串联接入二次电路，电压型信号继电器并联接入二次电路。,图,6-12,是,DZ-10,型中间继电器的内部结构图。其内部接线图和图形符号如图,6-13,所示。中间继电器的文字符号为,KM,。当中间继电器的线圈通电时，衔铁动作，带动触头系统使动触头与静触头闭合或断开。,（四）电磁式中间继电器,作用：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有不大的延时,(0.4,0.8S),或者通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,时间继电器,在保护装置中起延时作用，以保证保护装置动作的选择性。,中间继电器,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有不大的延时,(0.4,0.8S),，,或者通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。,信号继电器,用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示器,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,DL-10,系列电流继电器,DL-30,系列电流继电器,山东农业大学电气工程系,JY10,、,20,、,30,系列集成电路电压继电器,山东农业大学电气工程系,时间继电器,SSJ10,、,20,、,30,系列集成电路时间继电器,山东农业大学电气工程系,四、感应型电流继电器（,GL,型）,（一）结构,GL-10,和,20,型感应式电流继电器的内部结构如,图,6-14,所示。图,6-15,是其内部接线图和图形符号。,感应式电流继电器有两个系统：感应系统和电磁系统。,继电器的感应系统主要由线圈,1,，带短路环,3,的电磁铁,2,和装在可偏转的框架,6,上的铝盘,4,组成。,继电器的电磁系统由电磁铁,2,和衔铁,15,组成。,（二）工作原理,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,当继电器的线圈中通过电流时，电磁铁在无短路环的磁极内产生磁通,1,，在带短路环的磁极内产生磁通,2,，两个磁通作用于铝盘，产生转矩,M1,，使铝盘开始转动，同时铝盘转动切割永久磁铁,8,的磁通，在铝盘上产生蜗流，蜗流与永久磁铁的磁通作用，又产生一个与转矩,M1,方向相反的制动力矩,M2,，当铝盘转速增大到某一定值时，,M1=M2,，这时铝盘匀速转动。,感应式机构基本战局转矩方程：,山东农业大学电气工程系,继电器的铝盘在上述,M1,和,M2,的作用下，铝盘受力有使框架,6,绕轴顺时针偏转的趋势，但受到弹簧,7,的阻力,当通过继电器线圈中的电流增大到继电器的动作电流时，铝盘受力增大，克服弹簧阻力，框架顺时针偏转，铝盘前移，使蜗杆,10,与扇形齿轮,9,啮合，这就叫,继电器的感应系统动作,。,由于铝盘的转动，扇形齿轮沿着蜗杆上升，最后使继电器触头,12,闭合，同时信号牌掉下，从观察孔中可看到红色的信号指示，表示继电器已动作。从继电器感应系统动作到触头闭合的时间就是,继电器的动作时限,。,山东农业大学电气工程系,图,6-16,感应式电流继电器的动作特性曲线,继电器线圈中的电流越大，铝盘转速越快，扇形齿轮上升速度也越快，因此动作时限越短。这就是感应式电流继电器的“反时限”特性，如曲线中的,ab,段,当继电器线圈中的电流继续增大时，电磁铁中的磁通逐渐达到饱和，作用于铝盘的转矩不再增大，使继电器的动作时限基本不变。这一阶段的动作特性称为定时限特性，如曲线中的,bc,段。,当继电器线圈中的电流进一步增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁,2,瞬时将衔铁,15,吸下，触头闭合，同时也使信号牌掉下。这是感应式继电器的速断特性，如图,6-16,曲线 段,山东农业大学电气工程系,当继电器线圈中的电流进一步增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁,2,瞬时将衔铁,15,吸下，触头闭合，同时也使信号牌掉下。这是感应式继电器的速断特性，如图,6-16,曲线 段,整个装置由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。,山东农业大学电气工程系,小 结,1,感应系统部分：,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调整（,2,，,2.5,，,3,4.5,，,5,，,6,9,，,10A,）。,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电流。,动作时间,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。,山东农业大学电气工程系,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,反时限特性,。,继电器电磁系统的速断动作电流与继电器的感应系统动作电流之比，称为,速断电流倍数,，用,n,qb,表示。,时限螺钉指示盘上的刻度，指通入,10,倍动作电流整定值时的动作时间。,或者说感应式电流继电器动作时间特性是,10,倍动作电流整定值时的动作时间来标定的。,山东农业大学电气工程系,2,电磁速断部分,电磁系统的速断特性,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，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合。,动作电流值,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值的,2,8,倍。,GL-10,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，无需再接入其他继电器。,山东农业大学电气工程系,综上所述，感应式电流继电器具有前述电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器的功能，从而使继电保护装置使用元件少、接线简单，在中小型工厂供配电系统中得到广泛应用。,基本结构，反时限动作特性，电流速断特性，先合后断转换触点。