第四章繼電保護(hù)2

1、 4.7 低壓配電線路的保護(hù) 依據(jù)GB500542011低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范，低壓配電線路應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)，保護(hù)電器應(yīng)能在故障造成危害之前切斷供電電源或發(fā)出報(bào)警信號。 1.對短路保護(hù)電器動作特性的要求（一）短路保護(hù)短路保護(hù)電器的動作應(yīng)及時(shí)可靠，以保證絕緣導(dǎo)體、電纜、母線的短路熱穩(wěn)定滿足要求。短路保護(hù)電器應(yīng)能分?jǐn)嗥浒惭b處的預(yù)期最大短路電流。短路保護(hù)電器應(yīng)有足夠的靈敏性，應(yīng)能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)可靠切斷被保護(hù)線路末端的最小短路電流。短路保護(hù)電器一般采用斷路器或熔斷器。 2.短路保護(hù)電器的裝設(shè)短路保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè)在回路首端和回路導(dǎo)體載流量因截面、材料、敷設(shè)方式等發(fā)生變化而減小的地方。短路保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè)在

2、低壓配電線路不接地的各相上 3.并聯(lián)導(dǎo)體的短路保護(hù) 對于多根并聯(lián)導(dǎo)體組成的線路，其中任一根導(dǎo)體在最不利的位置處發(fā)生短路故障時(shí)，短路保護(hù)電器應(yīng)能及時(shí)切斷短路故障。 若在線路首端采用一臺保護(hù)電器，則應(yīng)盡量避免在并聯(lián)區(qū)段內(nèi)發(fā)生短路的可能性。4.可不設(shè)短路保護(hù)的線路如由主干線路保護(hù)電器保護(hù)的短距離分支線路。（二）過負(fù)荷保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù)的目的在于防止長時(shí)間的過負(fù)荷對線路絕緣造成的不良影響。1.對過負(fù)荷保護(hù)電器動作特性的要求 過負(fù)荷保護(hù)電器應(yīng)采用反時(shí)限特性的保護(hù)電器，如g類熔斷器、斷路器的長延時(shí)動作脫扣器等。額定電流 Ic Ir Ial 約定動作電流 I21.45Ial 對熔斷器，一般 I2=1.6Ir

3、對斷路器，一般 I2=1.3Ir 其動作特性應(yīng)同時(shí)滿足以下兩式的要求： 突然斷電比過負(fù)荷而造成的損失更大的線路（如消防水泵、消防電梯等線路），其過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)作用于信號而不應(yīng)作用于切斷電路。 配電線路宜采用同一保護(hù)電器作短路保護(hù)與過負(fù)荷保護(hù)。2.過負(fù)荷保護(hù)電器的裝設(shè) 過負(fù)荷保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè)在回路首端和回路導(dǎo)體載流量因截面、材料、敷設(shè)方式等發(fā)生變化而減小的地方。 干線支線3m3. 并聯(lián)導(dǎo)體的過負(fù)荷保護(hù) 大電流線路盡量采用多芯電纜并聯(lián)。做到各并聯(lián)導(dǎo)體允許持續(xù)載流量相等，導(dǎo)體阻抗相等以使電流分配均衡，可采用一臺保護(hù)電器保護(hù)所有導(dǎo)體。 4.中性導(dǎo)體的過負(fù)荷保護(hù) 對于TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)，當(dāng)電氣裝置中存在大量

4、諧波電流時(shí)，會引起相導(dǎo)體及中性導(dǎo)體的過負(fù)荷，而中性導(dǎo)體的過負(fù)荷是最常見的。 此時(shí)，中性導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)其載流量檢測過電流，當(dāng)檢測到過電流時(shí)可動作于切斷相導(dǎo)體，但不必切斷中性導(dǎo)體。 (三). 低壓熔斷器的初步選擇（1）類別選擇按使用人員選擇結(jié)構(gòu)型式按分?jǐn)喾秶筮x擇 按保護(hù)對象選擇使用類別 （2）額定電流選擇InIrIc （3）分?jǐn)嗄芰x擇IbIk3 熔體額定電流 熔斷器額定電流 線路計(jì)算電流 熔斷器分?jǐn)嗄芰?安裝處預(yù)期三相短路電流有效值 低壓熔斷器 刀形觸頭熔斷器螺栓連接式熔斷器圓筒帽式熔斷器螺旋式熔斷器4.上、下級均選用熔斷器 先按一般要求初步選擇類別、極數(shù)、額定電流、分?jǐn)嗄芰案郊缓蟾鶕?jù)保護(hù)

