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1、工厂供配电技术实验指导-项目九 供配电系统的保护 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望相关知识相关知识 1.继电保护装置的概述继电保护装置的概述 1)继电保护装置的概念继电保护装置的概念 所谓继电保护装置是指能反映电力系统中电气设备或线路发生的故所谓继电保护装置是指能反映电力系统中电气设备或线路发生的故障和不正常运行状态，并能作用于断路器跳闸和发出信号的一种自动障和不正常运行状态，并能作用于断路器跳闸和发出信号的一种自动装置。装置。2)继电保护装置的作用
2、继电保护装置的作用 (1)故障时跳闸当被保护线路或设备发生故障时，继电保护装置能故障时跳闸当被保护线路或设备发生故障时，继电保护装置能借助断路器，自动地、迅速地、有选择地将故障部分断开，保证非故借助断路器，自动地、迅速地、有选择地将故障部分断开，保证非故障部分继续运行。障部分继续运行。任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算下一页(2)异常状态发出报警信号当被保护设备或线路出现不正常运行状异常状态发出报警信号当被保护设备或线路出现不正常运行状态时，继电保护装置能够发出信号，提醒工作人员及时采取措施。态时，继电保护装置能够发出信号，提醒工作人员及时采取措施。3)对继电保护装
3、置的基本要求对继电保护装置的基本要求 为了使继电保护装置能较好地发挥其作用，在选择和设计继电保为了使继电保护装置能较好地发挥其作用，在选择和设计继电保护装置时，应满足以下几点要求。护装置时，应满足以下几点要求。(1)选择性供电系统发生故障时，要求保护装置只将故障部分切选择性供电系统发生故障时，要求保护装置只将故障部分切除，保证无故障部分继续运行。保护装置的这种性能称为选择性。除，保证无故障部分继续运行。保护装置的这种性能称为选择性。如如图图9-1所示，当走所示，当走K-1点短路时，短路电流经断路器点短路时，短路电流经断路器QF1,QF3,QF5。按选择性要求，保护装置。按选择性要求，保护装置1
4、应动作，使断路器应动作，使断路器Q F,断开，断开，如果保护装置如果保护装置3或或5动作，则扩大了停电范围。动作，则扩大了停电范围。任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算但由于某种原因，保护装置但由于某种原因，保护装置1拒绝动作，而由其上一级线路的保护装置拒绝动作，而由其上一级线路的保护装置3动作，使断路动作，使断路QF3跳闸切除故障，这种动作虽然停电范围有所扩大，仍跳闸切除故障，这种动作虽然停电范围有所扩大，仍认为是有选择性的动作。保护装置认为是有选择性的动作。保护装置3除了保护本线路外，还作为
5、相邻元除了保护本线路外，还作为相邻元件件1或或2的后备保护。若不装设后备保护，当保护装置拒动时，故障将无的后备保护。若不装设后备保护，当保护装置拒动时，故障将无法切除，后果极其严重。法切除，后果极其严重。(2)速动性系统中发生短路故障时，必须快速切除故障，以减轻故速动性系统中发生短路故障时，必须快速切除故障，以减轻故障的危害程度，加速系统电压的恢复，减少对用电设备的影响，缩小故障的危害程度，加速系统电压的恢复，减少对用电设备的影响，缩小故障影响的范围，提高电力系统运行的稳定性。障影响的范围，提高电力系统运行的稳定性。切除故障的时间是指从发生短路起至断路器跳闸、电弧熄灭为止所切除故障的时间是指从
6、发生短路起至断路器跳闸、电弧熄灭为止所需要的时间，它等于保护装置的动作时间与断路器跳闸时间需要的时间，它等于保护装置的动作时间与断路器跳闸时间(包括包括下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算灭弧时间灭弧时间)之和。因此，为了保证速动性，应采用快速动作的继电保护之和。因此，为了保证速动性，应采用快速动作的继电保护装置和快速动作的断路器。装置和快速动作的断路器。(3)灵敏性继电保护的灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常灵敏性继电保护的灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。在保护范围内不论发生任何故障，不论故障位置运行状态的反应能力。在保护范
