供電系統(tǒng)的保護(hù)講義76頁

1、第四章 供電系統(tǒng)的保護(hù)內(nèi)容提要：本章概述供電系統(tǒng)保護(hù)的一些基本知識(shí)和基本問題。首先簡(jiǎn)要說明繼電保護(hù)的基本概念，然后介紹單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，電力變壓器的保護(hù)，低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)；最后介紹供電系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)。 低壓配電網(wǎng)應(yīng)配備什么保護(hù)？什么是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)？繼電保護(hù)的基本工作原理和基本要求是什么？高壓電網(wǎng)應(yīng)配備哪些類型的保護(hù)？ 在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，必須盡快地將故障部分從系統(tǒng)中切除，以保證電力設(shè)備安全、限制故障影響的范圍；同時(shí)，還需發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知值班人員檢查并采取消除故障的措施。這些任務(wù)都涉及到供電系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分繼電保護(hù)。1. 繼電保護(hù)的基本概念 一、繼電保護(hù) 繼電保護(hù)裝置 一種能反

2、應(yīng)供電系統(tǒng)中電氣元件（電力線路、變壓器、母線、用電設(shè)備等）發(fā)生故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。1、繼電保護(hù)技術(shù)2、繼電保護(hù)系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、配置、整定、調(diào)試從獲取電量信息的互感器二次回路、經(jīng)過繼電保護(hù)裝置、至斷路器跳閘線圈的一整套設(shè)備。 1繼電保護(hù)的基本概念和基本任務(wù) 自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使其他非故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 能正確反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)要求發(fā)出報(bào)警信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。1. 繼電保護(hù)的基本概念 一、繼電保護(hù) 2繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成測(cè)量被保護(hù)元件工作狀態(tài)的物理量，并和已給的整定值進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)是

3、否應(yīng)該起動(dòng)。根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小，性質(zhì)，出現(xiàn)的順序等，使保護(hù)裝置按一定的邏輯程序工作，最后傳到執(zhí)行部分。根據(jù)邏輯部分送的指令，發(fā)出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動(dòng)作信息、發(fā)出警報(bào)或不動(dòng)作。舉例說明 正常狀態(tài)：電流繼電器時(shí)間繼電器電流互感器脫扣器中間繼電器保護(hù)不動(dòng)作。KA流過的二次電流小于動(dòng)作值 KA不動(dòng)作其接點(diǎn)不閉合一次設(shè)備通過的電流為負(fù)載電流斷路器主、輔觸點(diǎn)跳閘線圈短路故障時(shí)：流過一次設(shè)備的電流激增 KA流過的二次電流大于KA動(dòng)作值KA接點(diǎn)閉合， KT得電KT觸點(diǎn)閉合KM線圈得電，其觸點(diǎn)閉合QF的YT線圈得電跳閘切除故障。舉例說明1. 繼電保護(hù)的基本概念 一、繼電保護(hù) 3繼電保護(hù)裝置的工

4、作原理 為了完成繼電保護(hù)的基本任務(wù)，必須正確區(qū)分正常運(yùn)行、不正常運(yùn)行和故障狀態(tài)，尋找這三種運(yùn)行狀態(tài)下的可測(cè)參量（電氣量和非電氣量）的“差異”。 根據(jù)可測(cè)參量的不同差異，可以構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù)。提取和利用電力元件在三種運(yùn)行狀態(tài)下的“差異”“區(qū)分”出三種運(yùn)行狀態(tài)（正常、不正常和故障狀態(tài)）“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件完全繼電保護(hù)的基本任務(wù) 目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件的運(yùn)行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值，即“測(cè)量阻抗”等。 3繼電保護(hù)裝置的工作原理1. 繼電保護(hù)的基本概念 一、繼電保護(hù) 4繼電保護(hù)的基本要

5、求選擇性速動(dòng)性靈敏性可靠性電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍的一種性能。 保護(hù)快速切除故障的性能。故障切除時(shí)間包括繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器的跳閘時(shí)間。在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。要求保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。 發(fā)生了屬于它該動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作；而在不該動(dòng)作時(shí)，它能可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。該動(dòng)則動(dòng)，不該動(dòng)則不動(dòng)。 保護(hù)裝置在其規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該反應(yīng)的故障時(shí)，必須可靠動(dòng)作，不應(yīng)拒絕動(dòng)作（稱信賴性），而在不屬于該保護(hù)裝置動(dòng)作的其它

