淺論10KV供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)

1、淺論10KV供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)來(lái)源：中國(guó)論文下載中心     06-03-01 15:56:00     作者：佚名    編輯：studa9ngns摘要：在電力系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過(guò)電氣線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊性，上述五個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時(shí)時(shí)平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時(shí)間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大

2、影響。  關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 發(fā)電變電 輸電配電    1. 10KV供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要位置  電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個(gè)環(huán)節(jié)組成的。在電力系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過(guò)電氣線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊性，上述五個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時(shí)時(shí)平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時(shí)間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。例如，當(dāng)系統(tǒng)中的某工礦企業(yè)的設(shè)備發(fā)生短路

3、事故時(shí)，由于短路電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，往往造成電氣設(shè)備或電氣線路的致命損壞還有可能嚴(yán)重到使系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞；當(dāng)10KV不接地系統(tǒng)中的某處發(fā)生一相接地時(shí)，就會(huì)造成接地相的電壓降低，其他兩相的電壓升高，常此運(yùn)行就可能使系統(tǒng)中的絕緣遭受損壞，也有進(jìn)一步發(fā)展為事故的可能。  10KV供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分。它能否安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，不但直接關(guān)系到企業(yè)用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運(yùn)行。因此要全面地理解和執(zhí)行地區(qū)電業(yè)部門的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程以及相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 由于10KV 系統(tǒng)中包含著一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。又由于一次系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單、更為直觀，在考慮和設(shè)置上

4、較為容易；而二次系統(tǒng)相對(duì)較為復(fù)雜，并且二次系統(tǒng)包括了大量的繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和二次回路。所謂繼電保護(hù)裝置就是在供電系統(tǒng)中用來(lái)對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)，由繼電器來(lái)組成的一套專門的自動(dòng)裝置。為了確保10KV供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須正確的設(shè)置繼電保護(hù)裝置。  2. 10KV系統(tǒng)中應(yīng)配置的繼電保護(hù)  按照工廠企業(yè)10KV供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在10KV的供電線路、配電變壓器和分段母線上一般應(yīng)設(shè)置以下保護(hù)裝置：  （1） 10KV線路應(yīng)配置的繼電保護(hù)  10KV線路一般均應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限不大于0.5s0.7

5、s,并沒(méi)有保護(hù)配合上的要求時(shí)，可不裝設(shè)電流速斷保護(hù)；自重要的變配電所引出的線路應(yīng)裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。當(dāng)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能滿足選擇性動(dòng)作時(shí)，應(yīng)裝設(shè)略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。  （2）10KV配電變壓器應(yīng)配置的繼電保護(hù)  1）當(dāng)配電變壓器容量小于400KVA時(shí)： 一般采用高壓熔斷器保護(hù)；  2）當(dāng)配電變壓器容量為400630KVA，高壓側(cè)采用斷路器時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，而當(dāng)過(guò)流保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)；對(duì)于車間內(nèi)油浸式配電變壓器還應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)；  3）當(dāng)配電變壓器容量為800KVA及以上時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，而當(dāng)過(guò)流保護(hù)時(shí)限

6、大于0.5s時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)；對(duì)于油浸式配電變壓器還應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)；另外尚應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)。  （3） 10KV分段母線應(yīng)配置的繼電保護(hù)  對(duì)于不并列運(yùn)行的分段母線,應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但僅在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動(dòng)解除；另外應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。如采用的是反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)時(shí)，其瞬動(dòng)部分應(yīng)解除；對(duì)于負(fù)荷等級(jí)較低的配電所可不裝設(shè)保護(hù)。  3. 10KV系統(tǒng)中繼電保護(hù)的配置現(xiàn)狀  目前，一般企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中均為10KV系統(tǒng)。除早期建設(shè)的10KV系統(tǒng)中，較多采用的是直流操作的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和瞬時(shí)電流速斷保護(hù)外，近些年來(lái)飛速建設(shè)

7、的電網(wǎng)上一般均采用了環(huán)網(wǎng)或手車式高壓開(kāi)關(guān)柜，繼電保護(hù)方式多為交流操作的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置。很多重要企業(yè)為雙路10KV電源、 高壓母線分段但不聯(lián)絡(luò)或雖能聯(lián)絡(luò)但不能自動(dòng)投入。在系統(tǒng)供電的可靠性、故障響應(yīng)的靈敏性、保護(hù)動(dòng)作的選擇性、切除故障的快速性以及運(yùn)行方式的靈活性、運(yùn)行人員的熟練性上都存在著一些急待解決的問(wèn)題。 二 繼電保護(hù)的基本概念  1. 10KV供電系統(tǒng)的幾種運(yùn)行狀況  （1） 供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行  這種狀況系指系統(tǒng)中各種設(shè)備或線路均在其額定狀態(tài)下進(jìn)行工作；各種信號(hào)、指示和儀表均工作在允許范圍內(nèi)的運(yùn)行狀況； 

