供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)2

1、 供電系統(tǒng)的保護(hù)1第二節(jié)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù) 2 所謂定時限，是指過電流保護(hù)的動作時限是固定的，與通過其上電流的大小無關(guān)。一、過電流保護(hù) 當(dāng)流過被保護(hù)元件中的電流超過預(yù)先整定的某個數(shù)值時，保護(hù)裝置啟動，并用時限保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報警信號，這種繼電保護(hù)稱為過電流保護(hù)。 定時限過電流保護(hù)3 由電流繼電器1KA與2KA、時間繼電器KT和信號繼電器KS組成。其中，1KA、2KA是測量元件，用來判斷通過線路電流是否超過預(yù)設(shè)值；KT為延時元件，它以適當(dāng)?shù)难訒r來保證裝置動作有選擇性；KS用來發(fā)出保護(hù)動作的信號 定時限過電流保護(hù)的原理圖 (1) 定時限過電流保護(hù)的原理接線 4 正常運(yùn)行時，1K

2、A、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，1KA或2KA動作，通過其觸點(diǎn)起動時間繼電器KT，經(jīng)過預(yù)定的延時后，KT的觸點(diǎn)閉合，將斷路器QF的跳閘線圈YR接通，QF跳閘，同時起動了信號繼電器KS，信號牌掉下，并接通燈光或音響信號。這樣，不正常狀態(tài)或故障被切除。 定時限過電流保護(hù)的展開圖 5 為保證在正常情況下各條線路上的過電流保護(hù)絕對不動作，顯然保護(hù)裝置的起動電流必須整定得大于該線路上出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流；同時還必須考慮在外部故障切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷自起動電流作用下保護(hù)裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自起動電流。一般情況下，負(fù)荷自起動電流大于最大負(fù)荷電流，因此往往以

3、負(fù)荷自起動電流決定過電流保護(hù)的起動電流。 (2) 定時限過電流保護(hù)的工作原理 6定時限過電流保護(hù)的動作電流 式中 Iop 繼電器的動作電流（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 ； 計算負(fù)荷電流。 7(3) 按選擇性要求整定過電流保護(hù)的動作時限 各級過電流保護(hù)中時間繼電器KT的延時時限是按階梯原則來整定的 8 定時限過電流保護(hù)的動作時限整定和配合 為了保證前后兩級保護(hù)裝置動作的選擇性，在后一級保護(hù)裝置的線路首端k點(diǎn)發(fā)生三相短路時，前一級保護(hù)的動作時間應(yīng)比后一

4、級保護(hù)的動作時間要大一個時間差 ，對于定時限保護(hù)裝置，一般取0.5s（對于微機(jī)型過電流保護(hù)，常取0.35s）。 9(4) 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗 定時限過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)是以其保護(hù)末端最小短路電流與動作電流Iop之比ks來衡量，要求ks1.31.5。對于中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)，最小短路電流出現(xiàn)在最小運(yùn)行方式下末端兩相短路時的短路電流，故 =10(1) 反時限過電流保護(hù)的原理接線 2. 反時限過電流保護(hù)a) 原理圖 b) 展開圖11(2) 反時限過電流保護(hù)的整定配合 a) 短路點(diǎn)距離與動作時間的關(guān)系 b) 反時限動作特性曲線12 定時限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：動作時間準(zhǔn)確，容易整定。而且不論短路

5、電流大小，動作時間是一定的，不會因短路電流小而動作時間長。 定時限過電流保護(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，保護(hù)裝置的動作時間太長。 反時限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：可采用交流操作，接線簡單，所用保護(hù)設(shè)備數(shù)量少，因此這種方式簡單經(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。 反時限過電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：整定、配合較麻煩，繼電器動作時限誤差較大，當(dāng)距離保護(hù)裝置安裝處較遠(yuǎn)的地方發(fā)生短路時，其動作時間較長，延長了故障持續(xù)時間。 3、定時限與反時限過電流保護(hù)的比較 13二、電流速斷保護(hù) 定時限過電流保護(hù)裝置的時限一經(jīng)整定便不能變動，如下圖所示，當(dāng)k3處發(fā)生三相短路故障時，

