供电工程—供电系统的继电保护-(最新版-修订)

断能力足够大，而且先合
后断。
YCT KC
I2
去分流跳闸方式
第二节 供电系统单端电源 配电线路的保护
一、单端电源配电线路的保护设置
按国标规定，对3~66kV电力线路应装设： ▪ 相间短路保护：采用带时限的过电流保护和电流速断保护。 ▪ 单相接地保护：采用绝缘监视装置或零序电流保护。 ▪ 过负荷保护：可能经常过负荷的电缆线路采用，动作于信号。
功能
测量继电器：作为起动元件，如电流继电器、电压继电 （主） 器、气体继电器、温度继电器等。
有或无继电器：实现特定逻辑功能，如时间继电器、信 （辅助） 号继电器、中间继电器等。
机电型(有电磁式、感应式）
组成元件
电子型（又称静态继电器） 微机型（又称数字式保护继电器）
续上页
（二）常用电流继电器动作特性
保护回路
FU1
KT
7
SA
KC1 KC2 KC3
8
12 1 3 4 3
KS XB
电流型信号继电器
掉牌未复归 信号回路 WA
KS
QF
YT
KT
-WC FU2
WB
续上页
2．反时限过电流保护
一般仅由感应式电流继电器组成，利用其感应元件来实现 反时限过电流保护 。
t
a
反时限过电流保护及电流脱扣
电流回路
2S1
0
选用DL-31/10型继电器，动作电流整定为8A。
2．整定KC2的保护动作时间 KC1、KC2均为定时限过电流保护，而KC1的动作时间已 整定为1.0s，故KC2的动作时间可整定为0.5s。 3．检验KC2的保护灵敏度
WL2末端k-2点的两相短路电流为其最小短路电流，即
I k .min
0.866
I
(3) k2
10kV
KC1 定时限电流速断
KC2
k-1
k-2
I
I
QF1 KC1 TA1
WL1
I
反时限电流速断（或）
Ik
保护区
QF2 死区
I
TA2 KC2
WL2
电流速断保 护不可能保护线 路的全长，存在 保护“死区”。
在 “死区”
I qb.1
内，一般由带时
限的过电流保护
实现主保护。
k.max I k.max I
0
2S1
2S1
2S1
A
B
C
TA1 TA2 TA3
2S2
2S2
2S2
QF TA1 TA2TA3
Ia
Ib
Ic
KC1 KC2 KC3
2S1
2S1
A
C
TA1 TA2
2S2
2S2
QF
Ia
Ic
TA1
TA2 KC1 KC2
三相三继电器式
两相两继电器式
继电器线圈电流Ik与电流互感器二次电流I2的比值称为接
线系数KW：
电磁式电流继电器的电流时间特性曲线具有“定时限特
性”。
动作电流由电流继电器
KC预先整定 t
由时间继电器KT预先整定
top
0
I op
I
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2．感应式电流继电器(KC)
感应式电流继电器的电流时间特性曲线具有“反时限特性”， 如下图所示曲线 abc，这一特性是其感应元件所产生的。
电磁元件的作用使感应式继电器兼有“电流速断特性”，
t
反时限过电流保护及电流脱扣
a
电流回路
2S1
2S1
2S1
0
I op
b
c
b I qb
d 10I op
I
QF
TA1
TA2
TA3
2S2
2S2
KC1
KC2
KC3
2S2
TA1 TA2TA3
YCT1
YCT2
YCT3
KC1 KC1 KC2 KC2 KC3 KC3
续上页
(二)速断电流的整定
10kV QF1
KC1 定时限电流速断
1．电磁式电流继电器 Y
动作电流Iop——线 圈中的使继电器动作的
1 最小电流。
返回电流Ire——线 圈中的使继电器由动作
状态返回到起始位置的
最大电流。
0
I re
I op
I
返回系数
K re
I re I op
续上页
用电磁式电流继电器KC构成保护装置时，还要用到电磁 式时间继电器KT、信号继电器KS以及中间继电器KA作为辅 助继电器。
保
电流速断保护 定时限过电流保护 护回 路
+WC FU1
121 343
7
SA
KA KT KC1 KC2 KC3 KC4 KC5 KC6
8
KS1 KS2
XB1 XB2
掉牌未复归 信号回路
WA
KS1 KS2
QF
YT
KA R1
KT
-WC ห้องสมุดไป่ตู้U2
WB
续上页
对于过电流保护采用反时限感应电流继电器时，则可利 用该继电器的电磁元件（速断）来实现电流速断保护。
Sp
I k . min I op.1
保护装置一次动作电流
保护区的最小短路电流
在GB50062-92 《电力装置的继电保护和自动装置设计规 范》中，对继电保护装置的灵敏度都有一个最小值的规定。
二、保护继电器
（一）保护继电器分类
继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规 定值时，其电气输出电路被接通（导通）或分断（关断）的自 动电器。
