供配電系統(tǒng)的繼電保護課件

1、第7章 供配電系統(tǒng)的繼電保護 7.1繼電保護裝置的概念 7.2高壓配電電網的繼電保護 7.3電力變壓器的繼電保護 7.4低壓配電系統(tǒng)的保護 7.5電子技術在繼電保護中的應用 小結7.1 繼電保護裝置的概念 711 繼電保護裝置的任務 1.故障時跳閘 在供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時，作用于前方最近保護裝置動作控制保護裝置，使之迅速跳閘，切除故障部分，恢復其它無故障部分的正常運行，同時發(fā)出信號，以便提醒值班人員檢查，及時消除故障。2.異常狀態(tài)發(fā)出報警信號 在供電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)，如過負荷或有故障苗頭時發(fā)出報警信號，提醒值班人員注意并及時處理，以免發(fā)展為故障。 712 斷電保護裝置的基本要求 1.選

2、擇性繼電保護動作的選擇性是指在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只使電源一側距離故障點最近的繼圖7-1 繼電保護裝置動作選擇性示意圖7.1 繼電保護裝置的概念電保護裝置動作，通過開關電器將故障切除，而非故障部分仍然正常運 行。如圖7-1，當k-1點發(fā)生短路時，則繼電保護裝置動作只應使斷路器1QF跳閘 ，切除電動機M。而其它斷路器都不跳閘。 2. 速動性 當系統(tǒng)內發(fā)生短路故障時，保護裝置應盡快動作，快速切除故障。 3. 可靠性 指保護裝置該動作時就應該動作（不拒動）,不該動作時不誤動 .4. 靈敏性 靈敏性是指保護裝置在其保護范圍內對故障和不正常運行狀態(tài)的反應能力。靈敏性通常用靈敏系數(shù) 來衡量的。對于過電流保

3、護裝置，其靈敏系數(shù)為 為: 式中 被保護區(qū)內最小運行方式下的最小短路電流 保護裝置的一次側動作電流 對于低電壓保護裝置，其靈敏系數(shù) 為 式中 被保護區(qū)內發(fā)生短路時，連接該保護裝置的母線上最大殘余電壓 保護裝置的一次動作電壓(V)。即保護裝置動作電壓換算到一次電路的電壓 7.1 繼電保護裝置的概念7.1.3 繼電保護裝置的組成及常用保護繼電器1繼電保護裝置的組成如圖7-2所示，當線路上發(fā)生短路時，起動用的電流繼電器KA瞬時動作，使時間繼電器KT起動，KT經整定的一定時限后，接通信號繼電器KS和中間斷電器KM，KM觸頭接通斷路器QF的跳閘回路，使斷路器QF跳閘。 圖 7-2繼電保護裝置框圖7.1

4、繼電保護裝置的概念圖-4 DL10系列電磁式電流繼電器的內部結線和圖形符號 a)DL-11型結線 b)DL-12型結線 c)DL-13型結線d)集中表示的圖形符號 e)分開表示的圖形符號繼電器“返回電流”與“動作電流”的比值，稱為繼電器的返回系數(shù)，用 表示，即 對于過量繼電器，返回系數(shù)總是小于1的(欠量繼電器則大于1)，返回系數(shù)越接近于1，說明繼電器越靈敏，如果返回系數(shù)過低，可能使保護裝置誤動作。DL-10系列繼電器的返回系數(shù)一般不小于0.8。 DL-10系列電磁式繼電器的電流時間特性如圖7-5所示 只要通入繼電器的電流超過某一預先整定的數(shù)值時，它就能動作，動作時限是固定的，與外加電流無關，這

5、種特性稱作定時限特性。7.1 繼電保護裝置的概念圖7-5電磁式電流繼電器的定時限特性 2).電磁式時間繼電器 供電系統(tǒng)中常用的DS-110、120系列電磁式時間繼電器的內部結線和圖形符號如圖7-7所示。圖7-7 DS-110、120系列時間繼電器的內部結線和圖形符號7.1 繼電保護裝置的概念圖7-8 DX-11型電磁式信號繼電器的內部結構和圖形符號 DX-11型信號繼電器的內部結線和圖形符號如圖7-8b)所示。 b) 4).電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器常用在保護裝置的出口回路中，用來接通斷路器的跳閘回路，故又稱為出口繼電器。 工廠供電系統(tǒng)中常用的DZ-10系列中間繼電器的內部結線和圖形符號

6、如圖7-9所示， 7.1 繼電保護裝置的概念圖7-10 DZ-10系列中間繼電器的內部結線和圖形符號(2)感應式電流繼電器供電系統(tǒng)中常用 感應式電流繼電器的內部結構如圖7-11所示。 圖7-11感應式電流繼電器的內部結構7.1 繼電保護裝置的概念1-線圈 2-電磁鐵 3-短路環(huán) 4-鋁盤 5-鋼片 6-鋁框架 7-調節(jié)彈簧 8-制動永久磁鐵 9-扇形齒輪 10-蝸桿 11-扁桿： 12-觸點 13-時限調節(jié)螺 14-速斷電流調節(jié)螺桿 15-銜鐵 16-動作電流調節(jié)插銷感應系統(tǒng)的工作原理可參看圖7-12。當線圈1有電流流 過時，電磁鐵2在短路環(huán)3的作用下，產生在時間和空間位置上不相同的兩個磁通1

