工厂供电技术学习情景5工厂变配电系统的保护.ppt

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1、技能目标：1.能根据工厂的图纸判断继电保护的类型2.能对工厂电力线路的继电保护进行整定3.能根据继电保护动作判断变压器的故障类型知识目标：1了解常用保护继电器和继电保护的接线方式2电力变压器继电保护的分析3掌握工厂610KV线路的继电保护,学习情景5 工厂变配电系统的保护,【任务描述】为了保证供配电的可靠性，在供配电系统发生故障时，必须有相应的保护装置将故障部分及时地从系统中切除，以保证非故障部分继续运行，或发出报警信号，以提醒运行人员检查并采取相就的措施。本次任务以工厂610KV线路保护为载体，首先熟悉工厂常用保护继电器，了解保护的要求，会对单端供电线路中的带时限过电流保护和速断保护进行整定

2、。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,任务5.1 电力线路继电保护及整定,【任务目标】技能目标：1.能对单端供电线路中的带时限过电流保护进行整定；2.能对单端供电线路中的速断保护进行整定。知识目标：1.了解继电保护的任务及要求；2.会分析线路保护的基本原理；,1.1.1变配电所的任务工厂变电所担负着从电力系统受电、经过变压、配电的任务。配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。可见，变配电所是工厂用电系统的枢纽。1.1.2变配电所的设置工厂变电所一般设置总降压变电所和车间变电所。而中小型的工厂不设总降压变电所，只有相应的车间变电所。为节省场地和建筑费用，工厂的配电所尽可能与车间变电所配

3、套合建。1.1.3变配电所位置的确定,任务5.1 电力线路继电保护及整定,5.1.1常用保护继电器1.保护装置的任务和基本要求（1）保护装置的任务当被保护线路或设备发生故障时，能自动迅速且有选择性地将故障元件从供电系统中切除，保证其它非故障线路迅速恢复正常运行，并且避免故障元件继续遭到破坏。当供电系统出现不正常运行状态时，根据保护装置的性能和运行维护条件，有的作用于信号（如变压器的过负荷保护轻瓦斯保护等），有的经过一段时间不正常状态不能自行消除时，作用于开关跳闸，将电路切断（如断路器、自动空气开关保护等）。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,5.1.1常用保护继电器1.保护装置的任务和基本要

4、求（2）保护装置的基本要求 保护装置应满足以下四个基本要求：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,2常用保护继电器,任务5.1 电力线路继电保护及整定,（1）电磁式电流继电器和电压继电器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。电流继电器的文字符号用KA，电压继电器的文字符号用KV。,（2）电磁式时间继电器电磁式时间继电器在继电保护装置中作为时限元件，使保护装置获得一定的延时。时间继电器的文字符号用KT。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,（3）电磁式中间继电器电磁式中间继电器在继电保护装置是为了扩大触点的数量和容量。中间继电器的文字符号用K

5、M。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,（4）电磁式信号继电器电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出指示信号。信号继电器的文字符号用KS。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,（5）感应式电流继电器感应式电流继电器它由两组元件构成：一组是延时动作元件，主要包括：线圈、带短路环的电磁铁及装在可偏转框架上的铝盘；另一组是瞬动元件，主要包括线圈、电磁铁和衔铁，另外还有动作指示的信号牌。其中线圈和电磁铁是两组线圈共用。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,5.1.2继电保护的接线方式 1.三相三继电器式接线（又称完全星形）,任务5.1 电力线路继电保护及整定,任务5.1 电力线路继电保护及整定,2

6、.两相两继电器式接线（又称不完全星形）,3.两相一继电器式接线（又称两相电流差）,任务5.1 电力线路继电保护及整定,任务5.1 电力线路继电保护及整定,4.接线系数,在三相三继电器式接线和两相两继电器接线中，=1；对于两相一继电器式接线：三相短路时，=；只有一相装电流互感器的两相短路时，=1；对于两相都装有电流互感器的两相短路时，=2。,5.1.3带时限的过电流保护1.保护的基本原理,任务5.1 电力线路继电保护及整定,任务5.1 电力线路继电保护及整定,2定时限过电流保护组成原理,任务5.1 电力线路继电保护及整定,3反时限过电流保护组成原理,任务5.1 电力线路继电保护及整定,4动作电流

