工廠供配電技術(shù)電子教案第5章-3課件

5.3電力變壓器的保護(hù)5.3.1電力變壓器保護(hù)裝置的設(shè)置在工廠供電系統(tǒng)中，變壓器占有很重要的地位。因此，提高變壓器工作的可靠性，對(duì)保證工廠安全供電具有非常重要的意義。

5.3電力變壓器的保護(hù)11、變壓器的故障種類供配電系統(tǒng)的電力變壓器有——總降變電所的主變壓器；——車間變電所或建筑物變電所的配電變壓器。電力變壓器的常見故障分短路故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。1、變壓器的故障種類2變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩類?！獌?nèi)部故障主要是變壓器繞組的相間短路、匝間短路和中性點(diǎn)接地側(cè)單相接地短路。內(nèi)部故障是很危險(xiǎn)的，因?yàn)槎搪冯娏鳟a(chǎn)生的電弧不僅會(huì)破壞繞組的絕緣，燒毀鐵心，而且出于絕緣材料和變壓器油受熱分解會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，可能引起變壓器油箱的爆炸?！儔浩髯畛Ｒ姷耐獠抗收希且鼍€絕緣套管的故障。它可能引起引出線相間短路或接地(對(duì)變壓器外完)短路。變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩類。3變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)有過負(fù)荷、變壓器溫度升高及油面下降超過了允許程度等。變壓器的過負(fù)荷和溫度的升高將使絕緣材料迅速老化，絕緣強(qiáng)度降低，影響變壓器的使用壽命外，進(jìn)一步引起其他故障。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)有過負(fù)荷、變壓器溫度升高及油面下降超過42、變壓器的保護(hù)裝置根據(jù)上述可能發(fā)生的故障及不正常工作情況，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)裝置。瓦斯保護(hù)用來防御變壓器的內(nèi)部故障。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，油受熱分解產(chǎn)生氣體或當(dāng)變壓器油面降低時(shí)，瓦斯保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。容量在800KV·A及以上的油浸式變壓器和400kV·A及以上的車間內(nèi)變壓器一般都應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。其中輕瓦斯動(dòng)作于預(yù)告信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳開各電源側(cè)斷路器。2、變壓器的保護(hù)裝置5(2)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來防御變壓器內(nèi)部故障及引出線套管的故障。容量在10000kV·A以上單臺(tái)運(yùn)行的變壓器和容量在6300kV·A及以上并列運(yùn)行的變壓器，都應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。(2)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)6（3）電流速斷保護(hù)用來防御變壓器內(nèi)部故障及引出線套管的故障。容量在10000kv·A以下單臺(tái)運(yùn)行的變壓器和容量在6300kv·A以下并列運(yùn)行的變壓器，一般裝設(shè)電流速斷保護(hù)來代替縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)容量在2000kv·A以上的變壓器．當(dāng)靈敏度不滿足要求時(shí)，應(yīng)改為裝設(shè)縱差保護(hù)。（3）電流速斷保護(hù)用來防御變壓器內(nèi)部故障及引出線套管的故7

(4)過電流保護(hù)用來防變壓器內(nèi)部和外部故障。作為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。帶時(shí)限動(dòng)作于跳開各電源側(cè)斷路器。(5)過負(fù)荷保護(hù)用來防御變壓器因過負(fù)荷引起的過電流。保護(hù)裝置只接在某一相的電路中，一般延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，也可以延時(shí)跳閘，或延時(shí)自動(dòng)減負(fù)荷(無人值守變電所)。(6)單相接地保護(hù)對(duì)低壓側(cè)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)(三相四線制)，當(dāng)高壓側(cè)的保護(hù)靈敏度不滿足要求時(shí)裝設(shè)專門的零序電流保護(hù)。(4)過電流保護(hù)用來防變壓器內(nèi)部和外部故障。作為縱聯(lián)差8對(duì)于高壓側(cè)為6～10kV的車間變電所主變壓器應(yīng)裝設(shè)以下幾種保護(hù)裝置：（1）帶時(shí)限的過電流保護(hù)裝置。變壓器速斷保護(hù)的后備保護(hù)，一般變壓器均應(yīng)裝設(shè)。（2）電流速斷保護(hù)裝置。帶時(shí)限的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于0.5～0.7s均應(yīng)裝設(shè)。（3）瓦斯保護(hù)裝置。變壓器內(nèi)部故障和油面降低時(shí)的保護(hù)裝置。（4）過負(fù)荷保護(hù)裝置（5）溫度保護(hù)裝置對(duì)于高壓側(cè)為6～10kV的車間變電所主變壓器應(yīng)裝設(shè)以下幾種保95.3.2變壓器的繼電保護(hù)繼電保護(hù)多安裝在電源側(cè)，使整個(gè)變壓器處在保護(hù)范圍之內(nèi)。為了擴(kuò)大保護(hù)范圍，安裝的電流互感器應(yīng)盡量靠近高壓斷路器。5.3.2變壓器的繼電保護(hù)101、變壓器的過電流保護(hù)變壓器過電流保護(hù)主要是對(duì)變壓器外部故障進(jìn)行保護(hù)，也可作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)。變壓器過電流保護(hù)的組成、工作原理與線路過電流保護(hù)完全相同，動(dòng)作電流整定計(jì)算公式與線路過申流保護(hù)也基本相同，即

1、變壓器的過電流保護(hù)11

（5-44）式中，I1N為變壓器一次側(cè)額定電流；可靠系數(shù)Kre1、接線系數(shù)Kw、返回系數(shù)Kre同線路過電流保護(hù)；Ki為電流互感器的變比。

12變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定同線路過電流保護(hù)，按“階梯原則”原則整定。變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比二次側(cè)出線過電流保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)Δt。對(duì)車間變電所的變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值（0.5s）。變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定同線路過電流保護(hù)，按“階梯原則13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)生兩相短路電流換算到高壓側(cè)來校驗(yàn)?！?.5

（5-45）式中，為變壓器二次側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流。

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)生兩相短路電流14變壓器過電流保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘，應(yīng)作如下檢查和處理（1）檢查母線及母線上的設(shè)備是否有短路；（2）檢查變壓器及各側(cè)設(shè)備是否短路；（3）檢查低壓側(cè)保護(hù)是否動(dòng)作，各條線路的保護(hù)有無動(dòng)作；（4）確認(rèn)母線無電時(shí)，應(yīng)拉開該母線所帶的線路；（5）如是母線故障，應(yīng)視母線設(shè)置情況，用倒母線或轉(zhuǎn)帶負(fù)荷的方法處理；（6）經(jīng)檢查確認(rèn)是否越級(jí)跳閘，如是，應(yīng)試送變壓器；（7）試送良好，應(yīng)逐路檢查故障線路。變壓器過電流保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘，應(yīng)作如下檢查和處理152、變壓器的電流速斷保護(hù)圖5-29是變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖。定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)均為兩相兩繼電器式接線。當(dāng)過電流保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)，為盡快地切除相間短路故障變壓器，應(yīng)裝設(shè)速斷保護(hù)裝置。2、變壓器的電流速斷保護(hù)16圖5-29變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖圖5-29變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖17變壓器電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，與線路的電流速斷保護(hù)相似，應(yīng)躲過變壓器二次側(cè)母線三相短路時(shí)的最大穿越電流，即（5-46）式中，為變壓器二次側(cè)母線在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流；Kre1為可靠系數(shù)，同線路的電流速斷保護(hù)。

變壓器電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，與線路的電流速斷保護(hù)相似，應(yīng)躲18變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，與線路速斷保護(hù)靈敏度校驗(yàn)一樣，以變壓器一次側(cè)最小兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，即（5-47）

變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，與線路速斷保護(hù)靈敏度校驗(yàn)一樣19變壓器的電流速斷保護(hù)與線路的電流速斷保護(hù)一樣，也有保護(hù)“死區(qū)”，一般只能保護(hù)到變壓器電源側(cè)的部分線圈。因此，電流速斷保護(hù)必須和瓦斯保護(hù)以及過電流保護(hù)互相配合，才能可靠地對(duì)中小容量的變壓器起到保護(hù)作用。變壓器的電流速斷保護(hù)與線路的電流速斷保護(hù)一樣，也有保護(hù)“死區(qū)20必須指出，變壓器在空載投入或短路切除后電壓突然恢復(fù)時(shí)，將有勵(lì)磁涌流流入變壓一次繞組，其初始值可達(dá)變壓器額定電流的6—8倍，但衰減很快，其穩(wěn)定值只占額定電流的2—10％。顯然，當(dāng)流入勵(lì)磁涌流時(shí)，速斷保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作。