6、情況下，則不應(yīng)該動(dòng)作（不誤動(dòng)，稱安全性）。 可靠性 4繼電保護(hù)的基本要求為了滿足可靠性的要求，保護(hù)裝置接線應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，力求減少繼電器接點(diǎn)，避免保護(hù)裝置斷線、短路、接地和錯(cuò)誤的接線，所有輔助元件如連接端子、連接導(dǎo)線以及安裝施工，都應(yīng)當(dāng)十分可靠。 系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式時(shí)保護(hù)區(qū)末端的短路電流； 保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流。 靈敏性 4繼電保護(hù)的基本要求保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力稱為靈敏性。如果保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時(shí)地反應(yīng)動(dòng)作，即具有足夠的反應(yīng)能力，說明保護(hù)裝置的靈敏度高；保護(hù)裝置的靈敏度，一般用靈敏系數(shù)來衡量。被保護(hù)的電氣設(shè)備 繼電保護(hù)裝置類型 最低靈敏度k

7、s變壓器、線路等所有電氣設(shè)備 過電流保護(hù) 5（如滿足此要求將使保護(hù)復(fù)雜時(shí)，靈敏度可降為1.25）電流速斷保護(hù) 2.0 后備保護(hù) 1.2（如滿足此要求將使保護(hù)過分復(fù)雜或在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，可僅按常見的運(yùn)行方式和故障類型校驗(yàn)靈敏度） 變壓器 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 2.0 310kV電纜線路 中性點(diǎn)不直接接地電力網(wǎng)中的零序電流保護(hù) 1.25310kV架空線路 1.50繼電保護(hù)裝置靈敏度 靈敏性 4繼電保護(hù)的基本要求 選擇性 4繼電保護(hù)的基本要求當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，首先由故障設(shè)備的繼電保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備的繼電保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備的繼電保護(hù)切除故障。目的：期望在電力元件發(fā)生故障時(shí)，能最小

8、范圍地切除故障元件，保證其他無故障部分仍繼續(xù)正常運(yùn)行；繼電保護(hù)的選擇性是通過合理的動(dòng)作值整定來完成的，對(duì)相鄰設(shè)備有配合要求的繼電保護(hù)，要求其靈敏系數(shù)及動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相互配合。 速動(dòng)性 4繼電保護(hù)的基本要求繼電保護(hù)裝置應(yīng)盡可能快地?cái)嚅_故障元件。故障的切除時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。目的：減輕對(duì)元件的損害程度和對(duì)系統(tǒng)的破壞程度，減少用戶在低電壓下工作的時(shí)間和停電時(shí)間，加速恢復(fù)正常運(yùn)行的過程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般快速保護(hù)：60ms120ms;最快可達(dá)：10ms40ms(如：超高壓線路主保護(hù))斷路器動(dòng)作時(shí)間 一般的斷路器：60ms150ms; 最快可達(dá)：20ms60ms如果故障能

9、在0.2s內(nèi)切除，則一般電動(dòng)機(jī)就不會(huì)停轉(zhuǎn)；1. 繼電保護(hù)的基本概念 二、繼電器與繼電特性 繼電器 一種能自動(dòng)執(zhí)行斷、續(xù)控制的部件，當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí)，能使其輸出地被控制量發(fā)生預(yù)計(jì)的狀態(tài)變化，如觸點(diǎn)打開、閉合，或電平由高變低、由低變高等，具有對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的作用。 繼電器(relay)是組成繼電保護(hù)裝置的基本元件。電磁型繼電保護(hù)（現(xiàn)在已很少應(yīng)用）微機(jī)型繼電保護(hù)（現(xiàn)在被大量應(yīng)用）按動(dòng)作原理分： 電磁型、感應(yīng)型、整流型、電子型、數(shù)字型按反應(yīng)的物理量分： 電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器、周波繼電器、氣體（瓦斯）繼電器按繼電器在保護(hù)回路中所起的作用分： 啟動(dòng)繼電

10、器、量度繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器、出口繼電器 繼電器的分類電流繼電器過電流繼電器 電壓繼電器中間繼電器時(shí)間繼電器信號(hào)繼電器過電壓繼電器 低電壓繼電器 反應(yīng)被保護(hù)元件電流升高而動(dòng)作的一種繼電器 反應(yīng)被保護(hù)元件電壓升高而動(dòng)作的一種繼電器 接點(diǎn)多容量大,可實(shí)現(xiàn)短延時(shí),及自保持。多用于出口回路和邏輯回路建立保護(hù)所需要的延時(shí)時(shí)間。當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，明顯標(biāo)示出繼電器或保護(hù)裝置動(dòng)作狀態(tài) 反應(yīng)被保護(hù)元件電壓降低而動(dòng)作的一種繼電器 1. 繼電保護(hù)的基本概念 二、繼電器與繼電特性 過電流繼電器 來自電流互感器二次側(cè)的電流I，加入到過電流繼電器的輸入端。過電流繼電器 在電磁型繼電器中，由于需要靠電