8、 （2） 供電系統(tǒng)的故障  這種狀況系指某些設(shè)備或線路出現(xiàn)了危及其本身或系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并有可能使事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大的運(yùn)行狀況；  （3）供電系統(tǒng)的異常運(yùn)行  這種狀況系指系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到了破壞，但尚未構(gòu)成故障時(shí)的運(yùn)行狀況。  2. 10KV供電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)  （1） 在供電系統(tǒng)中運(yùn)行正常時(shí)，它應(yīng)能完整地、安全地監(jiān)視各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，為值班人員提供可靠的運(yùn)行依據(jù)；  （2）如供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，它應(yīng)能自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行；  （3）當(dāng)供電系統(tǒng)

9、中出現(xiàn)異常運(yùn)行工作狀況時(shí)，它應(yīng)能及時(shí)地、準(zhǔn)確地發(fā)出信號(hào)或警報(bào)，通知值班人員盡快做出處理；  不難看出，在10KV系統(tǒng)中裝設(shè)繼電保護(hù)裝置的主要作用是通過(guò)縮小事故范圍或預(yù)報(bào)事故的發(fā)生，來(lái)達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，并最大限度地保證供電的安全和不間斷。  可以想象，在10KV系統(tǒng)中利用熔斷器去完成上述任務(wù)是不能滿足要求的。因?yàn)槿蹟嗥鞯陌裁胩匦圆簧跬晟?，熄滅高壓電路中?qiáng)烈電弧的能力不足，甚至有使故障進(jìn)一步擴(kuò)大的可能；同時(shí)還延長(zhǎng)了停電的歷時(shí)。只有采用繼電保護(hù)裝置才是最完美的措施。因此，在10KV系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置就成了供電系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行的不可缺少的重要組成部分。  3

10、. 對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求   對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求有四點(diǎn)：即選擇性、靈敏性、速動(dòng)性和可靠性  （1） 選擇性  當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能有選擇性地將故障部分切除。也就是它應(yīng)該首先斷開(kāi)距離故障點(diǎn)最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置能滿足上述要求的，就稱為有選擇性；否則就稱為沒(méi)有選擇性。  主保護(hù)和后備保護(hù)：  10KV供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和線路應(yīng)裝設(shè)短路故障保護(hù)。短路故障保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)、后備保護(hù)，必要時(shí)可增設(shè)輔助保護(hù)。  當(dāng)在系統(tǒng)中的同一地點(diǎn)或

11、不同地點(diǎn)裝有兩套保護(hù)時(shí)，其中有一套動(dòng)作比較快，而另一套動(dòng)作比較慢，動(dòng)作比較快的就稱為主保護(hù)；而動(dòng)作比較慢的就稱為后備保護(hù)。即：為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備的要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)，就稱為主保護(hù)；當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)，就稱為后備保護(hù)。  后備保護(hù)不應(yīng)理解為次要保護(hù)，它同樣是重要的。后備保護(hù)不僅可以起到當(dāng)主保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作而未動(dòng)作時(shí)的后備，還可以起到當(dāng)主保護(hù)雖已動(dòng)作但最終未能達(dá)到切除故障部分的作用。除此之外，它還有另外的意義。為了使快速動(dòng)作的主保護(hù)實(shí)現(xiàn)選擇性，從而就造成了主保護(hù)不能保護(hù)線路的全長(zhǎng),而只能保護(hù)線路的一部分。也就是說(shuō)，出現(xiàn)了保護(hù)的死

12、區(qū)。這一死區(qū)就必須利用后備保護(hù)來(lái)彌補(bǔ)不可。  近后備和遠(yuǎn)后備：  當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相臨設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)；由本級(jí)電氣設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)，就叫近后備保護(hù)；  輔助保護(hù)：  為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)，稱為輔助保護(hù)。  （2） 靈敏性  靈敏性系指繼電保護(hù)裝置對(duì)故障和異常工作狀況的反映能力。在保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi)，不管短路點(diǎn)的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護(hù)裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動(dòng)作；但在保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障時(shí),又不應(yīng)該產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作。保護(hù)

