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本课件可查阅继电保护基本要求，熔断器熔体电流选择与灵敏度校验，低压断路器长延时与瞬时脱扣器整定配合，电磁式、感应式与数字式继电器原理，高压线路定时限与反时限过流保护，以及变压器、电容器保护和微机保护。
供配电工程第六章供配电系统的过电流保护
序:继电保护的必要性系统运行过程中,故障不可避免!请看一组现场照片:
35KV高压电缆头击穿
地线短路烧毁10KV负荷开关
烧坏的刀开关
短路烧毁电厂主开关
35KV开关柜爆炸现场
继电保护是变电所二次回路的重要组成部分，也是供电设计的主要内容。本章讲述继电保护的基本知识和理论，继电保护的整定计算方法。第一节过电流保护的任务和要求继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备发生故障或不正常工作状态，并能动作于断路器跳闸或启动信号装置发出预报信号的一种自动装置。 一、继电保护的概念
1．选择性当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。KA1KA2QF1QF2K1WL2WL3WL在图所示系统中，在K点发生短路故障，应由离故障点最近的保护装置2动作，使断路器2QF跳闸，将故障线路2WL切除，线路1WL和3WL仍继续运行。
2．速动性注意：必须在满足选择性的基础上Why?!发生故障时，继电保护应该尽快地动作切除故障，减小故障引起的损失，提高电力系统的稳定性。为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。
3．灵敏性继电保护装置的灵敏性以灵敏系数SP来衡量。灵敏度愈高，反应故障的能力愈强。灵敏性是指继电保护在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反应能力在继电保护的保护范围内，不论系统的运行方式、短路的性质和短路的位置如何，保护都应正确动作。
（2）对于反应故障时参数量降低的保护装置例如：低电压保护的灵敏系数为SP＝Uop／UK·maxUK·max——保护区内故障的最大残压值思考故障点位于何处?（1）对于反应故障时参数量增加的保护装置例如：过电流保护的灵敏系数为Ik·min---保护装置在保护区内在电力系统最小运行方式下的最小短路电流。
4．可靠性继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。另外：还要考虑经济性目标：技术上安全可靠，经济上合理
2、低压断路器保护也称为一次式或直动式继电器，在低压电力线路上应用广泛；3、高压线路的继电保护方式很多，主要有：三段式电流保护、距离保护、高频保护（短线路的纵联差动保护）、零序电流保护等）。
《通用用电设备配电设计规范》（GB50055—93）熔断体的额定电流应大于电动机的额定电流，且其安秒特性曲线计及偏差后略高于电动机起动电流和起动时间的交点。K系数的取值范围K值起动时间线路情况0.25～0.353s以下单台电动机0.35～0.53～8s（重载起动）0.5～0.68s以上及频繁起动、反接制动0.5～1按最大一台电动机起动情况多台电动机1I30与Ipk较接近时
(一)保护线路的熔断器熔体电流的选择条件: 3.熔断器保护还应考虑与被保护线路配合，在被保护线路过负荷或短路时能得到可靠的保护，还应满足下式条件：IN·FE≤KOLIal式中----Ial为绝缘导线和电缆允许载流量；-----KoL为绝缘导线和电缆允许短时过负荷系数。当熔断器作短路保护时，绝缘导线和电缆的过负荷系数取2.5，明敷导线取1.5；当熔断器作过负荷保护时，各类导线的过负荷系数取0.8～1，对有爆炸危险场所的导线过负荷系数取下限值0.8。
(二)保护电力变压器（高压侧）熔断器熔体电流的选择考虑到变压器的正常过负荷能力（20%左右）、变压器低压侧尖峰电流及变压器空载合闸时的励磁涌流，熔断器熔体额定电流应满足：IN·FE=（1.5~2）I1N.T(三)保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择RN2型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5A
(四)保护并联电容器的熔断器IN.FE=K IN.CIN.C—电容器额定电流K—高压跌落式熔断器：1.2~1.3限流式熔断器，一台电容器时：1.5~2.0一组电容器时：1.3~1.8
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熔断器保护三、熔断器保护灵敏度校验Ik·min熔断器保护线路末端在最小运行方式下的最小短路电流。对于中性点直接接地系统为Ik(1)，中性点不接地系统为Ik(2)。
五、前后熔断器之间的选择性配合图6-3低压线路中，熔断器较多，前后级间的熔断器在选择性上必须配合，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。 实际的熔断时间与标准保护特性曲线查得的时间可有±30%～±50%的误差，所以必须满足t1>3t2一般前级熔断器的熔体电流应比后级大2～3级。本节结束
一、低压断路器的种类和类型1.按用途常分为：①配电用断路器；②电动机保护用断路器;③照明用断路器;④漏电保护用断路器。2.按结构型式分有两大类。塑壳式框架式6.3低压断路器保护
3.按功能分为：6.3低压断路器保护短路瞬时保护过流保护：(三段保护)短路短延时保护短路保护过载长延时保护失压(欠压)保护 ⑴断路器保护功能：低压断路器三段保护功能类似于高压系统中的电流速断,带时限过电流及过负荷保护.
⑵低压断路器保护功能的实现低压断路器保护功能的实现是借助于不同类型的脱扣器完成的.6.3低压断路器保护瞬时(动作)过流脱扣器：短延时(动作)过流脱扣器短路保护长延时(动作)过流脱扣器过载保护 (智能型)框架式低压断路器功能最强,通常设置三种类型的过流脱扣器,即
二、低压断路器常用的配置方式图6-4三、低压断路器脱扣器的选择和整定6.3低压断路器保护(一)低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定1.瞬时过流脱扣器的动作电流的整定原则：瞬时和短延时过流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流式中，Krel为可靠系数。对动作时间在0.02s以上的断路器，如DW型、ME型等，Krel=1.35。对动作时间在0.02s以下的断路器，如DZ型等，Krel=2～2.5。
2.短延时过流脱扣器的动作电流和动作时间的整定短延时过流脱扣器动作电流Iop(s)也应躲过线路尖峰电流Ipk，即式中，Krel为可靠系数，一般取1.2短延时脱扣器动作时间一段不超过1s，通常分为0.2、0.4、0.6秒三级，但是现在一些新产品中短延时的时间也有所不同，如DW40型断路器其定时限特性为0.1、0.2、0.3、0.4s四级，ME系列断路器采用半导体过电流脱扣器时，其短延时范围为30~270ms，分级式，每级30或60ms。可根据保护要求确定动作时间。
3.长延时过流脱扣器的动作电流和动作时间的整定长延时过流脱扣器动作电流Iop(l)需躲过线路最大负荷电流即计算电流I30，即式中，Krel为可靠系数，一般取1.1长延时过流脱扣器用于过负荷保护，动作时间为反时限特性。一般不可选。但应结合短延时动作时间校验尖峰电流时的可返回时间。
配电保护型断路器的反时限断开特性
过流脱扣器的瞬时和短延时动作电流，按照其额定电流IN.OR的倍数来整定，即选择过流脱扣器瞬时和短延时动作的整定倍数K。瞬时和短延时动作电流应不大于整定倍数与过流脱扣器额定电流的积，即
各种型号断路器的脱扣器动作电流整定倍数不一样。不同类型过流脱扣器如瞬时、短延时、长延时，其动作电流倍数也不一样。有些型号断路器动作电流倍数分档设定，而有些型号断路器动作电流倍数可连续调节。
(二)低压断路器(热动型)复式脱扣器动作电流的整定（三）欠电压脱扣器和分励脱扣器选择欠压脱扣器主要用于欠压或失压（零压）保护，当电压下降低于（0.35～0.7）UN时便能动作。分励脱扣器主要用于断路器的分闸操作，在（0.85～1.1）UN时便能可靠动作。欠压和分励脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压，并按直流或交流的类型及操作要求进行选择。热脱扣器-----实现长延时过载保护，与长延时过流脱扣器等效电磁脱扣器----实现瞬时短路保护与瞬时过流脱扣器等效实际使用中过流脱扣器和热脱扣器无须严格区分
(四)过流脱扣器与配电线路的配合要求式中，Ial为绝缘导线或电缆的允许载流量；KOL为导线或电缆允许的短时过负荷系数。对瞬时和短延时过流脱扣器KOL=4.5，对长延时过流脱扣器KOL=1.1。对有爆炸气体区域内的配电线路KOL=0.8。当上述配合要求得不到满足时，可改选脱扣器动作电流，或增大配电线路导线截面。低压断路器还需考虑与配电线路的配合，防止被保护线路因过负荷或短路故障引起导线或电缆过热，其配合条件为：过流脱扣器与配电线路的配合,规范有明确要求
(五)低压配电系统保护1.变压器保护一般设置三段保护.其中-----尖峰电流Ipk=(2~4)I2NT计算电流I30=I2NT根据经验,变压器低压侧总断路器瞬时保护过流脱扣器动作电流整定为变压器额定电流的3~4倍是适宜的,短延时动作电流可适当减小.
