供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)

供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日第一節(jié)繼電保護(hù)的基本概念

第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日一、

供電系統(tǒng)的保護(hù)1．供電系統(tǒng)中保護(hù)裝置的作用與類型

在供電系統(tǒng)中需裝設(shè)不同類型的保護(hù)裝置，在發(fā)生故障時能自動檢測出故障，并且迅速、及時地將故障區(qū)域從供電系統(tǒng)中切除，以免系統(tǒng)設(shè)備繼續(xù)遭到破壞。當(dāng)系統(tǒng)處于不正常運(yùn)行，如過載、欠電壓等情況時，能發(fā)出報警信號，以便及時處理，保證安全可靠地供電。

供電系統(tǒng)中常見的保護(hù)裝置類型主要有如下三種：(1)繼電保護(hù)裝置是一種能反映供電系統(tǒng)中電氣元件（線路、變壓器、母線、用電設(shè)備等）發(fā)生故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)、并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動裝置，其適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統(tǒng)中。第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日

(2)熔斷器保護(hù)廣泛適用于高、低壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡單經(jīng)濟(jì)，在供電系統(tǒng)中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。但是它的斷流能力較小，選擇性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復(fù)供電，因此在要求供電可靠性較高的場所不宜用。

(3)低壓斷路器保護(hù)又稱低壓自動開關(guān)保護(hù)，由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進(jìn)行過電流、過負(fù)載、失電壓和欠電壓保護(hù)等，而且可作為控制開關(guān)進(jìn)行操作，因此在對供電可靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日2．繼電保護(hù)裝置的基本要求

選擇性快速性可靠性靈敏性第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日

(1)可靠性保護(hù)裝置在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，必須可靠動作，不應(yīng)拒絕動作，在不該動作的情況下就不應(yīng)該誤動作。為了滿足可靠性的要求，保護(hù)裝置接線應(yīng)盡可能簡單，力求減少繼電器接點(diǎn)，避免保護(hù)裝置斷線、短路、接地和錯誤的接線，所有輔助元件如連接端子、連接導(dǎo)線以及安裝施工，都應(yīng)當(dāng)十分可靠。

第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日(2)靈敏性保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力稱為靈敏性，如果保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時地反應(yīng)動作，即具有足夠的反應(yīng)能力，說明保護(hù)裝置的靈敏度高。保護(hù)裝置靈敏與否，一般都用靈敏系數(shù)（ks）來衡量。以過電流保護(hù)為例，靈敏系數(shù)表示為：

——系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式時保護(hù)區(qū)末端的短路電流；

——保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流。

第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日被保護(hù)的電氣設(shè)備

繼電保護(hù)裝置類型

最低靈敏度ks變壓器、線路等所有電氣設(shè)備

過電流保護(hù)

5

（如滿足此要求將使保護(hù)復(fù)雜時，靈敏度可降為1.25）電流速斷保護(hù)

2.0后備保護(hù)

1.2

（如滿足此要求將使保護(hù)過分復(fù)雜或在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)時，可僅按常見的運(yùn)行方式和故障類型校驗(yàn)靈敏度）

變壓器

縱聯(lián)差動保護(hù)

2.03～10kV電纜線路

中性點(diǎn)不直接接地電力網(wǎng)中的零序電流保護(hù)

1.253～10kV架空線路

1.50繼電保護(hù)裝置靈敏度

第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日

(3)選擇性

當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置應(yīng)先動作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他無故障部分繼續(xù)運(yùn)行，滿足這一要求的動作就叫有選擇性。k點(diǎn)故障QF2動作第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日

(4)速動性保護(hù)裝置在盡可能的條件下，應(yīng)盡快地動作切除事故，以減少對用電設(shè)備的影響，如果故障能在0.2s內(nèi)切除，則一般電動機(jī)就不會停轉(zhuǎn)。迅速的動作還能減輕對系統(tǒng)的破壞程度，減輕對元件的損害程度，減少用戶在低電壓下工作的時間和停電時間，加速恢復(fù)正常運(yùn)行的過程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日二、繼電器與繼電特性1．繼電器

繼電器是組成繼電保護(hù)裝置的基本元件。它是一種能自動執(zhí)行斷、續(xù)控制的部件，當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時，能使其輸出的被控制量發(fā)生預(yù)計的狀態(tài)變化，如觸點(diǎn)打開、閉合，或電平由高變低、由低變高等，具有對被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的作用。

