供電工程電氣課件3

第五章供電系統(tǒng)的保護(hù)

及二次接線5.1繼電保護(hù)裝置的概念5.2繼電保護(hù)裝置的操作電源5.3變配電所的二次接線

5.4供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)

5.5電力變壓器的保護(hù)

5.6低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)5.7供電系統(tǒng)的常用自動(dòng)裝置

2022/10/30

第一節(jié)繼電保護(hù)裝置的概念（1）在電氣元件發(fā)生故障時(shí)，有選擇性地作用于斷路器跳閘，將故障元件從供電系統(tǒng)中快速切除。一、繼電保護(hù)裝置的任務(wù)及要求（2）在電氣元件出現(xiàn)異常運(yùn)行工況時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)：

大多數(shù)情況下，不管反應(yīng)哪種物理量，繼電保護(hù)裝置一般由測(cè)量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分構(gòu)成，如下圖所示。

輸入信號(hào)：電流或電壓輸出信號(hào)：報(bào)警或跳閘2022/10/30續(xù)上頁對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求：1．選擇性2．速動(dòng)性3．可靠性4．靈敏度當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只離故障最近的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其它部分仍然正常運(yùn)行在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)盡快地動(dòng)作，切除故障。保護(hù)裝置在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，不應(yīng)拒動(dòng)；而在不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，不應(yīng)誤動(dòng)。表征保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反應(yīng)能力的一個(gè)參數(shù)。過電流保護(hù)裝置的靈敏度用保護(hù)裝置的保護(hù)區(qū)內(nèi)在電力系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式（指電力系統(tǒng)處于短路阻抗為最大而短路電流為最小的狀態(tài)的運(yùn)行方式）時(shí)的最小短路電流Ik.min與保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流（即保護(hù)裝置動(dòng)作電流換算到一次電路的值）Iop.1的比值來表示，這一比值就稱為保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)或靈敏度，即在GB50062-92《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中，對(duì)繼電保護(hù)裝置的靈敏度都有一個(gè)最小值的規(guī)定，

2022/10/30二、保護(hù)繼電器繼電器是一種在其輸入的物理量（電量或非電量）達(dá)到規(guī)定值時(shí)，其電氣輸出電路被接通（導(dǎo)通）或分?jǐn)啵ㄗ钄唷㈥P(guān)斷）的自動(dòng)電器。

續(xù)上頁保護(hù)繼電器的組成元件機(jī)電型電子型微機(jī)型又稱靜態(tài)繼電器，用模擬電子電路及部分?jǐn)?shù)字電子電路構(gòu)成。具有動(dòng)作靈敏、體積小、能耗低、耐震動(dòng)、無機(jī)械慣性等優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)構(gòu)原理有電磁式、感應(yīng)式等。具有簡單可靠、便于維修等優(yōu)點(diǎn)。

又稱數(shù)字式繼電器，是以微處理器（縮寫MPU）為核心組成的新型繼電保護(hù)裝置。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置相比，具有可靠性高、功能齊全、調(diào)試維護(hù)方便、性能價(jià)格比優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)。已成為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

在供電系統(tǒng)中，電流繼電器是保護(hù)裝置中重要的起動(dòng)元件。常用的機(jī)電式電流繼電器分電磁式和感應(yīng)式兩種。2022/10/30續(xù)上頁1．電磁式電流繼電器(KC)

動(dòng)作電流Iop——過電流繼電器線圈中的使繼電器動(dòng)作的最小電流。這種電流繼電器是一種瞬時(shí)繼電器。用電磁式電流繼電器構(gòu)成定時(shí)限過電流保護(hù)裝置時(shí)，還要用到電磁式時(shí)間繼電器(KT)、信號(hào)繼電器(KS)以及中間繼電器(KA)。電磁式電流繼電器的其動(dòng)作特性如圖所示。

返回電流Ire——過電流繼電器線圈中的使繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流。因?yàn)檫@種保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限（由時(shí)間繼電器預(yù)先調(diào)整）與故障電流的大小無關(guān)，是固定的，所以其保護(hù)特性稱為“定時(shí)限特性”。如右圖所示。

2022/10/30續(xù)上頁2．感應(yīng)式電流繼電器(KC)

感應(yīng)式電流繼電器的電流時(shí)間特性曲線如圖所示。當(dāng)繼電器線圈中的電流大到一定數(shù)值時(shí)，其動(dòng)作時(shí)間與通入電流的平方成反比，通入的電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短，這也就是感應(yīng)式電流繼電器的“反時(shí)限特性”，如下圖所示曲線abc，這一特性是其感應(yīng)元件所產(chǎn)生的。當(dāng)繼電器線圈電流進(jìn)一步增大到整定的速斷電流Iqb時(shí)，電磁元件動(dòng)作，使觸點(diǎn)發(fā)生切換，同時(shí)也使信號(hào)牌掉下。很明顯，電磁元件的作用又使感應(yīng)式繼電器兼有“電流速斷特性”，如圖所示bb/d曲線。因此這種電磁元件又稱為電流速斷元件。速斷電流Iqb是指繼電器線圈中的使電流速斷元件動(dòng)作的最小電流。速斷電流與感應(yīng)元件的動(dòng)作電流之比稱速斷電流倍數(shù)nqb。2022/10/30三、繼電保護(hù)裝置的接線形式

繼電保護(hù)裝置的接線形式是指互感器與電流繼電器之間的連接方式，目前常用的有三相三繼電器和兩相兩繼電器兩種，如圖所示。

三相三繼電器式兩相兩繼電器式為了表述繼電器線圈電流Ik與電流互感器二次電流I2的關(guān)系，引入一個(gè)接線系數(shù)KW：2022/10/30第二節(jié)變配電所的操作電源操作電源對(duì)變配電所的安全可靠運(yùn)行起著極為重要的作用，正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)能保證斷路器的合閘和跳閘；事故狀態(tài)下，在母線電壓降低甚至消失時(shí)，應(yīng)能保證繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠地工作，所以要求充分可靠，容量足夠并具有獨(dú)立性。操作電源按其性質(zhì)分，有直流操作電源和交流操作電源兩大類。