(五)低压配电系统保护2.配电线路保护一般据需要设置二段或三段保护.其中-----尖峰电流应根据负荷情况具体计算3.电动机保护一般据需要设置二段----瞬时和长延时保护,而又以瞬时短路保护为主,因为低压断路器的过负荷保护性能与电动机的过载特性不匹配.尖峰电流Ipk=KstIN.M计算电流I30=IN.M
Iop(l)=K1I30Iop(o)=K2I304.照明线路保护一般据需要设置二段:瞬时和长延时保护
(五)低压配电系统保护5.并联电容器的保护低压电容器一般采用熔断器保护.熔体额定电流整定:IN.FE=(1.43~1.65)IN.C
四、低压断路器灵敏度校验6.3低压断路器保护式中，Iop为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流整定值。Ik·min为保护线路末端在最小运行方式下的短路电流，对TN和TT系统Ik·min应为单相短路电流，对IT系统则为两相短路电流。
五、前后级低压断路器选择性的配合6.3低压断路器保护按保护特性曲线进行校验由于低压断路器保护特性时间误差为±20%～±30%，为防止误动作，应把前一级动作时间计入负误差（提前动作），后一级动作时间计入正误差（滞后动作），在这种情况下，仍要保证前一级动作时间大于后一级动作时间，才能保证前后级断路器选择性配合。
低压断路器保护为了保证前后级断路器选择性要求，在动作电流选择性配合，前一级的动作电流大于后一级动作电流的1.2倍，或过流脱扣器额定电流大出1~2档即：Iop.1≥1.2Iop.2在动作时间选择性配合，如果后一级（靠近负载）采用瞬时过流脱扣器，则前一级（靠近电源）要求采用短延时过流脱扣器;如果前后级都采用短延时脱扣器，则前一级短延时时间应至少比后一级短延时时间大一级。
六、低压断路器的选择与校验6.3低压断路器保护在选择低压断路器时应满足下列条件：⑴低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；⑵低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；⑶低压断路器的（等级）额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；⑷低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流。
低压断路器断流能力校验6.3低压断路器保护②对塑壳式（DZ型或其他型号）断路器，其分断时间在0.02S以下时①对万能式（DW型）断路器，其分断时间在0.02S以上时或
例6-2某0.38kV动力线路，采用低压断路器保护，线路计算电流为125A，尖峰电流为390A，线路首端最大三相短路电流为7.6kA，末端最小单相短路电流为2.5kA，线路允许载流量为165A（BLV三芯绝缘导线穿塑料管，30℃时），试选择低压断路器。6.3低压断路器保护解：低压断路器用于配电线路保护，选择DW16系列断路器，查附录表确定配置瞬时和长延时过流脱扣器。1．瞬时脱扣器额定电流选择及动作电流整定①IN·OR≥I30=125A，故选取IN·OR=200A脱扣器②Iop（0）≥KrelIpk=1.35×390A=527A根据上表中的整定倍数，选择3倍整定倍数的瞬时脱扣器，则动作电流整定值为：3×200=600＞527A
③与保护线路的配合Iop（0）=600A≤4.5Ial=4.5×165A=742.5A满足要求2．长延时过流脱扣器的动作电流整定①动作电流整定Iop（l）≥KrelI30=1.1×125A=137.5A选取128～160～200中整定电流为160A（0.8倍）的脱扣器，则Iop（l）=160A②与保护线路的配合Iop=160＜KOLIal=1×165A=165A满足要求3．断路器额定电流选择IN.QF≥IN.OR=200A查附录表选630A DW16系列断路器。
4.断流能力校验Ioc=50kA＞IK（3）=7.6kV满足要求5.灵敏度校验Sp==4.2＞1.3灵敏度满足要求。所选低压断路器为DW16-630，脱扣器额定电流为160A。本节结束
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供配电系统中常用的继电器主要是电磁式继电器和感应式继电器。在现代化的大用户中也开始使用微机式继电器或微机保护。二、电磁型电流继电器（DL型）电磁式电流继电器的内部结构如图7-6所示，图7-7是其内部接线图和图形符号，电流继电器的文字符号为KA。（一）结构集中表示的图形符号分开表示的图形符号（二）工作原理
（二）工作原理当电流通过继电器线圈1时，电磁铁2中产生磁通，对Z形铁片3产生电磁吸力，若电磁吸力大于弹簧9的反作用力，Z形铁片就转动，带动同轴的动触头5转动，使常开触头闭合，继电器动作。
继电特性：输出输入IopIre输入动作值输入返回值有输出无输出
粗调：改变继电器两个电流线圈的联结方式(串、并联)细调：改变反作用弹簧的反作用力矩动作电流的调节方法（二）工作原理电磁式电流继电器的动作极为迅速，动作时间为百分之几秒，可认为是瞬时动作的继电器。
三、电磁型电压、中间、时间、信号继电器DJ型电磁式电压继电器的结构和工作原理与DL型电磁式电流继电器基本相同。不同之处仅是电压继电器的线圈为电压线圈，匝数多，导线细，与电压互感器的二次绕组并联。电压继电器文字符号用KV表示。（一）电磁式电压继电器
电磁式电压继电器有过电压和欠电压继电器两大类，其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。欠电压继电器的起动电压Uop是使其动作的最高电压;返回电压Ure是使其返回的最低电压;返回系数Kre＝Ure／Uop。由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压，所以其返回系数Kre大于1，一般在1～1.2之间。
作用：时间继电器用于继电保护装置中，使继电保护获得需要的延时，以满足选择性要求。DS型电磁式时间继电器的内部结构如图6-8所示。它由电磁系统、传动系统、钟表机构、触头系统和时间调整系统等组成。图6-9是DS110型、112型时间继电器的内部接线图和图形符号。时间继电器的文字符号为KT。DS-110型为直流时间继电器，DS-120型为交流时间继电器，延时范围均为0.1～9秒。（二）电磁式时间继电器
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作用：信号继电器在继电保护装置中用于发出指示信号，表示保护装置已动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号。（三）电磁式信号继电器的内部结构如图6-10所示。图6-11是其内部接线图和图形符号。信号继电器的文字符号为KS。
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DL-10系列电流继电器DL-30系列电流继电器
JY10、20、30系列集成电路电压继电器
时间继电器SSJ10、20、30系列集成电路时间继电器
四、感应型电流继电器（GL型）（一）结构GL-10和20型感应式电流继电器的内部结构如图6-14所示。图6-15是其内部接线图和图形符号。感应式电流继电器有两个系统：感应系统和电磁系统。继电器的感应系统主要由线圈1，带短路环3的电磁铁2和装在可偏转的框架6上的铝盘4组成。继电器的电磁系统由电磁铁2和衔铁15组成。（二）工作原理
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当继电器的线圈中通过电流时，电磁铁在无短路环的磁极内产生磁通Ф1，在带短路环的磁极内产生磁通Ф2，两个磁通作用于铝盘，产生转矩M1，使铝盘开始转动，同时铝盘转动切割永久磁铁8的磁通，在铝盘上产生蜗流，蜗流与永久磁铁的磁通作用，又产生一个与转矩M1方向相反的制动力矩M2，当铝盘转速增大到某一定值时，M1=M2，这时铝盘匀速转动。感应式机构基本战局转矩方程：
继电器的铝盘在上述M1和M2的作用下，铝盘受力有使框架6绕轴顺时针偏转的趋势，但受到弹簧7的阻力当通过继电器线圈中的电流增大到继电器的动作电流时，铝盘受力增大，克服弹簧阻力，框架顺时针偏转，铝盘前移，使蜗杆10与扇形齿轮9啮合，这就叫继电器的感应系统动作。由于铝盘的转动，扇形齿轮沿着蜗杆上升，最后使继电器触头12闭合，同时信号牌掉下，从观察孔中可看到红色的信号指示，表示继电器已动作。从继电器感应系统动作到触头闭合的时间就是继电器的动作时限。
