工厂过电流保护.ppt

第6章 工厂供电系统的 过电流保护,内容提要：本章讲述供电系统保护装置的作用及对其基本要求，分别论述了工厂高、低压线路中的继电保护、熔断器保护、低压断路器保护的方式及适用范围，其中重点讲述了工厂高压线路、电力变压器、高压电动机的保护以及微机继电保护。,6.1 供配电系统保护装置的作用和要求,1供配电系统保护装置的作用 在供电系统中需装设不同类型的保护装置，在发生故障时能自动检测出故障，并且迅速、及时地将故障区域从供电系统中切除，以免系统设备继续遭到破坏。当系统处于不正常运行，如过载、欠电压等情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全可靠地供电。,2过电流保护装置的基本要求,选择性快速性可靠性灵敏性,6.1 供配电系统保护装置的作用和要求,2过电流保护装置的基本要求,（1）选择性,当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，切除故障，而供电系统的其他无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就叫有选择性。,6.1 供配电系统保护装置的作用和要求,2过电流保护装置的基本要求,（2）快速性保护装置在尽可能的条件下，应尽快地动作切除事故，以减少对用电设备的影响，如果故障能在0.2s内切除，则一般电动机就不会停转。迅速的动作还能减轻对系统的破坏程度，减轻对元件的损害程度，减少用户在低电压下工作的时间和停电时间，加速恢复正常运行的过程，提高系统的稳定性。,6.1 供配电系统保护装置的作用和要求,2过电流保护装置的基本要求,（3）可靠性保护装置在其保护范围内发生故障时，必须可靠动作，不应拒绝动作，在不该动作的情况下就不应该误动作。为了满足可靠性的要求，保护装置接线应尽可能简单，力求减少继电器接点，避免保护装置断线、短路、接地和错误的接线，所有辅助元件如连接端子、连接导线以及安装施工，都应当十分可靠。,2过电流保护装置的基本要求,（4）灵敏性保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏度，如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作，即具有足够的反应能力，说明保护装置的灵敏度高。保护装置灵敏与否，一般都用灵敏系数（Sp）来衡量。以过电流保护为例，灵敏系数为：,（6-1）,系统在最小运行方式时保护区末端的短路电流；保护装置一次侧动作电流。,2过电流保护装置的基本要求,（4）灵敏性,表6.1 继电保护装置灵敏度,3工厂常用保护装置的类型,（1）继电保护。继电保护是用各种不同类型的继电器按一定方式连接和组合，构成继电保护装置。当系统出现事故或故障时，检测出并使相应的高压断路器跳闸，将故障部分切除，或给出报警信号。继电保护适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。（2）熔断器保护。熔断器保护广泛适用于高、低压供电系统。由于装置简单经济，在供电系统中应用得相当普遍。但是它的断流能力较小，选择性差，熔体熔断后更换不方便，不能迅速恢复供电，因此在要求供电可靠性较高的场所不宜用。（3）低压断路器保护。这种保护又称低压自动开关保护。由于低压断路器带有多种脱扣器，能够进行过电流、过负载、失电压和欠电压保护等，而且可作为控制开关进行操作，因此在对供电可靠性要求较高且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。,6.2 熔断器保护,1.熔断器的选择根据工作环境条件要求选择熔断器的型号；熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压；熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，即,配置原则：1）符合选择性保护的原则，即能使故障范围缩小到最低限度。2）经济性，即熔断器数量尽量少。,2.熔体额定电流的选择保护电力线路的熔体电流：熔断器熔体额定电流INFE应不小于线路的计算电流I30，使熔体在线路正常工作时不至熔断。即：INFEI30 熔体额定电流还应躲过尖峰电流Ipk，由于尖峰电流持续时间很短，而熔体发热熔断需要一定的时间。因此，熔体额定电流应满足下式条件：INFEKIpk 式中，K为小于1的计算系数，当熔断器用作单台电动机保护时，K的取值与熔断器特性及电动机起动情况有关，K的取值见表6-2。,表6-2 K系数的取值范围,2.