13、裝置靈敏與否，一般用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)不利的運(yùn)行方式和故障類型進(jìn)行計(jì)算。靈敏系數(shù)Km為被保護(hù)區(qū)發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)安裝處的最小短路電流Id.min與保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流Idz的比值，即:  Km=Id.min/Idz  靈敏系數(shù)越高，則反映輕微故障的能力越強(qiáng)。各類保護(hù)裝置靈敏系數(shù)的大小，根據(jù)保護(hù)裝置的不同而不盡相同。對(duì)于多相保護(hù)，Idz取兩相短路電流最小值Idz(2;對(duì)于10KV不接地系統(tǒng)的單相短路保護(hù)取單相接地電容電流最小值Ic.min;  （3） 速動(dòng)性  速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障。 縮短切除故障的時(shí)間

14、，就可以減輕短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，從而為電氣設(shè)備的自啟動(dòng)創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)還提高了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。  所謂故障的切除時(shí)間是指保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與斷路器的跳閘時(shí)間之和。由于斷路器一經(jīng)選定，其跳閘時(shí)間就已確定，目前我國(guó)生產(chǎn)的斷路器跳閘時(shí)間均在0.02S以下。所以實(shí)現(xiàn)速動(dòng)性的關(guān)鍵是選用的保護(hù)裝置應(yīng)能快速動(dòng)作。  （4） 可靠性  保護(hù)裝置應(yīng)能正確的動(dòng)作，并隨時(shí)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。如不能滿足可靠性的要求，保護(hù)裝置反而成為了擴(kuò)大事故或直接造成故障的根源。為確保保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性，則要求保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算、安裝調(diào)試要正確無(wú)

15、誤；同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運(yùn)行維護(hù)要得當(dāng)、系統(tǒng)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)化有效，以提高保護(hù)的可靠性。  4. 繼電保護(hù)的基本原理  （1） 電力系統(tǒng)故障的特點(diǎn)  電力系統(tǒng)中的故障種類很多，但最為常見(jiàn)、危害最大的應(yīng)屬各種類型的短路事故。一旦出現(xiàn)短路故 障，就會(huì)伴隨其產(chǎn)生三大特點(diǎn)。即：電流將急劇增大、電壓將急劇下降、電壓與電流之間的相位 角將發(fā)生變化。  （2） 繼電保護(hù)的類型  在電力系統(tǒng)中以上述物理量的變化為基礎(chǔ)，利用正常運(yùn)行和故障時(shí)各物理量的差別就可以構(gòu)成各種不同原理和類型的繼電保護(hù)裝置

16、。如： 反映電流變化的電流保護(hù)，有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)和零序電流保護(hù)等； 反映電壓變化的電壓保護(hù)，有過(guò)電壓保護(hù)和低電壓保護(hù)；既反映電流的變化又反映電壓與電流之間相位角變化的方向過(guò)電流保護(hù)； 反映電壓與電流之間比值，也就是反映短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處阻抗的距離保護(hù)；反映輸入電流與輸出電流之差的差動(dòng)保護(hù)，其中又分為橫聯(lián)差動(dòng)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)； 用于反映系統(tǒng)中頻率變化的周波保護(hù)； 專門用于反映變壓器內(nèi)部故障的氣體保護(hù)（即瓦斯保護(hù)），其中又分為輕瓦斯和重瓦斯保護(hù)； 專門用于反映變壓器溫度變化的溫度保護(hù)等。  另外，10KV系統(tǒng)中一般可在進(jìn)線處裝設(shè)電流保護(hù)；在配電

17、變壓器的高壓側(cè)裝設(shè)電流保護(hù)、溫度保護(hù)（油浸變壓器根據(jù)其容量大小尚應(yīng)考慮裝設(shè)氣體保護(hù)）；高壓母線分段處應(yīng)根據(jù)具體情況裝設(shè)電流保護(hù)等。三 幾種常用電流保護(hù)的分析  1. 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)  （1） 什麼是反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)  繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短；短路電流越小，動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)，這種保護(hù)就叫做反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。  （2） 繼電器的構(gòu)成  反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)是由GL-15(25感應(yīng)型繼電器構(gòu)成的。這種保護(hù)方式廣泛應(yīng)用于一般工礦企業(yè)中，感應(yīng)型繼電器兼有電磁式電流繼電器(作為起