,山东农业大学电气工程系,GL-10,（,20,）系列继电器的时限特性曲线,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,山东农业大学电气工程系,第六章第一节 作业,山东农业大学电气工程系,供配电技术,第六章 供配电系统的继电保护,6.5,工厂高压线路的继电保护,山东农业大学电气与电子工程学院,2006,年,10,月 制作,定时限过电流保护,反时限过电流保护,瞬时电流速断保护,限时电流速断保护,阶段式（三段式）保护的应用及评价,6.5,高压线路的继电保护,山东农业大学电气工程系,6.5,高压线路的继电保护,一、,电力线路的常见故障和保护配置,用户内部的高压电力线路的电压等级一般为,635KV,，线路较短，通常为单端供电，常见的故障主要有相间短路、单相接地、过负荷。,因此，继电保护比较简单，按,GB50062-92,电力装置的继电保护和自动装置设计规范,规定应采用电流保护，装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。,山东农业大学电气工程系,针对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护，和瞬时电流速断保护，保护动作于断路器跳闸当过流保护的动作时限不超过,0.50.7,秒时，可不装设电流速断保护。,单相接地保护有两种方式：绝缘监察装置（零序电压保护）和零序电流保护。保护动作于信号。,线路的过负荷保护只对可能经常出现的过负荷电缆线路才予装设，一般延时动作于信号。,6.5,高压线路的继电保护,山东农业大学电气工程系,二、电流互感器的接线方式,保护装置的,接线方式,是指作为相间短路的过电流保护用的,电流继电器,与电流,互感器二次线圈之间,的连接方式。分为三种：,三相完全星形接线方式,两相不完全星形接线,两相电流差接线,接线系数,K,W,：,指通过继电器的电流,I,K,与电流互感器二次电流,I,2,的比值，,即：,K,W,I,K,I,2,。,山东农业大学电气工程系,三相完全星形接线方式,山东农业大学电气工程系,三相完全星形接线方式,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。,可见：,K,W,1,山东农业大学电气工程系,两相不完全星形接线,两相不完全星形接线方式,是在,A,、,C,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,B,相单相接地短路以外的所有故障。,可见：,K,W,1,山东农业大学电气工程系,两相不完全星形接线方式,还可以接成两相三继电器形式，以提高可靠性。,可见：,K,W,1,有何,作用？,山东农业大学电气工程系,两相电流差接线,两相电流差接线方式,由两台电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流 为：,山东农业大学电气工程系,2,、两相一继电器式,(,图,6-20),三相短路,AC,相间短路,AB,或,BC,相间短路,不同的相间短路时，接线系数是不一样的。,因而灵敏系数也不一样。一般情况下：,保护整定时取,K,W,灵敏度校验时取,K,W,1,Why?!,山东农业大学电气工程系,三种接线方式性能比较,三相三,继电器,两相两,继电器,两相一,继电器,可靠性灵敏性,最好,较好,差,经济性,差,较好,最好,适用,场合,中性点接地电网,中性点不接地电网,10kV,以下和高压电动机保护,山东农业大学电气工程系,电流互感器的误差曲线,电流互感器的误差主要与,一次电流,和,二次负载,值,Z,2,有关系。,电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图,山东农业大学电气工程系,电流互感器的,10%,误差曲线,指电流互感器一次电流倍数,m,（,又称,10%,倍数）与电流误差等于,10%,所允许的二次负载值,Z,2al,的关系曲线。,山东农业大学电气工程系,利用,10%,误差曲线校验电流互感器,1,。计算一次电流倍数,m,2,。,计算允许负载值,查,10%,误差曲线,3,。计算实际负载值,4,。比较负荷大小,如果,Z,2,Z,2al,，,则说明电流互感器的误差不超过,10%,。,山东农业大学电气工程系,如果,Z,2,Z,2al,，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，以减小二次负载。,（,2,）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。,（,3,）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。,山东农业大学电气工程系,三、过电流保护,当通过线路的电流大于继电器的动作电流，保护装置起动，并用时限保证动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。,按其动作时间特性分为两种：由电磁式电流继电器等构成的定时限过电流保护和由感应式电流继电器构成的反时限过电流保护。,（一）定时限过电流保护装置的接线和工作原理,山东农业大学电气工程系,（一）定时限过电流保护装置的接线和工作原理,组成：四部分,起动元件,(KA),、时限元件,(KT),、信号元件,(KS),、执行元件,(KM),定时限过电流保护装置的原理图和展开图,原理图：所有元件的组成部分都集中表示，称为原理图,图,6-25,展开图：,所有元件的组成部分按所属回路分开表示，一般称为展开图，展开图简明清晰，广泛应用于二次回路图。,山东农业大学电气工程系,原理图,，其各继电器及元件均以整体的图形加以表示，互相连接的交流回路、直流回路都综合画在一起。,优点是能直观清晰地表示它们之间的电气连接及其动作原理，便于阅读，整体概念较强，但是在应用上具有一定局限性。,例如在线路较复杂时，就难以绘制原理图了，另外线路彼此交叉也给识图带来较大困难，使安装调试和检修维护工作十分不便。另外，从原理图中还会发现只画出各继电器元件间的连接情况，至于元件的内部接线，引出端子及回路的标号，以及直流电源的情况等，均未能表示出来。这样也给安装调试检修维护和分折其工作原理带来不便，因此，除原理图外，又产生了与之相对应的,展开图和安装图,。,山东农业大学电气工程系,展开图,:,以电气原理图为基础，将继电器和元件用展开的形式来表示的接线图，称为展开图。,如图所示为三段式电流保护的展开图，其特点是分别绘制保护的交流电流回路（或交流电压回路）及直流回路，并且同一个继电器或元器件的不同部分（如线圈，触点等），可以分开画，即属于哪个回路就画到哪个回路之中。另外对于同一个继电器或元器件的线圈、触点等，都应标注相同的名称。,山东农业大学电气工程系,在绘制或阅读展开图时，应遵守以下规则：,1,回路的排列次序，一般是先绘制或阅读交流电流回路及交流电压回路，后绘制或阅读直流回路；,2,每个回路内各行的排列顺序，对交流回路