第四章繼電保護2

1、 4.7 低壓配電線路的保護 依據(jù)GB500542011低壓配電設計規(guī)范，低壓配電線路應裝設短路保護、過負荷保護，保護電器應能在故障造成危害之前切斷供電電源或發(fā)出報警信號。 1.對短路保護電器動作特性的要求（一）短路保護短路保護電器的動作應及時可靠，以保證絕緣導體、電纜、母線的短路熱穩(wěn)定滿足要求。短路保護電器應能分斷其安裝處的預期最大短路電流。短路保護電器應有足夠的靈敏性，應能在規(guī)定時間內可靠切斷被保護線路末端的最小短路電流。短路保護電器一般采用斷路器或熔斷器。 2.短路保護電器的裝設短路保護電器應裝設在回路首端和回路導體載流量因截面、材料、敷設方式等發(fā)生變化而減小的地方。短路保護電器應裝設在

2、低壓配電線路不接地的各相上 3.并聯(lián)導體的短路保護 對于多根并聯(lián)導體組成的線路，其中任一根導體在最不利的位置處發(fā)生短路故障時，短路保護電器應能及時切斷短路故障。 若在線路首端采用一臺保護電器，則應盡量避免在并聯(lián)區(qū)段內發(fā)生短路的可能性。4.可不設短路保護的線路如由主干線路保護電器保護的短距離分支線路。（二）過負荷保護 過負荷保護的目的在于防止長時間的過負荷對線路絕緣造成的不良影響。1.對過負荷保護電器動作特性的要求 過負荷保護電器應采用反時限特性的保護電器，如g類熔斷器、斷路器的長延時動作脫扣器等。額定電流 Ic Ir Ial 約定動作電流 I21.45Ial 對熔斷器，一般 I2=1.6Ir

3、對斷路器，一般 I2=1.3Ir 其動作特性應同時滿足以下兩式的要求： 突然斷電比過負荷而造成的損失更大的線路（如消防水泵、消防電梯等線路），其過負荷保護應作用于信號而不應作用于切斷電路。 配電線路宜采用同一保護電器作短路保護與過負荷保護。2.過負荷保護電器的裝設 過負荷保護電器應裝設在回路首端和回路導體載流量因截面、材料、敷設方式等發(fā)生變化而減小的地方。 干線支線3m3. 并聯(lián)導體的過負荷保護 大電流線路盡量采用多芯電纜并聯(lián)。做到各并聯(lián)導體允許持續(xù)載流量相等，導體阻抗相等以使電流分配均衡，可采用一臺保護電器保護所有導體。 4.中性導體的過負荷保護 對于TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)，當電氣裝置中存在大量

4、諧波電流時，會引起相導體及中性導體的過負荷，而中性導體的過負荷是最常見的。 此時，中性導體應根據(jù)其載流量檢測過電流，當檢測到過電流時可動作于切斷相導體，但不必切斷中性導體。 (三). 低壓熔斷器的初步選擇（1）類別選擇按使用人員選擇結構型式按分斷范圍要求選擇 按保護對象選擇使用類別 （2）額定電流選擇InIrIc （3）分斷能力選擇IbIk3 熔體額定電流 熔斷器額定電流 線路計算電流 熔斷器分斷能力 安裝處預期三相短路電流有效值 低壓熔斷器 刀形觸頭熔斷器螺栓連接式熔斷器圓筒帽式熔斷器螺旋式熔斷器4.上、下級均選用熔斷器 先按一般要求初步選擇類別、極數(shù)、額定電流、分斷能力及附件，然后根據(jù)保護

5、特性要求確定斷路器過電流脫扣器的額定電流并整定其動作電流。（四）、低壓斷路器的選擇與整定1、斷路器過流脫扣器額定電流In的確定cnuIII斷路器的殼級額定電流 2、過電流脫扣器動作電流整定1）.長延時過電流脫扣器整定電流Ir1r1cII對配電保護斷路器 對單臺電動機保護斷路器 r1rMII對照明線路保護斷路器r11 cIK I2）.短延時過電流脫扣器整定電流Ir2及時間 Ir21.2Ist.M+Ic(n-1) 線路上最大一臺電動機的起動電流周期分量有效值 除這臺電動機以外的線路計算電流 Ir2還應滿足與下級線路保護電器的選擇性配合要求。 短延時過電流脫扣器的整定時間通常有0.1s0.5s不等，

