第六章继电保护、1

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。 第一节第一节 过电流保护的任务和要求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

2、济） 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。 （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

3、生短路故障时，则要求有选择性地动作于跳闸，将故障部分切除。二、对保护装置的基本要求选择性速动性可靠性灵敏度1 .min.OPKPIIS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。 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30IIFEN 熔体额定电流还应躲过线路的尖峰电流以使

4、熔体在线路正常运行时也不致熔断，即pkFENII 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alOLFENIKI 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 alIOLK(二) 保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择TNFENII1)0 .25 .1 (式中 为变压器的额定一次电流 TNI1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

5、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KIISFENkP.min. 熔体额定电流 410A 1632A 4063A80200A 250500A 5s 4.5 5 5 6 7 熔断时间 0.4s 8 9 10 1l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、熔断器的选择与校验选择 熔断器时应满足下列条件：1

6、)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）)3( IIoc非限流式（RW4、RM10）：)3(shocII断流能力有上下限（跌开式）：)2(min.KocII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、

7、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 30.IIORN （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pkrelOPIKI)0(（2）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定pkrelopIKI)5(（3）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定30)(IKIrellop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 relKOPOLalIKI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 22.5relK

8、relK1.1（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： 30.IITRN（2）热脱扣器动作电流的整定： .30OP TRrelIKIrelK取1.1 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KIISopkPmin.3.1K 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 )3(KOCII动作时间0.02s以下（DZ）： )3(shOCII)3(shocii 一般来说，要保证

9、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212 . 1OPOPII五、前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合（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

10、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1 .min.OPKPIIS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

11、：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

12、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 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 表示。 OPI 使 过电流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 表示。 继电器的返回电流与继电器的动作电流之比，称为继电器的返回系数一般为0.8，越接近1越灵敏。 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

13、为1.25。OPUreUOPrereUUK 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。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12IIKKAW二、两相一继电器式（差接式） （主

14、要用于高压电动机保护） 接线系数 123).().().()3(CBWBAWCAWWKKKK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、“去分流跳闸”的操作方式 四、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。 （一）、定时限过电流保护装置的组成和原理 定时限过电流保护装置的原理电路如下图所示

15、，其中图a为集中表示的原理电路图，称为接线图，这种图的所有电器的组成部件是各自归总在一起的。图b为分开表示的原理电路图，称为展开图，这种图的所有电器的组成部件按各部件所属回路来分开绘制。从原理分析的角度来说，展开图简明清晰，在二次回路中应用最为普遍。 （二）、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。当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA动作，经过一定延时后(反时限特性)。其常开触点闭合，常闭触点断开，这时断路器QF因其跳闸线圈YR被“去分流”而跳闸，切除短路故障。在继电器KA去分流跳闸的同时，其信号牌掉下，指示保护装置已经动作。在短

16、路故障切除后，继电器自动返回，其信号牌可利用外壳上的旋钮手动复位。要求，继电器这两对触点的动作程序必须是常开触点先闭合，常闭触点后断开的转换触点。 （三）、过电流保护动作电流的整定 带时限过电流保护(含定时限和反时限)的动作电流，应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)，以免保护装置误动作；其返回电流，也应躲过线路的最大负荷电流，否则保护装置还可能发生误动作。如图所示。 a)电路b)定时限过电流保护的时限整定说明C)反时限过电流保护的时限整定说明四、过电流保护动作时限的整定 过电流保护的动作时限，应按“阶梯原则”进行整定，以保证前后两级保护装置动作的选择性，在后一级保护装置所保

17、护的线路首端(如图前页所示线路中的k点)发生三相短路时，前一级保护的动作时间t1应比后一级保护中最长的动作时间t2大一个时间级差t，如图b和C所示，即 t1t2+ t 这一时间级差t，应考虑到前一级保护动作时间可能发生的负偏差(提前动作)，考虑后一级保护动作时间可能发生的正偏差(延后动作)，还要考虑保护装置特别是GL型感应式继电器动作时具有的惯性误差。为了确保动作选择性，还应考虑一个保险时间。 （五）过电流保护的灵敏度5 . 1)2(min.opiKWpIKIKS六、提高过电流保护灵敏度的措施低电压闭锁 定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较 定时限过电流保护的优点是：动作时间比较精确，整定

18、简便，且动作时间与短路电流大小无关，不会因短路电流小而使故障时间延长。但缺点是：所需继电器多，接线复杂，且需直流操作电源，投资较大。此外，越靠近电源处的保护装置，其动作时间越长，这是定时限过电流保护共有的一大缺点。 反时限过电流保护的优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，加之可采用交流操作，因此相当简单经济，投资大大降低，故它在中小工厂供电系统中得到广泛的应用。但缺点是：动作时限的整定比较麻烦，而且误差较大；当短路电流小时，其动作时间可能相当长，延长了故障持续时间；同样存在越靠近电源、动作时间越长的缺点。 五、电流速断保护 带时限的过电流保护，有一个明显的缺点，就是越靠近电源

19、的线路过电流保护，其动作时间越长，而短路电流则是越靠近电源越大，其危害也更加严重。因此规定，在过电流保护动作时间超过0.50.7s时，应装设瞬动的电流速断保护装置，如图所示。 线路的定时限过电流保护和电流速断保护电路图六、有选择性的单相接地保护 在小接地电流的系统中，若发生单相接地故障时，只有很小的接地电容电流，而相间电压不变，因此可暂时继续运行。但是，由于非故障相的对地电压要升高为原来对地电压的根号3倍，对线路绝缘是一种威胁，如果长期下去，可能引起非故障相的对地绝缘击穿而导致两相接地短路。在发生单相接地故障时，必须通过无选择性的绝缘监视装置或有选择性的单相接地保护装置，发出报警信号，以便运行

20、值班人员及时发现和处理。 单相接地保护又称零序电流保护，它利用单相接地所产生的零序电流使保护装置动作。当单相接地危及人身和设备安全时，则动作于跳闸,如图所示。 其原理如下:如果电缆WL1的A相发生接地故障，A相不存在对地电容电流，B相和C相有对地电容电流。电缆WL2和WL3也只有B相和C相有对地电容电流。所有这些对地电容电流都要经过接地故障点。故障电缆A相芯线上流过所有电容电流之和，且与同一电缆的其他完好的B相和C相芯线及其金属外皮上所流过的电容电流恰好抵消，而除故障电缆外的其他电缆的所有电容电流I3I6则经过电缆头接地线流入地中。接地线流过的这一不平衡电流(零序电流)就要在零序电流互感器TA

21、N的铁心中产生磁通，使TAN的二次绕组感应出电动势，使接于二次侧的电流继电器KA动作，发出报警信号。必须强调：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心，否则接地保护装置不起作用,如图所示。 七、线路的过负荷保护 线路的过负荷保护只对可能经常出现过负荷的电缆线路才装设，如图所示。第六节 电力变压器的继电保护 规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地侧的单相接地短路；绕组的匝间短路；外部短路引起的过电流；中性点直接接地系统中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；过负荷；油面降低；变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。不同容量、不同使用地点的变压器装设的保护装置不同，见规程规定，下面主要介绍变压器的瓦斯保护。 瓦斯保护称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的相当灵敏的保护装置，瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器(又称气体继电器KG)，它装设在油浸式变压器的油箱与油枕之间的联通管中部。1、在变压器正常运行时，瓦斯继电器的容器内包括其中的上下开口油杯，都是充满油的；而上下油杯因各自平衡锤的作用而升起，如图a所示。此时上下两对触点