5、特性要求確定斷路器過電流脫扣器的額定電流并整定其動作電流。（四）、低壓斷路器的選擇與整定1、斷路器過流脫扣器額定電流In的確定cnuIII斷路器的殼級額定電流 2、過電流脫扣器動作電流整定1）.長延時(shí)過電流脫扣器整定電流Ir1r1cII對配電保護(hù)斷路器 對單臺電動機(jī)保護(hù)斷路器 r1rMII對照明線路保護(hù)斷路器r11 cIK I2）.短延時(shí)過電流脫扣器整定電流Ir2及時(shí)間 Ir21.2Ist.M+Ic(n-1) 線路上最大一臺電動機(jī)的起動電流周期分量有效值 除這臺電動機(jī)以外的線路計(jì)算電流 Ir2還應(yīng)滿足與下級線路保護(hù)電器的選擇性配合要求。 短延時(shí)過電流脫扣器的整定時(shí)間通常有0.1s0.5s不等，

6、根據(jù)選擇性要求確定。 3）.瞬時(shí)過電流脫扣器整定電流Ir3r3st.Mc(n-1)1.2+ IIIst.Mst.M 2II線路上最大一臺電動機(jī)的全起動電流 對配電保護(hù)斷路器 對單臺電動機(jī)保護(hù)斷路器 r3st.M2.2II對照明線路保護(hù)斷路器 r33 cIK I3、保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn)k.minr31.3IIk.minr21.3II斷路器保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流 4、與被保護(hù)線路的配合 1）.過負(fù)荷保護(hù)配合r1alII2al1.45II原始條件等效條件2）.短路保護(hù)配合kIStKK2S2I2t 當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間大于0.1s但不大于5s時(shí)：當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間小于0.1s時(shí)：低壓斷路器的

7、允通容量4.8 供配電系統(tǒng)常用自動裝置供配電系統(tǒng)常用自動裝置一、自動重合閘裝置一、自動重合閘裝置1概述概述u自動重合閘的概念：當(dāng)架空線路上發(fā)生故障時(shí)，由繼電自動重合閘的概念：當(dāng)架空線路上發(fā)生故障時(shí)，由繼電保護(hù)裝置將其迅速斷開，延時(shí)（保護(hù)裝置將其迅速斷開，延時(shí)（0.5）后重新將故障線路自）后重新將故障線路自動投入的裝置，簡稱動投入的裝置，簡稱ARD。u裝設(shè)裝設(shè)ARD的好處：對暫時(shí)性故障，合閘成功后可保證供的好處：對暫時(shí)性故障，合閘成功后可保證供電的可靠性，減少停電損失。電的可靠性，減少停電損失。2一次自動重合閘的基本原理和要求一次自動重合閘的基本原理和要求圖圖4-34是說明一次自動重合閘基本原理

8、的電氣簡圖。是說明一次自動重合閘基本原理的電氣簡圖。 圖圖4-34 一次自動重合閘的原理電路圖一次自動重合閘的原理電路圖u工作原理工作原理F手動合閘：按下手動合閘：按下SB1，KO通電，接通通電，接通YO的回路，使的回路，使斷路器合閘；斷路器合閘；F手動跳閘手動跳閘:按下按下SB2，接通，接通YR的回路的回路，使斷路器跳閘。使斷路器跳閘。F當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí):保護(hù)裝置動作保護(hù)裝置動作 KM閉合閉合接通接通YR，使，使QF自動跳閘。自動跳閘。同時(shí)，同時(shí)，QF1-2閉合閉合 KAR起動起動 經(jīng)整定的時(shí)限后經(jīng)整定的時(shí)限后KO通電動通電動作，使斷路器作，使斷路器QF重合閘。重合閘。