熔体额定电流的选择,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：INFEKoLIal 式中Ial为绝缘导线和电缆最大允许载流量，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穿管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0.81，对有爆炸危险场所的导线过负荷系数取下限值0.8。熔体额定电流，应同时满足上述三个条件。,2.熔体额定电流的选择,保护电力变压器的熔体电流：,INFE=（1.52.0）I1N.T,I1N.T为变压器的一次绕组额定电流,3.熔断器保护灵敏度的检验,4.熔断器断流能力校验 对限流式熔断器（如RT0、RN1系列）只需满足条件（同式6-6）对非限流式熔断器(RM10、RW4)应满足条件（同式6-7）,5.前后级熔断器之间的选择性配合 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。,如上图a所示1FU（前级）与2FU（后级），当K点发生短路时2FU应先熔断，但由于熔断器的特性误差较大，一般为30%50%，当1FU发生负误差（提前动作），2FU为正误差（滞后动作），如图b所示。则1FU可能先动作，从而失去选择性。为保证选择性配合，要求：t13t2 式中，t1和t2为1FU、2FU的据其产品保护特性曲线得到的熔断时间。,一般前级熔断器的熔体电流应比后级大23级。,低压熔断器的运行维护,（1）检查熔断管与插座的连接处有无过热现象，接触是否紧密；（2）检查熔断管的表面是否完整无损，否则要进行更换；（3）检查熔断管内部烧损是否严重、有无炭化现象并进行清查或更换；（4）检查熔体外观是否完好，压接处有无损伤，压接是否紧固，有无氧化腐蚀现象等；（5）检查熔断器的底座有无松动，各部位压接螺母是否紧固。,例6-1 有一台电动机，UN=380V、PN=17kW，IC=42.3A，属重载起动，起动电流188A，起动时间为38s。采用BLV型导线穿钢管敷设线路，导线截面为10mm2。该电机采用RT0型熔断器做短路保护，线路最大短路电流为21kA。选择熔断器及熔体的额定电流，并进行校验。解：1选择熔体及熔断器额定电流INFEIc=42.3AINFEKIpk=(0.4188)A=75.2A根据上两式计算结果选INFE=80A 熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，查附表10选RT0100型熔断器，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电流为100A,最大断流能力50kA。,2校验熔断器能力IOC=50kA=21kA 断流能力满足要求。3导线与熔断器的配合校验：熔断器作短路保护,导线为绝缘导线时：KoL=2.5、查附表19-2 Ial=44A。INFE=80A2.544A=110A 满足要求。,6.3 低压断路器保护,一、低压断路器选择的一般原则 在选择低压断路器时应满足下列条件：低压断路器的类型及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；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；低压断路器的（等级）额定电流应不小于它所能安装的脱扣器的额定电流；,低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大短路电流。对万能式（DW型）断路器，其分断时间在0.02S以上时，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，或,低压断路器在低压配电系统中的配置,二、低压断路器脱扣器的选择和整定 断路器的脱扣器主要有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器几种。一般是先选择脱扣器的额定电流（或额定电压），然后整定脱扣器的动作电流和动作时间。1.过电流脱扣器的选择和整定(1)过电流脱扣器额定电流的选择过电流脱扣器额定电流INOR应不小于线路的计算电流I30，即：INORI30,(2）过电流脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器动作电流的整定瞬时过电流脱扣器动作电流IOP(0)应躲过线路的尖峰电流IPk，即：Iop(0)Krel IPk 式中，Krel 为可靠系数。Krel=1.35(对动作时间在0.02s以上的断路器，如DW型、ME型等)。