6、根據(jù)選擇性要求確定。 3）.瞬時過電流脫扣器整定電流Ir3r3st.Mc(n-1)1.2+ IIIst.Mst.M 2II線路上最大一臺電動機的全起動電流 對配電保護斷路器 對單臺電動機保護斷路器 r3st.M2.2II對照明線路保護斷路器 r33 cIK I3、保護靈敏度的檢驗k.minr31.3IIk.minr21.3II斷路器保護線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的最小短路電流 4、與被保護線路的配合 1）.過負荷保護配合r1alII2al1.45II原始條件等效條件2）.短路保護配合kIStKK2S2I2t 當短路持續(xù)時間大于0.1s但不大于5s時：當短路持續(xù)時間小于0.1s時：低壓斷路器的

7、允通容量4.8 供配電系統(tǒng)常用自動裝置供配電系統(tǒng)常用自動裝置一、自動重合閘裝置一、自動重合閘裝置1概述概述u自動重合閘的概念：當架空線路上發(fā)生故障時，由繼電自動重合閘的概念：當架空線路上發(fā)生故障時，由繼電保護裝置將其迅速斷開，延時（保護裝置將其迅速斷開，延時（0.5）后重新將故障線路自）后重新將故障線路自動投入的裝置，簡稱動投入的裝置，簡稱ARD。u裝設裝設ARD的好處：對暫時性故障，合閘成功后可保證供的好處：對暫時性故障，合閘成功后可保證供電的可靠性，減少停電損失。電的可靠性，減少停電損失。2一次自動重合閘的基本原理和要求一次自動重合閘的基本原理和要求圖圖4-34是說明一次自動重合閘基本原理

8、的電氣簡圖。是說明一次自動重合閘基本原理的電氣簡圖。 圖圖4-34 一次自動重合閘的原理電路圖一次自動重合閘的原理電路圖u工作原理工作原理F手動合閘：按下手動合閘：按下SB1，KO通電，接通通電，接通YO的回路，使的回路，使斷路器合閘；斷路器合閘；F手動跳閘手動跳閘:按下按下SB2，接通，接通YR的回路的回路，使斷路器跳閘。使斷路器跳閘。F當線路上發(fā)生故障時當線路上發(fā)生故障時:保護裝置動作保護裝置動作 KM閉合閉合接通接通YR，使，使QF自動跳閘。自動跳閘。同時，同時，QF1-2閉合閉合 KAR起動起動 經(jīng)整定的時限后經(jīng)整定的時限后KO通電動通電動作，使斷路器作，使斷路器QF重合閘。重合閘。

9、u對自動重合閘裝置的基本要求對自動重合閘裝置的基本要求用控制開關或遙控裝置將斷路器斷開時，用控制開關或遙控裝置將斷路器斷開時，ARD不應起動；不應起動；手動合閘于故障線路不重合；手動合閘于故障線路不重合；ARD只能動作一次；只能動作一次；ARD動作后應能自動復歸，準備再次動作；動作后應能自動復歸，準備再次動作；ARD的動作時間應盡可能短，一般為的動作時間應盡可能短，一般為0.51.5s；ARD應能實現(xiàn)重合閘應能實現(xiàn)重合閘“后加速后加速”或或“前加速前加速”，以便與繼，以便與繼電保護配合。電保護配合。前加速：前加速：是指自動重合閘前加速保護動作，即當線路上發(fā)生永久是指自動重合閘前加速保護動作，即

10、當線路上發(fā)生永久性故障時，第一次以瞬時加速跳閘，第二性故障時，第一次以瞬時加速跳閘，第二 次則以定時限跳閘。次則以定時限跳閘。后加速：后加速：是指自動重合閘后加速保護動作，即當線路上發(fā)生永久是指自動重合閘后加速保護動作，即當線路上發(fā)生永久性故障時，第一次帶時限跳閘，第二次以瞬時加速跳閘。性故障時，第一次帶時限跳閘，第二次以瞬時加速跳閘。應采用控制開關手柄位置與斷路器位置應采用控制開關手柄位置與斷路器位置“不對應原則不對應原則”起起動動ARD；ARD的起動條件為：的起動條件為：SA在在“合閘后合閘后”位置，位置，QF在在“跳閘跳閘”位位置。置。u當工作電源電壓消失時，使備用電源自動而迅速地投入當