變配電所的操作電源是供高壓斷路器控制回路、繼電保護(hù)回路、信號(hào)回路、監(jiān)測(cè)裝置及自動(dòng)化裝置等二次回路所需的工作電源。目前在較重要的中、大型變配電所選用的直流操作電源大多為帶免維護(hù)鉛酸蓄電池或鎘鎳電池組儲(chǔ)能的硅整流電源或高頻開關(guān)電源成套裝置。由于蓄電池組本身是獨(dú)立的化學(xué)能源，因而具有較高的可靠性。一、直流操作電源2022/10/30續(xù)上頁2022/10/30續(xù)上頁小型10kV配變電所一般采用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，且繼電保護(hù)也較簡單，則可以選用交流操作電源，可以從所用變壓器或電壓互感器取得220V電壓源，從電流互感器取得電流源。二、交流操作電源2022/10/30續(xù)上頁當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，交流電壓可能會(huì)大大降低或消失，電壓互感器二次側(cè)電壓也隨之降低或消失，因此，用電壓互感器作交流操作電源只能作為斷路器正常跳合閘以及油浸式變壓器瓦斯保護(hù)或干式變壓器溫度保護(hù)的工作電源。相反，電流互感器對(duì)于短路故障、過負(fù)荷都非常有效，可以它為操作電源來實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)，作用于斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)上的電流脫扣器動(dòng)作，使斷路器自動(dòng)跳閘。通常變電所都采用這種操作方式。去分流跳閘方式目前，也有配變電所采用不間斷電源UPS作為交流操作電源的方案。由于提高了電壓源的可靠性，可采用分勵(lì)脫扣器跳閘的保護(hù)方式，而省去用電流脫扣器跳閘的方式，從而免去交流操作繼電保護(hù)中特有的電流脫扣器可靠性校驗(yàn)和強(qiáng)力切換接點(diǎn)的容量校驗(yàn)，使繼電保護(hù)趨于簡單。2022/10/30第三節(jié)變配電所的二次接線供電系統(tǒng)的二次接線是指用來對(duì)一次接線的運(yùn)行進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)、指示和保護(hù)的電路，亦稱二次回路。

二次接線常用二次接線圖表示，二次接線圖是指用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號(hào)與文字符號(hào)繪制的表示二次回路元件相互連接關(guān)系及其工作原理的電氣簡圖，包括原理電路圖和安裝接線圖。一、概述二次回路按其功能分，有操作電源回路、電氣測(cè)量回路與絕緣監(jiān)視裝置、高壓斷路器的控制和信號(hào)回路、中央信號(hào)裝置、繼電保護(hù)回路以及自動(dòng)化裝置等。二次回路按電源性質(zhì)分直流回路交流回路交流電流回路：由電流互感器供電交流電壓回路：由電壓互感器供電2022/10/30二、電氣測(cè)量回路與絕緣監(jiān)視

目的：為了監(jiān)視供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行。10kV線路電氣測(cè)量儀表電路圖要求：對(duì)電氣測(cè)量儀表，要保證其測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度滿足變配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和計(jì)量的要求，并力求外形美觀，便于觀測(cè)，經(jīng)濟(jì)耐用等。2022/10/30續(xù)上頁下圖是380V電源進(jìn)線回路上裝設(shè)的電氣測(cè)量儀表展開式原理電路圖。2022/10/30續(xù)上頁基于先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理和單片機(jī)技術(shù)的新型數(shù)字式智能表，集測(cè)量、顯示、報(bào)警輸出、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為一體，已逐步在重要的變配電所及其自動(dòng)化工程中得到應(yīng)用。下圖是多功能綜合數(shù)字式智能表的測(cè)量原理電路圖。2022/10/30續(xù)上頁絕緣監(jiān)視裝置是利用系統(tǒng)接地后出現(xiàn)的零序電壓給出信號(hào)。當(dāng)任一回線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，開口三角形處將出現(xiàn)近100V的零序電壓，KV動(dòng)作發(fā)出預(yù)告信號(hào)。2022/10/30三、高壓斷路器的控制和信號(hào)回路高壓斷路器的控制回路是指用控制開關(guān)或遙控命令操作斷路器跳、合閘的回路，它主要取決于斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式和操作電源的類別。信號(hào)回路是用來指示一次系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的二次回路。用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)。用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)。在系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀態(tài)時(shí)或在故障初期發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。信號(hào)按用途分位置信號(hào)事故信號(hào)預(yù)告信號(hào)1）應(yīng)能監(jiān)視控制回路保護(hù)裝置及其跳、合閘回路的完好性。2）合閘或跳閘動(dòng)作完成后，應(yīng)能使命令脈沖解除，即能切斷合閘或跳閘回路。3）應(yīng)能指示斷路器正常合閘和跳閘的位置信號(hào)以及斷路器自動(dòng)合閘和跳閘的指示信號(hào)。

4）應(yīng)有防止斷路器連續(xù)多次跳、合閘的防跳回路。

對(duì)斷路器的控制和信號(hào)回路主要有下列基本要求：2022/10/30續(xù)上頁LW12型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)控制開關(guān)是開關(guān)柜就地控制斷路器跳、合閘的操作元件。常用的控制開關(guān)是用手柄操作的，在手柄轉(zhuǎn)軸上裝有彼此絕緣的系列銅片觸點(diǎn)（動(dòng)觸點(diǎn)），絕緣外殼的內(nèi)壁上裝有固定不動(dòng)的靜觸點(diǎn)。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)觸點(diǎn)盒內(nèi)動(dòng)、靜觸點(diǎn)的通斷狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化。目前用戶變配電所多采用LW12型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)作為控制開關(guān)。

這種控制開關(guān)有六個(gè)位置：兩個(gè)預(yù)備操作位置（“預(yù)備合閘”和“預(yù)備跳閘”）、兩個(gè)操作位置（“合閘”和“跳閘”）、兩個(gè)固定位置（“合閘后”和“跳閘后”）。合閘操作的程序?yàn)椋骸邦A(yù)備合閘”——“合閘”——“合閘后”；跳閘操作的程序?yàn)椋骸邦A(yù)備跳閘”——“跳閘”——“跳閘后”。LW2型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)2022/10/30續(xù)上頁