Krel=22.5(对动作时间在0.02s以下的断路器，如DZ型等。),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动作电流Iop(s)也应躲过线路尖峰电流Ipk，即：Iop(s)Krel Ipk 式中，Krel 为可靠系数，可取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30270ms，分级式，每级30或60ms。可根据保护要求确定动作时间。,长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定长延时过流脱扣器动作电流Iop（l）只需躲过线路中最大负荷计算电流I30，即：Iop(l)Krel I30 式中，Krel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。一般动作时间在12h。过流脱扣器动作电流整定后，还应选择过流脱扣器的整定倍数。过流脱扣器的动作值或倍数，按照其额定电流的倍数来设定的。各种型号的断路器其脱扣器的动作电流整定倍数也不一样。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。应选择与Iop值最接近的脱扣器的动作电流整定值KIN，并满足KINIop，K为整定倍数。,过流脱扣器与配电线路的配合要求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：IopKOL Ial 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。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。,2.低压断路器热脱扣器的选择和整定热脱扣器的额定电流应不小于线路最大计算负荷电流I30，即：INTRI30 热脱扣器动作电流整定热脱扣器的动作电流应按线路最大计算负荷电流来整定，即：I opTRKrelI30 式中，Krel取1.1，并应在实际运行时调试。,3.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（0.350.7）UN时便能动作。分励脱扣器主要用于断路器的分闸操作，在（0.851.1）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。,例 6-3 有一条380V动力线路，A，A；此线路首端的 A。当地环境温度为+30。试选择此线路的BLV型导线的截面、穿线的硬塑料管直径和线路上装设的DW16型低压断路器及其过流脱扣器的规格。解：(1)选择低压断路器及其过流脱扣器的规格 查附录表11知，DW16-630型低压断路器的过流脱扣器额定电流，故初步选DW16-630型断路器，其。,(2)选择导线截面和穿线管直径 查附录表19-3知，当A=70mm2 的BLV型铝芯塑料线三根线穿管在30时，其 A A，故按发热条件可选A=70mm2，管径选为50mm。校验机械强度：由附录表15可知，最小截面为2.5mm2。现在 A=70mm2，故满足机械强度要求。,(3)校验导线与低压断路器保护的配合 由于瞬时过流脱扣器整定为，而，不满足 的要求。因此将导线截面增大为95mm2，这时其，满足导线与保护装置配合的要求。相应的穿线塑料管直径改选为65mm。,三、低压断路器灵敏度的校验低压断路器短路保护灵敏度应满足下式条件 1.3 式中，Ks为灵敏度，Iop为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流整定值。Ikmin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Ikmin应为单相短路电流，对IT系统则视为两相短路电流。,四、前后级低压断路器选择性的配合 为了保证前后级断路器选择性要求，一般要求前一级（靠近电源）低压断路器采用短延时的过流脱扣器，而后一级（靠近负荷）低压断路器采用瞬时脱扣器，动作电流为前一级大于后一级动作电流的1.2倍，即：Iop.（1）1.2Iop.（2）在动作时间选择性配合，如果后一级采用瞬时过流脱扣器，则前一级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。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。