電力工程基礎(chǔ)孫麗華 (6)

1、河北科技大學(xué)電氣工程系電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ)河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系22022-3-16第六章第六章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)n 6.1 繼電保護(hù)的基本知識(shí)n 6.2 常用保護(hù)繼電器n 6.3 線路的電流電壓保護(hù)n 6.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù) n 6.5 輸電線路的接地保護(hù)n 6.6 距離保護(hù)簡(jiǎn)介n 6.7 電力變壓器的保護(hù)n 6.8 電動(dòng)機(jī)保護(hù)n 6.9 電力電容器的保護(hù)n 6.10 微機(jī)保護(hù)簡(jiǎn)介河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系32022-3-166.1 繼電保護(hù)的基本知識(shí)繼電保護(hù)的基本知識(shí) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣電力系統(tǒng)繼電

2、保護(hù)裝置是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種反事故自動(dòng)裝置。發(fā)出信號(hào)的一種反事故自動(dòng)裝置。 一、繼電保護(hù)的作用一、繼電保護(hù)的作用自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使其他非故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。其他非故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。能正確反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)要求發(fā)出能正確反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)要求發(fā)出報(bào)警信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。報(bào)警信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。它的基本任務(wù)是：它的基本任務(wù)是：河北科技大學(xué)電氣

3、工程系河北科技大學(xué)電氣工程系42022-3-16測(cè)量部分：測(cè)量部分：從被保護(hù)對(duì)象輸入有關(guān)信號(hào)，并與給定的整定從被保護(hù)對(duì)象輸入有關(guān)信號(hào)，并與給定的整定值進(jìn)行比較，決定保護(hù)是否動(dòng)作；值進(jìn)行比較，決定保護(hù)是否動(dòng)作；邏輯部分：邏輯部分：根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，進(jìn)行邏輯判斷，以確邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，進(jìn)行邏輯判斷，以確定保護(hù)裝置是否應(yīng)該動(dòng)作；定保護(hù)裝置是否應(yīng)該動(dòng)作；執(zhí)行部分：執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分做出的判斷，執(zhí)行保護(hù)裝置所擔(dān)根據(jù)邏輯部分做出的判斷，執(zhí)行保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)（跳閘或發(fā)信號(hào)）。負(fù)的任務(wù)（跳閘

4、或發(fā)信號(hào)）。6.1 繼電保護(hù)的基本知識(shí)繼電保護(hù)的基本知識(shí) 二、繼電保護(hù)的基本原理二、繼電保護(hù)的基本原理圖圖6-1 繼電保護(hù)裝置組成方框圖繼電保護(hù)裝置組成方框圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系52022-3-166.1 繼電保護(hù)的基本知識(shí)繼電保護(hù)的基本知識(shí) 三、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求三、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求u 選擇性：選擇性：保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，最大限度地保證系統(tǒng)中的切除，使停電范圍盡量縮小，最大限度地保證系統(tǒng)中的非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。u 速動(dòng)性：速動(dòng)性：繼電保護(hù)裝置應(yīng)以盡可能快的速

5、度將故障元件繼電保護(hù)裝置應(yīng)以盡可能快的速度將故障元件從電網(wǎng)中切除。從電網(wǎng)中切除。圖圖6-2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)選擇性說(shuō)明圖電力系統(tǒng)繼電保護(hù)選擇性說(shuō)明圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系62022-3-166.1 繼電保護(hù)的基本知識(shí)繼電保護(hù)的基本知識(shí) u 靈敏性：靈敏性：指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常運(yùn)指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反映能力。行狀態(tài)的反映能力。 保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)Ks來(lái)衡量。來(lái)衡量。 對(duì)于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量增加的保護(hù)（如過(guò)電流保護(hù)）：對(duì)于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量增加的保護(hù)（如過(guò)電流保護(hù)）：保保護(hù)護(hù)動(dòng)動(dòng)作作的的整

6、整定定值值的的最最小小值值保保護(hù)護(hù)區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)故故障障時(shí)時(shí)反反應(yīng)應(yīng)量量sK對(duì)于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量降低的保護(hù)（如低電壓保護(hù)）：對(duì)于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量降低的保護(hù)（如低電壓保護(hù)）：的的最最大大值值保保護(hù)護(hù)區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)故故障障時(shí)時(shí)反反應(yīng)應(yīng)量量保保護(hù)護(hù)動(dòng)動(dòng)作作的的整整定定值值sKu 可靠性：可靠性：指保護(hù)裝置該指保護(hù)裝置該動(dòng)動(dòng)時(shí)不時(shí)不能能拒動(dòng)；不該拒動(dòng)；不該動(dòng)動(dòng)時(shí)不時(shí)不能能誤誤動(dòng)。動(dòng)。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系72022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 一、一、電磁型繼電器電磁型繼電器（DL型）型）1電磁型電流繼電器電磁型電流繼電器 u 結(jié)構(gòu)：如圖結(jié)構(gòu)：如圖6-3所示。所示。 u工作

7、原理：當(dāng)在繼電器線圈中工作原理：當(dāng)在繼電器線圈中通入電流通入電流IK時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生的電時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生的電磁力磁力Fem為：為：222mKKemRNIKF當(dāng)電磁力當(dāng)電磁力Fem大于彈簧的反大于彈簧的反作用力作用力Fsp和摩擦力和摩擦力Ffr時(shí)，繼電時(shí)，繼電器便產(chǎn)生動(dòng)作。器便產(chǎn)生動(dòng)作。 圖圖6-3 電磁式電流繼電器結(jié)構(gòu)圖電磁式電流繼電器結(jié)構(gòu)圖1線圈線圈 2電磁鐵電磁鐵 3鋼舌片鋼舌片 4靜觸點(diǎn)靜觸點(diǎn) 5動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)觸點(diǎn) 6起動(dòng)電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿起動(dòng)電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿7標(biāo)度盤（銘牌）標(biāo)度盤（銘牌） 8軸承軸承 9反作用彈簧反作用彈簧 10轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系82022-3-166.2

8、 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 因此，欲使繼電器動(dòng)作的必要條件是：因此，欲使繼電器動(dòng)作的必要條件是： FemFsp+ Ffr KFFNRKFNRIfrspKmemKmKop.動(dòng)作電流：動(dòng)作電流：能使繼電器產(chǎn)生動(dòng)作的最小電流，稱為繼電器能使繼電器產(chǎn)生動(dòng)作的最小電流，稱為繼電器的動(dòng)作電流，用的動(dòng)作電流，用Iop.K表示。表示。調(diào)整繼電器動(dòng)作電流的方法有：調(diào)整繼電器動(dòng)作電流的方法有： 改變繼電器線圈匝數(shù)改變繼電器線圈匝數(shù)NK（級(jí)進(jìn)調(diào)節(jié)）；（級(jí)進(jìn)調(diào)節(jié)）； 調(diào)節(jié)反作用彈簧的松緊，即調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)反作用彈簧的松緊，即調(diào)節(jié)Fsp（平滑調(diào)節(jié)）；（平滑調(diào)節(jié)）； 調(diào)整銜鐵與電磁鐵之間的氣隙長(zhǎng)度，即調(diào)節(jié)調(diào)整銜鐵與電磁鐵之