必須指出，變壓器在空載投入或短路切除后電壓突然恢復(fù)時(shí)，將有勵(lì)21通常在變壓器開始運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將變壓器空載投入幾次。以檢驗(yàn)按式(5—46)整定的速斷保護(hù)裝置是否動(dòng)作，如果動(dòng)作，應(yīng)將速斷保護(hù)的動(dòng)作電流適當(dāng)增大，直到使速斷保護(hù)不動(dòng)作。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，速斷保護(hù)的動(dòng)作電流只要大于變壓器一次額定電流的3—5倍，即可避免流過勵(lì)磁涌流時(shí)錯(cuò)誤地?cái)嚅_變壓器。

通常在變壓器開始運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將變壓器空載投入幾次。以檢驗(yàn)按式(223、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)變壓器過負(fù)荷保護(hù)的組成、工作原理與線路過負(fù)荷保護(hù)的組成、工作原理完全相同，動(dòng)作電流整定計(jì)算公式與線路過負(fù)荷保護(hù)基本相同，動(dòng)作電流整定按變壓器一次側(cè)額定電流整定，動(dòng)作時(shí)間取1.0～1.5s。3、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)23運(yùn)行中的變壓器發(fā)出過負(fù)荷信號(hào)時(shí)，應(yīng)檢查變壓器各側(cè)電流是否超過規(guī)定值，然后檢查變壓器的軸溫、油位是否正常，同時(shí)將冷卻器全部投入運(yùn)行，及時(shí)掌握過負(fù)荷情況，并按規(guī)定巡視檢查。運(yùn)行中的變壓器發(fā)出過負(fù)荷信號(hào)時(shí)，應(yīng)檢查變壓器各側(cè)電流是否超過244、電力變壓器的瓦斯保護(hù)(1)瓦斯保護(hù)工作原理。瓦斯保護(hù)又稱氣體保護(hù)。氣體保護(hù)是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種主要保護(hù)裝置。氣體保護(hù)裝置主要由氣體繼電器構(gòu)成。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)，電弧的高溫使變壓器油分解為大量的油氣體，氣體保護(hù)就是利用這種氣體來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置。4、電力變壓器的瓦斯保護(hù)25規(guī)定：對(duì)于800kVA及以上的油浸式變壓器以及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)裝置。輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于斷路器跳閘。瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，也稱氣體繼電器，它安裝于變壓器油箱與油枕之間的連通管上，如圖5-30所示。規(guī)定：對(duì)于800kVA及以上的油浸式變壓器以及400kVA及26圖5-30氣體繼電器在變壓器的安裝1—油箱2—聯(lián)通管3—?dú)怏w繼電器4—油枕圖5-30氣體繼電器在變壓器的安裝27為讓變壓器的油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體順利通過與瓦斯繼電器連接的管道流入油枕，應(yīng)保證連通管對(duì)變壓器油箱頂蓋有2％～4％的傾斜度，變壓器安裝應(yīng)取1％～1.5％的傾斜度。為讓變壓器的油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體順利通過與瓦斯繼電器連接的管道流28瓦斯繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種類型，由于浮筒式瓦斯繼電器的接點(diǎn)不夠可靠，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，所以現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是開口杯式。FJ3－80型開口杯式瓦斯繼電器其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-31所示。

瓦斯繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種類型，由于浮筒式瓦斯繼電29圖5-31FJ3－80型開口杯式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖1-蓋；2-容器；3-上油杯；4-永久磁鐵；5-上動(dòng)觸點(diǎn)；6-上靜觸點(diǎn)；7-下油杯；8-永久磁鐵；9-下動(dòng)觸點(diǎn)；10-下靜觸點(diǎn)；11-支架；12-下油杯平衡錘；13-下油杯轉(zhuǎn)軸14-擋板；15-上油杯平衡錘；16-上油杯轉(zhuǎn)軸；17-放氣閥；18-接線盒圖5-31FJ3－80型開口杯式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖30變壓器正常運(yùn)行時(shí)，上開口杯3及下開口杯7都浸在池內(nèi)，均受到浮力。因平衡錘的重量所產(chǎn)生的力矩大于開口杯（包括杯內(nèi)的油重）一側(cè)的力矩，開口杯處于向上傾斜的位置，此時(shí)上、下兩對(duì)觸點(diǎn)都是斷開的。如圖5-32（a）變壓器正常運(yùn)行時(shí)，上開口杯3及下開口杯7都浸在池內(nèi)，均受到浮31圖5-32氣體繼電器工作原理示意圖圖5-32氣體繼電器工作原理示意圖32（2）氣體繼電器工作原理當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體聚集在繼電器的上部，迫使繼電器內(nèi)油面下降，上浮子的開口杯3逐漸露出油面，浮力逐漸減小，上油杯回其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落，這時(shí)上接點(diǎn)閉合而接通信號(hào)回路，這稱之為“輕瓦斯動(dòng)作”。如圖5-32（b）

（2）氣體繼電器工作原理33當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生的大量氣體或強(qiáng)烈的油流將沖擊擋板14，使下開口杯7立刻向下轉(zhuǎn)動(dòng)，使下觸點(diǎn)接通跳閘回路，這稱之為“重瓦斯動(dòng)作”。如圖5-32（c）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生的大量氣體或強(qiáng)烈的油流將沖擊34如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出信號(hào)，接著繼電器的下油杯下降，使斷路器跳閘。如圖5-32（d）如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，先是繼電35（3）變壓器瓦斯保護(hù)的電氣原理圖如圖5-33所示。（3）變壓器瓦斯保護(hù)的電氣原理圖如圖5-33所示。36圖5-33瓦斯保護(hù)的原理接線圖圖5-33瓦斯保護(hù)的原理接線圖37瓦斯保護(hù)動(dòng)作快，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在工廠中使用相當(dāng)廣泛，它能反映變壓器油箱內(nèi)的各種故障，但不能反映變壓器引出端子以上的故障。瓦斯保護(hù)動(dòng)作快，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在工廠中使用相當(dāng)廣泛，它38（4）變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析當(dāng)變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)根據(jù)情況來分析和判斷故障的原因并進(jìn)行處理。分析過程如下所述：①收集瓦斯繼電器內(nèi)的氣體做色譜分析。具體做法如下：可在氣體繼電器頂部打開放氣閥，用干凈的玻璃瓶收集蓄積的氣體（注意：人體不得靠近帶電部分），通過分析氣體性質(zhì)可判斷故障的原因和處理要求，如表5-2所示。（4）變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析39表5-2氣體繼電器動(dòng)作后的氣體分析和處理要求氣體性質(zhì)故障原因處理要求無色、無臭、不可燃變壓器含有空氣允許繼續(xù)運(yùn)行灰白色、有劇臭、可燃紙質(zhì)絕緣物燒毀應(yīng)立即停電檢修黃色、難燃木質(zhì)絕緣部分燒毀應(yīng)停電檢修深灰色或黑色、易燃油內(nèi)閃絡(luò)、油質(zhì)炭化分析油樣，必要時(shí)停電檢修表5-2氣體繼電器動(dòng)作后的氣體分析和處理要求氣體性質(zhì)故障40如無氣體，應(yīng)檢查二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良好；②檢查油位、油溫、油色有無變化；③檢查防爆管是否爆裂噴油；④檢查變壓器外殼有無變形，焊縫是否開裂噴油⑤如果經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常，而確定是因二次回路故障引起誤動(dòng)作時(shí)，可退出瓦斯保護(hù)，投入其他保護(hù)，試送變壓器，并密切監(jiān)視；⑤在瓦斯保護(hù)動(dòng)作原因未查清前，不得合閘送電如無氣體，應(yīng)檢查二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良415、變壓器的差動(dòng)保護(hù)變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù)等各有優(yōu)點(diǎn)和不足之處。過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，切除故障不迅速；電流速斷保護(hù)由于“死區(qū)”的影響使保護(hù)范圍受到限制；瓦斯保護(hù)只能反映變壓器的內(nèi)部故障，而不能保護(hù)變壓器套管和引出線的故障。變壓器的差動(dòng)保護(hù)正是為了解決這一問題而設(shè)置的。5、變壓器的差動(dòng)保護(hù)42（l）變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理變壓器的差動(dòng)保護(hù)由變壓器兩側(cè)的電流互感器和繼電器等構(gòu)成，其原理接線圖如圖5-34所示。差動(dòng)保護(hù)是反映被保護(hù)元件兩側(cè)電流差而動(dòng)作的保護(hù)裝置。將變壓器兩側(cè)的電流互感器按同極性串聯(lián)起來，使繼電器KA跨接在兩連線之間，于是流入電流互感器的電流就是兩側(cè)電流互感器二次繞組電流之差，即IKA＝I1＋I(xiàn)2。若I1＝I2，則IKA＝0。

