供电系统继电保护

1、供电系统继电保护第二节第二节单端供电网络的保护单端供电网络的保护 所谓定时限，是指过电流保护的动作时限是固定的，与通过其上电流的大小无关。一、过电流保护一、过电流保护 当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，使断路器跳闸或给出报警信号，这种继电保护称为过电流保护。 定时限过电流保护定时限过电流保护 由电流继电器由电流继电器1KA与与2KA、时间继电器时间继电器KT和信号继电器和信号继电器KS组成。其中，组成。其中，1KA、2KA是测量是测量元件，用来判断通过线路电流是元件，用来判断通过线路电流是否超过预设值；否超过预设值；KT为延时元件，为延时

2、元件，它以适当的延时来保证装置动作它以适当的延时来保证装置动作有选择性；有选择性；KS用来发出保护动作用来发出保护动作的信号的信号 定时限过电流保护的原理图定时限过电流保护的原理图 (1) 定时限过电流保护的原理接线定时限过电流保护的原理接线 正常运行时，1KA、2KA、KT、KS的触点都是断开的，当被保护区故障或电流过大时，1KA或2KA动作，通过其触点起动时间继电器KT，经过预定的延时后，KT的触点闭合，将断路器QF的跳闸线圈YR接通，QF跳闸，同时起动了信号继电器KS，信号牌掉下，并接通灯光或音响信号。这样，不正常状态或故障被切除。 定时限过电流保护的展开图定时限过电流保护的展开图 为保

3、证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，为保证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，显然保护装置的起动电流必须整定得大于该线路上出现的最大负显然保护装置的起动电流必须整定得大于该线路上出现的最大负荷电流；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自起荷电流；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自起动电流作用下保护装置必须能够返回，其返回电流应大于负荷自动电流作用下保护装置必须能够返回，其返回电流应大于负荷自起动电流。一般情况下，负荷自起动电流大于最大负荷电流，因起动电流。一般情况下，负荷自起动电流大于最大负荷电流，因此往往以负荷自起动电流决定过电流保护的起动电流。此往

4、往以负荷自起动电流决定过电流保护的起动电流。 (2) 定时限过电流保护的工作原理定时限过电流保护的工作原理 定时限过电流保护的动作电流定时限过电流保护的动作电流 式中式中 Iop 继电器的动作电流（一次侧）；继电器的动作电流（一次侧）； 保护装置的可靠系数，保护装置的可靠系数，一般取一般取1.151.25 ； 自起动系数，由负荷性质及线路接线决定，一般取自起动系数，由负荷性质及线路接线决定，一般取1.53； Kre 保护装置的返回系数，保护装置的返回系数，工程上一般采用工程上一般采用0.850.95 ； 计算负荷电流。计算负荷电流。 reMstkkkkCIopIKkst.MkCI(3) 按选择

5、性要求整定过电流保护的动作时限按选择性要求整定过电流保护的动作时限 各级过电流保护中时间继电器KT的延时时限是按阶梯原则来整定的 定时限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，对于定时限保护装置，一般取般取0.5s（对于微机型过电流保护，对于微机型过电流保护，常

6、取常取0.35s）。 t(4) 过电流保护灵敏系数的校验过电流保护灵敏系数的校验 minkI)2(minkI定时限过电流保护的灵敏系数是以其保护末端最小短路电流与动作电流Iop之比ks来衡量，要求ks1.31.5。对于中性点不接地的供电系统，最小短路电流出现在最小运行方式下末端两相短路时的短路电流，故 skop)2(minkII= (1) 反时限过电流保护的原理接线反时限过电流保护的原理接线 2. 反时限过电流保护反时限过电流保护a) 原理图 b) 展开图(2) 反时限过电流保护的整定配合反时限过电流保护的整定配合 a) 短路点距离与动作时间的关系 b) 反时限动作特性曲线q 定时限过电流保护

7、的优点是：动作时间准确，容易整定。而且不论短路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。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。q 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。电源处短路时，保护装置的动作时间太长。q 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

8、统中的车间变电所和配电备数量少，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。线路上用得较多。q 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。长了故障持续时间。 3、定时限与反时限过电流保护的比较、定时限与反时限过电流保护的比较 二、电流速断保护二、电流速断保护 定时限过电流保护装置的时限一经整定便不能变动，如下图所示，当k3处发生三相短路故

9、障时，断路器QF3处继电保护动作时间必须经过 才能动作，达不到速动性的目的。为了减小本段线路故障下的事故影响范围，当过电流保护的动作时限大于0.7s时，便需设置反应电流增大而瞬时动作的电流保护即电流速断保护，以保证本段线路的短路故障能迅速地被切除。 02tt 具有电流速断和定时限过电流保护的原理线路图 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短路电流来整定。行方式下发生的短路电流来整定。 max.k)3(TAkxkop.kIkkkI式中式中 Iop.k速断保护动作电流；速断保护动作电流； kk 可靠系数，一般