I op
b
c
b I qb
d 10I op
I
2S1
TA1
TA2
TA3
2S1
2S2
2S2
2S2
QF
KC1
KC2
KC3
TA1 TA2TA3
YCT1
YCT2
YCT3
KC1 KC1 KC2 KC2 KC3 KC3
I
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（二）动作电流的整定
KC1 定时限过电流
t WL1
QF1 KC1 TA1 1 反时限过电流（或）
延时电流速断保护通过0.5s的延时来保证选择性，因而其 动作电流只要按大于下级瞬时电流速断保护动作电流的1.1倍整 定即可（其值不大），因而能保护本级线路全长。
例7－1
例7－1 某10kV配电所的进出线如图所示，进线WL1和馈 线WL2均配有定时限过电流保护和电流速断保护(其中WL1所 配为延时电流速断保护)，均采用三相三继电器式接线，其电 流继电器均为DL-31／10型，直流操作。已知 TA1的变流比为 100／5A，TA2的变流比为50／5A。KC1已经整定，其动作电 流为7A，动作时间为1.0s。WL2的计算电流为28A，WL2首端 k-1点的三相短路电流为500A，其末端k-2点的三相短路电流为 200A。试整定馈线WL2的定时限过电流保护和电流速断保护， 并检验其灵敏度。
如图所示bb/d曲线。
速断电流Iqb是指 继电器线圈中的使电
t a
反时限特性
流速断元件动作的最 小电流。
反时限特性
速断电流Iqb与感 应元件的动作电流Iop
之比称速断电流倍数 0 I op nqb。
b
c
b I qb
d 10I op
I
三、继电保护装置的接线形式 指互感器与电流继电器之间的连接方式如图所示。
反时限过电流保护
继电器数量大为减少，而 动作时间的整定比较麻烦， 且可同时实现电流速断保 而且误差较大。 护，加之可采用交流操作， 因此简单经济。
三、电流速断保护
国标规定，在过电流保护动作时间超过0.5～0.7s时，还应 装设瞬动的电流速断保护装置。
（一）电流速断保护的构成
过电流保护 为定时限时，可
第七章 供电系统的继电保护
第一节 概述 第二节 供电系统单端电源供电网络的保护
（重点） 第三节 电力变压器的继电保护
（重点/难点） 第四节 电力电容器与高压电动机的保护 第五节 微机型继电保护简介
（难点）
第一节 概述
一、继电保护装置的任务及要求
（一）基本任务 （1）在电气元件发生故障时，作用于断路器跳闸，切除故 障元件。 （2）在电气元件异常运行时，及时发出报警信号。
0
I op
I
一般由电磁式
继电器KC、KT、
KS等构成，要求操
作电源电压在整个
动作过程中稳定可
靠。
TA1 TA2 TA3 QF TA1 TA2TA3 KC1 KC2 KC3
2S2
2S2
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图中忽 略断路器 的合闸回 路及信号 回路。
控制小母线 跳 闸 保 护 定时限过电流保护 回路 跳闸
熔断器 控制回路
KC2 k
t
TA2 QF2 KC2
1
I
WL2
I
I
带时限的过电流保护的动作电流Iop的整定原则是：
（1）保护装置在线路正常运行时，不应误动作。条件是 Iop.1>IL.max
（2）下级故障切除后，已经动作的本级保护装置还应可靠 返回。条件是
Ire.1>IL.max
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因Kre= Ire/ Iop =Ire.1/ Iop.1，所以
II
II
KC2
k-1
k-2
KC1
t
tt
WL2
WL1
QF2 TA2
TA1 QF1
WL3
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解：1．整定KC2的保护动作电流
取IL.max=2×28A=56A，Krel=1.2，Kre= 0.85，Ki=50／5=10，故
Iop
Krel Kw Kre Ki
I L. max
1.21 56A 7.9A 0.8510
方式下的两相短路电流检验，条件为
Sp
K I (2) W k.min Ki IOP
1.5
定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较
保护类型 定时限过电流
优点
缺点
动作时间比较精确，整定 所需继电器多，接线复杂， 简便，不会出现因短路电 对操作电源的可靠性要求 流小动作时间长而延长了 高。 故障时间的问题。
Iop .1>IL.max ／Kre
