工廠供電課件5

1、第五章.工 廠 供 電 系 統(tǒng) 的 保 護(hù)及 供 電 自 動 化 目錄5.1 繼電保護(hù)裝置的概念繼電保護(hù)裝置的概念5.2 繼電保護(hù)裝置的操作電源繼電保護(hù)裝置的操作電源5.3 5.3 電流互感器的誤差曲線及接線方式電流互感器的誤差曲線及接線方式5.4 5.4 工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)5.5 5.5 變壓器保護(hù)變壓器保護(hù)5. 6 工廠供電系統(tǒng)的備用電源自動投入及自動重合閘裝置工廠供電系統(tǒng)的備用電源自動投入及自動重合閘裝置附：課后例題附：課后例題 5-1 繼電保護(hù)裝置的概念 高壓 繼電保護(hù)裝置+斷路器 高壓熔斷器 電力系統(tǒng)保護(hù) 低壓 低壓（自動）空氣開關(guān) 熔斷器一

2、、繼電保護(hù)的任務(wù)：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。 組成：由各種繼電器組成。 作用：通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，最 大限度地保證安全可靠地供電。1 1. 借助斷路器，自動地、迅速地、有選擇地切除故障元件，保證 非故障正常工作元件免遭破壞。 2. 發(fā)出預(yù)告信號，預(yù)告系統(tǒng)發(fā)生了不正常運(yùn)行情況，以便提高警 惕及時處理。二、系統(tǒng)對繼電保護(hù)要求： 1. 選擇性：在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只使電源側(cè)距故障點(diǎn)最近的繼 電保護(hù)裝置動作，切除故障點(diǎn)。 2. 靈敏度：保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)時，繼電保護(hù) 的反應(yīng)能力稱為靈敏度

3、。 靈敏度以靈敏系數(shù)來衡量. 過電流保護(hù)裝置： Ik(n)被保護(hù)區(qū)末端發(fā)生金屬性短路的最小短路電流,A。 Iop 保護(hù)裝置的一次側(cè)動作電流,A。 低電壓保護(hù)： Uk(n)被保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，連接該保護(hù)裝置的母線上 的實際電壓,V。 Uop保護(hù)裝置的動作電壓，V。opnkIIsk)( )(nkopUUsk 各類保護(hù)對靈敏度的要求見下表 .可靠性：保護(hù)裝置應(yīng)隨時準(zhǔn)備好動作，發(fā)生不正常情況或故 障時，不應(yīng)拒動或誤動。 .快速性：在可能條件下，裝置動作力求快速。 ）減輕短路電流對電氣設(shè)備元件的破壞程度。 ）加速恢復(fù)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 ）如在0.25內(nèi)切除故障，電機(jī)不會因電壓下降而停轉(zhuǎn)。三、繼電保護(hù)

4、裝置動作原理： QFQFI1+BCKATA-BCYRk正常：QF合 不動作。故障：TA大有電流， KA動作YR動 作 QF脫扣。四、繼電器種類： 繼電器分類方法見書中 在繼電保護(hù)裝置中常用繼電器為： 電流繼電器 電壓繼電器 電磁式繼電器 時間繼電器 中間繼電器 信號繼電器 感應(yīng)式電流繼電器 氣體繼電器：保護(hù)變壓器內(nèi)部故障。 . 電磁式繼電器： .電流繼電器：型 作用：保護(hù)裝置中重要的起動元件。特性：只要通入繼電器的電流超過某一預(yù)先整定的數(shù)值時，繼電器 動作，動作時限固定的，與外加電流無關(guān)。特點(diǎn)：消耗功率小、靈敏度高、動作快、觸點(diǎn)容量小，不能直接作 用于斷路器跳閘，出口處要接時間繼電器和中間繼電

5、器。、時間繼電器： 作用：使保護(hù)裝置獲得理想的延時。 特點(diǎn)：按整定時限延時觸點(diǎn)閉合。、中間繼電器： 作用：輔助繼電器、彌補(bǔ)主繼電器容量不足和觸點(diǎn)數(shù)不夠。 特點(diǎn)：瞬時動作。 、信號繼電器： 作用：指示信號、掉牌。、感應(yīng)式繼電器： 結(jié)構(gòu)：感應(yīng)元件：動作時限特性為“反時限” 電磁元件：動作時限特性為“瞬時”（速斷） 作用：保護(hù)裝置中重要起動元件。 特性：線圈通入一定數(shù)值得電流時，其動作時限與通入電流大小 平方成反比，通入線圈的電流越大則動作時限越短反 時限特性 ab段為反時限特性，動作時限I2 bc段為過渡區(qū)，鐵心磁飽和，動 作時限不再與I2成正比。 cd段為定時限特性，（速斷特性） I一定程度，電

6、磁元件瞬時動作， 此后動作時限與電流增大無關(guān)。特點(diǎn)： （1） 觸點(diǎn)容量大，同時兼有電磁式電流繼電器、時間繼電器、 中間繼電器、信號繼電器的作用，組成保護(hù)裝置元件少。 （2） 簡化接線。 （3） 繼電器機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度不高，瞬動時限誤差大。動作電流倍數(shù)Ik/Iopk GL10系列感應(yīng)式電流繼電器電流時間特性曲線見下圖。 52 繼電保護(hù)裝置的操作電源一、含義： 操作電源：供高壓斷路器，合、跳閘回路，繼電保護(hù)裝置中的操作 回路、控制回路、信號回路和保護(hù)回路等所需電源。二、操作電源種類： 蓄電池供電直流電源、 種類整流電源 交流電源 、蓄電池供電直流電源 優(yōu)點(diǎn)：蓄電池的電壓與被保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)電壓無關(guān)。

