【教学课件】第6章工厂供电系统的过电流保护.ppt

第6章 工厂供电系统的过电流保护,工厂供电,天津理工大学中环信息学院自动化工程系,2,本章讲述工厂供电系统中常用的几种过电流保护装置熔断器保护、低压断路器保护和继电保护，其中继电保护广泛应用于高压供电系统中，其保护功能很多，而且是实现供电系统自动化的基础,3,第6章 工厂供电系统的过电流保护,6.1 过电流保护的任务和要求,6.2 熔断器保护,6.3 低压断路器保护,6.4 常用的保护继电器,6.5 工厂高压线路的继电保护,6.6 电力变压器的继电保护,6.7 高压电动机的继电保护,4,6.1 过电流保护的任务和要求,6.1.1 过电流保护装置的任务和类型,为了保证工厂供电系统的安全运行，避免过负荷和短路引起的过电流对系统的影响，在工厂供电系统中装有不同类型的过电流保护装置。工厂供电系统的过电流保护装置有：熔断器保护、低压断路器保护和继电保护。,5,对保护装置的基本要求,选择性,速动性,可靠性,灵敏度,6,6.2 熔断器保护,熔断器在供电系统中的配置，应符合选择性保护的原则，也就是熔断器要配置得能使故障范围缩小到最低限度。此外应考虑经济性，即供电系统中配置的熔断器数量要尽量少。,熔断器在供电系统中的配置,7,如图是车间低压放射式配电系统中熔断器配置的合理方案，既可满足保护选择性的要求，配置的数量又较少。,8,2)熔体额定电流IN.FE还应躲过线路的尖峰电流IPk。,熔断器熔体电流的选择,（一）保护电力线路的熔断器熔体电流的选择,1)熔体额定电流IN.FE应不小于线路的计算电流，以使熔体在线路正常运行时不致熔断，即：,式中，K为小于1的计算系数。,9,（二）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择,3)熔断器保护还应与被保护的线路相配合，因此还应满足条件：,式中，Ial为绝缘导线和电缆的允许载流量；KOL为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷倍数。,保护变压器的熔断器的熔体电流，根据经验，应满足下式要求：,式中，IlN.T为变压器的额定一次电流。,10,（三）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择,由于电压互感器二次侧的负荷很小，因此保护高压电压互感器的RN2型熔断器的熔体额定电流一般为0.5A,熔断器的选择与校验,选择熔断器应满足的条件,额定电压不低于线路的额定电压,额定电流应不低于它所装熔体的额定电流,类型应符合安装条件及被保护设备对保护的技术要求,11,非限流式熔断器,具有断流能力上下限的熔断器，其断流能力的上下限应满足,断流能力的校验,限流式熔断器,对中性点不接地的电力系统,12,6.2.4 熔断器保护灵敏度的检验,为了保证熔断器在其保护区内发生短路故障时可靠地熔断，按规定，熔断器保护的灵敏度应满足下列条件：,式中 IN.FE为熔断器熔体的额定电流；Imin为熔断器保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电流;K为比值，见下表,13,前后熔断器之间的选择性配合,前后熔断器的选择性配合，就是要求在线路发生故障时，靠近故障点的熔断器首先熔断，切断故障部分，从而使系统的其他部分恢复正常运行。,按熔断器的保护特性曲线来检验选择性,t前3t后,另外一般只有前一熔断器的熔体电流大于后一熔断器的熔体电流23级以上，才有可能保护其动作的选择性,14,因此由附录表10-1，可选RT-100，即，,而熔体选。,例,有一台Y型电动机，其额定电压为380V，额定功率为18.5KW，额定电流为35.5A，起动电流倍数为7。现拟采用BLV型导线穿焊接钢管敷设。该电动机采用RT0型熔断器短路保护，短路电流 最大可达13KA。试选择熔断器及其熔体的额定电流，并选择导线截面和钢管直径（环境温度为30）,解：,（1）选择熔体及熔断器的额定电流,15,按发热条件选择，查附录表19-2得A102的BLV型铝芯塑料线三根穿钢管时,(2)校验熔断器的断流能力,查附录表10-1，得RT100型熔断器的,其断流能力满足要求。,（3）选择导线截面和钢管直径,满足发热条件，相应选钢管SC20。,16,校验机械强度，查附录表15知，穿管铝芯线的最小截面为2.52。现A10 2，故满足机械强度要求。,（4）校验导线与熔断器保护的配合,假设该电动机安装在一般车间内，熔断器只作短路保护用，因此导线与熔断器保护的配合条件为,现,故满足熔断器保护与导线的配合要求。,17,6.3 低压断路器保护,低压断路器在低压配电统中的配置,通常有三种方式,单独接低压断路器或低压断路器一刀开关的方式,18,低压断路器与磁力起动器或接触器配合的方式,低压断路器与熔断器配合的方式,19,（二）低压断路器过流脱扣器动作电流的整定 1.瞬时过流脱扣器动作电流的整定 瞬时过流脱扣器的动作电流IOP(0)应躲过线路的尖峰电流IPk，即,低压断路器脱扣器的选择和整定,（一）低压断路器过流脱扣器额定电流的选择 过流脱扣器(over-current release)的额定电流IN.OR应不小于线路的计算电流I30,即:,式中，Krel为可靠系数。,20,3.