11、磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)機(jī)械觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)與閉合，需要一定的功率和時(shí)間，繼電器有自身固有動(dòng)作時(shí)間（幾毫秒），一般的干擾不會(huì)造成誤動(dòng)； 當(dāng)電流I大于由繼電器的安裝位置和工作任務(wù)而預(yù)先給定的動(dòng)作值Iop時(shí)，比較環(huán)節(jié)有輸出。 在數(shù)字型繼電器中，由于其動(dòng)作速度快、功率小，為提高動(dòng)作的可靠性并防止干擾信號(hào)引起的誤動(dòng)作，故考慮了必須使測(cè)量值大于動(dòng)作值的持續(xù)時(shí)間超過23ms時(shí)，繼電器才能動(dòng)作于輸出。 例如過電流繼電器，流過正常狀態(tài)下的電流I時(shí)不動(dòng)作，輸出高電平E0（或其觸點(diǎn)是開的）；只有其流過的電流大于動(dòng)作電流Iop時(shí)才能夠迅速起動(dòng)、穩(wěn)定可靠地輸出低電平E1（或閉合其觸點(diǎn)）；一旦流過繼電器的電流減小，并小于返回電流Ire（其

12、值能夠確保繼電器復(fù)位到初始狀態(tài)），繼電器又能立即返回到輸出高電平E0（或觸點(diǎn)重新打開）。無論起動(dòng)和返回，繼電器的動(dòng)作都是明確的，它不可能停留在某一個(gè)中間位置，這種動(dòng)作特性常稱之為“繼電特性”。 二、繼電器與繼電特性 繼電特性為保證繼電器動(dòng)作后可靠地有輸出，防止當(dāng)輸入電流在整定值附近波動(dòng)時(shí)輸出不停的跳變，對(duì)繼電器有明確的動(dòng)作特性的要求。返回電流Ire與起動(dòng)電流Iop的比值稱為繼電器的返回系數(shù)kre二、繼電器與繼電特性 繼電特性為了保證動(dòng)作后輸出狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性，過電流繼電器的返回系數(shù)恒小于1。 在實(shí)際應(yīng)用中，常常要求過電流繼電器有較高的返回系數(shù)，如0.850.95。供電系統(tǒng)中主要是采用電流保

13、護(hù)，下面著重對(duì)電流互感器的兩個(gè)重要方面進(jìn)行介紹。 1. 繼電保護(hù)的基本概念 三、繼電保護(hù)用的電流互感器 工作原理一、二次線圈通過鐵心形成閉合的磁路，磁動(dòng)勢(shì)平衡，即供電系統(tǒng)中主要是采用電流保護(hù)，下面著重對(duì)電流互感器的兩個(gè)重要方面進(jìn)行介紹。 1. 繼電保護(hù)的基本概念 三、繼電保護(hù)用的電流互感器 電流互感器的誤差如右圖所示：CT的誤差主要來自于互感器本身的勵(lì)磁電流，一次電流中有一部分流入勵(lì)磁支路而不變換至二次側(cè)。CT誤差包括比差和角差。 電流互感器的10%誤差曲線 供電系統(tǒng)中主要是采用電流保護(hù)，下面著重對(duì)電流互感器的兩個(gè)重要方面進(jìn)行介紹。 電流互感器的電流誤差是指測(cè)出的電流kTAI2對(duì)實(shí)際電流I1的

14、相對(duì)誤差百分值，即 1. 繼電保護(hù)的基本概念 三、繼電保護(hù)用的電流互感器 所謂電流互感器的10%誤差曲線，是指互感器的電流誤差為10%時(shí)一次電流對(duì)其額定電流的倍數(shù) k= 與二次側(cè)負(fù)荷阻抗 的關(guān)系曲線2電流互感器與電流繼電器的接線方式 為了表述繼電器電流Ik與電流互感器二次側(cè)電流 的關(guān)系，特引入一個(gè)接線系數(shù)kkx式中 流入過電流繼電器的電流； 電流互感器二次側(cè)電流。 1. 繼電保護(hù)的基本概念 三、繼電保護(hù)用的電流互感器 電流互感器與電流繼電器之間的接線方式有： 三相三繼電器式完全星形接線 兩相兩繼電器式不完全星形接線 兩相三繼電器式不完全星形接線 兩相一繼電器電流差式接線 (1) 三相三繼電器式