7、和2，且1超前于2。這兩個磁通均穿過鋁盤4，根據電磁感應原理，這兩個磁通在磁盤上產生一個始終由超前磁通1向落后磁通2方向的轉動力矩M1。根據電能表的工作原理可知，此時作用于鋁盤上的轉動力矩為12sin 式中為1與2之間的相位差，此值為一常數(shù) 由于1IKA, 2IKA且為常數(shù),因此I2KA, 在的作用下，鋁盤開始轉動。鋁盤轉動后，切割永久磁鐵8，產生反向的制動力矩。由電度表工作原理知，與鋁盤的轉速成正比，即這個制動力矩在某一轉速下，與電磁鐵產生的轉動力矩相平衡，因而在一定的電流下保持鋁盤勻速旋轉。7.1 繼電保護裝置的概念在上述和的作用下，鋁盤受力雖有使框架6和鋁盤4向外推出的趨勢，但由于受到彈

8、簧7的拉力，仍保持在初始位置，見圖7-11。圖7-12 感應式電流繼電器的轉動力矩M1制動力矩M21線圈 2-電磁鐵 3-短路環(huán) 4-鋁盤5-鋼片 6-鋁框架 7-調節(jié)彈簧 8-制動永久磁鐵7.1 繼電保護裝置的概念 圖7-13感應式電流繼電器的反時限特性 7.1 繼電保護裝置的概念 當繼電器線圈的電流增大到繼電器的動作電流時，由電磁鐵產生的轉動力矩亦增大，并使鋁盤轉速隨之增大，永久磁鐵產生的制動力矩也隨之增大。這兩個力克服彈簧的反作用力矩，從而使鋁盤帶動框架前偏（參看圖7-12），使鍋桿10與扇形齒輪9與嚙合，這叫做“繼電器動作”。由于鋁盤繼續(xù)轉動，使扇形齒輪沿著蝸桿上升，最后使觸點12切換

9、，同時使信號牌（圖7-12上未表示）掉下，從觀察孔內看到其紅色或白色的信號指示，表示繼電器已經動作。 通入線圈的電流越大，鋁盤轉得越快，扇形齒輪沿蝸桿上升的速度也越快，則動作時間越短，這就是感應式電流繼電器的“反時限特性”，如圖7-13中曲線的abs部分。隨著電流增大，繼電器鐵心磁路飽和，特性曲線逐漸過渡到“定時限特性”，如圖7-13中曲線的cd部分。 這種繼電器還裝有瞬動元件，當流入繼電器線圈的電流繼續(xù)增加到某一預先整定的倍數(shù)(例如為8倍)時，則瞬動元件起動，繼電器的電流時間特性如圖7-13中曲線的cd,這就是“瞬時速斷特性”。因此這種電磁元件又稱為電流速斷元件.動作曲線上對應于開始速斷時間

10、的動作電流倍數(shù),稱速斷電流倍數(shù).即 nqb=Iqb/Iop Iop為感應式電流繼電器的動作電流。 Iqb為感應式電流繼電器的速斷電流，即繼電器線圈中使速斷元件動作的最小電流。7.1 繼電保護裝置的概念電保護裝置中，既能作為起動元件，又能實現(xiàn)延時、給出信號和直接接通跳閘回路；既能實現(xiàn)帶時限的過電流保護，又能同時實現(xiàn)電流速斷保護，從而使保護裝置時元件減少，接線簡單。此外，感應式電流繼電器采用交流操作電源，可減少投資。因而在6lOkV供電系統(tǒng)中應用廣泛。至于晶體管式繼電器完全可以利用電子元件模擬上述的特性，國內已有定型產品，茲不贅述。圖714 系列感應式電流的電流時間特性曲線圖 7.1 繼電保護裝置

11、的概念型感應式電流繼電器的內部接線及圖形符號和文字符號如圖715所示。 圖715 GL 型電流繼電器的內部接線和圖形符號 作業(yè)：思考題7-1、7-2、7-37.2 高壓配電電網的繼電保護圖7-16 兩相兩繼電器式結線圖 圖7-17 兩相一繼電器式結線圖 為了表征繼電器電流 與電流互感器二次電流 間的關系，特引入一個結線系數(shù) （7-3） 兩相兩繼電器式結線屬相電流結線， ，即保護靈敏度都相同。 7.2 高壓配電電網的繼電保護2、 兩相一繼電器式結線 (見圖7-17) 這種結線，又稱兩相電流差結線，或兩相交 叉結線。正常工作和三相短路時，流人繼電器的電流 為A相和C相兩相電流互感器二次電流的相量差

12、，即 ，而量值上， 如圖7-18a所示。在A、C兩相短路時，流進繼電器的電流為電流互感器二次側電流的2倍，如圖7-18b所示。在A、B或B、 C兩相短路時，流進電流繼電器的電流等于電流互感器二次側的電流，如圖7-18c所示。 三相短路：流過繼電器的電流為 A、B相或B、C相短路：流過繼電器的電流為 A、C相短路：流過繼電器的電流為 可見，兩相電流差結線的結線系數(shù)與一次電路發(fā)生短路的形式有關，不同的短路形式，其結線系數(shù)不同。)三相短路 b)A相、C相短路 c）A相、B相短路圖7-18 兩相電流差結線在不同短路形工下電流7.2 高壓配電電網的繼電保護 可見，兩相電流差結線的結線系數(shù)與一次電路發(fā)生短