7、整定动作电流:继电器动作的最小电流.过电流保护的动作电流整定，必须满足下面两个条件:应该躲过线路的最大负荷电流包括正常过负荷电流和尖峰电流,以免在最大负荷电流通过时误动作。保护装置的返回电流也应该躲过线路的最大负荷电流，以保证保护装置在外部故障切除后，能可靠地返回到原始位置，防止发生误动作。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,4动作电流整定,任务5.1 电力线路继电保护及整定,例5-1-1某高压线路的计算电流为100A，线路未端的三相短路电流为1200A。现采用GL15/10型电流继电器，组成两相一继电流差接线的相间短路保护，电流互感器变流比为320/5。试整定此继电器的动作电流。解取Kre

8、=0.8而Kw=取Krel=1.3，ILmax=2I30=2100A=200A。继电器的动作电流取为整数9A，即动作电流整定为9A。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,5过电流保护的动作时间整定按“阶梯原则”进行整定,对于定时限过电流保护，可取=0.5s；对反时限过电流保护，可取=0.7s。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,6过电流保护的灵敏度,过电流保护的灵敏度，按规定，应按线路末端的最小短路电流(可用两相短路电流来代替)来校验。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,5.1.4速断保护当过电流保护的动作时限超过1s时，应该装设电流速断保护。1.速断保护的组成和原理,任务5.1 电力线路

9、继电保护及整定,2.电流速断保护速断电流的整定电流速断保护的动作电流（即速断电流），应按躲过它所保护线路未端的最大短路电流（即三相短路电流）来整定.,任务5.1 电力线路继电保护及整定,3.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躲过线路末端的最大短路电流来整定的，因此在靠近线路末端的一段线路上发生的不一定是最大的短路电流(例如两相短路电流)时，电流速断保护装置就不可能动作，也就是说电流速断保护实际上不能保护线路的全长。这种保护装不能保护区域，就称为“死区”.为了弥补速断保护存在死区的缺陷，一般规定，凡装设电流速断保护的线路，都必须装设带时限的过电流保护。,任务5.1 电

10、力线路继电保护及整定,4.电流速断保护的灵敏度电流速断保护的灵敏度，按规定，应按其保护装置安装处(即线路首端)的最小短路电流(可用两相短路电流来代替)来校验。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,例5-1-3某10KV电力线路，装设电流速断保护。已知电流互感器的电流比为100/5，采用两相两继式接接线方式，继电器为DL型，线路的计算电流为65A，线路首端的短路电流为1.4A，线路末端的短路电流为500A，试对该速断保护进行动作电流的整定，并校验其灵敏度。解；速断动作电流的整定：灵敏度校验：满足保护灵敏度的要求。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,【任务实施】（1）学生分组：34人一组，指定组

11、长。工作始终各组人员尽量固定。（2）教师布置工作任务。学生阅读工作任务书，了解工作内容，明确工作目标，制定实施方案。（3）教师通过图片、实物或多媒体分析演示让学生了解线路保护的原理和接线，并根据线路电流进行动作电流整定，并观察保护动作现象。老师及时指导，指出问题。（4）对电流继电器的特性进行测试 分组测试电流继电器的动作电流、返回电流，并计算返回系数。,知识拓展 过电流保护提高灵敏度的措施低电压闭锁保护,当过电流保护灵敏系数达不到上述要求时，可采用低电压闭锁保护来提高灵敏度。(1)低电压闭锁的过电流保护,【学习小结】1保护装置的任务和基本要求是：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。2常用继电保护接

12、线方式：三相三继电器式接线、两相两继电器式接线、两相一两继电流差接线。3线路过电流保护动作电流应躲过线路的最大负荷电流进行整定，动作时间按阶梯原则进行整定，对于定时限过电流保护，时间级差取0.5s；对反时限过电流保护，时间级差取0.7s。4.线路速断保护动作电流的应按躲过它所保护线路未端的最大短路电流（即三相短路电流）进行来整定。5速断保护不能保护线路的全长，存在“死区”。,任务5.1 电力线路继电保护及整定,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,任务描述 电力变压器是企业供电系统中的重要电气设备，在运行中，可能会出现故障和不正常运行现象，这对企业的安全生产产生严重的影响。因此，必须根据

