第二章继电保护基本元件
(完整word版)继电保护教材(超实用)
第一章绪论第一节电力系统继电保护的作用一、电力系统的故障和不正常运行状态1.电力系统的故障：三相短路f (3)、两相短路f (2)、单相短路接地f (1)、两相短路接地f (1,1)、断线、变压器绕组匝间短路、复合故障等。
2. 不正常运行状态：小接地电流系统的单相接地、过负荷、变压器过热、系统振荡、电压升高、频率降低等。
二、发生故障可能引起的后果是：1、故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障设备烧坏；2、系统中设备，在通过短路电流时所产生的热和电动力使设备缩短使用寿命；3、因电压降低，破坏用户工作的稳定性或影响产品质量；破坏系统并列运行的稳定性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。
事故：指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止送电、少送电、电能质量变坏到不能容许的程度，甚至毁坏设备等等。
三、电保护装置及其任务1．继电保护装置：就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
2．它的基本任务是：（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件（设备）从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。
（2）对不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过一定的延时，并根据运行维护条件（如有无经常值班人员），而动作于发出信号（减负荷或跳闸），且能与自动重合闸相配合。
第二节继电保护的基本原理和保护装置的组成一、继电保护的基本原理继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。
1、利用基本电气参数的区别发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的变化，可以构成如下保护。
（1）过电流保护：反映电流的增大而动作，如图1-1所示，（2）低电压保护：反应于电压的降低而动作。
（3）距离保护（或低阻抗保护）：反应于短路点到保护安装地之间的距离（或测量阻抗的减小）而动作。
2、利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差别。
电力系统继电保护的基本元件
四：继电器线圈阻的测定
对于继电器的电压线圈进行直流电阻的测定， 一般用电桥法测得的电阻不应超过造造厂规定数值
的±℅。
２.２.２ ＤＬ-１０型电流继电器和ＤJ－１００ 型电压继电器的调试 一：内部检查 标准：焊接良好五虚焊、压接可靠，接线螺丝拧紧， 弹簧垫片应该齐全。 二：轴承的检查
（１）标准：轴承轴尖光滑、清洁、无长滞，转动 灵活。轴承的纵向和横向的活动范围应在０.１５ －０.２ｍｍ之内。
示。
图２-6 DX-11型信号继电器的基本结构 1－线圈，2－电磁铁，3－弹簧，4－衔铁，5－信号牌，6－玻璃窗孔，7－复 位旋钮，8－动触点，9－静触点，10－接线端子
图２-７ DX-11型信号继电器图形符号
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。其文字符号为KM。
图２-８ DZ-10系列中间继电器的基本结构 1－线圈，2－电磁铁，3－弹簧，4－衔铁，5－动触点，6、7－静触点，8－连 接线，9－接线端子，10－底座
图２-9 DZ-10系列中间继电器的图形符号
２.２电流、电压继电器的测试方法 ２.１.１ 继电器的一般检查 一：继电器的外部检查
1.应用干净布或毛刷擦拭继电器外壳，检查玻 璃罩是否完好，外壳与底座结合是否牢固，外部接 线端钮是否齐全好,有铅封的继电器铅封是否完好 2.检查继电器触点及各支持螺丝、螺母是否松 动，做紧固处理。已经用红漆等做标记的不得随意 处理。
图２-4 DS-110、120系列时间继电器的基本结构 １－线圈，２－电磁铁，３－可动铁心，４－返回弹簧，５、6－瞬时静 触点，7－绝缘件，８－瞬时动触点，９－压杆菌，10－平衡锤，11－摆动 卡板，12－扇形齿轮，13－传动齿轮，14－主动触点，15－主静触点，16－ 标度盘，17－拉引弹簧，18－弹簧拉力调节器，19－摩擦离合器，20－主齿 轮，21－小齿轮，22－掣轮，23、24-钟表机构传动齿轮
电力系统继电保护-(第2版)第二章-电流保护PPT课件全文编辑修改