10、可取可靠系数，一般可取1.21.3； 被保护线路末端短路时的最大短路电流。被保护线路末端短路时的最大短路电流。 (3)k maxI(2)k minIsk(2)k minopII 速断保护的灵敏度是在系统最小运行方式下保护安装处两相短路电流与其动作电流Iop之比，即=线路电流速断保护的保护区线路电流速断保护的保护区电流速断保护的“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

11、护全段线路，出现一段保护装置不能保护全段线路，出现一段“死区死区”。 速断保护只能保护线路的一部分，而不能保护线路的全长。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，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。护为基本保护。 定时限过电流保护与电流速断保护

12、配合的动作时间示意图例 某工厂10kV供电线路，已知计算负荷电流 =180A， =1.5，在最大运行方式下末端和始端的短路电流分别为 2300A， 4600A；在最小运行方式时， 2200A， 4400A，线路末端出线保护动作时间为0.5s，线路首端保护的继电器为非全星形联结，试整定该保护各个参数。 CIMstk(3)maxk1 I(3)maxk2I(3)mink1I(3)mink2I 解： 1) 过电流保护整定如下： MstkCI=1.5180A=270A，选用300/5A电流互感器，TAk=300/5=60。 保护动作一次侧电流 opIreMstkkkkCI381AA18085. 05 .

13、 12 . 1= 继电器1KA动作电流 =op.KITAkkkopIA603811=6.35A, 取6.5A=时间继电器的整定时限 (0.5+0.5)s=1sottt 保护灵敏度 skop)2(mink1II381220023515= 2) 因动作时限大于0.7s，需加速断保护装置，其整定计算如下：一次动作电流opI)3(maxk1kIkA230025. 1A2875= 继电器2KA的动作电流 op KIopTAkxIkkA2875601A9 .47=，取48A速断保护的灵敏度skop)2(mink2II2875440023325. 1= 三、低电压保护三、低电压保护低电压闭锁的过电流保护低电

14、压闭锁的过电流保护 定时限过电流保护的动作电流是按躲过最大负荷电流来整定的，在某些情况下可能满足不了灵敏度要求。为此，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。2. 用于电动机的低电压保护用于电动机的低电压保护 电动机采用低电压保护的目的是当电网电压降低到某一数值时，低电压保护动作，将不重要的或不允许自起动的电动机从电网切除，以保证重要电动机在电网电压恢复时顺利地自起动。 1) 在电网发生故障时往往伴随着电压暂时下降甚至消失，当故障切除后系统电压又恢复时，为了保证重要电动机此时能顺利自起动，对不重要和不准许自起动的电动机，可装设动作电压为(60%70%) UN、时限为0.51.5s的低电压保

15、护，即 KopUTVN)7 . 06 . 0(kU=2) 对于由于生产工艺或技术、安全的要求不允许“长期”失电后再自起动的电动机，可装设动作电压为(50%55%) UN、时限为(510)s的低电压保护。即Kop UTVN)55.05.0(kU=四、中性点非有效接地系统的单相接地保护四、中性点非有效接地系统的单相接地保护 用户供电系统采取中性点非有效接地方式，当发生单相接地时，流经故障点的电流IC由线路相对地的分布电容决定（IC为正常时每相对地电容电流的3倍），比负荷电流小得多，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对接于线电压上负荷的供电没有影响，因此在一般情况下允许系统再继续运行12h。但是，在

16、单相接地以后，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高到 倍，如果流过故障点的接地电流数值较大，就会在接地点产生间歇性电弧以致引起约3.5倍的过电压、损坏绝缘，故障有可能进一步扩大成为相间或两相对地短路。此时，应及时发出信号，以便工作人员查找发生接地的线路，采取措施予以消除；特别是，当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。 因此，根据中性点非有效接地系统发生单相接地时的特点，对供电系统应当装设绝缘监测装置，必要时还装设零序电流保护。 31. 绝缘监视装置绝缘监视装置 其利用供电系统单相接地后出现的零序电压给出信号。在中性点非有效接地的供电系统中，只要本级电压网络中发生单相接地故障，则在同一电压等级的所有母线上都将出现数值较高的零序电压。利用这一特点，在变电所的母线上一般装设网络单相接地的绝缘监视装置，它利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号，表明本级电压网络中出现了单相接地。 在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绝缘监视装置的绝缘监视装置的保护方法简单，但给出信号没有选择性，值班人员想判别出故障发生在哪一条线路上，还需要依次断开各条线路来寻找。若断开某线路时接地信号能消