第6章 工厂供配电系统的保护.ppt

1、第6章 工厂供配电系统的保护,内容提要:本章首先讲述供电系统保护装置的作用及其基本要求，接着分别介绍工厂高压线路和电力变压器的继电保护、熔断器保护、低压断路器保护、过压保护和防雷保护及接地的知识。其中重点介绍工厂高压线路过流保护及变压器保护。接地是本章学习的重点。,供配电系统保护装置的作用和要求 常用保护继电器的类型与结构 工厂高压线路继电保护 电力变压器的保护 工厂低压供电系统的保护 电气设备的防雷与接地,内容提要,1供配电系统保护装置的作用 保护装置的作用是：在发生故障时自动检测出故障，迅速而有选择地将故障区域从供电系统中切除，以免系统设备继续遭到破坏。另一作用是及时发现系统中不正常运行，

2、如过载、欠电压等情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全可靠地供电。 2过电流保护装置的基本要求 为了使保护装置能够正确地反映故障并起到保护作用，过电流保护装置必须满足以下四个基本要求，即选择性、快速性、可靠性和灵敏性。,6.1 供配电系统保护装置的作用和要求,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，而供电系统的其它无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就叫有选择性。如果供电系统发生故障时，离故障最近的保护装置不动作，而离故障点远的保护装置动作，这叫失去选择性。 快速性保护装置应尽快动作，迅速切除故障。 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，

3、不应拒动作，在不该它动作的情况下就不应该误动作。 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,灵敏系数为：,系统在最小运行方式（指电力系统处于短路阻抗为最大，短路电流为最小的状态的一种运行方式）时保护区末端的短路电流；,保护装置一次侧动作电流。,两相短路电流与三相短路电流的关系为：,保护装置的灵敏性,3工厂常用保护装置的类型 （1）继电保护。继电保护是用各种不同类型的继电器按一定方式连接和组合，构成继电保护装置。当系统出现事故或故障时，检测出并使相应的高压断路器跳闸，将故障部分切除，或给出报警信号。继电保护适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。 （2）熔断器保护

4、。熔断器保护广泛适用于高、低压供电系统。由于装置简单经济，在供电系统中应用得相当普遍。但是它的断流能力较小，选择性差，熔体熔断后更换不方便，不能迅速恢复供电，因此在要求供电可靠性较高的场所不宜用。 （3）低压断路器保护。这种保护又称低压自动开关保护。由于低压断路器带有多种脱扣器，能够进行过电流、过负载、失电压和欠电压保护等，而且可作为控制开关进行操作，因此在对供电可靠性要求较高且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。,继电器的特征是，当输入的物理量达到一定值时或某物理量一输入时就能自动动作。 根据继电器反应的物理量分，有电流继电器、电压继电器、气体继电器等。 根据继电器的工作原理分，有电磁式、感应

5、式等。 按其反应参量变化情况分，有过电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器等。 按其与一次电路的联系分，有一次式和二次式。一次式继电器的线圈是与一次电路直接相连的。二次式继电器的线圈连接在电流互感器或电压互感器的二次侧。继电保护中用的继电器都是二次式继电器。,6.2 常用保护继电器的类型与结构,1电流继电器 如图为DL-10系列电流继电器的结构图，当线圈1上通以电流时，将产生磁通，经过由电磁铁2、空气隙所组成的磁路，钢舌片3被电磁铁的磁场磁化，从而产生电磁力，电磁力克服轴10上的反作用弹簧9的作用力，使钢舌片3转动一个角度吸近磁极，使常开接点闭合，常闭接点断开。当线圈上的信号减小或消失时，电磁

6、力产生的转矩不足以克服弹簧拉力和摩擦力所产生的阻力矩，即钢舌片3被弹簧拉回原来位置，继电器恢复到起始状态。,2.电压继电器 电压继电器与电流继电器的结构基本相同，只是电压继电器的线圈为电压线圈，多做成欠电压继电器。正常工作时，电压继电器的接点动作，当电压低于它的整定时，继电器会恢复起始位置。低电压继电器的返回系数Kre大于1，越接近1，越灵敏，一般取1.25。电压继电器的文字符号为KV。,中间继电器触头数量多（一般有8对），容量也大（510A ）。当电压继电器、电流继电器的触点容量不够时，可以利用中间继电器作为功率放大，当继电器的触点数量不够时，利用中间继电器增加触点数量以控制多条回路。所以说

7、中间继电器的作用是增加触点的数目或增大触点的容量。,6.2.2 电磁式中间继电器,信号继电器在继电保护装置中的作用是用来发出指示信号的。 分为电流型和电压型两种，电流型信号继电器的线圈为电流线圈，串联在回路中，电压型信号继电器的线圈为电压线圈，并联在回路中。 常用的是DX-11型电磁式信号继电器,6.2.3 电磁式信号继电器,时间继电器在继电保护装置中的作用是用来保护装置获得所需要的延时。常用的是DS110（用于直流）、120（用于交流）系列,6.2.4 电磁式时间继电器,感应式电流继电器常用的型号是GL10、20系列，它属测量元件，广泛应用于反时限的继电保护中。GL型电流继电器实际上由感应部