图6-16感应式电流继电器的动作特性曲线继电器线圈中的电流越大，铝盘转速越快，扇形齿轮上升速度也越快，因此动作时限越短。这就是感应式电流继电器的“反时限”特性，如曲线中的ab段当继电器线圈中的电流继续增大时，电磁铁中的磁通逐渐达到饱和，作用于铝盘的转矩不再增大，使继电器的动作时限基本不变。这一阶段的动作特性称为定时限特性，如曲线中的bc段。当继电器线圈中的电流进一步增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁2瞬时将衔铁15吸下，触头闭合，同时也使信号牌掉下。这是感应式继电器的速断特性，如图6-16曲线段
当继电器线圈中的电流进一步增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁2瞬时将衔铁15吸下，触头闭合，同时也使信号牌掉下。这是感应式继电器的速断特性，如图6-16曲线段整个装置由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。
小结1．感应系统部分：动作电流是指继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整（2，2.5，3…4.5，5，6…9，10A）。返回电流是指便扇形齿片脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。动作时间是指从轴上蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一段时间。
通入继电器的电流越大，铝盘转速越快，动作时间就越短，这种特性称为反时限特性。继电器电磁系统的速断动作电流与继电器的感应系统动作电流之比，称为速断电流倍数，用nqb表示。时限螺钉指示盘上的刻度，指通入10倍动作电流整定值时的动作时间。或者说感应式电流继电器动作时间特性是10倍动作电流整定值时的动作时间来标定的。
2．电磁速断部分电磁系统的速断特性即当通入继电器线圈的电流大到整定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合。动作电流值通过改变衔铁与电磁铁心之间气隙来调整，其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的2～8倍。GL-10型继电器本身带有信号掉牌，而且接点容量又较大，所以组成反时限过电流保护时，无需再接入其他继电器。
综上所述，感应式电流继电器具有前述电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器的功能，从而使继电保护装置使用元件少、接线简单，在中小型工厂供配电系统中得到广泛应用。基本结构，反时限动作特性，电流速断特性，先合后断转换触点。
GL-10（20）系列继电器的时限特性曲线
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第六章第一节作业
供配电技术第六章供配电系统的继电保护6.5工厂高压线路的继电保护山东农业大学电气与电子工程学院2006年10月制作
高压线路的继电保护一、电力线路的常见故障和保护配置用户内部的高压电力线路的电压等级一般为6~35KV，线路较短，通常为单端供电，常见的故障主要有相间短路、单相接地、过负荷。因此，继电保护比较简单，按GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定应采用电流保护，装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。
针对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护，和瞬时电流速断保护，保护动作于断路器跳闸当过流保护的动作时限不超过0.5~0.7秒时，可不装设电流速断保护。单相接地保护有两种方式：绝缘监察装置（零序电压保护）和零序电流保护。保护动作于信号。线路的过负荷保护只对可能经常出现的过负荷电缆线路才予装设，一般延时动作于信号。6.5高压线路的继电保护
三相完全星形接线方式
三相完全星形接线方式是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。可见：KW＝1
两相不完全星形接线两相不完全星形接线方式是在A、C两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障。可见：KW＝1
两相不完全星形接线方式还可以接成两相三继电器形式，以提高可靠性。可见：KW＝1有何作用？
两相电流差接线方式由两台电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流为：
三种接线方式性能比较两相一继电器两相两继电器三相三继电器差较好最好可靠性灵敏性最好较好差经济性10kV以下和高压电动机保护中性点不接地电网中性点接地电网适用场合
电流互感器的误差曲线电流互感器的误差主要与一次电流和二次负载值Z2有关系。电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图
电流互感器的10%误差曲线指电流互感器一次电流倍数m（又称10%倍数）与电流误差等于10%所允许的二次负载值Z2al的关系曲线。
利用10%误差曲线校验电流互感器1。计算一次电流倍数m2。计算允许负载值——查10%误差曲线3。计算实际负载值——4。比较负荷大小——如果Z2≤Z2al，则说明电流互感器的误差不超过10%。
如果Z2＞Z2al，不满足要求，则采取以下措施：（1）增大连接导线截面，或缩短导线长度，以减小二次负载。（2）改变变比较大的电流互感器，降低一次电流倍数，增大二次负载值。（3）将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允许负载增大一倍。
三、过电流保护当通过线路的电流大于继电器的动作电流，保护装置起动，并用时限保证动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。按其动作时间特性分为两种：由电磁式电流继电器等构成的定时限过电流保护和由感应式电流继电器构成的反时限过电流保护。（一）定时限过电流保护装置的接线和工作原理
原理图，其各继电器及元件均以整体的图形加以表示，互相连接的交流回路、直流回路都综合画在一起。优点是能直观清晰地表示它们之间的电气连接及其动作原理，便于阅读，整体概念较强，但是在应用上具有一定局限性。例如在线路较复杂时，就难以绘制原理图了，另外线路彼此交叉也给识图带来较大困难，使安装调试和检修维护工作十分不便。另外，从原理图中还会发现只画出各继电器元件间的连接情况，至于元件的内部接线，引出端子及回路的标号，以及直流电源的情况等，均未能表示出来。这样也给安装调试检修维护和分折其工作原理带来不便，因此，除原理图外，又产生了与之相对应的展开图和安装图。
展开图:以电气原理图为基础，将继电器和元件用展开的形式来表示的接线图，称为展开图。如图所示为三段式电流保护的展开图，其特点是分别绘制保护的交流电流回路（或交流电压回路）及直流回路，并且同一个继电器或元器件的不同部分（如线圈，触点等），可以分开画，即属于哪个回路就画到哪个回路之中。另外对于同一个继电器或元器件的线圈、触点等，都应标注相同的名称。
在绘制或阅读展开图时，应遵守以下规则：1回路的排列次序，一般是先绘制或阅读交流电流回路及交流电压回路，后绘制或阅读直流回路；2每个回路内各行的排列顺序，对交流回路来说应按,U、V、W.相序排列，对直流回路则按其动作顺序由上而下依次排列；3每一行中各元件（线圈、触点等）的连接顺序，应按实际情况和接线方便来绘制；4控制回路应按要求标注数字标号，以方便查线、试调和维护。
发电，变电和输配电系统二次直流回路、交流回路的数字标号范围
在阅读展开图时，一般应按先交流回路、后直流回路，由上而下、从左至右的顺序识图。为了方便识图，常在展开图的右侧加上简要的文字说明表，以说明各行回路或元器件的性质或作用，如“瞬时电流速断”、“出口中间继电器”、“跳闸回路”、“定时限过电流”、“时限电流速断”等。由此可见，将展开图应用于复杂的保护线路绘制，极大地方便了设计制图、识图、试调和检修等工作，所以在工程设计和安装施工中被广泛采用。阅读展开图
采用先合后断触点的原因：①若常闭触点先断开，将造成CT二次侧开路，这是不允许的；②增加1-2常开触点，可以防止其常闭触点在正常工作时由于外界震动等偶然因素使之断开而导致的断路器误跳闸的事故。
（三）保护整定计算过电流保护的整定计算有动作电流整定，动作时限整定和灵敏度校验三项内容。1、过流保护动作电流的整定图6-27过电流保护装置的动作电流必须满足下列两个条件：a）正常运行时，保护装置不动作，即保护装置一次侧的动作电流Iop1应大于线路的最大负荷电流IL.max（正常过负荷电流和尖峰电流），即Iop1＞IL.max；b）保护装置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置。