,低压断路器的运行维护,（1）检查所带的正常最大负荷是否超过断路器的额定值；（2）检查分、合闸状态是否与辅助触点所串接的指示灯信号相符合；（3）监听断路器在运行中有无异常响声；（4）检查断路器的保护脱扣器状态，例如整定值指示位置有无变动；（5）如较长时间的负荷变动（增加或减少），则需要相应调节过电流脱扣器的整定值，必要时应更换；（6）断路器发生短路故障掉闸或遇有喷弧现象时，应对断路器进行解体检修。检修完毕，应作几次传动试验，检查是否正常。,6.4 常用的保护继电器,概念：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，其电气输出电路被接通或分断的自动电器。,6.4 常用的保护继电器,保护继电器的分类：按继电器的结构原理分，有电磁式、感应式、数字式、微机式等继电器。按继电器反应的物理量分，有电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、气体继电器等。按继电器反应的物理量变化分，有过量继电器和欠量继电器，如过电流继电器、欠电压继电器。按继电器在保护装置中的功能分，有起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等。工厂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。在现代化的大型工厂中也开始使用微机式继电器或微机保护。,图6-5 过电流保护装置框图 KA-电流继电器 KT-时间继电器 KS-信号继电器 KM-中间（出口）继电器,当线路上发生短路时，启动用的电流继电器（current relay）KA瞬时动作，使时间继电器（timing relay）KT启动，经整定的一定时限（延时）后，接通信号继电器（signal relay）KS和中间继电器（medium relay）KM，KM就接通断路器的跳闸回路，使断路器QF自动跳闸。,电磁继电器作用原理1铁心；2衔铁；3线圈；4接点；5弹簧,电磁式电流和电压继电器在继电保护装置中均为启动元件，属于测量元件。,图6-6 DL-10系列电磁式电流继电器的内部结构1-线圈 2-电磁铁 3-钢舌片 4-静触点 5-动触点 6-启动电流调节转杆 7-标度盘(铭牌)8-轴承 9-反作用弹簧 10-轴,一、电磁式继电器1电磁式电 流继电器电流继电器的文字符号为KA。,图6-7 DL-10系列电磁式电流继电器的内部接线和图形符号 a)DL-11型 b)DL-12型 c)DL-13型 d)集中表示的图形 e)分开表示的图形,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。使继电器由动作状态返回到起始状态的最大电流称为返回电流，用Ire表示。继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数Kre，即 显然，过电流继电器的返回系数小于1，返回系数愈大，继电器愈灵敏，电磁式电流继电器的返回系数通常为0.85。,调节电磁式电流继电器的动作电流的方法有两种：（1）改变调整杆6的位置来改变弹簧的反作用力，进行平滑调节。（2）改变继电器线圈的连接。当线圈由串联改为并联时，继电器的动作电流增大一倍，进行级进调节。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。,2电磁式电压继电器 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。电磁式电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种。过电压继电器返回系数小于1，通常为0.8，欠电压继电器返回系数大于1，通常为1.25。,3电磁式时间继电器 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。,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0.19秒.,用来使保护装置获得所需要的延时。当继电器的线圈接上工作电压时，经过一定的时间，继电器的触点才动作。,4.电磁式信号继电器 信号继电器的文字符号为KS。DX-11型信号继电器有两种：电流型和电压型。电流型信号继电器串联接入二次电路，电压型信号继电器并联接入二次电路。,信号继电器在继电保护装置中的作用是用来发出指示信号的。当信号继电器动作时，接点动作，从而接通其他的信号回路，并且信号继电器上信号牌会掉下，显示动作信号。,5电磁式中间继电器中间继电器的文字符号为KM。,中间继电器实质上是电压继电器，只是触头数量多（一般有8对），容量也大（510A）。中间继电器的作用是增加触点的数目或增大触点的容量。,二、感应式电流继电器,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线圈1、电磁铁2和衔铁15组成。