（l）變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理43在變壓器正常工作或保護(hù)區(qū)域外部短路時(shí)，電流互感器二次側(cè)電流同時(shí)增加，流入繼電器的動(dòng)作電流也是為零，或僅為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流，不平衡電流小于繼電器動(dòng)作電流，故保護(hù)裝置不動(dòng)作，如圖5-34（a）所示。在變壓器正常工作或保護(hù)區(qū)域外部短路時(shí)，電流互感器二次側(cè)電流同44(a)外部故障，保護(hù)不動(dòng)作(b)內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作圖5-34變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理圖(a)外部故障，保護(hù)不動(dòng)作(b)內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作45當(dāng)變壓器在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，在單電源的情況下，I2＝0，流入繼電器回路的電流IKA＝I1，如圖5-33（b）所示。此時(shí)繼電器回路的電流大于其動(dòng)作電流，保護(hù)裝置動(dòng)作，使QF1、QF2同時(shí)跳閘，切除變壓器。當(dāng)變壓器在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，在單電源的情況下，I2＝0，46變壓器差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍是變壓器兩側(cè)電流互感器安裝地點(diǎn)之間的區(qū)域。它可以保護(hù)變壓器內(nèi)部及兩側(cè)絕緣套管和引出線上的相間短路，保護(hù)反應(yīng)靈敏，動(dòng)作無限時(shí)。由于變壓器差動(dòng)保護(hù)具有動(dòng)作迅速、選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，所以在工廠企業(yè)的大、中變電所中應(yīng)用較廣。差動(dòng)保護(hù)還可用于線路和高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。變壓器差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍是變壓器兩側(cè)電流互感器安裝地點(diǎn)之間的47（2）變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘后的檢查和處理：①查變壓器本體有無異常，檢查差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的瓷瓶是否有閃絡(luò)、損壞，引線是否有短路；②如果變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備無明顯故障，應(yīng)檢查繼電保護(hù)及二次回路是否有故障，直流回路是否有兩點(diǎn)接地：（2）變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘后的檢查和處理：48③經(jīng)以上檢查無異常時(shí)，應(yīng)在切除負(fù)荷后立即試送一次，試送后又跳閘，不得再送；④如果是因繼電器或二次回路故障、直流兩點(diǎn)接地造成的誤動(dòng)作，應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)退出運(yùn)行，將變壓器送電后，再處理一、二次回路故障及直流接地；⑤差動(dòng)保護(hù)及重瓦斯保護(hù)同時(shí)動(dòng)作使變壓器跳閘時(shí)，不經(jīng)內(nèi)部檢查和試驗(yàn)，不得將變壓器投入運(yùn)行。③經(jīng)以上檢查無異常時(shí)，應(yīng)在切除負(fù)荷后立即試送一次，試送后又跳496、保護(hù)故障分析實(shí)例某中型工廠新建35kV變電所在運(yùn)行中發(fā)生多次越級(jí)跳閘事故。10kV線路WL1故障（如圖5-35所示），其斷路器跳閘，但同時(shí)變壓器過電流保護(hù)跳閘，造成10kV母線停電，中斷其他線路的供電。6、保護(hù)故障分析實(shí)例50圖5-35電力線路圖5-35電力線路51經(jīng)繼電保護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)的分析，估計(jì)有以下幾種原因引起變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作。（l）變壓器過電流保護(hù)整定值與下級(jí)整定值配合不當(dāng)；（2）變壓器過電流保護(hù)整定值校驗(yàn)不準(zhǔn)，取值過??；（3）WL1線路過電流整定值校驗(yàn)不準(zhǔn)，取值過大；（4）變壓器過電流繼電器線圈井聯(lián)接成串聯(lián)，以致整定值減小一半；（5）WL1線路過電流繼電器線圈串聯(lián)接成并聯(lián)，以致整定值增大一半：（6）變壓器過電流時(shí)間與WL1線路過電流時(shí)間配合不當(dāng)。經(jīng)繼電保護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)的分析，估計(jì)有以下幾種原因引起變壓器過電流52根據(jù)以上可能發(fā)生的原因逐一進(jìn)行檢查、檢驗(yàn)，都正確無誤。為了進(jìn)一步查明原因，繼電保護(hù)人員做了如下的實(shí)驗(yàn)：在變壓器和WL1線路保護(hù)柜的電流互感器二次側(cè)的試驗(yàn)端子排處，把兩過電流保護(hù)的交流回路串聯(lián)起來，再串接WL1的斷路器的主接點(diǎn)。沖擊性地加入可使兩過電流保護(hù)動(dòng)作的電流值。正常的話，WL1的斷路器主接點(diǎn)先動(dòng)作，斷開試驗(yàn)交流電源（模擬短路電流）。而變壓器的繼電保護(hù)裝置達(dá)不到動(dòng)作時(shí)間而復(fù)位，不會(huì)跳閘。

根據(jù)以上可能發(fā)生的原因逐一進(jìn)行檢查、檢驗(yàn)，都正確無誤。為了進(jìn)53但事實(shí)上變壓器和WL1的斷路器都動(dòng)作跳閘。因此判斷問題出在變壓器保護(hù)回路的接線上。經(jīng)查變壓器保護(hù)裝置的二次接線，發(fā)現(xiàn)過電流保護(hù)裝置的時(shí)間繼電器接點(diǎn)接錯(cuò)，動(dòng)作時(shí)間縮短，與線路的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一樣。因而在線路故障時(shí)，變壓器過電流保護(hù)和線路過電流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，造成越級(jí)跳閘母線停電。

但事實(shí)上變壓器和WL1的斷路器都動(dòng)作跳閘。因此判斷問題出在54根據(jù)以上故障分析得出：電氣人員對(duì)任何一套保護(hù)做試驗(yàn)時(shí)，不但要做好各繼電器的檢驗(yàn)，還要認(rèn)真做好整組試驗(yàn)。查二次接線故障時(shí)，要把控制、保護(hù)、信號(hào)回路原理圖和安裝接線圖結(jié)合在一起分析，查找故障時(shí)少走彎路。并要求安裝人員保證施工質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并改正。根據(jù)以上故障分析得出：電氣人員對(duì)任何一套保護(hù)做試驗(yàn)時(shí)，不但要557、變壓器的異常聲音變壓器正常運(yùn)行時(shí)，一般有均勻的“嗡嗡”聲，這是由于交變磁通引起鐵心振動(dòng)而發(fā)出的聲音，如果運(yùn)行中有其他的聲音，則屬于異常聲音。從變壓器的聲音可判斷故障，變壓器異常聲音有如下情況：7、變壓器的異常聲音56（1）當(dāng)有大容量的動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，負(fù)荷變化較大，使變壓器聲音增大；（2）過負(fù)荷使變壓器發(fā)出很高而已沉重的“嗡嗡”聲：（3）個(gè)別零件松動(dòng)，如鐵心的穿心螺絲夾得不緊，使鐵心松動(dòng)，變壓器發(fā)出強(qiáng)烈而不均勻的噪音；（4）內(nèi)部接觸不良，或絕緣有擊穿，變壓器發(fā)出放電的“劈啪”聲：（5）系統(tǒng)短路或接地，通過很大的短路電流，使變壓器有很大的噪音；（1）當(dāng)有大容量的動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，負(fù)荷變化較大，使變壓器聲音576）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，變壓器發(fā)出粗細(xì)不均的噪音。（7）變壓器高壓套管臟污和裂損時(shí)，會(huì)發(fā)生表面閃絡(luò)，發(fā)出“嘶嘶”或“味時(shí)”的響聲，晚上可看到火花。（8）變壓器電源電壓過高時(shí)，會(huì)使變壓器過勵(lì)磁，響聲增大巨尖銳。（9）變壓器繞組發(fā)生層間或匝間短路時(shí)，變壓器會(huì)發(fā)出“咕嘟咕嘟”的開水沸騰聲。（l0）變壓器的鐵心接地?cái)嗑€時(shí)，變壓器將產(chǎn)生“嘩剝嘩剝”的輕微放電聲。

6）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，變壓器發(fā)出粗細(xì)不均的噪音。58（11）變壓器投入運(yùn)行時(shí)，若分接開關(guān)不到位，將發(fā)出較大的“瞅瞅”響聲，嚴(yán)重時(shí)造成高壓熔絲熔斷；如果分接開關(guān)接觸不良，就會(huì)產(chǎn)生輕微的“吱吱”火花放電聲，一旦負(fù)荷加大，就有可能燒壞分接開關(guān)的觸頭。遇到這種情況，要及時(shí)停電修理。變壓器發(fā)生異常響聲因素很多，故障的部位也不盡相同，只有在工作中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，才能準(zhǔn)確判斷。（11）變壓器投入運(yùn)行時(shí)，若分接開關(guān)不到位，將發(fā)出較大的“瞅59變壓器在運(yùn)行中，值班人員應(yīng)定期進(jìn)行檢查，以便了解和掌握變壓器的運(yùn)行情況，在巡視檢查中，可以通過儀表和保護(hù)裝置等設(shè)備了解變壓器的運(yùn)行情況，也可以通過觀察、監(jiān)聽。在變壓器發(fā)生異常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，正確判斷，迅速查出原因，并及時(shí)采取措施，正確處理。變壓器在運(yùn)行中，值班人員應(yīng)定期進(jìn)行檢查，以便了解和掌握變壓器605.3.3變壓器的單相接地保護(hù)在工廠6～10／0.4kV的變配電系統(tǒng)中，變壓器低壓側(cè)基本上都是按三相四線制連接的，為大電流接地系統(tǒng)、當(dāng)變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)單相對(duì)地短路時(shí)，短路電流很大，應(yīng)設(shè)置保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘。盡管變壓器高壓側(cè)裝設(shè)的過電流保護(hù)可以兼做低壓側(cè)的單相接地保護(hù)，但保護(hù)的靈敏度往往達(dá)不到要求。

