第九章繼電保護(hù)裝置和自動裝置

第九章1繼電保護(hù)裝置和自動裝置9.1繼電保護(hù)裝置的作用和要求9.2常用保護(hù)繼電器9.3過流保護(hù)裝置的接線方式和靈敏度問題9.4廠區(qū)6~10千伏線路保護(hù)9.56~10千伏線路晶體管保護(hù)（非重點(diǎn)）9.6電力變壓器的保護(hù)（重點(diǎn)）9.7高壓電動機(jī)的保護(hù)（非重點(diǎn)）9.86~10千伏靜電電容器的保護(hù)（非重點(diǎn)）9.9采用高壓熔斷器的保護(hù)9.10備用電源（或設(shè)備）的自動投入裝置9.11操作電源9.1繼電保護(hù)裝置的作用和要求繼電保護(hù)裝置是指能反應(yīng)電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)而作用于開關(guān)跳閘或發(fā)出信號的自動裝置。它由各種繼電器組成。9.1繼電保護(hù)裝置的作用和要求繼電保護(hù)裝置的四個基本要求：（1）選擇性：當(dāng)供電系統(tǒng)某部分發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置只將故障部分切除，保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。（2）快速性。（3）靈敏性。（4）可靠性。9.2常用保護(hù)繼電器常用的繼電器有電磁型繼電器和感應(yīng)繼電器。電磁型繼電器（1）DL系列電流繼電器使繼電器動作的最小電流稱為繼電器的起動電流，使繼電器返回原始位置的最大電流稱為返回電流，返回系數(shù)Kf=返回電流/起動電流，DL-10系列的Kf通常為0.85。9.2常用保護(hù)繼電器（2）DJ系列電壓繼電器電磁型電壓繼電器有過壓繼電器和欠壓繼電器兩種。能使繼電器動作的最小電壓稱為起動電壓，能使繼電器回到原始位置的電壓稱為返回電壓。返回系數(shù)Kf=返回電壓/起動電壓。過壓繼電器的Kf<1,通常為0.80；欠壓繼電器的Kf>1,通常為1.25。9.2常用保護(hù)繼電器（3）DS系列時間繼電器

DS-110系列為直流操作電源的時間繼電器，DS-120系列為交流操作電源的時間繼電器，延時范圍均為0.1~9秒。（4）DZ系列中間繼電器

用于繼電器保護(hù)與自動控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。DZ系列中間繼電器是瞬時動作的；DZS系列中間繼電器動作是有延時的。（5）DX系列信號繼電器

信號繼電器用來標(biāo)志保護(hù)裝置的動作，并同時接通燈光和聲響信號回路。9.2常用保護(hù)繼電器感應(yīng)式電流繼電器感應(yīng)式電流繼電器有兩個系統(tǒng)，一個是感應(yīng)系統(tǒng)，其動作是有時限的，另一個是電磁系統(tǒng)，動作是瞬時的。9.3過電流保護(hù)裝置的接線方式和靈敏度問題過電流保護(hù)裝置所用電流繼電器與電流互感器的連接方式9.3過電流保護(hù)裝置的接線方式和靈敏度問題（1）三相三繼電器的完全星形連接該接線方式能保護(hù)三相短路、兩相短路和單相接地短路。（2）兩相二繼電器不完全星形接線該接線方式廣泛應(yīng)用于中性點(diǎn)不接地的6~10千伏供電系統(tǒng)中，缺點(diǎn)是不能反應(yīng)單相接地故障。9.3過電流保護(hù)裝置的接線方式和靈敏度問題（3）兩相一繼電器的兩相電流差式接線在不同的短路情況下，實(shí)際通過繼電器的電流與電流互感器的二次側(cè)電流是不同的。因此，須引入接線系數(shù)Kj，其定義為實(shí)際流入繼電器的電流和電流互感器二次側(cè)電流之比，Kj=Ij/I2。