7、围内不论发生任何故障，不论故障位置如何，均应反应敏锐并保证动作。反应的灵敏性用灵敏系数如何，均应反应敏锐并保证动作。反应的灵敏性用灵敏系数Sp衡量。衡量。对过电流保护装置，灵敏系数对过电流保护装置，灵敏系数Sp为为 (9-1)式中式中:IK.min为保护区内最小运行方式下的最小短路电流为保护区内最小运行方式下的最小短路电流;IOP1为保护装置的一次侧动作电流。为保护装置的一次侧动作电流。下一页上一页 对低电压保护装置，灵敏系数对低电压保护装置，灵敏系数SP为为 (9-2)式中式中:Uk.max为被保护区发生短路时，连接该保护装置的母线上最大为被保护区发生短路时，连接该保护装置的母线上最大残余电
8、压残余电压;UOP1为保护装置的一次动作电压，单位为为保护装置的一次动作电压，单位为V。在在继电保护和自动装置设计技术规程继电保护和自动装置设计技术规程中，对各种保护装置的最中，对各种保护装置的最小灵敏系数规定为小灵敏系数规定为1.2,1.25,1.5,2四级。通常主要保护的灵敏系四级。通常主要保护的灵敏系数要求不小于数要求不小于1.52。在设计、选择继电保护装置时，必须严格遵守。在设计、选择继电保护装置时，必须严格遵守此规定。此规定。(4)可靠性可靠性是指当保护范围内发生故障和不正常运行可靠性可靠性是指当保护范围内发生故障和不正常运行下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路
9、继电保护整定计算状态时，保护装置能可靠动作，不应拒动或误动。前者为信赖性，后状态时，保护装置能可靠动作，不应拒动或误动。前者为信赖性，后者为安全性。继电保护装置的拒动和误动都会造成很大的损害。为保者为安全性。继电保护装置的拒动和误动都会造成很大的损害。为保证保护装置动作的可靠性，应注意以下几点证保护装置动作的可靠性，应注意以下几点:选用质量好、结构简单、工作可靠的继电器组成保护装置。选用质量好、结构简单、工作可靠的继电器组成保护装置。保护装置的接线应力求简单，使用最少的继电器和触点。保护装置的接线应力求简单，使用最少的继电器和触点。正确调整保护装置的整定值。正确调整保护装置的整定值。注意安装工
10、作的质量，加强对继电保护装置的维护工作。注意安装工作的质量，加强对继电保护装置的维护工作。以上对保护装置的四项要求，在一个具体的保护装置中，不一定都以上对保护装置的四项要求，在一个具体的保护装置中，不一定都是同等重要的。在各要求之间发生矛盾时，应进行综合分析，选取最是同等重要的。在各要求之间发生矛盾时，应进行综合分析，选取最佳方案。佳方案。下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算例如，为了满足保护装置的选择性，往往要牺牲一些速动性例如，为了满足保护装置的选择性，往往要牺牲一些速动性;而有时却而有时却要牺牲选择性，保证速动性。继电保护装置除满足上面的基本要求外，
11、要牺牲选择性，保证速动性。继电保护装置除满足上面的基本要求外，还要求投资省，便于调试和维护。还要求投资省，便于调试和维护。4)继电保护装置的组成继电保护装置的组成 继电保护装置由若干继电器组成，如继电保护装置由若干继电器组成，如图图9-2所示。当线路发生短路所示。当线路发生短路故障时，启动用的电流继电器故障时，启动用的电流继电器KA瞬时动作，使时间继电器瞬时动作，使时间继电器KT启动，启动，KT经整定的一定时限后，接通信号继电器经整定的一定时限后，接通信号继电器KS和中间继电器和中间继电器KM,KM触头接通故障线路断路器触头接通故障线路断路器QF的跳闸回路，使故障线路断路器的跳闸回路，使故障线
12、路断路器QF跳闸，跳闸，把故障从系统中切除。把故障从系统中切除。5)电流保护装置的接线方式和接线系数电流保护装置的接线方式和接线系数下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算 电流保护装置的接线方式是指电流继电器与电流互感器的连接方式。电流保护装置的接线方式是指电流继电器与电流互感器的连接方式。常用的连接方式有三种。常用的连接方式有三种。为了表述继电器电流为了表述继电器电流IKA与电流互感器二次侧电流与电流互感器二次侧电流I2的关系，特引人的关系，特引人一个接线一个接线KW:(9-2)式中
13、式中:IKA为流入电流互感器的电流为流入电流互感器的电流;I2为电流互感器二次侧电流。为电流互感器二次侧电流。(1)三相三继电器式接线三相三继电器式接线图图9-3是三相三继电器的完全星形接线方是三相三继电器的完全星形接线方式。当供电系统发生三相短路、任意两相短路、中性点直接接地系统中式。当供电系统发生三相短路、任意两相短路、中性点直接接地系统中任一单相接地短路时，至少有一个继电器中流过电流互感器的任一单相接地短路时，至少有一个继电器中流过电流互感器的二次电流。二次电流。采用完全星形接线方式，流过继电器的电流就是互感器的二次电流，采用完全星形接线方式，流过继电器的电流就是互感器的二次电流，所以其