5.3.3變壓器的單相接地保護(hù)61為提高保護(hù)的可靠性；一般可用變壓器低壓側(cè)裝設(shè)帶過電流脫扣器的自動(dòng)空氣開關(guān)或低壓倒三相裝設(shè)熔斷器來解決，也可以在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)專門的零序電流保護(hù)，以及改兩相兩繼電器式接線為兩相三繼電器式接線、三相三繼電器式接線等。

為提高保護(hù)的可靠性；一般可用變壓器低壓側(cè)裝設(shè)帶過電流脫扣器的62圖5-36所示為變壓器的零序電流保護(hù)原理電路，保護(hù)裝置由零序電流互感器和過電流繼電器組成，當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時(shí)，零序電流經(jīng)電流互感器使電流繼電器動(dòng)作，斷路器跳閘，將故障切除。

圖5-36所示為變壓器的零序電流保護(hù)原理電路，保護(hù)裝置由零序63圖5-36變壓器的零序電流保護(hù)圖5-36變壓器的零序電流保護(hù)64零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過變壓器二次側(cè)最大不平衡電流整定，最大不平衡電流取變壓器二次側(cè)額定電流的25%，即（5-48）式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.2；Ki為零序電流互感器的變比；I2N為變壓器二次側(cè)的額定電流。零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過變壓器二次側(cè)最大不平衡電流整定，65零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般取0.5~0.7s，以躲過變壓器瞬時(shí)最大不平衡電流。保護(hù)靈敏度校驗(yàn)，按變壓器二次側(cè)干線末端最小單相短路電流校驗(yàn)。零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般取0.5~0.7s，以躲過變壓器瞬66（5-49）

1.5（架空線路）1.25（電纜線路）1.5（架空線路）675.4工廠低壓供電系統(tǒng)的保護(hù)工廠低壓供電系統(tǒng)的保護(hù)，是指工廠380／220V供電系統(tǒng)的保護(hù)。對(duì)低壓供電系統(tǒng)，一般應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。由于低壓線路直接面向用電設(shè)備，當(dāng)事故發(fā)生后，保護(hù)裝置應(yīng)盡可能迅速地切斷故障，以防止事故引起線路或設(shè)備的損壞。5.4工廠低壓供電系統(tǒng)的保護(hù)68低壓配電系統(tǒng)各級(jí)保護(hù)之間也要滿足選擇性配合，但由于低壓供電線路一般不長(zhǎng)，當(dāng)保護(hù)的選擇性難以完全滿足時(shí)，要根據(jù)設(shè)備的重要性決定選擇性的配置。低壓供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置可用熔斷器和低壓自動(dòng)空氣開關(guān)構(gòu)成。低壓配電系統(tǒng)各級(jí)保護(hù)之間也要滿足選擇性配合，但由于低壓供電線695.4.1熔斷器保護(hù)1、低壓熔斷器低壓熔斷器主要是用于低壓500V以下的電路中，作為電力線路、電動(dòng)機(jī)及其他電器的過載及短路保護(hù)，其類型比較多，大致可分為附表5-2所示的幾種類型。

5.4.1熔斷器保護(hù)702、熔斷器選擇要求選擇熔斷器時(shí)應(yīng)滿足下列條件：（1）熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于裝置安裝處的工作電壓。（2）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的熔體額定電流。（3）熔斷器的類型應(yīng)符合安裝處條件（戶內(nèi)或戶外）及被保護(hù)設(shè)備的技術(shù)要求。（4）熔斷器的斷流能力應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。（5）熔斷器保護(hù)還應(yīng)與被保護(hù)的線路相配合，使之不至于發(fā)生因過負(fù)荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而熔斷器不熔斷的事故。2、熔斷器選擇要求71注意：在低壓系統(tǒng)中，不允許在PE（保護(hù)線）或PEN（零線）上裝設(shè)熔斷器，以免熔斷器熔斷而使零線斷開，保護(hù)接零的設(shè)備外殼就可能帶電，對(duì)人是十分危險(xiǎn)的。注意：在低壓系統(tǒng)中，不允許在PE（保護(hù)線）或PEN（零線723、前后熔斷器之間的選擇性配合為了保證動(dòng)作選擇性，也就是保證最接近短路點(diǎn)的熔斷器熔體先熔斷，以避免影響更多的用電設(shè)備正常工作，必須要考慮上下級(jí)熔斷器熔體的配合。前后熔斷器的選擇性配合，宜按它們的保護(hù)特性曲線（安秒特性曲線）來校驗(yàn)。如圖5-37（a）所示，

3、前后熔斷器之間的選擇性配合73(a)(b)圖5-37熔斷器保護(hù)(a)74當(dāng)線路WL2的首端k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，三相短路電流IK要通過FU2和FU1。但是根據(jù)保護(hù)選擇性的要求，應(yīng)該是FU2的熔斷器先熔斷，切除故障線路WL2，而FU1不再熔斷，WL1恢復(fù)正常運(yùn)行。但是熔斷器熔體熔斷的時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)特性曲線上查得的熔斷時(shí)間有偏差。

當(dāng)線路WL2的首端k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，三相短路電流IK要通過75從最不利的情況來考慮，熔斷器熔體的熔斷時(shí)間最大誤差是土50％，從圖5-37（b）可看出，=0.5t1，

=1.5t2。為了滿足選擇性，必須滿足的條件是＞，即t1＞3t2。如不能滿足這一要求時(shí)，則應(yīng)將前一級(jí)熔斷器的熔體電流提高l～2級(jí)，再進(jìn)行校驗(yàn)。從最不利的情況來考慮，熔斷器熔體的熔斷時(shí)間最大誤差是土50％764、低壓熔斷器的運(yùn)行維護(hù)低壓熔斷器的運(yùn)行維護(hù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）檢查熔斷管與插座的連接處有無過熱現(xiàn)象，接觸是否緊密：（2）檢查熔斷管的表面是否完整無損，否則要進(jìn)行更換；（3）檢查熔斷管內(nèi)部燒損是否嚴(yán)重、有無炭化現(xiàn)象并進(jìn)行清查或更換；（4）檢查熔體外觀是否完好，壓接處有無損傷，壓接是否緊固，有無氧化腐蝕現(xiàn)象等；（5）檢查熔斷器的底座有無松動(dòng)，各部位壓接螺母是否緊固。

4、低壓熔斷器的運(yùn)行維護(hù)775.4.2低壓斷路器保護(hù)在500V及以下的低壓用電系統(tǒng)中，低壓斷路器廣泛地用于線路短路及失壓保護(hù)等。1、低壓斷路器的選擇要求選擇低壓斷路器時(shí)應(yīng)滿足下列條件：（1）低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不小于保護(hù)線路的額定電壓。（2）低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的脫扣器額定電流。（3）低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝處條件、保護(hù)性能及操作方式的要求。（4）低壓斷路器的斷流能力應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。5.4.2低壓斷路器保護(hù)78一般來說，為了滿足前后低壓斷路器的選擇性要求，前一級(jí)低壓斷路器的脫扣器動(dòng)作電流應(yīng)比后一級(jí)低壓斷路器的脫扣器動(dòng)作電流大一級(jí)以上；而前一級(jí)低壓斷路器宜采用帶短延時(shí)的過電流脫扣器，后一級(jí)低壓斷路器則采用瞬時(shí)過電流脫扣器。低壓斷路器保護(hù)還應(yīng)與被保護(hù)的線路相配合，使之不至于發(fā)生回過負(fù)荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而低壓斷路器不跳閘的事故。一般來說，為了滿足前后低壓斷路器的選擇性要求，前一級(jí)低壓斷路792、低壓斷路器的運(yùn)行維護(hù)低壓斷路器在運(yùn)行前應(yīng)作一般性的解體檢查，在運(yùn)行一段時(shí)間后，經(jīng)過多次操作或故障掉閘，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修，以保證正常工作狀態(tài)。運(yùn)行中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）檢查所帶的正常最大負(fù)荷是否超過斷路器的額定值；（2）檢查分、合閉狀態(tài)是否與輔助觸點(diǎn)所串接的指示燈信號(hào)相符合；（3）監(jiān)聽斷路器在運(yùn)行中有無異常響聲；

