建筑電氣第8章 過電流保護

1、第8章供配電系統(tǒng)的過電流保護1第8章供配電系統(tǒng)的過電流保護8.1概述8.2 熔斷器保護8.3 低壓斷路器保護8.4 繼電保護21供配電系統(tǒng)過電流保護裝置的保護任務8.1概述（1）切除故障：自動、迅速、有選擇地切除故障元件。（2）報警：正確反映非正常運行狀態(tài)或故障、并及時發(fā)出報警信號。2. 保護裝置工作的基本原理（1）反映現象：電流、電壓、電流與電壓間相位角改變。（2）裝置組成：測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分。（3）工作原理：測量、比較判斷、執(zhí)行33保護裝置的基本要求（1）選擇性 離故障點最近的保護裝置應先動作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他無故障部分繼續(xù)運行，滿足這一要求的動作就叫有選擇性最大限度地

2、縮小停電范圍，保證系統(tǒng)中非故障設備繼續(xù)運行。 k點故障QF2動作選擇性快速性可靠性靈敏性43保護裝置的基本要求（2）快速性（盡快地動作切除事故） 減少對用電設備的影響。 減少用戶在低電壓下工作的時間和停電時間。 減輕對電氣設備及元件的損害程度。 減輕對輸配電系統(tǒng)的破壞程度。 加速恢復系統(tǒng)正常運行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 53保護裝置的基本要求（3）可靠性 在其保護范圍內發(fā)生故障時，保護裝置必須可靠動作，不應拒絕動作，在不該動作的情況下就不應該誤動作。 為了滿足可靠性的要求： 選擇性能滿足要求、且原理簡單的保護方案。 保護裝置接線應盡可能簡單，力求減少接點。 避免保護裝置斷線、短路、接地和錯誤接線。

3、 所有輔助元件及安裝施工，都應可靠。 63保護裝置的基本要求（4）靈敏性 靈敏度：保護裝置對其保護區(qū)內發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。一般用靈敏系數（Sp）來衡量。 靈敏系數：取決于被保護對象和系統(tǒng)的參數及運行方式。被保護的電氣設備 保護裝置類最低靈敏度Sp 變壓器、線路等所有電氣設備 過電流保護 5（如滿足此要求將使保護復雜時，靈敏度可降為1.25）電流速斷保護 2.0 后備保護 1.2變壓器 縱聯差動保護 2.0 310kV電纜線路 中性點不直接接地電力網中的零序電流保護 1.25310kV架空線路 1.50表：保護裝置靈敏度74供配電系統(tǒng)過電流保護常用類別（1）熔斷器保護：廣泛適用于

4、高、低壓系統(tǒng)簡單經濟。不適于供電可靠性要求較高的場所斷流能力較小，選擇性差，熔斷后更換不便，不能迅速恢復供電。（2）低壓斷路器保護：又稱低壓自動開關保護。廣泛應用于對供電可靠性要求較高且頻繁操作的低壓系統(tǒng)中帶多種脫扣器，能夠進行過電流、過負載、失電壓和欠電壓保護等，且可作為控制開關進行操作。（3）繼電保護（高壓）：用各種不同類型的繼電器按一定方式連接和組合，構成繼電保護裝置。適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統(tǒng)中。當系統(tǒng)出現事故或故障時，檢測出并使相應的高壓斷路器跳閘，將故障部分切除，或給出報警信號。88.2 熔斷器保護1. 熔斷器的選擇 型號： 根據工作環(huán)境條件要求選擇； 額定電壓：應不低

5、于保護線路的額定電壓；額定電流：應不小于其熔體的額定電流，即 配置原則：1）選擇性（使故障范圍縮小到最低限度）2）經濟性（數量盡量少）。92. 熔體額定電流的選擇（1）保護電力線路的熔體電流： 熔體在線路正常工作時不熔斷： 熔體額定電流INFE 線路的計算電流IC 熔體額定電流還應躲過線路尖峰電流Ipk： 熔體額定電流INFEK尖峰電流Ipk 表 K系數的取值范圍線路情況起 動 時 間K值單臺電動機3s以下0.250.3538s（重載起動）0.350.58s以上、頻繁起動、反接制動0.5 0.6多臺電動機按最大一臺電動機起動情況、 IC/Ipk、熔斷器特性0.51IC與Ipk較接近時110 熔

6、斷器保護還應考慮與被保護線路配合-在被保護線路過負荷或短路時能得到可靠的熔斷保護，則：INFEKoLIal Ial絕緣導線和電纜最大允許載流量， KoL絕緣導線和電纜允許短時過負荷系數。（1）保護電力線路的熔體電流：熔斷器作用KoL短路保護（僅起)電纜或穿管絕緣導線2.5明敷絕緣導線1.5短路保護、過負荷保護各類線纜0.81有爆炸危險場所0.8熔體額定電流，應同時滿足上述三個條件。11INFE=（1.52.0）I1N.TI1N.T變壓器的一次繞組額定電流（2）保護電力變壓器的熔體電流：要躲過變壓器允許的正常過負荷電流（達20%-30%）。在事故時允許過負荷更多。要躲過來自變壓器低壓側的電動機自