15、接線 所用保護(hù)元件最多 所有短路電流都會(huì)通過繼電器反映出來，產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。 (2) 兩相兩繼電器式接線和兩相三繼電器式接線 所用元件較少 未接互感器的單相短路故障不能保護(hù) 采用兩相三繼電器接線提高靈敏度 (3) 兩相一繼電器式接線（兩相差式接線） 流入繼電器的電流為兩相電流互感器二次側(cè)電流之差 不同短路電流通過繼電器有不同的靈敏度。 不能反應(yīng)出第三相（B相）的單相接地短路故障 接線系數(shù)kkx的值 項(xiàng) 目 三相三繼電器 兩相兩繼電器 兩相一繼電器 兩相三繼電器 三相短路 111A、C相短路 1121A、B或B、C相短路 1111 引入接線系數(shù)后，電流互感器一次側(cè)電流與流入電流繼電器電流的關(guān)

16、系為： 式中 KTA 電流互感器的變流比； I1、I2 電流互感器一次側(cè)、二次側(cè)電流； Ik 流入電流繼電器的電流。 2. 單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù) 一、過電流保護(hù) 對(duì)供電線路的相間短路、單相接地或異常運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)，包括：過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)、中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等。當(dāng)流過被保護(hù)元件中的電流超過預(yù)先整定的某個(gè)數(shù)值時(shí)，保護(hù)裝置啟動(dòng)，并用時(shí)限保證動(dòng)作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報(bào)警信號(hào)，這種繼電保護(hù)稱為過電流保護(hù)。全部負(fù)荷只由一個(gè)電源來供電的網(wǎng)絡(luò)。一、過電流保護(hù) 1定時(shí)限過電流保護(hù)定時(shí)限：指過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是固定的，與通過其上電流的大小無關(guān)。

17、原理接線定時(shí)限過電流保護(hù)的原理圖 當(dāng)被保護(hù)線路中電流增大且超過整定值時(shí)，電流繼電器啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間繼電器，待時(shí)間繼電器延時(shí)到預(yù)先整定時(shí)間，保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障并報(bào)警。定時(shí)限過電流保護(hù)在供電系統(tǒng)中多采用兩相式接線 。一、過電流保護(hù) 1定時(shí)限過電流保護(hù)定時(shí)限：指過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是固定的，與通過其上電流的大小無關(guān)。 原理接線 由電流繼電器1KA與2KA、時(shí)間繼電器KT和信號(hào)繼電器KS組成。其中，1KA、2KA是測(cè)量元件，用來判斷通過線路電流是否超過預(yù)設(shè)值；KT為延時(shí)元件，它以適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來保證裝置動(dòng)作有選擇性；KS用來發(fā)出保護(hù)動(dòng)作的信號(hào)。 定時(shí)限過電流保護(hù)的原理圖 原理接線定時(shí)限過電流保護(hù)的原理

18、圖 正常運(yùn)行時(shí)，1KA、2KA、KT、KS的觸點(diǎn)都是斷開的，當(dāng)被保護(hù)區(qū)故障或電流過大時(shí)，1KA或2KA動(dòng)作，通過其觸點(diǎn)起動(dòng)時(shí)間繼電器KT，經(jīng)過預(yù)定的延時(shí)后，KT的觸點(diǎn)閉合，將斷路器QF的跳閘線圈YR接通，QF跳閘，同時(shí)起動(dòng)了信號(hào)繼電器KS，信號(hào)牌掉下，并接通燈光或音響信號(hào)。這樣，不正常狀態(tài)或故障被切除。 一、過電流保護(hù) 1定時(shí)限過電流保護(hù) 工作原理為保證在正常情況下各條線路上的過電流保護(hù)絕不動(dòng)作，顯然保護(hù)裝置的起動(dòng)電流必須整定得大于該線路上出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流；考慮到外部故障切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷自起動(dòng)電流作用下保護(hù)裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自起動(dòng)電流。 一般情況下，負(fù)荷自起動(dòng)電流大于

