第六章 工廠供電系統(tǒng)過電流保護(hù)

第6章工廠供配電系統(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)原理及整定計算變壓器保護(hù)原則低壓斷路器保護(hù)重點、難點過電流保護(hù)裝置的任務(wù)和要求三段式電流保護(hù)原理及整定計算2/3/202316.1過電流保護(hù)裝置的任務(wù)和要求6.1.1任務(wù)系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀態(tài)時，發(fā)出報警信號。（過負(fù)荷、單相接地、一相斷線等）系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時，作用開關(guān)跳閘并報警。1KV以上高壓系統(tǒng)，采用繼電保護(hù)裝置或高壓熔斷器保護(hù)。1KV以下低壓系統(tǒng)，采用低壓斷路器或低壓熔斷器保護(hù)。2/3/202326.1.2要求選擇性只切除故障部分，防止越級跳閘。

速動性快速切斷故障，減少故障存在的時間。靈敏性指對故障或不正常運行狀態(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、不誤動。2/3/20233靈敏度對反映故障時參數(shù)量增加的保護(hù)裝置其靈敏系數(shù)為：Sp=（過電流）對反映故障時參數(shù)量降低的保護(hù)裝置，其靈敏系數(shù)為：Sp=（欠電壓）靈敏系數(shù)整定：1.2、1.25、1.5、2。

2/3/202346.2熔斷器保護(hù)熔斷器配置如圖注意：低壓系統(tǒng)中PE線和PEN線上，不允許裝設(shè)熔斷器。熔斷器熔體電流的選擇見第四章2/3/202356.3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。2、區(qū)別：接觸器主回路（I≥5A）、繼電器多用于控制電路（I≤5A）。3、種類：電磁式繼電器D電流繼電器L感應(yīng)式繼電器G電壓繼電器Y整流式繼電器L功率繼電器G晶體管繼電器B中間繼電器Z信號繼電器X2/3/202361）電磁式電流、電壓繼電器（圖6-6）①作用：當(dāng)電流超過某一整定值時繼電器動作。②工作原理：2/3/20237③動作電流（Iopk）：能使繼電器動作的最小電流。④返回電流（IreK）：能使繼電器返回的最大電流。⑤返回參數(shù)（Kre）：⑥整定方法：A、平滑調(diào)節(jié)（調(diào)彈簧）。B、級進(jìn)調(diào)節(jié)（線圈抽頭或串、并聯(lián)）。⑦動作時間：0.01～0.05s。⑧特點：接點容量較小，不能直接作用于斷路器跳閘，必須通過其它繼電器轉(zhuǎn)換。IopkIrek012/3/202382）電磁式中間繼電器（1）作用：A、提供足夠數(shù)量的觸點以便同時控制不同的電路。B、增加觸點容量，以便接通斷開較大的電流回路（如跳閘回路）。C、提供必要的延時特性，以滿足保護(hù)及自動裝置的要求。（2）種類：電壓式、電流式。瞬動、延時動作。瞬動時間：0.05～0.06s2/3/20239結(jié)構(gòu)2/3/2023103)電磁式時間繼電器（1）特點：延時動作（2）原理：鐘表機構(gòu)2/3/2023114）電磁式信號繼電器（1）種類：電流型、電壓型。（2）作用：動作指示（燈光、音響信號），以便判別故障性質(zhì)。（3）原理圖6—102/3/2023125）感應(yīng)式繼電器（1）結(jié)構(gòu)組成與工作原理圖6-142/3/202313Ａ、兩部分組成：一是感應(yīng)系統(tǒng)（動作反時限），二是電磁系統(tǒng)（動作瞬時）。Ｂ、繼電器的動作時限：從繼電器動作到觸點閉合這段時間。動作特性反時限特性：動作時間與電流成反比有限反時限特性：電流變大，動作時間基本不變電磁系統(tǒng)的動作時間：0.05～0.1s。（2）動作電流與動作時限的調(diào)節(jié)動作電流：使蝸桿與扇形齒輪嚙合的最小電流。感應(yīng)系統(tǒng)動作電流調(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)動作時限調(diào)整：改變扇形齒輪的起始位置。優(yōu)點：接點容量大；直接作用于斷路器跳閘。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精確度較低。2/3/2023146）晶體管繼電器（1）電路組成：（五部分）：電壓形成回路、啟動回路、時限回路、出口信號回路以及工作電源。優(yōu)缺點：質(zhì)量輕，體積小，耗電少，壽命長，工作可靠。

2/3/2023157)微機保護(hù)裝置微機保護(hù)的硬件組成2/3/2023166.4工廠高壓線路的過電流保護(hù)繼電保護(hù)的接線方式完全星型接線（三相三繼電器接法）不完全星形接線（兩相繼電器接法）兩相電流差接線（兩相一繼電器接法）2/3/202317接線系數(shù)流入繼電器的電流與電流互感器二次測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）兩相電流差接線（兩相一繼電器接法）（U、V、W三相短路）（U、V或V、W相間短路）（U、W相間短路）2/3/202318過電流：電流超過額定電流或整定電流。過電流保護(hù)：就是利用過流時電流增大的特點構(gòu)成的保護(hù)裝置。分類：定時限過電流保護(hù)反時限過電流保護(hù)無時限電流速斷保護(hù)有時限電流速斷保護(hù)。2/3/2023196.4.1定時限過電流保護(hù)保護(hù)裝置的工作原理組成：電流互感器電流繼電器時間繼電器信號繼電器中間繼電器原理:過流→電流繼電器動作→KT延時閉合→KS顯示→KM動作→YR跳閘。2/3/202320保護(hù)裝置的時限特性在供電線路上，每級設(shè)有保護(hù)，為實現(xiàn)選擇性，各級保護(hù)的動作時限應(yīng)相互配合時限配合：采用階梯原則。時限級差：定時限△t=0.5～0.7s反時限△t=0.7～0.9s可見:選擇性的實現(xiàn)，通過不同的時間構(gòu)成。2/3/202321保護(hù)裝置的整定計算整定包括：動作電流、動作時限。1）動作電流的整定（1）躲過最大工作電流。（2）返回電流Ire應(yīng)大于最大工作電流：