如图6-20所示线路2WL在K点发生短路时，由于短路电流远大于线路的负荷电流，线路1WL和2WL的过电流保护同时起动，为保证保护的选择性，保护2首先动作，断路器2QF跳闸，切除故障线路2WL。故障切除后，1WL的保护1应可靠返回，要求保护1的返回电流Ire1大于线路最大负荷电流IL.max（应包含电动机的自起动电流），即Ire1＞IL.max。由于过电流保护Iop1大于Ire1，所以，以Ire1＞IL.max作为动作电流整定依据，同时引入可靠系数Krel，将不等式改写成等式。
过电流保护装置的动作电流必须满足的两个条件：而Iop1＞Ire1a）Iop1＞IL.max；b）Ire1＞IL.maxIre1＞IL.max原则：保护装置一次侧的返回电流要躲过线路的最大负荷电流。
流入继电器线圈的电流IKA引入可靠系数Krel，将不等式改写成等式。IKA=KWIL.max/KiIre＞KWIL.max/Ki电流互感器二次侧电流I2I2=IL.max/KiIre=KrelKWIL.max/Ki重点掌握公式式中，Krel为可靠系数，DL型继电器取1.2，GL型继电器取1.3；Kw为接线系数，由保护的接线方式决定；Kre为继电器的返回系数，DL型继电器取0.85，GL型继电器取0.8；Ki为电流互感器变比。
保护装置一次侧的动作电流为：在整定计算时线路的最大负荷电流具体数据不祥时，可取线路计算电流I30的1.5～3.0倍，即IL.max=（1.5～3）I30
2.动作时限整定定时限过电流保护装置的起动由电流继电器完成，动作时限的实现由时间继电器完成。保护装置的动作时限与短路电流的大小无关，仅取决于由选择性确定的时间继电器的整定时间。①定时限过电流动作时限整定为保证动作的选择性，自负载侧向电源侧，后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护的动作时限大一个时限级差Δt，如图6-20b所示，即按阶梯原则进行整定。
阶梯原则:式中，Δt为时限级差，定时限过电流保护取0.5s，反时限过电流保护取0.6S～0.7s。 定时限保护的动作时间利用KT来整定。
反时限保护的动作时间按10倍动作电流的动作时间来标度。②反时限过电流保护动作时限整定为保证动作的选择性，反时限过电流保护时限整定也应按照“阶梯原则”来确定，即上下级线路的反时限过电流保护在保护配合点K点发生短路时的时限级差为Δt=0.7s。☆：本节难点要求：当下一级线路首端出现最大短路电流时，本级保护动作时间比下级保护动作时间最大值多一个时限级差Δt
准备工作：计算线路2WL首端(即1WL末端)K点三相短路电流IK反应到KA1，KA2中的实际动作电流倍数假设图6-27a中线路后一级保护（2WL保护KA2）的10倍动作电流的动作时间已整定为t2(曲线a)，现在来确定前一级保护KA1的10倍动作电流的动作时间t1。动作时限整定具体步骤如下：
a、计算线路2WL首端(即1WL末端)K点三相短路电流IK反应到KA2中的电流值：动作时限整定具体步骤如下：Kw2和Ki2分别为保护KA2的接线系数和电流互感器变比。 b、计算对KA2的动作电流Iop(2)的倍数n2：
c、计算线路2WL首端(即1WL末端)K点三相短路电流IK反应到KA1中的电流值：动作时限整定具体步骤如下：Kw1和Ki1分别为保护KA1的接线系数和电流互感器变比。 d、计算对KA1的动作电流Iop(1)的倍数n1：
g、据n1和确定点b，过b点的动作特性曲线即为KA1的动作时间特性曲线，其对应的10倍动作时间t1即为所求。 K点是线路2WL的首端和线路1WL的末端,也是上下级保护的时限配合点，若在该点K的时限配合满足要求，在其它各点短路时，都能保证动作的选择性：
过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流进行校验。（四）保护灵敏度校验如果过电流保护作为后备保护，其灵敏度要求：Sp≥1.25若过电流保护的灵敏度达不到要求，可采用带低电压闭锁的过电流保护，此时电流继电器动作电流按线路的计算电流整定，以提高保护的灵敏度。
（五）评价过电流保护的范围是本级线路和下级线路，本级线路为过电流保护的主保护区，下级线路是其后备保护区定时限过电流保护整定简单，动作准确，动作时限固定，但使用继电器较多，接线较复杂，需直流操作电源。反时限过电流保护使用继电器少，接线简单，可采用交流操作，但动作准确度不高，动作时间与短路电流有关，呈反时限特性，动作时限整定复杂。
定时限过电流保护优点：接线简单,既可作本级近后备，又可作下级远后备。缺点：越靠近电源端，动作时限反而越长。因此不能作为主保护。当处于负荷终端时时限短，可作为主保护。反时限过电流保护优点：接线简单，设备少。缺点：动作时限整定复杂，需经实验调试。
四、电流速断保护当线路越靠近电源，过电流保护的动作时限越长，而短路电流越大，危害也越大，这是过电流保护的不足。因此，GB50062-92规定当过电流保护动作时限超过0.5～0.7s时，应装设瞬动的电流速断保护（一）电流速断保护的接线和工作原理1、速断保护的组成电流速断保护是一种不带时限的过电流保护，实际中电流速断保护常与过电流保护配合使用。电磁式：KA、KS、KM感应式的电流继电器
定时限过电流保护和电流速断保护共用一套电流互感器和中间继电器，电流速断保护还单独使用电流继电器3KA和4KA，信号继电器2KS。图6-22是定时限过电流保护和电流速断保护的接线图。2.工作原理当线路发生短路，流经继电器的电流大于电流速断的动作电流时，电流继电器动作，其常开触点闭合，接通信号继电器2KS和中间继电器KM回路，KM动作使断路器跳闸，2KS动作表示电流速断保护动作，并起动信号回路发出灯光和音响信号。
原则：保护装置的动作电流要躲过线路末端的最大短路电流。为了保证速断保护动作的选择性，在下一级线路首端发生最大短路电流时电流速断保护不应动作，即速断保护动作电流Iop1＞IK.max式中，IK.max为线路末端最大三相短路电流；Kre1为可靠系数，DL型继电器取1.3，GL型继电器取1.5；Kw为接线系数；Ki为电流互感器变比。(二)速断电流的整定
对GL型电流继电器，还要整定速断动作电流倍数，即式中，Iqb为电流速断保护继电器动作电流整定值；Iop为过电流保护继电器动作电流整定值。
动作电流要躲过线路末端的最大短路电流。显然，电流速断保护的动作电流大于线路末端的最大三相短路电流，所以电流速继保护不能保护线路全长，只能保护线路的一部分，线路不能被保护的部分称为保护死区，线路能被保护的部分称为保护区。(三)保护的“死区”及其弥补图6-32 弥补措施：装设电流速继保护的线路，必须同时配备带时限的过电流保护。
原则：按最小运行方式下线路始端发生两相短路来进行。(四)灵敏度校验要求：它的最小保护范围一般不小于线路全长的15％～20％。——保护安装处最小两相短路电流。
优点：简单、可靠、动作迅速；缺点：1.不能保护线路全长；2.当运行方式变化大时，灵敏度不易满足要求。(五)评价过电流保护由保护的动作时限实现选择性，电流速断保护由保护的动作电流实现选择性。在电流速断保护区内，电流速断保护为主保护，过电流保护为辅助保护，在电流速断保护的死区内，过电流保护为基本保护。
例6-1试整定图6-24所示线路1WL的定时限过电流保护及电流速断保护。已知1TA的变比为750/5A，线路最大负荷电流（含自启动电流）670A，保护采用两相两继电器接线，线路2WL定时限过电流保护的动作时限0.7s，最大运行方式时K1点三相短路电流4kA，K2点三相短路电流2.5kA，最小运行方式时K1和K2点三相短路电流分别为3.2kA和2kA。已知线路1WL首端最小三相短路电流为9.2kA。
2、整定动作时限线路1WL定时限过电流保护的动作时限应较线路2WL定时限过电流保护动作时限大一个时限级差Δt。解（一）过电流保护1、整定动作电流Iop选DL-11/10电流继电器，线圈并联，整定动作电流7A过电流保护一次侧动作电流为
3、校验保护灵敏度保护线路1WL的灵敏度按线路1WL末端最小两相短路电流校验：Sp＞1.5线路2WL后备保护灵敏度，用线路2WL末端最小两相短路电流校验：Sp＞1.25由此可见，保护整定满足灵敏度要求。
（二）电流速断保护和过电流保护共用电流互感器和出口中间继电器。电流速断保护需整定动作电流和校验灵敏度。（1）动作电流整定Iqb选DL-11/50电流继电器，线圈并联，整定动作电流35A。速断保护一次侧动作电流为
（2）灵敏度校验以线路1WL首端最小两相短路电流校验；电流速断保护整定满足要求。