19、最大負(fù)荷電流，因此往往以負(fù)荷自起動(dòng)電流決定過電流保護(hù)的起動(dòng)電流。式中 Iop 繼電器的動(dòng)作電流（一次側(cè)）； 保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，一般取1.151.25 ； 自起動(dòng)系數(shù)，由負(fù)荷性質(zhì)及線路接線決定，一般取1.53； Kre 保護(hù)裝置的返回系數(shù)，工程上一般采用0.850.95 ； 計(jì)算負(fù)荷電流。 一、過電流保護(hù) 1定時(shí)限過電流保護(hù) 工作原理 動(dòng)作電流：按選擇性要求整定過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限 各級(jí)過電流保護(hù)中時(shí)間繼電器KT的延時(shí)時(shí)限是按階梯原則來整定的。 一、過電流保護(hù) 1定時(shí)限過電流保護(hù) 工作原理 動(dòng)作時(shí)間： 為了保證前后兩級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性，在后一級(jí)保護(hù)裝置的線路首端k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，前一級(jí)保

20、護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比后一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間要大一個(gè)時(shí)間差 ，對(duì)于定時(shí)限保護(hù)裝置，一般取0.5s（對(duì)于微機(jī)型過電流保護(hù)，常取0.35s）。 定時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)是以其保護(hù)末端最小短路電流，故 =一、過電流保護(hù) 1定時(shí)限過電流保護(hù) 工作原理 靈敏度校驗(yàn)：a) 原理圖 b) 展開圖一、過電流保護(hù) 2反時(shí)限過電流保護(hù)反時(shí)限：動(dòng)作時(shí)間與流過繼電器中電流的大小成反比。 原理接線a) 短路點(diǎn)距離與動(dòng)作時(shí)間的關(guān)系 b) 反時(shí)限動(dòng)作特性曲線一、過電流保護(hù) 2反時(shí)限過電流保護(hù) 整定配合 定時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)作時(shí)間準(zhǔn)確，容易整定。而且不論短路電流大小，動(dòng)作時(shí)間是一定的，不會(huì)因短路電流小而動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)。 定時(shí)限

21、過電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：繼電器數(shù)目較多，接線比較復(fù)雜。在靠近電源處短路時(shí)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)。 反時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：可采用交流操作，接線簡(jiǎn)單，所用保護(hù)設(shè)備數(shù)量少，因此這種方式簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，在工廠供電系統(tǒng)中的車間變電所和配電線路上用得較多。 反時(shí)限過電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：整定、配合較麻煩，繼電器動(dòng)作時(shí)限誤差較大，當(dāng)距離保護(hù)裝置安裝處較遠(yuǎn)的地方發(fā)生短路時(shí)，其動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，延長(zhǎng)了故障持續(xù)時(shí)間。 3定時(shí)限與反時(shí)限過電流保護(hù)的比較 定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的時(shí)限一經(jīng)整定便不能變動(dòng)，如下圖所示，當(dāng)k3處發(fā)生三相短路故障時(shí)，斷路器QF3處繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間必須經(jīng)過 才能動(dòng)作，達(dá)不到速動(dòng)性的目的。為了減小本段線路故障

22、下的事故影響范圍，當(dāng)過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大于0.7s時(shí)，便需設(shè)置反應(yīng)電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)即電流速斷保護(hù)，以保證本段線路的短路故障能迅速地被切除。 2. 單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù) 二、電流速斷保護(hù) 具有電流速斷和定時(shí)限過電流保護(hù)的原理線路圖 電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流必須按躲過它所保護(hù)線路末端在最大運(yùn)行方式下發(fā)生的短路電流來整定。 式中 Iop.k速斷保護(hù)動(dòng)作電流； kk 可靠系數(shù)，一般可取1.21.3； 被保護(hù)線路末端短路時(shí)的最大短路電流。 速斷保護(hù)的靈敏度是在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下保護(hù)安裝處兩相短路電流與其動(dòng)作電流Iop之比，即=線路電流速斷保護(hù)的保護(hù)區(qū)電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”及其彌補(bǔ) 由于電流速斷

23、保護(hù)的動(dòng)作電流是按被保護(hù)線路末端的最大短路電流來整定的，因而其動(dòng)作電流會(huì)大于被保護(hù)范圍末端的短路電流，這使得保護(hù)裝置不能保護(hù)全段線路，出現(xiàn)一段“死區(qū)”。 速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，而不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)。 為了彌補(bǔ)死區(qū)得不到保護(hù)的缺點(diǎn)，在裝設(shè)電流速斷保護(hù)的線路上，必須配備帶時(shí)限的過電流保護(hù)。在電流速斷的保護(hù)區(qū)內(nèi)，速斷保護(hù)為主保護(hù)，過電流保護(hù)為后備保護(hù)；而在電流速斷保護(hù)的死區(qū)內(nèi)，過電流保護(hù)為基本保護(hù)。 定時(shí)限過電流保護(hù)與電流速斷保護(hù)配合的動(dòng)作時(shí)間示意圖例 某工廠10kV供電線路，已知計(jì)算負(fù)荷電流 =180A， =1.5，在最大運(yùn)行方式下末端和始端的短路電流分別為 2300A， 4600A；在最