7、啟動引起的尖峰電流。要躲過變壓器自身的空載合閘（勵磁）涌流。熔體額定電流：0.5A。（3）保護電壓互感器的熔體電流：12（4） 熔斷器保護靈敏度的檢驗熔斷器保護線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的最小短路電流。 熔體額定電流，A4101632406380200250500熔斷時間，s54.555670.4891011-檢驗熔斷器保護靈敏度的比值Ks熔斷器保護線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的最小短路電流。 13（5） 熔斷器的選擇 UNFU= UN UNFU熔斷器的額定電壓 UN 線路的額定電壓 INFU INFE INFU 熔斷器額定電流 INFE 熔體的額定電流。14（6） 熔斷器斷流能力校驗對限流

8、式熔斷器（如RT0、RN1系列）只需滿足：對非限流式熔斷器(RM10、RW4)應滿足： I015（7） 前后級熔斷器之間的選擇性配合 前后級間的熔斷器在選擇性上必須配合，以使靠近故障點的熔斷器最先熔斷。前級后級16保證選擇性配合： 用特性曲線檢驗t1t2 t13t2 式中：t1和t21FU、 2FU據其產品保護特性曲線得到的熔斷時間。不用特性曲線檢驗一般前級熔斷器的熔體電流應比后級大23級。17短路電流熔體電流熔斷時間熔體電流短路電流熔斷時間18例 有一臺電動機，UN=380V、PN=17kW，IC=42.3A，屬重載起動，起動電流188A，起動時間為38s。采用BLV型導線穿鋼管敷設線路，導

9、線截面為10mm2。該電機采用RT0型熔斷器做短路保護，線路最大短路電流為21kA。選擇熔斷器及熔體的額定電流，并進行校驗。保護電力線路的熔斷器選擇解：（1）選擇熔體及熔斷器額定電流INFEIc=42.3AINFEKIpk=(0.4188)A=75.2A 查表，選RT0100型熔斷器，其熔體額定電流為80A，熔斷器額定電流為100A,最大斷流能力50kA。選INFE=80A19（2）校驗熔斷器能力IOC=50kA =21kA 斷流能力滿足要求。（3）導線與熔斷器的配合校驗：熔斷器作短路保護,導線為絕緣導線時：KoL=2.5、查表得該導線允許載流量 Ial=44A。INFE=80A2.544A=

10、110A 滿足要求。 20例：圖中，設1FU（RT0型-填料式）的INFE1=100A， 2FU（RM10型-跌落式）的INFE2=60A。K點三相短路電流為1000A。試校驗1FU和2FU是否能選擇性配合。解： （1）由INFE1=100A和Ik=1000A查RT0型熔斷器特性曲線圖 得t10.3s；（2）由INFE2=60A和Ik=1000A查RM10型熔斷器特性曲線圖 得t20.04s；（3）比較： t10.3s 3t20.12s（4）結論：由上可知 1FU和2FU能夠滿足選擇性配合。前級后級21RT0型熔斷器特性曲線圖22RW10型熔斷器特性曲線圖23圖 低壓斷路器的配置方式a) 適于

11、一臺主變壓器的變電所 b) 適于兩臺主變壓器的變電所 c) 適于低壓配電出線 d) 適于頻繁操作電路 e) 適于需熔斷器短路保護的電路 QF-低壓斷路器 QK-刀開關 QKF-刀熔開關 KM-接觸器 KH-熱繼電器 8.3 低壓斷路器保護8.3.1 低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置248.3 低壓斷路器保護8.3.2 低壓斷路器選擇的一般原則 在選擇低壓斷路器時應滿足下列條件： 類型及操動機構形式應符合工作環(huán)境、保護性能等方面的要求； 額定電壓應不低于裝設地點線路的額定電壓； 額定電流應不小于線路的計算負荷電流； 塑殼式、框架式（萬能式）25 短路斷流能力應線路中最大短路電流。 對萬能式（DW

12、型）斷路器(斷路周期0.02s） 對塑殼式（DZ型或其他型號）斷路器(斷路周期0.02s） 或 斷路器的分斷能力指標額定極限短路分斷能力Ioc額定運行短路分斷能力Ics。268.3.3 低壓斷路器脫扣器的選擇和整定過電流脫扣器-短路、過載保護欠電壓脫扣器-低電壓、失壓保護熱脫扣器-過熱保護分勵脫扣器-實現斷路器跳閘脫扣器種類步驟：先選其額定電流 后整定其動作電流和動作時間。271、過電流脫扣器的選擇和整定（1）過電流脫扣器額定電流的選擇：INORIC,線路 （2）過電流脫扣器動作電流的整定長延時的電流整定值，動作時間10s；作過載保護短延時的電流整定值，動作時間=0.10.4s； 作短路保護、

