【正文】 例如，反映電流增大的過(guò)電流保護(hù)、反映電壓降低（或升高）的低電壓（或過(guò)電壓）保護(hù)等。 (4) 靈敏性 靈敏性是指繼電保護(hù)在其保護(hù)范圍內(nèi)對(duì)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時(shí)的反應(yīng)能力?？焖俚厍谐收喜糠挚梢苑乐构收蠑U(kuò)大，減輕故障電流對(duì)電氣設(shè)備的損壞程度，加快供電系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 (1) 選擇性 選擇性 是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障。 繼電保護(hù)的任務(wù)和要求 繼電保護(hù)裝置 是指能反映供配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生的故障或不正常工作狀態(tài)，并能動(dòng)作于斷路器跳閘或起動(dòng)信號(hào)裝置發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類(lèi)專業(yè)規(guī)化教材 主 編 丁文華 蘇 娟 副主編 劉華斌 課題 7 斷電保護(hù)及二次系統(tǒng) 繼電保護(hù)的基本知識(shí) 線路的繼電保護(hù) 電力變壓器的繼電保護(hù) 二次系統(tǒng)接線圖 中央信號(hào)系統(tǒng) 斷路器控制回路及信號(hào)系統(tǒng) 絕緣監(jiān)察裝置和電氣測(cè)量?jī)x表 備用電源自動(dòng)投入裝置 繼電保護(hù)的基本知識(shí) 為保證供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，避免過(guò)負(fù)荷和短路引起的過(guò)電流對(duì)系統(tǒng)的影響，在供配電系統(tǒng)中要裝有不同類(lèi)型的過(guò)電流保護(hù)裝置。 繼電保護(hù)的主要任務(wù)如下： （ 1） 自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從供配電系統(tǒng)切除，使其他非故障部分迅速恢復(fù)正常供電； （ 2） 能正確反映電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)，以便操作人員采取措施，恢復(fù)電氣設(shè)備正常工作； （ 3） 與供配電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置（如自動(dòng)重合閘裝置、備用電源自動(dòng)投入裝置等）配合，提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，只切除故障元件，并使停電范圍最小，以減小故障停電造成的影響。 (3) 可靠性 可靠性是指保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作時(shí)動(dòng)作，不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)不動(dòng)作。 過(guò)電流保護(hù)的靈敏度 SP用其保護(hù)區(qū)內(nèi)在電力系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式時(shí)的最小短路電流 Ik， min與保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流（即保護(hù)裝置動(dòng)作電流換算到一次電路的值） IOP， 1的比值來(lái)表示，即 SP=Ik， min/IOP， 1 對(duì)不同作用的保護(hù)裝置和被保護(hù)設(shè)備，所要求的靈敏度是不同的，在 《 電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范 》 (GB 50062— 1992)中都有規(guī)定。 繼電保護(hù)的基本原理 繼電保護(hù)原理結(jié)構(gòu)方框圖 如圖 。在正常運(yùn)行情況下，當(dāng)線路中通過(guò)最大負(fù)荷電流時(shí)，繼電器不動(dòng)作；當(dāng)被保護(hù)線路 K點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，線路上的電流突然增大，電流互感器 TA二次側(cè)的電流也按變比相應(yīng)增大，當(dāng)通過(guò)電流繼電器KA的電流大于其整定值時(shí)，繼電器立即動(dòng) 作，觸點(diǎn)閉合，接通邏輯電路中時(shí)間繼電器 KT的線圈回路，時(shí)間繼電器起動(dòng)并根據(jù)短路故障持續(xù)的時(shí)間作出保護(hù)動(dòng)作的邏輯判斷，時(shí)間繼電器 KT動(dòng)作，其延時(shí)觸點(diǎn)閉合，接通執(zhí)行回路中的信號(hào)繼電器 KS和斷路器 QF的跳閘線圈回路，使斷路器跳閘，切除短路故障。 斷電器的構(gòu)成和分類(lèi) （ 2） 比較元件 將感受元件送來(lái)的物理量與預(yù)先給定的物理量（整定值）相比較，根據(jù)比較的結(jié)果向執(zhí)行元件發(fā)出指令。 繼電器又可分為反映電氣量增加和反映電氣量減少兩大類(lèi)。