例6-2图6-25所示的10kV线路1WL和2WL都采用GL-15/10电流继电器构成两相两继电器接线的过电流保护。已知1TA的变比为100/5A，2TA的变比为75/5A，1WL的过电流保护动作电流整定9A，10倍动作电流的动作时间为1s，2WL的计算电流为36A，2WL首端三相短路电流为900A，末端三相短路电流320A。试整定线路2WL的保护。
2、整定动作时限由线路1WL和2WL保护配合点K1，整定2WL的电流继电器动作时限曲线。解:线路由GL-15/10感应式电流继电器构成两相式过电流保护和电流速断保护（一）过电流保护1、整定动作电流整定继电器动作电流8A，过电流保护一次侧动作电流为Iop
a、计算K1点短路1WL保护的动作电流倍数n1和动作时限t1：Δt。由n1查GL-15电流继电器t |n=10=1s特性曲线，得t1=1.4sb、计算K1点短路2WL保护的动作电流倍数n2和动作时限t2。
c、由n2和t2从GL-15电流继电器动作特性曲线查得10倍动作电流动作时限0.6s由此可见，保护整定满足灵敏度要求。③灵敏度校验Sp＞1.5
（二）电流速断保护和过电流保护共用电流互感器和出口中间继电器。电流速断保护需整定动作电流和校验灵敏度。（1）动作电流整定Iqb整定速断保护动作倍数4倍
（2）灵敏度校验以线路1WL首端最小两相短路电流校验；电流速断保护整定满足要求。
１.动作电流整定：原则：应躲过相邻元件（线路或变压器）末端的最大三相短路电流或与相邻元件即下级的瞬时电流速断保护动作电流相配合延时电流速断保护所采用的元件与带时限的过电流保护相同，只是动作电流和动作时限的整定原则不同。
式中，IK.max为相邻元件末端最大三相短路电流；Iqb1为相邻元件电流速断保护的一次动作电流；Kre1为可靠系数，DL型继电器取1.2，GL型继电器取1.5；Kw为接线系数；Ki为电流互感器变比；Kp为配合系数，1.1～1.15。相邻元件未装电流速断保护相邻元件未装电流速断保护或
2.动作时限整定动作时间比下级速断多一个时间阶梯，即：要求：本线路任何短路都能反应。原则：按最小运行方式下线路末端发生两相短路来进行。3.灵敏度校验
——最小运行方式下线路末端两相短路电流。4.评价优点：与瞬时速断保护配合可保护线路全长，作为线路的主保护。缺点：两套装置，设备多，投资大。
六、阶段式（三段式）保护的应用及评价瞬时电流速断保护（Ⅰ段）限时电流速断保护（Ⅱ段）定时限过电流保护（Ⅲ段）
①仅靠动作电流值来保证其选择性②能无延时地保护本线路的一部分（不是一个完整的电流保护）。瞬时电流速断保护（Ⅰ段）小结
①限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长；②依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性；③与瞬时速断（第Ⅰ段）共同构成被保护线路的主保护，兼作瞬时速断（第Ⅰ段）的近后备保护。限时电流速断保护（Ⅱ段）小结：
①第Ⅲ段的Iop比第Ⅰ、Ⅱ段的Iop小得多，其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高；②在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性；③保护范围是本线路和相邻下一线路全长；④电网末端第Ⅲ段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和（可瞬时动作），故可不设电流速断保护；末级线路保护亦可简化（Ⅰ＋Ⅲ或Ⅲ），越接近电源，tⅢ越长，应设三段式保护。定时限过电流保护（Ⅲ段）小结：
3.评价优点：接线简单、可靠，在一般情况下能很快地切除故障（0.6s内），广泛适用于35kV及以下线路的保护。缺点：1.保护受电网的接线及运行方式的影响很大，许多情况下达不到灵敏度要求。2.仅适用于单电源辐射型网络。
中性点不接地系统发生单相接地时，流经接地点的电流是电容电流，数值上很小，虽然相对地电压不对称，但线电压仍对称，系统仍可继续运行一段时间，其间应消除接地故障，恢复正常运行，以免非接地相对地电压升高，击穿对地绝缘，引发两相接地短路，造成停电事故。线路可装设有选择性的单相接地保护装置或无选择性的绝缘监视装置，在发生单相接地时发出报警信号，以便运行人员及时发现和处理。三、小接地电流系统的接地保护
七、单相接地保护（一）单相接地时，电流电压分布 正常情况：三相相电压和线电压均对称；三相线路分别有对称对地电容电流，即无零序分量
3. C相电容电流为零；4. A、B相电容电流增大了倍。 C相接地时：1.线电压不变；2.相电压：
零序电压：零序电流（接地电流）：超前90°3I0----零序电流滤过器输出电流3U0----三相五芯柱电压互感器二次侧开口三角形输出电压
现分析图6-26所示具有三回路出线的供配电系统中在线路3WL的C相发生单相接地时电容电流和接地电流的分布。整个有电的连接的系统C相接地，线路1WL、2WL、3WL的C相对地电容电流均为零，仅A相和B相有对地电容电流，且较正常运行时增大倍。 多线路情况：三相对地电容电流不对称，线路1WL~3WL的接地电流分别为IC0i为正常运行时第i条线路每相对地电容电流ICi为故障时第i条线路接地电容电流
所有线路的接地电容电流均流向接地点，故流过接地点的电流即总电网电容电流为上述结论推广到一般情况，若有n条线路，其中第n条线路单相接地，则：
非故障线路零序电流：第1～（n-1）条线路故障线路零序电流：第n条线路两者方向相反
（2）在非故障线路中有零序电流，其数值等于该线路本身的对地电容电流，其方向为由母线流向线路。（3）在故障线路上，零序电流为所有非故障相线路对地电容电流之和，数值一般较大，其方向为由线路流向母线。（1）发生单相接地时，接地相对地电压为零，非接地相的对地电压升高了倍，三个相间电压大小不变，并仍然对称，全系统都出现零序电压。结论：
（三）绝缘监察装置在变电所每段母线上装一只三相五柱电压互感器或三只单相三绕组电压互感器，在接成Y的二次绕组上接三只相电压表，在接成开口三角形的二次绕组上接一只电压继电器。当变电所出线回路较少或线路允许短时停电时，可采用无选择性的绝缘监视装置作为单相接地的保护装置。图6-28是绝缘监视装置的原理接线图。在系统正常运行时，三相电压对称，三只相电压表读数近似相等，开口三角形绕组两端电压近似为零，电压继电器不动作。
（三）绝缘监察装置因此，绝缘监视装置又称为零序电压保护。当系统发生单相接地故障时，接地相对地电压近似为零，该相电压表读数近似为零，非故障相对地电压升高倍，非故障相的两只电压表读数升高，近似为线电压。同时，开口三角形绕组两端电压也升高，近似为100V，电压继电器动作，发出单相接地信号，以便运行人员及时处理。运行人员可根据接地信号和电压表读数，判断哪一段母线、哪一相发生单相接地，但不能判断哪一条线路发生单相接地，因此绝缘监视装置是无选择性的。
寻找故障线路方法：轮流拉闸法注意问题：1.一、二次侧中性点和副二次侧都必须接地；2.电压互感器必须用三相五柱式或三个单相的电压互感器。实际中应与自动重合闸装置配合，运用于不太重要的负载。电压继电器的动作电压整定应躲过系统正常运行时，开口三角形绕组两端出现的最大不平衡电压。即依次先断开再合上各条线路，若断开某线路时，三只相电压表读数恢复近似相等，该线路便是接地故障线路，再消除接地故障，恢复线路正常运行。
（四）零序电流保护（1）单相接地保护的接线和工作原理单相接地保护的接线如图6-27所示。架空线路用三只电流互感器构成零序电流互感器，电缆线路用一只零序电流互感器。单相接地保护利用线路单相接地时的零序电流较系统其它线路单相接地时的零序电流大的特点，实现有选择性的单相接地保护，又称零序电流保护。
（2）动作电流整定：IC为其他线路发生单相接地故障时，在被保护线路上产生的电容电流；Kre1为可靠系数，保护装置不带时限时，取Kre1=4～5，保护装置带时限时，取Kre1=1.5～2；Ki为零序电流互感器的变比该保护一般用于变电所出线较多或不允许停电的系统中。UN—系统额定电压；loh—本线路架空线路长度（km）；lcab—本线路电缆线路长度（km）
（3）灵敏度校验：时间整定：1。时限阶梯原则；2。有电气直接连接的系统遵循；3。经变压器中性点后，重新开始。
八、过负荷保护线路一般不装设过负荷保护。只有经常可能发生过负荷的电缆线路，才装设过负荷保护，延时动作于信号，原理图见图7-29。由于过负荷电流对称，过负荷保护采用单相式接线，并和相间保护共用电流互感器。过负荷保护的动作电流按线路的计算电流I30整定，即Krel为为可靠系数，取1.2~1.3
作业7.11
作业7.18 7.19 7.20
供配电工程第六章工厂供电系统的过电流保护第六节电力变压器的继电保护2006年10月制作