下面介紹一種采用燈光監(jiān)視就地控制的斷路器控制與信號(hào)回路。此電路多用于中小型變配電所中，斷路器配用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，交流操作電源。1）手動(dòng)儲(chǔ)能合閘采用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器在首次合閘前需先儲(chǔ)足能量，儲(chǔ)能過程為：將主令開關(guān)SAR合上——儲(chǔ)能電機(jī)M通電運(yùn)行——拉伸或壓縮彈簧儲(chǔ)能。到位后，鎖扣扣住彈簧——同時(shí)行程開關(guān)SQT常閉觸點(diǎn)斷開——電機(jī)停車——SQT常開觸點(diǎn)閉合——儲(chǔ)能位置指示燈HW亮，表示合閘彈簧已儲(chǔ)足能量，可以進(jìn)行合閘操作。2022/10/30續(xù)上頁將控制開關(guān)SA手柄旋轉(zhuǎn)至“合閘”位置，觸點(diǎn)SA5－6接通，因SQT3觸點(diǎn)閉合（合閘彈簧儲(chǔ)足能量時(shí)此觸點(diǎn)閉合，接通合閘回路）且斷路器輔助觸點(diǎn)QF1接通，故合閘線圈YC通電（全電壓）動(dòng)作，使合閘彈簧釋放能量，斷路器克服分閘彈簧的反作用力而合閘。合閘動(dòng)作完成后，QF常閉觸點(diǎn)斷開，切斷合閘回路，綠燈HG熄滅，QF常開觸點(diǎn)閉合，紅燈HR亮。2022/10/30續(xù)上頁將控制開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“跳閘”位置，觸點(diǎn)SA7－8接通，因斷路器常開輔助觸點(diǎn)QF閉合，故跳閘線圈YT通電（全電壓）動(dòng)作，使斷路器在分閘彈簧的作用下跳閘。松手后，SA又自動(dòng)回轉(zhuǎn)到“跳閘后”位置。斷路器跳閘動(dòng)作完成后，QF常開觸點(diǎn)返回?cái)嚅_，紅燈HR熄滅，QF常閉觸點(diǎn)返回閉合，綠燈HG亮，表示斷路器處于跳閘狀態(tài)，同時(shí)表明合閘回路完好。2）手動(dòng)跳閘2022/10/30續(xù)上頁當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，出口觸點(diǎn)KA閉合，接通跳閘回路，使跳閘線圈YT通電（全電壓）動(dòng)作，斷路器自動(dòng)跳閘。隨后QF常開觸點(diǎn)斷開，紅燈HR熄滅，QF常閉觸點(diǎn)閉合，綠燈HG亮。為簡化電路，這里未采用閃光信號(hào)表示斷路器自動(dòng)跳閘。3）自動(dòng)跳閘2022/10/30續(xù)上頁斷路器自動(dòng)跳閘后，而控制開關(guān)SA仍處于“合閘后”位置，這種情況稱為“不對(duì)應(yīng)”關(guān)系。在此情況下，事故跳閘信號(hào)回路中的QF常閉觸點(diǎn)閉合，而觸點(diǎn)SA1－2和SA15－16閉合，故事故跳閘信號(hào)回路接通，使中央信號(hào)裝置發(fā)出事故音響信號(hào)。運(yùn)行人員得知事故跳閘信號(hào)后，可將控制開關(guān)SA的手柄位置旋轉(zhuǎn)至“預(yù)備跳閘”“跳閘”“跳閘后”位置，使控制開關(guān)SA與斷路器恢復(fù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，事故信號(hào)立即解除。圖中WDS、WFS為事故信號(hào)小母線。2022/10/30第四節(jié)供電系統(tǒng)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)

按GB50062-92《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)3~66kV電力線路裝設(shè)：相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。

一、帶時(shí)限過電流保護(hù)

1、定時(shí)限過電流保護(hù)

組成：由電磁式繼電器KC、KT、KS構(gòu)成，要求操作電源在動(dòng)作過程中電壓穩(wěn)定可靠。

定時(shí)限就是保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間是按整定的動(dòng)作時(shí)間固定不變的，與故障電流大小無關(guān)；反時(shí)限就是保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與故障電流大小的平方成反比關(guān)系，故障電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短定時(shí)限過電流保護(hù)反時(shí)限過電流保護(hù)（一）帶時(shí)限過電流保護(hù)裝置的構(gòu)成與動(dòng)作原理

2022/10/30續(xù)上頁

原理分析：一次線路AB相間短路,KC1.2起動(dòng);BC相間短路,KC2.3起動(dòng);AC相間短路,KC1.3起動(dòng);ABC相間短路KC1.2.3同時(shí)起動(dòng)。2022/10/30續(xù)上頁

原理分析：KC起動(dòng)→KT得電延時(shí)→KT常開閉合→KS得電發(fā)信號(hào)。同時(shí)YT得電動(dòng)作→QF自動(dòng)跳閘.2022/10/30續(xù)上頁

2．反時(shí)限過電流保護(hù)

由GL型電流繼電器組成，原理分析：一次線路ABC相間短路,KC1.2.3同時(shí)起動(dòng);經(jīng)過一定延時(shí)后

→KC常開閉合,KC常閉斷開→因去分流YCT得電動(dòng)作→QF自動(dòng)跳閘.2022/10/30續(xù)上頁（二）動(dòng)作電流的整定

帶時(shí)限的過電流保護(hù)（包括定時(shí)限和反時(shí)限）的動(dòng)作電流IOP的整定原則是：

（1）動(dòng)作電流IOP.1應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流（包括正常過負(fù)荷電流和尖峰電流）IL.max，以免保護(hù)裝置在線路正常運(yùn)行時(shí)誤動(dòng)作。IOP.1>IL.max（2）保護(hù)裝置的返回電流Ire.1也應(yīng)躲過IL..max，否則，保護(hù)裝置還可能發(fā)生誤動(dòng)作。Ire.1>IL.max

2022/10/30續(xù)上頁因保護(hù)裝置的返回系數(shù)Kre=Ire/Iop=Ire.1/Iop.1，所以上式又可寫成繼電保護(hù)的整定最終要在繼電器上調(diào)節(jié)出動(dòng)作值，所以要將一次動(dòng)作電流Iop.1換算到繼電器的動(dòng)作電流Iop。設(shè)電流繼電器所接的電流互感器的變流比為Ki

，保護(hù)裝置的接線系數(shù)為KW，則有Iop=（Iop.1／Ki）KW。

Iop.1>IL.max／Kre引入可靠系數(shù)Krel

，將上式寫成等式，則得到帶時(shí)限過電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流的整定計(jì)算公式為則有

Iop>IL.maxKW/（KiKre）

式中,Krel為可靠系數(shù)，對(duì)

DL型繼電器取1.2，對(duì)

GL型繼電器取1.3；Kre為繼電器返回系數(shù)，用DL型繼電器取0.85，用GL型繼電器取0.8；IL.max為線路上的最大負(fù)荷電流，可取為計(jì)算電流IC的（1.5～3）倍。2022/10/30續(xù)上頁（三）動(dòng)作時(shí)間的整定

△t=0.5s△t=0.7s按“階梯原則”t1

≥t2+

△t2022/10/30續(xù)上頁（四）過電流保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)過電流保護(hù)的保護(hù)靈敏度Sp=Ik.min/Iop.1。對(duì)于線路過電流保護(hù)，Ik.min應(yīng)取被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流。而，因此按規(guī)定過電流保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件為

定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間比較精確，整定簡便，而且不論短路電流大小，動(dòng)作時(shí)間都是一定的，不會(huì)出現(xiàn)因短路電流小動(dòng)作時(shí)間長而延長了故障時(shí)間的問題。但缺點(diǎn)是：所需繼電器多，接線復(fù)雜，對(duì)操作電源的可靠性要求高。而反時(shí)限過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，加之可采用交流操作，因此簡單經(jīng)濟(jì)，故它在中小型用戶供電系統(tǒng)（6～10kV）中得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是：動(dòng)作時(shí)間的整定比較麻煩，而且誤差較大。

2022/10/30二、電流速斷保護(hù)

