3.过电流保护

一、预备知识

㈠ 系统发生短路故障时，其特点是电流增大，电压降低，电流与电压的相位角发生变化。在继电保护中，利用电流变化（DL）便构成了电流速断，定时限过流保护；反映电压变化（GL），有低电压保护，反映电流与电压的相位角变化，构成方向性过流保护等。

㈡ 继电器的保护都由三个基本部分组成，即测量部分、逻辑部分、执行部分，如下框图：

1．测量部分的作用是测量反映被保护设备工作状态（正常、异常、故障）的一个或几个有关的电气量，并与给定的整定值进行比较，决定保护装置是否动作。

2．逻辑部分的作用是根据测量部分输出量的大小、性质、组合方式或出现的顺序来判断被保护设备的工作状态，以决定保护装置是否动作。其常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”三种，有时还包括延时、记忆等回路。

3．执行部分的作用是根据逻辑部分作出的决定，执行保护装置的最终任务，即给出信号或跳闸或不动作。

㈢ GL感应型电流继电器

常用的有GL—10和GL—20两种系列，结构如图，是由反时限特性的感应元件和瞬时动作的电磁元件两部分组成。

1．感应元件由带短路环的电磁铁及铝制

转动圆盘组成，其重要特点就是利用短路

环造成磁分路，使一个电流量在磁路上获

得两个在空间位置是不重合，在时间上不

同相位的磁通。根据电磁感应原理，在空

间位置不重合，在时间上有一相位差的两

个磁通作用在同一导体时将产生一个始终

由超前磁通向落后磁通方向移动的电磁转

矩。在这个电磁转矩的作用下，使铝盘转

动，且始终由磁极末套有短路环部分向套

有短路环部分旋转，其转矩正比于流过线

圈电流的平方，即Mdc∝ Ij2。 从继电器

的结构上可以看到，铝制圆盘的转轴装在

可转动的方形框架上，而方框借弹簧的拉

力保持在初始位置，此时蜗杆不与扇形齿

轮接触。当继电器线圈流过20%~40%的

起动电流时，产生的转矩足以克服轴承的摩擦转矩，圆盘开始转动。在圆盘的另一侧装有永久磁铁，永久磁铁的制动作用是随圆盘转速的增加而增大的，这个制动力矩加上机械摩擦力矩在某一转速下与电力矩相平衡，因而在一定的电流下保持圆盘恒速，但这时的转速较慢，还不足以啮合，因此圆盘处于空转状态，继电器不会动作。

2．附装在框架上的感应铁片，在继电器动作时，由于磁路漏磁作用，产生附加吸力，用以防止蜗杆与扇形齿轮在转动过程中脱离，使继电器可靠地完成动作。调整感应片在吸入后与电磁铁之间的间隙能改变返回电流的大小。