2、低壓斷路器的運(yùn)行維護(hù)80（4）檢查斷路器的保護(hù)脫扣器狀態(tài)，例如整定值指示位置有無變動(dòng)；（5）如較長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷變動(dòng)（增加或減少），則需要相應(yīng)調(diào)節(jié)過電流脫扣器的整定值，必要時(shí)應(yīng)更換；（6）斷路器發(fā)生短路故障掉閘或遇有噴弧現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)對(duì)斷路器進(jìn)行解體檢修。檢修完畢，應(yīng)作幾次傳動(dòng)試驗(yàn)，檢查是否正常。（4）檢查斷路器的保護(hù)脫扣器狀態(tài)，例如整定值指示位置有無變動(dòng)81本章小結(jié)供電系統(tǒng)中常見斷線、短路、接地及過載故障，需裝設(shè)不同類型的保護(hù)裝置，在發(fā)生故障時(shí)能迅速、及時(shí)地將故障區(qū)域從供電系統(tǒng)中切除，當(dāng)系統(tǒng)處于不正常運(yùn)行時(shí)能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。保護(hù)裝置必須滿足選擇性、快速性、可靠性和靈敏性。工廠常用保護(hù)有繼電保護(hù)、熔斷器保護(hù)和低壓斷路器保護(hù)。本章小結(jié)82繼電保護(hù)適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統(tǒng)中、過電流保護(hù)和速斷保護(hù)是保護(hù)線路相間短路的簡(jiǎn)單可靠的繼電保護(hù)裝置。熔斷器保護(hù)裝置簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但斷流能力較小，選擇性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復(fù)供電，在要求供電可靠性較高的場(chǎng)所不宜使用。繼電保護(hù)適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統(tǒng)中、過電流保護(hù)83低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進(jìn)行過電流、過載、失壓和欠壓保護(hù)等，而且可作為控制開關(guān)進(jìn)行操作，在對(duì)供電可靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。流入繼電保護(hù)裝置中的電流是通過電流互感器與電流繼電器的連接來實(shí)現(xiàn)。它們之間的接線方式有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、兩相三繼電器式不完全星形接線和兩相一繼電器電流差式接線等幾種。

低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進(jìn)行過電流、過載、失壓和欠壓保84過電流保護(hù)裝置分定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)。定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間準(zhǔn)確，容易整定，但繼電器數(shù)目較多接線比較復(fù)雜在靠近電源處短路時(shí)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)。反時(shí)限過電流保護(hù)可采用交流操作，接線簡(jiǎn)單，所用保護(hù)設(shè)備數(shù)量少，但整定、配合較麻煩，繼電器動(dòng)作時(shí)限誤差較大，當(dāng)距離保護(hù)裝置安裝處較遠(yuǎn)的地方發(fā)生短路時(shí)，其動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，延長(zhǎng)了故障持續(xù)時(shí)間。過電流保護(hù)裝置分定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)。定時(shí)限過85電流速斷保護(hù)裝置可以克服過電流保護(hù)的缺陷，但其保護(hù)裝置不能保護(hù)全段線路，出現(xiàn)一段“死區(qū)”。在裝設(shè)電流速斷保護(hù)的線路上，必須配備帶時(shí)限的過電流保護(hù)。電力變壓器的繼電保護(hù)與工廠高壓線路的繼電保護(hù)基本相同。變壓器還有其特殊的保護(hù)—?dú)怏w繼電保護(hù)（瓦斯保護(hù)），瓦斯保護(hù)只能反映變壓器的內(nèi)部故障，而不能反映變壓器套管和引出線的故障。電流速斷保護(hù)裝置可以克服過電流保護(hù)的缺陷，但其保護(hù)裝置不能保86變壓器的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作迅速，選擇性好，在工廠企業(yè)的大、中變電所中應(yīng)用較廣，還可用于線路和高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。工廠低壓供電線路主要采用熔斷器保護(hù)和低壓斷路器保護(hù)。變壓器的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作迅速，選擇性好，在工廠企業(yè)的大、中變電所87思考題與習(xí)題5-1什么叫短路？短路的類型有哪些？造成故障的原因是什么？短路有什么危害？5-2什么叫無限大容量系統(tǒng)？它有什么特征？為什么工廠供配電系統(tǒng)短路時(shí)可將電源看作無限大容量系統(tǒng)？5-3無限大容量三相短路時(shí)短路電流如何變化？5-4產(chǎn)生最嚴(yán)重三相短路電流的條件是什么？思考題與習(xí)題885-5什么是次暫態(tài)短路電流？什么是沖擊短路電流？什么是穩(wěn)態(tài)短路電流？它們與短路電流周期分量有效值有什么關(guān)系？5-6什么叫標(biāo)幺制？如何選取基準(zhǔn)值？5-7如何計(jì)算三相短路電流？5-8電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流有什么影響？5-5什么是次暫態(tài)短路電流？什么是沖擊短路電流？什么是穩(wěn)態(tài)短895-9在無限大容量系統(tǒng)兩相短路電流與三相短路電流有什么關(guān)系？5-10什么叫短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)？如何計(jì)算？5-11什么叫短路電流的熱效應(yīng)？如何計(jì)算？5-9在無限大容量系統(tǒng)兩相短路電流與三相短路電流有什么關(guān)系？905-12試求圖所示供電系統(tǒng)中K1和K2點(diǎn)分別發(fā)生三相路時(shí)的短路電流、沖擊短路電流和短路容量？

圖5-63習(xí)題5-12圖5-12試求圖所示供電系統(tǒng)中K1和K2點(diǎn)分別發(fā)生三相路時(shí)的短915-13試求圖所示無限大容量系統(tǒng)k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流，沖擊短路電流和短路容量，以及變壓器2T一次流過的短路電流。各元件參數(shù)如下：變壓器1T：SN=31.5MVA，UK%=10.5，10.5/121kV；變壓器2T、3T：SN=15MVA，UK%=10.5，110/6.6kV；線路1WL、2WL：L=100km，X0=0.4Ω/km；電抗器L：UNL=6kV，INL=1.5kA，XNL%=85-13試求圖所示無限大容量系統(tǒng)k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流92圖5-64習(xí)題5-13圖工廠供配電技術(shù)電子教案第5章-3課件935-14電流互感器按哪些條件選擇?變比又如何選擇?二次繞組的負(fù)荷怎樣計(jì)算?5-15低壓線路中，前后級(jí)熔斷器間在選擇性方面如何進(jìn)行配合？5-16低壓斷路器選擇的一般原則是什么？5-17某10kV線路計(jì)算電流為150A，三相短路電流為9kA，沖擊短路電流為23kA，假想時(shí)間為1.4s，試選擇隔離開關(guān)、斷路器，并校驗(yàn)它們的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。5-14電流互感器按哪些條件選擇?變比又如何選擇?二次繞組的945-18繼電保護(hù)裝置的作用是什么？5-19什么是繼電保護(hù)的選擇性？5-20什么是速斷保護(hù)的“死區(qū)”？如何彌補(bǔ)？5-21過電流保護(hù)和速斷保護(hù)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？5-22為什么有的配電線路只裝過電流保護(hù)，不裝速斷保護(hù)？5-18繼電保護(hù)裝置的作用是什么？955-23在單相接地保護(hù)中，電纜頭的接地線為什么一定要穿過零序電流互感器后接地？5-24什么是瓦斯保護(hù)？它有幾種動(dòng)作類型？5-25對(duì)變壓器低壓側(cè)的單相短路保護(hù)有幾種方式？5-23在單相接地保護(hù)中，電纜頭的接地線為什么一定要穿過零965.3電力變壓器的保護(hù)5.3.1電力變壓器保護(hù)裝置的設(shè)置在工廠供電系統(tǒng)中，變壓器占有很重要的地位。因此，提高變壓器工作的可靠性，對(duì)保證工廠安全供電具有非常重要的意義。