18、動(dòng)元件、電磁式時(shí)間繼電器(作為時(shí)限元件、電磁式信號(hào)繼電器(作為信號(hào)元件和電磁式中間繼電器(作為出口元件的功能，用以實(shí)現(xiàn)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)；另外，它還有電磁速斷元件的功能，又能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)。采用這種繼電器,就可以采用交流操作，無(wú)須裝設(shè)直流屏等設(shè)備；通過(guò)一種繼電器還可以完成兩種保護(hù)功能(體現(xiàn)了繼電器的多功能性，也可以大大簡(jiǎn)化繼電保護(hù)裝置。但這種繼電器雖外 部接線簡(jiǎn)單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，調(diào)試比較困難；在靈敏度和動(dòng)作的準(zhǔn)確性、速動(dòng)性等方面也遠(yuǎn)不如電磁式繼電器構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置。  （3）反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的基本原理  當(dāng)供電線路發(fā)生相間短路時(shí)，感應(yīng)型繼電器KA1或(

19、和KA2達(dá)到整定的一定時(shí)限后動(dòng)作，首先使其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這時(shí)斷路器的脫扣器YR1或(和YR2因有KA1或(和KA2的常閉觸點(diǎn)分流(短路，而無(wú)電流通過(guò),故暫時(shí)不會(huì)動(dòng)作。但接著KA1或(KA2的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，因YR1或(和YR2因“去分流”而通電動(dòng)作，使斷路器跳閘，同時(shí)繼電器本身的信號(hào)掉牌掉下，給出信號(hào)。  在這里應(yīng)予說(shuō)明，在采用“去分流”跳閘的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置中，如繼電器的常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)而常開(kāi)觸點(diǎn)后閉合時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)下列問(wèn)題：  1）繼電器在其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)即先失電返回，因此其常開(kāi)觸點(diǎn)不可能閉合，因此跳閘線圈也就不能通電跳閘； 2）繼電器的常閉觸點(diǎn)如先斷開(kāi),CT的二次側(cè)帶負(fù)

20、荷開(kāi)路，將產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓、比差角差增大、計(jì)量不準(zhǔn)以及鐵心發(fā)熱有可能燒毀絕緣等，這是不允許的。  2. 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)  （1） 什麼是定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)  繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān)，時(shí)間是恒定的，時(shí)間是靠時(shí)間繼電器的整定來(lái)獲得的。時(shí)間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護(hù)方式就稱為定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。  （2）繼電器的構(gòu)成  定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)是由電磁式時(shí)間繼電器(作為時(shí)限元件、 電磁式中間繼電器(作為出口元件、電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件、電磁式信號(hào)繼電器(作為信號(hào)元件構(gòu)成的。它一般采用直流操作

21、，須設(shè)置直流屏。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)簡(jiǎn)單可靠、完全依靠選擇動(dòng)作時(shí)間來(lái)獲得選擇性，上、下級(jí)的選擇性配合比較容易、時(shí)限由時(shí)間繼電器根據(jù)計(jì)算后獲取的參數(shù)來(lái)整定，動(dòng)作的選擇性能夠保證、動(dòng)作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較準(zhǔn)確和方便。這種保護(hù)方式一般應(yīng)用在1035KV系統(tǒng)中比較重要的變配電所。  （3）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的基本原理  10KV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理接線圖。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時(shí)間繼電器和一只信號(hào)繼電器構(gòu)成。  當(dāng)被保護(hù)線路只設(shè)有一套保護(hù)，且時(shí)間繼電器的容量足大時(shí)，可用時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)去直接接通跳閘

22、回路，而省去出口中間繼電器。  當(dāng)被保護(hù)線路中發(fā)生短路故障時(shí)，電流互感器的一次電流急劇增加，其二次電流隨之成比例的增大。當(dāng)CT的二次電流大于電流繼電器的起動(dòng)值時(shí)，電流繼電器動(dòng)作。由于兩只電流繼電器的觸點(diǎn)是并聯(lián)的，故當(dāng)任一電流繼電器的觸點(diǎn)閉合，都能接通時(shí)間繼電器的線圈回路。這時(shí)，時(shí)間繼電器就按照預(yù)先整定的時(shí)間動(dòng)作使其接點(diǎn)吸合。這樣，時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)又接通了信號(hào)繼電器和出口中間繼電器的線圈，使其動(dòng)作。出口中間繼電器的觸點(diǎn)接通了跳閘線圈回路，從而使被保護(hù)回路的斷路器跳閘切斷了故障回路，保證了非故障回路的繼續(xù)運(yùn)行。而信號(hào)繼電器的動(dòng)作使信號(hào)指示牌掉下并發(fā)出警報(bào)信號(hào)。  由上不難看出，