GB50062一92規(guī)定，在過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間超過0.5～0.7s時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)瞬動(dòng)的電流速斷保護(hù)裝置。

（一）電流速斷保護(hù)的構(gòu)成

電流速斷保護(hù)就是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)，也稱瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。對(duì)于采用DL系列電流繼電器的速斷保護(hù)來說，就相當(dāng)于定時(shí)限過電流保護(hù)中抽去時(shí)間繼電器。

2022/10/30續(xù)上頁2022/10/30續(xù)上頁(二)速斷電流的整定

由于電流速斷保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，無法通過動(dòng)作時(shí)限的配合來實(shí)現(xiàn)前后兩級(jí)保護(hù)的選擇性動(dòng)作，因此只有依靠動(dòng)作電流（速斷電流）的特殊整定來實(shí)現(xiàn)選擇性配合。

因此，電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流（速斷電流）Iqb應(yīng)躲過它所保護(hù)的線路末端的三相短路電流，其整定計(jì)算公式是：式中，Krel為可靠系數(shù)，對(duì)DL型繼電器取1.2～1.3；對(duì)GL型繼電器取1.4～1.5。2022/10/30續(xù)上頁電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長，存在保護(hù)“死區(qū)”。

（三）電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”問題

在電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”內(nèi)，一般由帶時(shí)限的過電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。2022/10/30續(xù)上頁（四）電流速斷保護(hù)的靈敏度電流速斷保護(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為最小短路電流Ik.min來檢驗(yàn)。因此電流速斷保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件為對(duì)于較短的10kV配電線路，則上級(jí)線路速斷保護(hù)的靈敏度往往不夠，此時(shí)應(yīng)采用帶有一定時(shí)限（0.5s）的延時(shí)電流速斷保護(hù)來代替瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。由于有了0.5s的延時(shí)，因此其動(dòng)作電流不需躲過它所保護(hù)的線路末端的三相短路電流，而只需大于下級(jí)線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流，即可獲得保護(hù)的選擇性。由于動(dòng)作電流的減小，因而延時(shí)電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路全長。延時(shí)電流速斷保護(hù)的原理電路與定時(shí)限過電流保護(hù)相同，只是，時(shí)間繼電器的整定值為0.5s。

2022/10/30某10kV配電所的進(jìn)出線如圖所示，進(jìn)線WL1和饋線WL2均配有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)(其中WL1所配為延時(shí)電流速斷保護(hù))，均采用三相三繼電器式接線，其電流繼電器均為DL-31／10型，直流操作。已知TA1的變流比為100／5A，TA2的變流比為50／5A。KC1已經(jīng)整定，其動(dòng)作電流為7A，動(dòng)作時(shí)間為1.0s。WL2的計(jì)算電流為28A，WL2首端k-1點(diǎn)的三相短路電流為500A，其末端k-2點(diǎn)的三相短路電流為200A。試整定饋線WL2的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，并檢驗(yàn)其靈敏度。例題12022/10/30續(xù)上頁

解：1．整定KC2的保護(hù)動(dòng)作電流選用DL-31/10型繼電器，動(dòng)作電流整定為8A。

取IL.max=2Ic=2×28A=56A，Krel=1.2，Kre=0.85，Ki=50／5=10，故2．整定KC2的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間3．檢驗(yàn)KC2的保護(hù)靈敏度

KC1、KC2均為定時(shí)限過電流保護(hù)，而KC1的動(dòng)作時(shí)間已整定為1.0s，故KC2的動(dòng)作時(shí)間可整定為0.5s。WL2末端k-2點(diǎn)的兩相短路電流為其最小短路電流，即

因此,KC2的保護(hù)靈敏度為

滿足要求。

2022/10/30續(xù)上頁

4．整定KC2的速斷電流Iqb5．KA2電流速斷保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn)故KC2的電流速斷保護(hù)靈敏度為

滿足要求。

Ik.min取WL2首端k-1點(diǎn)的兩相短路電流，即電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流（速斷電流）Iqb應(yīng)躲過它所保護(hù)的線路末端的三相短路電流，即

2022/10/30三、單相接地保護(hù)（一）小電流接地系統(tǒng)的特點(diǎn)簡述

在小接地電流的電力系統(tǒng)中，若發(fā)生單相接地故障時(shí)，只有很小的接地電容電流（也稱零序電流），而線電壓不變，因此可暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。但是，由于非故障相的對(duì)地電壓要升高為正常時(shí)對(duì)地電壓的倍，因此對(duì)線路絕緣是一種威脅，如果長此下去，可能引起非故障相的對(duì)地絕緣擊穿而導(dǎo)致兩相接地短路，這將引起開關(guān)跳閘，線路停電。

單相接地保護(hù)有零序電壓保護(hù)和零序電流保護(hù)兩種。（二）零序電壓保護(hù)

這種保護(hù)裝置是利用系統(tǒng)接地后出現(xiàn)的零序電壓而動(dòng)作的。它是在變配電所的母線上安裝絕緣監(jiān)視裝置來監(jiān)視電力線路的對(duì)地絕緣，其基本原理已講過。零序電壓保護(hù)簡單經(jīng)濟(jì)，但沒有選擇性，值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，就要依次斷開各條線路來尋找。

2022/10/30續(xù)上頁零序電流保護(hù)是利用單相接地故障線路的零序電流較非故障線路大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性地跳閘或發(fā)出信號(hào)。對(duì)架空線路采用圖a的零序電流過濾器，它是由三個(gè)同型號(hào)規(guī)格的電流互感器同極性并聯(lián)所組成的。對(duì)電纜線路采用圖b的零序電流互感器。零序電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在其環(huán)形鐵心上繞二次繞組，采用環(huán)氧澆注絕緣。a零序電流過濾器b零序電流互感器（三）零序電流保護(hù)1．零序電流保護(hù)的基本原理2022/10/30續(xù)上頁流經(jīng)非故障線路WL2、WL3的零序電流為其對(duì)地電容電流，其方向均為由母線指向線路；而流經(jīng)故障線路WL1的零序電流則是接地故障電流，即為非故障線路對(duì)地電容電流之和,其方向均為由線路指向母線。2022/10/30續(xù)上頁2．零序電流保護(hù)的整定當(dāng)供電系統(tǒng)某一線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，其它線路上都會(huì)出現(xiàn)不平衡的電容電流，而這些線路因本身是正常的，其接地保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作，因此單相接地保護(hù)的動(dòng)作電流Iop（E）應(yīng)該躲過在其它線路上發(fā)生單相接地時(shí)在本線路上引起的電容電流IC，即單相接地保護(hù)動(dòng)作電流的整定計(jì)算公式為式中，Krel為可靠系數(shù)，保護(hù)裝置不帶時(shí)限時(shí)，取為4～5，以躲過被保護(hù)線路發(fā)生兩相短路時(shí)所出現(xiàn)的不平衡電流；保護(hù)裝置帶時(shí)限時(shí)，取為1.5～2，這時(shí)接地保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比相間短路的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)△t，以保證選擇性。單相接地的零序電流保護(hù)的靈敏度，應(yīng)按被保護(hù)線路末端發(fā)生單相接地故障時(shí)流過接地線的不平衡電流作為最小故障電流來檢驗(yàn):