對于三相星形接線或兩相不完全星形接線，或兩相三繼電器式接線器接線系數(shù)均等于1；而對于兩相電流差式接線，不同情況下的Kj值不同：9.3過電流保護(hù)裝置的接線方式和靈敏度問題保護(hù)裝置必須勸一定的靈敏度靈敏度的高低表示保護(hù)裝置反映故障能力的大小，用靈敏度系數(shù)KL來表示：KL必須大于1，否則保護(hù)不能動作。9.410千伏線路保護(hù)一、6~10千伏線路的過流保護(hù)1.定時限過流保護(hù)裝置的動作原理和組成定義：作為下級線路主保護(hù)拒動和斷路器拒動時的遠(yuǎn)后備保護(hù)，同時作為本線路主保護(hù)拒動時的近后備保護(hù)，也作為過負(fù)荷時的保護(hù)。其起動電流是按照躲開最大負(fù)荷電流來整定的。特點(diǎn)：（1）保護(hù)范圍不僅包括本線路全長，也包括相鄰下一線路全長，甚至更遠(yuǎn)。（2）為了保證選擇性，動作時限一般較長。是一種后備保護(hù)。9.410千伏線路保護(hù)定時限過電流保護(hù)動作原理圖工作原理正常情況下，斷路器QF閉合，保持正常供電，線路中流過正常電流，此時電流繼電器不會啟動。當(dāng)線路發(fā)生相間短路故障時，線路中流過的電流迅速增加，使電流繼電器KA瞬時動作，啟動時間繼電器KT，經(jīng)過延時，KT延時觸點(diǎn)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，KS觸點(diǎn)閉合接通報警線路，KM觸點(diǎn)閉合，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。在短路故障切除后，繼電保護(hù)裝置除KS外的其他所有繼電器都自動返回起始狀態(tài)，而KS需手動復(fù)位。9.410千伏線路保護(hù)定時限過電流保護(hù)展開圖正常運(yùn)行時，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，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。9.410千伏線路保護(hù)2.反時限過流保護(hù)裝置的動作原理和組成反時限過電流保護(hù)就是通過保護(hù)裝置的故障電流越大，動作時間越短，而故障電流越小，動作時間就越長。這種保護(hù)裝置由GL型電流繼電器組成。9.410千伏線路保護(hù)工作原理：在正常情況下，電流繼電器通過正常工作電流，其常閉接點(diǎn)閉合，常開接點(diǎn)斷開，斷路器的跳閘線圈不會得電。發(fā)生短路時，電流繼電器KA中流過的電流增大，到達(dá)其動作值，常開接點(diǎn)閉合，接通YR，常閉接點(diǎn)斷開，去掉分流使YR得電帶動斷路器跳閘。交流操作的反時限過電流保護(hù)裝置9.410千伏線路保護(hù)過電流保護(hù)裝置的整定計(jì)算1.過電流保護(hù)裝置的起動電流（1）保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流大于最大負(fù)荷電流,Idz1>Imax。（2）保護(hù)裝置在外部故障切除后應(yīng)能可靠地返回到原始位置。返回電流If<Idzj。9.410千伏線路保護(hù)電動機(jī)起動電流比正常工作電流大得多，同時自起動時間遠(yuǎn)比保護(hù)裝置的動作時間長，因此保護(hù)裝置的一次側(cè)返回電流應(yīng)大于自起動情況下的最大負(fù)荷電流。Mgh是自起動系數(shù)，它是自起動電流（或過負(fù)荷電流）與正常運(yùn)行時最大負(fù)荷電流之比，Kk為引入的可靠系數(shù)。保護(hù)裝置一次側(cè)起動電流與電流繼電器起動電流整定式：9.410千伏線路保護(hù)9.410千伏線路保護(hù)2.過電流保護(hù)裝置的靈敏度過流保護(hù)裝置的靈敏度按系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式時保護(hù)區(qū)末端的兩相短路電流來校驗(yàn)。9.4廠區(qū)6~10千伏線路保護(hù)2.過電流保護(hù)裝置的動作時限過流是依靠動作時間的不同來滿足選擇性要求的，各級保護(hù)裝置動作時限要互相配合。根據(jù)所采用的繼電器型式不同，分定時限和反時限兩種配合情況加以討論。

定時限過電流保護(hù)裝置動作時限的配合：保護(hù)裝置的起動由電流繼電器完成，而動作時限則由電流繼電器來實(shí)現(xiàn)。保護(hù)裝置的動作時間取決于時間繼電器預(yù)先整定的時間，與短路電流無關(guān)，所以稱定時限過電流保護(hù)裝置。時限階段△t一般取0.5~0.6秒。9.410千伏線路保護(hù)