14、接线系数所以其接线系数KW=1。该接线方式不仅能反应各种类型的短路故障，。该接线方式不仅能反应各种类型的短路故障，而且灵敏度相同，因此它的适用范围较广。但这种接线方式所用设备而且灵敏度相同，因此它的适用范围较广。但这种接线方式所用设备较多，主要用在中性点直接接地系统中作相间短路保护和单相接地短较多，主要用在中性点直接接地系统中作相间短路保护和单相接地短路保护。路保护。(2)两相两继电器两相两继电器(两相三继电器两相三继电器)式接线式接线图图9-4是两相两继电器是两相两继电器和两相三继电器的不完全星形接线方式，电流互感器统一装在和两相三继电器的不完全星形接线方式，电流互感器统一装在A,C两两相上
15、。在发生三相短路和任意两相短路时，至少有一个继电器流过互相上。在发生三相短路和任意两相短路时，至少有一个继电器流过互感器的二次电流，且各种相间短路时，接线系数感器的二次电流，且各种相间短路时，接线系数KW=1。任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算下一页上一页但是当未接电流互感器的一相发生单相接地短路故障时，继电器不会动但是当未接电流互感器的一相发生单相接地短路故障时，继电器不会动作。所以此接线方式不能用来保护单相接地短路。由于此种接线所用设作。所以此接线方式不能用来保护单相接地短路。由于此种接线所用设备少，因此广泛用于备少，因此广泛用于63kV及以下的中性点不直接接地
16、的系统中。及以下的中性点不直接接地的系统中。(3)两相一继电器式接线两相一继电器式接线(两相差式接线两相差式接线)图图9-5是两相一继电器式是两相一继电器式的接线方式。由于流入电流继电器的电流为两相互感器二次电流之差，的接线方式。由于流入电流继电器的电流为两相互感器二次电流之差，所以叫两相电流差接线。所以叫两相电流差接线。该接线方式在正常工作时和发生三相短路时，流入继电器的电流该接线方式在正常工作时和发生三相短路时，流入继电器的电流IKA为电流互感器二次电流的厅倍，所以其接线系数为电流互感器二次电流的厅倍，所以其接线系数KW=。当。当A,B两两相或玖相或玖C两相短路时，流入继电器的电流等于互感
17、器的二次电流，其接两相短路时，流入继电器的电流等于互感器的二次电流，其接线系数线系数KW=1。任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算下一页上一页当当A,C两相短路时，流入继电器的电流为互感器二次电流的两相短路时，流入继电器的电流为互感器二次电流的2倍，其倍，其接线系数接线系数KW=2。当。当B相发生单相接地短路时，继电器中无电流，继相发生单相接地短路时，继电器中无电流，继电器不动作。电器不动作。由以上分析可知，两相电流差接线能够反映各种相间短路故障，由以上分析可知，两相电流差接线能够反映各种相间短路故障，只是在不同相间短路时，灵敏度不同。由于它对于只是在不同相间短路时，
18、灵敏度不同。由于它对于B相的单短路不能相的单短路不能反映，因此只能用作相间保护。两相电流差接线灵敏度较低，一般用反映，因此只能用作相间保护。两相电流差接线灵敏度较低，一般用作电动机和不太重要的作电动机和不太重要的10kV及以下线路的过电流保护。及以下线路的过电流保护。2.常用保护继电器常用保护继电器 继电器是继电保护装置的基本元件，是一种传递信号的电器，用继电器是继电保护装置的基本元件，是一种传递信号的电器，用来接通或断开控制或保护电路。来接通或断开控制或保护电路。下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算 继电器的分类方式很多，按其应用分，有控制继电器和保护继
19、电器继电器的分类方式很多，按其应用分，有控制继电器和保护继电器两大类。控制继电器用于控制回路，保护继电器用于保护回路。两大类。控制继电器用于控制回路，保护继电器用于保护回路。保护继电器按其组成元件分，有机电型和晶体管型两大类，机电型保护继电器按其组成元件分，有机电型和晶体管型两大类，机电型又分为电磁型继电器和感应型继电器又分为电磁型继电器和感应型继电器;按其反映的数量变化分，有过按其反映的数量变化分，有过量继电器和欠量继电器量继电器和欠量继电器;按其反映的物理量分，有电流继电器、电压按其反映的物理量分，有电流继电器、电压继电器、气体继电器等继电器、气体继电器等;按其在保护装置中的功能分，有启动