13、路的形式有關，不同的短路形式，其結線系數(shù)不同。 7.2.3 帶時限的過電流保護1、定時限過電流保護裝置（1）、定時限過電流保護裝置的組成及動作原理圖7-19定時限過電流保護的原理電路圖 a)原理圖 b)展開圖 QF-高壓斷路器 TAl、TA2-電流互感器 KAl、KA2-Dl型電流繼電器 7.2 高壓配電電網的繼電保護 當一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KAl、KA2中至少一個瞬時動作，閉合其動合觸點，使時間繼電器KT起動。KT經過整定限時后，其延時觸點閉合，使串聯(lián)的信號繼電器(電流型)KS和中間繼電器KM動作。KM動作后，其觸點接通斷路器的跳閘線圈YR的回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障

14、。與此同時，KS動作，其信號指示牌掉下，接通燈光和音響信號。在斷路器跳閘時，QF的輔助觸點隨之斷開跳閘回路，以切斷其回路中的電流，在短路故障被切除后，繼電保護裝置中除KS外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而KS可手動復位。（2）、 動作電流的整定：過動作電流的整定必須滿足下面兩個條件。1）應該躲過線路的最大負荷電流(包括正常過負荷電流和尖峰電流)以免在最大負荷通過時保護裝誤動作。 2)保護裝置的返回電流Ire也應該躲過線路的最大負荷電流 ，以保證保護裝置在外部故障切除后，能可靠地返回到原始位置，避免發(fā)生誤動作。 過電流保護動作整定公式： (7-4) 7.2 高壓配電電網的繼電保護式中保護裝

15、置的可靠系數(shù)，對DL型繼電器可取1.2，對GL型繼電器可取1.3； 保護裝置的結線系數(shù)，按三相短路來考慮，對兩相兩繼電器結線(相電流結線)為1，對兩相二繼電器結線(兩相電流差結線)為；線路的最大負荷電流(含尖峰電流)，可取為(1.53) ，為線路的計算電流。+ （3） 動作時間整定 為了保證前后級保護裝置動作時間的選擇性，過電流保護裝置的動作時間（也稱動作時限），應按“階梯原則”進行整定，也就是在后一級保護裝置所保護的線路首端（如圖6-20a中的k點）發(fā)生三相短路時，前一級保護的動作時間應比后一級保護中最長的動作時間都要大一個時間差 t。即t大約在0.50.7S之間 對于定時限過電流保護，可取

16、 t =0.5S；對于反時限過電流保護，可取 t =0.7S。 t7.2 高壓配電電網的繼電保護2、 反時限過電流保護裝置（1）、 電路組成及原理圖7-20是一個交流操作的反時限過電流保護裝置圖 當一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KAl、KA2至少有一個動作，經過一定時延時后(延時長短與短路電流大小成反比關系)，其常開觸點閉合，緊接著其常閉觸點斷開，這時斷路器跳閘線圈YR因“去分流”而通電，從而使斷路器跳閘，切除短路故障部分。在繼電器去分流跳閘的同時，其信號牌自動掉下，指示保護裝置已經動作。在短路故障被切除后，繼電器自動返回，信號牌則需手動復位。 圖7-21反時限過電流保護的原理電路圖 a)

17、按集中表示法繪制 b)按分開表示法繪制 7.2 高壓配電電網的繼電保護（3）、動作時間的整定 GL型繼電器的時限調節(jié)機構是按10倍動作電流的動作時間來標度的,而實際通過繼電器的電流一般不會恰恰為動作電流的10倍，因此必須根據繼電器的動作特性曲線來整定。4、過電流保護的靈敏度及提高靈敏度的措施-低電壓閉鎖保護按規(guī)定過電流保護的靈敏系數(shù)必須滿足的條件為（1）、 過電流保護的靈敏度 當過電流保護作后備保護時，如滿足上式有困難，可以 = 1.5 (7-10) 1.2 當過電流保護靈敏系數(shù)達不到上述要求時，可采用下述的低電壓閉鎖保護來提高靈敏度。2）、 低電壓閉鎖的過電流保護 動作電流的整定計算公式為

18、(7-11) 7.2 高壓配電電網的繼電保護a)b)圖7-25 低電壓閉鎖的過電流保護電路 接線圖 b) 展開圖 7.2 高壓配電電網的繼電保護定時限過電流保護：KAl、KA2、KT、KSl、KM構成電流速斷保護：KA3、KA4、KS2、KM構成 為了保證保護裝置動作的選擇性,電流速斷保護繼電器的動作電流(即速斷電流) 應按躲過它所保護線路末端的最大短路電流（即三相短路電流）來整定。只有這樣，才能避免在后一級速斷保護所保護線路的首端發(fā)生三相短路時，它可能發(fā)生的誤跳閘。（因后一段線路距離很近，阻抗很小，所以速斷電流應躲過其保護線路末端的最大短路電流）。7.2 高壓配電電網的繼電保護圖7-27 電

19、力線路定時限過電流保護和電流速斷保護展開圖圖7-28 線路電流速斷保護的保護區(qū)和死區(qū) -前一級保護應躲過的最大短路電流 -前一級保護整定的一次速斷電流 7.2 高壓配電電網的繼電保護 如圖7-28所示電路中，WLl末端k-1點的三相短路電流，實際上與其后一段WL2首端 k-2點的三相短路電流是近乎相等的 . 因此可得電流速斷保護動作電流(速斷電流)的整定計算公式為 = (7-13)可靠系數(shù)，對DL型繼電器，取1.21.3；對GL型繼電器，取1.41.5；對脫扣器，取1.82。式中2、電流速斷保護的“死區(qū)”及其彌補 在速斷保護區(qū)內，速斷保護作為主保護, 過電流保護作為后備保護； 而在速斷保護的“