7、缺點(diǎn)：需建有特殊要求的蓄電池室，購置充電設(shè)備及蓄電池組， 輔助設(shè)備多、投資大、運(yùn)行復(fù)雜、維護(hù)工作量大。 、整流操作電源：電容補(bǔ)償 復(fù)式整流 、電容補(bǔ)償?shù)恼鞑僮麟娫?）可靠的供電電源 要求：一般至少應(yīng)有兩個獨(dú)立電源給整流器供電，電源取自所 用變壓器。 ）所用變壓器接線方式： （見圖） ）整流電源系統(tǒng) 帶有兩組不同容量的硅整流裝置U1，U2 接線圖見圖 大容量硅整流器供合閘用 小容量硅整流器供控制、保護(hù)及信號電源 兩組整流器正常情況下同時運(yùn)行。故障時，通過逆止 元件向控制母線供電。 兩組整流器之間用逆止元件隔開，防止合閘或合閘母線 故障時，U2向側(cè)供電。 當(dāng)電力系統(tǒng)故障時,交流電源電壓降低,22

8、0伏直流母線電壓也相 應(yīng)下降,此時利用并聯(lián)在保護(hù)回路中的電容I的儲能來動作繼電 保護(hù)裝置,并使斷路器跳閘。、復(fù)式整流裝置： 組成： 電壓源 電流源 接線圖：見右圖 優(yōu)點(diǎn)：輸出功率較大，電壓能 保持穩(wěn)定，由于有能反 映故障電流的電流源供 電，所以能保證正常及 故障情況下直流系統(tǒng)都 可靠的供電。、交流操作電源： ）由所用變壓器取得。 ）由儀用互感器取得： 電壓互感器：只作變壓器內(nèi)部故障的 氣體保護(hù)的操作電源。 電流互感器：作為過電流保護(hù)的操作 電源。53 電流互感器的誤差曲線及接線方式一、電流互感器的10誤差曲線： .電流誤差：是指測出的電流kTAI2對實際電流的相對誤差百分值。 即： kTA互感

9、器的變流比。 . 相位差：是指一次電流 ?1和二次電流負(fù)值- ?2之間的夾角。 .規(guī)范：用于繼電保護(hù)電流互感器的， 相位差。 .電流互感器的10誤差曲線： 是指互感器的電流誤差最大不超過10時，一次測電流對其額 定電流的倍數(shù)k=I1/I1.TA與二次側(cè)負(fù)荷阻抗Z2的關(guān)系曲線。 100%112 IIIkTAI%10%Io7 曲線見下圖二、電流互感器的接線方式： 接線系數(shù)kkx：表述了流過繼電器線圈電流Ik與電流互感器二次側(cè) 電流ITA.2的關(guān)系。 .全星形接線方式： 三個互感器串接三個繼電器，kkx=1 特點(diǎn)：對各種故障都起作用，靈敏度高， 相間短路動作可靠。 用途：用于高壓大電流接地系統(tǒng)，以及

10、大型變壓器、電動機(jī)的差 動保護(hù)，相間保護(hù)和單相接地保護(hù)。 .非全星形接線： 兩個互感器串接兩個繼電器 kkx=1。 特點(diǎn)：對相間短路，A、C相接地短路 具有保護(hù)作用，相接地?zé)o保護(hù)。 2/TAkkxIIk 改進(jìn)接線(如右圖） 流過KA3中的電流在數(shù)值上等于Ib 用途：主要用于單端供電線路的保護(hù)。、差接法： 接線系數(shù)：三相短路 AB或BC短路 kkx=1 AC兩相短路 kkx=2 用途：應(yīng)用于中型點(diǎn)不接地系統(tǒng)的變壓 器、電動機(jī)及線路的相間保護(hù)。A BCaIcIoI1KA2KA3KAAIBICIaIcIbIoIbcaoIIII 3 kxk54 工廠供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)保護(hù)裝置：過電流保護(hù)定時限

11、過電流保護(hù) 反時限過電流保護(hù) 低電壓保護(hù)速斷保護(hù)單相接地保護(hù)一、過電流保護(hù)：含義：當(dāng)流過被保護(hù)元件中的電流超過預(yù)先整定的某個數(shù)值時，繼 電器就被起動，并且用時間來保證動作的選擇性（即使斷路 器跳閘或給出報警信號），這樣的保護(hù)裝置，稱為過電流保 護(hù)裝置。分為定時限和反時限過電流保護(hù)。 、定時限過電流保護(hù)裝置： 繼電保護(hù)裝置的動作時限是固定的，與流過它的電流大小無關(guān)。 QFQFYR-BC+BC+BC+BS+BC-BC-BC1KA2KAKTKSKMTAaTAc去信號II）保護(hù)裝置原理圖：kTAaTAcII+BC-BCSAQFYRKMKTKT1KAKS2KA1KA2KAKMKS+BS過電流保護(hù)電流回路

