项目四 供配电系统保护,任务1继电保护的接线和操作方式 任务2 高压电力线路的继电保护 任务3 供配电系统的二次回路控制,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,一、继电保护的任务与要求 (一)继电保护装置的任务 继电保护装置是按照保护的要求，将各种继电器按一定的方式进行连接和组合而成的电气装置，其任务是: (1)故障时动作于跳闸。 (2)异常状态时发出报警信号。 (二)继电保护的基本要求 1.选择性 2.可靠性 3.速动性,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,4.灵敏度 对过电流保护，其灵敏系数的定义为: 对低电压保护，其灵敏系数的定义为: 在GB 50062-1992电力装置的继电保护和自动装置设计规范中，对各种继电保护的灵敏系数均有一个最小值的规定，应以此作为各种继电保护灵敏度检验的依据。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,以上四项要求对于一个具体的保护装置来说，不一定都是同等重要的，而是往往有所侧重。 二、常用的保护继电器及其接线和操作方式 (一)继电器的分类 继电器是一种在其输入的物理量(包括电气量和非电气量)达到规定值时，其电气量输出电路被接通或分断的自动电器。 继电器按其输入量的性质分，有电气继电器和非电气继电器两大类。按其用途分，有控制继电器和保护继电器两大类。前者用于自动控制电路，后者用于继电保护电路。保护继电器按其在继电保护电路中的功能分，有测量继电器和无测量继电器两大类。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,(二)常用的机电型保护继电器 1.电磁式电流继电器和电压继电器 电磁式电流继电器和电压继电器在继电保护装置中均为启动元件，属测量继电器。 常用的DL-10系列电磁式电流继电器的基本结构如图4-1所示。当继电器线圈中通过的电流达到动作值时，使固定在转轴上的Z形钢舌片被铁芯吸引而偏转，导致继电器触点切换，使动合(常开)触点闭合，动断(常闭)触点断开，这就称为继电器动作。当线圈断电时，Z形钢舌片被释放，继电器返回。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,过电流继电器线圈中的使继电器动作的最小电流，称为继电器的动作电流，用Iop表示，过电流继电器线圈中的使继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流，称为继电器的返回电流Ire。继电器的返回电流与动作电流的比值，称为继电器的返回系数，即: 电磁式电流继电器的动作电流有以下两种调节方法: (1)平滑调节。拨动调节转杆来改变弹簧的反作用力矩，可平滑地调节动作电流值。 (2)级进调节。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,利用两个线圈的串联和并联来调节，当两个线圈由串联改为并联，动作电流将增大一倍。反之，由并联改为串联时，动作电流将减小一半。这种电流继电器的动作很快，可认为是“瞬时”动作的，因此它是一种瞬时电器。 图4 -2为DL-10系列电磁式电流继电器的图形符号。 2. DL-10系列电磁式电压继电器 供配电系统中常用的电磁式电压继电器的结构和原理，与上述电磁式电流继电器类似，只是电压继电器的线圈为电压线圈，导线细而匝数多、阻抗大。它多做成低电压(欠电压)继电器。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,低电压继电器的动作电压Uop，为其线圈上的使继电器动作的最高电压;而其返电压Ure，为其线圈上的使继电器由动作状态返回到起始位置的最低电压，低电压继电器的返回系数 ，一般为1. 25 。 Kre越接近于1，说明继电器越灵敏。 3.电磁式时间继电器 电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来获得所需要的延时。常用的DS-110, 120系列电磁式时间继电器的基本结构如图4-3所示。当继电器线圈接上工作电压时，铁芯被吸入，使被卡住的一套钟表机构被释放，同时切换瞬时触点。在拉引弹簧作用下，经过整定的时间，使主触点闭合。继电器的时限，可借改变主静触点与主动触点的相对位置来调整。调整的时间范围，标明在标度盘上。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,当继电器的线圈断电时，继电器在返回弹簧的作用下返回。为了缩小继电器的尺寸和节约材料，时间继电器的线圈通常不按长时间接上额定电压来设计。因此凡需长时间接上电压工作的时间继电器，应在它动作后，利用其常闭的瞬时触点的断开，使其线圈串入限流电阻，以限制线圈电流，以免使线圈过热烧毁，同时又能维持继电器的动作状态。 4.电磁式信号继电器 电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出指示信号，以提醒运行值班人员注意。常用的DX-11型电磁式信号继电器有电流型和电压型两种。电流型信号继电器的线圈为电流线圈，串联在二次回路内，因为其阻抗小，不影响其他二次回路元件的动作。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,电压型信号继电器的线圈为电压线圈，阻抗大，只能并联在二次回路中。DX-11型电磁式信号继电器的内部结构如图4 -4所示。 信号继电器在不通电的正常状态下，其信号牌是支持在衔铁上面的。当继电器线圈通电时，衔铁被吸向铁芯而使信号牌掉下，显示动作信号，同时带动转轴旋转90，使固定在转轴上的动触点(导电片)与静触点(导电片)接通，从而接通信号回路，发出音响或灯光信号。要使信号停止，可旋动外壳上的复位旋钮，断开信号回路，同时使信号牌复位。 5.电磁式中间继电器 电磁式中间继电器在继电保护装置中用作辅助继电器，以弥补主继电器触点数量或触点容量的不足。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,它通常接在保护的出口回路中，用以接通断路器的跳闸线圈，所以它又称出口继电器。 常用的DZ-10系列电磁式中间继电器的内部结构如图4 -5所示，当其线圈通电时，衔铁被快速吸向铁芯，使其触点切换。当其线圈断电时，衔铁被快速释放，触点返回起始状态。 6.