20、死區(qū)”內，則過電流保護為基本保護。3、電流速斷保護的靈敏度電流速斷保護的靈敏度必須滿足的條件是Sp= 1.52 (7-14) 式中 線路首端在系統(tǒng)最小運行方式下的兩相短路電流7.2 高壓配電電網的繼電保護例7-3 試整定例7-1所示GL-15/10型電流繼電器的電流速斷倍數(shù) 解 已知線路末端 =1300A， 且， =315/5，取 =1.5故由式（7-13）得= 而例7-1已經整定=8A，故速斷電流倍數(shù)應整定為由于GL型電流繼電器的速斷電流倍數(shù)在 28間可平滑調節(jié)，因此 不必修約為整數(shù)。= 例7-4 試整定例7-2所示裝于WL2首端KA2的GL-1510型電流繼電器的速斷電流倍數(shù)，并校驗其過電

21、流保護和電流速斷保護的靈敏度。解 1）整定速斷電流倍數(shù) 取 =1.5， =1， =1005，WL2末端 =400A故由式(7-13)得 = 而例7-2已經整定 =6A,故速斷電流倍數(shù)應整定為= 7.2 高壓配電電網的繼電保護2）過電流保護的靈敏度校驗 根據式(7-10),其中 =0.866 =0.866400A=346A故其保護靈敏系數(shù)為Sp= 1.5 由此可見，KA2整定的動作電流(6A)滿足靈敏度要求。3）電流速斷保護靈敏度的校驗 根據式(7-14)，其中 =0.8661100A=953A,保其故護靈敏系數(shù)為Sp= 1.5 由此可見，KA2整定的動作電流(倍數(shù))也滿足靈敏度要求。7.2.5

22、 中性點不接地的單相接地保護1、絕緣監(jiān)測裝置7.2 高壓配電電網的繼電保護圖7-29絕緣監(jiān)測裝置接線圖 圖7-29中在變壓所的母線上接一個三相五芯式電壓互感器，其二次側的星形聯(lián)結繞組接有電壓表，以測量各相對地電壓，通過轉換開關測量相間電壓；另一個二次對地繞組接成開口三角形，接入電壓繼電器，用來反應線路單相接地時出現(xiàn)的零序電壓。 7.2 高壓配電電網的繼電保護系統(tǒng)正常運行時，三相電壓對稱，開口三角形兩端電壓接近于零，繼電器不動作，在系統(tǒng)發(fā)生一相接地時，接地相電壓為零，其它兩相對地電壓升高到 倍，開口處出現(xiàn)100V的零序電壓，使繼電器動作，發(fā)出報警的燈光和音響信號。 這種保護裝置簡單，雖給出故障信

23、號，但沒有選擇性，難以找到故障線路。值班人員根據信號和電壓表指示可以知道發(fā)生了接地故障且知道故障的相別，但不能判斷哪一條線路發(fā)生了接地故障。因此這種監(jiān)視裝置可用于出線不太多、并且允許短時停電的供電系統(tǒng)中。2、 有選擇性的單相接地保護裝置（1） 單相接地時，系統(tǒng)中的電容電流分布如圖7-30 （2）、單相接地保護 如圖7-31，在電力系統(tǒng)正常運行及三相對稱短路時， 因在零序電流互感器二次側由三相電流產生的三相磁通相量之和為零，即在零序電流互感器中不會感應山零序電流，繼電器不動作。當發(fā)生單相接地時，就有接地電容電流通過，此電流在二次側感應出零序電流，使繼電器動作，并發(fā)山信號。 架空線路的單相接地保護

24、，一般采用由三個電流互感器同極性并聯(lián)所組成的零序電流互感器。如圖731（a）圖但一般供電用戶的高壓線路不長，很少采用。7.2 高壓配電電網的繼電保護對于電纜線路，則采用圖731 (b)和專用零序電流互感器的接線。注意電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器的鐵心，否則零序電流(不平衡電流)不穿過零序電流互感器的鐵心,保護就不會動作。 圖7-31零序電流保護裝置a)架空線路用， b)電纜線路用（3）、單相接地保護動作電流的整定 對于架空線路，采用圖7-31 a)的電路，電流繼電器的整定值需要躲過正常電流負荷下產生的不平衡電流 和其它線路接地時在本線路上引起的電容電流 ,即= + （ ） （7-15）

25、式中 可靠系 其值取45，保護裝置帶時限時, 其值取1.527.2 高壓配電電網的繼電保護(A) （7-16） 式中 (A) Ic （4）、單相接地保護的靈敏度1.2 -被保護電路有電氣聯(lián)系的總電網電容電流-線路本身電容電流零序電流互感器的變流比 和 均按公式（1-2）計算 作業(yè)：思考題7-5、7-6、7-9 習題：7-1、7-2正常運行負荷電流不平衡在零序電流互感器輸出端出現(xiàn)的不平衡電流；其它線路接地時 ,在本線路的電容電流。如果是架空電路, (A),若是電纜線路 其中 線路的額定電壓(kV) ； 為線路長度(km)。對于電纜電路，則采用圖7- 31b)的電路，整定動作電流只需躲過本線路的電