設(shè)計(jì)序號(hào)及主要規(guī)格用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，繼電器的主要規(guī)格代號(hào)常用來(lái)表示觸點(diǎn)的形式及數(shù)量。 （ 1） 電磁式電流繼電器 電磁式電流繼電器在繼電保護(hù)裝置中作為起動(dòng)元件， 圖 DL系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部接線圖。在繼電器動(dòng)作后，逐漸減小 IKA。不同之處是：電壓繼電器的線圈是電壓線圈，其匝數(shù)多而線徑細(xì)；而電流繼電器的線圈為電流線圈，其匝數(shù)少而線徑粗。 (3) 電磁式時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器在保護(hù)裝置中起延時(shí)作用，以保證保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性。 中間繼電器的工作原理一般按電磁原理構(gòu)成，圖 DZ系列電磁式中間繼電器結(jié)構(gòu)圖。在正常情況下，繼電器線圈中沒(méi)有電流通過(guò)，信號(hào)繼電器在正常位置。 信號(hào)繼電器可分為串聯(lián)信號(hào)繼電器（電流信號(hào)繼電器）和并聯(lián)信號(hào)繼電器（電壓信號(hào)繼電器），其接線方式 如圖 。電壓保護(hù)主要是低電壓保護(hù)，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)裝置安裝處母線殘余電壓低于低電壓保護(hù)的整定值時(shí)發(fā)出保護(hù)動(dòng)作。 三相完全星形接線方式對(duì)各種短路故障如三相短路、兩相短路、單相接地短路都能起到保護(hù)作用，而且具有相同的靈敏度。所謂接線系數(shù)，是指流入繼電器的電流 IKA與電流互感器二次電流 ITA的比值，即 KW＝ IKA/ITA 。 兩相不完全星形接線方式對(duì)各種相間短路都能起到保護(hù)作用，但 V相接地短路故障時(shí)不反應(yīng)。它由兩只電流互感器和一只電流繼電器組成。由相量圖可知，不同的相間短路流入繼電器的電流與電流互感器二次側(cè)電流的比值是不相同的，即其接線系數(shù)KW是不一樣的，因而其靈敏度也是不一樣的。 (3) 當(dāng) U、 V兩相或 V、 W兩相（ V相未裝 TA）短路時(shí)，由于只有 U相或 W相 TA反映短路電流，而且直接流入 KA，因此 K(U,V)W=K（ V,W） W=1。（ c） U、 V兩相短路 。（ d） U相接地短路 圖 兩相電流差接線及各種短路時(shí)電流相量圖 （ a） 接線電路圖 。帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，按其動(dòng)作時(shí)間特性分為 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和反時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 兩種。 圖中過(guò)電流保護(hù)裝置 3分別裝設(shè)在線路 WL WL WL3的電源側(cè)，每套保護(hù)裝置主要保護(hù)本段線路和由該段線路直接供電的變電所母線。為此，需經(jīng)延時(shí)來(lái)保證選擇性，也就是使保護(hù)裝置 3的動(dòng)作時(shí)間 t3小于保護(hù)裝置 2和保護(hù)裝置 1的動(dòng)作時(shí)間 t2和 t1，這樣，當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)裝置 3首先以較短的延時(shí) t3動(dòng)作于 QF3跳閘。 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)一般是由兩個(gè)主要元件組成的，即起動(dòng)元件和延時(shí)元件。在正常情況下電流繼電器 KAKA2和時(shí)間繼電器 KT的觸點(diǎn)是斷開(kāi)的。 以圖 來(lái)說(shuō)明定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定原則。此時(shí)要求保護(hù)裝置 1已動(dòng)作的電流繼電器可靠返回，因此，保護(hù)裝置 1的返回電流應(yīng)大于最大負(fù)荷電流，即 Ire（ 1） ＞ IL， max 由于保護(hù)裝置的返回電流小于動(dòng)作電流，所以其返回系數(shù) Kre＜ 1，即 Kre=Ire(1)/IOP(1)1 因此動(dòng)作電流應(yīng)按第二個(gè)條件來(lái)整定，即 Ire(1)=KCOIL， max 將式 ()代入式 ()，得保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作過(guò)電流為 IOP(1)=KCOIL， max/Kre 考慮了接線系數(shù) KW和電流互感器的變比 KTA以后，過(guò)電流保護(hù)裝置的二次動(dòng)作電流為 IOP=KCOKW/(KreKTA)IL， max （ 2） 靈敏度校驗(yàn) 按式 ()確定的動(dòng)作電流，在線路出現(xiàn)最大負(fù)荷電流時(shí)不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。 