13、变压器的容量和重要程度装设合适的保护装置。变压器的故障有：内部故障和外部故障。内部故障主要有绕组的相间短路、匝间短路和单相接地，外部故障主要是变压器引出线上绝缘套管的故障。变压器的不正常运行主要有：外部短路引起的过电流，长时间过负荷和油面降低及油温升高。因此本次任务主要是以工厂车间变电所主变压器保护为载体，了解变压器常用的保护及各保护的基本原理，根据给定电力变压器的容量、运行方式和使用环境确定电力变压器的保护方式，并会对变压器保护中的过电流保护和速断保护进行整定。,【任务目标】技能目标：1.能根据变压器的容量和重要程度确定所须装设的保护装置；2.能根据保护装置动作情况对变压器的故障进行判断；3

14、.能对变压器的过电流保护和速断保护进行整定。知识目标：1了解变压器常用保护及保护的基本原理；2.掌握变压器保护的配置原则；3.了解微机保护的基本原理,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,5.2.1变压器的瓦期保护 变压器的瓦斯保护是保护油浸变压器内部故障的一种基本保护。瓦斯继电保护的主要元件是瓦斯继电器，它装在变压器的油箱和油枕之间的联通管上。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,1.瓦斯保护的作用与原理 当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的气体致使油面下降，上油杯因其中盛有剩余的油使其力矩大于平衡锤的力矩而降落，从而使上触点

15、接通，发出报警信号，这就是轻瓦斯动作。当变压器油箱内部发生严重故障时，由于故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕，在油流经过瓦斯继电器时，冲击挡板，使下油杯降落，从而使下触点接通，直接动作于跳闸。这就是重瓦斯动作。,2变压器瓦斯保护的接线,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,5.2.2变压器的过电流保护、速断保护及过负荷保护,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,1变压器过电流保护的动作电流、动作时间的整定与电力线路过电流保护基本相同 2变压器速断保护动作电流的整定 变压器电流速断保护的动作电流按躲过低压母线三

16、相短路电流来整定。也存在“死区”。3.变压器的过负荷保护,动作时间一般取1015S。,例5-2-1 某降变压电所装有一台100.4kV、1000kVA的电力变压器。已知变压器低压母线三相短路电流为13kA，高压侧继电保护用电流互感器电流比为1005，继电器采用GL-25型，接成两相两继电器式。试整定该继电器的反时限过电流保护的动作电流、动作时间及电流速断保护的速断电流倍数。解（1）过电流保护的动作电流整定动作电流整定为9A。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,（2）过电流保护动作时间的整定 考虑此为终端变电所的过电流保护，故其10倍动作电流的动作时间整定为最小值0.5s。（3）电流速

17、断保护速断电流的整定速断电流倍数整定为,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,5.2.3变压器的差动保护 变压器差动保护，主要是用来保护变压器内部及引出线和绝缘套管的相间短路。1.变压器差动保护的基本原理 将变压器两侧的电流互感器同极性串联起来，使继电器跨接在两联线之间，于是流入差动继电器的电流就是两侧电流互感器二次电流之差，即,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,变压器差动保护的工作原理是：（1）正常工作或外部故障时，流入差动继电器的电流为不平衡电流，在适当选择好两侧电流互感器的变比和接线方式的条件下，该不平衡电流值很小，并小于差动保

18、护的动作电流，故保护不动作；（2）在保护范围内发生故障，流入继电器的电流大于差动保护的动作电流，差动保护动作于跳闸。因此它不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上进行配合，可以构成无延时速断保护。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,变压器纵差保护动作电流的整定（1）应躲过变压器差动保护区外短路时出现的最大不平衡电流；（2）应躲过变压器励磁涌流；(3)动作电流应大于变压器最大负荷电流。,5.2.4变压器保护的配置变压器一般应装设下列保护：(1)防御变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护(2)防御变压器绕组和引线的多相短路、中性点直接接地电网

19、侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路的纵差动保护或电流速断保护。(3)防御外部相间短路并作瓦斯保护和纵差动保护（或电流速断保护）后备的过电流保护（或复合电压起动的过电流保护或负序电流保护。）(4)防御中性点直接接地电网中外部接地短路的零序电流保护。(5)防御对称过负荷的过负荷保护。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,1电力变压器的主保护电力变压器的主保护主要包括瓦斯保护、纵差保护及电流速断保护。按GB50062-1992规定，容量在800KVA及以上的油浸式变压器400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。容量在10000