23、保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間只決定于時(shí)間繼電器的預(yù)先整定的時(shí)間，而與被保護(hù)回路的短路電流大小無(wú)關(guān)，所以這種過(guò)電流保護(hù)稱為定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。  （4）動(dòng)作電流的整定計(jì)算  過(guò)流保護(hù)裝置中的電流繼電器動(dòng)作電流的整定原則，是按照躲過(guò)被保護(hù)線路中可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)考慮的。也就是只有在被保護(hù)線路故障時(shí)才啟動(dòng)，而在最大負(fù)荷電流出現(xiàn)時(shí)不應(yīng)動(dòng)作。為此必須滿足以下兩個(gè)條：  1）在正常情況下，出現(xiàn)最大負(fù)荷電流時(shí)（即電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和自啟動(dòng)電流，以及用戶負(fù)荷的突增和線路中出現(xiàn)的尖峰電流等）不應(yīng)動(dòng)作。即：  Idz> Ifh.max  式中 Idz

24、-過(guò)電流保護(hù)繼電器的一次動(dòng)作電流；  Ifh.max-最大負(fù)荷電流  2）保護(hù)裝置在外部故障切除后應(yīng)能可靠地返回。因?yàn)槎搪冯娏飨Ш?，保護(hù)裝置有可能出現(xiàn)最大負(fù)荷電流，為保證選擇性，  已動(dòng)作的電流繼電器在這時(shí)應(yīng)當(dāng)返回。因此保護(hù)裝置的一次返回電流If應(yīng)大于最大負(fù)荷電流fh.max。即：  If> Ifh.max  因此，定時(shí)限過(guò)電流裝置電流繼電器的動(dòng)作電流Idz.j 為：  Idz.j=(Kk.Kjx/Kf.Nlh.Ifh.max  式中  Kk-可靠系數(shù)，考慮到繼電器動(dòng)作電流的誤差和計(jì)算誤

25、差而設(shè)。一般取為1.151.25Kjx-由于繼電器接入電流互感器二次側(cè)的方式不同而引入的一個(gè)系數(shù)。電流互感器為三相完全星形接線和不完全星形接線時(shí)  Kjx=1；如為三角形接線和兩相電流差接線時(shí)Kjx= 1.732;  Kf-返回系數(shù)，一般小于1；  Nlh-電流互感器的變比。  （5）動(dòng)作時(shí)限的整定原則  為使過(guò)電流保護(hù)具有一定的選擇性，各相臨元件的過(guò)電流保護(hù)應(yīng)具有不同的動(dòng)作時(shí)間。  在線路XL-1、XL-2、XL-3的靠近電源端分別裝有過(guò)電流保護(hù)裝置1、2、3。當(dāng)D1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流由電源提供并流過(guò)保護(hù)裝置1、2、3

26、，當(dāng)短路電流大于它們的整定值時(shí)，各套保護(hù)裝置均啟動(dòng)。但按選擇性的要求，應(yīng)只由保護(hù)裝置3（離故障點(diǎn)最近）動(dòng)作于跳閘。在故障切除后，保護(hù)裝置1、2返回。因此就必須使保護(hù)裝置2的動(dòng)作時(shí)間較保護(hù)裝置1長(zhǎng)一些；而保護(hù)裝置3又要比保護(hù)裝置2長(zhǎng)一些，并依次類推，即：  t1> t2> t3  不難看出，各級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限是由末端向電源端逐級(jí)增大的。也就是越靠近電源端，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng)，有如階梯一樣，故稱為階梯性時(shí)限特性。各級(jí)之間的時(shí)限均差一個(gè)固定的數(shù)值，稱 其為時(shí)限級(jí)差D t。對(duì)于定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限級(jí)差D t

27、0;一般為0.5S;對(duì)于反時(shí)限的時(shí)限級(jí)差D t  一般為0.7S。可是，越靠近電源端線路的阻抗越小，短路電流將越大，而保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。 也就是說(shuō)過(guò)電流保護(hù)存在著缺陷。這種缺陷就必須由電流速斷保護(hù)來(lái)彌補(bǔ)不可。  （6）過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)范圍  過(guò)流保護(hù)可以保護(hù)設(shè)備的全部，也可以保護(hù)線路的全長(zhǎng)，還可以作為相臨下一級(jí)線路穿越性故障的后備保護(hù)。  3. 電流速斷保護(hù)  （1）什麼是電流速斷保護(hù)  電流速斷保護(hù)是一種無(wú)時(shí)限或略帶時(shí)限動(dòng)作的一種電流保護(hù)。它能在最短的時(shí)間內(nèi)迅速切除短路故障，減小故障持續(xù)時(shí)間，防止事故

