工矿企业供电系统11.docx

第一章 工矿企业供电系统
本章重点内容：电力负荷的分类；供电系统的结线方式；矿井供电方式与矿井井下变电所，
教学方法：多媒体课件、教学模型、现场教学相结合。
第一节　概述
本节主要介绍煤矿企业对供电的基本要求、电力负荷的分类、电力系统的一些基本概念、供电电源和电压的确定。
一、供电的重要性及基本要求
（一）井下特殊的环境
（二）煤矿企业对供电的基本要求
1、供电可靠：
1）要求供电不间断。
2）对重要负荷供电应绝对可靠：如主排水泵、副井提升机等。
3）采用双回独立线路供电。
2、供电安全：
（1）供电安全就是包括人身和设备安全。
（2）我们依《煤矿安全规程》和有关技术规程规定，进行工作，确保供电安全。
3、供电质量
（1）要求用电设备在额定参数下运行，因为此时性能最好。
（2）反映供电质量指标主要有两个：频率和电压。频率50Hz，要求偏差小于±0.5Hz，即额定频率的1%，一般由发电厂决定。电压，各种电气设备要求电压偏差也不一样，一般工作情况下电动机允许电压偏差±5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。
４．供电经济：
在保证供电安全、可靠，质量的前提下
（１）尽量降低基本建设投资。
（２）尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗。
（３）尽量降低电能消耗和维修费用等。
二．电力负荷的分类（依据重要性）：
1、一类负荷（一级负荷）
（1）定义：凡因突然中断供电可能造成人身伤亡或重大设备损坏、造成重大经济损失或在政治上产生不良影响的负荷。例：矿井通风机、主排水泵、副井提升机等。
（2）供电要求：两个独立电源供电。
2、二类负荷：
（1）定义：凡因突然停电造成大量减产或大量废品的负荷。例：煤矿主井提升机、压风机。
（2）供电：两个独立电源供电。
3、三类负荷：
（1）定义：指除一、二类负荷以外的其它负荷。例：学校宿舍、地面附属车间及矿井机修厂等。
（2）供电：单回路供电、多负荷共用一条输电线路。
（三）负荷分类的目的
确保一类负荷供电不间断，保证二类负荷用电，考虑三类负荷供电
三、电力系统
１、电力系统：是指发电厂、各输电线路和升降变电所以及电力网用户组成的统一整体。即电能的产生—变换—传输—分配—消耗。
２、高压输电比较经济，因为

３、并网发电：
1）将电力系统中各发电厂之间以输电线路相连。
2）优点：供电可靠、经济。
四、工矿企业电源
1、电源来源：
1）电力系统。　　
2）地方发电厂。　　
3）自备发电厂。
2、有一类负荷的矿山总变电所应有两个独立电源。
五、供电电压等级
１、额定电压：电气设备运行状态最佳，效益最好时的电压。
２、煤矿常用的电压等级： 127V、220V、380V、660V、1140V……。
３、电源电压的选择：
１）系统电压等级．
２）供电容量．
３）供电距离。
第二节 电 网
本节主要介绍电力网的分类，结线方式和中性点的运行方式。
一、电力网的分类
１．电力网：由变电所及各种不同电压等级的输电、配电线路组成。
２．任务：输电　配电。
３．分类：以电压高低、负荷性质、线路结构和中性点运行方式来进行分类。
二．电力网的结线方式
1.放射式电网.

１）分类：单回路、双回路。
２）主要优点：
优点：线路独立、可靠性高、继电保护整定简单。
缺点：总线路长、不经济。
３）适用：负荷容量大或孤立的重要用户
２．干线式电网（1—3）
１）分类：单回路、双回路和环式电网。
２）优，缺点；（相对于放射式的优缺点）。
优点：总线路短、节资。
缺点：用户相互影响、可靠性低、保护整定误差大。
使用对象：单回路干线式一般使用三类负荷供电，如教学楼、宿舍楼，双回路干线式一般使用二、三类负荷供电。

３．环式电网 图1—4
１）分类：开环、闭环。
２）优缺点：
优点：总设备少，投资小，可靠性高；
缺点：负荷容量相差太大时不经济，继电保护整定复杂。
３）适用对象：负荷容量相差不太大，彼此之间相距较近，而离电源都较近，且对供电可靠性要求较高的重要用户。
三．电网中性点的运行方式
１．运行方式决定了单相接地后的运行情况，供电可靠性、保护方法及人身安全等问题。
２．中性点运行方式（3种）
１）中性点不接地系统（图１―５）