13、過載保護。瞬時的電流整定值，動作時間=0.02s,作短路保護。瞬時過電流脫扣器動作電流的整定IOP(0) IOP(0)應躲過線路的尖峰電流IPk，即： Iop(0) Krel IPkKrel 可靠系數。 Krel=1.35(萬能式斷路器，如DW型、ME型等)。 Krel =22.5 (塑殼式斷路器，如DZ型等。)281、過電流脫扣器的選擇和整定 短延時過流脫扣器動作電流Iop(s）和動作時間的整定 動作電流 Iop(s）也應躲過線路尖峰電流Ipk，即： Iop(s) Krel Ipk Krel可靠系數，可取1.2。動作時間一般：不超過1s，通常分為0.2、0.4、0.6秒三級新產品：不同。DW

14、40型斷路器其定時限特性為0.1、0.2、0.3、0.4s四級，ME系列斷路器采用半導體過電流脫扣器時，其短延時范圍為30270ms，分級式，每級30或60ms?？筛鶕Ｗo要求確定動作時間。29 長延時過流脫扣器動作電流Iop（l）和動作時間整定 動作電流: 只需躲過線路中最大負荷計算電流Ic，即：Iop(l) Krel Ic Krel=1.1。 動作時間: 用于過負荷保護，動作時間為反時限特性。 一般動作時間在12h。 動作電流整定倍數: 按過流脫扣器的額定電流的倍數來設定的。 型號、類型不同，其動作電流倍數也不一樣。 30過流脫扣器與配電線路的配合要求 低壓斷路器還需考慮與配電線路的配合，

15、防止被保護線路因過負荷或短路故障引起導線或電纜過熱，其配合條件： IopKOLIal Ial絕緣導線或電纜的允許載流量， KOL導線或電纜允許的短時過負荷系數。過流脫扣器類型KOL瞬時、短延時4.5長延時1爆炸氣體區(qū)域內的配電線路0.8當上述配合要求得不到滿足時：a、改選脫扣器動作電流，b、或增大配電線路導線截面。312. 低壓斷路器熱脫扣器的選擇和整定 額定電流：應不小于線路最大計算負荷電流Ic：INTRIc 動作電流：應按線路最大計算負荷電流來整定： I opTRKrelIc Krel=1.1，并應在實際運行時調試。3. 欠電壓脫扣器和分勵脫扣器選擇 欠壓脫扣器：用于欠壓或失壓（零壓）保護

16、，當電壓下降低于（0.350.7）UN時便能動作。 分勵脫扣器：用于斷路器分閘操作，在（0.851.1）UN時便能可靠動作。 欠壓和分勵脫扣器的額定電壓 = 線路的額定電壓，并按直流或交流的類型及操作要求進行選擇。32例 有一條380V動力線路， A， A；此線路首端的 。當地環(huán)境溫度為+30。 試選擇此線路的BLV型導線的截面、穿線的硬塑料管直徑和線路上裝設的DW16型低壓斷路器及其過流（瞬時）脫扣器的規(guī)格。 解：(1) 選擇低壓斷路器及其過流脫扣器的規(guī)格 查表可知，DW16-630型低壓斷路器的過流脫扣器額定電流 ，故初步選DW16-630型斷路器，其 。 設瞬時脫扣電流整定為3倍，而 ，

17、不滿足 的要求，因此需增大脫扣動作電流。 如脫扣電流整定為4倍時， 滿足脫扣電流躲過尖峰電流的要求。校驗斷流能力：查表知，該斷路器的 ，滿足要求。33 (2) 選擇導線截面和穿線管直徑 查表知，當A=70mm2 的BLV型鋁芯塑料線三根線穿管在30時，其 A A，故按發(fā)熱條件可選A=70mm2，管徑選為50mm。 校驗機械強度：查表可知，最小截面為2.5mm2 ?，F在 A=70mm2 ，故滿足機械強度要求。(3) 校驗導線與低壓斷路器保護的配合 由于瞬時過流脫扣器動作電流整定為 ，而 ，不滿足 的要求。 將導線截面增大為95mm2，這時：其 ， 滿足導線與保護裝置配合的要求。 相應的穿線塑料管

18、直徑改選為65mm。348.3.4 低壓斷路器靈敏度的校驗低壓斷路器短路保護靈敏度應滿足下式條件 1.3 式中，Ks靈敏度， Iop瞬時或短延時過流脫扣器的動作電流整定值。 Ikmin 保護線路末端在最小運行方式下的短路電流。 對TN和TT系統(tǒng)Ikmin應為單相短路電流， 對IT系統(tǒng)則視為兩相短路電流。358.3.5 前后級低壓斷路器的選擇性配合要求：1、動作電流：Iop.（前一級）1.2Iop.（后一級）2、動作時間： t前一級 t后一級368.4繼電保護8.4.1 概述8.4.2 常用的保護繼電器8.4.3 高壓線路繼電保護8.4.4電力變壓器的繼電保護8.4.5 高壓電動機的繼電保護8.