20、继电器、按其在保护装置中的功能分，有启动继电器、时间继电器、信号继电器等时间继电器、信号继电器等;按其与一次电路的联系分，有一次式继按其与一次电路的联系分，有一次式继电器和二次式继电器。电器和二次式继电器。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。器以及晶体管继电器。下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算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
21、积小、能耗低、耐震目前仍普遍使用。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，但由于晶体管器件的特性受环动、无机械惯性、寿命长等一系列优点，但由于晶体管器件的特性受环境温度变化影响大，器件的质量及运行维护的水平都影响到保护装置的境温度变化影响大，器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。但随着电力系统向集成电路和微机保护方可靠性，目前国内较少采用。但随着电力系统向集成电路和微机保护方向发展，晶体管继电器的应用水平也不断提高。向发展，晶体管继电器的应用水平也不断提高。1)电磁式继电器电磁式继电器 电磁式继电器包括以下四种电磁式继电
22、器包括以下四种 (1)电磁式电流继电器电流继电器在过电流保护装置中作为测量和电磁式电流继电器电流继电器在过电流保护装置中作为测量和启动元件，当电流超过某一整定值时继电器动作。启动元件，当电流超过某一整定值时继电器动作。下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算供配电系统中常用供配电系统中常用DL-10系列电磁式电流继电器作为过电流保护装系列电磁式电流继电器作为过电流保护装置的启动元件，其结构如置的启动元件，其结构如图图9-6所示，内部接线和图形符号如所示，内部接线和图形符号如图图9-7所示，电流继电器的文字符号为所示，电流继电器的文字符号为KA。继电器动作后，当
23、流入继电器线圈的电流减小到一定值时，钢舌片继电器动作后，当流入继电器线圈的电流减小到一定值时，钢舌片在弹簧作用下返回，使动、静触点分离，此时称继电器返回。能够使在弹簧作用下返回，使动、静触点分离，此时称继电器返回。能够使继电器返回的最大电流，称为继电器的继电器返回的最大电流，称为继电器的“返回电流返回电流”，用，用Ire表示。表示。(注注:对于欠量继电器，例如欠电压继电器，其返回电压对于欠量继电器，例如欠电压继电器，其返回电压Ure则为继电则为继电器线圈中的使继电器返回的最小电压。器线圈中的使继电器返回的最小电压。继电器的继电器的“返回电流返回电流”与与“动作电流动作电流”的比值称为继电器的返
24、回的比值称为继电器的返回系数，用系数，用Kre表示，即表示，即任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算下一页上一页 (9-2)由于此时摩擦力矩起阻碍继电器返回的作用，因此电流继电器的返回由于此时摩擦力矩起阻碍继电器返回的作用，因此电流继电器的返回系数恒小于系数恒小于1(欠量继电器则大于欠量继电器则大于1)。在保证接触良好的条件下，返回。在保证接触良好的条件下，返回系数越大，说明继电器越灵敏。系数越大，说明继电器越灵敏。DL系列电磁式电流继电器的返回系数系列电磁式电流继电器的返回系数较高，一般不小于较高，一般不小于0.8。电磁式电流继电器的动作电流有两种调节方法电磁式电流继
25、电器的动作电流有两种调节方法:一种是平滑调节，即一种是平滑调节，即通过调节转杆来实现。当逆时针转动调节转杆时，弹簧被扭紧，反力矩通过调节转杆来实现。当逆时针转动调节转杆时，弹簧被扭紧，反力矩增大，继电器动作所需电流也增大增大，继电器动作所需电流也增大;反之，当顺时针转动转杆时，继电反之，当顺时针转动转杆时，继电器动作电流减小。器动作电流减小。下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算另一种是级进调节，即改变线圈的连接方式实现。当两线圈并联时，另一种是级进调节，即改变线圈的连接方式实现。当两线圈并联时，线圈串联匝数减少线圈串联匝数减少1倍，因继电器所需动作匝数是一