8、分和电磁部分构成，感应部分带有反时限特性，而电磁部分是瞬时动作的,6.2.5 感应式电流继电器,为了表述继电器电流IKA与电流互感器二次电流I2的关系，特引入一个接线系数KW,6.3工厂高压线路继电保护,继电保护装置由互感器、继电器和其他一些辅助元件组成。它是一种反应短路故障和不正常工作状态的自动装置。对短路故障使断路器跳闸，对不正常工作状态一般发出报警信号。由于工厂的供电线路大多距离较短，容量不是很大，因此其保护装置通常比较简单。过电流保护和速断保护是保护线路相间短路的简单可靠的继电保护装置。 6.3.1 电流互感器与电流继电器的接线方式 1电流互感器与电流继电器的接线方式 （1）三相式接线

9、（见图6.9）。这种接线中，通过继电器的电流就是电流互感器流出的二次电流。,三相三继电器的三相星形接线（三相式接线）,三相星形接线时，两个电流是相等的，因此接线系数 KW1。常用于110kV及以上中性点直接接地系统中，作为相间短路和单相短路的保护。，d11变压器的过电流保护大都采用这种接线方式，以提高继电保护装置的灵敏度。,两相两继电器的两相星形接线（两相式接线）,接线系数 KW1。只用了两个电流互感器和两个继电器，接线简单，所用设备较少，在610kV小接地短路电流系统中广泛应用。,两相一继电器的两相差式接线（两相差式接线）,能反应所有相间短路，而不能完全反应单相短路和两相接地短路，但保护灵敏

10、度有所不同，有的甚至相差一倍，因此不如两相式接线。但它接线简单，使用继电器最少，可以作为10kV及以下工厂企业的高压电动机保护。,2继电保护装置的操作电源 继电保护装置、信号装置及断路器操作机构等都需要有一个可靠的电源，即操作电源。它应能在正常或故障情况下向这些装置不间断地供电。 继电保护装置的操作电源，分为直流操作电源和交流操作电源。直流操作电源，有蓄电池组和硅整流装置。现在工厂企业的变配电所大多采用硅整流装置（一般带有电容储能装置）作直流操作电源。交流操作电源具有投资少，保护装置接线简单，运行维护方便等优点，因此在中小工厂中广泛应用。 交流操作电源继电保护装置的操作方式如下。,利用断路器操

11、作机构内的过流脱扣器（跳闸线圈）YR直接动作于跳闸，可接成两相式或两相差式接线。正常运行时，YR流过的电流小于YR的动作电流，因此不动作。而当一次电路发生相间短路时，短路电流反应到电流互感器的二次侧，流过YR的电流达到动作值。使断路器QF跳闸。这种接线不另设继电器，设备最少，接线简单，但由于受脱扣器型号的限制，实际上很少用。,直接动作式,正常运行时，电流继电器KA的常闭接点将跳闸线圈YR短路，YR无电流流过，断路器QF不会跳闸。而在一次电路发生相间短路时，KA动作，其常闭接点断开，使YR的短路分流支路被去掉（即“去分流”），电流互感器的二次侧的电流全部流过YR，断路器跳闸。接线简单，灵敏度较高

12、，但要求继电器的触点容量较大。对于GL15、16的反时限的电流继电器完全能达到要求。因此这种去分流跳闸的操作方式在工厂企业中应用相当广泛。,去分流式,1定时限过电流保护装置组成和原理 所谓定时限过电流保护装置，就是保护装置的动作时限是一定的，不随通过保护装置电流大小的变化而变化。定时限过电流保护装置采用直流操作电源，原理接线如右图6.14所示。,2反时限过电流保护装置组成和原理 所谓反时限过电流保护装置，就是保护装置动作的时限是变化的，它是随通过保护装置电流大小的变化而成反时限的变化，即通过保护装置的故障电流越大，动作时间越短，故障电流越小，动作时间就长。它是由GL型电流继电器组成。由于现在生

13、产的GL15、GL16等型电流继电器，其触点容量较大，短时分断电流能力可达150A，所以采用交流操作电源“去分流跳闸”的操作方式。这种方式在工厂供电系统中广泛应用。反时限保护装置的原理接线如图6.15所示。,图6.15 交流操作的反时限过电流保护装置原理图,3过电流保护装置的动作原理和整定 在供电系统中发生过载或短路时，主要特征是在供电线路上的电流增大。因此必须设置过电流保护装置，对供电线路进行过电流保护。,（1）过电流保护动作电流的整定。能使保护装置起动的最小电流称为保护装置的动作电流。带时限的过电流保护装置（包括定时限和反时限）的动作电流应躲过线路正常运行时流经本线路的最大负荷电流，其保护