9、間的氣隙長(zhǎng)度，即調(diào)節(jié)Rm。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系92022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 返回電流：返回電流：能使繼電器返回到原始位置的最大電流，稱為能使繼電器返回到原始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流，用繼電器的返回電流，用Ire.K表示。表示。返回系數(shù)：返回系數(shù)：是指繼電器的返回電流與動(dòng)作電流的比值，用是指繼電器的返回電流與動(dòng)作電流的比值，用Kre表示，即表示，即 繼電器動(dòng)作后，減小繼電器動(dòng)作后，減小IK就能使繼電器返回原位。欲使繼就能使繼電器返回原位。欲使繼電器返回的必要條件是：電器返回的必要條件是： Fsp Fem+ Ffr KopKrere

10、IIK. 對(duì)于過(guò)電流繼電器，對(duì)于過(guò)電流繼電器，Kre1，一般要求，一般要求 Kre =0.80.9； 對(duì)于欠電流繼電器，對(duì)于欠電流繼電器，Kre 1，一般要求，一般要求 Kre =1.061.2。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系102022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 2電磁型電壓繼電器電磁型電壓繼電器 其結(jié)構(gòu)和原理與電磁型電流繼電器相似，在供配電系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)和原理與電磁型電流繼電器相似，在供配電系統(tǒng)中多用低電壓（欠電壓）繼電器。中多用低電壓（欠電壓）繼電器。動(dòng)作電壓：動(dòng)作電壓：能使繼電器產(chǎn)生動(dòng)作的最高電壓，稱為繼電器能使繼電器產(chǎn)生動(dòng)作的最高電壓，稱為繼電器的動(dòng)作電

11、壓，用的動(dòng)作電壓，用Uop.K表示。表示。返回電壓：返回電壓：能使繼電器返回到原始位置的最低電壓，稱為能使繼電器返回到原始位置的最低電壓，稱為繼電器的返回電壓，用繼電器的返回電壓，用Ure.K表示。表示。返回系數(shù)：返回系數(shù)：是指繼電器的返回電壓與動(dòng)作電壓的比值。是指繼電器的返回電壓與動(dòng)作電壓的比值。說(shuō)明：說(shuō)明：低電壓繼電器的返回系數(shù)低電壓繼電器的返回系數(shù)Kre1，一般為，一般為1.25。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系112022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 3時(shí)間繼電器的作用：使保護(hù)裝置獲得一定的延時(shí)，以保時(shí)間繼電器的作用：使保護(hù)裝置獲得一定的延時(shí)，以保證保護(hù)裝

12、置動(dòng)作的選擇性。證保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性。4. 中間繼電器的作用中間繼電器的作用:5. 信號(hào)繼電器的作用：用于各保護(hù)裝置回路中，作為保護(hù)信號(hào)繼電器的作用：用于各保護(hù)裝置回路中，作為保護(hù)動(dòng)作的指示信號(hào)，以提醒運(yùn)行人員注意。動(dòng)作的指示信號(hào)，以提醒運(yùn)行人員注意。 為了擴(kuò)充保護(hù)裝置出口繼電器的接點(diǎn)數(shù)量和容量；為了擴(kuò)充保護(hù)裝置出口繼電器的接點(diǎn)數(shù)量和容量；使觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)帶有不大的延時(shí)使觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)帶有不大的延時(shí)(0.40.8s)；通過(guò)繼電器的自保持，以適應(yīng)保護(hù)裝置的需要。通過(guò)繼電器的自保持，以適應(yīng)保護(hù)裝置的需要。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系122022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器

13、常用保護(hù)繼電器 二、感應(yīng)二、感應(yīng)型繼電器型繼電器（GL型）型）u 結(jié)構(gòu)：如圖結(jié)構(gòu)：如圖6-4所示。所示。感應(yīng)系統(tǒng)：感應(yīng)系統(tǒng)：由線圈由線圈1、帶短路環(huán)帶短路環(huán)3的電磁鐵的電磁鐵2和鋁和鋁盤盤4組成，它的動(dòng)作是有組成，它的動(dòng)作是有時(shí)限的；時(shí)限的；電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)：由線圈由線圈1、電磁鐵電磁鐵2和銜鐵和銜鐵15組成，組成，它的動(dòng)作是瞬時(shí)的。它的動(dòng)作是瞬時(shí)的。圖圖6-4 感應(yīng)式電流繼電器結(jié)構(gòu)圖感應(yīng)式電流繼電器結(jié)構(gòu)圖1線圈線圈 2電磁鐵電磁鐵 3短路環(huán)短路環(huán) 4可轉(zhuǎn)鋁盤可轉(zhuǎn)鋁盤 5鋼片鋼片 6可偏鋁框架可偏鋁框架 7調(diào)節(jié)彈簧調(diào)節(jié)彈簧 8制動(dòng)永久磁鐵制動(dòng)永久磁鐵 9扇形齒輪扇形齒輪 10蝸桿蝸桿 11扁

14、桿扁桿 12繼電器觸點(diǎn)繼電器觸點(diǎn) 13時(shí)限調(diào)節(jié)螺桿時(shí)限調(diào)節(jié)螺桿 14速斷電流調(diào)節(jié)螺釘速斷電流調(diào)節(jié)螺釘 15銜鐵銜鐵 16動(dòng)作電流調(diào)節(jié)插銷動(dòng)作電流調(diào)節(jié)插銷河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系132022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 u工作原理：當(dāng)在繼電器線圈中通入電流工作原理：當(dāng)在繼電器線圈中通入電流 時(shí)，在鐵心中時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生主磁通產(chǎn)生主磁通 （分為（分為 和和 ），）， 在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流電流 ，它又產(chǎn)生磁通，它又產(chǎn)生磁通 ，因此，因此KIK1K2Kk1KkI有短路環(huán)的磁極穿過(guò)鋁盤的磁通為：有短路環(huán)的磁極穿過(guò)鋁盤的磁通為： 無(wú)短路環(huán)的磁極穿過(guò)

15、鋁盤的磁通為：無(wú)短路環(huán)的磁極穿過(guò)鋁盤的磁通為： kK11kK221 在鋁盤中感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生渦流在鋁盤中感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生渦流 ，二者產(chǎn)生電磁力，二者產(chǎn)生電磁力 ； 在鋁盤中感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生渦流在鋁盤中感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生渦流 ，二者產(chǎn)生電磁力，二者產(chǎn)生電磁力 。 1edI1emF22edI2emF因此，鋁盤受到的合成電磁力為：因此，鋁盤受到的合成電磁力為：221121sinKemememIKFFF則電磁轉(zhuǎn)矩則電磁轉(zhuǎn)矩 。 21KIM 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系142022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 鋁盤在轉(zhuǎn)矩鋁盤在轉(zhuǎn)矩M1作用下轉(zhuǎn)動(dòng)后，切割永久磁鐵的磁通而在鋁作用下轉(zhuǎn)動(dòng)后，切

