第7章供配电系统的继电保护 §7继电保护装置的概念 §72高压配电电网的继电保护 §73电力变压器的继电保护 §74低压配电系统的保护 §75电子技术在继电保护中的应用 小结
第7章 供配电系统的继电保护 §7.1继电保护装置的概念 §7.2高压配电电网的继电保护 §7.3电力变压器的继电保护 §7.4低压配电系统的保护 §7.5电子技术在继电保护中的应用 小结
》§7.1继电保护装置的概念 7.1.1继电保护装置的任务 1.故障时跳闸在供电系统出现短路故障时,作用于前方最近保护装 置动作控制保护装置,使之迅速跳闸,切除故障部分,恢复其它无故障部分 的正常运行,同时发出信号,以便提醒值班人员检査,及时消除故障。 2.异常状态发出报警信号在供电系统出现不正常工作状态,如过负荷或 有故障苗头时发出报警信号,提醒值班人员注意并及时处理,以免发展为故 障 7.1.2断电保护装置的基本要求 1选择性 继电保护动作的选择性是指在供电系统发生故障时,只使电源一侧距离故 障点最近的继 5QF 图7-1继电保护装置动作选择性示意图
§7.1 继电保护装置的概念 7．1．1 继电保护装置的任务~ 1.故障时跳闸 在供电系统出现短路故障时，作用于前方最近保护装 置动作控制保护装置，使之迅速跳闸，切除故障部分，恢复其它无故障部分 的正常运行，同时发出信号，以便提醒值班人员检查，及时消除故障。 2.异常状态发出报警信号 在供电系统出现不正常工作状态，如过负荷或 有故障苗头时发出报警信号，提醒值班人员注意并及时处理，以免发展为故 障。 7．1．2 断电保护装置的基本要求 1.选择性 继电保护动作的选择性是指在供电系统发生故障时，只使电源一侧距离故 障点最近的继 图7-1 继电保护装置动作选择性示意图
》》§7.1继电保护装置的概念 电保护装置动作,通过开关电器将故障切除,而非故障部分仍然正常运行。 如图7-1,当k-1点发生短路时,则继电保护装置动作只应使断路器1QF跳闸, 切除电动机M。而其它断路器都不跳闸。 2.速动性当系统内发生短路故障时,保护装置应尽快动作,快速切除故障。 3.可靠性指保护装置该动作时就应该动作(不拒动),不该动作时不误动 4.灵敏性灵敏性是指保护装置在其保护范围内对故障和不正常运行状态的反 应能力。灵敏性通常用灵敏系数S来衡量的。对于过电流保护装置,其灵敏系数 为S为: I min 式中kmm—被保护区内最小运行方式下的最小短路电流 Iop1-保护装置的一次侧动作电流 对于低电压保护装置,其灵敏系数S为 op I P max 式中Ukm-被保护区内发生短路时,连接该保护装置的母线上最 大残余电压 U1—保护装置的一次动作电压()。即保护装置动作电压换算到一次电 路的电压
§7.1 继电保护装置的概念 电保护装置动作，通过开关电器将故障切除，而非故障部分仍然正常运 行。 如图7-1，当k-1点发生短路时，则继电保护装置动作只应使断路器1QF跳闸， 切除电动机M。而其它断路器都不跳闸。 2. 速动性 当系统内发生短路故障时，保护装置应尽快动作，快速切除故障。 3. 可靠性 指保护装置该动作时就应该动作（不拒动）,不该动作时不误动. 4. 灵敏性灵敏性是指保护装置在其保护范围内对故障和不正常运行状态的反 应能力。灵敏性通常用灵敏系数 来衡量的。对于过电流保护装置，其灵敏系数 为 为: 式中 —— 被保护区内最小运行方式下的最小短路电流 ——保护装置的一次侧动作电流 对于低电压保护装置，其灵敏系数 为 式中 ——被保护区内发生短路时，连接该保护装置的母线上最 大残余电压 ——保护装置的一次动作电压(V)。即保护装置动作电压换算到一次电 路的电压Ik.min Iop.1 p S .1 . min op k I I .max .1 k op U U Uk.max Uop.1