2022/10/30第五節(jié)電力變壓器的繼電保護(hù)

（一）電力變壓器常見故障與保護(hù)設(shè)置

根據(jù)變壓器的故障種類及不正常運(yùn)行狀態(tài)，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù):（1）電流速斷保護(hù)或差動(dòng)保護(hù)它能反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障和引出線的相間短路，瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。（2）過電流保護(hù)它能反應(yīng)變壓器外部短路而引起的過電流，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘，可作為上述保護(hù)的后備保護(hù)。（3）中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地保護(hù)它能反應(yīng)變壓器中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。（4）過負(fù)荷保護(hù)它能反應(yīng)過負(fù)荷而引起的過電流，一般作用于信號(hào)。（6）溫度信號(hào)它能反應(yīng)變壓器溫度升高和油冷卻系統(tǒng)的故障。（5）瓦斯保護(hù)它能反應(yīng)油浸式變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。一、電力變壓器故障分析與保護(hù)設(shè)置原則2022/10/30續(xù)上頁（二）電力變壓器二次側(cè)故障在一次側(cè)引起的故障電流分布

三相短路兩相短路單相短路Yyn0聯(lián)結(jié)K——變壓器變比（相電壓比＝K）2022/10/30續(xù)上頁三相短路兩相短路單相短路Dyn11聯(lián)結(jié)K——變壓器變比（相電壓比＝）2022/10/30二、過電流保護(hù)與電流速斷保護(hù)

（一）過電流保護(hù)變壓器過電流保護(hù)的組成、原理與線路過電流保護(hù)的組成、原理完全相同。

其動(dòng)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。但是對(duì)6～10kV降壓變電所（電力系統(tǒng)的終端變電所），其動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值（0.5s）。變壓器過電流保護(hù)的靈敏度，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)穿越電流值來檢驗(yàn)，要求Sp＞1.5。

（二）電流速斷保護(hù)

變壓器的電流速斷保護(hù)的組成、原理與線路的電流速斷保護(hù)完全相同。

變壓器電流速斷保護(hù)的速斷電流按躲過低壓母線三相短路電流周期分量有效值來整定。變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度，按保護(hù)裝置裝設(shè)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來檢驗(yàn)，要求Sp＞1.5。

2022/10/30對(duì)Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器，由于其低壓側(cè)單相短路電流較大，可利用高壓側(cè)的過電流保護(hù)裝置兼作低壓側(cè)的單相接地保護(hù)，但須校驗(yàn)其動(dòng)作靈敏度。而對(duì)Yyn0變壓器，由于其低壓側(cè)單相接地短路電流較小，高壓側(cè)的過電流保護(hù)裝置的靈敏度達(dá)不到要求，需要在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)零序電流保護(hù)，如右圖所示。

零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流Iop（0）按躲過變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來整定。零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)問一般取0.5～0.7s。

三、變壓器低壓側(cè)的單相接地保護(hù)2022/10/30

一臺(tái)10／0.4kV、Dyn11聯(lián)結(jié)的S9－1000型配電變壓器配置有由GL-15型電流繼電器組成的反時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)，采用三相三繼電器式接線和交流去分流跳閘操作。保護(hù)所連接的電流互感器變流比為150／5A。變壓器高壓側(cè)的三相短路電流，低壓母線的三相短路電流，單相短路電流。試整定反時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，并檢驗(yàn)其靈敏度，并問能否兼作低壓側(cè)的單相接地保護(hù)。（變壓器的IL.max可取為2INT1）例題2：解：1.反時(shí)限過電流保護(hù)

（1）整定動(dòng)作電流

取Krel=1.3，Kre=0.8，Ki=150／5=30，故動(dòng)作電流選用GL-15/10型繼電器，動(dòng)作電流整定為7A。

變壓器的最大負(fù)荷電流2022/10/30續(xù)上頁（2）檢驗(yàn)靈敏度反時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏度為

滿足要求。

變壓器低壓母線兩相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值為（3）校驗(yàn)?zāi)芊窦孀鞯蛪簜?cè)的單相接地保護(hù)保護(hù)靈敏度為

由此可見，Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器反時(shí)限過電流保護(hù)能滿足低壓側(cè)單相接地保護(hù)靈敏度的要求。

變壓器低壓母線單相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值為2022/10/30續(xù)上頁2．電流速斷保護(hù)（1）整定速斷電流電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流（速斷電流）為（2）檢驗(yàn)靈敏度滿足要求。

速斷電流倍數(shù)變壓器高壓側(cè)的兩相短路電流保護(hù)靈敏度為

變壓器低壓母線三相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值為

2022/10/30四、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)

（一）油浸式變壓器的瓦斯保護(hù)與溫度保護(hù)

瓦斯保護(hù)又稱氣體繼電保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的保護(hù)裝置。按GB50062—92規(guī)定，800kVA及以上的一般油浸式變壓器和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)。五、瓦斯保護(hù)與溫度保護(hù)瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，利用油浸式電力變壓器內(nèi)部故障時(shí)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行工作。它有兩個(gè)觸點(diǎn)：一個(gè)是“輕瓦斯觸點(diǎn)”，另一個(gè)是“重瓦斯觸點(diǎn)”。在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，氣體繼電器兩對(duì)觸點(diǎn)都是斷開的。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，“輕瓦斯觸點(diǎn)”接通。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，“重瓦斯觸點(diǎn)”接通。如果變壓器油箱漏油，“輕瓦斯觸點(diǎn)”與“重瓦斯觸點(diǎn)”會(huì)先后接通。規(guī)范還規(guī)定容量在1000kVA及以上的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)。通常采用一個(gè)溫度繼電器安裝在變壓器的油箱壁上來測(cè)量油箱溫度，當(dāng)油箱溫度超過允許值時(shí)，溫度繼電器的觸點(diǎn)接通，去觸發(fā)信號(hào)裝置發(fā)出預(yù)告信號(hào)。2022/10/30續(xù)上頁變壓器瓦斯保護(hù)與溫度保護(hù)的接線圖

2022/10/30續(xù)上頁（二）干式變壓器的溫度保護(hù)

溫度保護(hù)是保護(hù)干式變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護(hù)裝置。干式變壓器的溫度保護(hù)分為溫度顯示和溫度控制兩部分。

溫顯系統(tǒng)通過預(yù)埋在低壓繞組只的熱敏電阻（如pt100）測(cè)取溫度信號(hào)，直觀顯示各相繞組溫度，并可帶計(jì)算機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控。

