第7章 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)_第1頁
第7章 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)_第2頁
第7章 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)_第3頁
第7章 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)_第4頁
第7章 供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)_第5頁
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文檔簡介

1、 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 供配電系統(tǒng)保護(hù)裝置的作用和要求 常用保護(hù)繼電器的類型與結(jié)構(gòu) 工廠高壓線路繼電保護(hù) 定時(shí)限過電流和反時(shí)限過電流保護(hù)的整定 過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的關(guān)系 電力變壓器的保護(hù) 7.1 7.1 供配電系統(tǒng)保護(hù)裝置的作用供配電系統(tǒng)保護(hù)裝置的作用 在供配電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,往往由于電氣設(shè)備的絕緣 損壞、操作維護(hù)不當(dāng)以及外力破壞等原因,造成系統(tǒng)故障或 不正常的運(yùn)行狀態(tài)。在供配電系統(tǒng)中最常見的故障和不正常 運(yùn)行狀態(tài)為斷線、短路、接地及過載。 為了保證供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行,避免過載引起的過 電流或短路產(chǎn)生的故障電流對系統(tǒng)的影響,因此在供電系統(tǒng) 中需裝設(shè)不同類型的保護(hù)裝置。 保護(hù)裝置的作用是

2、:在發(fā)生故障時(shí)自動檢測出故障,迅 速而有選擇地將故障區(qū)域從供電系統(tǒng)中切除,以免系統(tǒng)設(shè)備 繼續(xù)遭到破壞。另一作用是及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中不正常運(yùn)行,如 過載、欠電壓等情況時(shí),能發(fā)出報(bào)警信號,以便及時(shí)處理, 保證安全可靠地供電。 工廠常用保護(hù)裝置的類型工廠常用保護(hù)裝置的類型 繼電保護(hù)用各種不同類型的繼電器按一定方式連接和組合, 構(gòu)成繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)適用于要求供電可靠性較高,操作 靈活方便,自動化程度較高的高壓供電系統(tǒng)中。 熔斷器保護(hù)適用于高低壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡單經(jīng)濟(jì), 在供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用,但是它的斷流能力較小、選擇性差,熔 體熔斷后更換不方便,不能迅速恢復(fù)供電,因此在要求供電可靠 性較高的場所

3、不宜用。 低壓斷路器保護(hù)又稱低壓自動開關(guān)保護(hù)。由于低壓斷路器 帶有多種脫扣器,能夠進(jìn)行過電流、過負(fù)載、失電壓和欠電壓保 護(hù)等,而且可作為控制開關(guān)進(jìn)行操作,因此在對供電可靠性要求 較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 繼電保護(hù)防止因短路故障或不正常運(yùn)行狀 態(tài)造成電氣設(shè)備或供配電系統(tǒng)的損壞,提高供 電可靠性,因此,繼電保護(hù)是變電所二次回路 的重要組成部分,也是供電設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 繼電保護(hù)裝置:就是能反應(yīng)供配電系統(tǒng) 中電器設(shè)備發(fā)生的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài), 并 能動作于斷路器跳閘或啟動信號裝置發(fā)出預(yù) 告信號的一種裝置。 對繼電保護(hù)裝置的基本要求對繼電保護(hù)裝置的基本要求 (1) 選擇性當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)

4、生故障時(shí),離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置應(yīng) 先動作,切除故障,而供電系統(tǒng)的其它無故障部分繼續(xù)運(yùn)行,滿 足這一要求的動作就叫有選擇性。如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),離 故障最近的保護(hù)裝置不動作,而離故障點(diǎn)遠(yuǎn)的保護(hù)裝置動作,這 叫失去選擇性。見下頁圖示。 保護(hù)裝置選擇性動作保護(hù)裝置選擇性動作 (2) 快速性為防止故障擴(kuò)大,減輕危害程度,提供電力系統(tǒng) 運(yùn)行穩(wěn)定性, 系統(tǒng)故障時(shí)保護(hù)裝置應(yīng)該盡快動作,以迅速切 除故障。 (3) 可靠性保護(hù)裝置在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí),必須可 靠動作,不應(yīng)拒動作,在不該它動作的情況下就不應(yīng)該誤 動作。 (4) 靈敏性保護(hù)裝置對其保護(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,

5、繼電保護(hù)的靈敏性通常用靈敏 度KS來衡量,靈敏度愈高,反應(yīng)故障的能力愈強(qiáng)。 保護(hù)裝置的靈敏性保護(hù)裝置的靈敏性 靈敏度為Ks: 系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式(指電力系統(tǒng)處于短路阻抗為最大, 短路電流為最小的狀態(tài)的一種運(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)動作電流(保護(hù)裝置動作電流換算到一次 側(cè)的值)。 最小短路電流常用兩相短路電流 與三相短路電流的關(guān)系為: 繼電保護(hù)裝置靈敏度指標(biāo)繼電保護(hù)裝置靈敏度指標(biāo) 被保護(hù)電氣設(shè)備繼電保護(hù)裝置類型最低靈敏度KS 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 后備保護(hù) 1.2(如滿足此要求

6、將使保護(hù)過 分復(fù)雜或技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)時(shí), 可僅按常見運(yùn)行方式和故障 類型校驗(yàn)靈敏度) 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)2 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) 1.25 310kV架空線路1.5 說明: 對保護(hù)裝置的四項(xiàng)基本要求,對一個(gè)具體的保護(hù)裝 置來說,不一定同等重要,往往有所側(cè)重。 例如電力變壓器是供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備,因此對 其保護(hù)裝置的靈敏度要求較高; 對一般電力線路,其保護(hù)裝置的靈敏度要求可低一些, 但對其選擇性要求較高。 在無法兼顧保護(hù)選擇性和速動性的情況下,為了快速 切除故障,以保證某些關(guān)鍵設(shè)備,或者為了盡快恢復(fù)系 統(tǒng)的正常運(yùn)行,有時(shí)可以犧牲選擇性來保證速動性。 繼

7、電保護(hù)的基本工作原理繼電保護(hù)的基本工作原理 供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),會引起電流增大、電壓降低、 電壓和電流間相位角改變等。因此,利用上述物理量故障 時(shí)與正常時(shí)的差別,可構(gòu)成各種不同工作原理的繼電保護(hù) 裝置。 繼電保護(hù)的種類很多,但是其工作原理基本相同,它 主要由測量、邏輯和執(zhí)行三部分組成,如下圖所示。 2. 邏輯部分: 邏輯部分根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn) 的順序,使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作,輸出信號 到執(zhí)行部分。 3. 執(zhí)行部分: 執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分的輸出信號驅(qū)動保護(hù)裝置動 作,使斷路器跳閘或發(fā)出信號。 1. 測量部分: 測量被保護(hù)設(shè)備的某物理量,和保護(hù)裝置的整定值進(jìn) 行比較,判