等值阻抗最大，以致发生故障时，通过保护装置的短路电流为 最小的运行方式。
➢最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时通过保护装置
的电流为最大，称为最大短路电流。
Ik.m axZ E Z s.m iE nZ k 1Z s.m in E Z 1 L k 1短路类型系数
流来整定。
动作电流：
I ＝K II
II
set.2 rel
Iset.1
K r I e I l 1 .1 ~ 1 .2 ( 非 周 期 分 量 已 衰 减 ）
为保证选择性，动作时限要高于下一线路电流速断保护的动 作时限一个时限级差△t （Δt一般取0.5s）
动作时间： t2II t1 tt
(1) 前一级保护动作的负偏差(即保护可能提前动作) ； (2) 后一级保护动作的正偏差(即保护可能延后动作) ； (3) 保护装置的惯性误差(即断路器跳闸时间：从接通跳闸回 路到触头间电弧熄灭的时间) ； (4) 再加一个时间裕度。
Lmin
1( Z1
3 E
2
II set
Zs.max)
（保证选择性和可靠性，牺牲一定的灵敏性，获得速动性）
三、保护实现原理图
电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠。 缺点是不能保护线路的全长，且保护范围受系统运行方式和 线路结构的影响。当系统运行方式变化很大或被保护线路很 短时，甚至没有保护范围。
对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流 保护，即第一段为无时限电流速断保护，第二段为限时电 流速断保护，第三段为定时限过电流保护。其中第一段、 第二段共同构成线路的主保护，第三段作为后备保护
电流互感器和电流继电器是实现电流保护的基本元件。
电力系统继电保护的基本元件课件
电压互感器的应用与选型
电压互感器的应用
电压互感器广泛应用于电力系统中的测量、控制和保护等领域，是电力系统中的重要元件之一。
电压互感器的选型
在选择电压互感器时，需要根据实际需要选择合适的型号，包括额定电压、额定电流、准确度等级等 参数，以确保其正常工作并满足系统需求。
04
阻抗继电器
阻抗继电器的原理与结构
差动继电器的应用与选型
差动继电器的应用
差动继电器广泛应用于电力系统中，用于保护变压器、 发电机、电动机等电气设备。当这些设备发生故障时， 差动继电器能够快速切断故障电流，防止设备损坏。
差动继电器的选型
在选择差动继电器时，需要根据被保护设备的特点和需 求进行选型。需要考虑的因素包括被保护设备的额定电 流和电压、故障类型和概率、安装环境和条件等。同时 ，还需要考虑差动继电器的性能参数，如动作电流和返 回电流等。
继电保护元件的分类
按功能分类
可分为电流继电器、电压继电器、功率方 向继电器等。
按动作原理分类
可分为电磁型继电器、感应型继电器、晶 体管型继电器等。
按触点形式分类
可分为常开触点、常闭触点、转换触点等 。
继电保护元件的基本要求
可靠性
继电保护元件应具有高度的可靠
性和稳定性，确保在电力系统正
常运行时不误动或拒动。
06
其他继电器元件
其他继电器元件的种类与特点
电磁式继电器
利用电磁原理工作的继电器， 具有结构简单、动作迅速可靠 等优点，但容易受到振动和冲
击的影响。
固态继电器
利用、动作迅速等优点，但 价格较高。
热继电器
利用双金属片受热弯曲原理工 作的继电器，具有结构简单、 动作可靠等优点，但动作速度 较慢。
电力系统继电保护原理(第四版)
电力系统继电保护原理(第四版)第二章继电保护的硬件构成第一节继电器的类别和发展历程继电器能反应一个弱信号(电、磁、声、光、热)的变化而突然动作，闭合或断开其接点以控制一个较大功率的电路或设备的器件。
继电器的分类按输入信号性质分：非电量继电器和电量继电器按功能分量度继电器在继电保护和自动装置中作为主要元件，与辅助元件有或无继电器配套电流、电压、频率、功率继电器等有或无继电器在保护装置中作为辅助元件中间、时间、信号继电器等电磁式继电器衔铁弹簧电磁铁工作回路电磁继电器触点信号电源一、电磁型继电器(Relay)继电特性：无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置动作电流：使继电器动作的最小电流值最小短路电流返回电流：使继电器返回原位的最大电流值最大负荷电流返回系数(恒小于1) I K re= K re= 0.85~ 0.9 I K act 触发特性曲线返回动作旋转衔铁式电流继电器结构6二、感应型继电器用电磁铁在一铝制圆盘中或圆筒中感应产生电流，电流产生转矩使圆盘或圆筒转动，使接点闭合的继电器。