溫控系統(tǒng)通過預(yù)埋在低壓繞組中的測(cè)溫元件（如PTC）測(cè)取溫度信號(hào)，并根據(jù)繞組溫度，控制冷卻風(fēng)機(jī)的運(yùn)行（若為強(qiáng)迫風(fēng)冷變壓器），發(fā)出超溫報(bào)警信號(hào)，直至發(fā)出超高溫跳閘信號(hào)。2022/10/30續(xù)上頁干式變壓器溫度保護(hù)的接線圖

2022/10/30六、差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)利用故障時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流來動(dòng)作，保護(hù)靈敏度很高，而且動(dòng)作迅速。（一）差動(dòng)保護(hù)的基本原理

變壓器的差動(dòng)保護(hù)區(qū)在變壓器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間。如右圖所示。變壓器差動(dòng)保護(hù)是利用保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流在差動(dòng)回路（即差動(dòng)保護(hù)中連接繼電器的回路）中引起的不平衡電流Idsq（=I1/－I2/）動(dòng)作的一種保護(hù)。2022/10/30續(xù)上頁

（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流及其減小措施1．由變壓器接線而引起的不平衡電流及其消除措施

2022/10/30續(xù)上頁2．由兩側(cè)電流互感器變流比選擇而引起的不平衡電流及其消除措施

為消除這一不平衡電流，可以在互感器二次回路接入自耦電流互感器來進(jìn)行平衡，或利用速飽和電流互感器中的或?qū)ｉT的差動(dòng)繼電器中的平衡線圈來實(shí)現(xiàn)平衡，消除不平衡電流。3．由變壓器勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流及其減小措施

正常運(yùn)行時(shí)，變壓器的勵(lì)磁電流很小，一般不超過額定電流的2％～10％。當(dāng)變壓器空載投人時(shí)，其電源側(cè)將流過數(shù)值很大的勵(lì)磁電流，即勵(lì)磁涌流。其變化曲線如下圖所示。此外，在變壓器正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，由于變壓器兩側(cè)電流互感器的型式和特性不同，因而也在差動(dòng)回路中產(chǎn)生不平衡電流。變壓器分接頭電壓的改變，改變了變壓器的電壓比，而電流互感器的變流比不可能相應(yīng)改變，從而破壞了差動(dòng)回路中原有的電流平衡狀態(tài)，也會(huì)產(chǎn)生新的不平衡電流……總之，產(chǎn)生不平衡電流的因素很多，不可能完全消除，而只能設(shè)法使之減小到最小值。

2022/10/30續(xù)上頁勵(lì)磁涌流有下列特點(diǎn)：（1）含有的非周期分量幅值很大，常使勵(lì)磁涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)；（2）含有大量的高次諧波，尤其是二次諧波可達(dá)到15％以上；（3）波形間有明顯的間斷。2022/10/30第六節(jié)低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)

為在發(fā)生電氣故障時(shí)，防止人身間接電擊、電氣線路損壞和電氣火災(zāi)，低壓配電線路應(yīng)按要求裝設(shè)短路保護(hù)、過負(fù)載保護(hù)和接地故障保護(hù)，保護(hù)電器應(yīng)能在故障造成危害之前切斷供電電源。配電線路采用的上下級(jí)保護(hù)電器，其動(dòng)作應(yīng)具有選擇性；各級(jí)之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合。但對(duì)于非重要負(fù)荷的保護(hù)電器，可采用無選擇性切斷。

1．對(duì)短路保護(hù)電器動(dòng)作特性的要求

（1）保護(hù)電器的動(dòng)作應(yīng)及時(shí)可靠，以保證絕緣導(dǎo)線或電纜的熱穩(wěn)定滿足要求。（2）保護(hù)電器一般采用斷路器或熔斷器，其分?jǐn)嗄芰?yīng)大于安裝處的預(yù)期最大短路電流。(一)短路保護(hù)

一、低壓配電線路的保護(hù)設(shè)置及要求（3）保護(hù)電器應(yīng)有足夠的靈敏度，應(yīng)能切除線路末端發(fā)生的最小形式的短路故障。2022/10/30續(xù)上頁

2．短路保護(hù)電器的裝設(shè)

（1）保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè)在每回線路的電源側(cè)、線路的分支處和線路載流量減小處(包括導(dǎo)線截面減小或?qū)w類型、敷設(shè)方式和環(huán)境條件改變等導(dǎo)致的載流量減小)。

（2）保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè)在低壓配電線路的各相上。當(dāng)N線的截面與相線相同，或雖小于相線但已能為相線上的保護(hù)電器所保護(hù)時(shí)，不需為N線設(shè)置保護(hù)；當(dāng)N線不能被相線保護(hù)電器所保護(hù)時(shí)，則應(yīng)為N線設(shè)置保護(hù)。

對(duì)N線的保護(hù)要求如下：①一般不需將N線斷開；②若需要斷開N線時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)能同時(shí)切斷相線和N線的保護(hù)電器；③裝設(shè)剩余電流動(dòng)作的保護(hù)電器時(shí)，應(yīng)將其所保護(hù)回路的所有帶電導(dǎo)線斷開。④在TN系統(tǒng)中，嚴(yán)禁斷開PEN線，不得裝設(shè)斷開PEN線的任何電器。當(dāng)需要為PEN線設(shè)置保護(hù)時(shí)，只能斷開有關(guān)的相線回路。2022/10/30續(xù)上頁

(二)過負(fù)載保護(hù)

配電線路短時(shí)間的過負(fù)載（如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)）并不對(duì)線路造成損害。長時(shí)間不大的過負(fù)載將對(duì)線路的絕緣、接頭、端子造成損壞。嚴(yán)重的過負(fù)載（例如過負(fù)載100％）將使絕緣在短時(shí)間內(nèi)軟化變形，介質(zhì)損耗增大，耐壓水平下降，最后導(dǎo)致短路。過負(fù)載保護(hù)的目的在于防止后一種情況的發(fā)生。

1．對(duì)過負(fù)載保護(hù)電器動(dòng)作特性的要求（1）過負(fù)載保護(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)脫扣器等。

（2）如果過負(fù)載保護(hù)電器不用于切斷短路故障，而電源側(cè)已有短路保護(hù)電器時(shí)，則分?jǐn)嗄芰傻陀陔娖靼惭b處的預(yù)期短路電流值，但短時(shí)耐受電流應(yīng)大于預(yù)期短路電流，即應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性。

（3）突然斷電將導(dǎo)致比因過載而造成的損失更大的線路時(shí)，如消防水泵、消防電梯等線路，其過負(fù)載保護(hù)應(yīng)作用于信號(hào)，而不應(yīng)作用于切斷電路。2022/10/30續(xù)上頁附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性

2．過負(fù)載保護(hù)電器的裝設(shè)

