電氣注冊(cè)工程師必考之供配電7--供配電系統(tǒng)的過電流保護(hù)

1、第7章供配電系統(tǒng)的過電流保護(hù)主要內(nèi)容過電流保護(hù)裝置的任務(wù)和要求 三段式電流保護(hù)原理及整定計(jì)算變壓器保護(hù)原則低壓斷路器保護(hù)重點(diǎn)、難點(diǎn)過電流保護(hù)裝置的任務(wù)和要求三段式電流保護(hù)原理及整定計(jì)算.1過電流保護(hù)裝置任務(wù)和要求務(wù)：系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀態(tài)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（過負(fù) 荷、單相接地、一相斷線等）系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，作用開關(guān)跳閘并報(bào)警。 1KV以上高壓系統(tǒng)，采用繼電保護(hù)裝置和高 壓熔斷器保護(hù)。 1KV以下低壓系統(tǒng)，釆用低壓斷路器和低壓熔 斷器保護(hù)。2019/11/12圖61熔斷器在低壓放肘式線路中的配置要求:切除故障部分，防止越級(jí)跳閘。速動(dòng)性盡快速切斷故障，減少故障存在的時(shí)間。靈敏性指對(duì)故障或不正常運(yùn)行狀

2、態(tài)的反映能力。用靈敏度或靈敏系數(shù)來衡量可靠性不拒動(dòng)不誤動(dòng)靈敏度對(duì)反映故障時(shí)參數(shù)量增加的保護(hù)裝置其靈敏系數(shù)為：（過電流）（保護(hù)區(qū)內(nèi)故障參數(shù)的最小值 保護(hù)裝置的動(dòng)作整定值對(duì)反映故障時(shí)參數(shù)量降低的保護(hù)裝置,其靈敏系數(shù)為：（欠電壓）Ks= 保護(hù)裝置的動(dòng)作整定值 保護(hù)區(qū)內(nèi)故障參數(shù)的最大值靈敏系數(shù)整定：12、125、15、2O導(dǎo)、7.2常用的保護(hù)繼電器1、作用：用來接通或斷開控制或保護(hù)回路。2019/11/1211 2、區(qū)別：接觸器主回路(I5A).繼電 器多用于控制電路(I5A) o 3、種類:電磁式繼電器D感應(yīng)式繼電器G整流式繼電器L晶體管繼電器電流繼電器L 電壓繼電器Y 功率繼電器G 中間繼電器Z

3、信號(hào)繼電器X1）電磁式電流繼電器（圖6-6）作用：當(dāng)電流超過某-工作原理:a)b)0d)e)6-6 DL JO系列電磁式電流敵器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1線圖2電磁鐵3鋼丟片斗圖67 DL1O系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號(hào)a） DL-11型 b） DL-12型c） DV13型 d）集中稅示的圖形e）分開衣禾的圖形KAI-2-*閉（動(dòng)斷J儺點(diǎn) KA34常開動(dòng)會(huì)）融點(diǎn)4靜觸點(diǎn)5動(dòng)觸點(diǎn)6起動(dòng)電流關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)桿7標(biāo)度盤（銘牌）8軸承9 一反作用彈簣10軸動(dòng)作電流（Iopk）: 卓 能使繼電器動(dòng)作的最小電流。I-返回電流（IreK）:I 能使繼電器返回的最大電流。）返回參數(shù)（Ke） : k =亙r(jià)e tI-整定方

4、法：IOPK A、平滑調(diào)節(jié)（調(diào)彈簧）o）、級(jí)進(jìn)調(diào)節(jié)（線圈抽頭或串、并聯(lián)）。動(dòng)作時(shí)間：0010.05So-特點(diǎn)：接點(diǎn)容量較小，不能直接作用于 斷路器跳閘，必須通過其它繼電器轉(zhuǎn)換。 A、提供足夠數(shù)量的觸點(diǎn)以便同時(shí)控制不同的電路。，、增加觸點(diǎn)容量，以便接通斷開較大的電流回路(如跳閘回路)O C、提供必要的延時(shí)特性，以滿足保護(hù)及自動(dòng)裝置的要求。(2)種類：電壓式、電流式。 瞬動(dòng)、延時(shí)動(dòng)作。瞬動(dòng)時(shí)間：0.050.06s2019/11/1215結(jié)構(gòu)HZH圖6J3 DZ40系列中間繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號(hào) a) DZ-15 型 b) DZ16 H c) DZ-17 型 d)圖形符號(hào)歸鬃輻離電器 (2)原理