26、定的，因此动作倍，因继电器所需动作匝数是一定的，因此动作电流将增大电流将增大1倍倍;反之，当线圈串联时，动作减少反之，当线圈串联时，动作减少1倍。电磁式电流继倍。电磁式电流继电器动作较快，其动作时间约为电器动作较快，其动作时间约为0.010.05s。电磁式电流继电器的。电磁式电流继电器的接点容量较小，不能直接作用于断路器跳闸，必须通过其他继电器转接点容量较小，不能直接作用于断路器跳闸，必须通过其他继电器转换。换。DL-10系列电磁式电流继电器只要通入继电器的电流超过某一预系列电磁式电流继电器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，与外电压无关，先整定的数值时
27、，它就能动作，动作时限是固定的，与外电压无关，这种特性称做定时限特性，如这种特性称做定时限特性，如图图9-8所示。所示。DL型电磁式继电器的技术型电磁式继电器的技术参数见参数见表表9-1。下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算 (2)电磁式中间继电器中间继电器在继电保护中作为辅助继电器，电磁式中间继电器中间继电器在继电保护中作为辅助继电器，以弥补主继电器触点数量和触点容量的不足。它通常用在保护装置的出以弥补主继电器触点数量和触点容量的不足。它通常用在保护装置的出口电路中，用来接通断路器的跳闸回路。工厂供配电系统中常用的口电路中，用来接通断路器的跳闸回路。工厂
28、供配电系统中常用的DZ-10系列中间继电器的内部结构如系列中间继电器的内部结构如图图9-9所示，其内部接线和图形符号所示，其内部接线和图形符号如如图图9-10所示，中间继电器的图形符号为所示，中间继电器的图形符号为KM。当线圈当线圈1通电时，衔铁通电时，衔铁4被吸引向铁芯被吸引向铁芯2，使其常闭触点，使其常闭触点5,6断开，断开，常开触点常开触点5-7闭合闭合;当线圈断电时，衔铁当线圈断电时，衔铁4在弹簧在弹簧3作用下返回。作用下返回。中间继电器种类较多，有电压式，电流式，有瞬时动作的，也有延中间继电器种类较多，有电压式，电流式，有瞬时动作的，也有延时动作的。瞬时动作中间继电器，其动作时间约时
29、动作的。瞬时动作中间继电器，其动作时间约0.050.06s。中间继电器的特点是触点多，容量大，可直接接通断路器的跳闸中间继电器的特点是触点多，容量大，可直接接通断路器的跳闸任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算下一页上一页回路，且其线圈允许时间通电运行。回路，且其线圈允许时间通电运行。(3)电磁式时间继电器时间继电器在继电器保护中作为时限电磁式时间继电器时间继电器在继电器保护中作为时限(延时延时)元件，用来建立必要的动作时限。其特点是线圈通电后，触点延时元件，用来建立必要的动作时限。其特点是线圈通电后，触点延时动作，按照一定的次序和时间间隔接通或断开被控制的回路。动作，
30、按照一定的次序和时间间隔接通或断开被控制的回路。常用的常用的DS-110(120)系列电磁式时间继电器的结构如系列电磁式时间继电器的结构如图图9-11所示，内部接线和图形号如所示，内部接线和图形号如图图9-12所示。所示。在在图图9-11中，当线圈中，当线圈1通电时，可动铁芯通电时，可动铁芯3被吸入，带动瞬时动被吸入，带动瞬时动触点触点8分离，与静瞬时触点分离，与静瞬时触点5,6闭合。压杆闭合。压杆9由于衔铁的吸入被放松，由于衔铁的吸入被放松，使扇形齿轮使扇形齿轮12在拉引弹簧在拉引弹簧17的作用下顺时针转动，启动钟表机构。的作用下顺时针转动，启动钟表机构。任务一任务一 电力线路继电保护整定计
31、算电力线路继电保护整定计算下一页上一页钟表机构带动延时主动触点钟表机构带动延时主动触点14，逆时针转向主静延时触点，逆时针转向主静延时触点15经一段经一段延时后，延时触点延时后，延时触点14与与15闭合，继电器动作。调整主静延时触点闭合，继电器动作。调整主静延时触点15的位置来调整延时主动触点的位置来调整延时主动触点14到到15之间的行程，从而调整继电之间的行程，从而调整继电器的延时时间。调整的时间在刻度盘上标出。线圈断电后，在返回弹器的延时时间。调整的时间在刻度盘上标出。线圈断电后，在返回弹簧簧4的作用下，可动铁芯的作用下，可动铁芯3将压杆将压杆9顶起，使继电器返回。由于返回时顶起，使继电器
