供电 第四章

图4-2 继电保护选择性动作的图示
动机当Mk1，点而发其生它短断路路时器，不只跳应闸使；断但路是器若QF由1跳于闸某，种切原除因电造 成作保Q用护F）的1跳才动不跳作开开也，是Q上F有2级，选线那择路么性的相的继对。电的保停护电动范作围（也起较到小远，后这备种
为保证选择性，对相邻设备有配合要求的继电保护， 其灵敏系数及动作时间应相互配合。在某些条件下必须 加速切除故障时，可使保护无选择动作，但必须采取补 救措施，例如采用自动重合闸或备用电源等装置自动投 入来补救。
四、对继电保护的基本要求
1. 可靠性 可靠性是指继电保护该动作时应动作、不该动作时
不动作，这是对继电保护最基本的要求。继电保护的可 靠性可以用拒动率、误动率来衡量，显然，拒动率及误 动率愈小，则保护的可靠性愈高。
为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能 简单的保护方案，应采用由可靠的硬件和软件构成的装 置，并应具有必要的自动监测、闭锁、报警等措施。 2. 灵敏性
灵敏性是指在设备的被保护范围内发生金属性短路 时，继电保护装置应具有必要的反应能力，通常以灵敏 系数来衡量。灵敏系数应根据最小正常运行方式和不利 的故障类型来计算。
ks
I k. m in I op
在国家标准GB14285-2006《继电保护和安全自动装 置技术规程》中，对各类继电保护的灵敏系数要求都做
KTA
Ij
3I2
鉴于供电系统中主要是采用电流保护，下面着重对电流互感 器的10﹪误差曲线和接线方式介绍。
1、电流误差
电流互感器的电流误差是指测出的电流kTAI2对实际电流I1的
相对误差百分值，即
I % kTAI2 I1 100 I1
KTA
I1 I2
N2 N1
—为变流。
我国规程规定：保护用电流互感器的电流误差范围为±10%。
三、继电保护的组成及工作原理
1. 测量比较部分 测量被保护对象的物理量，适当处理 后并与给定的值进行比较，根据比较的结果给出“是” 或“非”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否 应该启动。 2. 逻辑判断部分 根据测量比较部分各输出量的大小、 性质、逻辑状态、出现顺序、持续时间等，使保护装置 按一定逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否 应使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将有关指令传 给执行输出部分。
图所示bb’d曲线。
t
nqb
I qb Iop
nqb_--速断电流倍数。
a
0
1
b c
b'
d
nqb
10
n
六、继电保护用的电流互感器
多数继电器的输入量为电流及电压，然而，不可能将继电器 直接作用于强电流、高电压的电力设备上，这就得借助于某 些设备例如电流互感器及电压互感器，将强电流、高电压按 变比变换为较低的电流、电压，供继电器使用。
3、感应式继电器
（1）基本结构和原理：
感应型电流继电器的动作机构主要由部分套有铜制短路环 的主电磁铁、瞬动衔铁和可动铝盘等元件组成。
当电磁铁线圈电流在一定范围之内时，铝盘由于两个不同 相位交变磁通所产生的涡流而转动，经过延时带动接点系统动 作，电流越大，铝盘转动得越快。
（2）感应式电流继电器
这种继电器具有瞬动特性和反时限特性。
4. 速动性
速动性是指继电保护应能尽快地切除短路故障。其 目的是提高电力系统稳定性，减轻故障设备的损坏程度， 缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用 设备自动投入的效果等。
故障切除时间等于继电保护装置与断路器的动作时 间之和，一般快速保护的动作时间为0.06~0.12秒，最快 可达0.01~0.04秒；一般的断路器的动作时间为0.06~0.15 秒，最快可达0.02~0.06秒。对大量的中、低压电气设备 来说，不一定都采用高速动作的保护。但是有些情形的 故障必须快速切除，例如：大容量电动机内部故障、中 低压线路导线截面过小而为避免过热不允许延时切除的 故障、可能危及人身安全、对通信系统或铁路信号系统 有强烈干扰的故障等。
感应式电流继电器的电流时间特性曲线如图所示。当继电器 线圈中的电流大到一定数值时，其动作时间与通入电流的平 方成反比，通入的电流越大，动作时间越短，这也就是感应 式电流继电器的“反时限特性”，如下图所示曲线 abc，这 一特性是其感应元件所产生的。
当继电器线圈电流进一步增大到整定的速断电流Iqb时，主电 磁铁直接吸下瞬动衔铁，使接点闭合，构成“速动特性”，如
3、电流互感器的接线方式
接线方式：是指电流保护中的电流继电器与电流互感器二次
绕组的连接方式。
接线系数Kkx：它是流入继电器的电流Ik与电流互感器二次绕
组电流ITA.2的比值，即
K kx
Ik ITA.2
