第一章继电保护的基本知识

第一章继电保护的基本知识 • 几种常用继电器及其符号 • 继电保护的任务 • 电流互感器的极性和接线方式浙江同济科技职业学院上一页下一页

第一节继电保护的任务 电力系统中最常见的故障是各种形式的短路，短路的类型 • 有D(1)、 D(1,1)、 D(2)、 D(3)期中最严重的是D(3)。二相短 • 路电流是三相短路电流的0.866倍。 • 短路时：电流大大增加，电压降低。 • 短路故障的危害： • 1、故障的电弧可能烧坏故障设备。 • 2、故障回路的设备，由于短路电流产生的热效应和电动力 • 的作用，会遭受破坏或损伤。 • 3、影响用户的正常供电。 • 4、破坏电力系统运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整 • 个系统瓦解，造成大面积停电。浙江同济科技职业学院上一页下一页

继电保护装置的任务： 1、当被保护设备发生故障时，保护装置动作，使断路器跳闸，将故障设备切除，保证无故障部分继续正常运行。 2、当被保护设备发生不正常运行状态时，发出信号。 3、继电保护装置和自动装置配合提高供电的可靠性。浙江同济科技职业学院上一页下一页

第二节对继电保护的基本要求 • 1、选择性：是指电力系统发生故障时，仅有故障设备的保护装置动作，将故障设备切除，保证无故障设备继续运行，尽可能缩小停电范围。 • 近后备保护：本级保护中主保护的后备保护。 • 远后备保护：当故障设备的保护或QF拒跳时，由相邻设备保护装置切除故障。 K1短路时，若WL1的保护1拒动，由保护2动作跳QF1，则保护2为保护1的近后备保护 K2短路时，WL2的保护1和保护2拒动或QF2拒跳时，由WL1的保护2动作跳QF1，则WL1的保护2为WL2的远后备保护浙江同济科技职业学院上一页下一页

继电保护动作具有选择性图例 K3短路时保护5动作， QF5跳闸 K1短路时保护1、2动作，QF1、QF2跳闸 K2短路时保护6动作， QF6跳闸浙江同济科技职业学院上一页下一页

2、快速性 • 快速切除故障可以减小短路的破坏程度，加 • 快非故障部分的电压恢复，为电动机的自启 • 动创造有利条件，同时提高系统的稳定性。 • 切除故障时间t=保护动作时间+QF分闸时间+QF灭弧时间 • 目前保护动作最快时间：t=0.02-0.04s • 但对于装有管型避雷器的线路上，为了在避雷器放电时，保护不误动作，t>=0.08s 浙江同济科技职业学院上一页下一页

3、灵敏性 灵敏性：是指保护装置对其保护区内故障的反应能力。一般用灵敏系数Ksen或保护范围来衡量。灵敏系数跟系统的运行方式有关。最大运行方式：根据电力系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行。发生短路时：短路电流最大，母线上的残压最高。最小运行方式：根据电力系统最小负荷的需要，投入的发电设备最少。发生短路时：短路电流最小，母线上的残压最低。经常运行方式：根据负荷的需要，投入相应的发电设备，这种运行方式在一年之内的运行时间最长。浙江同济科技职业学院上一页下一页

(1)反应故障时参数量增加而动作的保护装置 保护区未端金属性短路时故障参数的最小计算值 Ksen= 保护装置整定动作值 • (2)反应故障时参数量降低而动作的保护装置保护装置整定动作值 Ksen= 保护区未端金属性短路时故障参数的最大计算值规程规定：主保护Ksen=1.5-2 后备保护： Ksen=1.2-1.5 一般：发电机、变压器差动保护Ksen≥2 电流电压保护Ksen≥1.2 浙江同济科技职业学院上一页下一页