按反應(yīng)的物理量分為：電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器……按實(shí)現(xiàn)的型式分為：電磁式、感應(yīng)式、數(shù)字式……按繼電器在保護(hù)回路中所起的作用分為：量度繼電器、時間繼電器、

中間繼電器、信號繼電器、出口繼電器……第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日例如——過電流繼電器來自電流互感器二次側(cè)的電流I，加入到過電流繼電器的輸入端。當(dāng)電流I大于由繼電器的安裝位置和工作任務(wù)而預(yù)先給定的動作值Iop時，比較環(huán)節(jié)有輸出。在電磁型繼電器中，由于需要靠電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動機(jī)械觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)動與閉合，需要一定的功率和時間，繼電器有自身固有動作時間（幾毫秒），一般的干擾不會造成誤動；在數(shù)字型繼電器中，由于其動作速度快、功率小，為提高動作的可靠性并防止干擾信號引起的誤動作，故考慮了必須使測量值大于動作值的持續(xù)時間超過2~3ms時，繼電器才能動作于輸出。第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日2．繼電特性

為保證繼電器動作后可靠地有輸出，防止當(dāng)輸入電流在整定值附近波動時輸出不停地跳變，對繼電器有明確的動作特性要求。

例如過電流繼電器，流過正常狀態(tài)下的電流I時不動作，輸出高電平E0（或其觸點(diǎn)是開的）；只有其流過的電流大于動作電流Iop時才能夠迅速起動、穩(wěn)定可靠地輸出低電平E1（或閉合其觸點(diǎn)）；一旦流過繼電器的電流減小，并小于返回電流Ire（其值能夠確保繼電器復(fù)位到初始狀態(tài)），繼電器又能立即返回到輸出高電平E0（或觸點(diǎn)重新打開）。無論起動和返回，繼電器的動作都是明確的，它不可能停留在某一個中間位置，這種動作特性常稱之為“繼電特性”。

第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日其中，返回電流Ire與起動電流Iop的比值稱為繼電器的返回系數(shù)kre，

為了保證動作后輸出狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性，過電流繼電器的返回系數(shù)恒小于1。在實(shí)際應(yīng)用中，常常要求過電流繼電器有較高的返回系數(shù)，如0.85~0.95。第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日三、繼電保護(hù)用的電流互感器

1．電流互感器的10%誤差曲線

供電系統(tǒng)中主要是采用電流保護(hù)，下面著重對電流互感器的兩個重要方面進(jìn)行介紹電流互感器的電流誤差是指測出的電流kTAI2對實(shí)際電流I1的相對誤差百分值，即第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日所謂電流互感器的10%誤差曲線，是指互感器的電流誤差為10%時一次電流對其額定電流的倍數(shù)k=與二次側(cè)負(fù)荷阻抗的關(guān)系曲線第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日2．電流互感器與電流繼電器的接線方式

為了表述繼電器電流Ik與電流互感器二次側(cè)電流的關(guān)系，特引入一個接線系數(shù)kkx式中——流入電流互感器的電流；

——電流互感器二次側(cè)電流。

第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日電流互感器與電流繼電器之間的接線方式有：

三相三繼電器式完全星形接線兩相兩繼電器式不完全星形接線

兩相三繼電器式不完全星形接線兩相一繼電器電流差式接線

第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日(1)三相三繼電器式接線所用保護(hù)元件最多所有短路電流都會通過繼電器反映出來，產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)動作。

第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日(2)兩相兩繼電器式接線和兩相三繼電器式接線

兩相式接線

所用元件較少未接互感器的單相短路故障不能保護(hù)采用兩相三繼電器接線提高靈敏度第二十頁，共二十三頁，2022年，8月28日(3)兩相一繼電器式接線（兩相差式接線）流入繼電器的電流為兩相電流互感器二次側(cè)電流之差不同短路電流通過繼電器有不同的靈敏度。不能反應(yīng)出第三相（B相）的單相接地短路故障第二十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日接線系數(shù)kkx的值

項(xiàng)

目

三相三繼電器

兩相兩繼電器

兩相一繼電器

兩相三繼電器

三相短路

111A、C相短路

1121A、B或B、C相短路

1111引入接線系數(shù)后，電流互感器