一般配電線路均應(yīng)裝設(shè)過負(fù)載保護(hù)電器，裝設(shè)位置與要求與短路保護(hù)電器相同。但對(duì)不可能發(fā)生過負(fù)載的線路，可不裝設(shè)過負(fù)載保護(hù)。

(三)接地故障保護(hù)

接地故障是指低壓配電系統(tǒng)中的相線對(duì)地或與地有聯(lián)系的導(dǎo)電體之間的短路，包括相線與大地、PE線、PEN線、電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分、裝置外可導(dǎo)電部分（如建筑物金屬構(gòu)件、金屬管道、結(jié)構(gòu)鋼筋等）之間的短路。

接地故障的危害很大。接地故障會(huì)產(chǎn)生故障電流，且其大小又與低壓配電系統(tǒng)的接地型式和故障回路的阻抗有關(guān)，比較復(fù)雜；不僅如此，故障設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分對(duì)地和裝置外可導(dǎo)電部分之間存在故障電壓，此電壓可使人身遭受電擊，也可因?qū)Φ氐碾娀』蚧鸹ㄒ鸹馂?zāi)或爆炸，造成嚴(yán)重生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，配電線路應(yīng)設(shè)置接地故障保護(hù)電器，同時(shí)還應(yīng)采取保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié)等措施。2022/10/30續(xù)上頁TN系統(tǒng)配電線路接地故障保護(hù)電器的動(dòng)作特性應(yīng)符合下式要求：

ZsIa≤U0式中，Zs是接地故障回路的阻抗（Ω）；Ia是保證保護(hù)電器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（見下表）自動(dòng)切斷故障回路的電流（A）；U0是相線對(duì)地標(biāo)稱電壓（V）。表TN系統(tǒng)允許最大切斷接地故障回路時(shí)間

回

路

類

別允許最大切斷故障回路時(shí)間/s配電線路或給固定式電氣設(shè)備供電的末端回路5插座回路或給手握式、移動(dòng)式電氣設(shè)備供電的末端回路0.4注：1.5s的切斷時(shí)間考慮了防電氣火災(zāi)以及電氣設(shè)備和線路的熱穩(wěn)定要求，也考慮了躲開大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間和故障電流小時(shí)保護(hù)電器動(dòng)作時(shí)間長等因素。2.0.4s的切斷時(shí)間考慮了總等電位聯(lián)結(jié)的作用、相線與保護(hù)線不同截面以及電源電壓±10％偏差變化等因素。

TN系統(tǒng)配電線路的接地故障電流一般較大（有時(shí)接近單相短路電流），因此宜先采用過電流保護(hù)電器（如熔斷器、斷路器）兼作接地故障保護(hù)，但其動(dòng)作特性及動(dòng)作時(shí)間必須符合上述要求。

2022/10/30二、低壓熔斷器的選擇

附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性(一)熔體額定電流的確定

熔體額定電流的選擇應(yīng)保證在正常工作電流和起動(dòng)尖峰電流下不誤動(dòng)作，并按故障電流校驗(yàn)靈敏度。

1．按正常工作電流選擇一般配電線路的熔體額定電流In應(yīng)不小于線路的計(jì)算電流IC，即

In≥IC

2．按起動(dòng)尖峰電流選擇一般配電線路的熔體電流按下式選?。篒n≥Kr[INM1＋I(xiàn)C(n-1)]式中,

Kr是配電線路熔體電流選擇計(jì)算系數(shù)，取決于線路上最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)情況、最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流INM1與除這臺(tái)電動(dòng)機(jī)以外的線路計(jì)算電流IC(n-1)的比值及熔斷器的時(shí)間電流特性，其值見下表。INM1/IC(n-1)<11>1Kr1.11.151.22022/10/30續(xù)上頁附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性

3．保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn)為了保證熔斷器在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生最輕微的短路故障時(shí)能可靠地熔斷，熔斷器保護(hù)的靈敏度必須滿足下列條件：（二）熔斷器(支持件)額定電流的確定熔斷器的額定電流IN應(yīng)不小于它所安裝的熔體額定電流In，即

IN≥In

（三）熔斷器分?jǐn)嗄芰πｒ?yàn)低壓限流熔斷器由于能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前滅弧，因此應(yīng)滿足下列條件：

Ioc≥I"(3)式中,

Ioc為熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏?；I"(3)為熔斷器安裝地點(diǎn)的三相次暫態(tài)短路電流（有效值）。

2022/10/30續(xù)上頁(四)熔斷器保護(hù)與線路的配合為了不致發(fā)生因線路過負(fù)荷或短路而引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱甚至起燃而熔斷器熔體不熔斷的事故，熔斷器保護(hù)必須與線路相配合。

1.過負(fù)荷保護(hù)配合條件

In≤Ial

2.短路保護(hù)配合條件熔斷器應(yīng)能在短路電流對(duì)絕緣導(dǎo)體產(chǎn)生的熱作用造成危害之前切斷短路電流?？赏ㄟ^校驗(yàn)絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定來確定是否配合。短路持續(xù)時(shí)間t可根據(jù)已知短路電流有效值Ik的大小查熔斷器的時(shí)間電流特性曲線得到。當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間小于0.1s時(shí)，應(yīng)按式C2A2＞I2t校驗(yàn)，I2t值可從熔斷器的技術(shù)參數(shù)中查到。C為導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)2022/10/30

有一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，其額定電壓為380V，額定容量為55kW，額定電流為103A，起動(dòng)電流倍數(shù)為7，起動(dòng)時(shí)間小于3s?，F(xiàn)擬采用BV－3×50型絕緣導(dǎo)線穿鋼管敷設(shè)，環(huán)境溫度為25℃，采用NT1型熔斷器作短路保護(hù)。已知三相短路電流最大可達(dá)8kA，單相短路電流可達(dá)1.5kA。試選擇熔斷器及其熔體額定電流，并校驗(yàn)其與導(dǎo)線的配合。

例題3附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性

解：（1）選擇熔體及熔斷器的額定電流

（2）校驗(yàn)熔斷器的分?jǐn)嗄芰?/p>

查附錄表

得NT1-250型熔斷器的Ioc=120kA>I"(3)=8kA，故此熔斷器滿足斷流要求。

按滿足In≥Ic=103A條件，由起動(dòng)電流7×103A=721A和起動(dòng)時(shí)間小于3s查附錄表，得NT1型熔斷器In＝160A的熔體最大允許通過1000A的起動(dòng)電流，In＝125A的熔體最大允許通過680A的起動(dòng)電流。故應(yīng)選用In＝160A的熔體，熔斷器型號(hào)為NT1-250，熔斷器額定電流IN=250A。

2022/10/30續(xù)上頁附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性（3）校驗(yàn)熔斷器的保護(hù)靈敏度該熔斷器也滿足5s內(nèi)切斷故障電路的保護(hù)靈敏度要求。