12、控制小母線及熔斷器跳閘回路延時回路過電流保護(hù)回路信號回路展開圖：）動作原理： 保護(hù)裝置主要元件： 起動元件型電流繼電器,瞬時動作 （測量元件） 時限元件型時間繼電器，延時動作輔助元件：信號繼電器：發(fā)信號 中間繼電器：彌補(bǔ)接點(diǎn)、容量不足 展開圖： 動作原理： 短路： 流過1KA、2KA電流IkAIop.k予先整定電流 1KA、2KA動作（起 動） KT延時動作 動作 信號 KM動作 YR動作 QF跳閘）動作電流的整定： 繼電器動作電流Iop.k使保護(hù)裝置的電流繼電器起動的最小電流。 電流互感器一次側(cè)動作電流Iop 電流互感器接線系數(shù) 電流互感器變流比 返回電流能使電流繼電器返回到原先狀態(tài)的最大電

13、流。 一次側(cè)返回電流與對應(yīng)的電流互感器一次側(cè)的返回電 流。 返回系數(shù)電流繼電器的返回電流 與其動作電流之 比，稱為繼電器的返回系數(shù)。 整定保護(hù)裝置的電流要滿足的條件： a.返回電流Ire.1大于線路出現(xiàn)且能持續(xù)s的尖峰電流。 b.返回電流Ire.1大于線路的電動機(jī)自起動時所引起的最大電流。 TAkxopkopkkII/kxkTAkkreI1 reIkreIrekkreIkopIoprekopkreIIIIrek1 又因后者往往大于前者，自起動電流又可表示為最大負(fù)荷電 流Ic的ksh.m倍。 于是要求： 式中：kx 可靠系數(shù)，一般取1.051.25。ksh.m自起動系數(shù)，由負(fù)荷性質(zhì)及線路接線決定

14、， 一般取1.53。 一次側(cè)起動電流： 二次側(cè)繼電器起動電流：cmshreIkI 1)(1cmshkreIkkI ckkkopIIremshk ckkkkkkopIITAkxremshk kkx互感器接線系數(shù); kTA互感器變比; kre返回系數(shù)，DL取0.85，GL取0.8。）動作時限整定 (1) 定時限特性： ，t=常數(shù)。 (2) 時限配合(選擇性)要求 時限配合的必要性： 當(dāng)點(diǎn)短路時，如 無時限配合，幾段 線路過流保護(hù)裝置 同時動作。為了保證 動作的選擇性，應(yīng)是保護(hù)裝置首先作用于跳閘，將故障切除。 保護(hù)裝置2、1此時只是起動，而不作用于跳閘。為此，必須要 求保護(hù)裝置2、1的動作時限大于保

15、護(hù)裝置的動作時限。所以 過流保護(hù)是靠動作時間的不同來完成選擇性的。kopkII kIkopI（3）時限的整定： 按動作選擇性配合，應(yīng)從距離電源最遠(yuǎn)的保護(hù)裝置開始，設(shè)置時 限。如保護(hù)裝置的時限為t3,則后一級線路要比前一級線路時限 大一個t 電磁式電流繼電器常取t=0.5s (4)靈敏度的整定 定時限過電流保護(hù)裝置靈敏度是以其保護(hù)末端最小短路電流Iknim與動作電流Iop之比來衡量的。、反時限過電流保護(hù)裝置： ）原理圖與展開圖： ）動作原理： 主要元件：起動元件型感應(yīng)式電流繼電器 時限元件型感應(yīng)式電流繼電器 動作原理：(交流操作)ttt32ttt217 . 05 . 0topkopkopkIII

16、IIIsk)3(min)2(minmin866. 0 正常時： TAa1KA（常閉觸點(diǎn)） 1KA（線圈） 地 TAc2KA （常閉觸點(diǎn))2KA （線圈） 故障時： TAa 1KA(常開) 1YR 1KA(線圈） 地 TAc 2KA(常開）2YR 2KA(線圈) QF跳閘 動作時限取決于IkA的大小， IkA 越大，越小，顯反時性。 ）動作電流的整定： 4）動作時限的整定： a. 時限特性，顯反時限特性， 電流=Iop.k其動作時限按曲線規(guī)律。kopkAIIckkkopIIremshk 其信號牌掉下其信號牌掉下同時同時常閉斷常閉斷常開閉常開閉動作動作 KAKA21Iop.k速斷動作電流倍數(shù)ope

17、IIk b. 時限整定： 系列感應(yīng)時電流繼電器電流時間特性線見P128，圖5-3。 時限要求： 整定步驟： a. 計算線路的動作電流Iop.k，k1發(fā)生三相短路時最大短路電流Ik1 得到1KA的整定電流倍數(shù) 若線路直接接負(fù)荷，t1應(yīng)是瞬時動作時間。 b. 對線路 計算Iop.2、Ik2 得 n2=Ik2/Iop.2 ,KA的實際動作時間 t2=t1+t, n2和t2的坐標(biāo)交點(diǎn)為a2,過a2的特性曲線為kA的 動作曲線。曲線與n交點(diǎn)a2所對應(yīng)的時間t2為kA的 10倍整定電流的動作時間。 c. 同樣計算 的Iop3、Ik3，得n3=Ik3/Iop3 t3=t2 +t 為KA實際動作 時限，t3和