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，使继电保护装置使用元件少、接线简单，采用交流操作，在工厂供配电系统中得到广泛应用。继电器的动作电流可用插销16改变线圈抽头（匝数）进行级进调节；也可以用调节弹簧7的拉力进行平滑调节。继电器的动作时限可用螺杆13改变扇形齿轮顶杆行程的起点进行调节。继电器速断电流倍数可用螺钉14改变衔铁与电磁铁之间的气隙进行调节。,感应式电流继电器有两个系统：感应系统和电磁系统。图6-14 GL-10、20型感应式电流继电器内部结构,GL型电流继电器实际上由感应部分和电磁部分构成，感应部分带有反时限动作特性，而电磁部分是瞬时动作的。它的动作特性曲线如图所示。GL型电流继电器利用感应部分做过电流保护，利用电磁部分做速断保护。能实现断路器的直接跳闸，另外还有动作信号牌显示动作信号。感应部分具有反时限动作特性，可以省略时间继电器。这种继电器构成的保护线路所用继电器个数少，但结构复杂，准确性不高。,图 GL型电流继电器的动作特性曲线,图6-15 GL-15、25、16、26型电流继电器“先合后断转换触点”的动作说明a)正常位置 b)动作后常开触点先闭合 c)接着常闭触点断开1-上止档 2-常闭触点 3-常开触点 4-衔铁 5-下止档 6-簧片,图 继电器的图形表示符号,各种继电器的表示符号和图形符号,6.5 工厂高压线路继电保护,一、工厂电力线路的常见故障和保护配置1.常见的故障主要有相间短路、单相接地、过负荷。2.保护配置 工厂电力线路装设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，作为相间短路的保护。工厂电力线路装设绝缘监视装置（零序电压保护）或单相接地保护（零序电流保护），保护动作于信号，作为单相接地故障保护。可能经常过负荷的电缆线路，装设过负荷保护，动作于信号。,为了表述继电器电流 IKA 与电流互感器二次侧电流 I2 的关系，特引入一个接线系数Kw：,（6-28）,式中 IKA流入电流继电器的电流；I2电流互感器二次侧电流。,工厂高压线路继电保护,电流互感器与电流继电器之间的接线方式,三相三继电器式完全星形接线 两相两继电器式不完全星形接线 两相三继电器式不完全星形接线 两相一继电器电流差式接线,（1）三相三继电器式接线（如图所示）,图6.5.1 三相三继电器式接线,电路特点,（2）两相两继电器式接线和两相三继电器式接线（如图所示）,图6.5.2 两相式接线,电路特点,（3）两相一继电器式接线（两相差式接线），如图所示,图6.5.3 两相一继电器式接线,电路特点,表6.5.1 接线系数Kw的值,引入接线系数后，电流互感器一次侧电流与流入电流继电器电流的关系为：,式中 Ki 电流互感器的变流比；I1、I2电流互感器一次侧、二次侧电流；IKA流入电流继电器的电流。,三继电保护装置的操作电源,继电保护装置的操作电源，有直流操作电源和交流操作电源两大类。由于交流操作电源具有投资小、运行维护方便及二次回路简单、可靠等优点，因此它在中、小型工厂应用最为广泛。,工厂高压线路继电保护,继电保护装置的操作电源,（1）直接动作式 利用断路器操作机构内的过电流脱扣器（跳闸线圈）YR作为电流继电器直接动作于跳闸，可接成两相两继电器式或两相差式接线。正常运行时，YR流过的电流小于YR的动作电流，不动作。当一次电路发生相间短路时，短路电流反映到电流互感器的二次侧，流过YR的电流达到动作值，使断路器QF跳闸。这种接线保护灵敏度低.,图6.5.4 直接动作式过电流保护电路,工厂高压线路继电保护,继电保护装置的操作电源,（2）去分流跳闸式 正常运行时，电流继电器KA的常闭接点将跳闸线圈YR短路，YR无电流流过，断路器QF不会跳闸。而在一次电路发生相间短路时，KA动作，其常闭接点断开，使YR的短路分流支路被去掉（即“去分流”），电流互感器的二次侧的电流全部流过YR，断路器跳闸。这种接线简单，灵敏度较高，但要求继电器的触点容量较大。,图6.5.5 去分流跳闸式过电流保护电路,工厂高压线路继电保护,线路过电流保护,1定时限过电流保护装置组成和原理,当被保护线路中电流增大且超过整定值时，电流继电器启动，同时启动时间继电器，待时间继电器延时到预先整定时间，保护装置动作切除故障并报警。这种保护装置的动作时间是预先整定的，不随短路电流大小的变化而变化，因而称为定时限。定时限过电流保护在工厂供电系统中多采用两相式接线.,图 6.5.6 定时限过电流保护装置原理电路图,工厂高压线路继电保护,带时限的过电流保护,1定时限过电流保护装置组成和原理,工作原理：正常情况下，断路器QF闭合，保持正常供电，线路中流过正常电流，此时电流继电器不会启动。