28、擴(kuò)大。  電流速斷保護(hù)又分為瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)兩種。  （2）電流速斷保護(hù)的構(gòu)成  電流速斷保護(hù)是由電磁式中間繼電器(作為出口元件、電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件、電磁式信號(hào)繼電器(作為信號(hào)元件構(gòu)成的。它一般不需要時(shí)間繼電器。常采用直流操作，須設(shè)置直流屏。電流速斷保護(hù)簡(jiǎn)單可靠、完全依靠短路電流的大小來(lái)確定保護(hù)是否需要啟動(dòng)。它是按一定地點(diǎn)的短路電流來(lái)獲得選擇性動(dòng)作，動(dòng)作的選擇性能夠保證、動(dòng)作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較準(zhǔn)確和方便。  （3）瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的整定原則和保護(hù)范圍  瞬時(shí)電流速斷保護(hù)與過(guò)電流保護(hù)的區(qū)別，在于

29、它的動(dòng)作電流值不是躲過(guò)最大負(fù)荷電流，而是必須大于保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大短路電流。即按躲過(guò)被保護(hù)線路末端可能產(chǎn)生的三相最大短路電流來(lái)整定。從而使速斷保護(hù)范圍被限制在被保護(hù)線路的內(nèi)部，從整定值上保證了選擇性，因此可以瞬時(shí)跳閘。當(dāng)在被保護(hù)線路外部發(fā)生短路時(shí)，它不會(huì)動(dòng)作。所以不必考慮返回系數(shù)。由于只有當(dāng)短路電流大于保護(hù)裝置的動(dòng)作電流時(shí)，保護(hù)裝置才能動(dòng)作。所以瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)設(shè)備的全部，也不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，而只能保護(hù)線路的一部分。對(duì)于最大運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍一般能達(dá)到線路全長(zhǎng)的50%即認(rèn)為有良好的保護(hù)效果；對(duì)于在最小運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍能保護(hù)線路全長(zhǎng)的15%20%，即可裝設(shè)。保護(hù)范圍以外的區(qū)

30、域稱為“死區(qū)”。因此，瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的任務(wù)是在線路始端短路時(shí)能快速地切除故障。  當(dāng)線路故障時(shí)，瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作，運(yùn)行人員根據(jù)其保護(hù)范圍較小這一特點(diǎn),可以判斷故障出在線路首端，并且靠近保護(hù)安裝處；如為雙電源供電線路，則由兩側(cè)的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)同時(shí)動(dòng)作或同時(shí)都不動(dòng)作，可判斷故障在線路的中間部分。  （4）瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的基本原理  瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的原理與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)基本相同。只是由一只電磁式中間繼電器替代了時(shí)間繼電器。  中間繼電器的作用有兩點(diǎn)：其一是因電流繼電器的接點(diǎn)容量較小，不能直接接通跳閘線圈，用以增大接點(diǎn)容量；其二是當(dāng)被保護(hù)線路上裝有

31、熔斷器時(shí)，在兩相或三相避雷器同時(shí)放電時(shí)，將造成短時(shí)的相間短路。但當(dāng)放完電后，線路即恢復(fù)正常，因此要求速斷保護(hù)既不誤動(dòng)，又不影響保護(hù)的快速性。利用中間繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間，就可避開(kāi)避雷器的放電動(dòng)作時(shí)間。  （5）略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)  瞬時(shí)電流速斷保護(hù)最大的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速，但只能保護(hù)線路的首端。而定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)雖能保護(hù)  線路的全長(zhǎng)，但動(dòng)作時(shí)限太長(zhǎng)。因此，常用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)來(lái)消除瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”。要求略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)能保護(hù)全線路。因此，它的保護(hù)范圍就必然會(huì)延伸到下一段線路的始端去。這樣，當(dāng)下一段線路始端發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)也會(huì)起動(dòng)。 

32、;為了保證選擇性的要求，須使其動(dòng)作時(shí)限比下一段線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)大一個(gè)時(shí)限級(jí)差，其動(dòng)作電流也要比下一段 線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流大一些。略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)可作為被保護(hù)線路的主保護(hù)。略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)的原理接線和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理接線相同。  4. 三段式過(guò)電流保護(hù)裝置  由于瞬時(shí)電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，所以不能作為線路的主保護(hù)，而只能作為加速切除線路首端故障的輔助保護(hù)；略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，可作為本線路的主保護(hù)，但不能作為下一段線路的后備保護(hù)；定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)既可作為本級(jí)線路的后備保護(hù)（當(dāng)動(dòng)作時(shí)限短時(shí)，也