18、n3坐標(biāo)交點(diǎn)a3, 過a3 的曲線為KA的動作特性曲 線，曲線與的交點(diǎn)a3所對應(yīng)的時間t3為3KA的10倍 整定電流動作時間。sttttttt7 . 0,2312 1l111/opkIIn3l2l 3. 兩種過電流保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)比較 定時限：時限準(zhǔn)確，易整定、誤差小、接線復(fù)雜、接點(diǎn)容量小， 只適于直流操作。 反時限：接線簡單，節(jié)省繼電器，接點(diǎn)容量大，直、交流都可以， 但整定復(fù)雜，時限有誤差。二、電流速斷保護(hù)： 1. 問題的提出： 過流保護(hù)要有選擇性，逐級增加時限，越靠近電源處，短路電流 越大，而動作時限反而加長。這種情況對切除電源端的故障是不 允許的，過流保護(hù)動作時間大于0.50.7s，所以在靠近

19、電源出口 處裝設(shè)速斷保護(hù)裝置。 2. 速斷保護(hù)含義： 電流速斷保護(hù)是一種瞬時動作的過電流保護(hù)，其動作時限僅僅為繼電器本身固有動作時間，它的選擇性不是靠時限，而是依靠選擇適當(dāng)?shù)膭幼麟娏鱽斫鉀Q。 3. 對速斷起動電流的要求： 在1QF裝速斷保護(hù)裝置： 原則： a. 為保證選擇性下一級線路發(fā)生最大短路電流時，不應(yīng)動 作（即k2短路時，不應(yīng)動作）; b. 本級內(nèi)發(fā)生最小短路電流時,應(yīng)能動作。 4. 整定計算： 按本段線路末端,在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路的短路電流來 整定。 繼電器動作電流：)(2l1QFk1k2k3L1L2)(,)3()3(kopkkopIIIkI )3(kkkkkopIITAkxk

20、 kk可靠系數(shù)，對電磁式電流繼電器取1.21.3 對感應(yīng)式電流繼電器取 1.51.6 靈敏度校驗：按最小運(yùn)行方式下，保護(hù)首端k1點(diǎn)發(fā)生兩相短路來 校驗。 最小運(yùn)行方式下，裝置安裝處兩相短路電流。 5. 保護(hù)范圍分析： 1) 1QF動作電流Iop與曲線交于,在交點(diǎn)左邊的線路發(fā)生短路 時，保護(hù)裝置會動作，而在右邊的線路發(fā)生短路不動作，原 因 2）范圍內(nèi)裝置不動作保護(hù)死區(qū)靠過電流保護(hù) 3）系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時，死去擴(kuò)大到 4）說明1QF處只裝設(shè)速斷保護(hù)是不完備的，必須與過電流保護(hù) 配合使用，才能達(dá)到保護(hù)的目的。5 . 125. 1)2(min1 opkIIsk)3(21kopII)2(minkI1l1

21、l1QFk1k2k3L1L22QFIk1l1lIop1Iop2abL 曲線為最大運(yùn)行方式下，短路電流與線路長度關(guān)系； 曲線為最小運(yùn)行方式下，短路電流與線路長度關(guān)系。）原理圖及展開圖：）動作原理： 1）故障時，電流達(dá)到過電流整定值，而未達(dá)速斷值。 1KA 1KS動作發(fā)信號 2KA KM動作YR動作QF跳閘 2）故障電流達(dá)到速斷整定值時 1KA 3KA 4KA 6KA 例： 某工廠10KV供電線路，已知最大負(fù)荷電流Ic=180A, ksh.M=1.5在最大運(yùn)行方式下末端和始段的短路電流分別為I(3)k1.max=2300A, I(3)k2.max=4600A; 在最小運(yùn)行方式下, I(3)k1.m

22、in=2200A, I(3)k2.min=4400A,線路末端出線保護(hù)動作時間為0.5s，試整定保護(hù)的各個參數(shù)。動作動作KT動作t延時 KT動作延時動作 KM動作YR動作QF跳閘 解： 若過電流保護(hù)裝置電流繼電器選電磁式繼電器, 則t=0.5st1=1s 所以1QF處要安裝過電流保護(hù)和速斷保護(hù)。 過電流保護(hù)裝置整定 一次側(cè)電流： ksh.mIc=1.5180=270A, 選互感變比為300/5=60 互感器接線為非全星型接線 kkx=1 繼電器動作電流：ttttst 5 . 0,5 . 02121QFk1k22QFt2=0.5sAIIckkkopremshk38118085. 05 . 12

23、. 1 取6.5 時間繼電器整定時限： 保護(hù)靈敏度： 速斷保護(hù)裝置整定 一次動作電流： 繼電器動作電流： 靈敏度 ： AIIopkkkopTAkx35. 6381601 sttt15 . 05 . 0215 . 0)2(min1 opkIIskAIkIkkop2875230025. 1)3(AIIopkkopkTAkx9 .472875601 325. 12875440087. 0min2 opkIIsk三、低電壓保護(hù)： 低電壓保護(hù)主要用于提高過電流保護(hù)動作的靈敏度 在系統(tǒng)發(fā)生故障時，切除不重要負(fù)荷 1）提高過電流保護(hù)動作的靈敏度： 原因：過電流保護(hù)動作電流整點(diǎn) 采用

