电力网继电保护原理 第2章 电网的电流保护2.1

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1、第二章电网的电流保护第三节电网相间短路的方向性电流保护第四节中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护第五节中性点非直接接地电网中单相接地短路的零序电压、电流及方向保护第二节单侧电源网络相间短路的电流保护第一节继电保护装置的基本元件和电路第一节继电保护装置的基本元件和电路一、电磁型继电器二、晶体管型继电器三、电流互感器四、电压互感器一、电磁型继电器电磁型继电器基本结构型式有螺管线圈式，吸引衔铁式和转动舌片式三种，如下图所示。电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件，它是反应电流超过某一整定值而动作的继电器。电磁型继电器是利用电磁原理工作的，现以吸引衔铁式

2、继电器为例进行分析，如下图所示。首先分析使继电器触点接通的力矩（即动作力矩）。在线圈1中通以电流Ir，则产生与其成正比的磁通φ，即φ∝，通过由铁心，空气隙和可动舌片而成的磁路，使舌片磁化与铁心的磁极产生电磁吸力，其大小与φ2成正比，这样由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转矩Me可表示为Me=K1Φ2=K2·其次分析使继电器触点闭合的阻力矩。正常情况下，继电器不工作，弹簧对应于空气隙长度δ1产生一初始力矩Ms1。由于弹簧的张力与伸长量成正比，因此，弹簧产生的反抗力矩为Ms=Ms1+K3（δ1–δ2）另外，在可动舌片转动的过程中，还必须克服摩擦力矩Mf。因此，阻碍继电

3、器动作的全部机械反抗力矩为：Ms+Mf1、继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增大电流Ir，以增大电流Ir，以增大电磁转矩Me，使其满足关系式：Me≥Ms+Mf2、动作电流：能够满足上述条件，使继电器动作的最小电流值Ir，称为继电器的动作电流，记作Iop.r。对应此时的电磁转矩为3、继电器的返回条件继电器动作后，当Ir减小时，弹簧的作用力矩Ms必须大于电磁力矩Me及摩擦力矩Mf之和，才能使继电器返回，即Ms≥Me+Mf或Me≤Ms-Mf总结：当Ir＜Iop.r时，继电器不动作，当Ir≥Iop.r时，则继电器动作，触点闭合；当减小Ir使Ir≤Ire.rJ时，继

4、电器又立即返回原位，触点打开。4、返回电流：满足上述条件，使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流，记为Ire.r.5、返回系数返回电流与起动电流的比值称为继电器的返回系数，可表示为在实际应用中，要求有较高的返回系数，如0.85~0.9。返回系数越大则保护装置的灵敏度越高，但过大的返回系数会使继电器触点闭合不够可靠。6、动作电流的调整方法（1）改善继电器线圈的匝数；（2）改变弹簧的张力；（3）改变初始空气隙长度。吸引衔铁式结构的继电器一般被用作中间继电器，如DZ-10系列。螺管线圈式结构继电器多被用作时间继电器，如DS-100系列。二、晶体管型继电器晶

5、体管型继电器的功能是由晶体管开关电路完成的。1、晶体管型电流继电器（1）正常工作时：电流变换器的输入电流小于继电器的动作电流，UR3≈0，晶体管VT1因正向偏置而导通，VT2完全截止。输出电压Usc接近于+E1，对应于继电器不动作状态。（2）起动时：当输入继电器的电流大于继电器的动作电流时，UR3增大，a点电位降低，致使V5导通，VT1停止，其集电极电位升高，使晶体管VT2导通，继电器处于动作状态。当继电器的输入电流减小至返回电流时，UR3减小，a点电位增高使V5截止，VT1重新导通，触发器翻转，继电器返回，继电器的返回电流小于继电器的动作电流，其返回系数小于

6、1。2.晶体管型时间继电器在正常情况下，VT3饱和导通，电容器C被短接，电容器C上的电压为VT3集电极与发射极之间的饱和压降Uces1和二级管D8的正向压降UD之和：UCD=UD+Uces1≈0.6+0.2=0.8V其值小于稳压管D9的方向击穿电压，VT4截止，输出电压USC近于0V，表示继电器延时输出。三、电流互感器电流互感器的作用是将高压设备中的额定大电流变换成5A或1A的小电流，以便继电保护装置或仪表用于测量电流。电流互感器由铁心及绕组组成。一、二次绕组磁势有以下平衡关系：I1W1-I2W2=01在图2-６（a）中，一、二次绕组中感应电势及同时为高电位点

7、，称同极性或对应端。一般用L１、K１表示或以“*”标注。1.电流互感器的极性2.电流互感器的等值电路及相量图电流互感器与普通变压器的等值电路有着相同的形式。其等值电路如图2-7（a）所示，图中原边的参数都已归算到二次绕组。(1)电流误差：归算到二次绕组的一次电流与二次绕组电流数量差,一般用百分数表示，即△I%=当δ角比较小时△I%=而结论：电流互感器在正常运行时，电流误差决定于励磁电流的大小，而励磁电流与电流互感器的负载阻抗ZL成正比，与励磁阻抗成反比。一般误差小于1%。3.误差分析（2）稳态短路电流引起的误差当电流互感器原边流过大的短路电流时，铁心饱和，磁阻

8、增加，励磁阻抗下降，励磁电流增加，二次