33、可作為主保護(hù)，而不再裝設(shè)略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。），還可以作為相臨下一級(jí)線路的后備保護(hù)，但切除故障的時(shí)限較長(zhǎng)。  一般情況下，為了對(duì)線路進(jìn)行可靠而有效的保護(hù)，也常把瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（或略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)）和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相配合構(gòu)成兩段式電流保護(hù)。  對(duì)于第一段電流保護(hù)，究竟采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，還是采用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，可由具體情況確定。如用在線路-變壓器組接線，以采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)為佳。因在變壓器高壓側(cè)故障時(shí)，切除變壓器和切除線路的效果是一樣的。此時(shí)，允許用線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，來(lái)切除變壓器高壓側(cè)的故障。也就是說(shuō)，其保護(hù)范圍可保護(hù)到線路全長(zhǎng)并延伸到變壓器高

34、壓側(cè)。這時(shí)的第一段電流保護(hù)可以作為主保護(hù)；第二段一般均采用定時(shí)限過(guò)流保護(hù)作為后備保護(hù)，其保護(hù)范圍含線路-變壓器組的全部。  通常在被保護(hù)線路較短時(shí)，第一段電流保護(hù)均采用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)；第二段采用定時(shí)限過(guò)流保護(hù)作為后備保護(hù)。   在實(shí)際中還常采用三段式電流保護(hù)。就是以瞬時(shí)電流速斷保護(hù)作為第一段，以加速切除線路首端的故障，用作輔助保護(hù)；以略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)作為第二段，以保護(hù)線路的全長(zhǎng)，用作主保護(hù)；以定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)作為第三段，以作為線路全長(zhǎng)和相臨下一級(jí)線路的后備保護(hù)。 對(duì)于北京電信的10KV（含35KV）供電線路今后宜選用兩段式或三段式

35、電流保護(hù)。  因?yàn)檫@種保護(hù)的設(shè)置可以在相臨下一級(jí)線路的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，本級(jí)線路的定時(shí)限過(guò)流保護(hù)可以動(dòng)作，起到遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用；如本級(jí)線路的主保護(hù)（瞬時(shí)電流速斷或略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)）拒動(dòng)時(shí)，則本級(jí)線路的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)可以動(dòng)作，以起到近后備的作用。  5.零序電流保護(hù)  電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)直接接地三種方式。10KV系統(tǒng)采用的是中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。  系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，三相是對(duì)稱的，三相對(duì)地間均勻分布有電容。在相電壓作用下，每相都有一個(gè)超前90°的電容電流流入地中。這三個(gè)

36、電容電流數(shù)值相等、相位相差120° ，其和為零.中性點(diǎn)電位為零。  假設(shè)A相發(fā)生了一相金屬性接地時(shí)，則A相對(duì)地電壓為零，其他兩相對(duì)地電壓升高為線電壓，三個(gè)線電壓不變。這時(shí)對(duì)負(fù)荷的供電沒(méi)有影響。按規(guī)程規(guī)定還可繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，而不必切斷電路。這也是采用中性點(diǎn)不接地的主要優(yōu)點(diǎn)。但其他兩相電壓升高，線路的絕緣受到考驗(yàn)、有發(fā)展為兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地的可能。應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，通知值班人員進(jìn)行處理。  10KV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)一相接地時(shí)，利用三相五鐵心柱的電壓互感器（PT的開(kāi)口三角形的開(kāi)口兩端有無(wú)零序電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)察。它可以在PT柜上通過(guò)三塊相電壓表和一塊線電壓表

37、（通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可觀察三個(gè)線電壓）看到“一低、兩高、三不變”。接在開(kāi)口三角形開(kāi)口兩端的過(guò)電壓繼電器動(dòng)作，其常開(kāi)接點(diǎn)接通信號(hào)繼電器，并發(fā)出預(yù)告信號(hào)。采用這種裝置比較簡(jiǎn)單，但不能立即發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)，因?yàn)橹灰W(wǎng)絡(luò)中發(fā)生一相接地，則在同一電壓等級(jí)的所有工礦企業(yè)的變電所母線上，均將出現(xiàn)零序電壓，接有帶絕緣監(jiān)視電壓互感器的電力用戶都會(huì)發(fā)出預(yù)告信號(hào)。也就是說(shuō)該裝置沒(méi)有選擇性。為了查找接地點(diǎn)，需要電氣人員按照預(yù)先制定的“拉路序位圖”依次拉路查找，并隨之合上未接地的回路，直到找到接地點(diǎn)為止?？梢钥闯觯@種方法費(fèi)力、費(fèi)時(shí)、安全性差，在某些情況下這樣做還是不允許的。因此，這種裝置存在一定的缺陷。  當(dāng)網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)