5、：鐘表先合渙c)i 動(dòng)忖合開a)b)d)e)O145 116x 125、126 燮 d)時(shí)間*S電It的0吸鏡Si及延時(shí)閉合觸點(diǎn)c)時(shí)間堆電器的緩放線I及延時(shí)斷開融點(diǎn)圖68 DS-110. 120系列時(shí)間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1 一線刪2 電磁鐵3-可動(dòng)鐵心4返叭簧5、6薛時(shí)靜融點(diǎn)7絕嫌律8-脾打動(dòng)觸點(diǎn)9一壓桿10-平衡憐11 一攙動(dòng)卡板12-扇形齒輪13傳動(dòng)齒輪14一主義魅點(diǎn)15主靜 觸點(diǎn)16動(dòng)作時(shí)限標(biāo)度盤17拉引薄賽18彈賽拉力藕肯器19 一康採(cǎi)鳶合器20 主詭輪21小齒輪22報(bào)輪 23、24-鐘表機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪.4）電磁式信號(hào)繼電器 b種類廠電流型、電壓型。（2）作用:動(dòng)作指示（燈光、音響信號(hào)）

6、,以便判別故障 性質(zhì)。（3）原理圖7ir圖GM DXJ1型信號(hào)堆電器的內(nèi) 接線和圖形符號(hào) 內(nèi)部接賤b） 0B形符號(hào)圖610 DXJ1型倍號(hào)繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1 一線 2電at鐵3-WW 4 一銜鐵 5-&號(hào)牌6玻璃由孔7復(fù)位賞鈕 8動(dòng)觸點(diǎn)9 一靜觸點(diǎn)10接統(tǒng)it子士 5)感應(yīng)式繼電器HiJ圖6-列惑應(yīng)式豈朮堆電器tn)的結(jié)hsl(w廉巾丑第湘1- n: 2姿心:3削H&山一範(fàn)蘭環(huán)山一肘最謂吉杯把版:U1S1槍鐵釘:呂一評(píng)倍浮極缺軸,10-MA ? I 衣煜検?住宀諭? 13-Jft粉輪,嚴(yán)_網(wǎng)扔?鏟瞬紬鐵打抒訂卩*點(diǎn)八卜-術(shù)恢.ig瞬諭電沛涸節(jié)電餐調(diào)芮制 A、兩部龍組成：二曇感應(yīng)系統(tǒng)（動(dòng)作反時(shí)限

7、）， ，產(chǎn)是電磁系統(tǒng)（動(dòng)作瞬時(shí)）。鼻、繼電器的動(dòng)作時(shí)限:從繼電器動(dòng)作到觸點(diǎn)閉合 在段時(shí)間。動(dòng)作特性反時(shí)限特性：動(dòng)作時(shí)間與電流成反比有限反時(shí)限特性： 電流變大，動(dòng)作時(shí)間基本不變電磁系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)間：005O.ls。 （2）動(dòng)作電流與動(dòng)作時(shí)限的調(diào)節(jié)動(dòng)作電流：使蝸桿與扇形齒輪齒合的最小電流。感應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)作電流調(diào)整：利用插銷20改變繼電器 線圈的匝數(shù)來調(diào)整。感應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)限調(diào)整：改變扇形齒輪的起始位置。優(yōu)點(diǎn)：接點(diǎn)容量大；直接作用于斷路器跳閘。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精確度較低。2019/11/12196）晶體管繼電器以及工作 優(yōu)缺點(diǎn)： 質(zhì)量輕， 體積小， 耗電少， 壽命長(zhǎng)， 工作可靠。JZF電壓推慮酣出小齣mi-

8、伽右忙 （1）電路組成：（五部分）:電壓形成回路、啟動(dòng)回路、時(shí)限回路、出口信號(hào)珂照2019/11/12S6-8腓牌電刪酬218-9B宙AS3-人 910OA“ 7）微機(jī)保護(hù)裝置I微毓保護(hù)的硬件組成2019/11/1225電壓形成-*低通濾波器-*采樣保持總數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).模數(shù)轉(zhuǎn)換器4I多 路 轉(zhuǎn) 換開 關(guān)II 主 機(jī)I并行接口*!出口電路1一開關(guān)量輸入打印機(jī)關(guān)量 r出T并行接口開關(guān)量輸入開關(guān)意輸入/輸出系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)硬件系統(tǒng)框圖2019/11/1229接線系數(shù)瓠繼電器的電流與電流互感器二次測(cè)電流的比值完全星型接線（三相三繼電器接法） 不完全星形接線（兩相繼電器接法）Kkx=1K如=1兩相電流差接線