26、容電流即可，因此，零序電流互感器的變流比。 7.3 電力變壓器的繼電保護7.3.1 概述 1、高壓側為610KV的車間變電所的主變壓器，通常裝設有帶時限的過電流保護和電流速斷保護。如果過電流保護的動作時間范圍為0.5-0.7s，也可不裝設電流速斷保護。 2、容量在800KVA及以上的油浸式變壓器（如安裝在車間內部，則容量在400及以上時），還需裝設瓦斯保護。 3、并列運行的變壓器容量（單臺）在400KVA及以上，以及雖為單臺運行但又作為備用電源用的變壓器有可能過負荷時，還需裝設過負荷保護，但過負荷保護只動作于信號，而其他保護一般動作于跳閘。 4、是如果單臺運行的變壓器容量在10000KVA及以

27、上、兩臺并列運行的變壓器容量（單臺）在6300KVA及以上時，則要求裝設縱聯(lián)差動保護來取代電流速斷保護。高壓側為35KV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器，一般應裝設過電流保護，電流速斷保護和瓦斯保護。 本節(jié)只介紹中小型工廠常用的610KV配電變壓器的繼電保護，包括過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護，著重介紹變壓器的瓦斯保護。7.3 電力變壓器的繼電保護7.3.2 變壓器的瓦斯保護 變壓器的瓦斯保護是保護油浸變壓器內部故障的一種基本保護。瓦斯繼電保護的主要元件是瓦斯繼電器，它裝在變壓器的油箱和油枕之間的聯(lián)通管上，如圖7-32為FJ-80型開口杯式瓦斯繼電器的結構示意圖。圖7-32 瓦斯繼電器的

28、安裝及結構示意圖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 b)FJa-80瓦斯繼電器的結構示意圖 1-容器 2-蓋 3-上油杯 4-永久磁鐵 5-上動觸點 6-上靜觸點 7-下油杯8-永久磁鐵 9-下動觸點 10-下靜觸點 11-支架 12-下油杯平衡錘 13-下油杯轉軸 14-擋板 15-上油杯平衡錘 16-上油杯轉軸 17-放氣閥7.3 電力變壓器的繼電保護 在變壓器正常工作時，瓦斯繼電器的上下油杯中都是充滿油的，油杯因其平衡錘的作用使其上下觸點都是斷開的。當變壓器油箱內部發(fā)生輕微故障致使油面下降時，上油杯因其中盛有剩余的油使其力矩大于平衡錘的

29、力矩而降落，從而使上觸點接通，發(fā)出報警信號，這就是輕瓦斯動作。當變壓器油箱內部發(fā)生嚴重故障時，由于故障產生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進入油枕，在油流經過瓦斯繼電器時，沖擊擋板，使下油杯降落，從而使下觸點接通，直接動作于跳閘。這就是重瓦斯動作。 如果變壓器出現(xiàn)漏油，將會引起瓦斯繼電器內的油也慢慢流盡。這時繼電器的上油杯先降落，接通上觸點，發(fā)出報警信號，當油面繼續(xù)下降時，會使下油杯降落，下觸點接通，從而使斷路器跳閘。 瓦斯繼電器只能反映變壓器內部的故障，包括漏油、漏氣、油內有氣、匝間故障、繞組相間短路等。而對變壓器外部端子上的故障情況則無法反映。因此，除設置瓦斯保護外，還需設

30、置過流、速斷或差動等保護。7.3.3 變壓器的過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護1、變壓器的過電流保護7.3 電力變壓器的繼電保護 變壓器的過電流保護裝置一般都裝設在變壓器的電源側。無論是定時限還是反時限，變壓器過電流保護的組成和原理與電力線路的過電流保護完全相同。 圖7-33為變壓器的定時限過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護的綜合電路，全部繼電器均為電磁式。圖7-34是按分開表示法繪制。 變壓器過電流保護的動作電流整定計算公式，也與電力線路過電流保護基本相同，只是式(7-4)和式(7-5)中的 應取為(1.53) ,這里的 為變壓器的額定一次電流。 變壓器過電流保護的動作時間，也按“階梯

31、原則”整定。但對車間變電所來說，由于它屬于電力系統(tǒng)的終端變電所，因此其動作時間可整定為最小值0.5s。 變壓器過電流保護的靈敏度，按變壓器低壓側母線在系統(tǒng)最小運行方式時發(fā)生兩相短路(換算到高壓側的電流值)來校驗。其靈敏度的要求也與線路過電流保護相同，即 1.5；當作為后備保護時可以 1.22、變壓器電流速斷保護。 變壓器過電流保護動作實現(xiàn)大于0.5s時，必須裝設電流速斷保護。電流速斷保護的組成、原理，也與電力線路的電流速斷保護完全相同。7.3 電力變壓器的繼電保護 上圖7-33變壓器的定時限過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護的綜合電路（集中法）KA1 KA2 KT1 KS KM定時限過電流保

32、護 KA3 KA4 KS2 KM電流速斷保護KA5 KT2 KS3過負荷保護右圖7-34 變壓器的定時限過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護的綜合電路 （按分開表示法繪制）7.3 電力變壓器的繼電保護 變壓器電流速斷保護的動作電流(速斷電流)的整定計算公式，也與電力線路的電流速斷保護基本相同，只是式(7-13)中的 應取低壓母線三相短路電周期分量有效值換算到高壓側的電流值，即變壓器電流速斷保護的動作電流按躲過低壓母線三相短路電流來整定。 變壓器速斷保護的靈敏度，按變壓器高壓側在系統(tǒng)最小運行方式時發(fā)生兩相短路的短路電流 來校驗，要求 1.5。 變壓器的電流速斷保護，與電力線路的電流速斷保護一樣，