（1）解释：中性点不接地系统（见图）
（2）优缺点：
优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，提高供电的可靠性；且接地电流小；
缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。
（3）适用范围：
A、煤矿井下。
B、35KV及以下高压电网：线电压仍对称（不影响供电）。
（4）单相接地电容电流：
架空线路： 电缆线路：
当单相接地电容电流：3～10KV电网约为30A，2～63KV（35KV）电网约为10A时，易产生断续电弧。断续电弧将在电网产生L、C震荡，在系统中产生（３～４）Ｕe的过电压，可能使绝缘薄弱处击穿，造成短路故障。
应对措施：
A．限时：单相接地时间不应超过２h ，井下要求立即断电！
B．装设绝缘监视、接地保护装置。　
C．转换线路。
２）中性点经消弧线圈接地系统
（1）中性点接地电容电流超过限度时，可采用中性点经消弧线圈接地系统。
（2）接法。

（3）消弧线圈的结构、工作状态。
结构 ：消弧线圈是一个有铁心的可调电感线圈，有5～9个插头，可调节匝数，减小间隙。线圈电阻很小，感抗很大，可看成纯电感元件。
工作状态：工作在补偿状态。若消弧线圈的感抗调节合适，将使接地电流降到很小，达到不起弧的程度。
（4）优缺点：
优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，单相接地时，运行不允许超过２h，提高供电的可靠性。
缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。
3）中性点直接接地系统
（1）引入：介绍接线方法。
（2）优缺点：（对应中性点不接地）
优点：单相接地时，其他两相对地电压不会升高。接地电流大，提高了保护装置的可靠性。
缺点：单相接地时，构成短路，电流大（称为大接地电流系统）。

（3）适用：
A．110KV及以上电压等级的电网上（绝缘只按相电压考虑）。在高压电网中，为提高系统的可靠性，广泛采用自动重合闸装置。一次重合成功率60%～90%左右，二次成功率15%左右，三次成功率３%左右。　　　　　　　　　　
B．地面380/220V三相四线制供电系统，获得两种电压等级。
第三节　矿井地面变电所
本节主要介绍：变电所的接线方式（电源与变压器、母线与配出线的接线的接线方法、特点及适应范围）和变电所位置的确定。
一、矿井地面变电所
１、矿井地面变电所的任务：受电、变电、配电。
２、地面变电所主结线．包括：一次结线　二次结线、配出线的结线。
１）地面变电所的主结线：
（１）变电所一次结线：是指受电线路与主变压器之间的结线．
Ａ、线路-变压器组结线：图１－９
适用：三类负荷

有三种形式：
a、用隔离开关作为进线开关：适用线路短，变压器容量小的情况。
b、用熔断器作为进线开关：适用线路长，容量小。如：农村、小型企业。
c、用隔离开关、断路器作为进线开关：适用线路长，容量大。如：大、中型煤矿企业。
Ｂ、桥式结线：可靠性高，两个电源，两台变压器。
a、全桥结线：接线、优缺点及适用对象，图１－１1a。
b、内桥结线：接线、优缺点及适用对象，图１－１1b。
C．外桥结线：接线、优缺点及适用对象，图１－１1c

　　（２）二次母线：接线图1—10，包括一次母线和二次母线的接法。
　　变电所二次母线：主变压器出线侧所联结的母线．
a、单母线结线：图１－１0a，适用情况：容量小，可靠性不高的负荷。
b、双母线结线：图１－１0b， 适用情况：大容量变电所、220V以上的线路。
c、单母线分段式结线：图１－１0c，适用情况及要求，负荷对称、兼顾平衡（大多数煤矿用的是这种）.

（３）配出线的结线：图１－１２

　　a.配电开关的种类：隔离开关、负荷开关、熔断器和断路器。
b.隔离开关布置及适应对象：
负荷开关+熔断器：适用于容量小不重要的用户；
隔离开关＋断路器：适用于容量大比较重要的用户，单回路；
隔离开关＋断路器＋隔离开关：容量大的重要用户，双回路。
　　c.停送电操作。停送电操作顺序。
　　２）总配电所的主结线
　　（１）单母线：对三类负荷供电
（２）单母线分段：可靠性高，负荷大（独立双电源）：对一、二类负荷供电。非独立电源：对二、三类负荷供电．
二、矿井地面变电所接线实例
简介
1、煤矿总变电所接线实例：电源数目、变压器、负荷、接线方式、电压等级、可靠性、
图１－１３