》》§7.1继电保护装置的概念 713继电保护装置的组成及常用保护继电器 继电保护装置的组成 如图7-2所示,当线路上发生短路时,起动用的电流继电器KA瞬时动作, 使时间继电器KT起动,KT经整定的一定时限后, 接通信号继电器KS和中间断电器KM,KM触头接通断路器QF的跳闸回路, 使断路器QF跳闸。 TA KM 起易时限宿号出d 图7-2继电保护装置框图
§7.1 继电保护装置的概念 7.1.3 继电保护装置的组成及常用保护继电器 1．继电保护装置的组成 如图7-2所示，当线路上发生短路时，起动用的电流继电器KA瞬时动作， 使时间继电器KT起动，KT经整定的一定时限后， 接通信号继电器KS和中间断电器KM，KM触头接通断路器QF的跳闸回路， 使断路器QF跳闸。 图 7-2继电保护装置框图
》》§7.1继电保护装置的概念 常用的保护继电器 继电器的分类按其应用,有控制继电器和保护继电器两大类,机床控制电路 应用的继电器多属于控制继电器;供电系统中应用的继电器多属于保护继电器。 在供电系统中常用的保护继电器,有电磁型继电器、感应型继电器以及晶体管 继电器。前两种是机电式继电器,它们工作可靠,而且有成熟的运行经验 所以目前仍普遍使用。晶体管继电器具有动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、 无机械惯性、寿命长等一系列优点,但由于晶体管元件的特性受环境温度变化影 响大,元件的质量及运行维护的水平都影响到保护装置的可靠性,目前国内较少 采用。电力系统中已向集成电路和微机保护发展。这里主要介绍以机电式保护继 电器。 常用的机电式继电器分电磁型和感应型两种。 (1)电磁式继电器 1)电磁式电流继电器 电磁式电流继电器在继电保护装置中,通常用作起动元件,因此又称起动继电器 常用的DL-10系列电磁式继电器其内部接线和图形符号如图7-4 能使过电流继电器动作(触点闭合的最小电流称继电器的“动作电流”,用表 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”, 用表示
§7.1 继电保护装置的概念 2． 常用的保护继电器 继电器的分类按其应用，有控制继电器和保护继电器两大类，机床控制电路 应用的继电器多属于控制继电器；供电系统中应用的继电器多属于保护继电器。 在供电系统中常用的保护继电器，有电磁型继电器、感应型继电器以及晶体管 继电器。前两种是机电式继电器，它们工作可靠，而且有成熟的运行经验， 所以目前仍普遍使用。晶体管继电器具有动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、 无机械惯性、寿命长等一系列优点，但由于晶体管元件的特性受环境温度变化影 响大，元件的质量及运行维护的水平都影响到保护装置的可靠性，目前国内较少 采用。电力系统中已向集成电路和微机保护发展。这里主要介绍以机电式保护继 电器。 常用的机电式继电器分电磁型和感应型两种。 （1）电磁式继电器 1）电磁式电流继电器 电磁式电流继电器在继电保护装置中，通常用作起动元件，因此又称起动继电器。 常用的DL-10系列电磁式继电器其内部接线和图形符号如图7-4。 能使过电流继电器动作(触点闭合)的最小电流称继电器的“动作电流”，用 表示。 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”， 用 表示。 op I re I
》》§7.1继电保护装置的概念 KA 图74DL10系列电磁式电流继电器的内部结线和图形符号 a)DL11型结线b)DL12型结线cDL-13型结线 d)集中表示的图形符号e)分开表示的图形符号 继电器“返回电流”与“动作电流”的比值,称为继电器的返回系数K用表示 re 对于过量继电器,返回系数总是小于1的(欠量继电器则大于1),返回系数越接 近于1,说明继电器越灵敏,如果返回系数过低,可能使保护装置误动作 DL10系列继电器的返回系数一般不小于0.8。 DL10系列电磁式继电器的电流时间特性如图75所示 只要通入继电器的电流超过某一预先整定的数值时,它就能动作,动作时限是固 定的,与外加电流无关,这种特性称作定时限特性