3．电流增大，圆盘的转速加快，致使继电器动作时间减少。感应型电流继电器的动作时间随电流增大而减少的特性称为反时限特性。

二、反时限与定时限电流保护配合

㈠ 操作要求如右图，QF1是上级变电站出线断路器，

属于定时限保护；QF2是用户变电站进线断路器，用

GL继电器进行反时限保护，具体参数为：QF1的动

作电流为300A，时限为2.5秒；QF2的起动电流为150A ，

速断电流为350A。

确定QF2的10倍整定电流的动作时限，并且验

证QF1与QF2之间的配合情况。

㈡ 计算及整定按以下步骤进行：

1．QF2动作电流倍数确定为KP1 =  = 2

2．QF2动作时间确定为2.5S－0.7S = 1.8S

3．确定QF2的10倍动作曲线，在GL继电器

特性曲线横轴上找到KP1=2，纵轴上找t1点为

1.8S，从t1点水平做直线，KP1点垂直做直线，

两线交点a正好落在0.7S曲线上，如图所示，

故调整GL继电器的时限螺杆到0.7S位置。

4．速断保护调整：速断倍数为nqb1＝＝2.3

调整速断元件（电磁元件部分），使其在2.3

倍起动电流瞬动，时限为0.1S。

三、反时限与反时限配合

㈠ 操作要求为QF2（GL继电器）。一次起动电流

150A，速断整定电流为350A。QF3（GL继电器），

一次起动电流75A，速断整定电流为300A。确定

QF3的10倍整定电流的动作时限，以及验证QF2与QF3之间的配合情况。

㈡ 计算及整定步骤

1．QF3动作电流倍数确定为KP2＝＝2

2．QF3动作时间确定为t2＝1.8－0.7＝1.1S

3．QF3的10倍动作曲线确定在横轴上KP2，纵轴上

找t2＝1.1S，两轴线交点b落在0.5S曲线上，调整QF3

过电流继电器的时限螺杆在0.5S位置上。

4．速断保护调整，倍数为nqb2＝＝4

调整速断元件（电磁元件部分），使其在4倍动

作电流时瞬动，时限约为0.1S。

四、考试相关内容参照P98~103。

试卷编号：3404

试卷类别：变配电技术

深圳市职业技能鉴定《电工》高级应会评分表

考核项目： 过电流继电保护

姓名：              准考证号：                          考核日期：      年    月    日

考核时间定额：  90   分钟  开考时间：        时        分  交卷时间：       时      分

监考人：                      评卷人：                       得分：                  

2.在考评中因扣分易引起争议的项目,考评员应在扣分栏中写明原因；

3.此题占总分的1/4。

试卷编号：3404

试卷类别：变配电技术

深圳市职业技能鉴定《电工》高级应会试卷

考核项目：过电流继电保护

姓名：               准考证号：                              考核时间定额：  90  分钟  

技术要求：

一、GL过电流电器结构及特性：30分。（答错不得分）

1.结构：5分。

2．盘动电流的测定：5分。

3．启动电流与返回系数的测定：5分。

4．速断电流与返回系数的测定：5分。

5．绘制反时限、定时限及速断特性曲线：5分。

6．10倍整定电流的动作时限：5分

试卷编号：3404

考核项目：过电流继电保护

姓名：               准考证号：                                 

二、反时限与定时限保护的配合：30分。（答错不得分）

1．配合系数的计算：5分；

2．根据已知条件确定反时限保护的最大时限：10分；

3．根据已知条件在已给的GL继电器动作特性曲线上查出实际动作时限，并判断是否符合要求：10分。

4．根据已知条件确定速断与电流整定值的倍数，并确定速断时限：5分。

三、两级反时限保护的配合：30分。（答错不得分）

1．在特性曲线上查出上级动作电流倍数为1.0；1.5；2.0；2.3的对应时限:10分。

2．根据上级某一倍数电流对应时限，计算出相同电流通过下级继电器的最大时限：10分。

3．根据计算出的最大时限，在特性曲线上查出符合要求的某一倍数整定电流动作时限曲线，并一一对应查出时限，列表分析是否符合要求：10分。

试卷编号：3404

考核项目：过电流继电保护

姓名：               准考证号：                                 

四、在实验板前回答问题：10分。（由考评员现场提出2个，每个10分）

五、安全文明操作：违反安全文明操作由考评员视情况扣分（1.有作弊等违反考场纪律行为按考场规定执行；2.未将考核设备复位及清理现场扣除20分；3.未归还考试工具、仪表、图纸扣除50分；4.造成主要设备损坏该项目记0分。）

考核说明：

1．考试时间一到，所有考生必须停止操作，上交试卷；

2．此题占总分1/4。

试卷编号：3404

考核项目：过电流继电保护

附：考题内容  过电流继电保护上、下级级配合计算图     附图

101QF   定时限保护     动作电流  300A    时限2.5秒

201QF   GL—11继电器  起动电流  150A   速断电流   350A

202QF   GL—11继电器  起动电流  75A    速断电流   300A

    直配供电系统图

GL—11继电器反时限特性曲线图

试卷编号：3404

考核项目：过电流继电保护

GL过电流继电器特性测定实验板图

注：当2．5倍起动电流值的时间为1．8秒时，确定10倍动作时限。