9、（兩相一繼電器接法） K =語（II、V、W三相短路）Kk =1（U、V或V、W相間短路）K； =2（U、W相間短路）” 7.3中壓線路的電流保護(hù) 讒電保護(hù)的接線方式接線系數(shù)K -Lkakx 完全星型接線（三相三繼電器接法）厶不完全星形接線（兩相繼電器接法）兩相電流差接線（兩相一繼電器接法）圖6-6電流保護(hù)的接線方式3完全星形接線;（b不完全星形接裁Kc）瞬相電滝羞接線鳥繼電保護(hù)裝置的要求:選擇性速動(dòng)性靈敏性可靠性7.3中壓線路的電流保護(hù)電流保護(hù)：是利用過流時(shí)電流增大的特點(diǎn) 構(gòu)成的保護(hù)。分類：按時(shí)間特性分為：定時(shí)限過電流保護(hù)無時(shí)限電流速斷保護(hù)有時(shí)限電流速斷保護(hù)反時(shí)限過電流保護(hù)731定時(shí)限過電流

10、保護(hù)丁過電流保護(hù)：反映電流過量動(dòng)作。組成： 電流互感器 電流繼電器 時(shí)間繼電器 信號(hào)繼電器 中間繼電器原理:過流電流繼電器動(dòng)作-KT延時(shí)閉合-KS發(fā) 報(bào)警信號(hào)f KM動(dòng)作YR跳閘。保護(hù)裝置的時(shí)限特性在供電線路上,每級(jí)設(shè)有保護(hù)，為實(shí)現(xiàn)選擇性，各級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)相互配合2019/11/126-26定時(shí)限過電流保護(hù)的時(shí)限特性時(shí)限配合:采用階梯原則反時(shí)限 t=0709s時(shí)限級(jí)差：定時(shí)限At =0507s 可見:選擇性 的實(shí)現(xiàn)，通過 不同的時(shí)間構(gòu) 成。保護(hù)裝置的整定計(jì)算定包括：動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)限。 1）動(dòng)作電流的整定原則躲過最大工作電流!【re 】op ! I【wmaxI|1w.max返回電流應(yīng)大于最

11、大工作電流【re w.maxJ _ R 1 re 一 v re1 opre1 opl 1 vv.maxopl可靠系數(shù)1.15-1.25Krew.max2019/11/1239換算到電流互感器二次側(cè)繼電器的整定電流*T T_Ye IKx T_op .kAjr w. max 2）靈敏度校驗(yàn)最小的短路電流大于動(dòng)作電流K“iKkx jw. m axKreKiu V wZ： I KK.minops j1 op要求：保護(hù)裝置靈敏度系數(shù)的: 于主保護(hù)還要求Ks1.5,對(duì)于片Ks1.2o當(dāng)保護(hù)裝置靈敏度度不滿足時(shí),采用:降低繼電器的動(dòng)作電流提高繼電器的返回系數(shù) 等方法來提高保護(hù)裝置的靈敏度O 3）保護(hù)裝置的時(shí)

12、限整定原則：階梯原則。位于電網(wǎng)末端的過電流保護(hù)裝置不設(shè)延 時(shí)元件。-At不可過小，否則可能造成誤動(dòng)。T.P190 例 61某10KV供電系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接系統(tǒng)，如圖所 示。WL1負(fù)荷電流300A, WL2時(shí)間整定 05S。試設(shè)置WL1線路保護(hù)和整定。I kmax 訐 15kAT（3）丄 kmax2=5.3kAWL2(2) 確定電流互感器的變btl1=(1.52)lwmax,Ix =500AKj=500/5=100(3) 采用定時(shí)限過電流保護(hù)一次動(dòng)作電流Iop = Krel Zvvmax= L15 x300 =406Ap Kre vvmax 0.85繼電器動(dòng)作電流 取45Aj_ K 比 K kx

13、j_ /| nA 41 op.kA “ max 牛gKreKiP308見附錄41電流繼電器技術(shù)數(shù)據(jù) 選用10A總結(jié)定時(shí)限過電流保護(hù)的特點(diǎn):-按最大負(fù)荷電流整定時(shí)間是階梯原則，時(shí)間是定值，便于設(shè)定保護(hù)范圍:線路全長(zhǎng)靠近電源側(cè)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)快速性差2019/11/1241士 7.3.2電流速斷保護(hù)一般要求，當(dāng)過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限如果超 時(shí)1S。還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。種類：瞬時(shí)（無時(shí) 限時(shí)（有時(shí) 1無時(shí)限氏 組成： 電流互感器 電流繼電器 信號(hào)繼電器 中間繼電器2019/11/12h 不能用時(shí)間實(shí)現(xiàn)選擇性,只能用電流。 1）動(dòng)作電流的整定速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)大于被保護(hù)線路末端的最 大短路電流。2）電