本节主要内容一、变压器常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式二、变压器的电流和电压保护三、变压器的瓦斯保护四、变压器的差动保护
（一）故障类型内部故障：指油箱内的短路故障变压器绕组的相间短路包括变压器绕组的匝间短路中性点接地侧的单相接地短路外部故障：指油箱外引出线的短路故障相间短路单相接地短路一、常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式
（二）不正常工作状态外部短路引起的过电流过电压过负荷油面降低油温过高等
（三）保护方式瓦斯保护（气体保护）纵联差动保护电流速断保护定时限过电流保护过负荷保护单相接地保护：零序电流保护过励磁保护主保护选其一轻瓦斯：动作于信号重瓦斯：动作于跳闸后备保护：辅助保护
（四）电力变压器继电保护配置1) 400kVA以下一般用高压熔断器2)瓦斯保护：800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器均应装设.3)纵联差动保护：10000kVA及以上的单独运行变压器和6300kVA及以上的并列运行变压器；6300kVA及以下单独运行的重要变压器，亦可装设纵联差动保护
4)过电流及速断保护,低压侧接地保护：（400-1600kVA）10000kVA以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。2000kVA及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。5)过负荷保护：400kVA及以上变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。6)温度保护：1000kVA及以上变压器。
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二、变压器的电流保护1.作用:过电流保护既可作本级变压器的近后备保护，又可作下级线路的远后备保护。变压器过电流保护装置的接线、工作原理和线路过电流保护的接线、工作原理完全相同过电流保护的整定和线路过电流保护的整定类似。（一）变压器的过电流保护
式中，I1NT为变压器一次侧额定电流；可靠系数Kre1、接线系数Kw、返回系数Kre同线路过电流保护；Ki为电流互感器的变比2.动作电流整定
变压器过电流保护动作时间的整定同线路过电流保护，按级差原则整定。变压器过电流保护动作时限应比二次侧出线过电流保护的最大动作时限大一个Δt。对车间变电所的变压器过电流保护动作时限，一般取0.5~0.7s。3.动作时限整定：时限阶梯原则
过电流保护的灵敏度,按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下的两相短路电流进行校验。4.保护灵敏度校验若过电流保护的灵敏度达不到要求，则改用低电压启动的过电流保护或复合电压启动的过电流保护。为变压器二次侧在系统最小运行方式下发生两相短路时一次侧的穿越电流5.接线同线路Ⅲ段保护
1.动作电流整定保护装置动作电流：躲过变压器二次侧母线上最大三相短路电流归算至一次侧的值（穿越电流）。(二)变压器的电流速断保护式中，为变压器二次侧母线在系统最大运行方式下三相短路时一次侧的穿越电流；Kre1为可靠系数，同线路的电流速断保护。
为躲过励磁涌流，需若电流速断保护灵敏度不满足要求，应装设差动保护。2.灵敏度校验——一次侧最小两相短路电流。
4.评价优点：简单，动作迅速；缺点：有死区，不能保护变压器二次侧出口处短路，必须与过电流保护配合使用。3.接线同线路Ⅰ段保护 弥补措施：装设电流速继保护的变压器，必须同时配备带时限的过电流保护。
运行中可能出现过负荷的变压器应装设过负荷保护。过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于预告信号。其接线、工作原理与线路过负荷保护相同，动作电流整定按变压器一次侧额定电流整定，动作时间一般整定10~15s。(三)变压器的过负荷保护
注意：①对双绕组降压变，装于高压侧。②对一侧电源的三绕组变压器，如三侧容量相同，只装电源侧；如容量不同，则装电源侧和容量较小侧。③对双绕组升压变，装于低压侧。
(四)变压器的零序电流保护Yyno联结的变压器二次侧单相短路时，若变压器过电流保护的灵敏度不满足要求，可在变压器二次侧零线上装设零序电流保护，其接线如图6-42所示
零序电流保护的动作电流按躲过变压器二次侧最大不平衡电流整定，最大不平衡电流取变压器二次侧额定电流的25%，即(四)变压器的零序电流保护式中，Kdsp为不平衡系数，取0.25；Krel为可靠系数,取1.3；Ki为电流互感器的变比零序电流保护的动作时间一般整定0.5~0.7s。零序电流保护的灵敏度,按变压器低压侧干线末端单相短路电流进行校验。架空线路：Sp≥1.5电缆线路：Sp≥1.25
三、变压器低压侧的单相短路保护1.在变压器低压侧装设三相低压断路器（每相均装过流脱扣器）。一方面作低压主开关，同时兼作相间短路和单相短路保护。-------优先采用！对变压器低压侧的单相短路，可采取下列措施之一：2.在变压器低压侧装设熔断器亦可实现相间短路和单相短路保护。-------只适用于次要负荷！3.在变压器低压侧中性点引出线上装设零序电流保护。-------灵敏度高，投资较多！
4.在变压器高压侧采用两相三继电器或三相三继电器的过电流保护，兼作低压侧单相短路保护。重点推荐：1+4！
（一）瓦斯继电器的结构和基本原理瓦斯保护，又称为气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。国标规定，800KVA及以上的一般变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护只能反映变压器油箱内部的故障，而对变压器外部端子上的故障情况则无法反映。四、瓦斯保护
(二)瓦斯保护的运行与接线轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸(跳开变压器两侧断路器)。在充油或变压器修理后重新灌油时，为了防止误动作，将重瓦斯切换至动作用于信号，一般约为两、三天。在瓦斯继电器试验时也应切换至信号。注意：保护的出口中间继电器必须是自保持中间继电器KM，因为重瓦斯是靠油流的冲击而动作的，油流的速度不恒定(即不稳定)，且断路器跳闸有它的固有动作时间，为了防止短时闭合造成动作不可靠。出口中间继电器KM采用“自保持”回路。
五、变压器的差动保护电流速断保护虽然动作迅速，但它有保护“死区”，不能保护整个变压器.过电流保护虽然能保护整个变压器，但动作时间较长。气体保护虽然动作灵敏，但它也只能保护变压器油箱内部故障。GB50062-92规定10000kVA及以上的单独运行变压器和6300kVA及以上的并列运行变压器，应装设差动保护；6300kVA及以下单独运行的重要变压器，也可装设差动保护。当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜装设差动保护。
(一)差动保护的基本原理变压器纵联差动保护是反应变压器原副边两侧电流差值的一种快速动作的保护装置。保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。它可以保护变压器内部及两侧绝缘套管和引出线上的相间短路，保护反应灵敏，动作无限时。变压器的差动保护原理接线如图6-39所示。在变压器两侧安装电流互感器，其二次绕组串联成环路，继电器KA并接在环路上，流入继电器的电流等于变压器两侧电流互感器的二次绕组电流之差。
（1）在正常运行和外部短路时:继电器不动作（2）在差动保护的保护区内k1点短路时对于单端供电的变压器来说继电器瞬时动作
㈡变压器差动保护中的不平衡电流及其减小措施（1）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流。在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌流)。原因：变压器铁芯中的磁通不能突变涌流可达变压器额定电流的8~10倍，励磁涌流不反映到二次绕组，因此在差动回路中产生很大的不平衡电流，通过差动继电器理论上，正常运行和区外故障时，IKA=I1"-I2"=0。实际上，很多因素使IKA= Idsp≠0。（Idsp为不平衡电流）