16、割永久磁鐵的磁通而在鋁盤中產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生制動(dòng)力矩盤中產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生制動(dòng)力矩 。nM 2感應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)作電流：感應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)作電流：指蝸桿與扇形齒輪相咬合時(shí)，線圈指蝸桿與扇形齒輪相咬合時(shí)，線圈所需要通入的最小電流。所需要通入的最小電流。返回電流：返回電流：指使扇形齒輪脫離蝸桿返回到原來(lái)位置時(shí)的最指使扇形齒輪脫離蝸桿返回到原來(lái)位置時(shí)的最大電流。大電流。動(dòng)作時(shí)間：動(dòng)作時(shí)間：指從蝸桿與扇形齒片相咬合起到接點(diǎn)閉合這一指從蝸桿與扇形齒片相咬合起到接點(diǎn)閉合這一段時(shí)間。段時(shí)間。21MM 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，鋁盤勻速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)鋁盤受到的合力克服彈時(shí)，鋁盤勻速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)鋁盤受到的合力克服彈簧的阻力時(shí)，蝸桿與扇形齒片相咬合，繼電器動(dòng)

17、作。簧的阻力時(shí)，蝸桿與扇形齒片相咬合，繼電器動(dòng)作。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系152022-3-16電磁系統(tǒng)的速斷電流：電磁系統(tǒng)的速斷電流：指當(dāng)通入繼電器線圈的電流大到整指當(dāng)通入繼電器線圈的電流大到整定值的某個(gè)倍數(shù)時(shí)，未等感應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)作，銜鐵右端瞬時(shí)被吸定值的某個(gè)倍數(shù)時(shí)，未等感應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)作，銜鐵右端瞬時(shí)被吸下，接點(diǎn)立即閉合。下，接點(diǎn)立即閉合。6.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 u 時(shí)限特性：如圖時(shí)限特性：如圖6-5所示。所示。ab段段“反時(shí)限特性反時(shí)限特性”（此（此時(shí)繼電器鐵心尚未飽和）；時(shí)繼電器鐵心尚未飽和）；bc段段“定時(shí)限定時(shí)限”（鐵心已（鐵心已達(dá)到飽和）；達(dá)到飽和）；d

18、e段段“速斷特性速斷特性”。圖圖6-5 感應(yīng)型電流繼電器的動(dòng)作特性曲線感應(yīng)型電流繼電器的動(dòng)作特性曲線說(shuō)明：說(shuō)明： “速斷電流倍數(shù)速斷電流倍數(shù)”是速斷電流與感應(yīng)元件動(dòng)作電流之比。是速斷電流與感應(yīng)元件動(dòng)作電流之比。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系162022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 u 動(dòng)作電流與動(dòng)作時(shí)限調(diào)節(jié)方法動(dòng)作電流與動(dòng)作時(shí)限調(diào)節(jié)方法感應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)作電流調(diào)節(jié)：感應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)作電流調(diào)節(jié)：改變線圈的匝數(shù)（級(jí)進(jìn)調(diào)節(jié)）；改變線圈的匝數(shù)（級(jí)進(jìn)調(diào)節(jié)）；改變彈簧的拉力（平滑調(diào)節(jié)）。改變彈簧的拉力（平滑調(diào)節(jié)）。電磁系統(tǒng)動(dòng)作電流調(diào)節(jié)：電磁系統(tǒng)動(dòng)作電流調(diào)節(jié)：改變銜鐵與電磁鐵之間的氣

19、隙。改變銜鐵與電磁鐵之間的氣隙。感應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)限：感應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)限：改變扇形齒輪頂桿行程的起點(diǎn)，使動(dòng)改變扇形齒輪頂桿行程的起點(diǎn)，使動(dòng)作特性上下移動(dòng)。作特性上下移動(dòng)。 動(dòng)作電流的整定值通過(guò)插孔板擰入螺釘來(lái)改變線圈的匝數(shù)來(lái)調(diào)動(dòng)作電流的整定值通過(guò)插孔板擰入螺釘來(lái)改變線圈的匝數(shù)來(lái)調(diào)整（整（2，2.5，34.5，5，69，10A）。）。 其速斷動(dòng)作電流調(diào)整范圍是感應(yīng)系統(tǒng)整定電流值的其速斷動(dòng)作電流調(diào)整范圍是感應(yīng)系統(tǒng)整定電流值的28倍。倍。注意：繼電器動(dòng)作時(shí)限調(diào)節(jié)螺桿的標(biāo)度尺，是以注意：繼電器動(dòng)作時(shí)限調(diào)節(jié)螺桿的標(biāo)度尺，是以10倍動(dòng)作電流倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限的動(dòng)作時(shí)限來(lái)標(biāo)度的。來(lái)標(biāo)度的。河北科技大學(xué)電氣工

20、程系河北科技大學(xué)電氣工程系172022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 u GL型電流繼電器的功能：兼有電磁型電流繼電器、時(shí)型電流繼電器的功能：兼有電磁型電流繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器和中間繼電器的功能。因此，可用間繼電器、信號(hào)繼電器和中間繼電器的功能。因此，可用感應(yīng)型電流繼電器實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，從而感應(yīng)型電流繼電器實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，從而使保護(hù)接線大大簡(jiǎn)化。使保護(hù)接線大大簡(jiǎn)化。 三、靜態(tài)繼電器三、靜態(tài)繼電器靜態(tài)繼電器是指用模擬電子電路及部分?jǐn)?shù)字電路構(gòu)成的靜態(tài)繼電器是指用模擬電子電路及部分?jǐn)?shù)字電路構(gòu)成的電子型繼電器，分為晶體管型和集成電路型繼電器兩類。電

21、子型繼電器，分為晶體管型和集成電路型繼電器兩類。靜態(tài)繼電器的靜態(tài)繼電器的“靜態(tài)靜態(tài)”是相對(duì)于電磁型繼電器的是相對(duì)于電磁型繼電器的“觸點(diǎn)觸點(diǎn)”動(dòng)作而言的，它的信息傳遞是通過(guò)動(dòng)作而言的，它的信息傳遞是通過(guò)“0、1”開(kāi)關(guān)信息傳遞的。開(kāi)關(guān)信息傳遞的。靜態(tài)繼電器是用硅材料為主構(gòu)成的繼電器，因此又叫靜態(tài)繼電器是用硅材料為主構(gòu)成的繼電器，因此又叫“固體固體”繼電器。繼電器。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系182022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 1晶體管型電流繼電器晶體管型電流繼電器u晶體管型電流繼電器的組成晶體管型電流繼電器的組成 ：如圖：如圖6-6所示。所示。圖圖6-6 晶