19、4.6 610kV電容器的繼電保護8.4.7 微機繼電保護簡介371、繼電保護定義：當供配電系統(tǒng)在運行中出現各種故障及不正常運行狀態(tài)時，及時發(fā)出警告信號，或者向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展的一種自動化裝置。裝置：實現這種自動化功能的成套硬件設備。2、保護構成測量回路被測電氣量跳閘信號邏輯回路執(zhí)行回路整定值8.4.1 繼電保護概述383繼電保護裝置的作用 故障時：自動檢測故障，迅速及時切除故障。 不正常運行：報警信號，以便及時處理，保證安全可靠供電。 與其他自動化裝置配合，盡快恢復供電，縮短事故停電時間，提高系統(tǒng)運行可靠性。394繼電保護分類（按保護作用分）主保護：是滿足系統(tǒng)穩(wěn)

20、定和設備安全要求，以最快速度有選擇性地切除被保護設備和線路故障的保護。后備保護：是主保護動作失敗，用來切除故障的保護。近后備保護：當主保護拒動時，由本設備或線路的另一套保護來實現的后備保護。遠后備保護：是當主保護拒動時，由相鄰電力設備或線路的保護來實現的后備保護。輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單保護。異常運行保護：反應被保護對象異常運行狀態(tài)而動作的保護。401、概念： 繼電器是一種在其輸入的物理量（電氣量或非電氣量）達到規(guī)定值時，輸出，使電路被接通或分斷的自動電器。 按用途分：控制繼電器：用于自動控制電路保護繼電器：用于繼電保護電路8.4.2 常用

21、的保護繼電器2、繼電器分類：413、保護繼電器的分類：P128按反應的物理量分：電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、氣體繼電器等。按功能分：起動繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間繼電器等。按結構原理分：機電型（電磁式、感應式）、電子型、微機型等繼電器按反應的物理量變化分：過量繼電器和欠量繼電器，如過電流繼電器、欠電壓繼電器。42圖 過電流保護裝置框圖 KA-電流繼電器 KT-時間繼電器 KS-信號繼電器 KM-中間（出口）繼電器 斷路器的跳閘回路4344 電磁繼電器作用原理1鐵心；2銜鐵；3線圈；4接點；5彈簧 電磁式電流和電壓繼電器在繼電保護裝置中均為起動元件。 4、電磁式繼電器d)

22、集中表示的圖形 e) 分開表示的圖形 d)e)（1）電磁式電流繼電器KA返回電流/動作電流=返回系數動作電流調整方法：調彈簧作用力矩調電磁線圈串并聯45（2）電磁式電壓繼電器KV 電壓線圈（匝數多、導線細、與電壓互感器二次繞組并聯）。 兩種：過電壓繼電器、欠電壓繼電器（3）電磁式時間繼電器KT 組成：由電磁系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、鐘表機構、觸頭系統(tǒng) 和時間調整系統(tǒng)等組成。DS-110型為直流時間繼電器，DS-120型為交流時間繼電器，延時范圍均為0.19秒。 作用：使保護裝置獲得所需要的延時。 當繼電器的線圈通電一定時間，繼電器的觸點才動作。 46（4）電磁式信號繼電器KS DX-11型信號繼電器有兩

23、種： 電流型信號繼電器串聯接入二次電路， 電壓型信號繼電器并聯接入二次電路。 作用：發(fā)出指示信號。 工作原理：當信號繼電器動作時，接通其他的信號回路，顯示動作信號。47（5）電磁式中間繼電器KM 實質：是電壓繼電器，只是觸頭數量多（一般有8對），容量也大（510A）。 作用：增加觸點的數目或增大觸點的容量。48作用： 反時限特性，做過電流保護 速斷特性，做速斷（短路）保護。 能實現功能：電流、時間、信號、中間繼電器的功能。圖 GL型電流繼電器的動作特性曲線 速斷電流倍數 P131電流速斷保護5、感應式電流繼電器GL 利用輸入的短路電流Ik產生交變(移動或旋轉)磁場與該磁場中可動導體(圓盤、鼓或

24、環(huán))所感應的電流（感應系統(tǒng)）之間相互作用力（電磁系統(tǒng)）而動作的一種繼電器。圖 GL型電流繼電器的動作特性曲線 49 圖 GL-型電流繼電器“先合后斷轉換觸點”的動作說明a) 正常位置 b) 動作后常開觸點先閉合 c) 接著常閉觸點斷開1-上止檔 2-常閉觸點 3-常開觸點 4-銜鐵 5-下止檔 6-簧片 常位先合后斷特點：需用繼電器個數少、接線簡單，采用交流操作。 本身結構復雜，準確性不高。 在6-10kV的工廠供配電系統(tǒng)中得到廣泛應用。50圖 繼電器的圖形表示符號 各種繼電器的表示符號和圖形符號51IKA流入電流繼電器的電流；I2電流互感器二次側電流。 6、電流互感器與電流繼電器的接線方式（