励磁涌流有如下特点：①含有很大成分的非周期分量，其波形偏向时间轴的一侧。②含有大量高次谐波，而且以二次谐波为主。③波形之间出现间断角。减小励磁涌流影响的方法如下：①采用具有速饱和铁心的差动继电器。利用BCH-2型差动继电器来实现。②采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。③利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。微机保护装置可实现
（2）变压器联结组引起的不平衡电流总降变电所的变压器通常是Yd11联结组，变压器两侧线电流之间就有30°的相位差。因此，即使变压器两侧电流互感器二次电流的大小相等，保护的差动回路中仍出现由相位差引起的不平衡电流。为了消除这一不平衡电流，必须消除上述相位差。措施：将变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线，变压器三角形接线侧的电流互感器接成星形接线。如图6-40所示，这样变压器两侧电流互感器的二次侧电流相位相同，消除了由变压器联结组引起的不平衡电流。
补偿方法为：备注电流互感器变压器两种三角形接法必须相同△YY△
（3）由两侧电流互感器变比的计算值与标准值不同引起起的不平衡电流为了使变压器两侧电流互感器的二次侧电流相等，需要选择合适的电流互感器的变比，但电流互感器的变比是按标准分成若干等级，而实际需要的变比与产品的标准变比往往不同，不可能使差动保护两侧的电流相等，从而产生不平衡电流.可以在电流互感器二次回路接入自耦电流互感器来进行平衡，或利用速饱和电流互感器中的或专门的差动继电器中的平衡线圈来进行补偿，消除不平衡电流。
（4）各侧电流互感器型号和特性不同引起的不平衡电流当变压器两侧电流互感器的型号和特性不同时，其饱和特性也不同(即使型号相同，其特性也不会完全相同)。因此尽可能选择同型号或相近型号的电流互感器，并在动作电流整定时躲过。
（5）由于变压器分接头改变引起的不平衡电流变压器在运行时，往往采用改变分接头位置(即改变高压线圈的匝数)进行调压。因为分接头的改变，就是变压器变比的改变，电流互感器二次侧电流因而改变，引起新的不平衡电流。通过提高保护动作电流躲过。按“0”分接头整定，考虑5%的变动。结论：变压器差动保护中的不平衡电流要完全消除是不可能的，但采取措施，减小其影响，用以提高差动保护灵敏度是可能的。
（三）变压器差动保护动作电流的整定Krel—可靠系数，取1.3（1）躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流Idsq.max（2）躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流Krel—可靠系数，取1.3~1.5
（三）变压器差动保护动作电流的整定Krel—可靠系数，取1.3（3）电流互感器二次回路断线时不应误动作，即躲过变压器正常运行时的最大负荷电流IL.max。负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流INT按以上三个条件计算的一次侧动作电流最大值进行整定。在以上的计算中，所有短路电流值都是归算到基本侧的值，所求出的动作电流也是基本侧的动作电流计算值。
按变压器二次侧在系统最小运行方式下的两相短路电流进行校验。Sp≥2差动保护灵敏度校验
本节作业7.15 7.22
供配电工程第六章供配电系统的继电保护第七节高压电动机的保护2006年10月制作
故障类型及保护方式定子相间短路故障一相匝间短路：无专门保护单相接地：用于接地电流大于5A的情况10A以下动作于信号10A以下动作于跳闸另外：在系统电压下降严重时，为保证重要电动机的自起动，应装设低电压保护。2000kW以下速断保护2000 kW以上速断灵敏度不满足差动保护
不正常工作状态过负荷原因是：1。机械负荷的过载；2。供电网络电压和频率的降低而使电动机转速下降；3。电动机起动或自动时间过长；4。高压电动机由于断路器接触不良或低压电动机熔断器形成断相运行等。保护带时限动作于发信号、跳闸或自动减负载
采用两相电流差接线，如灵敏度不满足可改为不完全星形接线。1。动作电流整定保护装置动作电流：躲过电动机的起动电流——可靠系数，一般DL取1.8～2，GL取1.4～1.6。——电动机起动电流速断保护两相电流差接线：Kjx＝不完全星形接线：Kjx＝1
2。灵敏度校验——电动机出口最小两相短路电流值如不满足要求，则改用差动保护。
电动机电流速断保护原理接线图a-两相式接线；b-两相差接线3。接线
电动机的过负荷保护过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相。注意：1。对不停机便不能消除过负荷的电动机，过负荷保护应动作于跳闸；2。对不停机情况下，可以消除过负荷的电动机则可动作于信号或减负荷；3。在无人值班的电动机上过负荷保护应动作于跳闸。
1。动作电流整定目前我国广泛采用感应型电流继电器，其感应部分具有反时限特性。动作电流按躲过电动机额定电流整定。——可靠系数，动作于信号取1.05，动作于跳闸、自动减负载取1.2——返回系数，GL型取0.8。2。动作时限整定：一般取15～20秒。
注意：对于GL型继电器，其感应部分作为电动机的过负荷保护，其速断部分作为电动机的速断保护。因此应先整定过负荷保护，在整定速断保护。
电动机的纵差保护容量在2000kw及以上的电动机或虽容量在2000kw以下但具有6个引出线端子的重要电动机应装设纵联差动保护。容量在5000kw以下的电动机差动保护采用两相式接线，采用DL继电器；容量在5000kw以上时，采用三相式接线，采用BCH-2继电器。保护装置动作于断路器跳闸。
1。接线图7-2电动机纵差保护原理接线图a-采用DL型电流继电器两相式接线；b-采用BCH-2型差动继电器三相式接线
2。动作电流整定动作电流按躲过电动机额定电流整定。——可靠系数，DL取1.5～2，BCH-2取1.3，高灵敏度接线取0.55
3。灵敏度校验——电动机出口最小两相短路电流值
单相接地保护与中性点不接地系统中的线路的接地保护的原理基本相同。当单相接地电流大于5A时装设。小于10A，动作于发信号；大于10A，延时动作于跳闸。
电动机的低电压保护1。装设低电压保护的原则和要求原则：1）当电源电压短路时降低或中断后又恢复时，为保证重要电动机的自起动，在其它相对不重要的电动机上装设0.5s时限的低压保护，作用于跳闸。2）根据工艺要求和安全技术要求，当电源电压长期降低或消失后不允许自起动的电动机，应装设带9～10s时限的地电压保护，作用于跳闸。3）重要且允许自起动的电动机不装设。
要求：1）当电压互感器一次侧或两次侧发生各种断线时，保护装置均不应误动作，并应发出断路信号。2）当电压互感器一次隔离开关或隔离触头因误动作被断开时，保护装置不应误动作，并发出信号。3）0.5s和10s的地电压保护动作电压应分别整定。当电源电压降低到额定电压的60%~70%时，首先以0.5s延时切除不重要的电动机，当电压继续降到额定电压的40%~50%，低电压保护经10s延时切除不允许长时间失电后再自起动的重要电动机。4）接线中应采用能长期耐受电压的时间继电器如选用DS-110型时间继电器。
2。接线高压电动机低电压保护原理图
3。电动机的低电压保护工作原理1）在正常运行的各低电压继电器处于带电状态，低电压保护不动作。2）当电压互感器的一次侧或两次侧发生一相或两相断线时，KV1，KV2及KV3中相应的低电压继电器返回，从而起动中间继电器KM1，切断KT1和KT2线圈电源，防止误跳阀，并发出电压回路短线信号。3）当电源电压下降到60%~70%UN时，KV1、KV2及KV3释放，接通时间继电器KT1，经0.5s延时后，使出口中间继电器KM得电，其接点接通跳闸小母线，将不重要电动机切除。4）当电源电压继续下降到40%~50%UN以下时KV4、KV5释放，接通KM2，使KT2动作，其常开接点经整定延时10s后接通KM4，接通跳阀小母线，将不允许自起动的重要电动机切除。
同步电动机的失步保护同步电动机在运行中会遇到各种扰动，扰动超过限制就可能产生失步现象。如果同步电动机长期运行在失步状态，将造成定子绕组烧损和阻尼笼端环开焊事故，因此要装设失步保护。有两种类型的失步保护装置1）反应定子过电流的失步保护2）反应转子回路出现交变电流的失步保护。
本节作业7.23
供配电工程第六章供配电系统的继电保护第八节高压电容器的保护2006年10月制作
本节主要内容一、常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式二、高压电容器的速断保护
故障类型及保护方式电容器与断路器之间连线的短路单台电容器内部极间短路设置专用的熔断器保护400kVar以上电容器组装设速断保护400 kVar及以下采用带熔断器的负荷开关进行控制和保护