长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 长延时过流脱扣器主要用来保护过负荷，因此其动作电流Iop(l)只需躲过线路的最大负荷电流，即计算电流I30。,2.短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 短延时过流脱扣器的动作电流IOP(s)应躲过线路短时间出现的负荷尖峰电流，即：,式中，Krel为可靠系数，一般取1.2。,式中，Krel为可靠系数，一般取1.1。,21,4.过流脱扣器与被保护线路的配合要求 低压断路器过流脱扣器的动作电流Iop还应满足条件:,式中，Ial为绝缘导线和电缆的允许载流量；KOL为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数。,22,2.热脱扣器动作电流的整定 热脱扣器动作电流Iop.TR,（三）低压断路器热脱扣器的选择和整定 1.热脱扣器额定电流的选择 热脱扣器(thermal release)的额定电流IN.TR应不小于线路的计算电流I30，即:,式中，Krel为可靠系数，可取1.1。,23,低压断路器的选择与校验,选择低压断路器应满足的条件,）低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压,2）低压断路器的额定电流不小于它所安装的脱扣器的额定电流,）低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求。,24,）对动作时间在0.02及以下的塑壳式（型）断路器，其极限分段电流oc或oc应不小于通过它的最大三相短路冲击电流,低压断路器还必须进行断流能力的校验,）对动作时间在0.02以上的万能式（型）断路器，其极限分断电流oc应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值,即,25,低压断路器过电流保护灵敏度的校验,op为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流；,k.min为其保护线路末端在系统最小运行方式下的单相短路电流（对和系统）或两相短路电流（对系统）；,为灵敏系数的最小比值，一般取1.3,26,6.4 常用的保护继电器,概述,继电器是一种在其输入的物理量（电气量或非电气量）达到规定值时，其电气量输出电路被接通或分断的自动电器。,保护继电器按其在继电保护装置电路中的功能分，有“测量继电器”和“有或无继电器”两大类。,测量继电器装设在继电保护装置电路的第一级，用来反应被保护元件（电气设备或线路）的特性量变化情况。当其特性量达到预先整定的动作值时即行动作，在保护装置中属于主保护，或称起动继电器。,27,有或无继电器是一种只按电气量是否在其工作范围内或者是否为零时而动作的电气继电器，包括时间继电器、中间继电器、信号继电器等，在继电保护装置中用来实现特定的逻辑功能，属于辅助继电器，过去也称为逻辑继电器。,保护继电器按其组成元件分，有机电型、晶体管型和微机型三类。由于机电型继电器具有可靠、便于维修和调试等优点，因此我国企业供电系统目前仍以传统的机电型继电器为主。,机电型继电器按其结构原理分，有电磁式和感应式继电器。,28,保护继电器按其反应的物理量分，有电流继电器、电压继电器、功率继电器、瓦斯继电器、欠电压（低电压）继电器等。,保护继电器按其在保护装置中的功能分，有起动继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器（或称出口继电器）等。下图是过电流保护的框图。,当线路上发生短路时，起动用的电流继电器KA瞬时动作，使时间继电器KT起动。KT经整定一定时间后，接通信号继电器KS和中间（出口）继电器KM。KM就接通断路器QF的跳闸回路，使断路器跳闸，从而切除短路故障。,29,转动舌片式电磁型继电器.swf,30,吸引衔铁式电磁型继电器.swf,31,螺管线圈式电磁型继电器.swf,32,电磁式电流继电器和电压继电器在继电保护装置中均为起动元件，属测量继电器。常用的DL-10系列电磁式电流继电器的基本结构如图所示。过电流继电器线圈中的使继电器动作的最小电流，称为继电器的“动作电流”，用Iop表示。过电流继电器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，称为继电器的“返回电流”，用Ire表示。继电器的返回电流与动作电流的比值，称为继电器的“返回系数”，用Kre表示,6.4.2 电磁式电流继电器和电压继电器,33,电磁式电流继电器的动作电流有两种调节方法：（1）平滑调节（2）级进调节,低电压继电器的动作电压Uop，为其线圈上的使继电器动作的最高电压；其返回电压Ure，为其线圈上的使继电器由动作状态返回到起始位置的最低电压。低电压继电器的返回系数Kre=Ure/Uop1，一般Kre为1.25。越接近于1，说明继电器越灵敏。,34,电磁式时间继电器,电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来获得所需要的延时（时限），它属于机电式有或无继电器。常用的DS-110/120系列电磁式时间继电器的基本结构实物。DS-110系列用于直流，DS-120系列用于交流。DS-110/120系列电磁式时间继电器的内部结线及其图形符号和文字符号，如下图所示。