24、小運(yùn)行方式時(shí)， 2200A， 4400A，線路末端出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，線路首端保護(hù)的繼電器為非全星形聯(lián)結(jié)，試整定該保護(hù)各個(gè)參數(shù)。 解： 1) 過電流保護(hù)整定如下： =1.5180A=270A，選用300/5A電流互感器，=300/5=60。 保護(hù)動(dòng)作一次側(cè)電流 = 繼電器1KA動(dòng)作電流 =6.35A, 取6.5A=時(shí)間繼電器的整定時(shí)限 保護(hù)靈敏度 = 2) 因動(dòng)作時(shí)限大于0.7s，需加速斷保護(hù)裝置，其整定計(jì)算如下：一次動(dòng)作電流= 繼電器2KA的動(dòng)作電流 =，取48A速斷保護(hù)的靈敏度= 定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流是按躲過最大負(fù)荷電流來整定的，在某些情況下可能滿足不了靈敏度要求。為此，可采

25、用低電壓閉鎖的過電流保護(hù)來提高其靈敏度。2. 單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù) 三、低電壓保護(hù) 1低電壓閉鎖的過電流保護(hù) 電動(dòng)機(jī)采用低電壓保護(hù)的目的是當(dāng)電網(wǎng)電壓降低到某一數(shù)值時(shí)，低電壓保護(hù)動(dòng)作，將不重要的或不允許自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)切除，以保證重要電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)順利地自起動(dòng)。 1) 在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)往往伴隨著電壓暫時(shí)下降甚至消失，當(dāng)故障切除后系統(tǒng)電壓又恢復(fù)時(shí)，為了保證重要電動(dòng)機(jī)此時(shí)能順利自起動(dòng)，對(duì)不重要和不準(zhǔn)許自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，可裝設(shè)動(dòng)作電壓為(60%70%) UN、時(shí)限為0.51.5s的低電壓保護(hù)，即 =2) 對(duì)于由于生產(chǎn)工藝或技術(shù)、安全的要求不允許“長(zhǎng)期”失電后再自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，可裝設(shè)動(dòng)作電壓為(

26、50%55%) UN、時(shí)限為(510)s的低電壓保護(hù)。即= 2用于電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù) 用戶供電系統(tǒng)采取中性點(diǎn)非有效接地方式，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流IC由線路相對(duì)地的分布電容決定（IC為正常時(shí)每相對(duì)地電容電流的3倍），比負(fù)荷電流小得多，而且三相之間的線電壓仍然保持對(duì)稱，對(duì)接于線電壓上負(fù)荷的供電沒有影響，因此在一般情況下允許系統(tǒng)再繼續(xù)運(yùn)行12h。但是，在單相接地以后，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高到 倍，如果流過故障點(diǎn)的接地電流數(shù)值較大，就會(huì)在接地點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電弧以致引起約3.5倍的過電壓、損壞絕緣，故障有可能進(jìn)一步擴(kuò)大成為相間或兩相對(duì)地短路。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以便工作人

27、員查找發(fā)生接地的線路，采取措施予以消除；特別是，當(dāng)單相接地對(duì)人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。 因此，根據(jù)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的特點(diǎn)，對(duì)供電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)裝設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，必要時(shí)還裝設(shè)零序電流保護(hù)。 2. 單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù) 四、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù) 其利用供電系統(tǒng)單相接地后出現(xiàn)的零序電壓給出信號(hào)。在中性點(diǎn)非有效接地的供電系統(tǒng)中，只要本級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接地故障，則在同一電壓等級(jí)的所有母線上都將出現(xiàn)數(shù)值較高的零序電壓。利用這一特點(diǎn)，在變電所的母線上一般裝設(shè)網(wǎng)絡(luò)單相接地的絕緣監(jiān)視裝置，它利用接地后出現(xiàn)的零序電壓，帶延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，表明本級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了單相接地。