22、體管型過(guò)電流繼電器原理接線圖晶體管型過(guò)電流繼電器原理接線圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系192022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 u晶體管型電流繼電器的動(dòng)作情況晶體管型電流繼電器的動(dòng)作情況 當(dāng)當(dāng)IKIop時(shí)，時(shí)，UR3Ud ，a點(diǎn)為正電位，點(diǎn)為正電位，V6承受反向電壓，承受反向電壓， I6 =0，VT1飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，VT2截止，觸發(fā)器輸出電壓截止，觸發(fā)器輸出電壓 U0 =E，繼電器不動(dòng)作繼電器不動(dòng)作。 當(dāng)當(dāng)IK Iop時(shí)，時(shí)，UR3 Ud ，a點(diǎn)電位由正變負(fù)，點(diǎn)電位由正變負(fù)，V6導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT1基極電流減小基極電流減小VT1進(jìn)入放大區(qū)進(jìn)入放大區(qū) VT1集

23、電極電壓集電極電壓升高升高 VT2基極電流增大基極電流增大VT2進(jìn)入放大區(qū)進(jìn)入放大區(qū) U0下降下降If減小減小 VT1基極電流進(jìn)一步減小基極電流進(jìn)一步減小VT1截止，截止，VT2導(dǎo)通，觸發(fā)器輸出電壓導(dǎo)通，觸發(fā)器輸出電壓 U0 =0 ，繼電器動(dòng)作繼電器動(dòng)作。 當(dāng)當(dāng)IKIre時(shí)，時(shí)，VT1又變?yōu)閷?dǎo)通，又變?yōu)閷?dǎo)通，VT2又變?yōu)榻刂?，觸發(fā)器又變?yōu)榻刂梗|發(fā)器又翻轉(zhuǎn)到起始狀態(tài)，又翻轉(zhuǎn)到起始狀態(tài)，繼電器也隨之復(fù)位繼電器也隨之復(fù)位。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系202022-3-166.2 常用保護(hù)繼電器常用保護(hù)繼電器 2集成電路型電流繼電器集成電路型電流繼電器由集成電路構(gòu)成的靜態(tài)繼電器，也是

24、由電壓形成回路、整由集成電路構(gòu)成的靜態(tài)繼電器，也是由電壓形成回路、整流濾波回路、邏輯回路和執(zhí)行回路四部分組成，但在具體構(gòu)流濾波回路、邏輯回路和執(zhí)行回路四部分組成，但在具體構(gòu)成時(shí)也有些差別。成時(shí)也有些差別。電壓形成回路與晶體管繼電器相同，整流濾波回路由運(yùn)算電壓形成回路與晶體管繼電器相同，整流濾波回路由運(yùn)算放大器構(gòu)成，邏輯回路由放大器構(gòu)成，邏輯回路由CMOS等數(shù)字電路構(gòu)成。等數(shù)字電路構(gòu)成。為了減小直流電壓的脈動(dòng)系數(shù)，減輕濾波負(fù)擔(dān)，在整流電為了減小直流電壓的脈動(dòng)系數(shù)，減輕濾波負(fù)擔(dān)，在整流電路中采用的是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的全波整流電路或裂相整流路中采用的是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的全波整流電路或裂相整流電路。電

25、路。為了消除暫態(tài)過(guò)程中非周期分量及各種諧波分量的影響，為了消除暫態(tài)過(guò)程中非周期分量及各種諧波分量的影響，濾波回路一般都采用高品質(zhì)因數(shù)的帶通有源濾波器。濾波回路一般都采用高品質(zhì)因數(shù)的帶通有源濾波器。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系212022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 一、保護(hù)裝置的接線方式一、保護(hù)裝置的接線方式 p 接線系數(shù)：接線系數(shù)：在繼電保護(hù)回路中，流入繼電器中的電流在繼電保護(hù)回路中，流入繼電器中的電流IK與與對(duì)應(yīng)電流互感器的二次電流對(duì)應(yīng)電流互感器的二次電流I2的比值，稱為接線系數(shù)，即的比值，稱為接線系數(shù)，即2IIKKw 設(shè)電流互感器的變比為設(shè)電流

26、互感器的變比為 ，保護(hù)裝置的動(dòng)作電，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流為流為Iop，則相應(yīng)的電流繼電器的動(dòng)作電流為，則相應(yīng)的電流繼電器的動(dòng)作電流為21IIKiopiwKopIKKI.河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系222022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 1三相完全星形接線方式（圖三相完全星形接線方式（圖6-7）特點(diǎn)：特點(diǎn)：可以反映各種形式的故障，其接線系數(shù)可以反映各種形式的故障，其接線系數(shù)Kw=1。 2三相不完全星形接線方式（圖三相不完全星形接線方式（圖6-8）特點(diǎn)：特點(diǎn)：可以反映除可以反映除B相單相接地短路以外的所有故障，其接相單相接地短路以外的所有故障，其接線系數(shù)線

27、系數(shù)Kw=1。 圖圖6-7 三相完全星形接線方式三相完全星形接線方式圖圖6-8 兩相不完全星形接線方式兩相不完全星形接線方式河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系232022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 3兩相電流差接線方式（圖兩相電流差接線方式（圖6-9） 流入繼電器中的電流等于流入繼電器中的電流等于A、C兩相電流互感器二次電流兩相電流互感器二次電流之差，即之差，即 caKIII特點(diǎn)：特點(diǎn)：各種短路形式下的接線系各種短路形式下的接線系數(shù)不同，如數(shù)不同，如圖圖6-10所示。所示。 正常運(yùn)行或三相短路時(shí)：正常運(yùn)行或三相短路時(shí)： 發(fā)生發(fā)生A、C兩相短路時(shí)：兩相短路時(shí)

28、： A、B或或B、C兩相短路時(shí)：兩相短路時(shí)：3wK2wK1wK圖圖6-9 兩相電流差接線方式兩相電流差接線方式河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系242022-3-16圖圖6-9 兩相電流差接線方式在不同短路形式下的電流相量圖兩相電流差接線方式在不同短路形式下的電流相量圖6.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 一般情況下：一般情況下：Why?!保護(hù)整定時(shí)取保護(hù)整定時(shí)取 ；靈敏度校驗(yàn)時(shí)?。混`敏度校驗(yàn)時(shí)取Kw 1 。3wK河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系252022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 二、過(guò)電流保護(hù)二、過(guò)電流保護(hù)1. 過(guò)電流保護(hù)的原理和

