[其它]第六章 继电保护.ppt
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1、,第六章 工厂供电系统的过电流保护,-,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用电系统中,其保护功能很多,而且是实现供电系统自动化的基础,因此将予以重点介绍。,第一节 过电流保护的任务和要求,(一)、过电流装置的类型和任务,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。,熔断器保护 适用于高低压供电系统。由于其装置简单经济,所以,在供电系统中应用特别广泛;但是其断流能力较小,选择性较差,且其熔体熔断后要更换熔体才能恢复供电,因此,在供电要求可靠性高的场所不宜采用。(简单、经济),低压断路器保护 又称
2、低压自动开关保护,适用于要求供电可靠性较高和操作灵活方便的低压供配电系统中。(供电可靠性较高、操作灵活),继电保护 适用于要求供电可靠性较高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供配电系统中。(自动化程度较高的场所),熔断器保护和低压断路器保护都能在过负荷和短路时动作,断开电路,以切除过负荷和短路部分,而使系统的其它部分恢复正常运行,但熔断器大多主要用于短路保护;而低压断路器除了可作过负荷和短路保护外,有的还可作低电压或失压保护。,继电器保护装置在过负荷时动作,一般只发出报警信号,引起值班人员注意,以便及时处理,只有过负荷危及人身或设备安全时,才动作于跳闸;而在发生短路故障时,则要求有选择性
3、地动作于跳闸,将故障部分切除。,(一)基本任务(1)在电气元件发生故障时,作用于断路器跳闸,切除故障元件。(2)在电气元件异常运行时,及时发出报警信号。,一、继电保护装置的任务及要求,继电保护装置的原理框图,电流或电压,报警或跳闸,1.选择性 2.速动性 3.可靠性 4.灵敏度,离故障元件最近的保护装置动作,而供电系统的其它部分仍然正常运行。,应尽快地动作,切除故障元件。,不应拒动;也不应误动。,表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。,在GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范中,对继电保护装置的灵敏度都有一个最小值的规定。,保护装置一次动作电流,保
4、护区的最小短路电流,(二)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。,QF2动作,k点故障,(2)速动性 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。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。,(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
5、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。,(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性,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。以过电流保护为例,灵敏系数表示为:,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。,第二节 熔断器保护,一、熔断器在供配电系统中的配置 熔断器在供配电系统中的配置,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
6、量要尽量少。,必须注意:在低压系统中的PE线和PEN线上,不允许装设熔断器。,图6-1 熔断器在低压配电系统中的合理配置示例,二、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,熔体额定电流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,熔体额定电流还应躲过线路的尖峰电流以使熔体在线路正常运行时也不致熔断,即,熔断器保护还应于被保护的线路相配合,使之不致发生因过负荷和短路引起绝缘导线或电缆过热起燃而熔体不熔断的事故,因此还应满足条件,为绝缘导线和电缆的允许载流量;为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷倍数,(二)保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择,式中 为变压器的额定
7、一次电流,上式考虑了以下三个因素:熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流。油浸式变压器的正常过负荷,在室内可达20%,室外可达30%。熔体电流要躲过来自变压器低压侧的电动机自启动引起的尖峰电流。熔体电流要躲过变压器自身的励磁涌流。,(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电流很小,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,三、熔断器保护灵敏度的检验,注:表中K值适用于符合IEC标准的一些新型熔断器如RTl2、RTl4、RTl5、NT等型熔断器。对于老型熔断器,可取K=47,即近似地按表中熔断时间为5s的熔断器来取值。,四、熔断器的选择与
8、校验,选择 熔断器时应满足下列条件:,1)熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压。,2)熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流,3)熔断器的类型应符合安装条件及被保护设备的技术要求。,熔断器还必须进行断流能力的校验。,限流式(RM、RT0等),非限流式(RW4、RM10):,断流能力有上下限(跌开式):,五、熔断器之间的选择性配合,要求线路在发生故障时,靠近故障点的熔断器首先熔断,切断故障部分。,第三节 低压断路器保护,一、低压断路器在低压配电系统中的配置,1、单独接低压断路器或低压断路器刀开关的形式,2、低压断路器与磁力启动器或接触器配合的方式,3、低压断路器与熔断器配合的方式。,二、