14、装置的返回电流也必须躲过线路的最大负荷电流。过电流保护装置动作电流的整定计算公式为：,各套保护装置必须具有不同的动作时限，为了保证前后两级保护装置动作的选择性，应该按“阶梯原则”进行整定，也就是在后一级保护装置的线路首端（此点为配合点）k点发生三相短路时，前一级保护的动作时间t1应比后一级保护中的动作时间t2要大一个时间差Dt。即t1=t2+Dt，Dt一般取0.5。 定时限过电流保护的动作时间，利用时间继电器来整定。一般说来，某一保护装置的时限应选择得比它下一段各个保护装置中最长的一个时限大一个时间阶段Dt。, 定时限过电流保护动作时限的整定和配合。,为了保证各保护装置动作的选择性，反时限过电

15、流保护装置也应该按照阶梯形的原则来选择。但是由于它的动作时限与通过保护装置的电流有关，因此，它的动作时限实际上指的是在某一短路电流下，或者说在某一动作电流倍数下的动作时限。前后级的配合点仍然在后一级保护装置的线路首端，k点短路时，t1=t2+Dt，Dt一般取0.7。 由于GL型电流继电器的时限调节机构是按10倍动作电流的时间来标度的，因此，反时限过电流保护的动作时间，要根据前后两级保护的GL型继电器的动作曲线来整定。,反时限过电流保护的动作时限的整定和配合。,为被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流,3.过电流保护装置的灵敏度,断路器越级跳闸后应首先检查保护及断路器的动作情况。如果是

16、WL2的保护动作，断路器QF2拒绝跳闸造成越级，则应在拉开拒跳断路器QF2两侧的隔离开关后，将其它非故障线路送电；如果是因为保护未动作造成越级跳闸，则应将各线路断路器断开，合上越级跳闸的断路器QF1，再逐条线路试送电，发现故障线路后，将该线路停电，拉开断路器两侧的隔离开关，再将其它非故障线路送电；如果是保护动作，断路器QF2跳闸，则应拉开断路器QF2两侧隔离开关，最后再查找断路器拒绝跳闸或保护动作的原因。,4.越级跳闸处理,为了降低起动电流，提高保护装置的灵敏度，可采用具有低电压闭锁的过电流保护装置。在线路过电流保护的过电流继电器KA的常开触点回路中，串入低电压（欠电压）继电器KV的常闭触点，

17、而KV经过电压互感器TV接在被保护线路上。,5.低电压闭锁的过电流保护,图6.17 低电压闭锁的过电流保护线路,4定时限和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，不会出现因短路电流小动作时间长。 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。 反时限过电流保护的优点是：接线简单，用一套GL系列继电器也可实现速断保护，在靠近保护装置安装处短路时，能自动缩短动作时间，特别是可采用交流操作，因此简单经济，在工厂供电系统中，车间变电所和配电线路用得较多。 缺点是：整定、配合较麻烦，继电器动作时

18、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，延长了故障持续时间。,电流速断保护的组成 电流速断保护实质上是一种瞬时动作的过电流保护。对于采用DL系列电流继电器的速断保护，就相当于定时限过流保护中抽去时间继电器。对于采用GL系列电流继电器，则利用该继电器的电磁元件来实现电流速断保护。,电流速断保护装置的原理接线图,6.3.3 电流速断保护,线路中短路电流的大小决定于短路点与电源间阻抗的大小，短路点离电源越远短路电流就越小。为了保证前后两级瞬动的电流速断保护的选择性，因此电流速断保护的动作电流应按躲过它所保护线路的末端最大短路电流来整定。整定公式为,电流速断保护的灵敏度按

19、其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流来校验。即,电流速断保护的整定,线路电流速断保护的保护区,线路的过负荷保护只对可能出现过负荷的电缆线路才予以装设，一般延时动作于信号。其动作电流整定为,6.3.4 线路的过负荷保护,在中性点直接接地系统中，当发生单相接地故障时，将产生很大的短路电流，一般能使保护装置迅速动作，切除故障部分。 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中发生单相接地时，其故障电流不大，只有很小的接地电容电流，而相间电压仍然是对称的，因此仍可继续运行一段时间。如故障点系高电阻接地，则接地相电压降低，其它两相对地电压高于相电压；如系金属性接地，则接地相

20、电压为零，但其它两相的对地电压升高 倍，故对电气设备的绝缘不利，如果长此下去，可能使电气设备的绝缘击穿而导致两相接地短路，从而引起断路器跳闸，线路停电，因此必须装设专用的绝缘监察装置或单相接地保护装置。当发生单相接地故障时，一般不跳闸，仅给出信号，使工作人员及时发现，采取措施。,6.3.5 单相接地保护,1. 绝缘监察装置 利用单相接地后出现零序电压而发出信号的，在工厂供电系统中常用三相五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,用瞬停拉线查找法，依次断开故障所在母线上各分路开关。 （1）试拉充电线路； （2）试拉双回线路或有其他电源的线路； （3）试拉线路长、