24、過電流保護(hù)與低電壓保護(hù)聯(lián)鎖的辦法，提高靈敏度。)1 . 1( , 常常取取太太大大kckkkopkIIremshk往往往往達(dá)達(dá)不不到到規(guī)規(guī)定定值值。使使opkIIsk)2(min1 接線圖： （取 kk=1.1) ）切除不重要電動機(jī)： 原因：系統(tǒng)故障 電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降轉(zhuǎn)矩; 切除故障恢復(fù)電動機(jī)轉(zhuǎn)速 自起動電流 U 母線電壓 影響重要電動機(jī)重新工作 切除次要電機(jī)。 對不重要電動機(jī)裝設(shè)低電壓保護(hù)，使系統(tǒng)電壓降低到一定值 時，首先將次要電機(jī)從系統(tǒng)中切除，保證重要電動機(jī)自起動。 工作原理： 正常工作時：1、2、3、4、5KV常閉觸點(diǎn)開 常開觸點(diǎn)閉 電壓 (6070)%UN時，13常閉觸點(diǎn)閉合1KT動作

25、1KS 發(fā)信號。 切除次要電動機(jī)。 電壓 (5055)UN時，45KV閉合2KM閉合2KT動作 2KS 發(fā)信號，切除重要電動機(jī)。延時延時 原理圖及展開圖： 防互感器斷線： 如：相熔斷器斷，1KV常閉合，常開開。但2、3KV未動作， 常開閉合1KM動作接點(diǎn)斷開，KT 不動作限制誤 2KT 動作。 若三相熔體全部熔斷，但3KV接于分路熔體而不動作1KM動 作1、2KT不動作（閉鎖作用）四、小電流接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)：. 單相接地分析： 1) 正常時： 對地電壓：每相相等，等于相電壓。 對地電流：（電容電流） 電源中性點(diǎn)與對地電容中性點(diǎn)等電位。 2）單相接地時：（相接地） 對地電壓：接地相等于零，

26、未接地相等于線電壓 ; 對地電流：（電容電流）,3CUCIIIIUCOCCCBCA )3(倍相電壓CUUIIICCCBCCCBC)( 0: CCCBCAIII三三相相對對稱稱CUIC 3 工程上近似估算: 3) 零序電流： 流過非故障線路的電流互感器1TA、2TA的電容電流分別為Ic1、 Ic2 , 流過故障線路電流互感器3TA，是接地故障電流IE(1)(),(10350電纜電纜架空架空lUclUcII 321303320221011;33;33;33CCCCCCCCCCIIIIICUIICUIICUI 2133213)1(33)( COCOCCCCCCEIIIIIIIII3l中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

27、單相接地勢電容電流的分布圖： 單相接地保護(hù)方案： 1) 絕緣監(jiān)視（無選擇性） 運(yùn)行分析： (1) 正常時：三相電壓對稱 三相電壓表數(shù)值等于U 開口三角電壓為零，繼電器 不動作。 (2) 單相接地： 接地相電壓為零 未接地相為 。 開口三角形有電壓，金屬 性接地為100， 電壓繼電器整定值為U3VUop2715 2）有選擇性零序電流保護(hù) （1）接線圖： （2）原理：三相對稱時，流入繼電器電流為零。不對稱時（單相接地）產(chǎn)生零序電流，使繼電器動作。 （3）整定： 架空線路：需躲過正常負(fù)荷電流下產(chǎn)生的不平衡電流Idgl，和其 它線路接地時本線路的電容電流IC。 可靠系數(shù)瞬時動作，取 延時0.5，取1.

28、52 正常運(yùn)行時負(fù)荷電流不平衡在零序電流過濾器輸出端 出現(xiàn)的不平衡電流。 其他線路接地時，本線路的電容電流。 電纜線路：需躲過本線路的電容電流。 (4) 靈敏度校驗： 電纜線路 架空線路)(2TACkIdqlkkopIkI kk2 dqlIcIckopIkIopCCIIIsk )1(25. 1)1( sk5 . 1)1( sk5.5 電力變壓器的保護(hù)一.故障種類和保護(hù)的設(shè)置原則 種類： 內(nèi)部故障 外部故障 內(nèi)部故障：指變壓器油箱里面的發(fā)生的故障，包括相間短路，繞 組的匝間短路和單相接地短路。 保護(hù)設(shè)置： 1 采用氣體（瓦斯）保護(hù)，瞬時作用于信號或跳閘； 2 采用差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)，瞬時作用

29、于跳閘。 外部故障：指引出線上絕緣套管相間短路和單相接地等。 保護(hù)設(shè)置： 1 采用差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)，瞬時作用于跳閘； 2 過電流保護(hù)，作為內(nèi)部保護(hù)的后備保護(hù)，帶時限作用跳 閘； 3 過負(fù)荷保護(hù)，作用于信號（變壓器有可能過載時裝設(shè)）； 4 溫度信號，監(jiān)視變壓器溫度升高和油冷卻系統(tǒng)故障，作用于信 號。變壓器的保護(hù) （一）氣體保護(hù) 氣體保護(hù)：當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，短路電流所產(chǎn)生的電弧使絕緣物 和變壓器油分解而產(chǎn)生大量的氣體，利用這種氣體來實 現(xiàn)的保護(hù)裝置叫氣體（瓦斯）保護(hù)。 1 氣體繼電器結(jié)構(gòu) 圖見下頁 2 安裝位置與保護(hù)范圍 安裝位置：安裝在變壓器油箱與油枕之間，油箱內(nèi)的氣體通過氣 體繼電器流