25、1）接線系數： （2）接線方式 三相三繼電器式完全星形接線 兩相兩繼電器式不完全星形接線 兩相一繼電器電流差式接線 52三相三繼電器式接線（完全星形接線）電流互感器與電流繼電器的接線方式 所用保護元件最多 電路特點靈敏度相同適用場合：大電流接地系統(tǒng)、大型發(fā)動機、大型變壓器的相間短路、單相接地短路保護。53兩相兩繼電器式（不完全星形）接線電流互感器與電流繼電器的接線方式 電路特點 所用元件較少 反應各相間短路，但未接互感器的單相短路故障不能保護適用場合：6-35kV的小電流接地系統(tǒng)中的過電流保護。54兩相一繼電器式接線（兩相電流差接線） 電路特點 不同短路，靈敏度不同。 反映各種相間短路，不能反

26、應B相單相接地短路故障 簡單、經濟電流互感器與電流繼電器的接線方式 適用場合：6-10kV的線路和小容量高壓電動機的保護。55接線系數Kw的值（B相不接電流互感器） 則：電流互感器一次側電流與流入電流繼電器電流的關系為： 式中 Ki 電流互感器的變流比； I1、I2電流互感器一次側、二次側電流 IKA流入電流繼電器的電流。 111A與B或B與C相短路 211A與C相短路 11三相短路 兩相一繼電器 兩相兩繼電器 三相三繼電器 項 目 3接線方式 動作電流整定567、繼電保護裝置的操作電源 （1）直流操作電源（2）交流操作電源：投資小、運行維護方便、二次回路簡單、可靠。在中、小型工廠應用最為廣泛

27、。 交流電源操作繼電保護裝置的工作方式 直接動作式 去分流跳閘式 57直接動作式圖 直接動作式過電流保護電路 接成：兩相兩繼電器式接線。 兩相差式接線。達到斷路器過電流脫扣器動作電流斷路器QF直接跳閘相間短路電流電流互感器的二次側過電流脫扣器=電流繼電器58去分流跳閘式特點： 接線簡單，靈敏度較高，要求繼電器的觸點容量較大。 圖 去分流跳閘式過電流保護電路 正常運行相間短路598.4.3 高壓線路繼電保護1、電力線路的常見故障和保護配置（1）常見故障：相間短路、單相接地、過負荷。（2）保護配置相間短路保護：帶時限的過電流保護+瞬時電流速斷保護 斷路器跳閘。單相接地故障保護：絕緣監(jiān)視裝置（無選擇

28、性保護）信號零序電流保護（有選擇性保護）信號或跳閘過負荷保護：裝在可能經常過負荷的電纜線路信號60定時限過電流保護裝置組成和原理 特點：定時限圖 定時限過電流保護裝置原理電路圖 KTKSKM電流速斷保護（1）帶時限的過電流保護 2、線路相間短路保護 61相間短路保護：帶時限的過電流保護 反時限過電流保護裝置的組成和原理 特點： GL型KA，KA增加一對常開觸點與跳閘線圈YR 串聯。動作程序：常開觸點先閉合，常閉觸點后斷開。圖 交流操作的反時限過電流保護裝置原理圖 GL型KA62高壓線路繼電保護：帶時限的過電流保護 過電流保護裝置的動作原理和整定 保護要求：k點短路KA2斷開QF2，KA1應立即

29、返回。 圖 過電流保護動作原理圖 線路WL2的首端63過電流保護裝置的動作原理和整定 過電流保護裝置（繼電器）動作電流的整定： Iop,K繼電器的動作電流(該繼電器動作的最小電流)。Krel可靠系數Kw接線系數Kre返回系數，愈大，愈靈敏Ki電流互感器變比；IL.max線路的最大負荷電流，=(1.53)ICIre 返回電流，使繼電器由動作狀態(tài)返回到起始狀態(tài)的最大電流。例題對DL型繼電器取0.85，對GL型繼電器取0.8；DL型繼電器取1.2GL型繼電器取1.364過電流保護的動作時間整定和配合 定時限：t = 0.5s反時限：t = 0.7s 過電流保護裝置的動作原理和整定 65 過電流保護裝

30、置的靈敏度 高壓線路繼電保護：帶時限的過電流保護 過電流保護裝置的靈敏度 過電流保護裝置的靈敏度 被保護線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的兩相短路電流。 被保護線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的兩相短路電流。66 線路過電流保護 定時限和反時限過電流保護的比較 定時限過電流保護特點優(yōu)點：動作時間準確，容易整定。 動作時間是一定的，不會因短路電流小而動作時間長缺點：繼電器數目較多，接線比較復雜，需直流電。 在靠近電源處短路時，保護裝置的動作時間太長。 反時限過電流保護特點優(yōu)點：可采用交流電源操作，接線簡單，所用保護設備數量少簡單經濟。缺點：整定、配合較麻煩，繼電器動作時限誤差較大。距離保護裝置較遠處短路

31、時，動作時間長，故障持續(xù)時間長。 帶時限的過電流保護缺點靠近電源處，動作時間長，短路電流大危害嚴重。67高壓線路繼電保護 例 如圖，某10kV供電線路，保護裝置接線方式為兩相兩繼電器式接線。已知WL2的最大負荷電流為57A，TA1的變比為150/5，TA2的變比為100/5，繼電器均為DL-11/10型電流繼電器。已知KA1已整定，其動作電流為10A，動作時間為1s。 WL2首端k-1點的三相短路電流為500A， WL2末端k-2點的三相短路電流為200A。試整定保護裝置KA2的動作電流和動作時間，并檢驗其靈敏度。 解：（1）整定KA2的動作電流。 取 ， ， 已知 ，故 取整數，動作電流整定