9、u對自動重合閘裝置的基本要求對自動重合閘裝置的基本要求用控制開關(guān)或遙控裝置將斷路器斷開時(shí)，用控制開關(guān)或遙控裝置將斷路器斷開時(shí)，ARD不應(yīng)起動；不應(yīng)起動；手動合閘于故障線路不重合；手動合閘于故障線路不重合；ARD只能動作一次；只能動作一次；ARD動作后應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備再次動作；動作后應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備再次動作；ARD的動作時(shí)間應(yīng)盡可能短，一般為的動作時(shí)間應(yīng)盡可能短，一般為0.51.5s；ARD應(yīng)能實(shí)現(xiàn)重合閘應(yīng)能實(shí)現(xiàn)重合閘“后加速后加速”或或“前加速前加速”，以便與繼，以便與繼電保護(hù)配合。電保護(hù)配合。前加速：前加速：是指自動重合閘前加速保護(hù)動作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久是指自動重合閘前加速保護(hù)動作，即

10、當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時(shí)，第一次以瞬時(shí)加速跳閘，第二性故障時(shí)，第一次以瞬時(shí)加速跳閘，第二 次則以定時(shí)限跳閘。次則以定時(shí)限跳閘。后加速：后加速：是指自動重合閘后加速保護(hù)動作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久是指自動重合閘后加速保護(hù)動作，即當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時(shí)，第一次帶時(shí)限跳閘，第二次以瞬時(shí)加速跳閘。性故障時(shí)，第一次帶時(shí)限跳閘，第二次以瞬時(shí)加速跳閘。應(yīng)采用控制開關(guān)手柄位置與斷路器位置應(yīng)采用控制開關(guān)手柄位置與斷路器位置“不對應(yīng)原則不對應(yīng)原則”起起動動ARD；ARD的起動條件為：的起動條件為：SA在在“合閘后合閘后”位置，位置，QF在在“跳閘跳閘”位位置。置。u當(dāng)工作電源電壓消失時(shí)，使備用電源自動而迅速地投入當(dāng)

11、工作電源電壓消失時(shí)，使備用電源自動而迅速地投入工作，以保證供電連續(xù)性的自動裝置，簡稱工作，以保證供電連續(xù)性的自動裝置，簡稱APD。 二、備用電源自動投入裝置二、備用電源自動投入裝置 1概述概述u備用電源自動投入裝置的基本形式備用電源自動投入裝置的基本形式圖圖4-35 APD的兩種基本接線方式的兩種基本接線方式a）明備用）明備用 b）暗備用）暗備用明備用：明備用：APD裝在備用裝在備用進(jìn)線斷路器上。進(jìn)線斷路器上。暗備用：暗備用： APD裝在母線裝在母線分段斷路器上。分段斷路器上。2備用電源自動投入裝置的基本原理和要求備用電源自動投入裝置的基本原理和要求圖圖4-36是說明備用電源自動投入裝置基本原

12、理的電氣簡圖。是說明備用電源自動投入裝置基本原理的電氣簡圖。 圖圖4-36備用電源自動投入裝置原理電路圖備用電源自動投入裝置原理電路圖u工作原理工作原理F當(dāng)工作電源當(dāng)工作電源WL1斷電斷電時(shí)，時(shí)，QF1跳閘跳閘 QF13-4 斷開，使斷開，使KT斷電。斷電。FKT的延時(shí)斷開觸點(diǎn)尚的延時(shí)斷開觸點(diǎn)尚未斷開前，由于未斷開前，由于QF11-2閉合閉合KO通電通電YO通通電電QF2合閘，使備用合閘，使備用線路線路WL2投入運(yùn)行。投入運(yùn)行。工作電源不論任何原因斷開，備用電源應(yīng)能自動投入；工作電源不論任何原因斷開，備用電源應(yīng)能自動投入；必須在工作電源確已斷開，而備用電源電壓也正常時(shí)，必須在工作電源確已斷開，