20、KVA及以上的单独运行的变压器和6300KVA及以上的并列运行的变压器，应装设纵差保护。2电力变压器的后备保护 电力变压器的后备保护主要是用来防止变压器的外部短路并作为主保护的后备保护。后备保护主要有过电流保护，复合电压起动的过电流保护，零序电流保护，过负荷保护等。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,【任务实施】（1）学生分组：34人一组，指定组长。工作始终各组人员尽量固定。（2）教师布置工作任务。学生阅读工作任务书，了解工作内容，明确工作目标，制定实施方案。（3）教师通过图片、实物或多媒体分析演示让学生了解电力变压器保护的原理和接线，并根据给定电力变压器的容量、运行方式和使用环境确

21、定电力变压器保护的配置，并进行过电流保护、速断、过负荷动作电流整定，并观察动作现象。老师及时指导，指出问题。（4）对某10/0.4KV电力变压器的保护进行调查分组调查保护的配置，将结果记录在表5-2-1中。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,知识拓展一、微机综合保护装置微机综合保护装置是利用微型计算机或单片机来实现继电保护功能的一种自动装置，是用于测量、控制、保护、通讯一体化的一种经济型保护,具有精度高，灵活性大，可靠性高，测试和维护方便，易于实现综合自动化等功能，在我国电力系统中得到了广泛地应用。微机综合保护装置由硬件和软件两部分组成。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,

22、微机综合保护装置硬件电路基本组成,2.微机综合保护装置软件模块的基本结构,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,知识拓展二、备用电源自动投入装置1备用电源自动投入的基本原理,2对备用电源自动投入装置的基本要求（1）当工作电源失压或电压很低时，APD应将此电路切除，并随即将备用电源投入，以保证不间断供电。（2）工作电源因负荷侧故障被保护装置切除时或备用电源无电源时，APD均不应动作。（3）APD只应动作一次，以防止备用电源合闸到永久性故障上。（4）电压互感器的熔丝熔断或其刀开关拉开时，APD不应误动。（5）工作电源正常停电操作时，APD不能动作。

23、（6）APD动作时间应尽量短。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,3备用电源自动投入装置示例,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,知识拓展三、自动重合闸装置 当断路器因继电器保护装置动作或其它原因跳闸后，能自动重新合闸的装置，称为自动重合闸装置（ARD）。运行经验表明,电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂时性的。这些故障在断路器跳闸后，多数能很快地自行消除。例如雷击闪络或鸟兽造成的线路短路故障,往往在雷闪过后或鸟兽烧死以后,线路大多能恢复正常运行。因此,如采用自动重合闸装置使断路器自动重新合闸,迅速恢复供电,从而提高供电可靠

24、性，避免因停电而给国民经济带来巨大的损失。工厂一般只采用一次自动重合闸装置。,1电气一次自动重合闸的基本原理|,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,2对自动重合闸装置的基本要求（1）线路正常工作时，ARD应投入，当值班人员操作将断路器断开时，ARD不应动作；当值班人员手动合闸于永久性故障线路而保护装置将断路器跳闸时，ARD也不应动作。（2）除上述情况外，当断路器因保护装置或其它原因跳闸时，ARD均应动作。（3）ARD动作的次数应符合预先的规定（如一次重合闸只能动作一次）。（4）ARD动作时限应大于故障点灭弧并使周围介质恢复绝缘强度所需要的时间和断路器及操作机构恢复原状，准备好再次动作的

25、时间。一般为0.51S。（5）ARD动作后，应能自动复归，为下次动作作好准备。（6）ARD应与保护装置配合。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,【学习小结】1变压器的瓦斯保护是保护油浸变压器内部故障的一种基本保护。当变压器油箱内部发生轻微故障时，轻瓦斯动作，发出报警信号，当变压器油箱内部发生严重故障时，重瓦斯动作，直接动作于跳闸。2变压器过电流保护、速断保护的动作电流整定，与电力线路过电流保护基本相同。3变压器差动保护，主要是用来保护变压器内部及引出线和绝缘套管的相间短路。容量在10000KVA及以上的单独运行的变压器和6300KVA及以上的并列运行的变压器，应装设纵差保护。4.微机综合保护装置是利用微型计算机或单片机来实现继电保护功能的一种自动装置，微机综合保护装置由硬件和软件两部分组成。5.备用电源投入装置是在工作电源线路突然断电时,利用失压保护装置使该线路的断路器跳闸,而备用电源线路的断路器则在APD作用下迅速合闸,使备用电源投入运行,从而大大提高供电可靠性。6.自动重合闸装置是当一次线路上发生短路故障时,断路器跳闸，采用自动重合闸装置使断路器自动重新合闸,迅速恢复供电。,任务5.2 电力变压器继电保护的配置及整定,