8、斷被保護(hù)設(shè)備是否發(fā)生故障,保護(hù)裝置是否應(yīng) 該起動。 7.2 7.2 常用保護(hù)繼電器的類型與結(jié)構(gòu)常用保護(hù)繼電器的類型與結(jié)構(gòu) 繼電器(relay)是組成繼電保護(hù)裝置的基本元件。 繼電器是一種在其輸入物理量達(dá)到規(guī)定值時(shí),其電氣輸出 電路被接通或被分?jǐn)嗟淖詣与娖鳌?按其輸入量的性質(zhì)分為電氣繼電器和非電氣繼電器兩大類。 按其用途分為控制繼電器(用于自動控制電路)和保護(hù)繼電器(用 于繼電保護(hù)電路)。這里只講保護(hù)繼電器。 按其在繼電保護(hù)電路中的功能,可分測量繼電器和有或無繼電 器兩大類。 測量繼電器裝設(shè)在繼電保護(hù)電路中的第一級,用來反應(yīng)被保 護(hù)元件的特性變化。當(dāng)其特性量達(dá)到動作值時(shí)即行動作,它屬 于基本繼電

9、器或啟動繼電器。 有或無繼電器是一種只按電氣量是否在其工作范圍內(nèi)或者為 零時(shí)而動作的電氣繼電器,包括時(shí)間、信號、中間繼電器等, 在繼電保護(hù)裝置中用來實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能,屬于輔助繼電器。 7.2 7.2 常用保護(hù)繼電器的類型與結(jié)構(gòu)常用保護(hù)繼電器的類型與結(jié)構(gòu) 保護(hù)繼電器分類: 按反應(yīng)的物理量分,有電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電 器等 按工作原理分,有電磁式、感應(yīng)式GL等。 按其反應(yīng)參量變化情況分,有過電流繼電器、過電壓繼電器、 欠電壓繼電器等。 按其與一次電路的聯(lián)系分,有一次式(繼電器線圈與一次 電路直接相連)和二次式(繼電器線圈連接在電流互感器或電 壓互感器的二次側(cè))。繼電保護(hù)中用的都是二次式繼

10、電器. 繼電器按其組成元件分,有機(jī)電型、晶體管型和微機(jī)型等。 由于機(jī)電型繼電器具有簡單可靠、便于維修等優(yōu)點(diǎn),因此工廠 供電系統(tǒng)中現(xiàn)在仍普遍應(yīng)用機(jī)電型繼電器。機(jī)電型繼電器包括: 電磁型、感應(yīng)型繼電器。電磁式繼電器包括:電流繼電器、電壓 繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號繼電器等。 電流繼電器電流繼電器 文字符號:KA 圖形符號見上圖 常用的是DL-10系列 1線圈 2 電磁鐵 3 Z型鐵片 4 靜觸頭 5 動觸頭 6 動作電流調(diào)整 桿 7 標(biāo)度盤 8 軸承 9 反作用彈簧 10 軸 當(dāng)線圈中的電流超過繼電器整定的最小電流時(shí),電 流繼電器的接點(diǎn)動作,這個(gè)最小電流稱繼電器的動作電 流 Iop.KA

11、。 當(dāng)線圈的電流減小到一定值時(shí),鋼舌片在彈簧作用 下返回起始位置所需的最大電流值,稱繼電器的返回電 流Ire.KA。 繼電器的返回電流與繼電器的動作電流的比值稱返 回系數(shù),用Kre表示, 或 過電流繼電器的返回系數(shù)總是小于1,越接近1 繼電 器越靈敏,該值過低時(shí),可能使保護(hù)裝置發(fā)生誤動作. 一般 電磁式電流繼電器的返回系數(shù)為0.85。 動作電流的調(diào)節(jié)方法: 調(diào)節(jié)電磁式電流繼電器的動作電流的方法有兩種: 平滑調(diào)節(jié): 改變調(diào)整桿6的位置,以此來改變彈簧的 反作用力。 級進(jìn)調(diào)節(jié): 改變繼電器線圈的連接。當(dāng)線圈由串聯(lián) 改為并聯(lián)時(shí),相當(dāng)于線圈匝數(shù)減少一倍。繼電器動作所 需的電磁力是一定的,即所需磁動勢(

12、IN)一定,因此 動作電流將增大一倍。反之,當(dāng)線圈由并聯(lián)改為串聯(lián)時(shí), 動作電流將減小一倍。 電壓繼電器電壓繼電器 電壓繼電器的文字符號為KV。 圖形符號: 電壓繼電器與電流繼電器的結(jié)構(gòu)基本相同,只是電壓 繼電器的線圈為電壓線圈。 多做成欠電壓繼電器,正常工作時(shí),電壓繼電器的接 點(diǎn)動作,當(dāng)電壓低于它的整定時(shí),繼電器會恢復(fù)起始位置。 欠壓繼電器的返回系數(shù)Kre大于1,越接近1,越靈敏,一 般取1.25。 過壓繼電器返回系數(shù)通常取0.8。 過壓繼電器 欠壓繼電器 電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器 中間繼電器觸頭數(shù)量多(一般有8 對),容量也大(510A)。當(dāng)電壓繼電 器、電流繼電器的觸點(diǎn)容量不夠時(shí),

13、可 以利用它作為功率放大;當(dāng)繼電器的觸 點(diǎn)數(shù)量不夠時(shí),利用它增加觸點(diǎn)數(shù)量以 控制多條回路。因此,中間繼電器的作 用是增加觸點(diǎn)數(shù)目或增大觸點(diǎn)容量。 文字符號:KM 圖形符號:見右圖 1 線圈 2 電磁鐵 3 彈簧 4 銜鐵 5 動觸頭 6,7 靜觸頭 8 連接線 9 接線端子 10 底座 電磁式信號繼電器電磁式信號繼電器 信號繼電器作用是用來 發(fā)出指示信號。分為電流型 和電壓型兩種,電流型信號 繼電器采用電流線圈串聯(lián)在 回路中,電壓型信號繼電器 采用電壓線圈并聯(lián)在回路中。 常用型號:DX-11型 1 線圈 2 電磁鐵 3 彈簧 4 銜鐵 5 信號牌 6 玻璃窗孔 7復(fù)位旋鈕 8 動觸頭 9 靜觸

14、頭 10 接線端子 文字符號:KS 圖形符號:見下圖 電磁式時(shí)間繼電器電磁式時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器作用是用 來保護(hù)裝置獲得所需 要的延時(shí),以滿足選 擇性要求。 常用的是 DS110(用于直流)、 120(用于交流)系列。 文字符號:KT 圖形符號見下圖。 由電磁系統(tǒng),傳動系統(tǒng),鐘表機(jī)構(gòu), 觸頭系統(tǒng)和時(shí)間調(diào)整系統(tǒng)等組成。 繼電器延時(shí)的時(shí)限可借改變主靜觸點(diǎn)的位置 即主靜觸點(diǎn)與主動觸點(diǎn)的相對位置來調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)的時(shí)限范圍可在標(biāo)度盤上標(biāo)出。 感應(yīng)式電流繼電器感應(yīng)式電流繼電器 常用型號是GL10、20系列, 廣泛應(yīng)用于反時(shí)限繼電保護(hù) 中。GL型電流繼電器由感 應(yīng)部分和電磁部分構(gòu)成,感 應(yīng)部分具反時(shí)限特性,