14、流速斷的“死區(qū)” 速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分。沒有得到保護(hù)的一段線路就稱為電流速斷保 護(hù)的“死區(qū)”。-保護(hù)范圍：與短路故障的種類有關(guān)，還與電力系統(tǒng) 的運(yùn)行方式有關(guān)。l=J在正常運(yùn)行方式下，其最小保護(hù)范圍應(yīng)不小于 被保護(hù)線路全長(zhǎng)的15%20%。 3）靈敏度效驗(yàn)公式UavT（2）= “min n/vi V T 、Sdmin十入0 Jmin丿T _J_ （ Ua，_ 乂 min ICimin 丿X。，丄 slmin土2、限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置-限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置比無時(shí)限速斷保護(hù)大一時(shí)限差A(yù)t (0.5s)即可。與定時(shí)限過電流保護(hù)相比：接線與定時(shí)限過電流保護(hù)的接線完全一樣；時(shí)間整的定上下級(jí)不需要配合

15、，都是05s；電流整定不按最大工作電流考慮。2019/11/12# 2）兩階段速斷保護(hù)裝置:無時(shí)限速斷、限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置。第一級(jí)速斷裝置I；瞬時(shí)電流速斷保護(hù)裝置 第二級(jí)速斷裝置II:限時(shí)電流速斷保護(hù)裝置第一段線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流要比 下一段線路的瞬時(shí)速斷裝置的動(dòng)作電流大。十 KrelIop2J2019/11/127.4.4三段式電流保護(hù)裝置死區(qū)2019/11/12 保護(hù)范圍第段保護(hù)瞬時(shí)電流速斷（作為主保護(hù)） 第二段保護(hù)一限時(shí)電流速斷（近后備保護(hù)） 第三段保護(hù)一定時(shí)限過電流保護(hù)（后備保護(hù)） 應(yīng)用 310kV： 一般用兩段式電流保護(hù)裝置。 35300kV :三段式電流保護(hù)裝置。 O

16、347.4.2反時(shí)限過電流保護(hù)基本元件：GL型感應(yīng)式電流繼電器或晶體1=管繼電器，可組成反時(shí)限過電流保護(hù)裝置。整定計(jì)算電流同前時(shí)限配合-配合點(diǎn)滿足時(shí)限級(jí)差要求乙幺嗣相接地保護(hù)III作用：監(jiān)視電網(wǎng)的對(duì)地絕緣。原理接線圖組成:一個(gè)三相五柱式電 壓互感器、三個(gè)電壓表和一個(gè)電壓繼電器。圖8-26電網(wǎng)絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖信號(hào)顯示:音響、2。饑曲和掉牌。零序電流保護(hù)鼻用故障線路零序電流比非故障線路零序 電流大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。單相接地特點(diǎn)： 非故障線路：IEi方向母線到線路8-28 單接地時(shí)電容電流分布圖故障線路：(N-1)咕方向線路到 母線#動(dòng)作電流：I=3KkUg單相接地故障，按流過保護(hù)

17、裝置最小零序電流來校驗(yàn)。 1）計(jì)算公式:K二彳乙環(huán)玉_C）op 2）要求:電纜線路：Kr1.25架空線路:Kr1.5o當(dāng)11流保護(hù)不能滿足選擇性要求或靈敏茨 直木微時(shí)HT掛裾乘岸Th玄舌白 位第 葩冒ir=J毎故障線路 的零序功率輸送方向相反的原趣喪弈的。接線原理：ai=k.uo + k2io a2 = K1u0-k2i0動(dòng)作條件A.1A2 !零序功率方向保護(hù)原理接線圖75電力變騎瞬?匝間短路、61範(fàn)普漏鱷過變壓器外證故詁：引出線、絕緣套筒相間 短路或接甌O變壓器丕正III低、溫度升-變壓器保護(hù)瓦斯保護(hù) 電流速斷保護(hù) 過電流過負(fù)荷保護(hù)單相短路保護(hù)片亠751變壓器的瓦斯保護(hù)屜加7室外變壓器S80

18、0kVA和室內(nèi)S400kVA的油浸變壓器。瓦斯保護(hù)裝置保護(hù)范圍，油箱內(nèi)部故障和Z/PNl/ .,- ，一上的全部故障。電源側(cè)為大接地電 流系統(tǒng)時(shí)采用完全星 形接線。電源側(cè)為小接地電 流系統(tǒng)時(shí)采用兩相不 完全星形接線O2019/11/12 r鴉盟管和引出線432019/11/12=K K 7(3)opk p 7k 2 maxT K K r(3) op a2 maxt靈敏系數(shù)：r(2)Kk kkK lmin2opk適用：容量較小的變壓器當(dāng)S10000kVA；并列運(yùn)行的SN7300kVA的 變壓器采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。7.5.3變壓器的過負(fù)荷保護(hù)氏護(hù)好藥反映變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)。動(dòng)作電流的整定：躲過變壓器的額定電流整 定。宀至信號(hào)Jopo v 1 NTKreTA動(dòng)作延時(shí)： 一般取10s大于變壓器的過 電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間和電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。圖8-41變壓器過負(fù)荷保護(hù)原理接線圖2019/11/12#7.5.4變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)dsp原理：比較一、二次電流差正常時(shí)，不