5.3電力變壓器的保護(hù)971、變壓器的故障種類供配電系統(tǒng)的電力變壓器有——總降變電所的主變壓器；——車間變電所或建筑物變電所的配電變壓器。電力變壓器的常見故障分短路故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。1、變壓器的故障種類98變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩類?！獌?nèi)部故障主要是變壓器繞組的相間短路、匝間短路和中性點(diǎn)接地側(cè)單相接地短路。內(nèi)部故障是很危險(xiǎn)的，因?yàn)槎搪冯娏鳟a(chǎn)生的電弧不僅會(huì)破壞繞組的絕緣，燒毀鐵心，而且出于絕緣材料和變壓器油受熱分解會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，可能引起變壓器油箱的爆炸?！儔浩髯畛Ｒ姷耐獠抗收希且鼍€絕緣套管的故障。它可能引起引出線相間短路或接地(對(duì)變壓器外完)短路。變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩類。99變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)有過負(fù)荷、變壓器溫度升高及油面下降超過了允許程度等。變壓器的過負(fù)荷和溫度的升高將使絕緣材料迅速老化，絕緣強(qiáng)度降低，影響變壓器的使用壽命外，進(jìn)一步引起其他故障。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)有過負(fù)荷、變壓器溫度升高及油面下降超過1002、變壓器的保護(hù)裝置根據(jù)上述可能發(fā)生的故障及不正常工作情況，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)裝置。瓦斯保護(hù)用來防御變壓器的內(nèi)部故障。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，油受熱分解產(chǎn)生氣體或當(dāng)變壓器油面降低時(shí)，瓦斯保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。容量在800KV·A及以上的油浸式變壓器和400kV·A及以上的車間內(nèi)變壓器一般都應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。其中輕瓦斯動(dòng)作于預(yù)告信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳開各電源側(cè)斷路器。2、變壓器的保護(hù)裝置101(2)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來防御變壓器內(nèi)部故障及引出線套管的故障。容量在10000kV·A以上單臺(tái)運(yùn)行的變壓器和容量在6300kV·A及以上并列運(yùn)行的變壓器，都應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。(2)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)102（3）電流速斷保護(hù)用來防御變壓器內(nèi)部故障及引出線套管的故障。容量在10000kv·A以下單臺(tái)運(yùn)行的變壓器和容量在6300kv·A以下并列運(yùn)行的變壓器，一般裝設(shè)電流速斷保護(hù)來代替縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)容量在2000kv·A以上的變壓器．當(dāng)靈敏度不滿足要求時(shí)，應(yīng)改為裝設(shè)縱差保護(hù)。（3）電流速斷保護(hù)用來防御變壓器內(nèi)部故障及引出線套管的故103

(4)過電流保護(hù)用來防變壓器內(nèi)部和外部故障。作為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。帶時(shí)限動(dòng)作于跳開各電源側(cè)斷路器。(5)過負(fù)荷保護(hù)用來防御變壓器因過負(fù)荷引起的過電流。保護(hù)裝置只接在某一相的電路中，一般延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，也可以延時(shí)跳閘，或延時(shí)自動(dòng)減負(fù)荷(無人值守變電所)。(6)單相接地保護(hù)對(duì)低壓側(cè)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)(三相四線制)，當(dāng)高壓側(cè)的保護(hù)靈敏度不滿足要求時(shí)裝設(shè)專門的零序電流保護(hù)。(4)過電流保護(hù)用來防變壓器內(nèi)部和外部故障。作為縱聯(lián)差104對(duì)于高壓側(cè)為6～10kV的車間變電所主變壓器應(yīng)裝設(shè)以下幾種保護(hù)裝置：（1）帶時(shí)限的過電流保護(hù)裝置。變壓器速斷保護(hù)的后備保護(hù)，一般變壓器均應(yīng)裝設(shè)。（2）電流速斷保護(hù)裝置。帶時(shí)限的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于0.5～0.7s均應(yīng)裝設(shè)。（3）瓦斯保護(hù)裝置。變壓器內(nèi)部故障和油面降低時(shí)的保護(hù)裝置。（4）過負(fù)荷保護(hù)裝置（5）溫度保護(hù)裝置對(duì)于高壓側(cè)為6～10kV的車間變電所主變壓器應(yīng)裝設(shè)以下幾種保1055.3.2變壓器的繼電保護(hù)繼電保護(hù)多安裝在電源側(cè)，使整個(gè)變壓器處在保護(hù)范圍之內(nèi)。為了擴(kuò)大保護(hù)范圍，安裝的電流互感器應(yīng)盡量靠近高壓斷路器。5.3.2變壓器的繼電保護(hù)1061、變壓器的過電流保護(hù)變壓器過電流保護(hù)主要是對(duì)變壓器外部故障進(jìn)行保護(hù)，也可作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)。變壓器過電流保護(hù)的組成、工作原理與線路過電流保護(hù)完全相同，動(dòng)作電流整定計(jì)算公式與線路過申流保護(hù)也基本相同，即

1、變壓器的過電流保護(hù)107

（5-44）式中，I1N為變壓器一次側(cè)額定電流；可靠系數(shù)Kre1、接線系數(shù)Kw、返回系數(shù)Kre同線路過電流保護(hù)；Ki為電流互感器的變比。

108變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定同線路過電流保護(hù)，按“階梯原則”原則整定。變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比二次側(cè)出線過電流保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)Δt。對(duì)車間變電所的變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值（0.5s）。變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定同線路過電流保護(hù)，按“階梯原則109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)生兩相短路電流換算到高壓側(cè)來校驗(yàn)?！?.5

（5-45）式中，為變壓器二次側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流。

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)生兩相短路電流110變壓器過電流保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘，應(yīng)作如下檢查和處理（1）檢查母線及母線上的設(shè)備是否有短路；（2）檢查變壓器及各側(cè)設(shè)備是否短路；（3）檢查低壓側(cè)保護(hù)是否動(dòng)作，各條線路的保護(hù)有無動(dòng)作；（4）確認(rèn)母線無電時(shí)，應(yīng)拉開該母線所帶的線路；（5）如是母線故障，應(yīng)視母線設(shè)置情況，用倒母線或轉(zhuǎn)帶負(fù)荷的方法處理；（6）經(jīng)檢查確認(rèn)是否越級(jí)跳閘，如是，應(yīng)試送變壓器；（7）試送良好，應(yīng)逐路檢查故障線路。變壓器過電流保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘，應(yīng)作如下檢查和處理1112、變壓器的電流速斷保護(hù)圖5-29是變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖。定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)均為兩相兩繼電器式接線。當(dāng)過電流保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)，為盡快地切除相間短路故障變壓器，應(yīng)裝設(shè)速斷保護(hù)裝置。2、變壓器的電流速斷保護(hù)112圖5-29變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖圖5-29變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖113變壓器電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，與線路的電流速斷保護(hù)相似，應(yīng)躲過變壓器二次側(cè)母線三相短路時(shí)的最大穿越電流，即（5-46）式中，為變壓器二次側(cè)母線在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流；Kre1為可靠系數(shù)，同線路的電流速斷保護(hù)。

變壓器電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，與線路的電流速斷保護(hù)相似，應(yīng)躲114變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，與線路速斷保護(hù)靈敏度校驗(yàn)一樣，以變壓器一次側(cè)最小兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，即（5-47）

變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，與線路速斷保護(hù)靈敏度校驗(yàn)一樣115變壓器的電流速斷保護(hù)與線路的電流速斷保護(hù)一樣，也有保護(hù)“死區(qū)”，一般只能保護(hù)到變壓器電源側(cè)的部分線圈。因此，電流速斷保護(hù)必須和瓦斯保護(hù)以及過電流保護(hù)互相配合，才能可靠地對(duì)中小容量的變壓器起到保護(hù)作用。變壓器的電流速斷保護(hù)與線路的電流速斷保護(hù)一樣，也有保護(hù)“死區(qū)116必須指出，變壓器在空載投入或短路切除后電壓突然恢復(fù)時(shí)，將有勵(lì)磁涌流流入變壓一次繞組，其初始值可達(dá)變壓器額定電流的6—8倍，但衰減很快，其穩(wěn)定值只占額定電流的2—10％。顯然，當(dāng)流入勵(lì)磁涌流時(shí)，速斷保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作。

必須指出，變壓器在空載投入或短路切除后電壓突然恢復(fù)時(shí)，將有勵(lì)117通常在變壓器開始運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將變壓器空載投入幾次。以檢驗(yàn)按式(5—46)整定的速斷保護(hù)裝置是否動(dòng)作，如果動(dòng)作，應(yīng)將速斷保護(hù)的動(dòng)作電流適當(dāng)增大，直到使速斷保護(hù)不動(dòng)作。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，速斷保護(hù)的動(dòng)作電流只要大于變壓器一次額定電流的3—5倍，即可避免流過勵(lì)磁涌流時(shí)錯(cuò)誤地?cái)嚅_變壓器。