四极感应圆筒式感应继电器工作原理与鼠笼式感应电机相似相当于两相式的电动机，垂直方向两磁极的线圈和水平两级的绕组磁通在空间上相差900,如果两磁通在时间上也相差900则可产生最大的旋转磁场圆筒上的转矩：M= KΦ1Φ 2 sinθ动作条件：电流大于定值(转矩大于弹簧反作用转矩),且θ为正(900时转矩最大)可反应两个电气量，如电压、电流，可实现方向继电器、阻抗继电器、差动继电器等电磁式电流继电器侧面正面电磁式中间继电器正面侧面五、微机保护将反应故障量变化的数字式元件和保护中需要的逻辑元件、时间元件、执行元件等和在一起用一个微机实现，成为微机保护，是继电器发展的最高形式。
20世纪70年代初、中期开始了微机保护研究的热潮源于计算机技术重大突破：价格大幅度下降、可靠性提高70年代中后期，国外已有少量样机试运行。
继电保护知识重点
继电保护知识重点第一章绪论1. 继电保护装置是什么？其基本任务是什么？答：能反应电力系统中电气元件发生故障或者不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
基本任务是：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
反应电气元件的不正常运行状态，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。
2. 继电保护装置的组成？答：继电保护装置中的基本组成元件——继电器（一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。
） 传统继电保护装置的组成测量部分：测量被保护设备相应的电气量，并与整定值比较，从而判断是否启动保护。
逻辑部分：根据各测量部分输出量的大小、性质等判断被保护设备的工作状态。
执行部分：完成保护所承担的任务，如跳闸、发告警信号等。
3. 试述对继电保护的四个基本要求的内容： 答：选择性：※ 保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
※ 主保护：正常情况下，有选择性切除故障· 但存在主保护不能够隔离故障元件的可能性，如断路器拒动 ※ 后备保护：主保护不能切除故障时起作用· 远后备：在远处（变电站）实现，性能比较完善，但其动作将扩大停电范围。
· 近后备：在主保护安装处实现，要同时装设必要的断路器失灵保护。
速动性：※ 力求保护装置能够迅速动作切除故障 ● 提高电力系统并列运行的稳定性 · 暂态稳定等面积定则极限切除时间 · 高压/超高压输电线路保护 ● 减轻对设备、用户的损害※ 对继电保护的速动性，不同情况有不同的要求（工程实际的考虑） ● 切除故障时间：保护装置动作时间+断路器动作时间。
·快速保护动作时间：0.01～0.04s · 断路器动作时间：0.02～0.06s 灵敏性：对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
电力系统继电保护
3
§1-2 保护装置构成基本原理和组成 一、保护装置的原理
利用发生故障时，电力系统的一些基本参数（电流、 电压、相角）与正常运行时的差别来实现保护。 二、构成 1、测量单元：测量被保护元件运行参数的变化，并 与保护的整定值进行比较 2、逻辑单元：对测量单元送来的信号进行综合判断， 决定保护装置是否需要动作。 3、执行单元：根据逻辑单元的决定，发出信号或跳 闸命令 故障参数量→测量→逻辑→执行→跳闸或信号脉冲
带自保持，手动复归；
带自保持线圈，自动复归。
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⑤信号继电器 用途：用来指示保护装置的动作，同时接通灯光、 音响信号。 结构：吸引衔铁式（DX-11型） 原理：线圈通电动作（触点闭合，掉牌） 自保持（机械自保持）,手动复归 类型：串联信号继电器（电流型） 并联信号继电器（电压型） DXM-2A：磁力自保持灯光显示代替机械掉牌 干簧触点工作线圈、复归线圈（极性不能反接）
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线圈电压消失→弹簧1作用→衔铁、连杆立即返回原 位（摩擦离合器使主传动轮不能带动延时机构，复 归不延时） 动作时间整定：改变静触点位置（9a与9b之间距离） 特点：线圈短时通电（可缩小继电器尺寸），若通 电时间>30s，需在线圈回路串接一个附加电阻 （P121图8-7）
正常起动→Rf被短接 动作后→Rf串接，保证热稳定 ④中间继电器 用途：增加触点数量和容量，动作和返回可带不大 的延时，可以构成自保持回路 结构：吸引衔铁式（DZ-10系列）
第一章电力系统继电保护概述
§1-1 继电保护的作用 一、电力系统的组成及其生产特点
