第六章 工厂供电系统的过电流保护2.ppt

1、工厂供电，武汉理工大学自动化学院，工厂供电，简介工厂供电和电力系统的基本知识电力负荷及其短路电流的计算和计算，工厂变电所工厂供电系统及其一次系统的过流保护实验，工厂供电，第六章工厂供电系统的过流保护。 6.1过流保护的任务和要求6.2常用保护继电器6.3工厂高压线路的继电保护6.1过流保护的任务和要求为了保证工厂供电系统的安全可靠运行，防止过载和短路造成的过流对系统的影响，工厂供电系统中安装了不同类型的过流保护装置。 1.过流保护的类型和任务工厂供电系统的过流保护装置包括熔断器保护、低压断路器保护和继电器保护。熔断器保护适用于高低压供电系统。由于其简单、经济，被广泛应用于供电系统中。但是，它的

2、断电能力小，选择性差，熔化后需要更换熔体，所以不能快速恢复供电，不应该用在对供电可靠性要求高的场合。低压断路器保护(低压自动开关保护)适用于要求供电可靠性高、操作灵活方便的低压供电系统。继电保护适用于要求供电可靠性高、操作灵活方便，特别是自动化程度高的高压供电系统。第二，继电保护的基本要求，选择性：当保护装置动作时，只有故障元件才从电力系统中移除，从而使停电范围最小化，并保证系统的非故障部分最大限度地继续运行。快速动作：继电保护装置应尽快将故障元件从电网中移除。图6-2电力系统继电保护选择性描述图，灵敏度：指保护装置反映其保护范围内故障或异常运行情况的能力。保护装置的灵敏度通常用灵敏度系数Ks

3、来衡量。对于响应故障而增加参数的保护(如过流保护)，可靠性：指保护装置在移动时不能拒绝移动；当你不应该移动的时候，不要错误地移动。1.概述，继电器是一种自动电器，当其输入物理量(电量或非电量)达到规定值时，其电气输出电路接通或断开。根据其用途，有两类：控制继电器和保护继电器。自动控制电路采用控制继电器，继电保护电路采用保护继电器。保护继电器按其组成分为有机电气型、晶体管型和微机型。机电继电器根据其结构原理可分为电磁继电器和感应继电器。测量部分：输入被保护对象的相关信号，并与给定的设定值进行比较，判断保护是否动作；逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输出逻辑状态、发生顺序或其组合，进行逻

4、辑判断，确定保护装置是否动作；执行部分：根据逻辑部分的判断，执行保护装置承担的任务(跳闸或信号)。2.过流保护的基本原理，图6-4过流保护KA-电流继电器KT-时间继电器KS-信号继电器KM-中间继电器、电磁继电器(DL型)、1电磁电流继电器接线图，结构：如图6-5所示。工作原理：当电流IK通过继电器线圈时，电磁铁产生的电磁力Fem为：当电磁力Fem大于弹簧的反作用力Fsp和摩擦力Ffr时，继电器将动作。图6-5电磁电流继电器的结构图1线圈2电磁铁3钢舌4静触点5动触点6起动电流调节旋转杠杆7刻度盘(铭牌)8轴承9反作用弹簧10旋转轴3电磁电流继电器和电压继电器，因此，继电器运行的必要条件是：

5、Fem Fsp Ffr，运行cu调节继电器动作电流的方法如下：(1)改变继电器线圈NK的匝数(逐步调节)；调节反作用弹簧的松紧，即调节Fsp(平滑调节)；调整电枢和电磁铁之间的气隙长度，即调整Rm。返回电流：能使继电器返回其原始位置的最大电流称为继电器的返回电流，用Ire表示。K返回系数：指返回电流与继电器工作电流的比值，用Kre表示，即继电器工作后，通过减小IK，继电器可以返回到原来的位置。继电器返回的必要条件是：Fsp Fem Ffr，Kre1，通常要求Kre=0 . 80 . 9；图6-6 DL-10系列电磁电流继电器a)DL-11型b)DL-12型c)DL-13型d)集中图形符号e)独