15、電磁 部分瞬時(shí)動作。 文字符號:KA 圖形符號見下圖。 感應(yīng)系統(tǒng)主要組成:線圈1,帶短路環(huán)3的 電磁鐵2及裝在可偏轉(zhuǎn)框架6上的鋁盤4; 電磁系統(tǒng)主要組成:電磁鐵2和銜鐵15。 動作電流和動作時(shí)限的調(diào)節(jié) (1)繼電器的動作電流的調(diào)節(jié) 用插銷16改變線圈抽頭(匝數(shù))進(jìn)行級進(jìn)調(diào)節(jié);也可以用調(diào) 節(jié)彈簧7的拉力進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)。 速斷電流倍數(shù)可利用螺釘14來改變銜鐵15與電磁鐵2之間的 氣隙來調(diào)節(jié)。氣隙越大, 速斷電流倍數(shù)越大。 (2)繼電器的動作時(shí)限的調(diào)節(jié) 可利用用螺桿13改變扇形齒輪頂桿行程的起點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié),以 使動作特性曲線上下移動。 注意:繼電器動作時(shí)限調(diào)節(jié)螺桿的標(biāo)度尺,以10倍動作電流的 動作時(shí)間標(biāo)

16、度。而繼電器的實(shí)際動作時(shí)間,與實(shí)際通過繼電器線 圈的電流大小有關(guān),需從相應(yīng)的動作特性曲線上去查得。 GLGL電流繼電器的動作特性曲線電流繼電器的動作特性曲線 反時(shí)限動作:繼電器線圈中的 電流越大,鋁盤轉(zhuǎn)動得越快, 使扇形齒輪沿蝸桿上升的速 度也越快,因此動作時(shí)間也 越短,這是感應(yīng)式電流繼電 器的“反時(shí)限特性”. 速斷動作:繼電器線圈中電流 進(jìn)一步增大到整定的速斷電 流時(shí),電磁鐵2瞬時(shí)將銜鐵 15吸下,使觸點(diǎn)12瞬時(shí)切換, 同時(shí)信號牌掉下。這是電磁 元件的“電流速斷特性” GLGL電流繼電器的特點(diǎn)電流繼電器的特點(diǎn) (1)可以用一個(gè)繼電器兼作兩種保護(hù): 利用感應(yīng)部分做過電流保護(hù),電磁部分做速斷保護(hù)

17、。 (2)GL型電流繼電器的接點(diǎn)容量大,可省略中間繼電 器,能實(shí)現(xiàn)斷路器的直接跳閘。 (3)具有動作信號牌,可省略信號繼電器。 (4)感應(yīng)部分具有反時(shí)限特性可省略時(shí)間繼電器。 缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,準(zhǔn)確性不高。 感應(yīng)式電流繼電器兼有電磁式電流、時(shí)間、信 號和中間繼電器功能,可大大簡化繼電保護(hù)裝置。 該保護(hù)裝置采用交流操作,可進(jìn)一步簡化二次系統(tǒng), 減少投資,在中小型變配電所中應(yīng)用非常普遍。 各種繼電器的圖形表示符號 電流保護(hù)的接線方式和接線系數(shù)電流保護(hù)的接線方式和接線系數(shù) 電流保護(hù)的接線方式是指電流保護(hù)中的電流繼電器與電 流互感器二次繞組的連接方式。 為了便于分析和保護(hù)的整定計(jì)算,引入接線系數(shù)Kw,它

18、 是流入繼電器的電流IKA與電流互感器二次繞組電流I2的比值, 即 1.三相三繼電器接線方式 三相三繼電器接線方 式又稱完全星形接線。它 能反應(yīng)各種短路故障。 流入繼電器的電流與 電流互感器二次繞組電流 相等,接線系數(shù)在任何短 路情況下均等于1,即 Kw=1 2.兩相兩繼電器接線方式 兩相兩繼電器接線 方式又稱不完全星形接 線。 由于B相沒有裝設(shè) 電流互感器和電流繼電 器,它不能反應(yīng)單相短 路,只能反應(yīng)相間短路。 接線系數(shù)在各種相 間短路時(shí)均為1 Kw=1 3.兩相一繼電器接線方式 流入繼電器的電流為兩電流互感器二次繞組電流之 差, ,因此又稱兩相電流差接線。 三相短路時(shí),KW= ;A、C兩相

19、短路時(shí),KW=2; A、B或B、C兩相短路時(shí),KW=1。 可反應(yīng)各種相間短路,但其接線系數(shù)隨短路種類不同而 不同,保護(hù)靈敏度也不同,主要用于高壓電動機(jī)的保護(hù)。 7.3.1 電力線路的常見故障 1.常見故障:相間短路、單相接地、過負(fù)荷。 2.保護(hù)配置: 配置相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。 (1)相間短路的保護(hù): 電力線路裝設(shè)帶時(shí)限的過電流保護(hù)和瞬時(shí) 電流速斷保護(hù),動作于斷路器跳閘。 (2)單相接地保護(hù): 保護(hù)電力線路裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置(零序電壓 保護(hù))或單相接地保護(hù)(零序電流保護(hù)),動作于信號。 (3) 過負(fù)荷保護(hù)可能經(jīng)常過負(fù)荷的電纜線路,裝設(shè)過負(fù)荷保 護(hù),動作于信號。 7.3工廠高壓線

20、路繼電保護(hù) 繼電保護(hù)裝置的操作電源 繼電保護(hù)裝置、信號裝置及斷路器操作機(jī)構(gòu)等都需 要有一個(gè)可靠的電源,即操作電源。它應(yīng)能在正?;蚬?障情況下向這些裝置不間斷的供電。 繼電保護(hù)裝置的操作電源,有直流操作電源和交流 操作電源。 直流操作電源,有蓄電池組和硅整流裝置?,F(xiàn)在工 廠企業(yè)的變配電所大多采用硅整流裝置(一般帶有電容 儲能裝置)作直流操作電源。 交流操作電源具有投資少,保護(hù)裝置接線簡單,運(yùn) 行維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),因此在中小工廠中廣泛應(yīng)用。 直接動作式直接動作式 利用斷路器操作機(jī)構(gòu)內(nèi)的過流 脫扣器(跳閘線圈)YR直接動作于 跳閘,可接成兩相或兩相差式接線。 正常運(yùn)行時(shí),YR流過的電流小 于其動作電流

21、,因此不動作。 當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí), 短路電流反應(yīng)到電流互感器的二次 側(cè),流過YR的電流達(dá)到動作值。使 斷路器QF跳閘。 這種接線不另設(shè)繼電器,設(shè)備 最少,接線簡單,但由于受脫扣器 型號的限制,實(shí)際上很少用。 去分流式去分流式 正常運(yùn)行時(shí),電流繼電器KA 的常閉接點(diǎn)將跳閘線圈YR短路, YR無電流流過,斷路器QF不會 跳閘。 在一次電路發(fā)生相間短路時(shí), KA動作,其常閉接點(diǎn)斷開,使 YR的短路分流支路被去掉(即 “去分流”),電流互感器的二 次側(cè)的電流全部流過YR,斷路器 跳閘。 接線簡單,靈敏度較高,但 要求繼電器的觸點(diǎn)容量較大。 GL15、16型反時(shí)限電流繼電器完 全能達(dá)到要求。因此