当线路发生相间短路故障时，线路中流过的电流迅速增加，使电流继电器KA瞬时动作，启动时间继电器KT，经过延时，KT延时触点闭合，使串联的信号继电器（电流型）KS和中间继电器KM动作，KS触点闭合接通报警线路，KM触点闭合，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。在短路故障切除后，继电保护装置除KS外的其他所有继电器都自动返回起始状态，而KS需手动复位。,图6.5.7 定时限过电流保护装置原理电路图,工厂高压线路继电保护,带时限的过电流保护,2反时限过电流保护装置的组成和原理,由GL型电流继电器组成。工作原理：在正常情况下，电流继电器通过正常工作电流，其动断（常闭）触点闭合，动合（常开）触点断开，断路器的跳闸线圈不会得电。发生短路时，电流继电器KA中流过的电流增大，到达其动作值，动合触点闭合，接通YR，动断触点断开，去掉分流使YR得电带动断路器跳闸。特点：电流继电器KA增加一对常开触点与跳闸线圈YR 串联。动作程序：常开触点先闭合，常闭触点后断开。,图6.5.8 交流操作的反时限过电流保护装置原理图,工厂高压线路继电保护,带时限的过电流保护,3过电流保护装置的动作原理和整定,保护要求：线路WL2的首端k点发生短路时，由于短路电流远远大于线路上的所有负荷电流，所以沿线路的过电流保护装置包括KA1、KA2均应启动。按照保护选择性的要求，应是靠近故障点k的保护装置KA2首先断开QF2，切除故障线路WL2。而KA1应立即返回，不至于断开QF1。,图6.5.9 过电流保护动作原理图,3过电流保护装置的动作原理和整定,（1）过电流保护动作电流的整定,（6-29）,式中 Iop继电器的动作电流；Krel保护装置的可靠系数，对DL型继电器取1.2，对GL型继电器取1.3；Kw保护装置的接线系数，三相式、两相式接线取1，两相差式接线取；Kre保护装置的返回系数，对DL型继电器取0.85，对GL型继电器取0.8；Ki电流互感器变比；IL.max线路的最大负荷电流，可取为(1.53)I30。,3过电流保护装置的动作原理和整定,（2）过电流保护的动作时限整定和配合,定时限过电流保护的动作时限整定和配合。为了保证前后两级保护装置动作的选择性，在后一级保护装置的线路首端k点发生三相短路时，前一级保护的动作时间应比后一级保护的动作时间要大一个时间差，对于定时限保护装置，一般取0.5s。反时限过电流保护的动作时限整定和配合。为了保证各保护装置动作的选择性，反时限过电流保护装置也应该按照阶梯原则来选择。对反时限过电流保护装置，t 一般取0.7s。,3过电流保护装置的动作原理和整定,（2）过电流保护的动作时限整定和配合,（3）过电流保护装置的灵敏度,1.5,（6-37）,式中 被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路 电流。,3过电流保护装置的动作原理和整定,（2）过电流保护的动作时限整定和配合,（4）越级跳闸的处理,如果是W L2的保护装置动作，断路器QF2拒绝跳闸造成越级，则应在拉开拒跳断路器QF2两侧的隔离开关后，将其他非故障线路送电；如果是因为WL2的保护装置未动作造成越级跳闸，则应将各线路断路器断开，合上越级跳闸的断路器QF1，再逐条线路试送电，发现故障线路后，将该线路停电，拉开断路器两侧的隔离开关，再将其他非故障线路送电；如果是保护装置动作，断路器QF2跳闸，则应拉开断路器QF2两侧的隔离开关，最后再查找保护装置动作的原因。,线路过电流保护,4定时限和反时限过电流保护的比较,定时限过电流保护的优点是：动作时间准确，容易整定。而且不论短路电流大小，动作时间是一定的，不会因短路电流小而动作时间长。定时限过电流保护的缺点是：继电器数目较多，接线比较复杂。在靠近电源处短路时，保护装置的动作时间太长。反时限过电流保护的优点是：可采用交流操作，接线简单，所用保护设备数量少，因此这种方式简单经济，在工厂供电系统中的车间变电所和配电线路上用得较多。反时限过电流保护的缺点是：整定、配合较麻烦，继电器动作时限误差较大，当距离保护装置安装处较远的地方发生短路时，其动作时间较长，延长了故障持续时间。,工厂高压线路继电保护,例5.1 如图5.14所示，某厂10kV供电线路，保护装置接线方式为两相式接线。已知WL2的最大负荷电流为57A，TA1的变比为150/5，TA2的变比为100/5，继电器均为DL-11/10型电流继电器。已知KA1已整定，其动作电流为10A，动作时间为1s。k-1点的三相短路电流为500A，k-2点的三相短路电流为200A。试整定保护装置KA2的动作电流和动作时间，并检验其灵敏度。