三、矿井地面变电所的位置确定
1、矿井地面变电所的位置确定
（1）要求：布局合理、供电可靠、供电质量、经济性。
考虑负荷性质、大小和技术经济比较等。
（2）确定原则：P19。
第四节 矿山供电系统
本节主要通过矿井供电系统图讲解矿井供电的类型、井下中央变电所、采区变电所、综采工作面配电点的接线、位置选择和设备布置等以及露天供电系统。
主要讲解深井供电系统。
1、矿井供电的类型
1）矿井供电方式的决定因素：井田范围、煤层开采深度、开采方法、年产量、涌水量、负荷大小等综合因素进行。
2）分类：深井和浅井两种类型。

A、特点：设立中央变电所。
B、决定因素：煤层深，井下负荷大、涌水量大等。如平煤各生产矿。
C、组成：地面变电所、井下中央变电所和采区变电所。
D、供电回路数：两路或两路以上。
2、井下中央变电所
1）井下中央变电所的结线 图1-18

（１）单母线分段结线：
可靠性高，负荷大（独立双电源）：对一二类负荷供电．独立电源：对二三类负荷供电．
（２）运行方式：母线采用分列运行。
（３）适用情况；可靠性高、负荷大（独立双电源）、对一二类负荷供电。
2）井下中央变电所的位置和硐室布置
（1）位置选择原则：负荷中心、通风、交通、运输、进出线、顶板、无淋水等。
（2）硐室要求：耐火材料、尺寸、大小、通道、20%余地。出口、栅栏门、防火门、外开门、标高等。
（3）设备布置（图1—19）

Ａ、布置原则：安全、方便、留有余地。
Ｂ、布置方式：①高压、低压设备分开②留有检修间距③留有备用设备余地是总回路数量的20%。
3、采区变电所
任务：接受中央变电所高压电能、变压、配出低压电能。
1）采区变电所的结线
考虑因素：电源回路数、负荷大小、变压器台数等。
（1）单电源进线。接线图（1—20），适用于：负荷小的工作面，炮采工作面。
（2）双电源进线。接线、分列运行。适用对象；综采工作面或下山采区、有排水泵的采区变电所。
2）采区变电所的位置和硐室布置 图1—20
与井下中央变电所的位置和硐室布置类同。

4、综采工作面供电与工作面配电点
1）综采工作面供电。图（1—21）
①高压深入负荷中心。
②组成：采区配电所—移动变电站—工作面。
③设备布置；图1—21。
2）工作面配电点
①引入：停送电方便，设备多或距离采区变电所较远。
②组成：采区变电所---工作面配电点方式。

小结：
煤矿供电系统：
类型：深井、浅井供电；
特点：选用；
结线：单母线分段；
变电所：井下中央变电所、采区变电所及综采工作面、配电点的位置与设备布置。
第二节 功率因数的提高
本课主要讲提高功率因数的目的、意义及方法，并联补偿电容器的选择及接线方法。
一、提高功率因数的意义
1、提高电力系统的供电能力
2、减少供电网络中的电压损失，提高供电质量。
3、降低供电网络中的功率损耗。
4、降低企业产品的成本
电费的收取方法：“两部电价制”：基本电价、电度电价（包括调整电价）。COSφ大于等于0.9 奖，低于此值罚。
二、提高功率因数的方法
1、提高负荷的自然功率因数：1选、2调、3换。
1）选：正确的选择、合理的使用电动机和变压器，在条件允许的条件下，尽量选择鼠笼型电动机。避免：空载、轻载运行。
2）调：合理选择变压器的容量，尽量空载、轻载运行。
3）换：更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的矿井通风机采用同步电动机，使其工作在过激状态。
2、人工补偿提高功率因数
引入：当COSφ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。
三、电容器的选择
1、电容器无功容量的计算 图2—1

Qc=Pi(tanφANT－tanφac)
2、电容器（柜）台数的确定
需电容器台数：
式2-10：每相所需电容器台数：取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。
3、电容器的补偿方式和联接方式
1）电容器的补偿方式
（1）单独就地补偿方式：接线、优缺点、适用对象。
（2）分散补偿方式：接线、优缺点、适用对象。
（3）集中补偿方式：接线、优缺点、适用对象：6～10kV 大中型煤矿主要补偿方式，如：平煤各矿
2）电容器的联接方式
①三角形接法：优缺点
②星形接法：优缺点
△或Y（双Y） 优选△，因为容量为Y的1/3　且电压低，放电1分钟，残压50V以下。1000V以上的电容器应采用电压互感器放电。
电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。