22、這種方式在 工廠企業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 7.3.2 7.3.2 線路過電流保護(hù)線路過電流保護(hù) 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí),線路上的電流劇增。因此, 必須設(shè)置過電流保護(hù)裝置,對供電線路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)通過線 路的電流大于繼電器的動作電流,保護(hù)裝置起動,并用時(shí)限 保證動作的選擇性,這種繼電保護(hù)裝置稱為過電流保護(hù)。為 了具有選擇性,過電流保護(hù)通常應(yīng)有一定的時(shí)限。 按動作的時(shí)限特性: 定時(shí)限過電流保護(hù): 由電磁式電流繼電器等構(gòu)成的定 時(shí)限過電流保護(hù) 反時(shí)限過電流保護(hù): 由感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成的反時(shí) 限過電流保護(hù) 定時(shí)限過流保護(hù)裝置組成定時(shí)限過流保護(hù)裝置組成 所謂定時(shí)限過流保護(hù)裝置,就是保護(hù)裝置的動作時(shí)限一定,

23、不隨通過保護(hù)裝置電流大小的變化而變化。這里定時(shí)限保護(hù)裝置 是采用直流操作電源。 定時(shí)限保護(hù)裝置通常由電流繼電器、時(shí)間繼電器、以及信號 繼電器與中間繼電器組成。電流繼電器為DL-10系列過流繼電器, 時(shí)間繼電器一般采用DS-100系列,中間繼電器一般采用DZB-100 系列,信號繼電器一般采用DX-11系列。在工廠供電系統(tǒng)中多采 用兩相式接線, 定時(shí)限過流保護(hù)裝置原理定時(shí)限過流保護(hù)裝置原理 當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí),電流繼電器KA瞬時(shí)動作, 閉合其接點(diǎn),使時(shí)間繼電器KT動作,KT經(jīng)過整定的時(shí)限后, 其延時(shí)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動作后,其指示牌掉下,

24、同時(shí)接通信號回 路,給出燈光信號和音響信號,向值班人員發(fā)出信號。KM動 作后,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外的其它所有繼 電器都自動返回起始狀態(tài),而KS需手動復(fù)位。 定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的原理圖和展開圖 反時(shí)限過電流保護(hù)裝置組成反時(shí)限過電流保護(hù)裝置組成 所謂反時(shí)限過流保護(hù)裝置,就是保護(hù)裝置動作的時(shí)限 是變化的,它是隨通過保護(hù)裝置電流大小的變化而成反時(shí) 限的變化,即通過保護(hù)裝置的故障電流越大,動作時(shí)間越 短,故障電流越小,動作時(shí)間就長。它是由GL型電流繼電 器組成。由于現(xiàn)在生產(chǎn)的GL-15、16等型電流繼電器,其 觸點(diǎn)容量較大,短時(shí)

25、分?jǐn)嚯娏髂芰蛇_(dá)150A,所以采用交 流操作電源“去分流跳閘”的操作方式。 反時(shí)限過電流保護(hù)裝置原理反時(shí)限過電流保護(hù)裝置原理 當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí),電流繼電器KA經(jīng)過一 定延時(shí)后(反時(shí)限特性),其常開觸點(diǎn)閉合,緊接著其常 閉觸點(diǎn)斷開。這時(shí)斷路器因其跳閘線圈YR去分流而跳閘, 切除短路故障。同時(shí)GL型繼電器的信號牌掉下,指示保護(hù) 裝置已動作。在短路故障切除后,電流繼電器自動返回, 信號牌需手動復(fù)位。 說明: 圖中電流繼電器KA增加了一對常開觸點(diǎn),與跳 閘線圈YR串聯(lián),其目的是防止電流繼電器的常閉觸點(diǎn)在一 次電路正常運(yùn)行時(shí)由于外界振動的偶然因素使之?dāng)嚅_而導(dǎo) 致斷路器誤跳閘的事故。增加一對常開觸

26、點(diǎn)后,則即使常 閉觸點(diǎn)偶然斷開,也不會造成斷路器誤跳閘。 反時(shí)限過電流保護(hù)裝置原理反時(shí)限過電流保護(hù)裝置原理 電流繼電器KA的兩對常開和常閉觸點(diǎn)的關(guān)系: 繼電器這兩對觸點(diǎn)的動作程序,必須是常開觸點(diǎn)先閉 合,常閉觸點(diǎn)后斷開,即必須采用先合后斷的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。 否則,假如常閉觸點(diǎn)先斷開,將造成電流互感器二次側(cè)帶 負(fù)荷開路,這是不允許的; 同時(shí)將使繼電器失電返回,不 起保護(hù)作用。 圖圖 先合后斷轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)先合后斷轉(zhuǎn)換觸點(diǎn) a) 正常位置正常位置 b) 動作后常開觸點(diǎn)先閉合動作后常開觸點(diǎn)先閉合 c) 接著常閉觸點(diǎn)斷開接著常閉觸點(diǎn)斷開 1-上止檔上止檔 2-常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn) 3-常開觸點(diǎn)常開觸點(diǎn) 4-銜鐵銜鐵

27、5-下止檔下止檔 6-簧片簧片 反時(shí)限過電流保護(hù)裝置原理圖和展開圖反時(shí)限過電流保護(hù)裝置原理圖和展開圖 過電流保護(hù)動作電流的整定過電流保護(hù)動作電流的整定 (1)動作電流整定 能使保護(hù)裝置起動的最小電流稱為保護(hù)裝置的動作電 流。動作電流(包括定時(shí)限和反時(shí)限)必須滿足下列兩個(gè) 條件: a.正常運(yùn)行時(shí),保護(hù)裝置不動作,即保護(hù)裝置一次側(cè)的 動作電流Iop1應(yīng)大于線路的最大負(fù)荷電流IL.max(正常過負(fù)荷 電流和尖峰電流),即 Iop1IL.max b.保護(hù)裝置在外部故障切除后,可靠返回到原始位置,即 保護(hù)裝置一次側(cè)的返回電流Ire1大于線路的最大負(fù)荷電流 IL.max即 Ire1IL.max 由于過電流

28、保護(hù)Iop1大于Ire1,所以,以Ire1IL.max整定動作 電流,同時(shí)引入可靠系數(shù)Krel,將不等式改寫成等式。動作 電流的整定計(jì)算公式為: 式中Krel為可靠系數(shù), DL型繼電器取1.2,GL型繼電器取1.3; Kw為接線系數(shù),由保護(hù)的接線方式?jīng)Q定;Kre為繼電器的返 回系數(shù),DL型繼電器取0.85,GL型繼電器取0.8;Ki為電流 互感器變比。 IL.max=(1.53.0)Ic 保護(hù)裝置一次側(cè)的動作電流為 KAop w i op I K K I .1 定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限的整定和配合定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限的整定和配合 各套保護(hù)裝置必須具有不同的動作時(shí)限,為了保證前 后兩級保