13、而備用電源電壓也正常時(shí)，才允許投入備用電源。才允許投入備用電源。APD的動作時(shí)間應(yīng)盡可能短，以利于電動機(jī)的自起動和的動作時(shí)間應(yīng)盡可能短，以利于電動機(jī)的自起動和縮短停電時(shí)間；縮短停電時(shí)間；APD只能動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入到永久性只能動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入到永久性故障上；故障上；當(dāng)電壓互感器的二次回路斷線時(shí)，當(dāng)電壓互感器的二次回路斷線時(shí)，APD 不應(yīng)誤動作；不應(yīng)誤動作；若備用電源容量不足，應(yīng)在若備用電源容量不足，應(yīng)在APD 動作的同時(shí)切除一部分動作的同時(shí)切除一部分次要負(fù)荷。次要負(fù)荷。u對備用電源自動投入裝置應(yīng)滿足以下基本要求對備用電源自動投入裝置應(yīng)滿足以下基本要求 4.9 供配

14、電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)簡介供配電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)簡介一、概述一、概述傳統(tǒng)的機(jī)電型繼電保護(hù)都是反映模擬量的保護(hù)，而微機(jī)保傳統(tǒng)的機(jī)電型繼電保護(hù)都是反映模擬量的保護(hù)，而微機(jī)保護(hù)是反映數(shù)字量的保護(hù)；護(hù)是反映數(shù)字量的保護(hù)；與傳統(tǒng)繼電保護(hù)相比，微機(jī)保護(hù)具有保護(hù)性能好、靈活性與傳統(tǒng)繼電保護(hù)相比，微機(jī)保護(hù)具有保護(hù)性能好、靈活性大、可靠性高和調(diào)試維護(hù)方便等特點(diǎn)；大、可靠性高和調(diào)試維護(hù)方便等特點(diǎn)；微機(jī)保護(hù)除了完成保護(hù)功能外，還可方便地附加自動重合微機(jī)保護(hù)除了完成保護(hù)功能外，還可方便地附加自動重合閘、故障錄波、故障測距等自動裝置的功能。閘、故障錄波、故障測距等自動裝置的功能。二、微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成二、微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成

15、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：將模擬量輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)將模擬量輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量，它由電壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換、字量，它由電壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能模塊組成。模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能模塊組成。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ：由微處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲由微處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、接口芯片及定時(shí)器等組成。器、接口芯片及定時(shí)器等組成。輸入輸出接口電路：輸入輸出接口電路：將各種開關(guān)量通過光電耦合電路、將各種開關(guān)量通過光電耦合電路、并行接口電路輸入到微機(jī)保護(hù)，并將處理結(jié)果通過開關(guān)量并行接口電路輸入到微機(jī)保護(hù)，并將處理結(jié)果通過開關(guān)量輸出電路

16、驅(qū)動中間繼電器以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信輸出電路驅(qū)動中間繼電器以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號警報(bào)等功能。號警報(bào)等功能。通信接口電路：通信接口電路：微機(jī)保護(hù)的通信接口是實(shí)現(xiàn)變電站綜合微機(jī)保護(hù)的通信接口是實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化的必要條件，因此，每個(gè)保護(hù)裝置都帶有相對標(biāo)準(zhǔn)自動化的必要條件，因此，每個(gè)保護(hù)裝置都帶有相對標(biāo)準(zhǔn)的通信接口電路。的通信接口電路。人機(jī)接口電路：人機(jī)接口電路：包括顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)、打印包括顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)、打印與報(bào)警等，其主要功能用于調(diào)試、整定定值與變比等。與報(bào)警等，其主要功能用于調(diào)試、整定定值與變比等。供電電源：供電電源：通常采用逆變穩(wěn)壓電源，即將直流逆變?yōu)榻煌?/p>