21、分支多、质量差的线路； （4）试拉无重要用户或用户的重要程度差的线路； （5）最后试拉带有重要用户的线路。 如果接地信号消失，绝缘监察电压表指示恢复正常，即可以证明所瞬停的线路上有接地故障。对于一般不重要的用户线路，可以停电并通知查找；对于重要用户的线路，可以转移负荷或者通知用户做好准备后停电查找故障点。 经逐条线路试停电查找，但接地现象仍不能消失，可能的原因是，两条回路线路同时接地或站内母线及连接设备接地。,单母线接线的10kW系统发生单相接地,2.零序电流保护 在中性点不接地的系统中，除采用绝缘监测装置以外，也可以在每条线路上装设单独的接地保护，又称零序电流保护，它是利用故障线路的比非故障

22、线路的零序电流大的原理来实现有选择性动作的。,(1)架空线路的单相接地保护 三相的二次电流矢量相加后流入继电器。当三相对称运行以及三相和两相短路时，流入继电器的电流等于零，发生单相接地时，零序电流才流过继电器，所以称它为零序电流过滤器,(2）电缆线路的单相接地保护 电缆线路的单相接地保护一般采用零序电流互感器。零序电流互感器的一次侧即为电缆线路的三相，其铁芯套在电缆的外面，二次线圈绕在零序电流互感器的铁芯上，并与过电流继电器相接 注意：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁芯，否则接地保护装置不起作用,(3）单相接地保护装置动作电流的整定,IC发生单相接地时，被保护线路本身流入电网的电容电流

23、； Ki零序电流互感器的变流比； Krel可靠系数。保护装置不带时限，取45，保护装置带时限，取1.52。 校验在本线路发生单相接地时保护装置的灵敏度，即：,流经接地点的接地电容电流总和,6.4电力变压器的保护,6.4.1 电力变压器保护装置的设置 1变压器易产生的故障和不正常工作状态 变压器故障分内部故障和外部故障两种。常见内部故障包括：线圈的相间短路、匝间或层间短路、单相接地短路以及烧坏铁芯等。这些故障都伴随有电弧产生，电弧将会引起绝缘油的剧烈汽化，从而可能导致油箱爆炸等更严重的事故。 常见的外部故障包括：套管及引出线上的短路和接地。最容易发生的外部故障是由于绝缘套管损坏而引起引出线的相间

24、短路和碰壳后的接地短路。 变压器常见的不正常工作状态是：过负荷、温升过高以及油面下降超过了允许程度等。变压器的过负荷和温度的升高将使绝缘材料迅速老化，绝缘强度降低，除影响变压器的使用寿命外，还会进一步引起其他故障。,2变压器的保护装置 根据长期的运行经验和有关的规定，对于高压侧为610kV的车间变电所主变压器应装设以下几种保护装置： （1）带时限的过电流保护装置。反映变压器外部的短路故障，并作为变压器速断保护的后备保护，一般变压器均应装设。 （2）电流速断保护装置。反映变压器内外部故障。如果带时限的过电流保护动作时间大于0.50.7s均应装设。 （3）瓦斯保护装置。反映变压器内部故障和油面降低

25、时的保护装置。对于800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器均应装设。通常轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。 （4）过负荷保护装置。反映因过负荷引起的过电流。应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护装置，一般过负荷保护装置动作于信号。 （5）温度保护装置。反映变压器上层油温超过规定值（一般为95）的保护装置，一般动作于信号。,动作电流整定：,为（1.53）I1N.T；,其动作时间亦按“阶梯原则”整定，与线路过电流保护完全相同。对车间变电所来说，其动作时间可整定为最小值（0.5s）。,灵敏度按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流值来校验。,

26、1. 变压器的过电流保护,6.4.2 变压器的继电保护,动作电流整定：,Ik.max为变压器低压侧母线的三相短路电流换算到高压侧的穿越电流值。 灵敏度按保护装置安装处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流值来校验。 电流速断保护的不足之处是保护范围受到限制，一般只能保护到变压器电源侧的部分线圈。因此，电流速断保护必须和瓦斯保护以及过电流保护互相配合，才能可靠的对中小容量的变压器起到保护作用。 变压器在空载投入或突然恢复电压时将出现一个冲击性的励磁电流，为了避免电流速断保护误动作，可在速断电流整定后，将变压器空载试投若干次，以检查速断保护是否误动作。,2. 变压器的电流速断保护,变

27、压器过电流保护动作跳闸,应作如下检查和处理: （1）检查母线及母线上的设备是否有短路； （2）检查变压器及各侧设备是否短路； （3）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作； （4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路； （5）如系母线故障，应视该站母线设置情况，用倒母线或转带负荷的方法处理； （6）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器； （7）试送良好，应逐路检查故障线路。,3. 变压器过电流保护动作后的故障分析,变压器过负荷保护的组成、工作原理与线路过负荷保护的组成、工作原理完全相同，动作电流整定计算公式与线路过负荷保护基本相同，只是式中的应为变压器一次侧的额定电流。动作时间