29、組成過(guò)電流保護(hù)的原理和組成u定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作原理和組成（圖定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作原理和組成（圖6-11）圖圖6-11 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理圖和展開(kāi)圖定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理圖和展開(kāi)圖a）原理圖）原理圖 b）展開(kāi)圖）展開(kāi)圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系262022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) u反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作原理和組成（圖反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作原理和組成（圖6-12）圖圖6-12 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理圖和展開(kāi)圖反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理圖和展開(kāi)圖a）原理圖）原理圖 b）展開(kāi)圖）展開(kāi)圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系272022-3-

30、166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 2. 過(guò)電流保護(hù)裝置的整定計(jì)算過(guò)電流保護(hù)裝置的整定計(jì)算n動(dòng)作電流：動(dòng)作電流： Iop IL.max保護(hù)裝置的動(dòng)作電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流Iop應(yīng)躲過(guò)線路的最大負(fù)荷電流應(yīng)躲過(guò)線路的最大負(fù)荷電流IL.max，即即 保護(hù)裝置在外部故障切除后應(yīng)可靠返回到原始位置（見(jiàn)圖保護(hù)裝置在外部故障切除后應(yīng)可靠返回到原始位置（見(jiàn)圖6-13）。）。圖圖6-13 過(guò)電流保護(hù)的計(jì)算示意圖過(guò)電流保護(hù)的計(jì)算示意圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系282022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 為此，要求裝置保護(hù)的返回電流為此，要求裝置保護(hù)的返回電流

31、Ire必須躲過(guò)外部短路切必須躲過(guò)外部短路切除后流過(guò)保護(hù)裝置的最大自起動(dòng)電流除后流過(guò)保護(hù)裝置的最大自起動(dòng)電流 KstIL.max ，即，即 IreKst IL.max考慮考慮IreIop，引入一個(gè)可靠系數(shù)，引入一個(gè)可靠系數(shù)Krel后，上式可改寫為：后，上式可改寫為： max.LstrelreIKKI因此，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流為：因此，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流為： max.LrestrelopIKKKI則繼電器的動(dòng)作電流為：則繼電器的動(dòng)作電流為： max.LirewstrelopiwKopIKKKKKIKKI式中，式中，Krel取取1.151.25； Kre取取0.80.85； Kst取取1.53。河北科

32、技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系292022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) n動(dòng)作時(shí)限：動(dòng)作時(shí)限：應(yīng)按應(yīng)按“階梯原則階梯原則”整定（見(jiàn)圖整定（見(jiàn)圖6-14）ttt21s5 . 0ts7 . 0t 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)： 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：說(shuō)明：說(shuō)明：定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間取決于時(shí)間繼電器預(yù)先作時(shí)間取決于時(shí)間繼電器預(yù)先整定的時(shí)間，與短路電流的大整定的時(shí)間，與短路電流的大小無(wú)關(guān)；反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的小無(wú)關(guān)；反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間需要根據(jù)前后兩級(jí)保動(dòng)作時(shí)間需要根據(jù)前后兩級(jí)保護(hù)的護(hù)的GL型電流繼電器的動(dòng)作型電流繼電

33、器的動(dòng)作特性曲線來(lái)整定。特性曲線來(lái)整定。圖圖6-14 過(guò)電流保護(hù)整定說(shuō)明圖過(guò)電流保護(hù)整定說(shuō)明圖a）電路）電路 b）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限整定）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限整定 c）反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限整定）反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限整定即即 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系302022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 設(shè)設(shè)圖圖6-14a中，中，KA2的的10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間已整定為倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間已整定為t2，則則KA1的的10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間t1的整定方法步驟如下（見(jiàn)的整定方法步驟如下（見(jiàn)圖圖6-15）：）： 計(jì)算計(jì)算WL2首端的三相

34、短路首端的三相短路電流電流Ik反應(yīng)到反應(yīng)到KA2中去的中去的電流值：電流值： kiwkIKKI)2()2()2( 計(jì)算計(jì)算 對(duì)對(duì)KA2的動(dòng)作電的動(dòng)作電流流 的倍數(shù)，即的倍數(shù)，即 )2(kI)2(.KopI)2(.)2(2KopkIIn圖圖6-15 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系312022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 確定確定KA2的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間：由：由n2點(diǎn)點(diǎn)a點(diǎn)點(diǎn) 。2t 計(jì)算計(jì)算WL1首端的三相短路電流首端的三相短路電流Ik反應(yīng)到反應(yīng)到KA1中去的電流值：中去的電流值： ki

35、wkIKKI)1()1()1( 計(jì)算計(jì)算 對(duì)對(duì)KA2的動(dòng)作電流的動(dòng)作電流 的倍數(shù)，即的倍數(shù)，即 )1(kI)1(.KopI) 1 (.) 1 (1KopkIIn 確定確定KA2的的10倍動(dòng)作時(shí)間倍動(dòng)作時(shí)間：由：由n1點(diǎn)和點(diǎn)和 找到交點(diǎn)找到交點(diǎn)b點(diǎn)，從點(diǎn)，從過(guò)點(diǎn)過(guò)點(diǎn)b所在的曲線上找出所在的曲線上找出n=10時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1即為所求。即為所求。 1tttt21st7 . 0 計(jì)算計(jì)算KA1的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間：的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間： （?。ㄈ?） 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系322022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) n靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)：opksIIK

36、)2(min.式中，式中， 為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下本線路末端（作近后備時(shí)）為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下本線路末端（作近后備時(shí)）或相鄰線路末端（作遠(yuǎn)后備時(shí)）的兩相短路電流。或相鄰線路末端（作遠(yuǎn)后備時(shí)）的兩相短路電流。)2(min. kI作遠(yuǎn)后備時(shí)，要求作遠(yuǎn)后備時(shí)，要求Ks1.2；作近后備時(shí)，要求；作近后備時(shí)，要求 Ks1.31.5。n過(guò)電流保護(hù)的評(píng)價(jià)：過(guò)電流保護(hù)的評(píng)價(jià)：F優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：既可作本級(jí)近后備，又可作下級(jí)既可作本級(jí)近后備，又可作下級(jí) 遠(yuǎn)后備。遠(yuǎn)后備。F缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：越靠近電源端，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限反越靠近電源端，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限反而越長(zhǎng)，因此不能作為主保護(hù)；反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的接線而越

37、長(zhǎng)，因此不能作為主保護(hù)；反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的接線簡(jiǎn)單，但動(dòng)作時(shí)限整定復(fù)雜。簡(jiǎn)單，但動(dòng)作時(shí)限整定復(fù)雜。若靈敏度不滿足要求，可采用低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)來(lái)提高其靈敏度。若靈敏度不滿足要求，可采用低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)來(lái)提高其靈敏度。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系332022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 三、低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)三、低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)（圖（圖6-16）保護(hù)裝置有兩個(gè)測(cè)量元件保護(hù)裝置有兩個(gè)測(cè)量元件: 過(guò)電流繼電器過(guò)電流繼電器KA欠電壓繼電器欠電壓繼電器KV 30.IKKKKIirewrelKopurerelwKopKKKUUmin.式中，式中