28、 在供電系統(tǒng)中常用三相五芯柱式電壓互感器或三只三繞組單相電壓互感器作中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)裝置。 絕緣監(jiān)視裝置絕緣監(jiān)視裝置的保護(hù)方法簡(jiǎn)單，但給出信號(hào)沒有選擇性，值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，還需要依次斷開各條線路來尋找。若斷開某線路時(shí)接地信號(hào)能消失，即表明故障是在該線路上。這種監(jiān)視裝置可用于出線不太多、負(fù)荷電流允許短時(shí)間內(nèi)切斷的供電網(wǎng)中。 絕緣監(jiān)視裝置此外，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，由于電壓互感器本身有誤差以及高次諧波電壓的存在，開口三角形繞組有不平衡電壓輸出，因此繼電器的動(dòng)作電壓要躲過這一不平衡電壓，一般整定為15V。 利用單相接地故障線路的零序電流較非故障線路大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性地

29、發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘，此即線路的零序電流保護(hù)。 零序電流保護(hù) 當(dāng)供電系統(tǒng)某一線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，其他線路上都會(huì)出現(xiàn)不平衡的電容電流（零序電流），而這些非故障線路屬于正常線路，其保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作，因此，非故障線路保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)至少大于本線路的電容電流。 其動(dòng)作電流整定為 Ic所保護(hù)線路的計(jì)算電流。 對(duì)于可能時(shí)常出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)可動(dòng)作于跳閘。 動(dòng)作時(shí)間一般整定為1015s 2. 單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù) 五、過負(fù)荷保護(hù) 變壓器故障及不正常工作狀態(tài)變壓器故障不正常工作狀態(tài)內(nèi)部故障線圈的相間短路、匝間或?qū)娱g短路、單相接地短路以及燒壞鐵心等。 外部故障套

30、管及引出線上的短路和接地。 過負(fù)荷、溫升過高以及由油箱漏油造成的油面下降超過了允許程度等。 3. 電力變壓器的保護(hù) 一、概述 1變壓器易產(chǎn)生的故障和不正常工作狀態(tài) 對(duì)于電力變壓器的常見故障及異常運(yùn)行狀態(tài)，一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)： (1) 差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù) 反應(yīng)變壓器的內(nèi)、外部故障，瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。 (2) 瓦斯保護(hù) 反應(yīng)變壓器的內(nèi)部故障或油面降低，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。 (3) 過電流保護(hù) 反應(yīng)變壓器外部短路引起的過電流，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘， 可作為上述保護(hù)的后備。 (4) 過負(fù)荷保護(hù) 反應(yīng)過載而引起的過電流，一般作用于信號(hào)。 (5) 溫度保護(hù) 反應(yīng)變壓器油、繞組溫度升高或冷卻系統(tǒng)的故障，動(dòng)作

31、于信號(hào)或跳閘。一、概述 2電力變壓器上常見的繼電保護(hù)裝置二、電力變壓器的瓦斯保護(hù) 1瓦斯保護(hù)的工作原理 電力變壓器通常是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)。 當(dāng)變壓器郵箱內(nèi)故障時(shí)，在故障電流和故障點(diǎn)電弧的作用下，變壓器油和其他絕緣材料會(huì)因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。因氣體比較輕，它們就要從油箱流向油枕的上部，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，油會(huì)迅速膨脹并有大量氣體產(chǎn)生，此時(shí)，會(huì)有強(qiáng)烈的油流和氣流沖向油枕的上部。 氣體排出的多少以及排出速度，與變壓器故障的嚴(yán)重程度有關(guān)。反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及由于油面下降而產(chǎn)生的氣體而動(dòng)作。 對(duì)于容量在800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的戶內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝

32、設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)只能反映變壓器油箱內(nèi)部的故障，而對(duì)變壓器外部端子上的故障情況則無法反映。二、電力變壓器的瓦斯保護(hù) 2測(cè)量元件：瓦斯繼電器圖4-18 a)瓦斯繼電器在變壓器上的安裝1 變壓器油箱 2 聯(lián)通管 3 瓦斯繼電器 4 油枕瓦斯繼電器（氣體繼電器），安裝于變壓器油箱與油枕之間的聯(lián)通管上。 為讓變壓器的油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體順利通過與瓦斯繼電器連接的管道流入油枕，應(yīng)保證連通管對(duì)變壓器油箱頂蓋有2%4%的傾斜度，變壓器安裝應(yīng)取1%1.5%的傾斜度。 二、電力變壓器的瓦斯保護(hù) 3運(yùn)行方式輕瓦斯保護(hù) 反應(yīng)變壓器內(nèi)部的輕微故障而動(dòng)作于信號(hào)重瓦斯保護(hù) 反應(yīng)變壓器內(nèi)部的嚴(yán)重故障而動(dòng)作于跳閘（變壓器各側(cè)的