當(dāng) k1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流由電源經(jīng) WLWL WL3流向短路點(diǎn) k1；當(dāng) k2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流由電源經(jīng) WL WL4流向短路點(diǎn) k2。如 t4＞ t2，則t1＞ t4＋ Δt?？紤]上述兩個(gè)因素，一般情況下 DL型繼電器取 Δt＝ s，GL型繼電器取 Δt＝ ～ s。變壓器 T1上設(shè)置的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置 1的動(dòng)作時(shí)限為 s，擬在線路 L1上設(shè)置定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置 2，試進(jìn)行整定計(jì)算。則保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流為 IOP(1)=KTAKW/IOP=480(A) L1主保護(hù)的近后備保護(hù)時(shí)，由式 ()得 SP=KWI(2) (K2， min)/(KTAIOP)= L1主保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，由式 ()得 SP=KWI(2) (K1， min)/(KTAIOP)= 均滿足要求。 （ 1） GL10系列感應(yīng)式繼電器 GL10系列感應(yīng)式繼電器的結(jié)構(gòu) 如圖 示 ,它由帶延時(shí)動(dòng)作的感應(yīng)系統(tǒng)與瞬時(shí)動(dòng)作的電磁系統(tǒng)兩部分組成。 當(dāng)繼電器通入電流時(shí)，在鋁盤(pán)上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為 M=K′Φ1Φ2sinθ=KI2Ksinθ 顯然，通入繼電器的電流 IK越大，轉(zhuǎn)矩 M越大 ,鋁盤(pán)轉(zhuǎn)速越快。 通入繼電器的電流越大，鋁盤(pán)轉(zhuǎn)速越快，動(dòng)作時(shí)間就越短，這種特性稱為反時(shí)限特性。感應(yīng)系統(tǒng)的返回電流是指扇形齒片脫離蝸桿返回到原來(lái)位置時(shí)的最大電流。 GL10型繼電器本身帶有信號(hào)掉牌，而且接點(diǎn)容量又較大，所以組成反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)時(shí)，無(wú)需再接入其他繼電器。當(dāng)主電路發(fā)生短路，流經(jīng)繼電器的電流超過(guò)其整定值時(shí)，繼電器鋁盤(pán)軸上蝸桿與扇形齒片立即咬合起動(dòng)，經(jīng)反時(shí)限延時(shí)，接點(diǎn)閉合，使斷路器跳閘。當(dāng)主回路發(fā)生短路時(shí)，電流經(jīng)繼電器本身常閉接點(diǎn)流過(guò)其線圈，如果電流超過(guò)整定值，則經(jīng)反時(shí)限延時(shí)，其接點(diǎn)立即閉合，常開(kāi)接點(diǎn)接通，常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，將瞬時(shí)電流脫扣器串入電流互感器二次側(cè)，利用短路電流的能量使斷路器跳閘。以下介紹動(dòng)作時(shí)限的整定方法。同理，對(duì)于保護(hù)裝置 4，也可以得到動(dòng)作時(shí)限特性曲線②。 【 例 】 圖 供電系統(tǒng)中，已知線路 L2的最大負(fù)荷電流為 298 A， k k4點(diǎn)短路電流分別為 I(3)k3， max= 1627 A,I(3)k3， min=1450A,I(3)k4， max=7500 A,I(3)k4， min=6900 A。 【 解 】 ① 求動(dòng)作電流 取 KCO=,KW=√3,Kre=，則由式 ()得繼電器的動(dòng)作電流為 IOP=KCOKW/(KreKTA)IL， max = √3/( 400/5) 298=(A) 選取 GL21/10型感應(yīng)式繼電器一只， IOP整定為 10 A，則保護(hù)裝置 3的一次動(dòng)作電流為 IOP(1)=KTA/KWIOP=462(A) ② 靈敏度校驗(yàn) 作為本段線路的后備保護(hù)時(shí)，由式 ()得 SP=KW/(KTAIOP)I(3)k3， min = （ 3） 動(dòng)作時(shí)限的整定 由時(shí)限階梯原則， k3點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)裝置 3的動(dòng)作時(shí)限 t3應(yīng)比保護(hù)裝置 2的動(dòng)作時(shí)限 t2大一個(gè)時(shí)限階梯 Δt，取Δt= s，則當(dāng)保護(hù)裝置 3流過(guò)短路電流 I(3)k3， max=1627 A（相當(dāng)于動(dòng)作電流 462 A的 ）時(shí)，動(dòng)作時(shí)限應(yīng)為t3=t2+Δt=+= s。其缺點(diǎn)是接線較復(fù)雜，且需直流操作電源；靠近電源處的保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)。 