（4）校驗(yàn)熔斷器保護(hù)與導(dǎo)線的配合

根據(jù)NT1-250型熔斷器的時(shí)間電流曲線，當(dāng)Ik=1500A，t=0.6s，聚氯乙稀絕緣熱穩(wěn)定系數(shù)C＝115，得滿足短路熱穩(wěn)定配合條件

2022/10/30續(xù)上頁附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性NT系列高分?jǐn)嗳蹟嗥鞯臅r(shí)間電流曲線

2022/10/30三、低壓斷路器的選擇

（一）斷路器額定電流的確定斷路器的額定電流Inm應(yīng)不小于它所安裝的脫扣器額定電流In，即Inm

≥In（二）長延時(shí)脫扣動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定長延時(shí)過電流脫扣器主要用來作過負(fù)荷保護(hù)，因此其動(dòng)作電流Ir1

，應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流Ic，即滿足下列條件：

Ir1≥K1Ic式中，K1是計(jì)及脫扣器動(dòng)作誤差后的可靠系數(shù)，一般取1.1，對(duì)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)回路取1.2。過電流脫扣器的額定電流In應(yīng)不小于線路的計(jì)算電流Ic，即In≥Ic

長延時(shí)過電流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)躲過允許過負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間，其動(dòng)作特性通常為反時(shí)限，即過負(fù)荷電流越大，其動(dòng)作時(shí)間越短，一般動(dòng)作時(shí)間可達(dá)1～2h。對(duì)電動(dòng)機(jī)回路，應(yīng)選用電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器，以使其與電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性相匹配。2022/10/30續(xù)上頁附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性(三)短延時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定短延時(shí)過電流脫扣器的動(dòng)作電流Ir2

應(yīng)躲過線路短時(shí)出現(xiàn)的尖峰電流Ipk，即Ir2≥K2Ipk

式中，K2是可靠系數(shù)，一般取1.2。

短延時(shí)過電流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間有0.1s、0.2s、0.3s和0.4s等級(jí)，應(yīng)按前后保護(hù)裝置保護(hù)選擇性要求來確定。具有短延時(shí)保護(hù)功能的斷路器采用電子式或智能式脫扣器，其動(dòng)作電流與動(dòng)作時(shí)間均可根據(jù)整定計(jì)算值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。(四)瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定斷路器瞬時(shí)過電流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間通常在0.02s以內(nèi)，因此其動(dòng)作電流Ir3應(yīng)躲過線路中包含有最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)全起動(dòng)電流的尖峰電流，即

Ir3

≥K3[I/stm1+Ic(n-1)]式中,

K3是可靠系數(shù)，一般取1.2；I/stm1是線路中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)全起動(dòng)電流，包括起動(dòng)電流周期分量與非周期分量（起動(dòng)后第一個(gè)周期出現(xiàn)的），其值為該電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流周期分量有效值的2倍。2022/10/30續(xù)上頁附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性

(五)斷路器保護(hù)靈敏度校驗(yàn)

為了保證低壓斷路器的瞬時(shí)或短延時(shí)過電流脫扣器在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下在其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生最輕微的短路故障時(shí)能可靠地動(dòng)作，低壓斷路器保護(hù)靈敏度必須滿足條件：

(六)斷路器分?jǐn)嗄芰πｒ?yàn)

①當(dāng)斷路器動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上時(shí)，其額定運(yùn)行分?jǐn)嚯娏鱅cs應(yīng)不小于通過它的最大三相短路電流周期分量有效值，即

②當(dāng)斷路器動(dòng)作時(shí)間在0.02s及以下時(shí)，其額定運(yùn)行分?jǐn)嚯娏鱅cs應(yīng)不小于通過它的最大三相短路沖擊電流，即

2022/10/30續(xù)上頁

(七)斷路器保護(hù)與線路配合

1．過負(fù)荷保護(hù)配合條件

Ir1≤Ial

為了不致發(fā)生因過負(fù)荷或短路引起導(dǎo)線或電纜過熱起燃而低壓斷路器的脫扣器不動(dòng)作的事故，低壓斷路器保護(hù)必須與線路配合。

2．短路保護(hù)配合條件配合條件是否滿足也是通過校驗(yàn)絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定來確定。采用公式當(dāng)采用瞬時(shí)過電流脫扣器作短路保護(hù)時(shí)，由于斷路器瞬時(shí)脫扣全分?jǐn)鄷r(shí)間一般在0.03s以下，因此，應(yīng)按式C2A2＞I2t校驗(yàn)，I2t值可從斷路器的特性曲線中查到。如果不滿足以上配合要求，則應(yīng)改選脫扣器的動(dòng)作電流，或者適當(dāng)加大絕緣導(dǎo)線和電纜的芯線截面。2022/10/30例題4附錄表38配電用低壓斷路器過電流脫扣器的反時(shí)限動(dòng)作特性解：（1）選擇低壓斷路器及其過電流脫扣器由下表可知，CM1-225/3型配電用低壓斷路器的過電流脫扣器額定電流Ir有225A、200A、180A、160A、140A等級(jí)供選用。根據(jù)In>Ic=160A，故初步選CM1-225/3型低壓斷路器，其In=180A。

有一條380V配電線路，計(jì)算電流Ic=160A，線路中接有一臺(tái)22kW的電動(dòng)機(jī)，額定電流Ir=42A,直接起動(dòng)電流倍數(shù)kst=7；此線路首端的

=8kA，末端

=1.5kA。當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度為+35℃。該線路擬用YJV－0.6/1－3×95＋1×50型電纜橋架敷設(shè)。試選擇此線路上裝設(shè)的低壓斷路器及其過電流脫扣器，并校驗(yàn)其與電纜的配合。型

號(hào)殼架等級(jí)額定電流Inm/A額定電流In/A額定極限短路分?jǐn)嗄芰?有效值)

Ics/kA額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?有效值)

Icu/kACM1-225L225100、125、140、160、180、200、2253525CM1-225M5035CM1-225H80502022/10/30續(xù)上頁（3）檢驗(yàn)低壓斷路器保護(hù)的靈敏度

滿足保護(hù)靈敏度要求。

由附表可知，所選CM1-225/3型斷路器的額定運(yùn)行分?jǐn)嗄芰τ蠰型25kA、M型35kA、H型50kA。選L型Ics=25kA>

=8kA，滿足分?jǐn)嘁蟆?/p>

（2）校驗(yàn)低壓斷路器的斷流能力

該斷路器作為配電線路的過負(fù)載保護(hù)、短路保護(hù)并兼作接地故障保護(hù)，其長延時(shí)脫扣器動(dòng)作電流Ir1=In=180A>Ic=160A

,滿足正常工作條件。瞬時(shí)脫扣器動(dòng)作電流Ir3＝5In或10In，按躲過線路中包含有最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)全起動(dòng)電流的尖峰電流整定，即