38、，Uw.min為母線的最小工作電壓，取為母線的最小工作電壓，取 0.9UN；Kre取取1.25；Kre1取取1.11.2。u過(guò)電流繼電器的過(guò)電流繼電器的動(dòng)作電流動(dòng)作電流 u低電壓繼電器的低電壓繼電器的動(dòng)作電壓動(dòng)作電壓 圖圖6-16 低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)單相原理接線圖低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)單相原理接線圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系342022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 四、瞬時(shí)電流速斷保護(hù)四、瞬時(shí)電流速斷保護(hù)1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的作用原理與整定計(jì)算（圖瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的作用原理與整定計(jì)算（圖6-17）曲線曲線1 )()3(max.lfIk曲線曲線2 )

39、()2(min.lfIk直線直線3瞬時(shí)電流速瞬時(shí)電流速保護(hù)的動(dòng)作電流。保護(hù)的動(dòng)作電流。n動(dòng)作電流：動(dòng)作電流：躲過(guò)本保躲過(guò)本保護(hù)區(qū)末端護(hù)區(qū)末端B處的最大短處的最大短路電流路電流 ，即，即 )3(max.BkI)3(max.BkrelopIKI式中，式中，Krel取取1.21.3。圖圖6-17 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的工作原理圖瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的工作原理圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系352022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) n靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)：要求其要求其最小保護(hù)范圍最小保護(hù)范圍lmin不小于線路全長(zhǎng)的不小于線路全長(zhǎng)的15%20%。 也可以按本線路首端的最

40、小兩相短路電流來(lái)校驗(yàn)保護(hù)的靈也可以按本線路首端的最小兩相短路電流來(lái)校驗(yàn)保護(hù)的靈敏度，以保護(hù)敏度，以保護(hù)1為例，其靈敏系數(shù)為：為例，其靈敏系數(shù)為：opAkSIIK)2(min.2.02瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的原理接線圖瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的原理接線圖（圖（圖6-18）n瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)：瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)：F優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速；簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速； F缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，有不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，有保護(hù)死區(qū)。保護(hù)死區(qū)。圖圖6-18 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖的單相原理接線圖若靈敏度不滿足若靈敏度不滿足要求，可采用電要求，可采用電流電壓聯(lián)鎖保護(hù)流電壓聯(lián)鎖保護(hù)河

41、北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系362022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 五、電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)五、電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)（圖（圖6-19）n 整定原則：和瞬時(shí)電流速斷整定原則：和瞬時(shí)電流速斷保護(hù)一樣，按躲過(guò)線路末端故保護(hù)一樣，按躲過(guò)線路末端故障來(lái)整定。通常按經(jīng)常運(yùn)行方障來(lái)整定。通常按經(jīng)常運(yùn)行方式下式下電流元件和電壓元件的保電流元件和電壓元件的保護(hù)范圍相等護(hù)范圍相等來(lái)進(jìn)行整定計(jì)算。來(lái)進(jìn)行整定計(jì)算。 設(shè)經(jīng)常運(yùn)行方式下的保護(hù)設(shè)經(jīng)常運(yùn)行方式下的保護(hù)區(qū)為區(qū)為 ，則，則Ll75. 01lxXEISSop1電流繼電器的電流繼電器的動(dòng)作電流動(dòng)作電流為：為： 圖圖6-19

42、電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)原理說(shuō)明圖電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)原理說(shuō)明圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系372022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 電壓繼電器的電壓繼電器的動(dòng)作電壓動(dòng)作電壓為：為： lxIUopop13當(dāng)下一級(jí)線路首端當(dāng)下一級(jí)線路首端發(fā)生短路時(shí)：發(fā)生短路時(shí)：整整套套保保護(hù)護(hù)不不動(dòng)動(dòng)作作不不會(huì)會(huì)動(dòng)動(dòng)作作可可能能動(dòng)動(dòng)作作，但但最最小小運(yùn)運(yùn)行行方方式式下下，不不會(huì)會(huì)動(dòng)動(dòng)作作可可能能動(dòng)動(dòng)作作，但但最最大大運(yùn)運(yùn)行行方方式式下下，KAKVKVKA保護(hù)范圍由電保護(hù)范圍由電流繼電器決定流繼電器決定保護(hù)范圍由電保護(hù)范圍由電壓繼電器決定壓繼電器決定 可見(jiàn)，在這兩種情況下都能

43、保證選擇性，且保護(hù)范圍均比可見(jiàn)，在這兩種情況下都能保證選擇性，且保護(hù)范圍均比正常情況下的保護(hù)范圍小。正常情況下的保護(hù)范圍小。 由由圖圖6-19知，電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的最小保護(hù)范圍比知，電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的最小保護(hù)范圍比瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大，即瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大，即 ，所以靈敏度比，所以靈敏度比瞬時(shí)速斷保護(hù)高。瞬時(shí)速斷保護(hù)高。 1ll 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系382022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 六、帶時(shí)限電流速斷保護(hù)六、帶時(shí)限電流速斷保護(hù)（圖（圖6-20）n動(dòng)作電流：動(dòng)作電流：躲過(guò)相鄰躲過(guò)相鄰線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)線路瞬時(shí)電

44、流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，即的動(dòng)作電流，即2 .1 .oprelopIKI式中，式中，Krel取取1.11.2。n動(dòng)作時(shí)限：動(dòng)作時(shí)限：ttt21n靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)：opBksIIK)2(min.1.31.5圖圖6-20 帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的工作原理圖帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的工作原理圖若靈敏度不滿足要若靈敏度不滿足要求，可與下一級(jí)相求，可與下一級(jí)相鄰線路的帶時(shí)限電鄰線路的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)相配合流速斷保護(hù)相配合河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系392022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 七、三段式過(guò)電流保護(hù)七、三段式過(guò)電流保護(hù) 由由瞬時(shí)電流速斷保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)

45、（第（第段）、段）、帶時(shí)限電流速斷保帶時(shí)限電流速斷保護(hù)護(hù)（第（第段）和段）和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（第（第段）配合構(gòu)成的一段）配合構(gòu)成的一整套保護(hù)，稱為三段式過(guò)電流保護(hù)。整套保護(hù)，稱為三段式過(guò)電流保護(hù)。 1. 三段式過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)范圍及時(shí)限配合（三段式過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)范圍及時(shí)限配合（圖圖6-21）v第第段：段：為本線路的輔助保護(hù)，動(dòng)作電流為為本線路的輔助保護(hù)，動(dòng)作電流為 ，保護(hù)范，保護(hù)范圍為圍為 ，動(dòng)作時(shí)間，動(dòng)作時(shí)間 為繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間；為繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間；1 .opI1l1tv第第段：段：為本線路的輔助保護(hù)，動(dòng)作電流為為本線路的輔助保護(hù)，動(dòng)作電流為 ，保護(hù)范，保護(hù)范圍為圍