4、可靠性 • 可靠性是指在保护范围内发生故障时，保护应可靠动作，在保护范围外发生故障时，保护装置不应动作。 • 可靠性与保护装置本身的设计、制造、安装质量有关，同时与调试、运行维护水平有关。 • 继电保护的四个基本要求，它们之间是相互联系又相互矛盾，又在一定的条件下达到统一的一面。 • 如选择性和快速性，灵敏性和可靠性等之间存在矛盾。 • 另外在满足以前四个条件下，还要考虑继电保护的经济性，即投资情况。浙江同济科技职业学院上一页下一页

第三节几种常用的继电器及其符号 • 一、电流继电器(KA、LJ) • KA在继电保护中常作为起动元件使用，主要反应电流的变化，当通过它的电流大于动作值时，KA动作，常闭触点打开，常开触点闭合。 • 动作电流：使继电器刚好动作时的最小电流。 • 返回电流：使继电器刚好返回时的最大电流。 • 见图1-4测量动作电流和返回电流。 • 返回系数：返回电流与动作电流之比。 Kr= ‹1 浙江同济科技职业学院上一页下一页

返回系数Kr不能太小，太小将降低过电流继电器的灵敏度。返回系数Kr不能太小，太小将降低过电流继电器的灵敏度。 • 返回系数Kr不能太大，ΔM太小，将使触点接触不可靠，一般不小于0.85。 • 电流继电器动作电流的调整： • (1)粗调：线圈的串、并联。并联时的动作电流为串联时的2倍。 • (2)细调：调整把手，改变弹簧的反作用力。可相差2倍。 • 最大动作电流可最小动作电流的4倍。 • 例如：DL-11/20 动作电流为5~20A KA KA 常闭触点常开触点浙江同济科技职业学院上一页下一页

二、电压继电器(KV、YJ) 1、过电压继电器：反应电压升高而动作。和过电流继电器相同。动作电压：使继电器刚好动作时的最小电压。返回电压：使继电器刚好返回时的最大电压。 Kr<1 2、低电压继电器：反应电压降低而动作。它的动作过程和返回过程与过电压继电器相反。动作电压：使继电器刚好动作时的最高电压。返回电压：使继电器刚好返回时的最小电压。 Kr>1 一般大于1.2 浙江同济科技职业学院上一页下一页

低电压继电器动作时：其常开触点打开，其常闭触点闭合。低电压继电器动作时：其常开触点打开，其常闭触点闭合。如：正常工作时，低电压继电器线圈两端加有100V左右的正常电压，此时Z形舌片处于被吸引到磁极的位置，继电器的常闭触点处于断开状态，常开触点处于闭合状态(此时相当于过电压继电器的动作状态)。当电压下降到一定值时(动作电压时)，Z形舌片在弹簧的作用下返回，其常开触点打开，其常闭触点闭合。动作电压的调整： (1)粗调：线圈的串、并联。串联时的动作电压为并联时的2倍。 (2)细调：调整把手，改变弹簧的反作用力。可相差2倍。最大动作电压可最小动作电压的4倍。如DJ-111/60 动作电压的整定范围：15~60V 浙江同济科技职业学院上一页下一页

三、时间继电器(KT、SJ) 在继电保护和自动装置中，主要用来建立必要的动作时限。以满足继电保护的选择性和自动装置的逻辑性。浙江同济科技职业学院上一页下一页

四、中间继电器(KM、ZJ) 主要作为辅助继电器使用，广泛应用于继电保护和自动装置中。作用(1)增加触点对数；(2)扩大触点容量。有点中间继电器有2~4个线圈，1个线圈起动用，其它1~3个线圈自保持。如在变压器保护回路中用的保护出口继电器。五、信号继电器(KS、XJ) 动作后：一方面掉牌；另一方面常开触点闭合接通光字牌和音响回路。要手动复归或通过复归按钮复归，起记忆事故或故障的作用，便于查找事故或故障。电流型信号继电器：0.025A，电压型信号继电器：110V或220V。使用时要加以区别，若把电流型的当作电压型使用，则信号继电器烧坏；若把电压型的当作电流型使用，则保护回路就不动作，使继电保护拒动。 KS 浙江同济科技职业学院上一页下一页