,35,36,电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出指示信号，以提醒运行值班人员注意。它也属于机电式有或无继电器。常用的DX-11型电磁式信号继电器有电流型和电压型两种：电流型信号继电器的线圈为电流线圈，串联在二次回路内，由于其阻抗小，不影响其他二次回路元件的动作；电压型信号继电器的线圈为电压线圈，阻抗大，只能并联在二次回路中。DX-11型电磁式信号继电器的基本结构如图所示。,电磁式信号继电器,37,38,电磁式中间继电器,电磁式中间继电器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。中间继电器也属机电式有或无继电器。,39,在工厂供电系统中，广泛采用感应式电流继电器来实现过电流保护和电流速断保护。由于感应式电流继电器兼有上述电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能，从而可大大简化继电保护装置。感应式电流继电器属测量继电器。常用的GL-10/20系列感应式电流继电器的基本结构如图所示。,感应式电流继电器,40,41,感应式电流继电器的工作原理与感应式有功电能表一样。两个交变磁通 与 穿过可动的铝盘，分别在铝盘中感应出涡流I1和I2，在交变主磁通和铝盘中的涡流相互作用下，铝盘就要受到电磁力及电磁转矩，所以铝盘就能绕轴转动。感应式电流继电器的工作原理可用图6-16来说明。当线圈1有电流IKA通过时，电磁铁2在短路环3的作用下，产生相位一前一后的两个磁通 与，穿过可动的铝盘4。则作用在铝盘上的电磁转矩为式中 与 间的相位差；常数。上式通常称为感应式仪表的基本转矩方程。,42,由于1IKA，2IKA，而 为常数，因此。铝盘在转矩作用下转动后，铝盘切割制动永久磁铁8的磁通，在铝盘中产生涡流，这涡流又与永久磁铁的磁通作用，产生一个与 反向的制动转矩，与铝盘转速 成正比，即。当铝盘转速n增大到某一定值 这时铝盘匀速转动。,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制动永久磁铁图6-16 感应式电流继电器的工作原理,43,继电器的铝盘在上述 和 的共同作用下，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。,当继电器线圈电流增大到继电器的动作电流值Iop时，铝盘受到的力也增大到可克服弹簧阻力的程度，这时铝盘4带动铝框架前偏，使蜗杆10与扇形齿轮9啮合，这就叫做继电器动作。由于铝盘4继续转动，使扇形齿轮沿着蜗杆上升，最后使触点12切换，同时使信号牌掉下，从观察孔内可看到红色或白色的信号指示，表示继电器已经动作。,44,通入继电器线圈的电流越大，铝盘转得越快，扇形齿轮沿蜗杆上升的速度也越快，因此动作时间越短，这就是感应式电流继电器的“反时限特性”，如下图所示曲线的abc部分为其反时限特性曲线。当流入继电器线圈的电流继续增大到预先整定的速断电流Iqb时，,电磁铁2瞬时将衔铁15吸下，使触点12切换，即瞬动元件(电磁元件)起动，这就是“瞬时速断特性”继电器的电流时间特性如右图中曲线的bbd部分。,45,动作特性曲线上对应于开始速断时间tqb的动作电流倍数，称为速断动作电流倍数。即,GL-10、20系列速断特性的动作电流倍数nqb为整定动作电流Iop的(28)倍。,速断电流的含义就是指继电器线圈中使速断元件动作的最小电流,46,动作电流和时限的调节,继电器的动作电流(整定电流)Iop，可利用插销16改变线圈匝数来进行级进调节，也可利用调节弹簧7的拉力来进行平滑的细调。继电器的速断电流倍数nqb,可利用螺钉14改变衔铁15与电磁铁2之间的气隙来调节。气隙越大，nqb越大。,继电器感应元件的动作时间(动作时限)，是利用螺杆13来改变扇形齿轮顶杆行程的起点，以使动作特性曲线上下移动。不过要注意，继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以10倍动作电流的动作时间来刻度的，也就是标度尺上所标示的动作时间，是继电器线圈通过的电流为其整定的动作电流10倍时的动作时间。因此继电器的实际动作时间，与实际通过继电器线圈的电流大小有关，需从相应的动作特性曲线上去查得。,47,6.5 工厂高压线路的继电保护,概述,按GB 500621992电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定，对3kV66kV电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。,继电保护装置的接线方式,保护装置的接线方式是指起动继电器与电流互感器之间的连接方式。35kV及以下高压线路的过电流保护装置，通常采用两相两继电器式和两相一继电器式两种接线方式。,48,两相两继电器式接线,接线系数,49,2、两相一继电器式（差接式）,（主要用于高压电动机保护）,接线系数,50,两相电流差接线在不同短路形式时电流相量图,(a)三相短路,(b)A、C两相短路,(c)A、B两相短路,51,继电保护装置的操作方式,操作电源：直流电源、交流电源,投资少、运行维护方便、二次回路简单可靠,交流操作电源供电的继电保护装置主要有两种操作方式：直接动作式、“去分流跳闸”的操作方式,52,1、直接动作式,2、“去分流跳闸”的操作方式,53,6.5.4 带时限的过电流保护,带时限的过电流保护，按其动作时限特性分，有定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。