精编继电保护课程教案资料
电力系统继电保护课程教案目录第一章电力系统继电保护概述第二章继电保护的基本元件第三章输电线路的电流电压保护第四章输电线路的距离保护第五章输电线路的全线快速保护第六章电力变压器的继电保护第七章发电机的继电保护第八章母线保护第一章电力系统继电保护概述一、电力系统继电保护的作用1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。
﹡继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。
﹡继电保护装置是完成继电保护功能的核心。
P1继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
2. 电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统）* 故障：各种短路（d(3)、d(2)、d(1)、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。
其后果：1.电流I增加危害故障设备和非故障设备；2．电压U降低或增加影响用户的正常工作；3．破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃）4．发生不对称故障时，出现I2，使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现I0，—对相邻通讯系统造成干扰* 不正常运行状态：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。
如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。
3．继电保护的作用：（1） 当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；（2） 反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。
二、继电保护的基本原理、构成与分类：1． 基本原理：为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态——必须找出两种情况下的区别。
① I 增加 故障点与电源间 —>过电流保护 ② U 降低 母线电压 —>低电压保护③ 相位变化，φφIU arg变化； 正常：为负荷的功率因数角一般为0-30°左右短路：为输电线路的阻抗角一般为60°～85°—>方向保护.④ 测量阻抗降低，Z=I U 模值减少 增加ψ —>阻抗保护⑤ 双侧电源线路外部故障：出入I I = 内部故障：出入I I ≠ ——电流差动保护。
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2.1.3 电流互感器的接线
第二章继电保护基本元件
图2-4 电流互感器接线
2.1.4 电流互感器的10%误差曲线
• 电流互感器在运行中，由于励磁电流的存在，电流互感器一次折算后的电流 和二次电流大小不相等，相位不相同，在电流转换中出现数值和相位误差。 • 当一次侧发生短路故障时，流入电流互感器的一次电流远大于其额定值，因 铁芯饱和电流互感器会产生较大误差。 • 继电保护规程规定，用于保护的电流互感器，变比误差在最坏的条件下不得 超过10%；一次折算后的电流和二次电流相位差在最坏条件下不得超过7o。为了 控制误差在这个范围，生产厂按照试验绘制10%误差曲线。 • 10%误差曲线：是指一次电流倍数m与最大允许负载阻抗Zen的关系曲线，称为 10%误差曲线。如图2-5所示。对于同一个电流互感器来说在保证其误差不超过允 许值的前提下，如果二次负荷阻抗较大则允许的一次电流倍数m就较小。如果二 次负荷阻抗较小，则允许的一次电流倍数m就较大。
• 来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。分为电压互感器和电流互感器两大类。 电压互感器 按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。前者多用于220千伏（kV）
及以下各种电压等级；后者则一般用于110kV以上的电力系统，在330～765kV超高压 电力系统中应用较多。按用途，电压互感器又分为测量用和保护用两类。
DigiProII系列数字式综合保护装置
第二章继电保护基本元件
微机保护装置
第二章继电保护基本元件
微机保护装置概述
微机保护：采用微机来 实现的保护。
优点： （1）可靠性高； （2）灵活性强； （3）性能改善，功能