小结：
1、提高功率因数的意义：
2、提高功率因数的方法：自然提高（选、换、调）和人工补偿法（并联电容器法）
3、电容器的选择：选择、接法、位置、放电要求。
第三章 短路电流
本章重点内容：短路电流的有关参数，短路电流的计算，短路效应及校验等。
教学方法：多媒体课件、板书、案例。
第一节 概述
短路故障是电气设备最严重的故障，对电气设备的危害性最大。所以我们要研究其种类、产生的原因。并采取相应的措施来预防或减轻其危害程度。
一、短路的种类及产生短路的原因
1、短路：供电系统中不等电位的点没有经过用电器而直接相连通。
2、类型(表3-1)：三相、两相、两相接地、单相、单相接地。
*分对称性短路和非对称性短路。
对称短路：Za=Zb=Zc、Ua=Ub=Uc、Ia=Ib=Ic
*最关键的两个短路电流：最大短路电流---选择设备、导线，最小短路电流---继电保护装置校验
短路的电压与电流的相位差较正常时增大，接近于90度。
单相短路只发生在中性点直接接地系统或三相四线制系统中。
其他：层间、层间短路。主要指电动机、变压器和线圈等。
3、造成短路原因：绝缘损坏、设备老化、使用不当、外力作用、误操作、鸟兽触及等。
二、短路的危害
1、特点：
(1)电流剧增至正常电流的几十甚至几百倍（电流大）。
(2)系统电压骤降。
2、后果：
（1）损害设备和线路。
（2）设备不能正常工作。
（3）影响电力系统运行。
（4）通信线路、电子设备干扰、产生误动作。
*3、保护措施：限制、装设熔断器、继电保护装置等。
三、计算短路电流的目的和任务
1、选择导线和设备。
2、选择和整定继电保护装置。
3、确定接线和运行方式。
4、选择限流电抗器。
小结：
1、短路的种类及产生短路的原因。
2、短路的危害。
3、计算短路电流的目的和任务。
第三节 短路电流的计算
本节课介绍供电系统中短路电流的两种计算方法:有名值法和相对值法。一、有名值法（绝对值法、欧姆法）
1、低压电网短路电流的计算：
*计算电压取比线电压高5%。
*对于高压电路，一般只计电抗，不计电阻。
*对于低压短路时，当时才需计算电阻。
2、短路电流计算步骤：
1）求短路回路中各元件阻抗。
（1）电源系统的阻抗（①一般可不考虑电阻。②可由高压馈电线出口断路器的断流容量（极限短路容量）来估算,。
③由开断电流Ioc来计算其断流容量，）：
（2）变压器的阻抗：
式3-12
式3-13
式3-14
（3）输电线路的阻抗：（*1、线路的电阻Rwl。可由导线电缆的单位长度电阻R0值求得。Rwl=R0L。2、线路的电抗Xwl。可由导线电缆的单位长度电抗Xwl值求得。Xw=X0L。）
（4）限流电抗器的电抗：

2）短路回路总阻抗的计算、折算。（注意：等效阻抗的换算）。

3）短路电流的计算：
（1）绘制短路计算电路图：标参数、找短路点。
（2）绘制等效电路图，标出各元件阻抗值。
（3）计算短路回路的阻抗。
（4）计算短路电流。

二、相对值法（标幺值法）
1）相对值（标幺值法、相对单位制法）（*选基本容量，工程设计通常取Sd=100MVA。基本电压选各元件及短路点线路的平均电压Uav）：计算电压个元件线电压，公式3-24、25、26、27、28、29、30、31、32。

2）系统各元件相对基准电抗值的计算：
（1）电源系统的相对基准电抗：式3-28、29。

（2）变压器的相对基准电抗：式3-30：

（3）电抗器的相对基准电抗：式3-31。
X
（4）线路的相对基准电抗：式3-32、33。

3、短路电流的计算：
1）短路电流的相对基准值：式3-35。

2）短路电流的计算：式3-36。

3）三相短路容量：式3-37、38。

例3-2．
三、不对称短路电流的计算
两相短路、单相短路。
1、两相短路电流的计算：
1）解析法计算两相短路电流：图3—8、式3-39、40、41。忽略电阻。

*2）查表法计算井下低压电网两相短路电流：
（1）铝→铜：将铝芯电缆化为铜芯电缆：Lcu=1.68LA1
（2）标准截面：将非标准截面铜芯电缆化为标准截面电缆.动力：50mm2 照明：4mm2。
（3）求总长度。L1＝La+Lb+……+Ln
（4）查表。Is=f(L)
2、单相短路电流的计算：式3-50、51、52、53。
适用于三相四线制供电系统。
例3-3．
1)对称分量法：式3—44、45。