32、為4A。 68高壓線路繼電保護 例 如圖，某10kV供電線路，保護裝置接線方式為兩相式接線。已知WL2的最大負荷電流為57A，TA1的變比為150/5，TA2的變比為100/5，繼電器均為DL-11/10型電流繼電器。已知KA1已整定，其動作電流為10A，動作時間為1s。k-1點的三相短路電流為500A，其末端k-2點的三相短路電流為200A。試整定保護裝置KA2的動作電流和動作時間，并檢驗其靈敏度。 解：（2）整定KA2的動作時間。 保護裝置KA1的動作時限應比保護裝置KA2的動作時限大一個時間階段 ，取 ，因為KA1的動作時間是1s，所以KA2的動作時間為 。 69例 如圖，某10kV供電

33、線路，保護裝置接線方式為兩相式接線。已知WL2的最大負荷電流為57A，TA1的變比為150/5，TA2的變比為100/5，繼電器均為DL-11/10型電流繼電器。已知KA1已整定，其動作電流為10A，動作時間為1s。k-1點的三相短路電流為500A，k-2點的三相短路電流為200A。試整定保護裝置KA2的動作電流和動作時間，并檢驗其靈敏度。 解：（3）KA2的靈敏度校驗。KA2保護的線路WL2末端k-2點的兩相短路電流為其最小短路電流，即由此可見，靈敏度滿足要求。 70高壓線路繼電保護 （2）電流速斷保護 電流速斷保護的組成及整定 圖 電流速斷保護的原理圖 若帶時限的過電流保護動作時間0.50

34、.7s應裝電流速斷保護裝置。定時限過電流保護比較：DL繼電器反時限過電流保護GL繼電器無時間繼電器其電磁元件實現速斷保護71高壓線路繼電保護：電流速斷保護 電流速斷保護的組成及整定 Iqb速斷保護動作電流；Krel可靠系數，對DL系列電流繼電器可取1.21.3， 對GL系列電流繼電器可取1.41.5，Ik.max被保護線路末端的最大（三相）短路電流，避免在后一級速斷保護所保護的線路首端發(fā)生三相短路時，前一級速斷保護誤動作。選擇性保護電流速斷保護的動作時間：電流速斷保護的繼電器動作電流：t1過電流保護動作時間t2速斷保護動作時間t = 0.50.7s72高壓線路繼電保護：電流速斷保護 死區(qū) WL

35、1首端WL1末端圖 線路電流速斷保護的保護區(qū) 實現選擇性保護：電流速斷保護躲過其末端最大（三相）短路電流73 高壓線路繼電保護 ：電流速斷保護 電流速斷保護的“死區(qū)”及其彌補 死區(qū)： 電流速斷保護的動作電流被保護范圍末端的短路電流一段“死區(qū)”不能保護線路的全長彌補： 在裝設電流速斷保護的線路上，必須配備帶時限的過電流保護。（速斷+時限）保護 在電流速斷的保護區(qū)內，速斷保護為主保護，過電流保護為后備保護； 在電流速斷保護死區(qū)內，帶時限過電流保護為基本保護。 74 安裝處（被保護線路首端）在系統(tǒng) 最小運行方式下的兩相短路電流。 電流速斷保護裝置的靈敏度 75例 如圖，某10kV供電線路，保護裝置接

36、線方式為兩相式接線。已知WL2的最大負荷電流為57A，TA1的變比為150/5，TA2的變比為100/5，繼電器均為DL-11/10型電流繼電器。已知KA1已整定，其動作電流為10A，動作時間為1s。 WL2首端k-1點的三相短路電流為500A， WL2末端k-2點的三相短路電流為200A。試整定KA2繼電器的速斷動作電流，并校驗其靈敏度。76高壓線路繼電保護：電流速斷保護 解：（1）速斷電流的整定。電流速斷保護裝置繼電器的動作電流為 （2）校驗保護靈敏由此可見，KA2的速斷保護的靈敏度基本滿足要求。 KA2保護的線路WL2末端k-2點的三相短路電流KA2保護的線路WL2首端k-1點的兩相短路

37、電流77高壓線路繼電保護 3、 單相接地保護 （1）絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出信號 是小電流接地系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置。利用單相接地后出現零序電壓而發(fā)出信號的。接線如圖所示。 P142圖6-19。圖 絕緣監(jiān)察裝置原理圖 TV二次側：星形，測各相對地電壓輔助二次側：開口三角形，反映單相接地時的零序電壓78高壓線路繼電保護：單相接地保護 （2）零序電流保護裝置發(fā)信號 跳閘 在三相對稱運行以及三相和兩相短路時，二次側三相電路電流矢量和為零，即沒有零序電流，繼電器不動作。 當發(fā)生單相接地時，有零序電流通過，使繼電器動作并發(fā)出信號。 圖 單相接地保護的零序電流互感器1-零序電流互感器 2-電纜 3-接地線 4-電纜頭