易于扩充； （4）维护调试方便； （5）有利于实现变电
站综合自动化
微机保护装置
第二章继电保护基本元件
第二章继电保护基本元件
油浸式电压互感器
第二章继电保护基本元件
电容式电压互感器
第二章继电保护基本元件
电压互感器接线
电压互感器的Vv接线
第二章继电保护基本元件
电压互感器的Y,yn接线
第二章继电保护基本元件
电压互感器的YN,yn接线
第二章继电保护基本元件
电压互感器的YN,yn,Do接线
第二章继电保护基本元件
第二章 2.1 电流互感器
继电保护的基本元件
第二章继电保护基本元件
2.1 电 流 互 感 器
电流互感器（TA），其作用是将一次回路的大电 流变为二次回路的小电流，向测量仪表和继电保护装 置的电流线圈供电，并将二次设备与高电压部分隔离， 保证设备和工作人员的安全。
第二章继电保护基本元件
图2-1 户外电流互感器
而动作的电气继电器，包括
时间继电器
中间继电器 信号继电器
逻辑继电器：在继电保护装置
第二章继电保护基本元件
中用来实现特定的逻辑功能， 也属于辅助继电器。
2.4.1电磁型电流继电器和电压继电器
电磁型继电器主要有三种不同的结构型式，即螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片 式，如下图所示。
螺第管二线章圈继电式保电护磁基本继元电件器
2.4 电 磁 型 继 电 器
• 继电器的分类 保护继电器按其在继电保护装置电路中的功能可分为：
分类
测量继电器：装设在继电保护装置的第一级用来反映被保护元件的 特性量变化，如电流保护中的电流继电器，当其特性 量电流达到动作值时即动作，它属于主继电器或启动 继电器。
辅助继电器：是一种只按电气量是否在其工作范围内或者为0时
图2-2 户内电流互感器
第二章继电保护基本元件
第二章继电保护基本元件
第二章继电保护基本元件
•
互感器是按比例变换电压或电流的设备。互感器的功能
• 是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标
• 准小电流（5A或10A，均指额定值），以便实现测量仪表、 • 保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。互感器还可用
n =I /I TA第二1章N继电2保N护基本（元2件-1）
2.1.2 电流互感器的极性
为了便于正确接线、直观地分析继电保护的工作，判 别电流互感器一次与二次电流间的相位关系，电流互感 器一次和二次绕组的绕向用极性符号表示。常用的电流 互感器极性都按减极性原则标注，即当系统一次电流从 极性端流入时，电流互感器的二次电流从极性端流出。 常用的一次绕组端子注有L1、L2，二次绕组端子注有K1、 K2，其中L1和K1为同极性端子。同极性端注以符号“*”， 如图2-10所示。
※ 在选电流互感器时，如果已知电流互感器的
一次电流倍数，就可从对应的10%误差曲线 查得允许的二次负荷阻抗Zen。只要实际的 二次负荷阻抗Z2≤Zen，就满足要求。
第二章继电保护基本图元件2-5 电流互感器的10%误差曲线
电压互感器
第二章继电保护基本元件
干式电压互感器
干式电压互感器 浇注式电压互感器
பைடு நூலகம்
动画演示
第二章继电保护基本元件
动画演示
第二章继电保护基本元件
2.5微机保护装置硬件原理
第二章继电保护基本元件
DigiPro400系列数字式综合保护装置
第二章继电保护基本元件
DigiProII(S)系列数字式综合保护装置
第二章继电保护基本元件
DigiProIII系列数字式综合保护装置
第二章继电保护基本元件
电流互感器 工作原理、等值电路与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测 电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。 原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，与电流互感器副边负载 无关。
第二章继电保护基本元件
2.1.1 电流互感器的工作原理
电流互感器的工作原理与变压器相似。工作时一次绕 组串联在供电系统的一次电路中，而二次绕组则与仪 表、继电器的电流线圈串联形成一个闭合回路。其特 点是一次绕组杂数很少，所以一次绕组中的电流完全 取决于被测回路的电流，与二次绕组的电流大小无关。 二次绕组的额定电流一般为5A或1A。二次绕组所接 仪表及继电器的电流线圈的阻抗很小，所以在正常情 况下，在近似于短路状态下运行。为了防止其一二次 绕组绝缘击穿时危及人身和设备的安全，电流互感器 二次侧有一端必须接地。电流互感器的额定变比为其 一、二次额定电流之比，即