32、返回。由于返回时钟表机构不起作用，所以继电器的返回是瞬时的。钟表机构不起作用，所以继电器的返回是瞬时的。(4)电磁式信号继电器在继电保护和自动装置中，信号继电器用电磁式信号继电器在继电保护和自动装置中，信号继电器用作动作指示，以便判别故障性质或提醒工作人员注意。工厂配电系统作动作指示，以便判别故障性质或提醒工作人员注意。工厂配电系统常用的常用的DX-11型信号继电器的结构如型信号继电器的结构如图图9-13所示，内部接线和图形所示，内部接线和图形符号如符号如图图9-14所示，信号继电器的文字符号为所示，信号继电器的文字符号为KS。下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护
33、整定计算任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算 正常时，继电器的信号牌正常时，继电器的信号牌5支持在衔铁支持在衔铁4上面。当线圈上面。当线圈1通电时，通电时，衔铁被吸向铁芯衔铁被吸向铁芯2使信号牌落下，同时带动转轴旋转使信号牌落下，同时带动转轴旋转90，使固定在，使固定在转轴上的动触点转轴上的动触点8与静触点与静触点9触通，从而接通了灯光和音响信号回路。触通，从而接通了灯光和音响信号回路。要使信号复归，可旋转复位旋钮要使信号复归，可旋转复位旋钮7，断开信号回路。，断开信号回路。2)感应式继电器感应式继电器 (1)结构组成与工作原理在结构组成与工作原理在6(10)KV供电
34、系统中，广泛使用感应供电系统中，广泛使用感应式电流继电器作电流保护。因为它兼有电流继电器、时间继电器、中式电流继电器作电流保护。因为它兼有电流继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器的作用，从而能大大简化继电器保护装置。间继电器和信号继电器的作用，从而能大大简化继电器保护装置。常用的常用的GL-10系列感应式电流继电器结构如系列感应式电流继电器结构如图图9-15所示。它由两所示。它由两大系统构成，一个是感应系统，其动作是反时限的大系统构成，一个是感应系统，其动作是反时限的;另一个是另一个是上一页下一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算电磁系统，其动作是瞬时的。感应
35、式电流继电器的内部接线和图形符电磁系统，其动作是瞬时的。感应式电流继电器的内部接线和图形符号如号如图图9-16所示。所示。在在图图9-15中，当线圈中，当线圈1中有电流中有电流IKa通过时，铁芯通过时，铁芯2在短路环在短路环3的的作用下，产生在时间和空间位置上不相同的两个磁通作用下，产生在时间和空间位置上不相同的两个磁通1和和2，1在在相位上超前相位上超前2一个角度一个角度。这样在铁芯端部的空气隙中产生了两个。这样在铁芯端部的空气隙中产生了两个空间位置和相位均不同的磁通，而且都穿过铝盘，由电工基础知识可空间位置和相位均不同的磁通，而且都穿过铝盘，由电工基础知识可知，如果两个磁通空间位置不重合，
36、在时间上又有相位差时，那么其知，如果两个磁通空间位置不重合，在时间上又有相位差时，那么其中一个磁通在铝盘内产生的感应涡流与另一个磁通相互作用，便产生中一个磁通在铝盘内产生的感应涡流与另一个磁通相互作用，便产生了作用于铝盘的电磁力矩了作用于铝盘的电磁力矩M1。该电磁力矩的方向是使铝盘由空间位。该电磁力矩的方向是使铝盘由空间位置上相位超前的磁通转向相位滞后的磁通，即由磁极未套短路置上相位超前的磁通转向相位滞后的磁通，即由磁极未套短路下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算环部分向套有短路环的部分旋转，电磁力矩的大小则可由下式决定，环部分向套有短路环的部分旋转，电磁
37、力矩的大小则可由下式决定，即即 (9-3)由式由式(9-3)可见，电磁力矩可见，电磁力矩M1的大小不但与磁通的大小不但与磁通12的大小有的大小有关，还与它们的相位差甲有关。当继电器结构一定时，关，还与它们的相位差甲有关。当继电器结构一定时，K1与相位差与相位差甲为常数，当磁路未饱和时，磁通甲为常数，当磁路未饱和时，磁通12与继电器线圈中的电流与继电器线圈中的电流IKA成正比。故式成正比。故式(9-3)可写成可写成 (9-4)式式(9-4)说明，通入继电器线圈的电流说明，通入继电器线圈的电流IKA越大，电磁力矩越大，电磁力矩M1越越大，铝盘转动越快。大，铝盘转动越快。下一页上一页任务一任务一 电
38、力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算 铝盘铝盘4转动时，切割永久磁铁转动时，切割永久磁铁8的磁力线，因而在铝盘上产生涡流。该的磁力线，因而在铝盘上产生涡流。该涡流与永久磁铁的磁场相互作用产生与转矩涡流与永久磁铁的磁场相互作用产生与转矩M1方向相反的制动力矩方向相反的制动力矩M2，其大小与铝盘的转速，其大小与铝盘的转速n成正比，即成正比，即 (9-5)当转速当转速n增大到某一值时，增大到某一值时，M1与与M2平衡，铝盘匀速运转。铝盘转平衡，铝盘匀速运转。铝盘转动时，动时，M1与与M2二者作用于铝盘，使铝盘带动框架二者作用于铝盘，使铝盘带动框架6有克服弹簧有克服弹簧7的拉的拉力绕轴顺时针