38、雜、出線較多、可靠性要求高，采用絕緣監(jiān)察裝置是不能滿足運(yùn)行要求時(shí)，可采用零序電流保護(hù)裝置。它是利用接地故障線路零序電流較非接地故障線路零序電流大的特點(diǎn)構(gòu)成的一種保護(hù)裝置。  零序電流保護(hù)一般使用在有條件安裝零序電流互感器的電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路上。當(dāng)在電纜出線上安裝零序電流互感器時(shí)，其一次側(cè)為被保護(hù)電纜的三相導(dǎo)線，鐵心套在電纜外，其二次側(cè)接零序電流繼電器。當(dāng)正常運(yùn)行或發(fā)生相間短路時(shí)，一次側(cè)電流為零。二次側(cè)只有因?qū)Ь€排列不對(duì)稱而產(chǎn)生的不平衡電流。當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，零序電流反映到二次側(cè)，并流入零序電流繼電器，使其動(dòng)作發(fā)出信號(hào)。在安裝零序電流保護(hù)裝置時(shí)，特別注意的一點(diǎn)是：電纜頭的接

39、地線必須穿過(guò)零序電流互感器的鐵心。這是由于被保護(hù)電纜發(fā)生一相接地時(shí)，全靠穿過(guò)零序電流互感器鐵心的電纜頭接地線通過(guò)零序電流起作用的。否則互感器二次側(cè)也就不能感應(yīng)出電流，因而繼電器也就不可能動(dòng)作。  不難理解，當(dāng)某一條線路上發(fā)生一相接地時(shí)，非接地線路上的零序電流為本身的零序電流。因此，為了保證動(dòng)作的選擇性，在整定時(shí)，保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流Idz應(yīng)大于本線路的電容電流，即：  Idz=Kh.3Uxan.w .Co =Kh.Io  式中 Idz-保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流；  Kh-可靠系數(shù)，如無(wú)延時(shí)，考慮到不穩(wěn)定間歇性電弧所發(fā)生的振蕩涌流時(shí)，

40、取45；如延時(shí)為0.5S時(shí)，則取1.52;  Uxan-相電壓值；  Co -被保護(hù)線路每相的對(duì)地電容；  Io -被保護(hù)線路的總電容電流。  按上式整定后，還需校驗(yàn)在本線路上發(fā)生一相接地時(shí)的靈敏系數(shù)Klm,由于流經(jīng)接地線路上的零序電流為全網(wǎng)絡(luò)中非接地線路電容電流的總和，可用3Uxan.w .(CS -Co 表示，因此靈敏系數(shù)為:  Klm=3Uxan.w .(CS -Co /Kh. 3Uxan.w .Co  =(CS -Co

41、 / Kh. Co  上式可改寫成:  Klm=I0S -Io /Kh. Io  = I0S -Io /Idz  式中 CS -同一電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，各元件每相對(duì)地電容之和；  I0S -與 CS  相對(duì)應(yīng)的對(duì)地電容電流之和。對(duì)電纜線路取大于或等于1.25;架空線路取1.5;對(duì)于架空線路，由于沒(méi)有特制的零序電流互感器，如欲安裝零序電流保護(hù)，可把三相三只電流互感器的同名端并聯(lián)在一起，構(gòu)成零序電流過(guò)濾器，再接上零序電流繼電器。其動(dòng)作電流整定值中，要考慮零序電流過(guò)濾器中不平衡電流的影響。 四 對(duì)北京電信10KV系統(tǒng)中繼電保護(hù)的綜合評(píng)價(jià)  1.定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)與反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的配置  10KV系統(tǒng)中的上、下級(jí)保護(hù)之間的配合條件必須考慮周全，考慮不周或選配不當(dāng)，則會(huì)造成保護(hù)的非選擇性動(dòng)作，使斷路器越級(jí)跳閘。保護(hù)的選擇性配合主要包括上、下級(jí)保護(hù)之間的電流和時(shí)限的配合兩個(gè)方面。應(yīng)該指出，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的配合問(wèn)題較易解決。由于定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限級(jí)差為0.5S，選擇電網(wǎng)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限，一般是從距電源端最遠(yuǎn)的一級(jí)保護(hù)裝置開(kāi)始整定的。為了縮短保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限