2)相一零回路法： 式3—46、47

四、高压电动机对称电流冲击值的影响（略）
（引导学生自学）
小结：
1、绝对值法（欧姆法）：适用对象：特点、计算步骤。
2、相对值法（标幺值法）：分类、计算方法、步骤。
3、不对称短路电流的计算

第七章 输电线路
本章重点内容：电压损失，经济电流密度和年最大负荷利用小时数概念，电缆线路的结构组成及敷设方法，各种输电导线型号及截面的选择原则和选择方法。
教学方法：多媒体课件、实物等
第一节架空线路
本节主要讲架空线路的结构，各组成部分的作用，安装和敷设方法等知识。
输电线路结构作用：输电、连接发电厂、变电所和用户。
输电线路分类：架空线路和电缆线路。
一、架空线路的结构
1、导线
1）分类：裸导线、绝缘导线；单股、多股；铜线、铝线、钢绞 、钢芯铝绞。
2）型号：TJ、LJ、GJ、LGJ——铜绞线、铝绞线、钢绞线 、钢芯铝绞线。
3）应用：
铝绞线：10kV及以下配电线路；
钢芯铝绞线：机械强度要求高和35kV及以上的输电。
2．电杆
分类：木杆、水泥杆、铁塔杆。
直线、耐张、转角、终端、分支、跨越、换位。
3．横担
1）作用：固定绝缘子、保持线距。
2）木、铁、瓷。
3）安装位置：电线杆，负荷一侧、耐张杆：电杆两侧、其他、电杆受力反方向。
4、绝缘子
1）作用：固定导线、绝缘。
2）分类：图7—3。
5、金具：
1）作用。
2）种类 图7—4。
3）适用对象。

6、拉线：
1）作用：稳固电杆。
2）组成。
3）种类：适用对象 图7—5。
二、架空线路的敷设
1.敷设路径的选择原则：P152
2.线路的敷设
1）挡距与弧垂

2）导线在电杆上的排列顺序：零线位置、高 、低压线同杆架设、排列。
3）导线的线间距离 表7-1
4）横担的长度与间距 表7-2
5）电杆高度（表7-3、4）
第二节 电缆线路
本节主要讲电缆线路结构、类型、特点、应用和敷设等知识。
一、电缆的结构
分类：纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆。
1、纸绝缘电缆
1）分类：铅护套、铝护套。
铜线芯、铝线芯。
油浸纸绝缘、干绝缘、不滴流。
在有火灾、爆炸危险的场所严禁使用铝芯电缆和铅包电缆。（井下禁用铅包电缆）无铠装电缆、铠装电缆。
2）电缆型号含义：表7-5。
3）结构 图7—7。

4）适用场所。
2、橡胶绝缘电缆
1）普通橡套胶电缆 图7—8 结构、芯数、适用场所。

2）阻燃橡套电缆 结构、芯数、适用场所
3）屏蔽橡套电缆 图7—9 图7—10 结构、性能、适用场所，表7—6。

各屏蔽层都是接地的。
屏蔽橡套电缆特别适用于具有爆炸危险的场所和移动频繁的电气设备供电。
3.塑料绝缘电缆：种类、型号、含义、适用场所。
二、电缆的敷设
1、电缆敷设的一般要求
1）选择合适的敷设路径
2）电缆敷设时应注意的问题
2、电缆的敷设方式：
1）直接接地敷设
敷设方法、特点、适用情况。