39、偏转的趋势。线圈中的电流越大，则框架受力也越大。力绕轴顺时针偏转的趋势。线圈中的电流越大，则框架受力也越大。当电流足够大时，框架克服弹簧阻力而顺时针偏转，使铝盘前移。当当电流足够大时，框架克服弹簧阻力而顺时针偏转，使铝盘前移。当框架转到蜗杆框架转到蜗杆10与扇形齿轮与扇形齿轮9啮合，扇形齿轮便随着铝盘的旋转而上啮合，扇形齿轮便随着铝盘的旋转而上升，从而启动继电器的感应系统。升，从而启动继电器的感应系统。下一页上一页下一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算当铝盘继续旋转使扇形齿轮上升抵达扁杆当铝盘继续旋转使扇形齿轮上升抵达扁杆11时，将扁杆顶起，使衔时，将扁杆顶起，使
40、衔铁巧的右端因与铁芯铁巧的右端因与铁芯2的空气隙减小而被吸向铁芯，触点的空气隙减小而被吸向铁芯，触点12闭合。从闭合。从继电器启动继电器启动(螺杆与扇形齿轮啮合瞬间螺杆与扇形齿轮啮合瞬间)到触点闭合的这段时间，称为到触点闭合的这段时间，称为继电器的动作时限。继电器的动作时限。图图9-17为为GL-10系列感应式电流继电器的时限系列感应式电流继电器的时限特性曲线。当通过线圈的电流越大，铝盘转动也越快，动作时限就越特性曲线。当通过线圈的电流越大，铝盘转动也越快，动作时限就越短，这种时限特性称为反时限特性。如短，这种时限特性称为反时限特性。如图图9-17曲线的曲线的ab段所示。随段所示。随着继电器线
41、圈电流的继续增大，铁芯逐渐到达饱和状态。这时，着继电器线圈电流的继续增大，铁芯逐渐到达饱和状态。这时，M1不再随不再随IKA增大而增大，继电器动作时限也不再减小，即进人定时限增大而增大，继电器动作时限也不再减小，即进人定时限部分，如曲线中的部分，如曲线中的bc段所示。这种有一定限度的反时限特性，称为段所示。这种有一定限度的反时限特性，称为有限反时限特性。有限反时限特性。上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算 这种继电器还装有瞬动元件，当继电器线圈中电流再继续增大到某这种继电器还装有瞬动元件，当继电器线圈中电流再继续增大到某一预先设定的倍数时，衔铁的右端被吸向铁芯。
42、扁杆一预先设定的倍数时，衔铁的右端被吸向铁芯。扁杆11向上运动使向上运动使触点瞬时闭合，电磁系统瞬时动作，进人曲线的触点瞬时闭合，电磁系统瞬时动作，进人曲线的“速断速断”部分，如曲部分，如曲线中的线中的bc段所示。电磁系统的动作时间约为段所示。电磁系统的动作时间约为0.050.1s。动作。动作n曲曲线对应于开始速断时间的动作电流倍数，称为速断电流倍数线对应于开始速断时间的动作电流倍数，称为速断电流倍数nab。即。即 (9-6)式中式中:Iab为感应式电流继电器的速断电流，即继电器线圈中使速断元为感应式电流继电器的速断电流，即继电器线圈中使速断元件动作的最小电流件动作的最小电流;IOP为感应式电
43、流继电器的动作电流。速断电流倍为感应式电流继电器的动作电流。速断电流倍数可以通过电流速断调节螺杆数可以通过电流速断调节螺杆14改变衔铁改变衔铁15与铁芯与铁芯2之间之间下一页上一页的气隙大小来调节。气隙越大，速度电流倍数的气隙大小来调节。气隙越大，速度电流倍数nab越大。当线圈中的越大。当线圈中的电流减小到一定程度时，弹簧电流减小到一定程度时，弹簧7时将框架时将框架6拉回，使扇形齿轮拉回，使扇形齿轮9与螺杆与螺杆脱离，继电器则返回。脱离，继电器则返回。(2)动作电流与动作时限的调节动作电流与动作时限的调节 使蜗杆与扇形齿轮使蜗杆与扇形齿轮9啮合的最小电流，称为继电器感应系统的动作啮合的最小电流
44、，称为继电器感应系统的动作电流。继电器感应系统的动作电流是利用插销电流。继电器感应系统的动作电流是利用插销16改变继电器线圈的匝改变继电器线圈的匝数来调整的。数来调整的。GL型感应式电流继电器的技术参数见型感应式电流继电器的技术参数见表表9-2。感应系统的动作时限，可以通过转动螺杆感应系统的动作时限，可以通过转动螺杆13使挡板上下移动，改使挡板上下移动，改变扇动齿轮的起始位置来调节。扇形齿轮与摇柄的距离越大，则在一变扇动齿轮的起始位置来调节。扇形齿轮与摇柄的距离越大，则在一定电流作用下，继电器动作时限越长。定电流作用下，继电器动作时限越长。任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护