11、工作電源電壓消失時，使備用電源自動而迅速地投入工作，以保證供電連續(xù)性的自動裝置，簡稱工作，以保證供電連續(xù)性的自動裝置，簡稱APD。 二、備用電源自動投入裝置二、備用電源自動投入裝置 1概述概述u備用電源自動投入裝置的基本形式備用電源自動投入裝置的基本形式圖圖4-35 APD的兩種基本接線方式的兩種基本接線方式a）明備用）明備用 b）暗備用）暗備用明備用：明備用：APD裝在備用裝在備用進線斷路器上。進線斷路器上。暗備用：暗備用： APD裝在母線裝在母線分段斷路器上。分段斷路器上。2備用電源自動投入裝置的基本原理和要求備用電源自動投入裝置的基本原理和要求圖圖4-36是說明備用電源自動投入裝置基本原

12、理的電氣簡圖。是說明備用電源自動投入裝置基本原理的電氣簡圖。 圖圖4-36備用電源自動投入裝置原理電路圖備用電源自動投入裝置原理電路圖u工作原理工作原理F當工作電源當工作電源WL1斷電斷電時，時，QF1跳閘跳閘 QF13-4 斷開，使斷開，使KT斷電。斷電。FKT的延時斷開觸點尚的延時斷開觸點尚未斷開前，由于未斷開前，由于QF11-2閉合閉合KO通電通電YO通通電電QF2合閘，使備用合閘，使備用線路線路WL2投入運行。投入運行。工作電源不論任何原因斷開，備用電源應能自動投入；工作電源不論任何原因斷開，備用電源應能自動投入；必須在工作電源確已斷開，而備用電源電壓也正常時，必須在工作電源確已斷開，

13、而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源。才允許投入備用電源。APD的動作時間應盡可能短，以利于電動機的自起動和的動作時間應盡可能短，以利于電動機的自起動和縮短停電時間；縮短停電時間；APD只能動作一次，以免將備用電源重復投入到永久性只能動作一次，以免將備用電源重復投入到永久性故障上；故障上；當電壓互感器的二次回路斷線時，當電壓互感器的二次回路斷線時，APD 不應誤動作；不應誤動作；若備用電源容量不足，應在若備用電源容量不足，應在APD 動作的同時切除一部分動作的同時切除一部分次要負荷。次要負荷。u對備用電源自動投入裝置應滿足以下基本要求對備用電源自動投入裝置應滿足以下基本要求 4.9 供配

14、電系統(tǒng)微機保護簡介供配電系統(tǒng)微機保護簡介一、概述一、概述傳統(tǒng)的機電型繼電保護都是反映模擬量的保護，而微機保傳統(tǒng)的機電型繼電保護都是反映模擬量的保護，而微機保護是反映數(shù)字量的保護；護是反映數(shù)字量的保護；與傳統(tǒng)繼電保護相比，微機保護具有保護性能好、靈活性與傳統(tǒng)繼電保護相比，微機保護具有保護性能好、靈活性大、可靠性高和調試維護方便等特點；大、可靠性高和調試維護方便等特點；微機保護除了完成保護功能外，還可方便地附加自動重合微機保護除了完成保護功能外，還可方便地附加自動重合閘、故障錄波、故障測距等自動裝置的功能。閘、故障錄波、故障測距等自動裝置的功能。二、微機保護裝置的硬件構成二、微機保護裝置的硬件構成

15、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：將模擬量輸入量準確地轉換為所需的數(shù)將模擬量輸入量準確地轉換為所需的數(shù)字量，它由電壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉換、字量，它由電壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉換、模數(shù)轉換等功能模塊組成。模數(shù)轉換等功能模塊組成。微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng) ：由微處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲由微處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、接口芯片及定時器等組成。器、接口芯片及定時器等組成。輸入輸出接口電路：輸入輸出接口電路：將各種開關量通過光電耦合電路、將各種開關量通過光電耦合電路、并行接口電路輸入到微機保護，并將處理結果通過開關量并行接口電路輸入到微機保護，并將處理結果通過開關量輸出電路

16、驅動中間繼電器以完成各種保護的出口跳閘、信輸出電路驅動中間繼電器以完成各種保護的出口跳閘、信號警報等功能。號警報等功能。通信接口電路：通信接口電路：微機保護的通信接口是實現(xiàn)變電站綜合微機保護的通信接口是實現(xiàn)變電站綜合自動化的必要條件，因此，每個保護裝置都帶有相對標準自動化的必要條件，因此，每個保護裝置都帶有相對標準的通信接口電路。的通信接口電路。人機接口電路：人機接口電路：包括顯示、鍵盤、各種面板開關、打印包括顯示、鍵盤、各種面板開關、打印與報警等，其主要功能用于調試、整定定值與變比等。與報警等，其主要功能用于調試、整定定值與變比等。供電電源：供電電源：通常采用逆變穩(wěn)壓電源，即將直流逆變?yōu)榻煌?/p>