33、也有死區(qū)(不能保護變壓器的全部繞組)。彌補死區(qū)的措施，也是配備帶時限的過電流保護。 考慮到變壓器在空載投入或突然恢復電壓時將出現(xiàn)一個沖擊性的勵磁涌流，為避免速斷保護誤動作，可在速斷保護整定后，將變壓器空載試投若干次，以檢驗速斷保護是否會誤動作。根據經驗，當速斷保護的一次動作電流比變壓器額定一次電流大23倍時，速斷保護一般能躲過勵磁涌流，不會誤動作。 例7-5 某降變壓電所裝有一臺100.4kV、1000kVA的電力變壓器。已知變壓器低壓母線三相短路電流 =13kA，高壓側繼電保護用電流互感器電流比為1005，繼電器采用GL-25型，接成兩相兩繼電器式。試整定該繼電器的反時限過電流保護的動作電流

34、、動作時間及電流速斷保護的速斷電流倍數(shù)。7.3 電力變壓器的繼電保護 解 （1)過電流保護的動作電流整定 取 1.3，而 1， 0.8, 100/5=20 故按公式(6-4) 動作電流 整定為9A。 （2)過電流保護動作時間的整定 考慮此為終端變電所的過電流保護，故其10倍動作電流的動作時間整定為最小值0.5s。（3)電流速斷保護速斷電流的整定 取 而 故 因此速斷電流倍數(shù)整定為 3、變壓器的過負荷保護 變壓器的過負荷保護是用來反應變壓器正常運行時出現(xiàn)的過負荷情況，只在變壓器確有過負荷可能的情況下才予以裝設，一般動作于信號。 變壓器的過負荷在大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此過負荷保護只需要在一

35、相上裝一個電流繼電器。在過負荷時，電流繼電器動作，再經過時間繼電器給予一定延時，最后接通信號繼電器發(fā)出報警信號。7.3 電力變壓器的繼電保護過負荷保護的動作電流按躲過變壓器額定一次電流 來整定,其計算公式為 (1.21.5) 式中 電流互感器的電流比。 動作時間一般取1015S。 7.3.4 變壓器低壓側的單相短路保護1、低壓側裝設三相均帶過電流脫扣器的低壓斷路器 2、低壓側三相裝設熔斷器保護 護單相短路，但由于熔斷器熔斷后更換熔體需要一在變壓器中性點引出線上裝設零序過電流保護 如圖7-35所示。圖7-35變壓器的零序過電流保護 QF-高壓斷路器 TNA- 零序電流互感器 KA-電流繼電器 Y

36、R-斷路跳閘線圈7.3 電力變壓器的繼電保護4、采用兩相三繼電器結線或三相三繼電器結線的過電流保護 見圖7-36所示結線 短路保護。下圖7-36適用于變壓器低壓側單相短路保護的兩種結線方式a)兩相三繼電器式 b)三相三繼電器式 圖7-38 YynO聯(lián)結的變壓器，高壓側采用兩相一繼電器的過電流保護 7.3.5 壓器的差動保護1、變壓器差動保護的基本原理 圖7-39是變壓器差動保護的單相原理電路圖。將變壓器兩側的電流互感器同極性串聯(lián)起來，使繼電器跨接在兩聯(lián)線之間，于是流入差動繼電器的電流就是兩側電流互感器二次 7.3 電力變壓器的繼電保護 電流之差，即 - 在變壓器正常運行或差動保護的保護區(qū)外k-

37、1點發(fā)生短路時,在變壓器正常運行或差動保護的保護區(qū)外k-1點發(fā)生短路時,流入繼電器KA(或差動繼電器KD)的電流相等或相差極小，繼電器KA(或KD)不動作，而在差動保護的保護區(qū)內k-2點發(fā)生短路時，對于單端供電的變壓器來說， ,所以 ，超過繼電器KA(或KD)所整定的動作電流 ，使 KA(或KD)瞬時動作 然后通過出口繼電器KM使斷路器QF1、QF2同時跳閘, 將故障變壓器退出，切除短路故障，同時由信號繼電器發(fā)出信號。 0 圖739變壓器差動保護的單相原理電路圖 7.3 電力變壓器的繼電保護 綜上所述，變壓器差動保護的工作原理是：正常工作或外部故障時，流入差動繼電器的電流為不平衡電流，在適當選

38、擇好兩側電流互感器的變壓比和結線方式的條件下，該不平衡電流值很小，并小于差動保護的動作電流，故保護不動作；在保護范圍內發(fā)生故障，流入繼電器的電流大于差動保護的動作電流，差動保護動作于跳閘。因此它不需要與相鄰元件的保護在整定值和動作時間上進行配合，可以構成無延時速動保護。其保護范圍包括變壓器繞組內部及兩側套管和引出線上所出現(xiàn)的各種短路故障。 2 變壓器差動保護動作電流的整定變壓器差動保護的動作電流 應滿足以下三個條件： （1） 應躲過變壓器差動保護區(qū)外短路時出現(xiàn)的最大不平衡電流 。即 （7-19） 式中， 為可靠系數(shù)，可取1.3 （2） 應躲過變壓器勵磁涌流，即 （7-20） 式中， 為變壓器額