不正常工作状态①电容器组过负荷。一般可不设保护，需要时装设反时限过电流保护作为过负荷保护，延时动作于信号。②母线电压升高。当母线电压超过110%额定电压时，装设过电压保护，延时动作于信号或跳闸。③单相接地保护。当电容器组所接电网接地电容电流大于10A时，装设单相接地保护，原理同小接地电流系统中线路的单相接地保护。
采用两相不完全星形接线。1。动作电流整定保护装置动作电流：躲过电容器投入时的冲击电流——可靠系数，一般2～2.5。——电容器组的额定电流。电流速断保护
2。灵敏度校验——电容器组端子处最小两相短路电流值
3。接线高压电容器的电流速断保护接线图
作业高压电容器的继电保护如何配置和整定？
供配电系统第六章供配电系统的继电保护第九节供配电系统的微机保护2006年10月制作
本节主要内容一、供配电系统微机保护概述二、微机保护的功能三、微机保护的硬件结构四、微机保护的软件系统五、微机保护系统的运行作业
供配电系统微机保护概述计算机在继电保护领域的运用最早在20世纪50年代，首先利用计算机进行离线的故障分析及继电保护装置的整定计算，进行继电保护的动作行为的分析。70年代以来随着计算机性能的增强和价格的下降，用微机保护代替原来的机电型继电保护装置成为可能。进入90年代后，微机保护主要发展方向是多CPU、单片机、并行处理式以及引入人工智能等。
微机保护的功能1．保护功能2．测量功能3．自动重合闸功能4．人机对话功能5．自检功能6．事件记录功能7．报警功能8．断路器控制功能9．通信功能10．实时时钟功能
微机保护的硬件结构
微机保护的软件系统
微机保护的运行首先根据面板上的“调试运行”开关位置判断目前系统处于运行还是调试状态。系统处于调试状态时，程序转向调试监控程序。此时运行人员可通过键盘、显示器、打印机对有关内存、外设进行检查、校核和设定。系统处于运行状态时，程序执行运行监控程序，进行系统初始化、静态自检，然后打开中断，不断重复进行动态自检，若两种自检检查出故障，则转向有关程序处理。
作业配电系统微机保护有什么功能？简述其硬件结构和软件系统。
1—线圈2—铁心3—可动舌片1—线圈4—静触点5—动触点6—启动电流调整杆7—刻度盘8—轴承9—反作用弹簧10—轴
1—线圈2—铁心3—可动舌片1—线圈4—静触点5—动触点6—启动电流调整杆7—刻度盘8—轴承9—反作用弹簧10—轴
当电流通过继电器线圈1时，电磁铁2中产生磁通，对Z形铁片3产生电磁吸力，若电磁吸力大于弹簧9的反作用力，Z形铁片就转动，带动同轴的动触头5转动，使常开触头闭合，继电器动作。使过电流继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流用IOP表示继电器动作后，逐渐减小流入继电器的电流到某一电流值时，Z形铁片因电磁力小于弹簧的反作力而返回到起始位置，常开触头断开。使继电器由动作状态返回到起始位置时的最大电流。用Ire表示改变继电器两个电流线圈的联结方式(串、并联)--粗调电流继电器动作电流的调整改变继电器两个电流线圈的联结方式(串、并联)细调：改变反作用弹簧的反作用力矩
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DS型时间继电器的内部结构1—线圈2—电磁铁3—可动铁心4—返回弹簧5、6—瞬时静触头7—绝缘件8—瞬时动触头
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DX-11型信号继电器的内部结构1—线圈2—电磁铁3—弹簧4—衔铁5—信号牌、6—玻璃窗口7—复位旋钮8—动触头9—静触点10—接线端子信号继电器线圈1未通电时，信号牌5由衔铁4支持当线圈通电时，电磁铁2吸合衔铁，信号牌掉下，从玻璃窗孔6中可观察到信号牌，表示保护装置动作同时带动转轴旋转，使转轴上的动触头8与静触头9闭合，起动中央信号回路，发出信号继电器动作后，要解除信号，需手动复位，即转动外壳上的复位旋钮7，使其常开触点断开，同时信号牌复位。
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1—线圈2—电磁铁3—弹簧4—衔铁5—动触头
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DX-11型信号继电器的内部结构1—线圈2—电磁铁3—弹簧4—衔铁5—信号牌、6—玻璃窗口7—复位旋钮8—动触头9—静触点10—接线端子信号继电器线圈1未通电时，信号牌5由衔铁4支持当线圈通电时，电磁铁2吸合衔铁，信号牌掉下，从玻璃窗孔6中可观察到信号牌，表示保护装置动作同时带动转轴旋转，使转轴上的动触头8与静触头9闭合，起动中央信号回路，发出信号继电器动作后，要解除信号，需手动复位，即转动外壳上的复位旋钮7，使其常开触点断开，同时信号牌复位。
1—线圈2—电磁铁3—短路环4—铝盘5—钢片6—铝框架7—调节弹簧8—永久磁铁9—扇形齿轮10—蜗杆11—扁杆12—触头13—时限调节螺杆14—速断电流调节螺钉15—衔铁16—动作电流调节插销继电器的感应系统主要由线圈1，带短路环3的电磁铁2和装在可偏转的框架6上的铝盘4组成。继电器的电磁系统由电磁铁2和衔铁15组成。
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当线路发生短路时，通过线路的电流从而流经继电器的电流大于继电器的动作电流，电流继电器KA瞬时动作，其常开触点闭合，时间继电器KT线圈得电，其触点经一定延时后闭合，使中间继电器KM和信号继电器KS动作。KM的常开触点闭合，接通断路器跳闸线圈YR回路，断路器QF跳闸，切除短路故障线路。KS动作，其指示牌掉下，同时其常开触点闭合，起动信号回路，发出灯光和音响信号。
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正常运行时，跳闸线圈被继电器的常闭触点短路，电流互感器二次侧电流经继电器线圈及常闭触点构成回路，保护不动作。当线路发生短路时，继电器动作，其常闭触点打开，电流互感器二次侧电流流经跳闸线圈，断路器QF跳闸，切除故障线路。
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原理图１.接线
展开图
展开图
2.配合关系
保护范围
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KA2KA1K点三相短路电流IK反应到KA2中的电流值：K点三相短路KA2实际动作电流倍数n2： 对KA1的动作电流Iop(1)的倍数n1：K点三相短路电流IK反应到KA1中的电流值：
KA1的动作特性曲线1KA2的动作特性曲线2保护KA2十倍动作时间t2aKA2实际动作倍数n2实际动作时间是-----K点三相短路KA1实际动作要求时间是-----t2t1tn10n2n12Δtb1保护KA1十倍动作时间t1
GL-10（20）系列继电器的时限特性曲线
当线路发生短路，流经继电器的电流大于电流速断的动作电流时，电流继电器动作，其常开触点闭合接通信号继电器2KS和中间继电器KM回路,KM动作使断路器跳闸，2KS动作表示电流速断保护动作,并起动信号回路发出灯光和音响信号
变压器的定时限过电流保护和电流速断保护接线图
变压器的定时限过电流保护和电流速断保护接线图
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2、安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部连接管坡度（2～4%）：油箱→油枕气流顺利通过顶盖与水平面坡度（1～1.5%)：防止气泡聚集在顶盖处
1—盖2—容器3—上油杯4、8—永久磁铁5、6—上触头7—下油杯9、10—下触头12、15---油杯平衡锤
a、正常运行：开口杯上浮→挡板下降（重力作用）→磁铁远离干簧接点，不动作b、轻微故障：气体上升→漏油层→油面下降→开口杯下转→干簧接点动作，发信号→轻瓦斯
c、严重故障：油流、气流→冲击挡板→干簧接点动作→DL跳闸，且发信号→重瓦斯动作d、漏油：变压器油箱严重漏油→油面逐渐下降→上油杯首先下降→上触点闭合→发出报警信号→接着下油杯下降→下触点闭合→发出跳闸信号→断路器跳闸。
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图6-26多线路系统单相接地时电容电流分布TAN-零序电流互感器KA-电流继电器
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电缆线路在安装单相接地保护时，必须使电缆头与支架绝缘，并将电缆头的接地线穿过零序互感器后再接地，以保证保护可靠的动作。
变压器差动保护的整定
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