可靠系數(shù)自起動系數(shù)2/3/202322換算到電流互感器二次測整定電流2）靈敏度校驗（1）最小的短路電流大于動作電流（2）要求：保護(hù)裝置靈敏度系數(shù)的最小允許值，對于主保護(hù)還要求Kr≥1.5，對于后備保護(hù)區(qū)Kr≥1.2。2/3/202323當(dāng)保護(hù)裝置靈敏度度不滿足時：降低繼電器的動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。

3）保護(hù)裝置的時限整定（1）原則：階梯原則。（2）位于電網(wǎng)末端的過電流保護(hù)裝置不設(shè)延時元件。（3）△t不可過小，否則可能造成誤動。2/3/2023246.4.2反時限過電流保護(hù)基本元件：GL型感應(yīng)式電流繼電器或晶體管繼電器，可組成反時限過電流保護(hù)裝置。整定計算電流同前時限配合配合點滿足時限級差要求2/3/2023256.4.3電流速斷保護(hù)一般要求，當(dāng)過電流保護(hù)裝置的動作時限如果超時1s。還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。種類:瞬時（無時限）電流速斷保護(hù)限時（有時限）電流速斷保護(hù)。1、無時限電流速斷保護(hù)（瞬動保護(hù)）組成：電流互感器電流繼電器信號繼電器中間繼電器2/3/202326原理：短路時，由電流繼電器動作，作用信號并跳閘。不能用時間實現(xiàn)選擇性，只能用電流。1）動作電流的整定速斷保護(hù)的動作電流應(yīng)大于被保護(hù)線路末端的最大短路電流。2/3/2023272）電流速斷的“死區(qū)”由圖，電流速斷保護(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)的運行方式有關(guān)。在正常運行方式下，其最小保護(hù)范圍應(yīng)不小于被保護(hù)線路全長的15%～20%。3）靈敏度效驗公式2/3/2023282、限時電流速斷保護(hù)裝置1）限時電流速斷保護(hù)裝置比無時限速斷保護(hù)大一時限差△t（0.5s）即可。2）兩階段速斷保護(hù)裝置：無時限速斷、限時電流速斷保護(hù)裝置。第一級速斷裝置；瞬時電流速斷保護(hù)裝置第二級速斷裝置：限時電流速斷保護(hù)裝置第一段線路的限時電流速斷保護(hù)的動作電流要比下一段線路的瞬時速斷裝置的動作電流大。2/3/2023296.4.4三段式電流保護(hù)裝置第一段保護(hù)-----瞬時電流速斷（作為主保護(hù)）第二段保護(hù)-----限時電流速斷（近后備保護(hù)）第三段保護(hù)-----定時限過電流保護(hù)（后備保護(hù)）應(yīng)用①3～10kV：一般用兩段式電流保護(hù)裝置。②35～300kV：三段式電流保護(hù)裝置。2/3/2023306.4.5單相接地保護(hù)絕緣監(jiān)視裝置作用：監(jiān)視電網(wǎng)的對地絕緣。原理接線圖組成：一個三相五柱式電壓互感器、三個電壓表和一個電壓繼電器。信號顯示：音響、燈光和掉牌。缺點：動作無選擇性

2/3/202331零序電流保護(hù)利用故障線路零序電流比非故障線路零序電流大的特點，實現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。非故障線路:IE1方向母線到線路故障線路：(N-1)IE1方向線路到母線單相接地特點：2/3/202332動作電流：靈敏度：單相接地故障，按流過保護(hù)裝置最小零序電流來校驗。1）計算公式：

2）要求：電纜線路：Kr≥1.25架空線路：Kr≥1.5。當(dāng)零序電流保護(hù)不能滿足選擇性要求或靈敏度不夠時可裝設(shè)零序功率方向保護(hù)裝置。2/3/2023336.4.6零序功率方向保護(hù)是根據(jù)故障線路的零序功率與非故障線路的零序功率輸送方向相反的原理設(shè)計的。接線原理：動作條件A.1≥A2

2/3/2023346.5電力變壓器的保護(hù)變壓器內(nèi)部故障：相間短路、匝間短路、單相接地短路。變壓器外部故障：引出線、絕緣套筒相間短路或接地。變壓器不正常運行狀態(tài)：過負(fù)荷、油面過低、溫度升高和外部短路引起的過流等。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)2/3/2023356.5.1變壓器的瓦斯保護(hù)適用：室外變壓器S≥800kVA和室內(nèi)S≥400kVA的油浸變壓器。瓦斯保護(hù)裝置保護(hù)范圍，油箱內(nèi)部故障和油面降低等不正常運行狀態(tài)。

2/3/2023366.5.2變壓器的速斷保護(hù)保護(hù)范圍：變壓器內(nèi)部、外部套管和引出線上的全部故障。電源側(cè)為大接地電流系統(tǒng)時采用完全星形接線。電源側(cè)為小接地電流系統(tǒng)時采用兩相不完全星形接線。

2/3/202337整定靈敏系數(shù):適用：容量較小的變壓器當(dāng)S≥10000kVA