39、定一次電流； 為可靠系數(shù)，可取1.31.5。(3) 動作電流應大于變壓器最大負荷電流,防止在電流互感器二次回路斷線且變壓器處于最大負荷時，差動保護誤動作，因此不7.3 電力變壓器的繼電保護(7-21) 式中， 為最大負荷電流，取(1.21.3) ； 為可靠系數(shù)，取1.3，作業(yè)：思考題7-12 習題：7-37.4 低壓配電系統(tǒng)的保護7.4.1 熔斷器保護 1熔斷器及其安秒特性曲線 熔斷器包括熔管(又稱熔體座)和熔體。通常它串接在被保護的設備前或接在電源引出線上。當被保護區(qū)出現(xiàn)短路故障或過電流時，熔斷器熔體熔斷，使設備與電源隔離，免受電流損壞。因熔斷器結構簡單、使用方便、價格低廉，所以應用廣泛。

40、熔斷器的技術參數(shù)包括熔斷器(熔管)的額定電壓和額定電流，分斷能力，熔體的額定電流和熔體的安秒特性曲線。250V和500V是低壓熔斷器，3llOkV屬高壓熔斷器。決定熔體熔斷時間和通過電流的關系曲線稱為熔斷器熔體的安秒特性曲線，如圖7-41所示，該曲線由實驗得出，它只表示時限的平均值，其時限相對誤差會高達50%。 圖7-42是由變壓器二次側引出的低壓配電圖。如采用熔斷器保護，應在各配電線路的首端裝設熔斷器。熔斷器只裝在各相相線上，中性線是不允許裝設熔斷器的。7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護圖7-41熔斷器熔體的安秒特性曲線 7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護圖7-42低壓配電系統(tǒng)示意圖1-干線 2-分干線 3

41、-支干線 4-支線 Q-低壓斷路器（自動空氣開關） 2、熔斷器(熔管或熔座)的選擇和校驗 選擇熔斷器(熔管或熔座)時應滿足下列條件： 7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護 (1) 、熔斷器的額定電壓應不低于被保護線路的額定電壓。 (2) 、熔斷器的額定電流應不小于它所安裝的熔體的額定電流。 (3)、 熔斷器的類型應符合安裝條件及被保護設備的技術要求。 (4)、 熔斷器的分斷能力應滿足 (727) 式中 流經熔斷器的短路沖擊電流有效值。 3、熔斷器的選用及其與導線的配合 對保護電力線路和電氣設備的熔斷器，其熔體電流的選用可按以下條件進行： 1）、熔斷器熔體電流應不小于線路正常運行時的計算電流 ，即 (72

42、2) （2）、熔斷器熔體電流還應躲過由于電動機起動所引起的尖峰電流 ，以使線路出現(xiàn)正常的尖峰電流而不致熔斷。因此 (723) 式中選擇熔體時用的計算系數(shù)。輕負荷起動時起動時間在3s以下者，k=0.250.4重負荷起動時，起動時間應在38s者，k0.350.5；超過8s的重負荷起動或頻繁起動、反接制動等，k0.50.6 7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護尖峰電流。 對一臺電動機，尖峰電流為 對多臺電動機, 為起動電流最大的一臺電動機的起動電流倍數(shù)。 為起動電流最大的一臺電動機的額定電流。 （3）、為使熔斷器可靠地保護導線和電纜，避免因線路短路或過負荷損壞甚至起燃，熔斷器的熔體額定電流 必須和導線或電纜的

43、允許電流 相配合，因此要求： (724) 式中 熔斷器熔體額定電流與被保護線路的允許電流的比例系數(shù)。對電纜或穿管絕緣導線， 2.5；對明敷絕緣導線， 1.5；對于已裝設有其它過負荷保護的絕緣導線、電纜線路而又要求用熔斷器進行短路保護時 =1.25。 7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護對于保護電力變壓器，其熔體電流可按下式選定，即（1.42） (725) 式中 變壓器的額定一次電流。熔斷器裝設在哪一側，就選用哪側的額定值用于保護電壓互感器的熔斷器，其熔體額定電流可選用0.5A，熔管可選用RN2型。附錄表6和附錄表11分別列出了常用的高壓熔斷器和低壓熔斷器的技術數(shù)據，供參考。4、熔斷器保護靈敏度校驗熔斷器

44、保護的靈敏系數(shù) 4 (726) 式中 熔斷器保護線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的短路電流，對中性點不接地系統(tǒng)，取兩相短路電流；對中性點直接接地系統(tǒng)，取單相短路電流；對于保護降壓變壓器的高壓熔斷器來說，應取低壓母線的兩相短路電流換算到高壓之值。熔斷器熔體的額定電流。 7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護5、上下級熔斷器的相互配合 用于保護線路短路故障的熔斷器，它們上下級之相的相互配合應是這樣：設上一級熔體的理想熔斷時間為t1，下一級為t2：，因熔體的安秒特性曲線誤差約為50，設上一級熔體為負誤差，有 =0.5 ，下一級為正誤差，即 =1.5 ，如欲在某一電流下使 ,以保證它們之間的選擇性，這樣就應使 3 。

45、對應這個條件可從熔體的安秒特性曲線上分別查出這兩熔體的額定電流值。一般使上、下級熔體的額定值相差2個等級即能滿足動作選擇性的要求。 例7-6 圖7-42b的虛線框內是某車間部分的配電系統(tǒng)圖。其負荷分布如下表，各電動機均屬輕負荷起動，試選定各熔斷器的額定電流及導線截面。7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護解 (1)第I組負荷各熔斷器及導線截面可根據式(7-22)、式(7-23)計算21.4A 并 k (0.250.4) 139.1A(34.855.6)A選RTO-100熔斷器，熔絲額定電流 =50A 選用塑料絕緣鋁導線BLV-34mm,穿管，車間環(huán)境溫度25 時， 25A 50A， 2.5 合格。 (2）