45、整定计算下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算 由于由于GL-10系列感应式继电器的动作时限与通过继电器线圈的电流大系列感应式继电器的动作时限与通过继电器线圈的电流大小有关，所以继电器铭牌上标注的时间，均指继电器线圈通过的电流小有关，所以继电器铭牌上标注的时间，均指继电器线圈通过的电流为其整定的动作电流为其整定的动作电流10倍时动作电流的动作时间。其他电流的动作时倍时动作电流的动作时间。其他电流的动作时限可从对应的时限特性曲线上查得。电磁系统的动作电流，可通过调限可从对应的时限特性曲线上查得。电磁系统的动作电流，可通过调节螺钉节螺钉14改变衔铁右端与铁芯之间
46、的空气隙来调节。气隙越大，速断改变衔铁右端与铁芯之间的空气隙来调节。气隙越大，速断动作电流也越大。动作电流也越大。GL-10系列继电器的优点是接点容量大，能直接作用于断路器跳闸，系列继电器的优点是接点容量大，能直接作用于断路器跳闸，本身还具有机械掉牌装置，不需附加其他继电器就能实现有时限的过本身还具有机械掉牌装置，不需附加其他继电器就能实现有时限的过电流保护功能和信号指示功能。其缺点是结构复杂，精确度较低，感电流保护功能和信号指示功能。其缺点是结构复杂，精确度较低，感应系统惯性较大，动作后不能及时返回，为了保证其动作的应系统惯性较大，动作后不能及时返回，为了保证其动作的下一页上一页任务一任务一
47、 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算选择性必须加大时限阶段。选择性必须加大时限阶段。3.高压配电电网的继电保护高压配电电网的继电保护 输电线路或电气设备发生短路故障时，其重要的特征是电流突然增输电线路或电气设备发生短路故障时，其重要的特征是电流突然增大和电压下降。过电流保护就是利用电流增大的特点构成的保护装置。大和电压下降。过电流保护就是利用电流增大的特点构成的保护装置。这种过电流保护一般分为定时限过电流保护、反时限过电流保护、无时这种过电流保护一般分为定时限过电流保护、反时限过电流保护、无时限电流速断保护和有时限电流速断保护等。限电流速断保护和有时限电流速断保护等。1)带时限的
48、过电流保护带时限的过电流保护 带时限的过电流保护，按其动作时间特性分，有定时限过电流保护带时限的过电流保护，按其动作时间特性分，有定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。定时限，就是指保护装置的动作时间是固定和反时限过电流保护两种。定时限，就是指保护装置的动作时间是固定的，与短路电流的大小无关的，与短路电流的大小无关;反时限，就是指保护装置的动作反时限，就是指保护装置的动作下一页上一页任务一任务一 电力线路继电保护整定计算电力线路继电保护整定计算时间与反映到继电器中的短路电流的大小成反比关系，短路电流越大，时间与反映到继电器中的短路电流的大小成反比关系，短路电流越大，动作时间越短，所以反时限特
49、性也称为反比延时特性或反延时特性。动作时间越短，所以反时限特性也称为反比延时特性或反延时特性。(1)定时限过电流保护电网的过电流保护装置均设在每一段线路的供定时限过电流保护电网的过电流保护装置均设在每一段线路的供电端，其接线如电端，其接线如图图9-18所示。图中所示。图中TA1、TA2为电流互感器为电流互感器;KA1、KA2为电磁式过电流继电器，作为过电流保护的启动元件为电磁式过电流继电器，作为过电流保护的启动元件;KT为时间继为时间继电器，作为过电流保护的时限元件电器，作为过电流保护的时限元件;KS为信号继电器，作为过电流保护为信号继电器，作为过电流保护的信号元件的信号元件;KM为中间继电器
50、，作为保护的执行元件为中间继电器，作为保护的执行元件;YR为断路器的跳为断路器的跳闸线圈闸线圈;触点触点QF为断路器操作机构控制的辅助常开触点。保护采用两相为断路器操作机构控制的辅助常开触点。保护采用两相两继电器式接线方式。两继电器式接线方式。正常情况下，线路中流过的工作电流小于继电器的动作电流，正常情况下，线路中流过的工作电流小于继电器的动作电流，下一页上一页继电器不能动作。当线路保护范围内发生短路故障时，流过线路的电继电器不能动作。当线路保护范围内发生短路故障时，流过线路的电流增加，当电流达到电流继电器的整定值时，电流继电器动作，闭合流增加，当电流达到电流继电器的整定值时，电流继电器动作，