28、取1015s。,4.变压器的过负荷保护,瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式变压器内部故障的保护装置，是变压器的主保护之一。 对于800kVA及以上的油浸式变压器以及400kVA及以上的车间内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断路器跳闸。,5变压器的瓦斯保护,瓦斯继电器主要有浮筒式和开口杯式两种类型.现在广泛应用的是开口杯式。 上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落，这时上接点接通而接通信号回路，这称之为“轻瓦斯动作”。 下触点接通跳闸回路，这称之为“重瓦斯动作”,FJ3-80瓦斯继电器的结构示意图,(1)瓦斯继电器的结构及工作原理,优点是：

29、动作快、灵敏度高、结构简单，并能反应变压器油箱内的各种故障。 缺点是：不能反应变压器油箱外、套管及联接线上的故障，且由于继电器结构的不完善等造成误动作较多。 运行经验证明，只要加强试验及运行维护工作，瓦斯保护误动作是可以防止的。,(2)变压器瓦斯保护的接线,收集瓦斯继电器内的气体做色谱分析，如无气体，应检查二次回路和瓦斯继电器的接线柱及引线绝缘是否良好； 检查油位、油温、油色有无变化； 检查防爆管是否爆裂喷油； 检查变压器外壳有无变形，焊缝是否开裂喷油； 如果经检查未发现任何异常，而确系因二次回路故障引起误动作时，可退出瓦斯保护，投入其它保护，试送变压器，并密切监视； 在瓦斯保护的动作原因未查

30、清前，不得合闸送电。,(3)变压器瓦斯保护动作后的故障分析,6变压器的差动保护 （1）变压器差动保护的工作原理。 变压器的差动保护，主要是用来保护变压器线圈及其引出线和绝缘套管的相间保护，还可以保护变压器的匝间短路。保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。 变压器的差动保护，由变压器两侧的电流互感器和继电器等构成。 差动保护是反映被保护元件两侧电流差而动作的保护装置。,图6.29 变压器纵联差动保护的工作原理,7.保护故障分析实例 某中型工厂新建35kV变电所在运行中发生多次越级跳闸事故。10kV线路WL1故障，其断路器跳闸，但同时变压器过电流保护跳闸，造成10kV母线停电，中断其它线路的

31、供电。,变压器过电流保护整定值与下级整定值配合不当； 变压器过电流保护整定值校验不准，取值过小； WL1线路过电流整定值校验不准，取值过大； 变压器过电流继电器线圈并联接成串联，以至整定值缩小一半； WL1线路过电流继电器线圈串联接成并联，以至整定值增大一半； 变压器过电流时间与WL1线路过电流时间配合不当。,分析引起变压器过电流保护动作的原因,在变压器和WL1线路保护柜的电流互感器二次侧的试验端子排处，把两过电流保护的交流回路串联起来，再串接WL1的断路器的主接点。 冲击地加入可使两过电流保护动作的电流值。正常的话，WL1的断路器主接点断开试验交流电源（模拟短路电流），变压器达不到动作时间而

32、返回，不会跳闸。但事实变压器和WL1的断路器都动作跳闸。因此判断问题出在变压器保护回路的接线上。 经查变压器保护装置的二次接线，发现过流保护装置的时间继电器接点接错，动作时间缩短，与线路的过流保护动作时间一样。因而在线路故障时，变压器过流保护和线路过流保护同时动作，造成越级跳闸母线停电。,验证原因,电气人员对任何一套保护做试验时，不但要做好各继电器的检验，还要认真做好整组试验。查二次接线故障时，要把控制、保护、信号回路原理图和安装接线图结合在一起分析，查找故障时少走弯路。并要求安装人员保证施工质量，及时发现缺陷并改正。,故障分析,当有大容量的动力设备起动时，负荷变化较大，变压器声音增大 过负荷

33、使变压器发出很高而且沉重的“嗡嗡”声 个别零件松动，变压器发出强烈而不均匀的“噪音” 内部接触不良，或绝缘有击穿，变压器发出放电的“劈啪”声 系统短路或接地，通过很大的短路电流，使变压器有很大的噪音 系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不均匀的噪音 变压器高压套管脏污和裂损时，会发生表面闪络，发出“嘶嘶”或“哧哧”的响声 变压器电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐 变压器绕组发生层间或匝间短路时，变压器会发出“咕嘟咕嘟”的开水沸腾声 变压器的铁芯接地断线时，变压器将产生“哔剥哔剥”的轻微放电声 变压器投入运行时，若分接开关不到位，将发出较大的“啾啾”响声；如果分接开关接触不良，就会产

34、生轻微的“吱吱”火花放电声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头,8.变压器的异常声音,变压器低压侧单相短路时，可采取下列措施之一： 在变压器低压侧装设三相都带过流脱扣器的低压断路器，这一低压断路器，既作低压主开关，又可用来保护低压侧的相间短路和单相短路，操作方便。 在变压器低压侧装设熔断器，同样可用来保护低压侧的相间短路和单相短路，但熔断器不能作开关用，而且它熔断后需更换容体才能恢复供电，因此它只能适用于不重要负荷的变压器。采用两相三继电器或三相三继电器的接线，提高其保护灵敏度。,6.4.3 变压器的单相保护,零序电流保护的动作电流按躲过变压器低压侧最大不平衡电流来整定，即：,零序电流保