46、同理選擇第組負荷的熔斷器及導線截面如下： 因 (0.250.4) 98.8A (24.739.5)A，選RTO50型熔斷器，熔絲 規(guī)格 40A，配用BLV-3 2.5mm 穿管導線，查得其 15.2A，同時 2.5 2.519，合格。(3)BC段支干線選擇如下： =51.3+(6.5-1) 21.4A169A(根據式7-23中 確定)由 51.3A并 (0.250.40)169A=(42.367.6)A，選用RTO-100型熔斷器，考慮要與I級負荷熔斷器相差兩個等級，選熔絲電流 80A，導線用BLV-310mm ，明敷線，查 55A 51.3A，因 ， ， 1.5 ，合格。7.4 低壓配電系統(tǒng)

47、的保護7.4.2 低壓斷路器保護1、 低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置方式低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置方式如圖7-44所示 (4）選擇AB段干線時，由于AB段后接電動機較多，可按頻繁起動考慮。 =99.9A，或電動機頻繁起動時， (0.50.6) (0.50.6)99.9+(6.5-1)21.4 (110.3131.7)A。 考慮到和BC段的配合，選 120A。選用RTO200型熔斷器。導線選用BLV3 25 mm 明敷線，查得 100A因 ， ， 1.5 ，校驗合格。27.4 低壓配電系統(tǒng)的保護 圖744 低壓斷路器在低壓系統(tǒng)中常用的配置方式Q-低壓斷路器 QK-刀開關 KM-接觸器 K

48、H-熱繼電器 FU-熔斷器1#、2#的接法適用于兩臺變壓器供電;在3#、4#的接法適用于低壓配電出線圖744;刀開關OK是為了檢修低壓斷路器用。 6#出線是低壓斷路器與接觸器KM配合用，低壓斷路器用作短路保護，接觸器用作電路控制器，供電動機頻繁起動用。其次熱繼電器KR用作過負荷保護。5#出線是低壓斷路器與熔斷器的配合方式，適用于開關斷流能力不足的情況。此時靠熔斷器進行短路保護，低壓斷路器只在過負荷和失壓時才斷開電路7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護3、低壓斷路器的過電流脫扣器 非選擇型: 動作時間可以不小于10s的長延時電磁脫扣器，或動作時限小于0.1s 的瞬時脫扣器，其中長延時用作過負荷保護，短延時

49、或瞬時均用于短路故障保護選擇型：延時時限分別為0.2s、0.4s、0.6s的短延時脫扣器。低壓斷路器各種脫扣器的電流整定如下： (728) 1）、長延時過流脫扣器(即熱脫扣器)的整定 1.1 上式中 為長延時脫扣器(即熱脫扣器)的整定動作電流。但是，熱元件的額定電流 應比 大(1025)為好。 即(1.11.25) (729) （2）、瞬時(或短延時)過電流脫扣器的整定 (730) 7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護 式中 瞬時或短延時過電流脫扣器的整定電流值，規(guī)定短延時過電流脫扣器整定電流的調節(jié)范圍對于容量在2500A及以上的斷路器為36倍脫扣器的額定值，對2500A以下為310倍；瞬時脫扣器整定電

50、流調節(jié)范圍對2500A及以上的選擇型自動開關為710倍，對2500A以下則為1020倍。對非選擇型開關約為310倍；可靠系數(shù)。對動作時間 0.4s的DW型斷路器，取 =1.35 對動作時間 0.2s的DZ型斷路器， =1.72；對有多臺設備的干線，可取 =1.3(4) 低壓斷路器過流脫扣器整定值與導線的允許電流 的配合 (3) 靈敏系數(shù) = 1.5 (731) 線路末端最小短路電流。 瞬時或短延時脫扣器的動作電流。 或 4.5 7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護例77 供電系統(tǒng)如圖7-45所示，所需的數(shù)據均標在圖上，試選擇低壓斷路器，導線按40 溫度校驗。解: (1)QF2選用保護電動機用的DZ系列低

51、壓斷路器，其整定計算如下 因 182.4A，故選定低壓斷路器的額定電流 200A 長延時脫扣器的整定電流為 瞬時過電流脫扣器電流整定值，( 取1.7)1.1=200A圖745 例6-7的供電系統(tǒng)圖7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護(2) QF1選用DW系列低壓斷路器以保護變壓器用。因變壓器二次側額定電流 1500A，故選定低壓斷路器的額定電流 1500A，可選長延時脫扣器電流整定為 1500A。 短延時脫扣器動作時間整定為0.4s，整定電流要考慮1#電動機起動時產生的峰值電流 ，取 =1.35，于是1.351500+(5.8-1)329A4157A可選定 =4500A (3倍額定電流)。 1.5 1.7(6.5 182.4)A 2015A 選定 2000A(10倍額定值)靈敏系數(shù) 1.5,合格。配合導線 200A，選BBLX-3100mm ， 查得T 40時其 224A。滿足 的要求。 斷路器可選用DZ20系列塑料外殼式低壓斷路器,斷路器的額定電流200A，瞬時脫口器整定電流倍數(shù)為10倍，即2000A。7.4 低壓配電系統(tǒng)的保護選用LMY1208矩形鋁母線，T40 時， 1550A 斷路器可選用DW15系列低壓斷路器，脫口器額定電流為1500 A ，短延時脫口器電流整定為4500 A。7.4.3 低壓斷路器與熔斷器在低壓電網保護中的配合低壓斷路器與熔斷器在低壓電