2）在电缆沟内敷设 图7—12。
3）架空与沿墙敷设。
3、煤矿井下电缆的敷设。

小结：
1.电缆的结构：分类、型号意义、结构、适用场所。
2.电缆的敷设：敷设原则、敷设方式。
第四节 输电导线截面的选择
本节课主要讲述选择导线截面的一般原则、选择条件。按长时允许电流选择导线截面；按允许电压损失选择导线截面；按经济电流密度选择导线截面；按机械强度选择导线截面；按短路时的热稳定条件选择导线截面及按启动条件校验导线截面等知识。
一、输电导线型号的选择
选择依据：输电导线所处的电压等级和适用场所。
二、选择导线截面的条件
1.选择导线截面的一般原则。
1）按长时允许电流选择。
2）按允许电压损失选择。
3）按经济电流密度选择。
4）按机械强度选择。
5）按短路时的热稳定性的条件选择。
2.各种导线截面的选择条件。
1）高压架空线路
不必考虑短路时的热稳定性。
2）高压电缆
不考虑机械强度。
必须考虑短路时的热稳定性。
3）低压导线和电缆
对裸导线不校验短路时的热稳定性。
但对于干线电缆，不必校验其机械强度。
在选择各种导线的截面时，应在其诸多的选择条件中，确定一个有可能选择出最大截面的条件。首先选其截面，其后在按其条件校验，这样可使选择计算简便，避免返工。
三、按长时允许电流选择导线截面
KsoIp≥Ica 或查表7-13
查表7-12
四、按允许电压损失选择导线截面
1.电压损失的计算
电压损失是线路始、未两端电压的算术差值。
1）线路的电压损失计算
（1）线路负荷电压损失的计算（图7-14）
相电压损失
三相对称线路线电压损失：△Uw=

忽略电抗时：

（2）分布负荷电压损失的计算（图7-15）
△Uw=△U1+△U2+△U3
导线截面型号相同
2）变压器电压损失的计算
公式：

2、按允许电压损失选择导线截面
1）允许电压损失的确定
公式：△Up=U20T-Up.min Up.min查表7—15 简化△Up=U2N.T-Upmin 要求
△Up≥△U
2）按允许电压损失选择导线截面
公式：线路电阻上的电压损失：

导线最小截面：
忽略线路电抗时，按允许电压损失选择出截面后不必再进行校验。
五、按经济电流密度选择导线截面（图7-16）

1、经济截面：（公式）
2、经济电流密度：公式 表7-17。

3、年最大负荷利用小时数：
公式： 表7-18。

六、按机械强度选择导线截面 表7-19、20

七、按短路时的热稳定条件选择导线截面

八、按启动条件校验导线截面
1、电动机的最小启动电压
1）满足电动机的最小启动转矩
公式：
当无最小启动转距数据时，可取75％UN
2）满足吸力线圈有足够的吸持电压
公式：7-23、24。

电动机最小启动电压 : Ustmin=0.75UN-△Ublst
2、启动时电压损失计算
1）支线电缆的电压损失：
公式：
电机实际启动电流：
公式：
2）干线电缆的电压损失：
公式：
3）变压器的电压损失
公式：6-29、30、31
3、按启动条件校验电缆截面
公式：U2N.T-△Ust≥Ust.min
校验导线截面不合格，应采取措施：（P175）
第八章 继电保护
本章重点内容：对保护装置的要求，常用保护继电器的用途、结构及工作原理，动作电流、返回电流、返回系数、接线系数等的概念；线路及变压器保护的工作原理与保护的整定计算方法。
教学方法：多媒体课件、现场教学、挂图等。
第一节 概述
本节主要讲继电保护装置的作用与要求；常用保护继电器的种类及工作原理、使用、继电保护装置的接线方式与整定方法。
一、继电器保护装置的作用与要求
1、继电保护装置的作用
1）不正常运行状态：过负荷、一相断线、一相接地。
2）故障：短路。
3）继电保护装置及作用：
不正常运行状态时，发出信号，提醒工作人员及时采取措施；
故障时，控制断路器跳闸。
2、对继电保护装置的要求。
1）选择性：切除故障部分，防止越级跳闸。
2）速动性：尽快速切断故障，减少故障存在的时间。
3）灵敏性：指对故障或不正常运行状态的反映能力。
用灵敏系数来反映。两种情况：
对反映故障时参数量增加的保护装置，其灵敏系数为：