通常在變壓器開始運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將變壓器空載投入幾次。以檢驗(yàn)按式(1183、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)變壓器過負(fù)荷保護(hù)的組成、工作原理與線路過負(fù)荷保護(hù)的組成、工作原理完全相同，動(dòng)作電流整定計(jì)算公式與線路過負(fù)荷保護(hù)基本相同，動(dòng)作電流整定按變壓器一次側(cè)額定電流整定，動(dòng)作時(shí)間取1.0～1.5s。3、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)119運(yùn)行中的變壓器發(fā)出過負(fù)荷信號(hào)時(shí)，應(yīng)檢查變壓器各側(cè)電流是否超過規(guī)定值，然后檢查變壓器的軸溫、油位是否正常，同時(shí)將冷卻器全部投入運(yùn)行，及時(shí)掌握過負(fù)荷情況，并按規(guī)定巡視檢查。運(yùn)行中的變壓器發(fā)出過負(fù)荷信號(hào)時(shí)，應(yīng)檢查變壓器各側(cè)電流是否超過1204、電力變壓器的瓦斯保護(hù)(1)瓦斯保護(hù)工作原理。瓦斯保護(hù)又稱氣體保護(hù)。氣體保護(hù)是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種主要保護(hù)裝置。氣體保護(hù)裝置主要由氣體繼電器構(gòu)成。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)，電弧的高溫使變壓器油分解為大量的油氣體，氣體保護(hù)就是利用這種氣體來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置。4、電力變壓器的瓦斯保護(hù)121規(guī)定：對(duì)于800kVA及以上的油浸式變壓器以及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)裝置。輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于斷路器跳閘。瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，也稱氣體繼電器，它安裝于變壓器油箱與油枕之間的連通管上，如圖5-30所示。規(guī)定：對(duì)于800kVA及以上的油浸式變壓器以及400kVA及122圖5-30氣體繼電器在變壓器的安裝1—油箱2—聯(lián)通管3—?dú)怏w繼電器4—油枕圖5-30氣體繼電器在變壓器的安裝123為讓變壓器的油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體順利通過與瓦斯繼電器連接的管道流入油枕，應(yīng)保證連通管對(duì)變壓器油箱頂蓋有2％～4％的傾斜度，變壓器安裝應(yīng)取1％～1.5％的傾斜度。為讓變壓器的油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體順利通過與瓦斯繼電器連接的管道流124瓦斯繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種類型，由于浮筒式瓦斯繼電器的接點(diǎn)不夠可靠，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，所以現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是開口杯式。FJ3－80型開口杯式瓦斯繼電器其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-31所示。

瓦斯繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種類型，由于浮筒式瓦斯繼電125圖5-31FJ3－80型開口杯式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖1-蓋；2-容器；3-上油杯；4-永久磁鐵；5-上動(dòng)觸點(diǎn)；6-上靜觸點(diǎn)；7-下油杯；8-永久磁鐵；9-下動(dòng)觸點(diǎn)；10-下靜觸點(diǎn)；11-支架；12-下油杯平衡錘；13-下油杯轉(zhuǎn)軸14-擋板；15-上油杯平衡錘；16-上油杯轉(zhuǎn)軸；17-放氣閥；18-接線盒圖5-31FJ3－80型開口杯式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖126變壓器正常運(yùn)行時(shí)，上開口杯3及下開口杯7都浸在池內(nèi)，均受到浮力。因平衡錘的重量所產(chǎn)生的力矩大于開口杯（包括杯內(nèi)的油重）一側(cè)的力矩，開口杯處于向上傾斜的位置，此時(shí)上、下兩對(duì)觸點(diǎn)都是斷開的。如圖5-32（a）變壓器正常運(yùn)行時(shí)，上開口杯3及下開口杯7都浸在池內(nèi)，均受到浮127圖5-32氣體繼電器工作原理示意圖圖5-32氣體繼電器工作原理示意圖128（2）氣體繼電器工作原理當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體聚集在繼電器的上部，迫使繼電器內(nèi)油面下降，上浮子的開口杯3逐漸露出油面，浮力逐漸減小，上油杯回其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落，這時(shí)上接點(diǎn)閉合而接通信號(hào)回路，這稱之為“輕瓦斯動(dòng)作”。如圖5-32（b）

（2）氣體繼電器工作原理129當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生的大量氣體或強(qiáng)烈的油流將沖擊擋板14，使下開口杯7立刻向下轉(zhuǎn)動(dòng)，使下觸點(diǎn)接通跳閘回路，這稱之為“重瓦斯動(dòng)作”。如圖5-32（c）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生的大量氣體或強(qiáng)烈的油流將沖擊130如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出信號(hào)，接著繼電器的下油杯下降，使斷路器跳閘。如圖5-32（d）如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，先是繼電131（3）變壓器瓦斯保護(hù)的電氣原理圖如圖5-33所示。（3）變壓器瓦斯保護(hù)的電氣原理圖如圖5-33所示。132圖5-33瓦斯保護(hù)的原理接線圖圖5-33瓦斯保護(hù)的原理接線圖133瓦斯保護(hù)動(dòng)作快，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在工廠中使用相當(dāng)廣泛，它能反映變壓器油箱內(nèi)的各種故障，但不能反映變壓器引出端子以上的故障。瓦斯保護(hù)動(dòng)作快，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在工廠中使用相當(dāng)廣泛，它134（4）變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析當(dāng)變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)根據(jù)情況來分析和判斷故障的原因并進(jìn)行處理。分析過程如下所述：①收集瓦斯繼電器內(nèi)的氣體做色譜分析。具體做法如下：可在氣體繼電器頂部打開放氣閥，用干凈的玻璃瓶收集蓄積的氣體（注意：人體不得靠近帶電部分），通過分析氣體性質(zhì)可判斷故障的原因和處理要求，如表5-2所示。（4）變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析135表5-2氣體繼電器動(dòng)作后的氣體分析和處理要求氣體性質(zhì)故障原因處理要求無色、無臭、不可燃變壓器含有空氣允許繼續(xù)運(yùn)行灰白色、有劇臭、可燃紙質(zhì)絕緣物燒毀應(yīng)立即停電檢修黃色、難燃木質(zhì)絕緣部分燒毀應(yīng)停電檢修深灰色或黑色、易燃油內(nèi)閃絡(luò)、油質(zhì)炭化分析油樣，必要時(shí)停電檢修表5-2氣體繼電器動(dòng)作后的氣體分析和處理要求氣體性質(zhì)故障136如無氣體，應(yīng)檢查二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良好；②檢查油位、油溫、油色有無變化；③檢查防爆管是否爆裂噴油；④檢查變壓器外殼有無變形，焊縫是否開裂噴油⑤如果經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常，而確定是因二次回路故障引起誤動(dòng)作時(shí)，可退出瓦斯保護(hù)，投入其他保護(hù)，試送變壓器，并密切監(jiān)視；⑤在瓦斯保護(hù)動(dòng)作原因未查清前，不得合閘送電如無氣體，應(yīng)檢查二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良1375、變壓器的差動(dòng)保護(hù)變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù)等各有優(yōu)點(diǎn)和不足之處。過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，切除故障不迅速；電流速斷保護(hù)由于“死區(qū)”的影響使保護(hù)范圍受到限制；瓦斯保護(hù)只能反映變壓器的內(nèi)部故障，而不能保護(hù)變壓器套管和引出線的故障。變壓器的差動(dòng)保護(hù)正是為了解決這一問題而設(shè)置的。5、變壓器的差動(dòng)保護(hù)138（l）變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理變壓器的差動(dòng)保護(hù)由變壓器兩側(cè)的電流互感器和繼電器等構(gòu)成，其原理接線圖如圖5-34所示。差動(dòng)保護(hù)是反映被保護(hù)元件兩側(cè)電流差而動(dòng)作的保護(hù)裝置。將變壓器兩側(cè)的電流互感器按同極性串聯(lián)起來，使繼電器KA跨接在兩連線之間，于是流入電流互感器的電流就是兩側(cè)電流互感器二次繞組電流之差，即IKA＝I1＋I(xiàn)2。若I1＝I2，則IKA＝0。