35、护的动作时间一般取0.50.7s。灵敏度按低压干线末端发生单相短路来校验。采用此种保护，灵敏度较高，但投资较大。,变压器的零序电流保护,选择熔断器时应满足下列条件： （1）熔断器的额定电压应不小于装置安装处的工作电压。 （2）熔断器的额定电流应小于它所装设的熔体额定电流。 （3）熔断器的类型应符合安装处条件（户内或户外）及被保护设备的技术要求。 （4）对熔断器的断流能力应进行校验,对限流式,对非限流式,1.熔断器的选择,6.5.1 熔断器保护,(1)熔断器熔体额定电流IN.FE应不小于线路的计算电流I30。即：,(2)熔断器熔体额定电流IN.FE还应躲过线路的尖峰电流IPK。即：,式中，K小于

36、1的计算系数。轻载起动：宜取K=0.250.35；重载起动：宜取K=0.350.5；频繁起动：宜取K=0.51。,2. 熔断器熔体电流的选择,3）熔断器保护还应与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断器不熔断的事故，因此应满足以下条件：,式中，KOL为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷系数。明敷取1.5，穿管或电缆取2.5，作过负荷保护时取1。Ial为绝缘导线或电缆的允许载流量。,如果熔断器是保护电力变压器，则它的熔体额定电流应满足下列要求：,如果熔断器是保护电压互感器，由于电压互感器二次侧的负荷很小，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

37、为0.5A。,如果不用熔断器的保护特性曲线来校验选择性，则一般只有前一级熔断器的熔体电流大于后一级熔断器的熔体电流23级以上，才有可能保证动作的选择性。,前后熔断器的选择性配合，宜按它们的保护特性曲线来校验。,3.前后熔断器之间的选择性配合,在500V及以下的低压用电系统中，低压断路器广泛地作为线路短路及失压保护。 低压断路器在低压配电系统中的配置。 常用的有单独接低压断路器或低压断路器与刀开关的配合。低压断路器与接触器的配合,这种线路常用于频繁操作的低压控制线路中，低压断路器的作用是作电源开关和短路保护。,(1)低压断路器的额定电压应不小于保护线路的额定电压。 (2)低压断路器的额定电流应小

38、于它所装设的脱扣器额定电流。 (3)低压断路器的类型应符合安装处条件、保护性能及操作方式的要求。 (4)低压断路器的断流能力应进行校验。,对动作时间在0.02s以上,对动作时间在0.02s以下,6.5.2 低压断路器保护,1. 低压断路器的选择,1）过流脱扣器的额定电流,2）瞬时过流脱扣器动作电流的整定,3）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定,4）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定,2.低压断路器脱扣器的选择和整定,1）前后低压断路器之间的选择性配合,前一级低压断路器的脱扣器动作电流应比后一级低压断路器的脱扣器动作电流大一级以上；而前一级低压断路器宜采用带短延时的过流脱扣器，后一级

39、低压断路器则采用瞬时过流脱扣器。,2）低压断路器保护与导线或电缆之间的配合,低压断路器保护还应与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低压断路器不跳闸的事故，因此应满足以下条件：,3. 低压断路器的选择性配合,漏电保护是利用漏电保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。漏电保护装置是一种低压安全保护电器，是对低压电网中的直接和间接触电的一种有效保护，断路器和熔断器主要是切断线路的相间故障，保护动作电流是按线路上的正常工作最大负荷电流来整定的，电流较大，而漏电保护开关是反应系统的剩余电流，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，在发生漏电和触电时，电路产生剩余电流，

40、这个电流对断路器和熔断器来说，根本不动作，而漏电保护开关可以可靠地动作。 漏电保护开关根据动作原理，可分为电压型和电流型两大类，电流型的漏电保护开关比电压型的性能优越，目前大多数漏电保护开关都是电流型的，根据结构和动作原理分电磁式和电子式。,6.5.3 漏电保护,漏电保护器主要包括检测元件(零序电流互感器)、中间环节(包括放大器、比较器、脱扣器等)、执行元件(一般是自动开关) 以及试验元件等几个部分。,1.漏电保护开关的工作原理,单相回路的漏电保护与三相三线制的漏电保护器的工作原理基本相同, 不同的是单相漏电保护开关穿过零序电流互感器的导线是相线和中线。 电磁式漏电保护开关的特性不受电源电压影