对反映故障时参数量降低的保护装置，其灵敏系数为：

灵敏系数整定：四级：1.2、1.25、1.5、2。
井下：主保护Kr≥1.5 后备保护Kr≥1.2。
4）可靠性
不拒动、不误动。
具体：有所偏重、如：线路保护偏重选择性、井下偏重速动性。
二、常用保护继电器
1、作用：用来接通或断开控制或保护回路。
*2、区别（与接触器）： 主回路（I≥5A）、继电器多用于控制电路（I≤5A）。
输入信号（电量、非电量）=输出信号（电信号）。
3、种类：电磁式继电器、感应式继电器、晶体管继电器。
1）电磁式电流继电器（图8-2）
①作用：当电流超过某一整定值时继电器动作。
②工作原理：M=K1φ2 M=KIIk2
③动作电流（Iopk）：能使继电器动作的最小电流。
④返回电流（IEK）：能使继电器返回的最大电流。
⑤返回参数（Kre）：
⑥整定方法：
A、平滑调节（调弹簧）。
B、级进调节（线圈抽头或串、并联）。
⑦动作时间：0.01～0.05s。
⑧特点：接点容量较小，不能直接作用于断路器跳闸，必须通过其它继电器转换。
2）电磁式中间继电器
（1）作用：
A、提供足够数量的触点以便同时控制不同的电路。
B、增加触点容量，以便接通断开较大的电流回路（如跳闸回路）。
C、提供必要的延时特性，以满足保护及自动装置的要求。
（2）种类：电压式、电流式。
瞬动、延时动作。
瞬动时间：0.05～0.06s。
3)电磁式时间继电器

（1）特点：延时动作
（2）原理：钟表机构
4）电磁式信号继电器 　

（1）种类：电流型、电压型。
（2）作用：动作指示（灯光、音响信号），以便判别故障性质。
（3）原理 图8—5
5）感应式继电器
（1）结构组成与工作原理 图8-6

Ａ、两部分组成：一是感应系统（动作反时限），二是电磁系统（动作瞬时）。
Ｂ、继电器的动作时限：从继电器动作到触点闭合这段时间。
Ｃ、反时限特性：
Ｄ、有限反时限特性：
Ｅ、电磁系统的动作时间：0.05～0.1s。
（2）动作电流与动作时限的调节
Ａ、动作电流：使蜗杆与扇形齿轮齿合的最小电流。
Ｂ、感应系统动作电流调整：利用插销20改变继电器线圈的匝数来调整。
Ｃ、感应系统动作时限调整：改变扇形齿轮的起始位置。
Ｄ、GL-10系列继电器优点：接点容量大；直接作用于断路器跳闸。
Ｅ、GL-10系列继电器的缺点：结构复杂，精确度较低。
6）晶体管继电器
（1）优缺点：质量轻，体积小，耗电少，寿命长，工作可靠。
（2）电路组成：（五部分）：电压形成回路、启动回路、时限回路、出口信号回路以及工作电源。
（3）电路的工作原理 图8—8

三、微机保护装置
1、微机保护的优越性
1）电力系统微机保护。
2）微机保护的优点。
2、微机保护的硬件组成

1）数据采集系统。
2）主机。
3）开关量输入输出系统。
四、电流保护装置的接线方式
是指电流继电器与电流互感器的连接方式。
常用接线方式有三种 图8-10

1 .完全星型接线（三相三继电器接法）
1）接法：图8-10a
2）接线系数
3）特点：正确反映各类短路故障：相间短路、单相接地短路
4）应用：中性点直接接地系统
2、不完全星形接线。（两相继电器接法）
1）接法：图8-10b
2）接线参数：
3）特点：相间短路保护。相单相接地故障时，继电器不会动作。
4）应用：中性点不直接接地系统。
5）改进：图8-12两相三继电器不完全星形接线，其目的是提高两相两继电器式接线方式的灵敏度。
3.两相电流差接线（图8-10c）
1）两相一继电器的差接接线方式：（图8-10c）
2）接线系数：公式(三相短路)
（U、V、W三相短路）
Kw=1（U、V 或V、W相间短路）
Kw=2（U、W相间短路）
3）V相单相接地时不能反映
4）应用：相间短路。一般用作电动机，不太重要的10kV及以下线路的过电流保护。
第二节 电网的过电流保护
引言：本节主要讲开式电网的定时限过电流保护、开式电网的反时限过电流保护、电流电压联锁的过电流保护、电流速断保护的接线、原理及电流整定、时限配合等知识。
过电流：电流超过额定电流或整定电流。
过电流保护：就是利用过流时电流增大的特点构成的保护装置。
分类：定时限过电流保护，反时限过电流保护，无时限电流速断保护，有时限电流速断保护。
一、开式电网的定时限过电流保护
1、保护装置的工作原理
1）接线：图8-14
2）组成：
3）原理：过流→电流继电器动作→KT延时闭合→KS显示→KM动作→YR跳闸。

２、保护装置的时限特性 图8-14

1）时限配合：采用阶梯原则。
2）时限级差：定时限△t =0.5～0.7s
反时限△t=0.7～0.9s
3、保护装置的整定计算
动作电流、动作时限。
1）动作电流的整定
（1）躲过最大工作电流。
计算公式：