定时限就是保护装置的动作时限是按预先整定的动作时间固定不变的，与短路电流大小无关；而反时限就是保护装置的动作时限原先是按10倍动作电流来整定的，而实际的动作时间则与短路电流呈反比关系变化，短路电流越大，动作时间越短。,54,1、定时限过电流保护装置的组成和原理,55,2、反时限过电流保护装置的组成和原理,反时限过电流保护装置由GL型感应式电流继电器组成，其原理如图所示。,56,3、过电流保护动作电流的整定,动作电流的整定必须满足下面两个条件。,(2)保护装置的返回电流Ire也应该躲过线路的最大负荷电流IL.max，以保证保护装置在外部故障部分切除后，能可靠地返回到原始位置，避免发生误动作。,(1)线路通过最大负荷电流(包括正常过负荷电流和尖峰电流)时保护装置不应起动，动作电流必须躲过(大于)线路的最大负荷电流IL.max。,57,（a）电路,（b）定时限,（c）反时限,58,过电流保护动作整定公式：,Krel保护装置的可靠系数,Kw保护装置的接线系数,IL.max线路的最大负荷电流(含尖峰电流),Ki 电流互感器的变比,Kw 保护装置的接线系数,如果用断路器手动操作机构中的过电流脱扣器作过电流保护，则脱扣器动作电流应按下式整定,Krel脱扣器的可靠系数，可取22.5，这里已考虑了 脱扣器的返回系数。,59,4、过电流保护动作时限的整定,为了保证前后两级保护装置动作的选择性，过电流保护装置的动作时间(也称动作时限)，应按“阶梯原则”进行整定。,对于定时限过电流保护，可取t=0.5s；对于反时限过电流保护，可取t=0.7s。,定时限过电流保护的动作时限，利用时间继电器（）型来整定,反时限过电流保护的动作时限，由于型电流继电器的时限调节机构是按“10倍动作电流的动作时限”来标度的因此要根据前后两级保护的型继电器的动作特性曲线来整定,60,被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流,5、过电流保护的灵敏度校验,按规定过电流保护的灵敏系数必须满足的条件为,Ki 电流互感器的变比,Kw 保护装置的接线系数,Iop 保护装置动作电流,当过电流保护作后备保护时，可以取Sp1.2。,61,低电压闭锁的过电流保护,过电流保护的动作电流的整定计算公式为,Krel保护装置的可靠系数,Kw保护装置的接线系数,Ki 电流互感器的变比,Kw 保护装置的接线系数,62,低电压继电器的动作电压按躲过母线正常最低工作电压Umin来整定，当然，其返回电压也应躲过Umin，也就是说，低电压继电器在Umin时不动作，只有在母线电压低于Umin时才动作。因此低电压继电器动作电压的整定计算公式为,式中Umin母线最低工作电压，取(0.850.95)UNKrel保护装置的可靠系数，可取1.2；Kre低电压继电器的返回系数，可取1.25；Ku电压互感器的变压比。,63,6、定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较,反时限过电流保护的优点是：继电器的数量大为减少，故其接线简单，只用一套GL系列继电器就可实现不带时限的电流速断保护和带时限的过电流保护。由于GL继电器触点容量大，因此可直接接通断路器的跳闸线圈，而且适于交流操作。其缺点是：动作时间的整定和配合比较麻烦，而且误差较大，尤其是瞬动部分，难以进行配合；且当短路电流较小时，其动作时间可能很长，延长了故障持续时间。,定时限过电流保护的优点是：动作时间较为准确，容易整定，误差小。其缺点是：所用继电器的数目比较多，因此接线较为复杂，继电器触点容量较小，需直流操作电源，投资较大。此外，靠近电源处定时限过电流保护动作时间较长，而此时的短路电流又较大，故对设备的危害较大。,64,电流速断保护,带时限的过电流保护装置中，为了保证动作的选择性，其保护装置整定时限必须逐级增加一个t，这样，越靠近电源处，动作时限越长，而短路电流越大，对电力系统危害越严重。因此一般规定，当过电流保护的动作时限超过0.5s0.7s时，应该装设电流速断保护，以保证本段线路的短路故障部分能迅速地被切除。,65,1)电流速断保护的组成及速断电流的整定,66,电流速断保护实际上就是一种瞬时动作的过电流保护。其动作时限仅仅为继电器本身的固有动作时间，它的选择性不是依靠时限，而是依靠选择适当的动作电流来实现。GL型电流继电器:既可完成反时限过电流保护，又可完成电流速断保护,为了保证保护装置动作的选择性，电流速断保护的动作电流(即速断电流)Iqb，应按躲过它所保护线路末端的最大短路电流(即三相短路电流)Ik.max来整定。,67,Ik.max前一级保护应躲过的最大短路电流Iqb1前一级保护整定的一次动作电流,电流速断保护动作电流(速断电流)的整定计算公式为,Krel可靠系数，对DL型继电器，取1.21.3；对GL型继电器，取1.41.5；对脱扣器，取1.82。,68,2)电流速断保护的“死区”及其弥补,3)电流速断保护的灵敏度,6.5.6 有选择性的单相接地保护,线路的过负荷保护,整定计算公式,Ki为电流互感器的变流比。