17、常采用逆變穩(wěn)壓電源，即將直流逆變?yōu)榻涣?，再把交流整流為微機(jī)保護(hù)所需的直流工作電壓。流，再把交流整流為微機(jī)保護(hù)所需的直流工作電壓。 微機(jī)保護(hù)裝置硬件組成的基本框圖如圖微機(jī)保護(hù)裝置硬件組成的基本框圖如圖4-37所示。所示。圖圖4-37 微機(jī)保護(hù)裝置的硬件組成框圖微機(jī)保護(hù)裝置的硬件組成框圖三、微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三、微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如圖比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如圖4-38所示。所示。交流變換器：交流變換器：交流變換器的作用有二：交流變換器的作用有二：將從將從TV、TA上獲得的二次電流、電壓信號變換成與上獲得的二次電流、電壓信號變換成與A/D變換芯片電平相匹配的電壓信號；變

18、換芯片電平相匹配的電壓信號；實(shí)現(xiàn)互感器二次回路與微機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn)互感器二次回路與微機(jī)保護(hù)A/D變換系統(tǒng)完全電隔離，變換系統(tǒng)完全電隔離，以提高抗干擾能力。以提高抗干擾能力。圖圖4-38 比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方框圖比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方框圖前置模擬低通濾波器（前置模擬低通濾波器（ALF）：）：由由R、C元件組成，其作元件組成，其作用是阻止頻率高于某一數(shù)值的信號進(jìn)入用是阻止頻率高于某一數(shù)值的信號進(jìn)入A/D變換系統(tǒng)。變換系統(tǒng)。采樣保持器（采樣保持器（S/H）：）：其作用是在一個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)測量其作用是在一個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)測量模擬輸入量在該時(shí)刻的瞬時(shí)值，并在模擬輸入量在該時(shí)刻的瞬時(shí)值，并在A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換

19、轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換的期間內(nèi)保持其輸出不變，以保證有較高的轉(zhuǎn)換精度。的期間內(nèi)保持其輸出不變，以保證有較高的轉(zhuǎn)換精度。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（MPX）：）：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往要對多路模數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往要對多路模擬量進(jìn)行采集，通常采用多路模擬信號公用一個(gè)擬量進(jìn)行采集，通常采用多路模擬信號公用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，中間用一個(gè)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)輪流切換各路模擬量與器，中間用一個(gè)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)輪流切換各路模擬量與A/D轉(zhuǎn)換器之間的通道，使得在任一時(shí)刻只將一路模擬信號輸轉(zhuǎn)換器之間的通道，使得在任一時(shí)刻只將一路模擬信號輸入到入到A/D轉(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換的目的。轉(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換的目的。A/D轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器：

20、將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量。將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量。四、微機(jī)保護(hù)的算法四、微機(jī)保護(hù)的算法保護(hù)算法：微機(jī)保護(hù)裝置根據(jù)保護(hù)算法：微機(jī)保護(hù)裝置根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器提供的輸入電氣轉(zhuǎn)換器提供的輸入電氣量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算和判斷，以實(shí)現(xiàn)各種繼電保量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算和判斷，以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能的方法。護(hù)功能的方法。衡量一個(gè)算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)有：精度和速度。衡量一個(gè)算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)有：精度和速度。 精度：指保護(hù)根據(jù)輸入量判斷電力系統(tǒng)故障或不正常運(yùn)精度：指保護(hù)根據(jù)輸入量判斷電力系統(tǒng)故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確程度。行狀態(tài)的準(zhǔn)確程度。速度：包括算法所要求的采樣點(diǎn)數(shù)（或數(shù)據(jù)窗長度）和速度：包括算法所要求的采樣點(diǎn)數(shù)（或數(shù)據(jù)窗長度）和運(yùn)算工作量。運(yùn)算工作量。 保護(hù)算法的選擇：保護(hù)算法的選擇：輸入量為正弦函數(shù)：可采用兩點(diǎn)乘積算法、半周積分算輸入量為正弦函數(shù)：可采用兩點(diǎn)乘積算法、半周積分算法、導(dǎo)數(shù)算法、采樣值積分算法等。法、導(dǎo)數(shù)算法、采樣值積分算法等。輸入量為周期函數(shù)：可采用傅氏算法。輸入量為周