,工厂高压线路继电保护,例5.1 如图5.14所示，某厂10kV供电线路，保护装置接线方式为两相式接线。已知WL2的最大负荷电流为57A，TA1的变比为150/5，TA2的变比为100/5，继电器均为DL-11/10型电流继电器。已知KA1已整定，其动作电流为10A，动作时间为1s。k-1点的三相短路电流为500A，k-2点的三相短路电流为200A。试整定保护装置KA2的动作电流和动作时间，并检验其灵敏度。,解：（2）整定KA2的动作时间。保护装置KA1的动作时限应比保护装置KA2的动作时限大一个时间阶段，取，因为KA1的动作时间是1s，所以KA2的动作时间为。,例5.1 如图5.14所示，某厂10kV供电线路，保护装置接线方式为两相式接线。已知WL2的最大负荷电流为57A，TA1的变比为150/5，TA2的变比为100/5，继电器均为DL-11/10型电流继电器。已知KA1已整定，其动作电流为10A，动作时间为1s。k-1点的三相短路电流为500A，k-2点的三相短路电流为200A。试整定保护装置KA2的动作电流和动作时间，并检验其灵敏度。,解：（3）KA2的灵敏度校验。KA2保护的线路WL2末端k-2点的两相短路电流为其最小短路电流，即,由此可见，灵敏度满足要求。,工厂高压线路继电保护,电流速断保护,1电流速断保护的组成及整定,图6.5.10 电流速断保护的原理图,工厂高压线路继电保护,电流速断保护,1电流速断保护的组成及整定,图6.5.11 线路电流速断保护的保护区,工厂高压线路继电保护,电流速断保护,1电流速断保护的组成及整定,电流速断保护的动作电流必须按躲过它所保护线路末端在最大运行方式下发生的三相短路电流来整定。,（6-40）,式中 Iqb速断保护动作电流；Krel可靠系数，对DL系列电流继电器可取1.21.3，对GL系列电 流继电器可取1.41.5；Ik.max被保护线路末端短路时的最大短路电流。,图6-31 线路电流速断保护动作电流整定及其保护区和死区说明图 前一级保护躲过的最大短路电流 前一级保护整定的一次动作电流,工厂高压线路继电保护,电流速断保护,2电流速断保护的“死区”及其弥补,由于电流速断保护的动作电流是按被保护线路末端的最大短路电流来整定的，因而其动作电流会大于被保护范围末端的短路电流，这使得保护装置不能保护全段线路，出现一段“死区”。速断保护只能保护线路的一部分，而不能保护线路的全长。为了弥补死区得不到保护的缺点，在装设电流速断保护的线路上，必须配备带时限的过电流保护。在电流速断的保护区内，速断保护为主保护，过电流保护为后备保护；而在电流速断保护的死区内，过电流保护为基本保护。,工厂高压线路继电保护,电流速断保护,例5.2 试整定例5.1中KA2继电器的速断电流，并校验其灵敏度。解：（1）速断电流的整定。按式（6-40），电流速断保护装置继电器的动作电流为,（2）校验保护灵敏度。KA2保护的线路WL2首端k-1点的两相短路电流为,由此可见，KA2的速断保护的灵敏度基本满足要求。,工厂高压线路继电保护,单相接地保护,1绝缘监察装置,绝缘监察装置是利用单相接地后出现零序电压而发出信号的，在工厂供电系统中常用三相五芯柱式电压互感器或三只三绕组单相电压互感器作中性点不接地系统的绝缘监测装置，其接线如图所示。,图6.5.12 绝缘监察装置原理图,工厂高压线路继电保护,单相接地保护,2零序电流保护装置,系统正常运行时，各相电流对称，电流继电器线圈电流为零，继电器不动作，当出现单相对地短路故障时，产生零序电流，继电器动作并发出信号。,图6.5.13 由三个电流互感器构成的零序电流过滤器,工厂高压线路继电保护,单相接地保护,2零序电流保护装置,在三相对称运行以及三相和两相短路时，二次侧三相电路电流矢量和为零，即没有零序电流，继电器不动作。当发生单相接地时，有零序电流通过，此时在二次侧感应出电流，使继电器动作发出信号。,图单相接地保护的零序电流互感器,1-零序电流互感器(其环形铁心上绕二次绕组，环 氧树脂浇注)2-电缆 3-接地线 4-电缆头 KA-电流继电器,工厂高压线路继电保护,线路过电流保护,5线路的过负荷保护,过负荷保护其动作电流整定,图6.5.15 线路的过负荷保护线路图,（6-44）,式中 I30所保护线路的计算电流。,动作时间一般为1015s.,电力变压器保护装置的设置,1变压器易产生的故障和不正常工作状态,变压器故障及不正常工作状态,变压器故障,不正常工作状态,内部故障线圈的相间短路、匝间或层间短路、单相接地短路以及烧坏铁心等。,外部故障套管及引出线上的短路和接地。,过负荷、温升过高以及油面下降超过了允许程度等。,6.6电力变压器的继电保护,电力变压器的继电保护,电力变压器保护装置的设置,2变压器的保护装置,根据长期的运行经验和有关的规定，对于高压侧为610kV的车间变电所主变压器应装设以下几种保护装置：（1）带时限的过电流保护装置。