9、低压断路器脱扣器的选择和整定,(一)、低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择 脱扣器额定电流,(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,(2)短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定,(3)长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定,动作时间:反时限最长1-2h,(4)过流脱扣器与被保护线路的配合要求,取1.2 动作时间 0.2s,0.4s,0.6s,瞬时、短延时取4.5,长延时取1,爆炸性,粉尘取0.8,万能式 1.35 塑壳式 22.5,1.1,(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:,(2)热脱扣器动作电流的整定:,取1.1
10、,四、低压断路器的选择与校验,1、选择低压断路器应满足的条件:,额定电压不低于保护线路的额定电压。额定电流不小于它所安装的脱扣器的额定电流。类型应符合安装、保护、操作方式的要求。,三、低压断路器过电流保护灵敏度的检验,2、低压断路器断流能力的校验:,动作时间0.02s以上(DW):分断电流,动作时间0.02s以下(DZ):,一般来说,要保证前后两级低压断路器之间能选择性动作,前一级低压断路器宜采用带短延时的过流脱扣器,后一级低压断路器则采用瞬时过流脱扣器。而且。动作电流也是前一级大于后一级,前一级的动作电流至少不小于后一级的动作电流1.2倍,即,五、前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的
11、选择性配合,(二)低压路断器与熔断器之间的选择性配合前一级低压断路器保护特性曲线:20%30%的负偏差后一级熔断器保护特性曲线:30%50%的正偏差,作业:思考题:6-1,6-2,6-3,6-5第一问习题:6-1,6-2,上次课小结: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1熔断器保护 适用于高低压供电系统。由于其装置简单经济,所以,在供电系统中应用特别广泛;但是其断流能力较小,选择性较差,且其熔体熔断后要更换熔体才能恢复供电,因此,在供电要求可靠性高的场所不宜采用。2低压断路器保护 又称低压自动开关保护,适用于要求供电可靠性较高和操作灵活方便的低压供配电系统中。3
12、继电保护 适用于要求供电可靠性较高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供配电系统中。供电系统对保护装置有下列基本要求1选择性 2速动性 3可靠性 4灵敏度,第四节 常用的保护继电器,一、概述,分类:电气继电器;非电气继电器。控制继电器,保护继电器。,保护继电器:按其在继电保护电路中的功能分:测量继电器;有或无继电器。测量继电器装设在继电保护电路中的第一级,用来反映被保护元件的特性量变化。有或无继电器是一种只按电气量是否再其工作范围内或者为零时而动作的电气继电器。,继电器:输入物理量达到规定值时,电气输出电路被接通或分断。,保护继电器 按其组成元件分,有机电型、晶体管型和微机型。机电型继电器
13、按其结构原理分:电磁式、感应式等 按其反映的物理量:电流继电器、电压继电器、功率继电器、瓦斯继电器。按其反映的数量变化分:过量继电器、欠量继电器。按其在保护装置中的用途分:启动继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器等。按其动作于断路器的方式分:直接动作式、间接动作式。按其在与一次电路的联系方式分:一次式继电器和二次式继电器。,KA电流继电器,KT时间继电器,Ks信号继电器,KM中间继电器,二、电磁式电流继电器和电压继电器,动作电流Iop线圈中的使继电器动作的最小电流。,返回电流Ire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。,返回系数,继电器的返回电流与继电器的动作电流之比,称为
14、继电器的返回系数,一般为0.8,越接近1越灵敏。,电磁式电流继电器的电流时间特性曲线具有“定时限特性”。,由时间继电器KT预先整定,动作电流由电流继电器KC预先整定,这种电流继电器的动作极为迅速,可认为是瞬时动作的,因此它是一种瞬时继电器。电压继电器多做成欠电压继电器,其动作电压,返回电压,返回系数 1;其值越接近于1,说明继电器越灵敏,一般为1.25。,三、电磁式时间继电器 电磁式时间继电器在继电保护装置中,用来使保护装置获得所要求的延时,它属于机电式有或无继电器,代表符号 KT工厂供电系统中常用的DS110、120系列,,四、电磁式信号继电器 KS 在继电保护装置中用来发出保护装置动作的指
15、示信号。,五、电磁式中间继电器 在继电保护保护装置中用作辅助继电器,六、感应式继电器 过电流保护,兼电流速断保护。,图6-13 GL-10、20系列感应式电流继电器的内部结构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;9-扇形齿轮;10-蜗杆;11-扁杆;12-继电器触点;13-时限调节螺杆;14-速断电流调节螺钉;15-衔铁;16-动作电流调节插销,图6-14 感应式电流继电器的转矩M1和制动力矩M21-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,电磁元件的作用使感应式继电器兼有“电流速断
16、特性”,如图所示bb/d曲线。,速断电流Iqb是指继电器线圈中的使电流速断元件动作的最小电流。速断电流Iqb与感应元件的动作电流Iop之比称速断电流倍数nqb。,感应式电流继电器的电流时间特性曲线具有“反时限特性”,如下图所示曲线 abc,这一特性是其感应元件所产生的。,反时限特性,反时限特性,第五节 工厂高压线路的继电保护,规定3-66KV线路:,相间短路保护、单相接地保护、过负荷保护,二、继电保护的接线方式,一、概述,(一)两相两继电器式 接线系数,二、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,三、继电保护装置的操作方式,操作电源:直流电源、交流电源,1、直接动作式,2
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