29、護(hù)裝置動作的選擇性,應(yīng)該按“階梯原則”進(jìn)行 整定,也就是在后一級保護(hù)裝置的線路首端(此點(diǎn)為配合 點(diǎn))k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí),前一級保護(hù)的動作時(shí)間t1應(yīng)比后 一級保護(hù)中的動作時(shí)間t2要大一個(gè)時(shí)間差Dt: t1=t2+Dt,Dt一般取0.5。 定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)間,利用時(shí)間繼電器來整 定。一般說來,某一保護(hù)裝置的時(shí)限應(yīng)選擇得比它下一段 各個(gè)保護(hù)裝置中最長的一個(gè)時(shí)限大一個(gè)時(shí)間階段Dt。 反時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限的整定和配合反時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限的整定和配合 為了保證各保護(hù)裝置動作的選擇性,反時(shí)限過電 流保護(hù)裝置也應(yīng)該按照階梯形的原則來選擇。但是由 于它的動作時(shí)限與通過保護(hù)裝置的電流有關(guān),因此

30、, 它的動作時(shí)限實(shí)際上指的是在某一短路電流下,或者 說在某一動作電流倍數(shù)下的動作時(shí)限。 前后級的配合點(diǎn)仍然在后一級保護(hù)裝置的線路首 端,k點(diǎn)短路時(shí): t1=t2+Dt,Dt一般取0.7。 由于GL型電流繼電器的時(shí)限調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是按10倍動 作電流的時(shí)間來標(biāo)度的,因此,反時(shí)限過電流保護(hù)的 動作時(shí)間,要根據(jù)前后兩級保護(hù)的GL型繼電器的動作 曲線來整定。 反時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限整定具體步驟如下: a、計(jì)算線路2WL首端K點(diǎn)三相短路時(shí)保護(hù)2的動作電流倍數(shù)n2。 式中, 為K點(diǎn)三相短路時(shí),流經(jīng)保護(hù)1繼電 器的電流, ,Kw.1和Ki.1分別為保 護(hù)1的接線系數(shù)和電流互感器變比。 b、由n2從特性曲線2求

31、K點(diǎn)三相短路時(shí)保護(hù)2的動作時(shí)限t2。 c、計(jì)算K點(diǎn)三相短路時(shí)保護(hù)1的實(shí)際動作時(shí)限t1,t1應(yīng)較 t2大一個(gè)時(shí)限級差t,以保證動作的選擇性,即 d、計(jì)算K點(diǎn)三相短路時(shí),保護(hù)1的實(shí)際動作電流倍數(shù)n1。 式中, 為K點(diǎn)三相短路時(shí),流經(jīng)保護(hù)2繼電 器的電流, ,Kw.2和Ki.2分別為 保護(hù)2的接線系數(shù)和電流互感器變比。 過電流保護(hù)裝置的靈敏度過電流保護(hù)裝置的靈敏度 為被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流 e、由t1和n1可以確定保護(hù)1繼電器的特性曲線上的一個(gè) 點(diǎn)P,由P點(diǎn)找出保護(hù)1的特性曲線1,并確定10倍動作電 流倍數(shù)下的動作時(shí)限。 例7-1 試整定圖所示線路1WL的定時(shí)限過電流保護(hù)。

32、 已知1TA的變比為750/5A,線路最大負(fù)荷電流(含 自啟動電流670A),保護(hù)采用兩相兩繼電器接線, 線路2WL定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限0.7s,最大 運(yùn)行方式時(shí)K1點(diǎn)三相短路電流4kA,K2點(diǎn)三相短路 電流2.5kA,最小運(yùn)行方式時(shí)K1和K2點(diǎn)三相短路電 流分別為3.2kA和2kA。 鏈接到57頁 解:1、整定動作電流 選DL-11/10電流繼電器,線圈并聯(lián),整定動作電流7A (附表A171) 。 過電流保護(hù)一次側(cè)動作電流為: 2、整定動作時(shí)限 線路1WL定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限應(yīng)較線路 2WL定時(shí)限過電流保護(hù)動作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級差t。 3、校驗(yàn)保護(hù)靈敏度 保護(hù)線路1WL靈敏度按線路

33、1WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn): 可見,保護(hù)整定滿足靈敏度要求。 7.3.3 7.3.3 電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù) 線路越靠近電源,過電流保護(hù)的動作時(shí)限越長,而短 路電流越大,危害也越大,這是過電流保護(hù)的不足。因此 GB50062-92規(guī)定當(dāng)過電流保護(hù)動作時(shí)限超過0.50.7s時(shí), 應(yīng)裝設(shè)瞬動的電流速斷保護(hù)。 電流速斷保護(hù)的組成 電流速斷保護(hù)實(shí)質(zhì)上是一種瞬時(shí)動作的過電流保護(hù)。 對于采用DL系列電流繼電器的速斷保護(hù),就相當(dāng)于 定時(shí)限過流保護(hù)中抽去時(shí)間繼電器。 對于采用GL系列電流繼電器,則利用該繼電器的電 磁元件來實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)。 電流速斷保護(hù)的整定電流速斷保護(hù)的整定 動作電流整定: 線路中短

34、路電流的大小決定于短路點(diǎn)與電源間阻抗的大小, 短路點(diǎn)離電源越遠(yuǎn)短路電流就越小。為了保證前后兩級瞬動的 電流速斷保護(hù)的選擇性,在下一級線路首端發(fā)生最大短路電流 時(shí)電流速斷保護(hù)不應(yīng)動作,因此電流速斷保護(hù)的動作電流應(yīng)按 躲過它所保護(hù)線路的末端最大短路電流來整定。即速斷保護(hù)動 作電流Iop1IK.max,速斷保護(hù)動作電流整定值為: 式中,IK.max為線路末端最大三相短路電流;Kre1為可靠系數(shù), DL型繼電器取1.3,GL型繼電器取1.5;Kw為接線系數(shù);Ki為電 流互感器變比。 電流速斷保護(hù)的整定電流速斷保護(hù)的整定 電流速斷保護(hù)的靈敏度按其安裝處(即線路首端)在 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流作

35、為最小短路電流來 校驗(yàn)。即 對GL型電流繼電器 ,還要整 定速斷動作電流倍數(shù),即 線路電流速斷保護(hù)的保護(hù)區(qū)線路電流速斷保護(hù)的保護(hù)區(qū) 電流速斷保護(hù)的電流速斷保護(hù)的“死區(qū)死區(qū)”及其彌補(bǔ)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,電流速斷保護(hù)裝置雖然能迅速地 切除故障,但由于它的整定值提高了,因而使保護(hù)范圍受 到一定的限制。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,保護(hù)不到的區(qū)域,通常稱為“保護(hù)死區(qū)”。 電流速斷保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是動作迅速,接線簡單和維護(hù)方 便,缺點(diǎn)是動作范圍較小,它不能作為線路的主保護(hù),為 了彌補(bǔ)死區(qū)得不到保護(hù)的缺點(diǎn),電流速斷保護(hù)不能單獨(dú)使

36、用,必須與帶時(shí)限的過電流保護(hù)配合使用。 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); 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)。 如果配電線路較短,配電線路可只裝過電流保護(hù), 不裝電流速斷保護(hù)。這是因?yàn)椴徽摱搪饭收习l(fā)生在線路 的首端還是末端,短路電流的差別都很小,裝速斷保護(hù) 后,保護(hù)范圍很小,甚至沒有保護(hù)范圍。同時(shí)該處短路 電流較小,用過電流保護(hù)作為該配電線路的主保護(hù)足以 滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求,所以不裝設(shè)速斷保護(hù)。 電流速斷保護(hù)的電流速斷保護(hù)的“死區(qū)死區(qū)”及其彌補(bǔ)及其彌補(bǔ) 例7-2 試整定例7-1中線路1WL的電流速斷保護(hù)。已知線 路1WL首端最小三相短路電流為9.2kA

