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第六章 供电系统继电保护原理 学习重点 供电系统继电保护原理 目录 6.1 继电保护基础 6.2 电网相间短路的电流、电压保护原理 6.3 电网相间短路的方向电流保护原理 6.4 电力变压器保护 6.5 电力电容器的保护 6.6 高压电动机的保护 6.7 母线保护 6.1继电保护基础 6.1.1 继电保护装置的任务 继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。为了保证安全可靠地供电，电力系统中主要电气设备及线路都要装设继电保护装置。继电保护装置的任务是： （1）当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障部分断开，以减轻故障危害，防止事故蔓延。 （2）当设备出现不正常运行状态时，保护装置一般作用于信号，以便及时采取措施，防止事故发生。 在供电系统中，为了提高可靠性，除了装设继电保护装置外，还设有各种自动装置，如自动重合闸、备用电源自动投入装置等。 6.1.2 继电保护装置的组成 在供电系统中应用各种继电保护装置，尽管它们在结构上各不相同，但基本上是由测量、逻辑、执行三种功能部分组成，如图6-1所示。现分述如下。 6.1.3 继电器的分类 目前继电器按用途可分为控制继电器（control relay） 和保护继电器（protection relay）两大类。本章中只讨论 保护继电器。 1.电磁式电流继电器和电压继电器 当前常用的DL-10系列电磁式电流继电器的基本结构如图6-2 所示。其内部接线和图形符号如图6-3所示。 过电流继电器线圈中能够使继电器动作的最小电流，称为继 电器的动作电流，用 表示。过电流继电器动作后，减小 线圈电流到一定值时，钢舌片在弹簧的作用下返回起始位置 过电流继电器线圈中能够使继电器由动作状态返回的最大电 流，称为继电器的返回电流，用 表示。继电器的返回电 流与作电流的比值，称为继电器的返回系数（resetting ratio），用 表示，即 2.电磁式时间继电器 电磁式时间继电器（time delay relay）在继电保护装置 中，用来使保护装置获得所要求的延时（时限）。时间继电 器的文字符号为KT。 在供电系统中常用的DS-110、120系列电磁式时间继电器的 基本结构如图6-4所示，其内部接线和图形符号如图6-5所示。 3.电磁式信号继电器 电磁式信号继电器（signal relay）在继电保护装置中用来 发出指示信号，信号继电器的文字符号为KS。 在供电系统中常用的DX-11型电磁式信号继电器，有电流型 和电压型两种：电流型信号继电器线圈的特点是阻抗小，串 联在二次回路内，不影响其他二次元件的动作；电压型信号 继电器线圈的特点是阻抗大，必须并联使用。信号继电器的 基本结构如图6-6所示，其内部接线和图形符号如图6-7所示。 4.电磁式中间继电器 电磁式中间继电器（auxiliary relay）在继电保护装置中 用作辅助继电器，以弥补主继电器触点数量或触点容量的不 足。其文字符号为KM。 供电系统中常用的DZ-10系列中间继电器的基本结构如图6-8 所示。当其线圈通电时，衔铁被快速吸向电磁铁，从而使触 点切换。当线圈断电时，继电器快速释放衔铁，触点全部返 回起始位置。这种快吸快放的电磁式中间继电器的内部接线 和图形符号如图6-9所示。 6.1.4 对继电保护装置的基本要求 1.选择性 2.快速性 3.灵敏性 4.可靠性 6.2 电网相间短路的电流、电压保护原理 6.2.1电流速断保护 1.保护的动作原理与整定计算 现在以AB线路断路器处的电流速断保护为例来分析电流速断 保护的整定计算原则。首先应计算AB线路各处三相和两相短 路时的短路电流。若忽略线路的电阻分量，则归算至断路器 1QF处的系统等效电源的相电势为 ，等效电源的阻抗最大 值为 （称此时该等效电源系统为最小运行方式），最小 值为 （称此时该等效电源系统为最大运行方式），故障 点至保护安装处的距离为 ，设每公里线路正序电抗为 ， 则在线路各点三相短路时最大短路电流 和两相短路时最 小短路电流 分别为 为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护１来讲，其动 作电流必须整定得大于k2点短路时可能出现的最大短路电 流，即在最大运行方式下变电所Ｂ母线上的三相短路电流。 故保护１处的电流速断保护的动作电流应整定为 式中， 为电流速断保护的可靠系数，可取1.2-1.3，用于 保证在有各种误差（如元件整定误差和互感器误差等）的情 况下该保护在区外短路时不动作。 速断保护的灵敏度，通常用保护区长度与被保护线路全长的 百分比来表示，一般要求在系统最小运行方式下两相短