6、立图形符号KA1-2常闭(断开)触点KA3-4常开(闭合)触点，2个电磁电压继电器，它们的结构和工作电压：能使继电器工作的最高电压，称为继电器的工作电压，用Uop表示。返回电压：能使继电器返回原来位置的最低电压，称为继电器的返回电压，用Ure表示。K返回系数：指继电器返回电压与工作电压之比。说明：低压继电器的回路系数Kre1一般为1.25。时间继电器功能：使保护装置获得一定的延时，保证保护装置动作的选择性。图6-7 ds-110和120系列时间继电器1线圈的内部结构；2-电磁铁；3-活动铁芯；4-回位弹簧；5，6-瞬时静态接触；7-绝缘棒；8-瞬时移动接触；9-压杆；10-配重；11-摆动夹板

7、；12扇形齿轮；13-传动齿轮；14-主动接触；15-主要静态接触；16-动作时限刻度盘；17-拉簧；18弹簧张力调节机构；19-摩擦离合器；20-主齿轮；21-小齿轮；22制动轮；23，24-时钟机构的传动齿轮，4。时间继电器，信号继电器的功能：在各保护装置的电路中，作为保护动作的指示信号，提醒操作人员。图6-9 dx-11信号继电器1线圈内部结构；2-电磁铁；3-弹簧；4-电枢；5-信号板；6-玻璃窗孔；7-复位旋钮；8-移动触点；9-静态接触；10端子，5。信号继电器，中间继电器：的作用，以扩大保护装置出口处继电器触点的数量和容量；使触点闭合或断开，延迟时间很短(0.40.8秒)；通过继

8、电器的自我维护，满足保护装置的需要。图6-11 dz-10系列中间继电器1线圈内部结构；2-电磁铁；3-弹簧；4-电枢；5-移动触点；6，7-静态接触；8-连接线；9-接线端子；10基，图6-12 DZ-10系列中间继电器a)DZ-15 b)DZ-16 c)DZ-17d)图形符号的内部接线和图形符号，6。中间继电器，7。感应继电器(GL型)，结构：如图6-13所示。感应系统：由线圈1、带短路环的电磁铁2、铝盘4组成，其作用有限；电磁系统：由线圈1、电磁铁2和衔铁15组成，其动作是瞬时的。图6-13感应电流继电器结构图1线圈2电磁铁3短路环4可旋转铝盘5钢板6可偏转铝框架7调节弹簧8制动永磁体9

9、扇形齿轮10蜗杆11平杆12继电器触点13时限调节螺钉14快速断开电流调节螺钉15电枢16操作电流调节销工作原理：当电流通过继电器线圈时，在铁芯中产生主磁通量(分成总和)，在短路环中产生感应电流，进而产生磁通量。因此，带有短路环的磁极通过铝板的磁通量为：并且存在相位差。因此，作用在铝板上的电磁力是：然后是电磁转矩。图6-14感应电流继电器的转矩M1和制动转矩M2 1-线圈；2-电磁铁；3-短路环；4-铝板；5-钢板；6-铝制框架；7-调节弹簧；8-制动永磁体，铝板在扭矩M1的作用下旋转后，永磁体的磁通量被切断，铝板内产生涡流，产生制动扭矩。感应系统动作电流：指蜗杆与扇形齿轮啮合时线圈需要通过的

10、最小电流。返回电流：指扇形齿轮从蜗杆上分离并返回其原始位置时的最大电流。作用时间：指从蜗杆与扇形齿板啮合到关节闭合的时间。当，铝板匀速旋转；当铝板的合力克服弹簧的阻力时，蜗杆与扇形齿板啮合，继电器工作。电磁系统速断电流是指当进入继电器线圈的电流达到设定值的一定倍数时，电枢右端立即被吸下，触点立即闭合，无需等待感应系统动作。时限特征：如图6-5所示。abc部分“反时间特性”，bbd部分“快速中断特性”。说明：“速断电流倍数”是速断电流与电感元件动作电流的比值。图6-15感应电流继电器动作特性曲线感应元件反向时间特性bbd电磁元件速断特性，动作电流和动作时限的调整方法，感应系统动作电流的调整：改变