41、响，环境温度对特性影响也很小，耐压冲击能力强，外界磁场干扰小，并具有结构简单、进出线可倒接等优点；但耐机械冲击振动能力较差。 电子式漏电保护开关作用时，检测元件零序电流互感器输出端有电流信号，在电子线路中经放大、比较，漏电流达到动作值时，可触发晶闸管导通，使脱扣器动作，开关跳闸切断电源。电子式漏电保护开关虽存在电源电压、环境温度对特性有影响，耐雷电冲击能力差，抗外磁场干扰弱，结构复杂，进出线不可倒接的缺点，但制造简单，灵敏度高，价格便宜。特别是电子技术高速发展，集成电路、集成块的广泛应用，因而得到广泛应用。,漏电保护开关的工作原理,(1)为了保证人身安全, 额定漏电动作电流应不大于人体安全电流

42、值, 30 mA 为人体安全电流值，动作时间小于0.1s。 (2)为了保证电网可靠运行, 额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流； (3)漏电保护开关的额定电流必须大于线路的最大工作电流； (4)为了保证多级保护的选择性, 下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流。,2. 漏电保护器额定漏电动作电流的选择,在供电系统中，过电压有两种：内部过电压和雷电过电压。内部过电压是供电系统中开关操作、负荷骤变或由于故障而引起的过电压，运行经验证明，内部过电压对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。雷电引起的过电压，叫做大气过电压。这种过电压危害相当大，应特别加以防护。,6.6 电气设备的防

43、雷与接地,6.6.1 过电压与防雷,1雷电现象及危害 雷电是带有电荷的雷云之间或雷云对大地（或物体）之间产生急剧放电的一种自然现象。大气过电压的根本原因，是雷云放电引起的。大气中的饱和水蒸气在上、下气流的强烈摩擦和碰撞下，形成带正、负不同电荷的雷云。当带电的云块临近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应，大地感应出与雷云极性相反的电荷。,雷电直接对建筑物或其它物体放电，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体如地，从而产生破坏性很大的热效应和机械效应，这叫做直接雷击或直击雷。造成击毁杆塔和建筑物，烧断导线，烧毁设备，引起火灾。 雷电的静电感应或电磁感应所引起的过电压，叫做感应过电

44、压或感应雷。造成击穿电气绝缘，甚至引起火灾。,大气过电压的基本形式,避雷针的作用实质上是引雷作用，是将雷电引到自己身上来，避免了在它所保护范围其它物体遭受雷击。避雷针（线）保护范围的大小与其高度有关。 避雷针一般采用针长为12m、直径不小于20mm的镀锌圆钢或采用针长为12m、内径不小于25mm的镀锌钢管制成。它通常安装在电杆或构架、建筑物上。 避雷针由接闪器、引下线、接地体三部分组成。 接闪器：避雷针的最高部分，专用来接受雷云放电，称为“受雷尖端”。 接地引下线：它是接闪器与接地体之间的连接线，它将接闪器上的雷电流安全地引入接地体，使之尽快地泄入大地。引下线一般采用直径为8mm的镀锌圆钢或截

45、面不小于25mm2的镀锌钢绞线。,防雷装置避雷针和避雷线,接地体：是避雷针的地下部分，其作用是将雷电流直接泄入大地。接地体埋设深度不应小于0.6m，垂直接地体的长度不应小于2.5m，垂直接地体之间的距离一般不小于5m。接地体一般采用直径为19mm镀锌圆钢。 避雷线主要用来保护架空线路。它由悬挂在空中的接地导线、接地引下线和接地体等组成。避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线的上面，以保护架空线或其它物体免遭直击雷。,避雷带和避雷网主要用来保护高层建筑物免遭直击雷和感应雷。避雷带和避雷网宜采用圆钢和扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径应不小于8mm，扁钢截面应不小于48mm2，其厚

46、度应不小于4mm。,避雷器是用来防止雷电产生过电压波沿线路侵入变电所或其它设备内，从而使被保护设备的绝缘免受过电压的破坏。它一般接于导线与地之间，与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。,防雷装置避雷带、避雷网、避雷器,管型避雷器主要用于室外架空线上。在选择管型避雷器时，开断电流的上限，应不小于安装处短路电流的最大有效值（考虑非周期分量）；开断电流的下限，应不大于安装处短路电流可能的最小值（不考虑非周期分量）。,主要用于变配电所的进线保护和线路绝缘弱点的保护，保护性能较好的管型避雷器可用于保护配电变压器。,管型避雷器,由火花间隙和阀片组成，装在密封的磁套管内。阀型避雷器的火花间隙组是由多个单

47、间隙串联组成的。正常运行时，间隙介质处于绝缘状态，仅有极小的泄漏电流通过阀片。当系统出现雷电过电压时，火花间隙很快被击穿，使雷电冲击电流很容易通过阀性电阻盘而引入大地，释放过电压负荷，阀片在大的冲击电流下电阻由高变低，所以冲击电流在其上产生的压降（残压）较低，此时，作用在被保护设备上的电压只是避雷器的残压，从而使电气设备得到了保护。 阀型避雷器有普通型FS、FD系列，如FS4-10型高压阀型避雷器和FS-0.38型低压阀型避雷器。磁吹阀式避雷器有FCD型和FCZ型。 广泛用在交直流系统中，保护变配电所设备的绝缘。,阀型避雷器,又称角型避雷器，是一个较简单的防雷设备，它由两个金属电极构成的，其中