37、。 (鏈接到48頁) 解:電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)共用電流互感器和出口中 間繼電器。電流速斷保護(hù)需整定動作電流和校驗(yàn)靈敏度。 (1)動作電流整定 選DL-11/50電流繼電器,線圈并聯(lián),整定動作電流35A。 速斷保護(hù)一次側(cè)動作電流為 (2)靈敏度校驗(yàn):以線路1WL首端最小兩相短路電流校驗(yàn) 電流速斷保護(hù)整定滿足要求。 例7-3 圖所示的10kV線路1WL和2WL都采用GL-15/10電流 繼電器構(gòu)成兩相兩繼電器接線的過電流保護(hù)。已知1TA的 變比為100/5A,2TA的變比為75/5A,1WL的過電流保護(hù) 動作電流整定9A,10倍動作電流的動作時(shí)間為1s,2WL的 計(jì)算電流為36A,2WL首端三

38、相短路電流為900A,末端 三相短路電流320A。試整定線路2WL的保護(hù)。 解:線路由GL-15/10感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成兩相式過電 流保護(hù)和電流速斷保護(hù) (1)過電流保護(hù) 動作電流 整定繼電器動作電流8A,過電流保護(hù)一次側(cè)動作電 流為 動作時(shí)限整定 由線路1WL和2WL保護(hù)配合點(diǎn)K1,整定2WL的電流 繼電器動作時(shí)限曲線。 a、計(jì)算K1點(diǎn)短路1WL保護(hù)的動作電流倍數(shù)n1和動作時(shí)限t1: 由n1查GL-15電流繼電器t|n=10=1s特性曲線,得t1=1.4s b、計(jì)算K1點(diǎn)短路2WL保護(hù)的動作電流倍數(shù)n2和動作時(shí)限t2。 c、由n2和t2從GL-15電流繼電器動作特性曲線查得10 倍動作電流

39、動作時(shí)限0.6s 靈敏度校驗(yàn) 1.5 2WL過電流保護(hù)整定滿足要求 (2)電流速斷保護(hù) 動作電流整定 整定速斷保護(hù)動作倍數(shù)4倍,一次側(cè)動作電流為 靈敏度校驗(yàn) 1.5 2WL電流速斷保護(hù)整定滿足要求。 定時(shí)限和反時(shí)限過電流保護(hù)的比較定時(shí)限和反時(shí)限過電流保護(hù)的比較 定時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是:動作時(shí)間準(zhǔn)確,容易整定。而 且不論短路電流大小,動作時(shí)間是一定的,不會出現(xiàn)因短路電流 小而動作時(shí)間長。 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)裝置的動作時(shí)間太長。 反時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是:接線簡單,用一套GL系列繼 電器也可實(shí)現(xiàn)速斷保護(hù),在靠近保護(hù)裝置安裝處短路時(shí),能自動 縮短動作時(shí)

40、間,特別是可采用交流操作,因此簡單經(jīng)濟(jì),在工廠 供電系統(tǒng)中,車間變電所和配電線路用得較多。 缺點(diǎn)是:整定、配合較麻煩,繼電器動作時(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),其動作時(shí)間較長, 延長了故障持續(xù)時(shí)間。 低電壓閉鎖的過電流保護(hù)低電壓閉鎖的過電流保護(hù) 為了降低起動電流,提高保護(hù)裝置的靈敏度,可采用具有低 電壓閉鎖的過電流保護(hù)裝置。在線路過電流保護(hù)的過電流繼電器 KA的常開觸點(diǎn)回路中,串入低電壓(欠電壓)繼電器KV的常閉 觸點(diǎn),而KV經(jīng)過電壓互感器TV接在被保護(hù)線路上。 當(dāng)供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),母線電壓接近額定電壓,電壓繼電 器KV處于吸合狀態(tài),其常閉觸點(diǎn)斷開。過電流保護(hù)裝置的

41、動作 電流,是按躲過線路上的計(jì)算電流來整定的,不必按躲過線路上 的最大負(fù)荷電流來整定。這是因?yàn)镵V的常閉觸點(diǎn)與KA的常開觸 點(diǎn)是串聯(lián)的,即便線路上由于過負(fù)荷而使電流繼電器KA動作, 但這時(shí)KV的常閉觸點(diǎn)是斷開的,QF也就不會誤動作。 裝有低電壓閉鎖的過電流保護(hù)的動作電流整定計(jì)算公式為 30 I KK KK I ire wrel op 低電壓閉鎖的過電流保護(hù)線路低電壓閉鎖的過電流保護(hù)線路 檢驗(yàn)的項(xiàng)目檢驗(yàn)的項(xiàng)目 為了保證在供電系統(tǒng)故障的情況下,繼電保護(hù)裝置能正 確動作,對運(yùn)行中的繼電保護(hù)裝置應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)和檢查。 對10kV用戶的繼電保護(hù)裝置一般每年進(jìn)行一次校驗(yàn)。在繼電 保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)備改造、更換

42、、維修以及發(fā)生事故后,都應(yīng) 對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行補(bǔ)充檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的項(xiàng)目是: (1)對繼電器進(jìn)行機(jī)械部分檢查及電氣特性試驗(yàn); (2)二次通電試驗(yàn); (3)二次回路絕緣電阻試驗(yàn); (4)保護(hù)裝置的整組動作試驗(yàn)。 巡視檢查巡視檢查 對運(yùn)行中的繼電保護(hù)裝置,要定期進(jìn)行巡視檢查,內(nèi)容如下: (1)各類繼電器外殼有無破損,整定值的位置是否變動; (2)查看繼電器有無接點(diǎn)卡住、變位傾斜、燒傷、脫軸、脫焊等 情況; (3)感應(yīng)型繼電器的圓盤轉(zhuǎn)動是否正常,經(jīng)常帶電的繼電器接點(diǎn) 有無大的抖動及磨損,線圈及附加電阻有無過熱現(xiàn)象; (4)有無異常響聲、發(fā)熱冒煙以及燒焦等異常氣味; (5)在繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行過程中,發(fā)現(xiàn)異

43、?,F(xiàn)象時(shí),應(yīng)加強(qiáng)監(jiān) 視并立即向主管部門報(bào)告; (6)繼電保護(hù)裝置動作斷路器跳閘后,應(yīng)檢查保護(hù)動作情況,并 查明原因。在送電前,應(yīng)將所有的掉牌信號全部復(fù)位。 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 在運(yùn)行中,如果過電流保護(hù)和速斷保護(hù)帶電改變定值應(yīng)注意: 首先應(yīng)根據(jù)定值通知單核對一下繼電器的規(guī)范是否相符, 然后斷開跳閘壓板,按應(yīng)改的定值撥動相應(yīng)繼電器的撥子。最 后用萬用表測量一下壓板兩端分別與地間的電壓,核對無誤后, 即可恢復(fù)正常運(yùn)行。 應(yīng)注意,更改電流繼電器串并聯(lián)時(shí),應(yīng)首先短路電流互感 器二次回路。反時(shí)限繼電器改定值時(shí)可用備用銷子插入短路小 孔內(nèi)。 保護(hù)整定 (1)過負(fù)荷保護(hù)的動作電流按線 路的計(jì)算電流Ic整定,即