设电流继电器所接的电流互感器的变流比为Ki ，保护装置 的接线系数为KW ，则有
Iop=（Iop .1／Ki）KW。
则有
Iop>IL.max KW/（Ki Kre）
引入可靠系数Krel ，将上式写成等式，则
I op
Krel K w Kre Ki
I L•max
式 中 IL.max 为 线 路 上 的 最 大 负 荷 电 流 ， 可 取 为 计 算 电 流 IC 的 （1.5～3）倍。
I (3) k
1.21 200 10
24A
5．KA2电流速断保护灵敏度的检验
Ik.min取WL2首端k-1点的两相短路电流，即
I k .min
I (2) k 1
0.866I
(3) k 1
0.866 500A
433A
故KC2的电流速断保护灵敏度为
电流速断与过电流保护 电流回路
采用电磁 式 KC、
2S1
2S1
2S1
KS、KA构成电流
TA1 TA2 TA3
速断保护。
2S2
2S2
t
QF
2S2
top
0
I op
TA1 TA2 TA3
KC1 KC2 KC3
I qb
I
KC4 KC5 KC6
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控制小母线
跳 回
闸 路
速断 过电流
保护跳闸
熔断器 控制回路
0.866 200A
173A
因此,KC2的保护灵敏度为
SP
K I (2) w k.min
Ki Iop(2)
1173A 10 8 A
2.16
1.5
满足要求。
续上页
4．整定KC2的速断电流Iqb
电流速断保护的动作电流（速断电流）Iqb应躲过它 所保护的线路末端的三相短路电流，即
I qb
Krel Kw Ki
续上页
I
（三）动作时间的整定
KC1 定时限过电流
t
WL1 QF1 KC1TA1
1 反时限过电流（或）
按“阶梯原则” t1 ≥t2+ △t
KC2
I
k t
QF2 KC2TA2
WL2
1
I
I
t
KC1
△t=0.5s
KC2
△t
t2
t1
0
L
t
△t=0.7s
KC1
KC2
△t
t1
t2
0
L
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（四）过电流保护的灵敏度校验 对于线路过电流保护，取被保护线路末端在系统最小运行
I
KC1 TA1
WL1
I
反时限电流速断（或）
I
KC2
k-1
k-2
I
TA2 QF2 KC2
WL2
依靠动作电流（速断电流）的特殊整定来实现前后两级保 护的选择性配合。
速断电流Iqb应躲过它所保护的线路末端的三相短路电流 ，
其整定计算公式是：
I qb
Krel Kw Ki
I (3) k
续上页
（三）电流速断保护的“死区”问题
L
续上页
（四）电流速断保护的灵敏度
按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两
相短路电流作为最小短路电流Ik.min来检验。
Sp
KW
I (2) k
Ki Iqb
1.5 ~
2
对于较短的10kV配电线路，则上级线路速断保护的灵敏度 往往不够，此时应采用带有一定时限（0.5s）的延时电流速断 保护来代替瞬时电流速断保护。
二、带时限过电流保护
定时限过电流保护 保护装置的动作时间是按整定的动作时间 固定不变的，与故障电流大小无关；
反时限过电流保护 保护装置的动作时间与故障电流大小的平 方成反比关系。
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（一）带时限过电流保护装置的构成与动作原理
1.定时限过电流 保护
t
过电流保护 电流回路
2S1
2S1
2S1
2S2
top
KW
Ik I2
1
四、继电保护装置的操作方式
大中型变配电所的继电保护装置一般采用直流操作电源， 此时，高压断路器通常采用电压脱扣器跳闸的操作方式，跳闸 能量来自电压源。
交流操作电源的电压
受一次系统的影响很大， 过电流保护一般采用去分 QF
流跳闸操作方式。作用于
断路器跳闸的能量通常来
自于电流源。
TA
要求继电器触头的分
电流或电压
输入 信号
测量 部分
逻辑 部分
执行 部分
输出 报警或跳闸 信号
定值 调整
继电保护装置的原理框图
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（二）基本要求
1.选择性 离故障元件最近的保护装置动作，而供电系统的 其它部分仍然正常运行。
2.速动性 应尽快地动作，切除故障元件。
3.可靠性 不应拒动；也不应误动。
4.灵敏度 表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状 态反应能力的一个参数。