感应式电流继电器 感应式电流继电器兼有上述电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能，而且可用来同时实现过电流保护和电流速断保护，从而可使继电保护装置大大简化，减少投资，因此在用户的中小型变配电所中应用极为广泛。感应式电流继电器属测量继电器。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,常用的GL-10 , 20系列感应式电流继电器的内部结构如图4-6所示，感应式电流继电器由感应元件和电磁元件两大部分组成。感应元件主要包括线圈1、带短路环3的铁芯2及装在可偏转的铝框架6上的转动铝盘4。电磁元件主要包括线圈1、铁芯2和衔铁15。其中线圈1和铁芯2是两组元件共用的。 (三)继电保护装置的接线方式 过电流的继电保护装置中，启动继电器与电流互感器之间的连接，主要有两相两继电器式和两相一继电器式两种接线方式。 1.两相两继电器式接线 图4-7是两相两继电器式接线。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,这种接线，如果一次电路发生三相短路或任意两相短路，都至少有一个继电器要动作，从而使一次电路的断路器跳闸。为了表述继电器电流IKA与电流互感器二次电流入的关系，特引入一个接线系数(Wining Coefficient) KW，其定义式为: 两相两继电器式接线在一次电路发生任何形式的相间短路，其KW =1，保护装置的灵敏度都相同。 2.两相一继电器式接线 图4-8是两相一继电器式接线，这种接线正常工作时流入继电器的电流同相电流互感器二次电流之差，因此又称两相流差接线。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,在其一次电路发生三相短路时，流入 继电用电流为互感器二次电流的 倍(见图4-9 (a)相量图)，即 在其一次电路的A, C两相发生短路时，流入继电器的电流为互感器二次电流的2倍(见图4-9 (b)相量图)，即 在其一次电路的A, B两相或B, C两相发生短路时，流入继电器的电流只有一相互感器的二次电流(见图4-9 (c)、(d)相量图)，即 由以上分析可知，两相一继电器式接线能反应各种相间短路故障，但不同相间短路的保护灵敏度不同，有的相差一倍，因此不如两相两继电器式接线。但这种接线少用一个继电器，较为简单、经济，它主要用于高压电动机保护。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,(四)继电保护装置的操作方式 继电保护装置的操作电源，有直流操作电源和交流操作电源两大类。直流操作电源有蓄电池组和整流电源两种。但交流操作电源具有投资少、运行维护方便及二次回路简单、可靠等优点，因此它在用户供配电系统中应用极为广泛。 交流操作电源供电的继电保护装置主要有以下两种操作方式。 1.直接动作式 直接动作式如图4-10所示，利用断路器操作机构内的过电流脱扣器(跳闸线圈)YR作为过电流继电器，接成两相两继电器式或两相一继电器式。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,正常运行时，YR流过的电流远小于其动作电流(脱扣电流)，因此不动作。而在一次电路发生相间短路时，短路电流反映到电流互感器二次侧，流过YR，达到或超过YR的动作电流，从而使断路器QF跳闸。这种操作方式简单经济，但保护灵敏度低，实际上较少采用。 2.“去分流跳闸”的操作方式 “去分流跳闸”的操作方式如图4-11所示。 “去分流跳闸”的原理电路见图4-11 (a)正常运行时，电流继电器KA不动作，其常闭触点将跳闸线圈YR短路，YR中无电流通过，断路器QF不会跳闸。,上一页,下一页,返回,任务1 继电保护的接线和操作方式,在一次电路发生相间短路时，继电器KA动作，其常闭触点断开，使跳闸线圈YR的短路分流支路被去掉，从而使电流互感器的二次电流全部通过YR，致使断路器QF跳闸，即所谓去分流跳闸。这种交流操作方式接线简单，也较灵敏可靠，但要求继电器触点的分断能力足够大才行。现生产的GL-15 , 16等型号的感应式电流继电器，其触点的短时分断电流可达150 A，完全满足去分流跳闸的要求。 但需指出，这一去分流跳闸电路有一个致命缺点，就是由于外界振动引起电流继电器KA的常闭触点偶然断开时，有可能造成断路器误跳闸。因此这一电路只是说明“去分流跳闸”的基本原理电路，实际电路必须弥补这一缺点。,上一页,返回,任务2 高压电力线路的继电保护,一、带时限的过电流保护 带时限的过电流保护，按其动作时限特性分，有定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。定时限过电流保护的动作时间是固定不变的(一经整定以后)，与短路电流大、小无关。反时限过电流保护的动作时间则与短路电流大小有反比关系，短路电流越大，动作时间越短，所以反时限特性也称为反比延时特性 (一)定时限过电流保护装置的组成和原理 线路定时限过电流保护装置的原理电路如图4-13所示。其中图4-13 (a)是集中表示的原理电路图，通常称为接线图(或结线图)。,下一页,返回,任务2 高压电力线路的继电保护,这种电路图的所有电器的组成部件是各自归总在一起的，因此过去也称归总式电路图。图4-13 (b)是分开表示的原理电路图，通常称为展开图，这种电路图的所有电器的组成部件按各部件所属回路来分开表示，全称是展开式原理电路图。从原理分析的角度来说，展开图简明清晰，在二次回路(包括继电保护电路)中应用最为普遍。 下面分析图4-13所示定时限过电流保护的工作原理。 当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA瞬时动作，其常开触点闭合使时间继电器KT启动。KT经过整定的时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器(电流型)KS和出口的中间继电器KM同时动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。,上一页,下一页,返回,任务2 高压电力线路的继电保护,KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。在短路故障被切除后，继电保护装置除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。 (二)反时限过电流保护装置的组成和原理 线路反时限过电流保护装置的原理电路，如图4-14所示。当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA动作，经一定延时后，其常开触点闭