38、 KA-電流繼電器 圖 由三個電流互感器構成的零序電流過濾器 79高壓線路繼電保護 4、線路的過負荷保護 圖 線路的過負荷保護線路圖 式中 Ic所保護線路的計算電流。 動作時間：一般為1015s.動作電流整定： 801變壓器易產生的故障和不正常工作狀態(tài) 變壓器故障及不正常工作狀態(tài)變壓器故障不正常工作狀態(tài)內部故障線圈的相間短路、匝間或層間短路、單相接地短路燒壞鐵心等。 外部故障套管及引出線上的短路和接地。過負荷溫升過高油面下降超過了允許程度 8.4.4電力變壓器的繼電保護81 電力變壓器的繼電保護 2變壓器的保護裝置 根據長期的運行經驗和有關的規(guī)定，對于高壓側為610kV的建筑物變電所主變壓器應

39、裝設以下幾種保護裝置：（1）帶時限的過電流保護裝置。（2）電流速斷保護裝置。（3）過負荷保護裝置。（4）溫度保護裝置。（5）瓦斯保護裝置。82 變壓器的繼電保護 動作電流整定 ： IL.max(1.53)I1N.T ；I1N.T變壓器一次側額定電流。 動作時間：動作時間可整定為最小值（0.5s）。 靈敏度： 按變壓器低壓側母線在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路電流換算到高壓側來校驗，要求Sp1.5 。 3變壓器的過電流保護 變壓器與線路的過電流（帶時限）保護：組成、原理完全相同。電流繼電器、脫扣器、定時限、反時限或P14683 變壓器的繼電保護 4變壓器的電流速斷保護 主要是對變壓器的內部故障，

40、如相間短路等進行保護。 動作電流整定計算公式 Ik.max變壓器低壓側母線的三相短路電流換算到高壓側的電流值。靈敏度 按保護裝置安裝處（高壓側）在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流值來校驗。要求Sp1.5。 84 變壓器的繼電保護 5變壓器的過負荷保護 動作電流整定： I1N.T變壓器一次側的額定電流，動作時間：1015s。 85圖6-35 電力變壓器定時限過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護綜合電路圖 86取 ， ，而 例6-6 某車間變電所裝有一臺10/0.4kV、1000kVA的變壓器。已知變壓器低壓側母線的三相短路電流 kA，高壓側繼電保護用電流互感器變流比為100/5A，繼電器

41、采用GL-15/10型，接成兩相兩繼電器式。試整定該繼電器的動作電流、動作時限和速斷電流倍數。 解： (1) 過電流保護動作電流的整定 故其動作電流 動作電流整定為9A。(2) 過電流保護動作時限的整定 考慮到車間變電所為終端變電所，因此其過電流保護的10倍動作電流的動作時間整定為0.5s。(3) 電流速斷保護速斷電流倍數的整定取 ，而 ，故其速斷電流 因此速斷電流倍數整定為876.變壓器的單相接地短路保護 對變壓器低壓側單相接地短路可采取下列措施之一：三相均帶過電流脫扣器的自動空氣開關低壓側三相裝熔斷器變壓器低壓側中性點引出線上裝設專門的零序電流保護用兩相三繼電器式接線或三相三繼電器式接線的

42、過電流保護。圖 變壓器的零序電流保護原理電路TAN零序電流互感器KA 過電流繼電器88定義：利用故障時產生的不平衡電流來動作。作用：保護變壓器內部及兩側絕緣套管和引出線上的相間短路特點：反應靈敏，動作無限時。保護范圍：變壓器兩側電流互感器安裝地點之間的區(qū)域。7變壓器的差動保護 變壓器的繼電保護 89 變壓器的繼電保護 當變壓器內部發(fā)生輕微故障時，變壓器的油箱內產生的氣體聚集在繼電器的上部，迫使繼電器內油面下降，通過力矩作用使上接點閉合而接通信號回路，這稱之為“輕瓦斯動作”。 當變壓器內部發(fā)生嚴重故障時，產生的大量氣體或強烈的油流將沖擊繼電器內擋板，使下觸點接通跳閘回路，這稱之為“重瓦斯動作”。

43、 如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器內的油也慢慢流盡，先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出信號，接著繼電器的下油杯下降，使斷路器跳閘。8電力變壓器的瓦斯保護 1變壓器油箱 2連通管 3氣體繼電器（瓦斯繼電器）4油枕90 變壓器的繼電保護 瓦斯保護特點：動作快，靈敏度高，結構簡單能反映變壓器油箱內的各種故障不能反映變壓器引出端子以上的故障。 圖 瓦斯保護的原理接線圖 91 變壓器的繼電保護 9保護故障分析實例 某中型工廠新建35kV變電所在運行中發(fā)生多次越級跳閘事故。10kV線路WL1故障（如圖所示），其斷路器跳閘，但同時變壓器過電流保護跳閘，造成10kV母線停電，中斷其他線路的供電。1、經繼電保護人員