反時限過電流保護(hù)裝置動作時限的配合：短路電流越大，其動作時間越短，短路電流越小，其動作時間越長。因此，整定反時限過電流保護(hù)時，必須指出是在某一電流值（或起動電流的某一倍數(shù)）下的動作時間。

繼電器動作電流倍數(shù)K：9.410千伏線路保護(hù)保護(hù)裝置時限的整定步驟：（1）根據(jù)產(chǎn)品目錄特性曲線選擇特性曲線（最小的一條），并根據(jù)特性曲線和動作電流倍數(shù)K1得到實(shí)際動作時間。

（2）確定保護(hù)裝置2的動作時限t2，應(yīng)比保護(hù)裝置1大一個時限△t。

（3）保護(hù)裝置2的動作電流倍數(shù)：9.410千伏線路保護(hù)24（4）找到配合點(diǎn)P（5）由配合點(diǎn)P找到上一級保護(hù)特性曲線（6）按10倍動作電流整定動作時限9.410千伏線路保護(hù)定時限保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)是時限較為準(zhǔn)確，整定容易、誤差小。但是所需繼電器數(shù)目多，因而接線較為復(fù)雜；繼電器接點(diǎn)容量較小，不能用交流操作電源作用于跳閘：靠近電源處保護(hù)動作時限較長。

反時限保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)是不需要用時間繼電器和信號繼電器，故其接線較為簡單；接點(diǎn)容量較大，可以用交流操作電源作用于跳閘；可使靠近電源端的故障具有較小的切除時間。缺點(diǎn)是整定時限配合比較復(fù)雜，繼電器的誤差較大，尤其是瞬動部分，難以配合。9.410千伏線路保護(hù)二、10千伏線路的電流速斷保護(hù)速斷保護(hù)的起動電流應(yīng)當(dāng)這樣確定：（1）為了保證保護(hù)裝置動作的選擇性，在下一段線路上發(fā)生最大短路電流時保護(hù)裝置不應(yīng)動作。（2）在本段線路內(nèi)發(fā)生最小短路電流時，保護(hù)裝置應(yīng)能動作。

因此保護(hù)裝置1的起動電流必須躲開其末端變電所母線上d2的最大短路電流：9.410千伏線路保護(hù)電流速斷保護(hù)裝置的靈敏度系數(shù)應(yīng)按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時保護(hù)裝置安裝處d1點(diǎn)發(fā)生兩相短路的條件來校驗(yàn)，并要求靈敏度系數(shù)對變壓器應(yīng)不小于2，對線路應(yīng)不小于1.25~1.5。電流速斷保護(hù)的起動電流：9.410千伏線路保護(hù)28三、10千伏線路的單相接地故障保護(hù)（1）單相接地故障概念（2）單相接地故障電流的計(jì)算（3）無選擇性絕緣監(jiān)察裝置（4）有選擇性零序電流保護(hù)四.10千伏線路過載保護(hù)9.6電力變壓器的保護(hù)變壓器故障種類和保護(hù)的設(shè)置原則變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。

內(nèi)部故障：相間短路、繞組的匝間短路、單相短路。

外部故障：引出線上相間短路、單相短路。變壓器一般應(yīng)裝設(shè)一下保護(hù)：（1）瓦斯保護(hù)（2）差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)（3）過流保護(hù)，（4）過負(fù)荷保護(hù)（5）溫度信號9.6電力變壓器的保護(hù)變壓器的過電流保護(hù)過電流保護(hù)起動電流按最大負(fù)荷電流來整定：過電流保護(hù)的靈敏度按變壓器二次側(cè)母線發(fā)生兩相短路的條件來校驗(yàn)：9.6電力變壓器的保護(hù)變壓器的速斷保護(hù)速斷保護(hù)起動電流應(yīng)躲開系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時變壓器二次側(cè)短路電流：9.6電力變壓器的保護(hù)變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度，按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時保護(hù)裝置安裝處的兩相短路電流來校驗(yàn)：