常用的接线方式有三种：完全星形接线、非完全星形接线、
差接法。
（1）完全星形接线
三相三继电器联结方式： 利用三个电流互感器串接三 个电流继电器而成；
Kkx =1；
特点：这种方式对各种故 障都起作用，当短路电流相 同时，对所有故障都同样灵 敏，对相间短路动作可靠， 至少有两个继电器动作。
适应场合：主要用于高压 大电流接地系统，以及大型 变压器、电动机的差动保护、 相间保护和单相接地保护。
（2）非完全星形接线
二相二继电器联结方式； Kkx =1； 特点：这种方式动作可靠性不如 第一种接线。当AB或BC相短路时， 仅有一个继电器动作；当未装设互 感器的B相发生单相接地故障时， 保护装置不起作用。仅用两个互感 器和继电器，经济。 适应场合：用于小接地电流系统 作相间短路保护用。
***可利用任何故障与正常运行状态下有区别的信号来实现 保护。
各种继电器的表示符号和图形符号
本章主要讨论机电式继电器构成的保护装置，即电磁式和感应式。
2、电磁式继电器
（1）电磁式电流继电器 以吸引衔铁式为例说明工作原理。文字符号KA。
DL-10系列电磁式电流继电器的基本结构 1-线圈 ，2－电磁铁，3－钢舌片，4－静触点，5－动触点，
第四章 供电系统的保护
内容
第一节 继电保护的基本概念 第二节 单端供电网络的保护 第三节 电力变压器的保护 第四节 低压配电系统的保护 第五节 供电系统的微机保护
第一节 继电保护的基本概念
继电保护的组成及工作原理； 继电保护装置应满足的四个要求； 常用的继电器；
一、继电保护的基本概念
所谓继电保护，泛指继电保护的技术和由各种继电 保护设备组成的保护系统，具体包括：继电保护的设计、 配置、整定、调试等技术；从获取电量信息的互感器二 次回路、经过继电保护装置、至断路器跳闸线圈的一整 套设备。如果需要利用通信手段传送信息，还包括通信 设备。
继电保护装置是一种能反映供电系统中电气元件 （电力线路、变压器、母线、用电设备等）发生故障或 处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号 的自动装置。
二、继电保护装置的任务
供电系统在运行中，可能出现各种发生故障或不正常运行 状态。
常见的主要故障主要是相间短路和接地短路，以及变压器 、电动机等一相绕组的匝间短路等。
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
反应电气量变化的保护： • 利用短路时电流增大的特征，可构成过电流保护； • 利用电压降低的特征，可构成低电压保护； • 利用电压和电流比值的变化，可构成阻抗（距离）保护； • 利用电流和电压之间相位关系的变化，可构成方向保护； • 利用比较被保护设备各端电流大小和相位的差别可构成差动 保护等。
反应非电气量变化的保护： • 利用故障时变压器油分解所产生的气体，可构成瓦斯保 护。 • 利用电动机绕组温度的升高，可构成过负荷保护或过热 保护。
（3）差接法（两相电流差）
二相一继电器联结方式， 流入继电器的电流为两相 电流互感器二次侧电流之 差； Kkx ：不同的短路方式 具有不同的接线系数。
接线系数： ①正常运行时：
I&j I&a I&c
I j 3Ia
Kkx I j / Ia 3
②三相短路时：
I2
I1
/
KTA
I (3) k
/
（3）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。
（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，它本身具有掉牌显示，并带有接 点用以接通灯光或音响信号回路。信号继电 器的文字符号为KS。
（6）电磁式时间继电器 电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来使保护装置获 得所要求的延时（时限）。时间继电器的文字符号为KT 。
（2）电磁式电压继电器
结构与电流继电器相似，不同之处是线圈所用导线细且匝 数多，阻抗大，以适应接入电压回路的需要。文字符号 KV。
电压继电器分过电压和低电压继电器两种。 过电压继电器是反应电压升高而动作的继电器，与 电流继电器动作、返回概念同； 低电压继电器则相反，能使低电压继电器动作，即 使其常闭接点闭合的最大电压称为动作电压；能使低 电压继电器返回，即使其常闭接点断开的最小电压称 为返回电压；返回系数总大于1.
不正常运行状态主要是过负荷、一相断线、小接地电流系 统中的单相接地等不正常工作情况。
继电保护装置的任务是：
（1）当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作 ，作用于跳闸，有选择地将故障部分断开，以减轻故障危 害，防止事故蔓延。
（2）当设备出现不正常运行状态时，保护装置一般作用于 发信号，以便及时采取措施，防止事故发生。