30、向油枕。 保護(hù)范圍： 變壓器內(nèi)部故障 油面降低 3 保護(hù)原理與接線圖QFQF2YR2-BC1KMQFQF1YR1-BC+-1KS2KS3KS2KM-TKG重氣體信號輕氣體信號重氣體跳閘控制小母排及熔斷器輕氣體保護(hù)重氣體試驗及信號重氣體保護(hù)及防抖動重氣體保護(hù)重氣體跳閘信號回路輕氣體信號重氣體保護(hù)信號重氣體試驗信號+BFS+BC-BCKGKG1KS3KS2KS2KS1KS3KS2KM2KM2KM1KM1KM1KMXBXBQF1QF2YR1YR21 23 4QF1 動作原理： 1）T發(fā)生輕微故障 +BCKG（1，2） 1KS -BC +BFS 1KS 輕氣體信號 2）T發(fā)嚴(yán)重故障 +BC KG（3，

31、4） XB 1KM -BC +BC QF1 1KM 自保持，防KG觸點(diǎn)抖動 +BC 1KM 2KS 2KM -BC +BC 2KM QF1 YR1 QF1 跳閘 +BC 2KM QF2 YR2 QF2 跳閘 +BFS 2KS 信號 QF1、QF2 跳閘信號 +BFS 3KS 重氣體信號（防止T換油或試驗時氣體 繼電器誤動作）。 4 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：動作迅速，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部 各種類型的故障。 缺點(diǎn)：不能反應(yīng)油箱外部套管和引出線故障，需與其它保護(hù)裝置 配合使用。（二）縱聯(lián)差動保護(hù) 適于6300（并聯(lián)運(yùn)行）10000（單獨(dú)運(yùn)行）KVA以上變壓器 1 工作原理 反映被保護(hù)元件兩

32、測的電流差額而動作的保護(hù)裝置：21IIIkA （1）正常時，人為使 （選擇合適變比和接線方式）保證不動作。（2）短路時 1）外部短路 k1 ,盡管Ik很大， 和 也很大，但它們大小相等， 相位相同1I2I0 kAI不動作 2）內(nèi)部短路k2 021 IIIkAQF1QF2YR1-+TYR2-QS135KV I1I 2I Ik2k16-10KVQS2QF1+KAKSKM+_I信號21IIIKA 121200IIIIIIKA 如 IKAIop1 即瞬時跳閘。保護(hù)裝置不平衡電流的產(chǎn)生及消除方法 正常時希望 IKA=0 但實際上，各側(cè)電流大小、相位不等，使電流IKA0（外部短路 時更嚴(yán)重）。 （1）變壓

33、器繞組接線的影響 a 不平衡電流的產(chǎn)生 變壓器屬于Y/-11接線，變壓器兩側(cè)線電流有300相位差，如 果兩側(cè)電流互感器采用同樣接線，也會有300相位差，既使電 流一樣，但由于相位存在，也會出現(xiàn)不平衡電流流入繼電器。 b 消除方法 變壓器 Y 側(cè)，電流互感器接成 變壓器 側(cè)，電流互感器接成 Y 使兩互感器流出電流相位對應(yīng)相同。aI1 b1 cI1 AI1 BI1 CI1 BI2 AI2 CI2 BCI2 ABI2 CAI2abI2 bcI2 caI2 aKAIbKAIcKAIKA1KA2KA3IIIabIbcIcaI變壓器一次側(cè)：AIBICIaI1bI1cI1aI1abI1bI1bcI1cI1c

34、aI1變壓器繞組線電流互感器二次線圈電流accacbbcbaabIIIIIIIII111111111 變壓器二次側(cè)：AI2BI2CI2AI2ABI2BI2BCI2CI2CAI2變壓器繞組線電流abI2bcI2caI2互感器二次線圈電流變壓器繞組相電流 則流過差動兩臂中電流 分別與 同 相，消除了因相位不同引起的不平衡電流。（2）變壓器兩側(cè)電流互感器變比不能完全合適 a 不平衡電流的產(chǎn)生 例如：總降主變?yōu)镾JL18000/35/10.5 變壓器一次側(cè)： 電流互感器接成，求變比 二次側(cè)線電流 cabcabIII111,cabcabIII222NNTUSNI153ITANk

35、I 72.4556 .2285132353)( NITAk?。?0)( TAk實際）實際）(81. 36031321 I變壓器二次側(cè)AINNTUSN4405 .10380003 電流互感器變比：8854405)( NIYTAk取1005500)( YTAkAI4.41004402 則正常運(yùn)行中存在不平衡電流 IN=I2-I1=4.4-3.81=0.59A如果外部短路時，這一不平衡電流更大，易誤動作。 b 消除方法：除選擇合理的變比外，采用BCH2型差動繼電器的 平衡線圈Nb來加以補(bǔ)償。 工作原理： I I2I1I NINdN2Nb1II Y負(fù)荷側(cè)電源側(cè)因為（I2I1）（上例）IN=I2-I1

36、流過Nd 產(chǎn)生磁勢（I2-I1）Nd ,適當(dāng)選擇Nd和Nb使（I2-I1）Nd=I1Nb ,且方向相反，則N2中將不產(chǎn)生感應(yīng)電勢，電流繼電器不感受IN的存在（不動作）。但注意：Nd和Nb并不能保證實際匝數(shù)與計算匝數(shù)完全一致，所以不平衡電流不能完全消除，還有較少不平衡電流。（3）由于變壓器沖擊電流（勵磁涌流）產(chǎn)生不平衡電流，變壓器空載 投入，和外部故障切除后，電壓恢復(fù)過渡過程中產(chǎn)生810IN的 勵磁涌流，但這一電流，只通過變壓器原繞組,不能反應(yīng)到付繞組 所以產(chǎn)生不平衡電流 。 消除：采用BCH-2差動繼電器短路線圈消除。（4）由于改變變壓器分接頭，而引起的不平衡電流 變比改變電流比改變產(chǎn)生不平衡