（2）电流速断保护装置。（3）瓦斯保护装置。（4）过负荷保护装置。（5）温度保护装置。,变压器的继电保护,1变压器的过电流保护,变压器过电流保护动作电流整定,式中 IL.max(1.53)I1N.T；I1N.T变压器一次侧的额定电流。,其动作时间也按“阶梯原则”整定，与线路过电流保护完全相同。对车间变电所来说，其动作时间可整定为最小值（0.5s）。灵敏度按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路电流换算到高压侧来校验。,变压器的继电保护,1变压器的过电流保护,变压器过电流保护动作跳闸，应作如下检查和处理：（1）检查母线及母线上的设备是否有短路；（2）检查变压器及各侧设备是否短路；（3）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作；（4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路；（5）如是母线故障，应视该站母线设置情况，用倒母线或转带负荷的方法处理；（6）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器；（7）试送良好，应逐路检查故障线路。,变压器的继电保护,2变压器的电流速断保护,变压器电流速断保护主要是对变压器的内部故障，如相间短路等进行保护。动作电流整定计算公式,式中 Ik.max 变压器低压侧母线的三相短路电流换算到高压侧的穿越电流值。灵敏度按保护装置安装处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流值来校验。要求Sp1.5。,3.变压器的单相接地短路保护,当变压器低压侧出现单相对地短路时，短路电流很大，应设置保护装置动作于跳闸。变压器高压侧装设的过电流保护的灵敏度往往达不到要求。一般可用变压器低压侧装设：三相均带过电流脱扣器的自动空气开关 低压侧三相装设熔断器 变压器低压侧中性点引出线上装设专门的零序电流保护 改两相两继电器式接线为两相三继电器式接线、三相三继电器式接线等。,图 变压器的零序电流保护,图所示为变压器的零序电流保护原理电路，保护装置由零序电流互感器和过电流继电器组成，当变压器低压侧发生单相接地短路时，零序电流经电流互感器使电流继电器动作，断路器跳闸，将故障切除。,变压器的继电保护,4变压器的过负荷保护,过负荷保护动作电流整定计算公式,I1N.T变压器一次侧的额定电流，动作时间取1015s。,图6-35 电力变压器定时限过电流保护、电流速断保护和过负荷保护综合电路图,取，而,例6-6 某车间变电所装有一台10/0.4kV、1000kVA的变压器。已知变压器低压侧母线的三相短路电流 kA，高压侧继电保护用电流互感器变流比为100/5A，继电器采用GL-15/10型，接成两相两继电器式。试整定该继电器的动作电流、动作时限和速断电流倍数。解：(1)过电流保护动作电流的整定,故其动作电流,动作电流整定为9A。(2)过电流保护动作时限的整定 考虑到车间变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时间整定为0.5s。(3)电流速断保护速断电流倍数的整定,取，而，故其速断电流,因此速断电流倍数整定为,变压器差动保护的保护范围是变压器两侧电流互感器安装地点之间的区域。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。,5变压器的差动保护,变压器的继电保护,变压器的继电保护,5变压器的差动保护,1).变压器差动保护的工作原理。,在变压器正常工作或保护区域外部发生短路故障时，电流互感器二次侧电流同时增加，流入继电器的动作电流也是为零，或仅为变压器一、二次侧的不平衡电流，不平衡电流小于继电器动作电流，故保护装置不动作。,当变压器差动保护范围内发生故障时，在单电源的情况下，流入继电器回路的电流，如图（b）所示。此时继电器回路的电流大于其动作电流，保护装置动作，使QF1、QF2同时跳闸，切除变压器。,2)变压器差动保护中不平衡电流产生的原因和减小措施（1）变压器联结组引起的不平衡电流（2）电流互感器变比引起的不平衡电流（3）变压器励磁涌流引起的不平衡电流 此外，变压器两侧电流互感器的型号不同，有载调压变压器分接头电压的改变也会在差动回路中产生不平衡电流。综上所述，产生不平衡电流的原因很多，可以采取措施最大程度地减小不平衡电流，但不能完全消除.,5变压器的差动保护,3)差动保护动作电流整定差动保护基本侧的一次侧动作电流应满足下面三