动作时间一般取1015秒,69,6.6 电力变压器的继电保护,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、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,70,一、常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式 常见故障类型 不正常工作状态 相应的保护方式二、变压器的电流和电压保护 电流速断保护 过电流保护 复合电压启动的过电流保护 变压器的过负荷保护,71,三、变压器的瓦斯保护 瓦斯继电器的结构和基本原理瓦斯保护的运行与接线 四、变压器的差动保护纵联差动保护的工作原理变压器差动保护中不平衡电流产生原因及抑制措施（5点）BCH-2型继电器的结构与工作原理差动保护整定计算,72,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,73,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,74,保护方式,瓦斯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：动作于告警信号重瓦斯：动作于跳闸,后备保护：,辅助保护,（气体保护）,75,车间变610/0.4kV，容量1000kVA左右，主保护采用电流速断保护和瓦斯保护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,可靠系数，一般DL取1.31.4，GL取1.51.6。为躲过励磁涌流，需,电流速断保护,76,2。灵敏度校验 一次侧最小两相短路电流值 如不满足要求，则改用差动保护。3。接线 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。,77,过电流保护,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。1。动作电流整定动作电流：躲过最大负荷电流,可靠系数，DL取1.21.3，返回系数，DL取0.85。,78,最大负荷电流的计算：（1）并列运行的m台变压器,（2）降压变压器,电动机自启动系数，35kV取1.52，610 kV取1.52.5。2。动作时限整定：时限阶梯原则,79,3。灵敏度校验要求：（1）作为本级变压器的近后备保护时：KS 1.5（2）作为相邻元件的远后备保护时：KS 1.2式中：保护范围末端最小两相短路电流值。如不满足要求，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。,80,4。接线,81,复合电压启动的过电流保护,1。接线,82,低电压启动过电流保护接线,83,（2）对称短路时，因短路瞬间存在非周期分量，出现负序，继电器4，5，6相继动作，同时继电器1，2，3动作，则时间继电器7启动，继电器9的接点去跳变压器两侧断路器。（3）当YH断线时，继电器4，5均动作，但1，2，3不动作，不会误动。,2。工作原理（1）不对称短路时，负序电压继电器4动作，其常闭接点断开低电压继电器5的线圈，5接点返回，中间继电器6动作，如电流继电器1，2，3中有一个动作，则时间继电器7启动，继电器9的接点去跳变压器两侧断路器。,84,3。整定计算动作电流：低电压继电器动作电压：负序电压继电器动作电压：灵敏度校验不作要求如大型变压器仍不满足要求，可采用负序电流保护反应不对称短路。,85,变压器的过负荷保护,过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于预告信号注意：对双绕组降压变，装于高压侧。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。对双绕组升压变，装于低压侧。,86,1。动作电流整定,可靠系数，取1.05，返回系数，取0.85。,2。动作时限整定：一般取1015,87,一、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。,88,89,瓦斯保护,轻瓦斯：动作于信号重瓦斯：动作于跳闸,安装：气体继电器装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。变压器安装时应取1%1.5%的倾斜度；联通管对油箱顶盖也有2%4%的倾斜度。,（气体保护）,90,二、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。,91,接 线,92,纵联差动保护的工作原理,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。,93,（2）在差动保护的保护区内d点短路时，对于单端供电的变压器来说=0，所以=，继电器动作。对于双端供电的变压器来说=+，继电器也动作。,（1）在正常运行和外部短路时:=-=0（或差流值极小），继电器不动作。,94,变压器差动保护中不平衡电流产生原因及抑制措施,（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)。励磁涌流有如下特点：含有很大成分的非周期分量，其波形偏向时间轴的一侧。含有大量高次谐波，而且以二次谐波为主。