44、現場的分析，估計有以下幾種原因引起變壓器過電流保護動作：（1）變壓器過電流保護整定值與下級整定值配合不當；（2）變壓器過電流保護整定值校驗不準，取值過小；（3）WL1線路過電流整定值校驗不準，取值過大；（4）變壓器過電流繼電器線圈并聯接成串聯，致整定值減小一半（5）WL1線路過電流繼電器線圈串聯接成并聯，致整定值增大一倍（6）變壓器過電流時間與WL1線路過電流時間配合不當。 圖 電力線路 929保護故障分析實例 2、為了進一步查明原因，繼電保護人員做了如下的實驗：在變壓器和WL1線路保護柜的電流互感器二次側的試驗端子排處，把兩過電流保護的交流回路串聯起來，再串接WL1的斷路器的主接點。沖擊性地

45、加入可使兩過電流保護動作的電流值。正常的話，WL1的斷路器主接點先動作，斷開試驗交流電源（模擬短路電流），而變壓器的繼電保護裝置達不到動作時間而復位，不會跳閘。但事實上變壓器和WL1的斷路器都動作跳閘。因此判斷問題出在變壓器保護回路的接線上。 經查變壓器保護裝置的二次接線，發(fā)現過電流保護裝置的時間繼電器接點接錯，動作時間縮短，與線路的過電流保護動作時間一樣。因而在線路故障時，變壓器過電流保護和線路過電流保護同時動作，造成越級跳閘母線停電。938.4.5 高壓電動機的繼電保護1、高壓電動機的常見故障和保護配置（1）常見短路故障和不正常工作狀態(tài)主要：定子繞組相間短路、單相接地、電動機過負荷、低電壓

46、，同步電動機失磁、失步等。941、高壓電動機的常見故障和保護配置（2）保護配置相間短路：對2000kW高壓電動機設電流速斷保護對2000kW高壓電動機，或電流速斷保護靈敏度不滿足要求的2000kW高壓電動機設差動保護。過負荷保護對易發(fā)生過負荷的電動機設過負荷保護。接地保護接地電流5A時設接地監(jiān)視裝置；單相接地電流5A設零序電流保護；接地電流10A時，跳閘。低電壓保護對不重要或不允許自啟動的高壓電動機，自動切除該電機952、高壓電動機的過負荷保護和相間短路保護（1）保護用繼電器 一般采用GL型感應式電流繼電器。 不易過負荷的電動機，如風機、水泵的電動機，也可采用DL型電磁式繼電器構成電流速斷保護

47、。（2）接線方式 兩相一繼電器式接線， 當靈敏度不符合要求或2000kW的電動機采用兩相兩繼電器式接線. 高壓電動機的繼電保護電流速斷保護96（3）整定 電動機過負荷保護 動作電流：按躲過電動機的額定電流： 動作時限：應大于電動機的起動時間，一般取1520s。 電動機的電流速斷保護 動作電流：按躲過電動機的最大起動電流整定。 靈敏度校驗：與變壓器電流速斷保護靈敏度校驗相同。高壓電動機的繼電保護Kre1可靠系數，取1.051.1（只發(fā)信號） 1.21.25（減負跳閘）Kre返回系數，取0.85（GL型繼電器）IN.M電動機的額定電流。P154公式（6-44）P154公式（6-45）973、高壓電

48、動機的單相接地保護 單相接地電流5A時，應裝設單相接地保護瞬時動作于跳閘。 動作電流：按躲過其接地電容電流整定。 靈敏度：按電動機發(fā)生單相接地時的接地電容電流校驗高壓電動機的繼電保護零序電流保護裝置988.4.6 610kV電容器的繼電保護 1、 610kV電容器的常見故障和保護設置（1）常見故障和不正常運行狀態(tài)： 電容器組和其專用斷路器連接線上的相間短路、電容器引出線上的相間短路、電容器內部故障、單相接地等。（2） 保護配置：容量400kVar的電容器組，一般用斷路器控制，設電流速斷保護，作相間短路保護。容量400kVar的電容器，一般用帶熔斷器的負荷開關進行控制和保護。對電容器內部故障和引

49、出線短路，一般將電容器分組，每組35只電容器，在每組電容器裝設熔斷器保護。992、電容器的電流速斷保護采用電流脫扣器采用過電流繼電器（帶有短延時的速斷保護）100 動作電流：按躲過電容器投入時的沖擊電流整定，即 靈敏度：按電容器組端子上最小兩相短路電流 校驗 高壓電容器一般采用電壓互感器作放電電阻，不需另設。2、電容器的電流速斷保護Kre1可靠系數，取22.5；IN.C電容器組的額定電流。21018.4.7 微機繼電保護簡介1、配電系統(tǒng)微機保護的現狀和發(fā)展（1）常規(guī)的模擬式繼電保護缺點： 無自診斷功能，元件損壞不能及時發(fā)現，易造成嚴重后果。 動作速度慢，一般超過0.02s。 定值整定和修改不便，準確度不高。 難以實現新的保護原理或算法。