六、差动继电器(KD、CJ) 七、瓦斯继电器(KG、WSJ) 八、保护出口中间继电器(KOU、BCJ) 为中间继电器，有多个线圈，动作后可以输出多个回路。九、功率方向继电器(KPD、GJ) 功率方向继电器的任务是测量加入继电器的电压与电流之间的相位，以判别短路功率的方向。当短路功率的方向由母线指向线路时继电器动作；当短路功率的方向由线路指向母线时继电器不动作。浙江同济科技职业学院上一页下一页

十、阻抗继电器(KR) 它是距离保护的测量元件，测量故障点到保护安装处的阻抗，并与整定阻抗进行比较，确定保护是否动作。当被保护线路发生故障时，阻抗继电器输入故障电流的二次值及保护安装处母线残余电压的二次值，根据所测电压与电流比值的不同(即阻抗的不同)，决定继电器是否动作。阻抗继电器有2个线圈，分别为电压、电流线圈。正常运行时：ZK>Zset继电器不动作；保护范围外故障时： ZK>Zset 继电器不动作；保护范围内故障时： ZK<Zset继电器动作。浙江同济科技职业学院上一页下一页

十一、极化继电器(KP) 是一种以电磁原理为基础，具有方向性的小型直流磁电式继电器。在整流型保护装置中，应用于执行元件。 1、当电流从+流入时，两个空气隙中的的磁场大小不同，左边的是磁场是Фp1-Фw ，右边的是Фp2+Фw，因此吸力F2>F1，衔铁吸向右侧，动触点和左侧的静触点接通。当电流方向改变时，动触点和右侧的静触点接通。因此极化继电器的动作具有方向性。浙江同济科技职业学院上一页下一页

第三节仪用互感器的极性和接线方式 一、TA的极性(同名端、同极性端) 电流互感器相当于电流源，一次侧电流从同名端流进，二次侧电流从同名端流出。此时一、二次电流同相，见矢量图。浙江同济科技职业学院上一页下一页

二、TA的接线方式 1、三相星形接线方式能反应各种类型的短路故障，用于GS、T、110KV线路及以上的保护及测量。接线系数：流入继电器中的电流与电流互感器的二次电流之比。 IK KCO= KCO=1 I2 继电保护的灵敏度和接线系数有关浙江同济科技职业学院上一页下一页

2、两相不完全星形接线 能反应各种相间短路，不能反应B相接地短路，它适用于中性点不接地的线路保护。在平行供电线路中，有1/3机会同时切除2条线路，2/3机会只切除1条线路，能提高供电的可靠性。见图2-9 浙江同济科技职业学院上一页下一页

TA装在A、C同名相上，不同线路上发生2点接地时，保护动作情况TA装在A、C同名相上，不同线路上发生2点接地时，保护动作情况 “+”切除 “-”不切除浙江同济科技职业学院上一页下一页

3、两相电流差接线 (1)正常运行及三相短路时 (2)AC两相短路时 (3)AB、BC两相短路时主要用于低压线路保护和电动机保护浙江同济科技职业学院上一页下一页

4、两相三继电器接线 (1)什么情况下考虑这种接线方式：见图2-6 WL1的过电流保护作为变压器的远后备保护，由于变压器的阻抗较大，当K3点短路时短路电流较小，使保护的灵敏系数常常不能满足要求，若WL1的过电流保护采用两相三继电器接线，则反应K3点两相短路时的灵敏系数可提高一倍。浙江同济科技职业学院上一页下一页

(2)工作原理分析 设Kt=1则此时此时B相的灵敏度为A、C相的一倍。因此装于变压器星形侧的线路过电流保护，反应三角形侧两相短路的灵敏系数与保护采用的接线方式有关。可见采用两相三继电器式接线与采用三相星形接线方式灵敏系数完全相同，比采用两相不完全星形接线时提高一倍。提问：a、c两相短路时，哪一相保护的灵敏度最高？ b、c两相短路时，哪一相保护的灵敏度最高？浙江同济科技职业学院上一页下一页

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