供配電技術(shù) 課件 5.1 繼電保護(hù)裝置的任務(wù)和要求及設(shè)備

工廠供配電技術(shù)02繼電保護(hù)裝置的概念與任務(wù)

供電系統(tǒng)中，由于各種原因難免發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，其中最常見的就是短路。供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，必須迅速切除故障部分，恢復(fù)其他無故障部分的正常運(yùn)行。前面所講的熔斷器保護(hù)和低壓斷路器保護(hù)，就是實(shí)現(xiàn)短路故障保護(hù)的兩種保護(hù)裝置。熔斷器保護(hù)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但靈敏度低，熔體熔斷后更換熔體需一定時(shí)間，從而影響供電可靠性。低壓斷路器靈敏度高，而且在故障消除后可很快合閘恢復(fù)供電，因此供電可靠性大大提高。但以上兩種保護(hù)一般只適用于低壓系統(tǒng)。在高壓系統(tǒng)中，一般需要采用繼電保護(hù)裝置，才能確保保護(hù)的靈敏度，大大提高供電可靠性。

繼電保護(hù)裝置的任務(wù)，一是在供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，作用于前方最近的斷路器或其他控制保護(hù)裝置使之迅速跳閘，切除故障部分，恢復(fù)系統(tǒng)其他部分的正常運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出信號(hào)，提醒運(yùn)行值班人員及時(shí)處理事故；二是在供電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)，如過負(fù)荷或故障苗頭時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行值班人員注意并及時(shí)處理，以免發(fā)展為故障。03繼電保護(hù)裝置的基本要求

供電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)裝置有以下基本要求：

(1)選擇性當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，僅由離故障點(diǎn)最近的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他非故障部分仍能正常運(yùn)行。滿足這一要求的動(dòng)作，稱為選擇性動(dòng)作。如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置不動(dòng)作(拒動(dòng))，而離故障點(diǎn)遠(yuǎn)的前級(jí)保護(hù)裝置越級(jí)動(dòng)作，則稱為失去選擇性動(dòng)作。

(2)速動(dòng)性為了防止事故擴(kuò)大，減輕短路電流對(duì)設(shè)備的危害程度，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)迅速動(dòng)作切除故障。04繼電保護(hù)裝置的基本要求

(3)可靠性指保護(hù)裝置該動(dòng)作時(shí)就動(dòng)作(不拒動(dòng))，不該動(dòng)作時(shí)不誤動(dòng)。前者為信賴性，后者為安全性，即可靠性包括信賴性和安全性。繼電保護(hù)裝置的可靠性與保護(hù)裝置的結(jié)線方式、元件的質(zhì)量以及安裝、整定和運(yùn)行維護(hù)等很多因素有關(guān)。

(4)靈敏性指保護(hù)裝置在其保護(hù)范圍內(nèi)對(duì)故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。繼電保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)的所有故障都應(yīng)該正確反應(yīng)。靈敏性通常用靈敏系數(shù)Sp來衡量，Sp越大，靈敏性越高，越能反應(yīng)輕微故障。05常用的繼電保護(hù)裝備

繼電器是組成繼電保護(hù)裝置的基本元件，繼電器的分類方式很多，按其應(yīng)用分，有控制繼電器和保護(hù)繼電器兩大類。機(jī)床控制電路應(yīng)用的繼電器多屬于控制繼電器，供電系統(tǒng)中應(yīng)用的繼電器多屬于保護(hù)繼電器。保護(hù)繼電器按其組成元件分，有機(jī)電型和晶體管型兩大類。機(jī)電型按其結(jié)構(gòu)原理分，又可分為電磁式和感應(yīng)式等。由于機(jī)電型繼電器具有簡(jiǎn)單可靠、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)工廠供電系統(tǒng)中現(xiàn)仍普遍應(yīng)用。保護(hù)繼電器按其反應(yīng)物理量分，有電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、瓦斯繼電器等；保護(hù)繼電器按反應(yīng)數(shù)量變化分，有過流繼電器和欠流繼電器，如過電流繼電器和欠電壓繼電器等；保護(hù)繼電器按其在保護(hù)裝置中的功能分，有起動(dòng)繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器和中間繼電器或出口繼電器等。06一次與二次繼電器

保護(hù)繼電器按其與一次電路的聯(lián)系分，有一次式繼電器和二次式繼電器。一次式繼電器的線圈是與一次電路直接相連的。如低壓斷路器的過電流脫扣器和失電壓脫扣器，實(shí)際上都是一次式繼電器。二次式繼電器的線圈都是連接在電流互感器或電壓互感器二次側(cè)的，通過互感器再與一次電路相聯(lián)系。高壓系統(tǒng)應(yīng)用的保護(hù)繼電器都屬于二次式繼電器。