6、斷路器QF3處繼電保護(hù)動作時間必須經(jīng)過 才能動作，達(dá)不到速動性的目的。為了減小本段線路故障下的事故影響范圍，當(dāng)過電流保護(hù)的動作時限大于0.7s時，便需設(shè)置反應(yīng)電流增大而瞬時動作的電流保護(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。 14具有電流速斷和定時限過電流保護(hù)的原理線路圖15 電流速斷保護(hù)的動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作電流Iop之比，即=線路電流速斷保

7、護(hù)的保護(hù)區(qū)17電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”及其彌補(bǔ) 由于電流速斷保護(hù)的動作電流是按被保護(hù)線路末端的最大短路電流來整定的，因而其動作電流會大于被保護(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。 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)。 18定時限過電流保護(hù)與電流速斷保護(hù)配合的動作時間示意圖19例 某工廠10kV供電線路，已知計算負(fù)荷電流 =180A， =1.5，在最大運(yùn)

8、行方式下末端和始端的短路電流分別為 2300A， 4600A；在最小運(yùn)行方式時， 2200A， 4400A，線路末端出線保護(hù)動作時間為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)動作一次側(cè)電流 = 繼電器1KA動作電流 =6.35A, 取6.5A=時間繼電器的整定時限 20保護(hù)靈敏度 = 2) 因動作時限大于0.7s，需加速斷保護(hù)裝置，其整定計算如下：一次動作電流= 繼電器2KA的動作電流 =，取48A速斷保護(hù)的靈敏度=21三、低電壓保護(hù)低電壓閉鎖的過電

9、流保護(hù) 定時限過電流保護(hù)的動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，可采用低電壓閉鎖的過電流保護(hù)來提高其靈敏度。222. 用于電動機(jī)的低電壓保護(hù) 電動機(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，低電壓保護(hù)動作，將不重要的或不允許自起動的電動機(jī)從電網(wǎng)切除，以保證重要電動機(jī)在電網(wǎng)電壓恢復(fù)時順利地自起動。 1) 在電網(wǎng)發(fā)生故障時往往伴隨著電壓暫時下降甚至消失，當(dāng)故障切除后系統(tǒng)電壓又恢復(fù)時，為了保證重要電動機(jī)此時能順利自起動，對不重要和不準(zhǔn)許自起動的電動機(jī)，可裝設(shè)動作電壓為(60%70%) UN、時限為0.51.5s的低電壓保護(hù)，即 =2) 對于由于生產(chǎn)工

10、藝或技術(shù)、安全的要求不允許“長期”失電后再自起動的電動機(jī)，可裝設(shè)動作電壓為(50%55%) UN、時限為(510)s的低電壓保護(hù)。即=23四、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的單相接地保護(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，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流IC由線路相對地的分布電容決定（IC為正常時每相對地電容電流的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稱，對接于線電壓上負(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，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高到 倍，如果流過故障點(diǎn)的接地電流數(shù)值較大，就會在接地點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電弧以致引起約3.5倍的過

11、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地短路。此時，應(yīng)及時發(fā)出信號，以便工作人員查找發(fā)生接地的線路，采取措施予以消除；特別是，當(dāng)單相接地對人身和設(shè)備的安全有危險時，則應(yīng)動作于跳閘。 因此，根據(jù)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的特點(diǎn)，對供電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置，必要時還裝設(shè)零序電流保護(hù)。 241. 絕緣監(jiān)視裝置 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。在中性點(diǎn)非有效接地的供電系統(tǒng)中，只要本級電壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接地故障，則在同一電壓等級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

12、延時動作于信號，表明本級電壓網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了單相接地。 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)測裝置25絕緣監(jiān)視裝置的保護(hù)方法簡單，但給出信號沒有選擇性，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。若斷開某線路時接地信號能消失，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)荷電流允許短時間內(nèi)切斷的供電網(wǎng)中。此外，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時，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，因此繼電器的動作電壓要躲過這一不平衡電壓，一般整定為15V。 26 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)，實現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號或動作于跳閘，此即線路的零序電流保護(hù)。 當(dāng)供電系統(tǒng)某一線路發(fā)生單相接地故障時，其