48、一个电极固定在绝缘子上，而另一个电极则经绝缘子与第一个电极隔开，并使这一对空气间隙保持适当的距离。工作原理：在正常运行的情况下，间隙对地是绝缘的，而当架空电力线路遭受雷击时，间隙的空气被击穿，将雷电流泄入大地，使线路绝缘子或其它电气设备的绝缘上不致发生闪络，起到了保护作用。于室外且负荷不重要的线路上。,保护间隙,金属氧化物避雷器又称压敏避雷器。它是一种没有火花间隙只有压敏电阻片的阀型避雷器。压敏电阻片有氧化锌等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀特性。在工频电压下，它具有极大的电阻，能迅速有效的阻断工频电流，因此无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧，而且在雷电过电压作用下，其

49、电阻又变得很小，能很好地泄放雷电流。目前氧化物避雷器广泛应用于高低压设备的防雷保护。,金属氧化物避雷器,架设避雷线，这是防雷的有效措施，造价高，只在66kV及以上的架空线线路上才装设。35kV的架空线路上，一般只在进出变电所的一段线路上装设。而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。 提高线路本身的绝缘水平。可以采用高一级电压的绝缘子，以提高线路的防雷水平。 尽量装设自动重合闸装置。线路发生雷击闪络之所以跳闸，是因为闪络造成了稳定的电弧而形成短路。当线路断开后，电弧即行熄灭，而把线路再接通时，一般电弧不会重燃，因此重合闸后，线路恢复正常状态，能缩短停电时间。 装设避雷器和保护间隙。这是用来保护线

50、路上个别绝缘薄弱地点，包括个别特别高的杆塔，带拉线的杆塔、跨越杆塔、分支杆塔、转角杆塔以及木杆线路中的金属杆塔等处。,架空线的防雷措施,对于低压（380/220V）架空线路的保护：,在多类雷地区，当变压器采用Y，yn0或Y，y0接线时，宜在低压侧装设阀式避雷器或保护间隙。当变压器低压侧中性点不接地时，应在其中性点装设击穿保险器。 对于重要用户，宜在低压线路进入室内前50m处安装低压避雷器，进入室内后再装低压避雷器。 对于一般用户，可在低压进线第一支持物处装设低压避雷器或击穿保险器。,架空线的防雷措施,装设避雷针。装设避雷针来防止直接雷。 装设避雷器。这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压

51、线路侵入变电所。,310kV变压器的防雷保护,310kV配电装置防止雷电波侵入的保护接线,变配电所的防雷措施,高压电动机对雷电波侵入的保护，不能采用普通型的阀式避雷器，应采用FCD型磁吹阀式避雷器或氧化锌避雷器。,高压电动机的防雷措施,建筑物分成三类。对第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中有爆炸危险的场所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施，指定专人看护，发现问题及时处理，并定期检查防雷装置。第二类防雷建筑物除有爆炸危险者外及第三类防雷建筑物，应有防直击雷和防雷波侵入的措施。,建筑物的防雷措施,(1)接地和接地装置.电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。接地装置是由接

52、地体和接地线两部分组成。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、建筑物的基础等，称为自然接地体。接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线，称为接地线。接地线在设备正常运行时是不载流的，但在故障情况下通过接地故障电流。接地线又分为接地干线和接地支线。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。,6.6.2 接地,(2）接地电流和对地电压 当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流，称为接地电流。试验表明，在距单根接地体或接地故障点20米左右的地方

53、，实际上散流电阻已趋近于零，这电位为零的地方，称为电气上的“地”或“大地”。电气设备的接地部分与零电位的“地”（大地）之间的电位差，就称为接地部分的对地电压。,(3)接触电压和跨步电压 接触电压是指设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。如人站在发生接地故障的设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间的电位差，即为接触电压。 跨步电压是指在故障点附近行走，两脚之间出现的电位差。在带电的断线落地点附近及防雷装置泄放雷电流的接地体附近行走时，同样也有跨步电压。跨步电压的大小与距接地点的远近有关，距离短路接地点愈远，跨步电压愈小，距离20米以外时，则跨步电压近似等于零。而接触

54、电压的大小则反之，当距离接地短路点愈远时，接触电压愈大，愈近时，接触电压愈小。因此在敷设变配电所的接地装置时，应尽量使接地网做到电位分布均匀，以降低接触电压和跨步电压。,跨步电压和接触电压示意图,（1）工作接地 工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地，能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变，而电源中性点经消弧线圈接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止系统出现过电压。至于防雷装置的接地，其功能更是显而易见的，不进行接地就无法对地泄放雷电流，从而无法实现防雷的要求。,接地的种类,（2）保护接地 由于绝缘的损坏，在正常情况下不带电的电力设备外壳有可能带电，为了保障人身安全，将电力设备正常情况不带电的外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地 保护接地一般应用在高压系统中，在中性点直接接地的低压系统中有时也有应用。 保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系统