44、式中,Krel為可靠系數(shù),取1.21.3;Ki為電流互感器之比。 (2)動作時(shí)間 一般整定10s15s。 7.3.4 7.3.4 線路的過負(fù)荷保護(hù)線路的過負(fù)荷保護(hù) 線路過負(fù)荷保護(hù)只對可能出現(xiàn)過負(fù) 荷的電纜線路才予以裝設(shè),一般延 時(shí)動作于信號。接線圖見右圖。 7.3.5 7.3.5 單相接地保護(hù)單相接地保護(hù) 在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),將 產(chǎn)生很大的短路電流,一般能使保護(hù)裝置迅速動作,切除故 障部分。 在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中發(fā)生單相接 地時(shí),其故障電流不大,只有很小的接地電容電流,而相間 電壓仍然是對稱的,因此仍可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。如故障點(diǎn) 系高電阻接地,則接地

45、相電壓降低,其它兩相對地電壓高于 相電壓;如系金屬性接地,則接地相電壓為零,但其它兩相 的對地電壓升高 倍,故對電氣設(shè)備的絕緣不利,如果長此 下去,可能使電氣設(shè)備的絕緣擊穿而導(dǎo)致兩相接地短路,從 而引起斷路器跳閘,線路停電,因此必須裝設(shè)專用的絕緣監(jiān) 察裝置或單相接地保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),一般 不跳閘,僅給出信號,使工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn),采取措施。 3 絕緣監(jiān)察裝置絕緣監(jiān)察裝置 利用單相接地后出現(xiàn)零序電壓而發(fā)出信號: 在工廠供電系統(tǒng)中常用三相五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。在接成Y的二次繞組上接三只相電壓表,在接成 開口三角形的二次繞組上接一

46、只電壓繼電器。 系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),接地相對地電壓近似為 零,非故障相對地電壓升高,近似為線電壓。同時(shí),開 口三角形繞組兩端電壓也升高,近似為100V,電壓繼電 器動作,發(fā)出單相接地信號。因此,絕緣監(jiān)視裝置又稱 為零序電壓保護(hù)。 絕緣監(jiān)察裝置絕緣監(jiān)察裝置 運(yùn)行人員可根據(jù)接地信號和電壓表讀數(shù),判斷哪一 段母線、哪一相發(fā)生單相接地,但不能判斷哪一條線路 發(fā)生單相接地,因此絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的。只能 采用依次拉合的方法,判斷接地故障線路。 零序電流保護(hù)零序電流保護(hù) 在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中,除采用絕緣監(jiān)測裝置以外,也 可以在每條線路上裝設(shè)單獨(dú)的接地保護(hù),又稱零序電流保護(hù), 它是利用故障線路的零

47、序電流比非故障線路的大的原理來實(shí)現(xiàn) 有選擇性動作的。 1)架空線路的單相接地保護(hù) 三相的二次電流矢量相加后 流入繼電器。當(dāng)三相對稱運(yùn)行以 及三相和兩相短路時(shí),流入繼電 器的電流等于零,發(fā)生單相接地 時(shí),零序電流才流過繼電器,所 以稱它為零序電流過濾器 零序電流保護(hù)零序電流保護(hù) 2)電纜線路的單相接地保護(hù) 電纜線路的單相接地保護(hù)一般采 用零序電流互感器。零序電流互感器 的一次側(cè)即為電纜線路的三相,其鐵 芯套在電纜的外面,二次線圈繞在零 序電流互感器的鐵芯上,并與過電流 繼電器相接 注意:電纜頭的接地線必須穿過 零序電流互感器的鐵芯,否則接地保 護(hù)裝置不起作用 7.47.4電力變壓器的保護(hù)電力變壓

48、器的保護(hù) 變壓器是供電系統(tǒng)中的重要電氣元件,必須 根據(jù)其容量的大小和重要程度,設(shè)置性能良好、 動作可靠的保護(hù)裝置,確保變壓器的正常運(yùn)行。 變壓器易產(chǎn)生的故障和不正常工作狀態(tài)變壓器易產(chǎn)生的故障和不正常工作狀態(tài) 變壓器故障分內(nèi)部故障和外部故障兩種。 常見內(nèi)部故障包括: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芯等。這些故障都伴隨有電弧產(chǎn)生,電弧 將會引起絕緣油的劇烈氣化,從而可能導(dǎo)致油箱爆炸等更嚴(yán)重的 事故。 常見的外部故障包括:套管及引出線上的短路和接地。最容 易發(fā)生的外部故障是由于絕緣套管損壞而引起引出線的相間短路 和碰殼后的接地短路。 變壓器常見的不正常工作狀態(tài)是:過負(fù)荷、溫升

49、過高以及油 面下降超過了允許程度等。變壓器的過負(fù)荷和溫度的升高將使絕 緣材料迅速老化,絕緣強(qiáng)度降低,除影響變壓器的使用壽命外, 還會進(jìn)一步引起其它故障。 變壓器的保護(hù)裝置變壓器的保護(hù)裝置 高壓側(cè)為610kV的車間變電所主變壓器: 帶時(shí)限過電流保護(hù):反應(yīng)變壓器外部短路故障,并作 為變壓器速斷保護(hù)的后備保護(hù)。一般變壓器均應(yīng)裝設(shè)。 電流速斷保護(hù):反應(yīng)變壓器內(nèi)外部故障。如果帶時(shí)限 的過電流保護(hù)動作時(shí)間大于0.50.7均應(yīng)裝設(shè)。 瓦斯保護(hù):反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障和油面降低時(shí)的保護(hù) 裝置。800kVA及以上油浸式變壓器以及400kVA及以上車 間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)。通常輕瓦斯動作于信號,重 瓦斯動作于跳閘

50、。 過負(fù)荷保護(hù):反應(yīng)因過負(fù)荷引起的過電流。一般過負(fù) 荷保護(hù)動作于信號。 溫度保護(hù)裝置:反應(yīng)變壓器上層油溫超過規(guī)定值(一 般為95)的保護(hù)裝置。一般動作于信號。 變壓器的保護(hù)裝置變壓器的保護(hù)裝置 對于高壓側(cè)為35kV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器 來說,應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和瓦斯保護(hù);在有 可能過負(fù)荷時(shí),也需裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)和溫度保護(hù)。如果單臺 運(yùn)行的變壓器容量在10000kVA及以上和并列運(yùn)行的變壓器每 臺容量在6300kVA及以上時(shí),則要求裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)來取 代電流速斷保護(hù)。 變壓器的過電流保護(hù)變壓器的過電流保護(hù) 動作電流整定: max.L ire wrel op I KK KK

51、 I max.LI為(1.53)I1N.T; 其動作時(shí)間亦按“階梯原 則”整定,與線路過電流 保護(hù)完全相同。對車間變 電所來說,其動作時(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)生兩相短路的 高壓側(cè)穿越電流值來校驗(yàn)。 變壓器的電流速斷保護(hù)變壓器的電流速斷保護(hù) 動作電流整定計(jì)算公式與線路電流速斷保護(hù)基本相同。動作電流 整定: max. k i wrel qb I K KK I Ik.max為變壓器低壓側(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)。 電流速斷保護(hù)的不足之處是