37、電流 3 縱聯(lián)差動保護(hù)一次動作電流的計算 一次動作電流按下述三條件確定，并以其中最大值為整定值。 （1）按躲過勵磁涌流要求NTkopIkI 1 . kk可靠系數(shù) kk=1.3 INT變壓器額定電流 （A） （2）按躲過外部短路時的最大不平衡電流要求max1dsqkopIkI kk 可靠系數(shù) kk=1.3 Idsqmax變壓器外部故障時最大不平衡電流 （A） 對于雙繞組變壓器，最大不平衡電流為 k1非周期分量系數(shù)，取1； k2電流互感器同型系數(shù)，型號相同取0.5,不同時取1 f1TA允許的最大相對誤差，取0.1 u改變變壓器調(diào)壓器制抽頭，引起的相對誤差，一般取調(diào) 壓范圍的一半； f2繼電器整定匝

38、數(shù)與計算匝數(shù)不相等引起的相對誤差 Ik.max變壓器外部短路時的最大短路電流max2121max)(kdsqIfufkkI （3）電流互感器（TA）二次回路斷線時，躲過變壓器正常運(yùn)行時 最大負(fù)荷電流要求max1 LkopIkI（三）電流速斷保護(hù) 1 原理圖QF2QF1YR1-BC+BC+BC+BC-BC1KA2KAKSKMTAaTAc去信號IIYR2QF1QF2-BC35KV6-10KVk1k2 2. 動作電流的整定 按躲過變壓器二次側(cè)母線（如k1點(diǎn)）的最大短路電流整定)3(max1)3(max111 kkkkopkkkopkkopIIIIkITAkxkTAkx kk可靠系數(shù) DL型 1.31

39、.4 GL型 1.51.6 I(3)k1max系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，變壓器二次側(cè)母線的三相 短路電流歸算到一次側(cè)的值； kkx接線系數(shù) kTA電流互感器變比 3. 靈敏度校驗 按在保護(hù)裝置安裝處（k2)的最小兩相短路電流 確定)2(min2kI21866. 0)3(min21)2(min2 IopIIIskopkk)3(min)2(min22,kkII 最小運(yùn)行方式下，裝置安裝處兩相短路、三相 短路電流； Iop.1_一次動作電流。 4. 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)：接線簡單，動作迅速，能瞬時切除變 壓器一次繞組及其引出線和部分二次 繞組的相間短路故障。 缺：保護(hù)范圍受到限制。（四）變壓器的過電流保護(hù) 適用于1

40、000KVA以下變壓器。 1 接線方式 兩相電流差單繼電器接線 兩相二繼電器星形接線 兩相三繼電器不完全星形接線 （1）兩相電流差（圖a） 特點(diǎn)：接線簡單，設(shè)備少，B相發(fā)生低壓側(cè)單相接地短路 IkA=0,保護(hù)裝置不動作。 適用范圍：適用于低壓配電盤距變壓器很近的情況 （2）兩繼電器兩相星形連接 特點(diǎn)：a. 變壓器二次側(cè)任一相發(fā)生短路時，故障電流都通過 繼電器； b. B相低壓側(cè)發(fā)生單相對地短路時，靈敏度較低。 （3）三繼電器兩相不完全星形接線 特點(diǎn)：a. 變壓器二次側(cè)任一相發(fā)生短路時，故障電流都通過 繼電器； b. B相低壓側(cè)發(fā)生單相對地短路時，靈敏度是兩繼電 器兩相星形接線的一倍。 2 起動

41、電流的整定3030maxmaxIkIIkIITAkxsrekTArekrekrekkkkkkkIkxkkkopskkkkop Imax變壓器最大負(fù)荷電流； kk可靠系數(shù) DL 1.2 GL 1.3 kre 繼電器返回系數(shù)，取0.85； ks 自起動系數(shù)， 34倍； kkx接線系數(shù)； kTA電流互感器變比。 3 靈敏度：按T二次側(cè)母線發(fā)生兩相短路條件校驗。5 .11)2(min opkIIsk)2(minkI 系統(tǒng)是最小運(yùn)行方式下，變壓器二次側(cè)母線的兩相短 路電流歸算到一次側(cè)的值； 4. 時限的選取 動作時限應(yīng)比下一級過電流保護(hù)裝置的動作時限大一個時限階 段t（五）過負(fù)荷保護(hù) 1. 原理圖 sG

42、LsDLt075 . 0QF+-QSKAKTKS信號 2. 動作電流整定： 按躲過變壓器額定電流確定。 3. 時限： 一般取810s 。（六）單相接地短路保護(hù) 1. 原理圖：TNkkkkopIITArekxk 1YYYRQF-QFITANKAYYTANIYR-+KAQFQFSTAN零序電流互感器 2. 動作電流整定 根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程，規(guī)定額定電壓為10KV及以下Y，yno聯(lián) 結(jié)組，降壓變壓器中線電流不得超過二次側(cè)電流的25%。TATNkTAopkIkkIkopTNkopIIkI 2125. 02125. 0 kk可靠系數(shù) 1.21.3 3. 靈敏度：5 . 11)1(min opTAkIkI