§7.1 继电保护装置的概念 图７-4 DL—10系列电磁式电流继电器的内部结线和图形符号 a)DL-11型结线 b)DL-12型结线 c)DL-13型结线 d)集中表示的图形符号 e)分开表示的图形符号 继电器“返回电流”与“动作电流”的比值，称为继电器的返回系数，用 Kre 表示，即 op re re I I K = 对于过量继电器，返回系数总是小于1的(欠量继电器则大于1)，返回系数越接 近于1，说明继电器越灵敏，如果返回系数过低，可能使保护装置误动作。 DL-10系列继电器的返回系数一般不小于0.8。 DL-10系列电磁式继电器的电流时间特性如图7-5所示 只要通入继电器的电流超过某一预先整定的数值时，它就能动作，动作时限是固 定的，与外加电流无关，这种特性称作定时限特性
》》§7.1继电保护装置的概念 图7-5电磁式电流继电器的定时限特性 2)电磁式时间继电器 供电系统中常用的DS-110、120系列电磁式时间继电器的内部结线和图形符号 如图7-7所示。 先断后 4 7 式1 形式1 形式2 图7-7DS-110、120系列时间继电器的内部结线和图形符号
§7.1 继电保护装置的概念 图7-5电磁式电流继电器的定时限特性 2).电磁式时间继电器 供电系统中常用的DS-110、120系列电磁式时间继电器的内部结线和图形符号 如图7-7所示。 图7-7 DS-110、120系列时间继电器的内部结线和图形符号
》》§7.1继电保护装置的概念 2 先断 合的转 菜第; 换触点|5 形式1 形式2 形式2 d 图77DS110、120系列时间继电器的内部结线和图形符号 3)电磁式信号继电醒器 供电系统中常用的DX-11型电磁式信号继电器,有电流型和电压型两种, 电流型可串联在二次回路中而不影响其他二次元件的动作。电压型必须并 联在二次回路内
§7.1 继电保护装置的概念 图7-7 DS-110、120系列时间继电器的内部结线和图形符号 3).电磁式信号继电醒器 供电系统中常用的DX-11型电磁式信号继电器，有电流型和电压型两种， 电流型可串联在二次回路中而不影响其他二次元件的动作。电压型必须并 联在二次回路内
》》§7.1继电保护装置的概念 图78DX-11型电磁式信号继电器的内部结构和图形 符号 -o 4 DX-1型信号继电器的内部结线和图形符号如 图7-8b所示。 4).电磁式中间继电器 电磁式中间继电器常用在保护装置的出口回路中,用来接通断路器的跳闸回路, 故又称为出口继电器。 工厂供电系统中常用的DZ10系列中间继电器的内部结线和图形符号 如图79所示
§7.1 继电保护装置的概念 图7-8 DX-11型电磁式信号继电器的内部结构和图形 符号 DX-11型信号继电器的内部结线和图形符号如 图7-8b)所示。 b) 4).电磁式中间继电器 电磁式中间继电器常用在保护装置的出口回路中，用来接通断路器的跳闸回路， 故又称为出口继电器。 工厂供电系统中常用的DZ-10系列中间继电器的内部结线和图形符号 如图7-9所示
》§7.1继电保护装置的概念 KM 4 ■■ 8 9 图7-10DZ10系列中间继电器的内部结线和图形符号 2)感应式电流继电器 供电系统中常用GL-感应式电流继电器的内部结构如图7所示。 图7-1)感应式电流继电器的内部结构
§7.1 继电保护装置的概念 图7-10 DZ-10系列中间继电器的内部结线和图形符号 (2)感应式电流继电器 供电系统中常用 GL − 10 20 感应式电流继电器的内部结构如图7-11所示。 图7-11感应式电流继电器的内部结构