52、保護(hù)范圍受到限制,一般只能保護(hù)到變 壓器電源側(cè)的部分線圈。因此,電流速斷保護(hù)必須和瓦斯保護(hù)以及過電 流保護(hù)互相配合,才能可靠的對中小容量的變壓器起到保護(hù)作用。 變壓器在空載投入或突然恢復(fù)電壓時(shí)將出現(xiàn)一個(gè)沖擊性的勵磁電流, 為了避免電流速斷保護(hù)誤動作,可在速斷電流整定后,將變壓器空載試 投若干次,以檢查速斷保護(hù)是否誤動作。 變壓器過電流保護(hù)動作后的故障分析變壓器過電流保護(hù)動作后的故障分析 變壓器過電流保護(hù)動作跳閘,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)是否動作,各條線路的保護(hù)有無動作; (4)確認(rèn)母線無電時(shí),應(yīng)拉

53、開該母線所帶的線路; (5)如系母線故障,應(yīng)視該站母線設(shè)置情況,用倒母線或轉(zhuǎn)帶 負(fù)荷的方法處理; (6)經(jīng)檢查確認(rèn)是否越級跳閘,如是,應(yīng)試送變壓器; (7)試送良好,應(yīng)逐路檢查故障線路。 變壓器的過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 變壓器過負(fù)荷保護(hù)的組成、工作原理與線路過負(fù)荷保護(hù)的組 成、工作原理完全相同,動作電流整定計(jì)算公式與線路過負(fù)荷保 護(hù)基本相同,只是式中的應(yīng)為變壓器一次側(cè)的額定電流。動作時(shí) 間取1015s。 運(yùn)行中的變壓器發(fā)出過負(fù)荷信號時(shí),當(dāng)班人員應(yīng)檢查變壓器 各側(cè)電流是否超過規(guī)定值,并即時(shí)報(bào)告,然后檢查變壓器的油溫、 油位是否正常,同時(shí)將冷卻器全部投入運(yùn)行,及時(shí)掌握過負(fù)荷情 況,并按規(guī)定巡

54、視檢查。 變壓器的瓦斯保護(hù)變壓器的瓦斯保護(hù) 瓦斯保護(hù)又稱氣體繼電保護(hù), 是保護(hù)油浸式變壓器內(nèi)部故障的 保護(hù)裝置,是變壓器的主保護(hù)之 一。 對于800kVA及以上的油浸式 變壓器以及400kVA及以上的車間 內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保 護(hù)。輕瓦斯動作于信號,重瓦斯 動作于斷路器跳閘。 瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理 瓦斯繼電器主要有浮筒式和開口 杯式兩種類型,由于浮筒式瓦斯繼電 器的接點(diǎn)不夠可靠,所以現(xiàn)在廣泛應(yīng) 用的是開口杯式。 上油杯因其中盛有殘余的油而使 其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降 落,這時(shí)上接點(diǎn)接通而接通信號回路, 這稱之為“輕瓦斯動作”。 下觸點(diǎn)接通跳閘回路

55、,這稱之為 “重瓦斯動作” FJ3-80瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖 變壓器瓦斯保護(hù)的接線變壓器瓦斯保護(hù)的接線 優(yōu)點(diǎn)是:動作快、靈敏度 高、結(jié)構(gòu)簡單,并能反應(yīng)變壓 器油箱內(nèi)的各種故障。 缺點(diǎn)是:不能反應(yīng)變壓器 油箱外、套管及聯(lián)接線上的故 障,且由于繼電器結(jié)構(gòu)的不完 善等造成誤動作較多。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明,只要加強(qiáng) 試驗(yàn)及運(yùn)行維護(hù)工作,瓦斯保 護(hù)誤動作是可以防止的。 變壓器瓦斯保護(hù)動作后的故障分析變壓器瓦斯保護(hù)動作后的故障分析 1. 收集瓦斯繼電器內(nèi)的氣體做色譜分析,如無氣體,應(yīng)檢查 二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良好; 2. 檢查油位、油溫、油色有無變化; 3. 檢查防爆管是否爆裂噴油; 4

56、. 檢查變壓器外殼有無變形,焊縫是否開裂噴油; 5. 如果經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常,而確系因二次回路故障引起 誤動作時(shí),可退出瓦斯保護(hù),投入其它保護(hù),試送變壓器, 并密切監(jiān)視; 6. 在瓦斯保護(hù)的動作原因未查清前,不得合閘送電。 瓦斯繼電器中的氣體的性質(zhì)瓦斯繼電器中的氣體的性質(zhì) 如積聚在瓦斯繼電器內(nèi)的氣體不可燃,而且是無色無嗅的, 說明是空氣進(jìn)入繼電器內(nèi),此時(shí)變壓器可繼續(xù)運(yùn)行。 如氣體是可燃的,則說明變壓器內(nèi)部有故障,應(yīng)根據(jù)瓦斯 繼電器內(nèi)積聚的氣體性質(zhì)來鑒定變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì), 如氣體的顏色為: 黃色不易燃的,為木質(zhì)絕緣損壞,應(yīng)停電檢修。 灰色和黑色易燃的,有焦油味,閃點(diǎn)降低,則說明油因過 熱分

57、解或油內(nèi)曾發(fā)生過閃烙故障,必要時(shí)停電檢修。 淺灰色帶強(qiáng)烈臭味且可燃的,是紙或紙板絕緣損壞,應(yīng)立 即停電檢修。 變壓器的差動保護(hù)變壓器的差動保護(hù) 變壓器的差動保護(hù),主要是用來保護(hù)變壓器線圈及其引出 線和絕緣套管的相間保護(hù),還可以保護(hù)變壓器的匝間短路。保 護(hù)區(qū)在變壓器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間。 10000kVA及以上的單獨(dú)運(yùn)行的變壓器和6300kVA及以上的 并列運(yùn)行變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù);6300kVA及以下單獨(dú) 運(yùn)行的重要變壓器,也可裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。當(dāng)速斷保護(hù)靈敏 度不滿足要求時(shí),也應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。差動保護(hù)利用故障 時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流來動作,保護(hù)靈敏度很高,而且動作迅速。 它與瓦斯保護(hù)都是變壓器的主保護(hù)。在工廠企業(yè)的35kV的變電 所常使用,10kV變電所一般不用。 變壓器差動保護(hù)的工作原理變壓器差動保護(hù)的工作原理 變壓器的差動保護(hù),由變壓器兩側(cè) 的電流互感器和繼電器等構(gòu)成。 差動保護(hù)是反映被保護(hù)元件兩側(cè)電 流差而動作的保護(hù)裝置。 變壓器的差動保護(hù)的問題變壓器的差動保護(hù)的問題 1. 應(yīng)躲過變壓器合閘瞬間的勵磁電流; 2. 由于變壓器接線組別不同而引起的電流互感器二次電流的相 角差,應(yīng)使其相位相同; 3. 由于電流互感器的變比和特性的不一致而

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