43、sk)1(min kI系統(tǒng)最小運(yùn)行方式，變壓器二次側(cè)干線未端的單相短 路電流（七）變壓器保護(hù)原理圖示例 1 氣體保護(hù) KG+KS4輕氣體保護(hù)，KG+KS6重氣體信號 KG+KS5重氣體跳閘 2 過電流保護(hù) KA1、KA2+KT1+KS1+KM 3 電流速斷保護(hù) KA3、KA3+KS2+KM 4 過負(fù)荷保護(hù) KA5+KT2+KS3+KM 5 單相接地保護(hù) TAN+KA6+KM 6 變壓器溫度保護(hù) KTP（信號溫度計）+KS7 10/0.4KV 變壓器，額定容量為800KVA，Y，yno 原理及展開圖：YYIIIII過電流保護(hù)電流回路電流速斷保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)KA1KA2KA3KA4KA5QS1QF1

44、1TA2TAQF2T1TAa1TAcKA2KA1KA3KA4KA5KA6KT1KT2KGKGKGQF1QF1KMKMKTPKT1KT2KMKS1KS2KS5KS3KS4KS6KS7YTP控 制 小 母 排過 電 流 保 護(hù)電 流 速 斷 保 護(hù)過 電 流 保 護(hù)（延時）重 氣 體 保 護(hù)單 相 接 地 保 護(hù)過 載 保 護(hù)輕 氣 體 信 號重 氣 體 信 號溫 度跳 閘 回 路+BC-BC+WFC過 電 流 保 護(hù)電 流 速 斷 保 護(hù)過 負(fù) 荷 保 護(hù) 輕 氣 體 信 號 重 氣 體 跳 閘 重 氣 體 試 驗溫 度 檢 測KS1KS2KS3KS4KS5KS6KS7例：某變電所裝有一臺額定電

45、壓為10/0.4KV，800KVA，Y，yno聯(lián) 結(jié)。變壓器保護(hù)如圖（上圖），變壓器二次側(cè)不帶有自啟動電 動機(jī)，電流互感器TA的變比75/5，TAN的變比為400/5，系統(tǒng)最 大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式相同，變壓器二次側(cè)Ik1(3)=25100A 一次側(cè)Ik2(3)=4500A,低壓干線未端的單相短路電流Ik (1)=2250A。 試整定計算過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和零序電 流保護(hù)的動作電流，以及有關(guān)保護(hù)的動作時限和靈敏性，并選 擇繼電器的型號規(guī)格。 解：1 整定過電流保護(hù)裝置的動作電流和動作時限，并校驗其靈敏 性 T 一次側(cè)額定電流：)(2 .461038003.11AITNTNU

46、STN T 二次側(cè)不帶自啟動電機(jī)，取變壓器最大負(fù)荷電流Ilmax為 1.4倍的額定電流。TNLII.1max4 . 1 ?。? . 0, )(2 . 1 rekkDLk因為接線方式為兩相二繼電器 kkx=1)(5 . 62 .464 . 15/758 . 012 . 1maxAIILkkkkopkTArekxk 選用DL11/10型電流繼電器。一次動作電流：)(5 .975 . 615/751AIIkopkkopkxTA 靈敏系數(shù)：5 . 19 . 85 .974 . 0/1025100866. 0866. 01)3(11)2(min1 opTkopkIkIIIsk滿足要求 時限： 與低壓側(cè)低

47、壓斷路器配合 t=0.7s 選用DS112型時間繼電器。 2. 整定電流速斷保護(hù)裝置的動作電流，并校驗其靈敏性； 取 kk=1.35, kkx=1)(904 . 0/10251005/75135. 1)3(max1)3( ,1AIITkTAkxkTAkxkkIkkkkkkkopk 選用DL11/100型電流繼電器。 一次動作電流： 靈敏系數(shù)：)(13509015/751AIIkopkkopkxTA 29 . 213504500866. 0866. 01)3(21)2(min2 opkopkIIIIsk滿足要求整定過負(fù)荷保護(hù)裝置的動作電流和動作時限； 取 kk=1.05 , kkx=1, kre

48、=0.8)(42 .465/758 . 0105. 11AIITNkkkkopkTArekxk 選用DL11/6型繼電器。 時限：取時限9s，選用DS113時間繼電器。 4 整定零序電流保護(hù)裝置的動作電流，動作時限，并校驗靈敏性； 取 krel=1.25)(5 . 44 . 038005/40025. 125. 0225. 0AIITNkkopkTANk 選 GL21/5型電流繼電器，感應(yīng)部件動作電流取4.5A, 動作 時限整定為t=0.7s。 靈敏系數(shù)：5 . 125. 65 . 45/40022501)1(min opTANIkIsk滿足要求 5 其他繼電器的選取 選DZ17作為出口中間繼電器； DX11系列信號繼電器。 57 工廠供電系統(tǒng)的備用電源自動投入及自動重合閘裝置一 自動投入裝置 在具有兩個獨(dú)立電源的變電所或電氣設(shè)備上，若其中一個電源 不論任何原因，失電而斷開時，另一個電源便自動投入，恢復(fù) 供電，這種裝置稱為備用電源自動投入裝置，簡稱APD。 組成：由幾個繼電器組成。 安裝位置：備用線路、備用變壓器、備用母線上。 1 備用電源自動投入的基本形式： 1）具有一條工作線路和一條備用線路 APD裝在備用進(jìn)線斷路器上。工作備用QF1QF2APDTVTVAPD 2）對具有兩條獨(dú)立的工作線路