（2）返回电流Ire应大于最大工作电流：
2）灵敏度校验
（1）最小的短路电流大于动作电流
（2）计算公式：8-13。

（3）要求：保护装置灵敏度系数的最小允许值，对于主保护还要求Kr≥1.5，对于后备保护区Kr≥1.2。
当保护装置灵敏度度不满足是，要通过改变接线方式、降低继电器的动作电流、提高继电器的返回系数和增大线路的短路电流等方法来提高保护装置的灵敏度。
3）保护装置的时限整定
（1）原则：阶梯原则。
（2）位于电网末端的过电流保护装置不设延时元件。
（3）△t不可过小，否则可能造成误动。
二、开式电网的反时限过电流保护 图8-16
基本元件：GL型感应式电流继电器或晶体管继电器也可组成反时限过电流保护装置。

1、动作电流的整定
整定计算、灵敏度校验、类同定时限过电流保护装置。
2、动作时限整定
1）阶梯原则要符合时限的配合点:
t1.s1= t2.s1＋△t
△t=0.7～0.9(s)
2）优缺点：P197
例8-2 ==*解题步骤：
（1）求电流保护装置中电流继电器的动作电流top1k:

（2）计算保护装置2的电流和动作电流倍数:

（3）查表得 t2s1
（4） 求t1s1=t2s1＋△t
（5） 求
（6） 求
（7）查表求出10倍动作电流的动作时限。
三、电流电压联锁的过电流保护
1、引入： 图：8-21
2、欠电压继电器动作电压的整定

3、电流继电器动作电流

4、灵敏性校验

四、电流速断保护
一般要求，当过电流保护装置的动作时限如果超时1s。还应装设电流速断保护。种类；瞬时（无时限）电流速断保护和限时（有时限）电流速断保护。
1、无时限电流速断保护（瞬动保护）

1）动作电流的整定
为了实现前后保护动作的选择性，速断保护的动作电流应大于被保护线路末端的最大短路电流。
公式：

2）电流速断的“死区”
由于电流速断保护的动作电流时按躲过线路末端的最大短路电流整定的，所以电流速断保护只能保护线路的一部分，没有得到保护的一段线路就称为电流速断保护的“死区”。
无时限电流速断装置的保护范围不但与短路故障的种类有关，还与电力系统的运行方式有关。在正常运行方式下，其最小保护范围应不小于被保护线路全长的15%～20%。
3）灵敏度效验公式

2、限时电流速断保护装置
1）限时电流速断保护装置比无时限速断保护大一时限差△t（0.5s）即可。
2）两阶段速断保护装置：无时限速断、限时电流速断保护装置。
第一级速断装置；瞬时电流速断保护装置
第二级速断装置：限时电流速断保护装置
第一段线路的限时电流速断保护的动作电流要比下一段线路的瞬时速断装置的动作电流大。

3）限时电流速断装置的灵敏度应按线路末端最小两相短路电流校验，其值不应小于1.25。

4）三段式电流保护装置
（1）三段式电流保护装置：
瞬时电流速断称为第一段保护，限时电流速断称为第二段，定时限过电流保护称为第三段保护。
（2）应用
①3～10kV：一般用两段式电流保护装置。
②35～3kV ：三段式电流保护装置
第三节 电网的接地保护
本节主要讲述绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率方向保护的作用、组成、原理、整定、校验。
一、绝缘监视装置 图8-26

1、作用：监视电网的对地绝缘。
2、绝缘监视装置的原理接线图及工作原理。
3、组成：一个三相五柱式电压互感器、三个电压表和一个电压继电器。
4、三相五柱式电压互感器结构 图8-27

5、信号显示：音响、灯光和掉牌。
6、缺点：动作无选择性
二、零序电流保护 图8-28

1、零序电流保护是利用故障线路零序电流比非故障线路零序电流大的特点，实现有选择性的保护。
2、原理 图8-28。
3、接线 图8-29

4、动作电流： IOp=3KkUL0uCO
5、灵敏度：
单相接地故障，按流过保护装置最小零序电流来校验。
1）计算公式：

2）要求：电缆线路：Kr≥1.25，架空线路：Kr≥1.5。
3）比较复杂的电路，当零序电流保护不能满足选择性要求或灵敏度不够时可装设零序功率方向保护装置。
三、零序功率方向保护

1、零序功率方向保护