46、為 ，動(dòng)作時(shí)間，動(dòng)作時(shí)間 ；ttt211 .opI1lv第第段：段：作為本線路的近后備和相鄰線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備，作為本線路的近后備和相鄰線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備，動(dòng)作電流為動(dòng)作電流為 ，保護(hù)范圍為，保護(hù)范圍為 ，動(dòng)作時(shí)限，動(dòng)作時(shí)限 。 1 .opI1lttt21河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系402022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 圖圖6-21 三段式過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)范圍及時(shí)限配合三段式過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)范圍及時(shí)限配合河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系412022-3-166.3 線路的電流電壓保護(hù)線路的電流電壓保護(hù) 2. 三段式過(guò)電流保護(hù)的構(gòu)成（圖三段式

47、過(guò)電流保護(hù)的構(gòu)成（圖6-22）F第第I段：段：由由KA1、KA2、KM和和KS1組成；組成；F第第II段：段：由由KA3、KA4、KT1和和KS2組成；組成；F第第III段：段：由由KA5、KA6、KA7、KT2和和KS3組成。組成。例例6-1 （見(jiàn)教材（見(jiàn)教材194頁(yè)）頁(yè)）圖圖6-22 三段式過(guò)電流保護(hù)的原理接線圖和展開(kāi)圖三段式過(guò)電流保護(hù)的原理接線圖和展開(kāi)圖a）原理接線圖）原理接線圖 b）展開(kāi)圖）展開(kāi)圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系422022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù) 一、方向電流保護(hù)的基本原理一、方向電流保護(hù)的基本原理1. 問(wèn)題的提出（圖問(wèn)題的提

48、出（圖6-23）k1點(diǎn)短路時(shí)要求點(diǎn)短路時(shí)要求：t5 t4 k2點(diǎn)短路時(shí)要求點(diǎn)短路時(shí)要求：t5 t4兩者矛盾兩者矛盾裝方向保護(hù)裝方向保護(hù)圖圖6-23 雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系432022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)保護(hù)原理：保護(hù)原理：雙電源系統(tǒng)中的過(guò)電流保護(hù)一定要裝設(shè)方向保護(hù)。雙電源系統(tǒng)中的過(guò)電流保護(hù)一定要裝設(shè)方向保護(hù)。并規(guī)定：并規(guī)定：短路功率從短路功率從母線母線線路線路（為正）時(shí)，（為正）時(shí)，短路功率從短路功率從線路線路母線母線（為負(fù)）時(shí)，（為負(fù)）時(shí)，保護(hù)動(dòng)作保護(hù)動(dòng)作保護(hù)不動(dòng)作保護(hù)不動(dòng)作單方向過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間按階

49、梯原則進(jìn)行配合。單方向過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間按階梯原則進(jìn)行配合。圖圖6-23中，應(yīng)滿足中，應(yīng)滿足t1t3 t5和和t6t4t2 。 同一母線兩側(cè)的保護(hù)，時(shí)限長(zhǎng)的可不裝方向保護(hù)，時(shí)限相同一母線兩側(cè)的保護(hù)，時(shí)限長(zhǎng)的可不裝方向保護(hù)，時(shí)限相同時(shí)都要裝方向保護(hù)。同時(shí)都要裝方向保護(hù)。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系442022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)2. 方向過(guò)電流保護(hù)的單相原理接線圖（圖方向過(guò)電流保護(hù)的單相原理接線圖（圖6-24）主要由方向元件、電流元件、時(shí)間元件和信號(hào)元件等組成。主要由方向元件、電流元件、時(shí)間元件和信號(hào)元件等組成。圖圖6-24 方向過(guò)電流保護(hù)的單

50、相原理接線圖方向過(guò)電流保護(hù)的單相原理接線圖圖中方向元件圖中方向元件KP和和電流元件電流元件KA的觸點(diǎn)的觸點(diǎn)串聯(lián)，只有當(dāng)兩個(gè)串聯(lián)，只有當(dāng)兩個(gè)元件都動(dòng)作時(shí)，保元件都動(dòng)作時(shí)，保護(hù)才能動(dòng)作跳閘。護(hù)才能動(dòng)作跳閘。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系452022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù) 二、功率方向繼電器的工作原理二、功率方向繼電器的工作原理1相位比較式功率方向繼電器相位比較式功率方向繼電器 對(duì)對(duì)圖圖6-25a所中的保護(hù)所中的保護(hù)1而言：而言： k1點(diǎn)短路時(shí)，短路電流從母線流向線路（為正），點(diǎn)短路時(shí)，短路電流從母線流向線路（為正），1K0 90 功率方向繼電器動(dòng)作。功

51、率方向繼電器動(dòng)作。 k2點(diǎn)短路時(shí)，短路電流從線路流向母線（為負(fù)），點(diǎn)短路時(shí)，短路電流從線路流向母線（為負(fù)），2K180 270功率方向繼電器不動(dòng)作。功率方向繼電器不動(dòng)作。 則功率方向繼電器的動(dòng)作方程為：則功率方向繼電器的動(dòng)作方程為：KKIUarg 90 90 其動(dòng)作特性可用其動(dòng)作特性可用圖圖6-26a所示的相量圖表示。所示的相量圖表示。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系462022-3-16圖圖6-25 功率方向繼電器工作原理的分析功率方向繼電器工作原理的分析a）網(wǎng)絡(luò)接線）網(wǎng)絡(luò)接線 b）正方向）正方向k1點(diǎn)短路相量圖點(diǎn)短路相量圖 c）反方向）反方向k2點(diǎn)短路相量圖點(diǎn)短路相量圖6.4

52、電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù) 實(shí)際應(yīng)用中，為使正方向短路時(shí)功率方向繼電器的測(cè)量功實(shí)際應(yīng)用中，為使正方向短路時(shí)功率方向繼電器的測(cè)量功率最大，可以調(diào)整繼電器應(yīng)的內(nèi)角率最大，可以調(diào)整繼電器應(yīng)的內(nèi)角（為為30或或45），此），此時(shí)，功率方向繼電器的動(dòng)作方程為：時(shí)，功率方向繼電器的動(dòng)作方程為： 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系472022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)圖圖6-26 功率方向繼電器的動(dòng)作范圍功率方向繼電器的動(dòng)作范圍KKIUarg 90- 90- 上式表明，繼電器的動(dòng)作特性需逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上式表明，繼電器的動(dòng)作特性需逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角，如圖角，如圖6-26b