33、斷路器）油箱漏油 先發(fā)報(bào)警信號(hào)，若油面繼續(xù)下降，則動(dòng)作于跳閘 瓦斯保護(hù)裝置簡(jiǎn)單靈敏經(jīng)濟(jì)，但動(dòng)作速度較慢。 瓦斯保護(hù)只能反映變壓器內(nèi)部的故障或異常工作狀態(tài)等，而對(duì)于變壓器外部套管與斷路器引出線上的故障則無法反映。 瓦斯保護(hù)不能單獨(dú)作為變壓器的主保護(hù)，需要與過流、速斷、差動(dòng)等保護(hù)相互配合，共同使用。規(guī)程規(guī)定，電壓10kV及以下、容量在10MVA及以下的變壓器，對(duì)其內(nèi)部、套管及引出線的短路故障應(yīng)采用電流速斷保護(hù)；3566kV及以下中小容量的降壓變壓器，對(duì)其外部相間短路引起的過電流，宜采用過電流保護(hù)。同時(shí)，對(duì)于供電系統(tǒng)中單側(cè)電源的雙繞組或三繞組變壓器，過電流保護(hù)宜安裝于變壓器的各側(cè)。 變壓器過電流保護(hù)

34、和電流速斷保護(hù)的工作原理、整定原則與線路保護(hù)的基本相同 。三、電力變壓器的電流保護(hù) 1變壓器的過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù) 1變壓器的過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù) 電流互感器的接線方式對(duì)變壓器電流保護(hù)的影響由于降壓變壓器繞組接線不同，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)發(fā)生不同類型的短路故障時(shí)，反映到高壓側(cè)的故障電流分布就不同；同時(shí)，變壓器保護(hù)用電流互感器采用不同的接線方式，流過保護(hù)繼電器的電流也不相同，這些都會(huì)影響到變壓器電流保護(hù)的參數(shù)計(jì)算和靈敏度。圖4-19 Dyn11變壓器低壓側(cè)ab相間短路電流分布及相量圖通過對(duì)電流相量圖的分析可以得出，當(dāng)變壓器低壓側(cè)ab相間短路時(shí)，流 若變壓器保護(hù)用電流繼電器采用非全星形結(jié)線，則由于A、

35、C相都是流過較小的故障電流，因此靈敏度較低。 過變壓器高壓側(cè)A、C相的故障電流均為，且方向相同。而且方向相同。而B相流流過的故障電流為2，由此可見： 若電流互感器采用全星形結(jié)線或兩相三繼電器結(jié)線，則總有一個(gè)繼電器 若電流互感器采用兩相電流差結(jié)線，則通過繼電器的故障電流為零，保護(hù)裝置不動(dòng)作。流過的故障電流為2 ，因此比非全星形結(jié)線靈敏度高。變壓器過電流保護(hù)互感器的結(jié)線方式，通常采用全星形或非全星形。1）變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定 式中 IL.max (1.53)I1N.T ； I1N.T 變壓器一次側(cè)的額定電流。 其動(dòng)作時(shí)間也按“階梯原則”整定，與線路過電流保護(hù)完全相同。對(duì)車間變電所來說，其動(dòng)

36、作時(shí)間可整定為最小值（0.5s）。 靈敏度按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路電流換算到高壓側(cè)來校驗(yàn)。 過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的整定變壓器電流速斷保護(hù)主要是對(duì)變壓器的內(nèi)部故障，如相間短路等進(jìn)行保護(hù)。 動(dòng)作電流整定計(jì)算公式 式中 Ik.max 變壓器低壓側(cè)母線的三相短路電流換算 到高壓側(cè)的穿越電流值。 靈敏度按保護(hù)裝置安裝處（高壓側(cè)）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流值來校驗(yàn)。要求ks1.5。 2）變壓器電流速斷保護(hù)保護(hù)動(dòng)作電流整定 過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的整定 變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作跳閘，應(yīng)作如下檢查和處理：1）檢查母線及母線上的設(shè)備是否有短路；2）檢查變壓器及各側(cè)設(shè)備是否短路；3）檢查低壓側(cè)保護(hù)是否動(dòng)作，各條線路的保護(hù)有無動(dòng)作；4）確認(rèn)母線無電時(shí)，應(yīng)拉開該母線所帶的線路；5）如是母線故障，應(yīng)視該站母線設(shè)置情況，用倒母線或轉(zhuǎn)