17、常采用逆變穩(wěn)壓電源，即將直流逆變?yōu)榻涣?，再把交流整流為微機保護所需的直流工作電壓。流，再把交流整流為微機保護所需的直流工作電壓。 微機保護裝置硬件組成的基本框圖如圖微機保護裝置硬件組成的基本框圖如圖4-37所示。所示。圖圖4-37 微機保護裝置的硬件組成框圖微機保護裝置的硬件組成框圖三、微機保護的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三、微機保護的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如圖比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如圖4-38所示。所示。交流變換器：交流變換器：交流變換器的作用有二：交流變換器的作用有二：將從將從TV、TA上獲得的二次電流、電壓信號變換成與上獲得的二次電流、電壓信號變換成與A/D變換芯片電平相匹配的電壓信號；變

18、換芯片電平相匹配的電壓信號；實現(xiàn)互感器二次回路與微機保護實現(xiàn)互感器二次回路與微機保護A/D變換系統(tǒng)完全電隔離，變換系統(tǒng)完全電隔離，以提高抗干擾能力。以提高抗干擾能力。圖圖4-38 比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方框圖比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方框圖前置模擬低通濾波器（前置模擬低通濾波器（ALF）：）：由由R、C元件組成，其作元件組成，其作用是阻止頻率高于某一數(shù)值的信號進入用是阻止頻率高于某一數(shù)值的信號進入A/D變換系統(tǒng)。變換系統(tǒng)。采樣保持器（采樣保持器（S/H）：）：其作用是在一個極短的時間內測量其作用是在一個極短的時間內測量模擬輸入量在該時刻的瞬時值，并在模擬輸入量在該時刻的瞬時值，并在A/D轉換器進行轉換

19、轉換器進行轉換的期間內保持其輸出不變，以保證有較高的轉換精度。的期間內保持其輸出不變，以保證有較高的轉換精度。多路轉換開關（多路轉換開關（MPX）：）：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往要對多路模數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往要對多路模擬量進行采集，通常采用多路模擬信號公用一個擬量進行采集，通常采用多路模擬信號公用一個A/D轉換轉換器，中間用一個多路轉換開關輪流切換各路模擬量與器，中間用一個多路轉換開關輪流切換各路模擬量與A/D轉換器之間的通道，使得在任一時刻只將一路模擬信號輸轉換器之間的通道，使得在任一時刻只將一路模擬信號輸入到入到A/D轉換器，從而實現(xiàn)分時轉換的目的。轉換器，從而實現(xiàn)分時轉換的目的。A/D轉換器：轉換器：

20、將連續(xù)的模擬量轉換為離散的數(shù)字量。將連續(xù)的模擬量轉換為離散的數(shù)字量。四、微機保護的算法四、微機保護的算法保護算法：微機保護裝置根據(jù)保護算法：微機保護裝置根據(jù)A/D轉換器提供的輸入電氣轉換器提供的輸入電氣量的采樣數(shù)據(jù)進行分析、運算和判斷，以實現(xiàn)各種繼電保量的采樣數(shù)據(jù)進行分析、運算和判斷，以實現(xiàn)各種繼電保護功能的方法。護功能的方法。衡量一個算法優(yōu)劣的標準有：精度和速度。衡量一個算法優(yōu)劣的標準有：精度和速度。 精度：指保護根據(jù)輸入量判斷電力系統(tǒng)故障或不正常運精度：指保護根據(jù)輸入量判斷電力系統(tǒng)故障或不正常運行狀態(tài)的準確程度。行狀態(tài)的準確程度。速度：包括算法所要求的采樣點數(shù)（或數(shù)據(jù)窗長度）和速度：包括算法所要求的采樣點數(shù)（或數(shù)據(jù)窗長度）和運算工作量。運算工作量。 保護算法的選擇：保護算法的選擇：輸入量為正弦函數(shù)：可采用兩點乘積算法、半周積分算輸入量為正弦函數(shù)：可采用兩點乘積算法、半周積分算法、導數(shù)算法、采樣值積分算法等。法、導數(shù)算法、采樣值積分算法等。輸入量為周期函數(shù)：可采用傅氏算法。輸入量為周