53、所示。所示。 s圖中，圖中， 為最大靈敏角。為最大靈敏角。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系482022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù) 相位比較式功率方向繼電器也可以經(jīng)電壓形成回路間接相位比較式功率方向繼電器也可以經(jīng)電壓形成回路間接比較電壓比較電壓 和和 之間的相角，此時(shí)動(dòng)作方程之間的相角，此時(shí)動(dòng)作方程變?yōu)樽優(yōu)镵UUKCKIIKDDCarg90 90圖圖6-27為相位比較式功率方向繼電器的原理框圖。為相位比較式功率方向繼電器的原理框圖。圖圖6-27 相位比較式功率方向繼電器的原理框圖相位比較式功率方向繼電器的原理框圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程

54、系492022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)2幅值比較式功率方向繼電器幅值比較式功率方向繼電器 設(shè)相位比較原理的動(dòng)作條件為：設(shè)相位比較原理的動(dòng)作條件為：DCarg90 90幅值比較原理的動(dòng)作條件為：幅值比較原理的動(dòng)作條件為：AB 如果如果 和和 組成一個(gè)平行四邊形，則組成一個(gè)平行四邊形，則 和和 就是平行四邊就是平行四邊形的對(duì)角線，如圖形的對(duì)角線，如圖6-28所示。所示。CDAB)arg(DC圖中：圖中： CD且當(dāng)且當(dāng) 超前于超前于 時(shí)為正。時(shí)為正。 圖圖6-28 相位比較與幅值比較的對(duì)應(yīng)關(guān)系相位比較與幅值比較的對(duì)應(yīng)關(guān)系河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系502

55、022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)當(dāng)當(dāng)=90時(shí)，繼電器處于時(shí)，繼電器處于臨界動(dòng)作狀態(tài)臨界動(dòng)作狀態(tài)，此時(shí)，此時(shí) BA當(dāng)當(dāng)90時(shí)，繼電器處于時(shí)，繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)動(dòng)作狀態(tài)，此時(shí)，此時(shí) BA當(dāng)當(dāng) 90時(shí)，繼電器處于時(shí)，繼電器處于不動(dòng)作狀態(tài)不動(dòng)作狀態(tài)，此時(shí)，此時(shí) BA兩種比較原理的兩組比較量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：兩種比較原理的兩組比較量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： DCBDCA 幅值比較式功率方向繼電器的構(gòu)成原理框圖如幅值比較式功率方向繼電器的構(gòu)成原理框圖如圖圖6-29所所示。它主要由電壓形成回路、整流濾波回路、比較回路和執(zhí)示。它主要由電壓形成回路、整流濾波回路、比較回路和執(zhí)行元件等部分構(gòu)

56、成。行元件等部分構(gòu)成。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系512022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)功率方向繼電器進(jìn)行幅值比較的兩個(gè)電氣量為功率方向繼電器進(jìn)行幅值比較的兩個(gè)電氣量為：KUKIKUKIUKIKBUKIKA因此，繼電器的動(dòng)作條件為因此，繼電器的動(dòng)作條件為：KUKIUKIKKUKIUKIK 圖圖6-29 幅值比較式功率方向繼電器的構(gòu)成框圖幅值比較式功率方向繼電器的構(gòu)成框圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系522022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)三、功率方向繼電器的接線方式三、功率方向繼電器的接線方式u對(duì)繼電器接線的

57、要求對(duì)繼電器接線的要求正方向發(fā)生任何形式的短路故障時(shí)繼電器都能動(dòng)作，反方正方向發(fā)生任何形式的短路故障時(shí)繼電器都能動(dòng)作，反方向都不能動(dòng)作。向都不能動(dòng)作。正方向短路時(shí)，加入繼電器的正方向短路時(shí)，加入繼電器的UK和和IK盡可能大，并使盡可盡可能大，并使盡可能接近最大靈敏角，以使繼電器靈敏動(dòng)作，減小死區(qū)。能接近最大靈敏角，以使繼電器靈敏動(dòng)作，減小死區(qū)。u功率方向繼電器的功率方向繼電器的90接線接線 90接線：接線：在三相對(duì)稱且功率因在三相對(duì)稱且功率因數(shù)為數(shù)為1的情況下，接入功率方向的情況下，接入功率方向繼電器的電流超前電壓繼電器的電流超前電壓90，如，如圖圖6-30所示。所示。 圖圖6-30 功率方向

58、繼電器的功率方向繼電器的90接線接線河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系532022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù) 功率方向繼電器接入的電流和電壓如表功率方向繼電器接入的電流和電壓如表6-1所示。所示。 表表6-1 功率方向繼電器應(yīng)接入的電流和電壓功率方向繼電器應(yīng)接入的電流和電壓方向繼電器相別方向繼電器相別 電流電流 電壓電壓A相相B相相C相相aIbIcaUcIabUKIKUbcU 功率方向繼電器的接線原理圖如功率方向繼電器的接線原理圖如圖圖6-31所示。圖中采用所示。圖中采用“按相起動(dòng)按相起動(dòng)”接線，可以避免非故障相電流對(duì)方向電流保接線，可以避免非故障相電流對(duì)

59、方向電流保護(hù)的影響。護(hù)的影響。電流繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)電流繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)與功率方向繼電器的常與功率方向繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)先按相串聯(lián)，然開(kāi)觸點(diǎn)先按相串聯(lián)，然后再三相并聯(lián)連接。后再三相并聯(lián)連接。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系542022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)圖圖6-31 三相方向過(guò)電流保護(hù)原理接線圖三相方向過(guò)電流保護(hù)原理接線圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系552022-3-166.4 電網(wǎng)的方向電流保護(hù)電網(wǎng)的方向電流保護(hù)四、三段式方向性電流保護(hù)的特點(diǎn)四、三段式方向性電流保護(hù)的特點(diǎn) 三段式方向性電流保護(hù)的整定計(jì)算與三段式電流保護(hù)基三段式方向性

60、電流保護(hù)的整定計(jì)算與三段式電流保護(hù)基本相同，但有以下特點(diǎn)：本相同，但有以下特點(diǎn)： 在保護(hù)構(gòu)成中應(yīng)加功率方向測(cè)量元件，并與電流測(cè)量元件在保護(hù)構(gòu)成中應(yīng)加功率方向測(cè)量元件，并與電流測(cè)量元件共同判別是否在保護(hù)線路的正方向發(fā)生故障。共同判別是否在保護(hù)線路的正方向發(fā)生故障。第第I段方向電流保護(hù)的動(dòng)作電流可不必躲過(guò)反方向外部最大段方向電流保護(hù)的動(dòng)作電流可不必躲過(guò)反方向外部最大短路電流，只需按正方向短路計(jì)算即可。短路電流，只需按正方向短路計(jì)算即可。第第III段方向電流保護(hù)的動(dòng)作電流還應(yīng)考慮躲過(guò)反方向不對(duì)段方向電流保護(hù)的動(dòng)作電流還應(yīng)考慮躲過(guò)反方向不對(duì)稱短路時(shí)，流過(guò)非故障相的電流稱短路時(shí)，流過(guò)非故障相的電流 In