下面分別介紹工廠供電系統(tǒng)中常用的幾種機(jī)電型保護(hù)繼電器。

電磁式電流繼電器在繼電保護(hù)裝置中，通常用作起動(dòng)元件，因此又稱起動(dòng)繼電器。當(dāng)繼電器線圈通過電流時(shí)，電磁鐵中產(chǎn)生磁通，力圖使Z形鋼舌簧片向凸出磁極偏轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，軸上的彈簧又力圖阻止鋼舌簧片偏轉(zhuǎn)。當(dāng)繼電器線圈中的電流增大到使鋼舌簧片所受到的轉(zhuǎn)矩大于彈簧的反作用力矩時(shí)，鋼舌簧片便被吸近磁極，使常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，這就叫繼電器的動(dòng)作或起動(dòng)。

能使過電流繼電器動(dòng)作(觸點(diǎn)閉合)的最小電流稱繼電器的動(dòng)作電流。

使繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流。

繼電器返回電流與動(dòng)作電流的比值，稱為繼電器的返回系數(shù)07電磁式過流繼電器對(duì)于過量繼電器，返回系數(shù)總是小于1的(欠量繼電器則大于1)，返回系數(shù)越接近于1，說明繼電器越靈敏，如果返回系數(shù)過低，可能使保護(hù)裝置誤動(dòng)作。DL-10系列繼電器的返回系數(shù)一般不小于0.8。

電磁式電流繼電器的動(dòng)作極為迅速，可認(rèn)為是瞬時(shí)動(dòng)作，因此這種繼電器也稱為瞬時(shí)繼電器。

電磁式電流繼電器的動(dòng)作電流調(diào)節(jié)有兩種方法：一種是平滑調(diào)節(jié)，即撥動(dòng)轉(zhuǎn)桿來改變彈簀的反作用力矩；另一種是級(jí)進(jìn)調(diào)節(jié)，即改變線圈聯(lián)結(jié)方式，當(dāng)線圈并聯(lián)時(shí)，動(dòng)作電流將比線圈串聯(lián)時(shí)增大一倍。08過電流繼電器電磁式時(shí)間繼電器在繼電保護(hù)裝置中用作時(shí)限元件，使保護(hù)裝置的動(dòng)作獲得一定延時(shí)。供電系統(tǒng)中常用的系列電磁式時(shí)間繼電器的基本結(jié)構(gòu)如圖5-4所示；其內(nèi)部結(jié)線和圖形符號(hào)如圖5-5所示。當(dāng)繼電器的線圈通電時(shí)，鐵心被吸入，壓桿失去支持，使被卡住的一套鐘表機(jī)構(gòu)起動(dòng)，同時(shí)切換瞬時(shí)觸點(diǎn)。在拉引彈簧的作用下，經(jīng)過整定延時(shí)，使主觸點(diǎn)閉合。繼電器的延時(shí)，是用改變主靜觸點(diǎn)的位置(即它與主動(dòng)觸點(diǎn)的相對(duì)位置)來調(diào)整。調(diào)整的時(shí)間范圍，在標(biāo)度盤上標(biāo)出。當(dāng)線圈失電后，繼電器在拉引彈簧的作用下返回起始位置。09電磁式時(shí)間繼電器10電磁式信號(hào)繼電器電磁式信號(hào)繼電器在繼電保護(hù)裝置中用作信號(hào)元件，指示保護(hù)裝置已經(jīng)動(dòng)作。工廠供電系統(tǒng)中常用的DX-11型電磁式信號(hào)繼電器，有電流型和電壓型兩種，兩者線圈阻抗和反應(yīng)參量不同。電流型可串聯(lián)在二次回路中而不影響其他二次元件的動(dòng)作。電壓型因線圈阻抗大，必須并聯(lián)在二次回路內(nèi)。10電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器主要用于各種保護(hù)和自動(dòng)裝置中，以增加保護(hù)和控制回路的觸點(diǎn)數(shù)量和觸點(diǎn)的容量。它通常用在保護(hù)裝置的出口回路中，用來接通斷路器的跳閘回路，故又稱為出口繼電器。10感應(yīng)式電流繼電器

感應(yīng)式電流繼電器具有上述電磁式電流繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器和中間繼電器的功能，即它在繼電保護(hù)裝置中既能作為起動(dòng)元件，又能實(shí)現(xiàn)延時(shí)、給出信號(hào)和