圖 單端供電線路的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)配置示意圖 圖 兩相兩繼電器式定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置電路圖 （ a） 集中表示（總歸式）電路圖； （ b） 分開(kāi)表示（展開(kāi)式）電路圖 圖 單側(cè)電源放射形網(wǎng)絡(luò)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限配合 圖 單側(cè)電源放射形網(wǎng)絡(luò)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限配合 圖 單側(cè)電源放射形網(wǎng)絡(luò)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限配合 圖 單側(cè)電源放射形網(wǎng)絡(luò)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限配合 圖 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)示意圖 圖 不完全星形接線 圖 GL10系列感應(yīng)型電流繼電器結(jié)構(gòu)圖 圖 GL10系列感應(yīng)型電流繼電器結(jié)構(gòu)圖 圖 GL10（ 20）系列繼電器的時(shí)限特性曲線 圖 GL10（ 20）系列繼電器的時(shí)限特性曲線 圖 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置原理電路圖 （ a） 采用兩相接線直流操作電源； （ b） 采用兩相差式接線交流操作電源 圖 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置原理電路圖 （ a） 采用兩相接線直流操作電源； （ b） 采用兩相差式接線交流操作電源 圖 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的時(shí)限特性與配合 圖 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的時(shí)限特性與配合 圖 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的時(shí)限特性與配合 圖 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的時(shí)限特性與配合 圖 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的時(shí)限特性與配合 在帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)中，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流都是按照線路最大負(fù)荷電流的原則整定的，因此，為了保證保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性，就必須采用逐級(jí)增加的階梯形時(shí)限特性。 電流速斷保護(hù) 電流速斷保護(hù)分為無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)兩種情況。 圖 被保護(hù)線路上同時(shí)裝有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的電路圖。 在圖 的線路中，設(shè)在線路 WL1和WL2裝有電流速斷保護(hù) 1和 2，當(dāng)線路 WL2的始端k1點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)該由保護(hù) 2動(dòng)作于 QF2而跳閘，將故障線路 WL2切除，而保護(hù) 1不應(yīng)誤動(dòng)作。 圖 的曲線 1表示最大運(yùn)行方式下流過(guò)保護(hù)裝置的三相短路電流與保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)的距離 L的關(guān)系，曲線 2表示最小運(yùn)行方式下流過(guò)保護(hù)裝置的兩相短路電流與 L的關(guān)系，直線 3表示保護(hù)裝置的速斷電流 Iqb，直線 3分別與曲線 1和 2交于 M點(diǎn)和 N點(diǎn)。 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)作為輔助保護(hù)時(shí)，要求它的最小保護(hù)范圍一般不小于線路全長(zhǎng)的 15%～20%；作為主保護(hù)時(shí) ,靈敏度應(yīng)按下式校驗(yàn)： Sp=KW/(KTAIqb(0))I(2)k,min≥ 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，存在保護(hù)死區(qū)。 (1) 限時(shí)電流速斷保護(hù)的構(gòu)成 限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置的原理接線圖與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相