11、线圈匝数(步进调整)；改变弹簧的张力(平滑调节)。电磁系统动作电流调节：改变电枢和电磁铁之间的气隙。感应系统动作时限：改变扇形齿轮顶杆行程的起点，使动作特性上下移动。通过将螺钉拧入插孔板来调整工作电流的设定值，以改变线圈(2、2.5、34.5、5、69、10A)的匝数。速断动作电流的调节范围是感应系统设定电流值的28倍。注：继电器动作时限调节螺钉的刻度是按动作电流10倍的动作时限刻度。GL电流继电器功能：具有电磁电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器功能。因此，感应电流继电器可以实现过流保护和电流速断保护，大大简化了保护接线。1.概述，因为一般工厂的高压线不是很长，容量也不是很大，所以

12、它们的继电保护装置通常很简单。相间短路保护主要采用限时过流保护和瞬时动作电流速断保护。相间短路保护作用于断路器的跳闸机构，使断路器跳闸，切断短路故障。单相接地保护(1)绝缘监测装置(2)选择性单相接地保护、6.3工厂高压线路继电保护，2。保护装置的连接方式，连接系数：在继电保护电路中，流入继电器的电流IK与电流互感器对应的二次电流I2之比称为连接系数，即电流互感器的变比为，保护装置的工作电流为Iop。相应电流继电器的动作电流为：1。三相完全星形接线方式(图6-17)，其特点是反映各种形式的故障，其接线系数Kw=1。2三相不完全星形连接模式(图6-18)。特点：能反映除B相单相接地短路以外的所有

13、故障，其连接系数Kw=1。图6-7三相完全星形连接模式，图6-8两相不完全星形连接模式、和3两相电流差连接模式(图6-19)。流入继电器的电流等于a、c两相电流互感器二次电流之差，即特性：在各种短路模式下，连接系数不同，如图6-20所示。正常运行或三相短路时；当交流和交流短路时；当甲、乙或乙、丙短路时，图6-19两相电流差连接方式，图6-20电流相量图继电保护装置的运行方式简单、经济，但保护灵敏度低，在实践中很少使用。(1)。直接动作型QF断路器；TA1、TA2-电流互感器；KA-GL-11和21电流继电器；YR跳闸线圈，(2)“分路跳闸”的运行方式，接线简单，保护灵敏度高。目前生产的GL电流

14、继电器接触容量大，短时分断电流可达150A，完全能满足调车跳闸的要求。因此，这种调车作业方式现在广泛应用于工厂供电系统。4.限时过流保护，1。限时过流保护的组成及原理、组成及工作原理，图6-23限时过流保护的原理图及扩展图a)原理图b)扩展图、逆限时过流保护的工作原理及组成，图6-24逆限时过流保护的原理图及扩展图a)原理图b)扩展图，“去分流”2。过流保护装置的整定计算：动作电流：Iop IL1 . max，保护装置的动作电流Iop应避开线路的最大负荷电流IL1 . max，即保护装置在外部故障切除后应可靠地回到原来的位置。图6-25是过流保护的计算图。因此，需要由装置保护的返回电流Ire必

15、须避免线路的最大负载电流IL.max，即Irel . max。在引入可靠性系数Krel后，上述公式可以改写为：因此，如果保护装置的工作电流为：继电器的工作电流为：其中Krel为1.151。Kre是0.80.85。动作时间：按“梯次原则”(见图6-25)设置，定时过流保护：逆时过流保护：说明：定时过流保护的动作时间取决于时间继电器的预设时间，与短路电流无关；逆时过流保护的动作时间需要根据前后两级保护的GL型电流继电器的动作特性曲线来设定。图6-25过流保护设置描述图a)电路b)定时限过流保护的时限设置c)逆时限过流保护的时限设置，即假设在图6-26中，KA2的10倍动作电流的动作时间已设置为t2，设置KA1的10倍动作电流的动作时间t1的方法步骤如下(见图6-26): 计算WL2至KA2:首端三相短路电流Ik反映的电流值，计算KA2动作电流的倍数，即图6-26，反时限过流保护动作时间的设定，6.3厂用高压线路继电保护，确定KA2的实际动作时间：从n2点到A点。 计算反映到KA1的WL1首端的三相短路电流Ik的电流值：计算作用电流到KA2的倍数，即确定KA2的10倍作用时间：从n1点找到交点b，当n=10时，从交点b所在的曲线找到相应的时间t1。 计算KA1的实际动作时间：(取值)，并检查灵敏度：其中为系统最小运行模式下线路末端的两相短路电流。如果灵敏度不