波形之间出现间断角。,95,减小励磁涌流影响的方法如下：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。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。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。微机保护装置可实现,96,（2）由于变压器一、二次侧结线不同引起的不平衡电流,Y/-11接线的变压器原副边相位相差30，因此必须补偿回来。补偿方法为：,97,（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,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。但差动继电器的平衡线圈只有整数匝数可供选择。因而不能完全补偿，需在动作电流整定时躲过。,98,（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。,99,（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。,100,BCH-2差动继电器的结构原理,B柱面积是A、C柱面积的两倍。,5，6，8，10，13，20,0，1，2，3,0，1，2，3,4，8，12，16,1-1 2-2 3-34-414 28 42 567 14 21 28,101,(1)速饱和变流器工作原理,作用：抑制励磁涌流产生的不平衡电流缺点：当内部短路时，会因短路电流非周期分量的存在，动作有一定延时。,工作原理：,102,(2)短路线圈工作原理,工作原理：正常或内部短路时，铁心未饱和，短路线圈不起作用；外部短路或有励磁涌流时，铁心饱和A柱比B柱严重，因此对主磁通起削弱作用，防止误动作。作用：抑制励磁涌流和外部短路时产生的不平衡电流。而且匝数越多，作用越大。同时内部短路时延时越严重。一般10M容量左右的变压器选3-3抽头。,103,(3)平衡线圈工作原理,工作原理：作用：抑制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。但因平衡线圈只能取整数匝，不能完全消除。,104,6.7 高压电动机的继电保护,一、常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式常见故障类型及保护方式不正常工作状态及保护方式二、电动机的保护相间短路保护 单相接地保护低电压保护 同步电动机的失步保护,速断保护过负荷保护差动保护,本节主要内容,105,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以上动作于跳闸 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,106,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,107,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1.82，GL取1.41.6。电动机起动电流,电流速断保护,两相电流差接线：Kjx 不完全星形接线：Kjx 1,108,2。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。,109,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,110,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。,111,1。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1520 秒。,112,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，再整定速断保护。,113,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。,114,1。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,115,2。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0.55,116,3。灵敏度校验 电动机出口最小两相短路电流值,117,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。,118,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。,119,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。,120,2。接线,高压电动机低电压保护原理图,121,3。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。,122,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。,