（l）變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理139在變壓器正常工作或保護(hù)區(qū)域外部短路時(shí)，電流互感器二次側(cè)電流同時(shí)增加，流入繼電器的動(dòng)作電流也是為零，或僅為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流，不平衡電流小于繼電器動(dòng)作電流，故保護(hù)裝置不動(dòng)作，如圖5-34（a）所示。在變壓器正常工作或保護(hù)區(qū)域外部短路時(shí)，電流互感器二次側(cè)電流同140(a)外部故障，保護(hù)不動(dòng)作(b)內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作圖5-34變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理圖(a)外部故障，保護(hù)不動(dòng)作(b)內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作141當(dāng)變壓器在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，在單電源的情況下，I2＝0，流入繼電器回路的電流IKA＝I1，如圖5-33（b）所示。此時(shí)繼電器回路的電流大于其動(dòng)作電流，保護(hù)裝置動(dòng)作，使QF1、QF2同時(shí)跳閘，切除變壓器。當(dāng)變壓器在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，在單電源的情況下，I2＝0，142變壓器差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍是變壓器兩側(cè)電流互感器安裝地點(diǎn)之間的區(qū)域。它可以保護(hù)變壓器內(nèi)部及兩側(cè)絕緣套管和引出線上的相間短路，保護(hù)反應(yīng)靈敏，動(dòng)作無限時(shí)。由于變壓器差動(dòng)保護(hù)具有動(dòng)作迅速、選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，所以在工廠企業(yè)的大、中變電所中應(yīng)用較廣。差動(dòng)保護(hù)還可用于線路和高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。變壓器差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍是變壓器兩側(cè)電流互感器安裝地點(diǎn)之間的143（2）變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘后的檢查和處理：①查變壓器本體有無異常，檢查差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的瓷瓶是否有閃絡(luò)、損壞，引線是否有短路；②如果變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備無明顯故障，應(yīng)檢查繼電保護(hù)及二次回路是否有故障，直流回路是否有兩點(diǎn)接地：（2）變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘后的檢查和處理：144③經(jīng)以上檢查無異常時(shí)，應(yīng)在切除負(fù)荷后立即試送一次，試送后又跳閘，不得再送；④如果是因繼電器或二次回路故障、直流兩點(diǎn)接地造成的誤動(dòng)作，應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)退出運(yùn)行，將變壓器送電后，再處理一、二次回路故障及直流接地；⑤差動(dòng)保護(hù)及重瓦斯保護(hù)同時(shí)動(dòng)作使變壓器跳閘時(shí)，不經(jīng)內(nèi)部檢查和試驗(yàn)，不得將變壓器投入運(yùn)行。③經(jīng)以上檢查無異常時(shí)，應(yīng)在切除負(fù)荷后立即試送一次，試送后又跳1456、保護(hù)故障分析實(shí)例某中型工廠新建35kV變電所在運(yùn)行中發(fā)生多次越級(jí)跳閘事故。10kV線路WL1故障（如圖5-35所示），其斷路器跳閘，但同時(shí)變壓器過電流保護(hù)跳閘，造成10kV母線停電，中斷其他線路的供電。6、保護(hù)故障分析實(shí)例146圖5-35電力線路圖5-35電力線路147經(jīng)繼電保護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)的分析，估計(jì)有以下幾種原因引起變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作。（l）變壓器過電流保護(hù)整定值與下級(jí)整定值配合不當(dāng)；（2）變壓器過電流保護(hù)整定值校驗(yàn)不準(zhǔn)，取值過??；（3）WL1線路過電流整定值校驗(yàn)不準(zhǔn)，取值過大；（4）變壓器過電流繼電器線圈井聯(lián)接成串聯(lián)，以致整定值減小一半；（5）WL1線路過電流繼電器線圈串聯(lián)接成并聯(lián)，以致整定值增大一半：（6）變壓器過電流時(shí)間與WL1線路過電流時(shí)間配合不當(dāng)。經(jīng)繼電保護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)的分析，估計(jì)有以下幾種原因引起變壓器過電流148根據(jù)以上可能發(fā)生的原因逐一進(jìn)行檢查、檢驗(yàn)，都正確無誤。為了進(jìn)一步查明原因，繼電保護(hù)人員做了如下的實(shí)驗(yàn)：在變壓器和WL1線路保護(hù)柜的電流互感器二次側(cè)的試驗(yàn)端子排處，把兩過電流保護(hù)的交流回路串聯(lián)起來，再串接WL1的斷路器的主接點(diǎn)。沖擊性地加入可使兩過電流保護(hù)動(dòng)作的電流值。正常的話，WL1的斷路器主接點(diǎn)先動(dòng)作，斷開試驗(yàn)交流電源（模擬短路電流）。而變壓器的繼電保護(hù)裝置達(dá)不到動(dòng)作時(shí)間而復(fù)位，不會(huì)跳閘。

根據(jù)以上可能發(fā)生的原因逐一進(jìn)行檢查、檢驗(yàn)，都正確無誤。為了進(jìn)149但事實(shí)上變壓器和WL1的斷路器都動(dòng)作跳閘。因此判斷問題出在變壓器保護(hù)回路的接線上。經(jīng)查變壓器保護(hù)裝置的二次接線，發(fā)現(xiàn)過電流保護(hù)裝置的時(shí)間繼電器接點(diǎn)接錯(cuò)，動(dòng)作時(shí)間縮短，與線路的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一樣。因而在線路故障時(shí)，變壓器過電流保護(hù)和線路過電流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，造成越級(jí)跳閘母線停電。

但事實(shí)上變壓器和WL1的斷路器都動(dòng)作跳閘。因此判斷問題出在150根據(jù)以上故障分析得出：電氣人員對(duì)任何一套保護(hù)做試驗(yàn)時(shí)，不但要做好各繼電器的檢驗(yàn)，還要認(rèn)真做好整組試驗(yàn)。查二次接線故障時(shí)，要把控制、保護(hù)、信號(hào)回路原理圖和安裝接線圖結(jié)合在一起分析，查找故障時(shí)少走彎路。并要求安裝人員保證施工質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并改正。根據(jù)以上故障分析得出：電氣人員對(duì)任何一套保護(hù)做試驗(yàn)時(shí)，不但要1517、變壓器的異常聲音變壓器正常運(yùn)行時(shí)，一般有均勻的“嗡嗡”聲，這是由于交變磁通引起鐵心振動(dòng)而發(fā)出的聲音，如果運(yùn)行中有其他的聲音，則屬于異常聲音。從變壓器的聲音可判斷故障，變壓器異常聲音有如下情況：7、變壓器的異常聲音152（1）當(dāng)有大容量的動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，負(fù)荷變化較大，使變壓器聲音增大；（2）過負(fù)荷使變壓器發(fā)出很高而已沉重的“嗡嗡”聲：（3）個(gè)別零件松動(dòng)，如鐵心的穿心螺絲夾得不緊，使鐵心松動(dòng)，變壓器發(fā)出強(qiáng)烈而不均勻的噪音；（4）內(nèi)部接觸不良，或絕緣有擊穿，變壓器發(fā)出放電的“劈啪”聲：（5）系統(tǒng)短路或接地，通過很大的短路電流，使變壓器有很大的噪音；（1）當(dāng)有大容量的動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，負(fù)荷變化較大，使變壓器聲音1536）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，變壓器發(fā)出粗細(xì)不均的噪音。（7）變壓器高壓套管臟污和裂損時(shí)，會(huì)發(fā)生表面閃絡(luò)，發(fā)出“嘶嘶”或“味時(shí)”的響聲，晚上可看到火花。（8）變壓器電源電壓過高時(shí)，會(huì)使變壓器過勵(lì)磁，響聲增大巨尖銳。（9）變壓器繞組發(fā)生層間或匝間短路時(shí)，變壓器會(huì)發(fā)出“咕嘟咕嘟”的開水沸騰聲。（l0）變壓器的鐵心接地?cái)嗑€時(shí)，變壓器將產(chǎn)生“嘩剝嘩剝”的輕微放電聲。

6）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，變壓器發(fā)出粗細(xì)不均的噪音。154（11）變壓器投入運(yùn)行時(shí)，若分接開關(guān)不到位，將發(fā)出較大的“瞅瞅”響聲，嚴(yán)重時(shí)造成高壓熔絲熔斷；如果分接開關(guān)接觸不良，就會(huì)產(chǎn)生輕微的“吱吱”火花放電聲，一旦負(fù)荷加大，就有可能燒壞分接開關(guān)的觸頭。遇到這種情況，要及時(shí)停電修理。變壓器發(fā)生異常響聲因素很多，故障的部位也不盡相同，只有在工作中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，才能準(zhǔn)確判斷。（11）變壓器投入運(yùn)行時(shí)，若分接開關(guān)不到位，將發(fā)出較大的“瞅155變壓器在運(yùn)行中，值班人員應(yīng)定期進(jìn)行檢查，以便了解和掌握變壓器的運(yùn)行情況，在巡視檢查中，可以通過儀表和保護(hù)裝置等設(shè)備了解變壓器的運(yùn)行情況，也可以通過觀察、監(jiān)聽。在變壓器發(fā)生異常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，正確判斷，迅速查出原因，并及時(shí)采取措施，正確處理。變壓器在運(yùn)行中，值班人員應(yīng)定期進(jìn)行檢查，以便了解和掌握變壓器1565.3.3變壓器的單相接地保護(hù)在工廠6～10／0.4kV的變配電系統(tǒng)中，變壓器低壓側(cè)基本上都是按三相四線制連接的，為大電流接地系統(tǒng)、當(dāng)變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)單相對(duì)地短路時(shí)，短路電流很大，應(yīng)設(shè)置保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘。盡管變壓器高壓側(cè)裝設(shè)的過電流保護(hù)可以兼做低壓側(cè)的單相接地保護(hù)，但保護(hù)的靈敏度往往達(dá)不到要求。

5.3.3變壓器的單相接地保護(hù)157為提高保護(hù)的可靠性；一般可用變壓器低壓側(cè)裝設(shè)帶過電流脫扣器的自動(dòng)空氣開關(guān)或低壓倒三相裝設(shè)熔斷器來解決，也可以在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)專門的零序電流保護(hù)，以及改兩相兩繼電器式接線為兩相三繼電器式接線、三相三繼電器式接線等。

為提高保護(hù)的可靠性；一般可用變壓器低壓側(cè)裝設(shè)帶過電流脫扣器的158圖5-36所示為變壓器的零序電流保護(hù)原理電路，保護(hù)裝置由零序電流互感器和過電流繼電器組成，當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時(shí)，零序電流經(jīng)電流互感器使電流繼電器動(dòng)作，斷路器跳閘，將故障切除。

圖5-36所示為變壓器的零序電流保護(hù)原理電路，保護(hù)裝置由零序159圖5-36變壓器的零序電流保護(hù)圖5-36變壓器的零序電流保護(hù)160零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過變壓器二次側(cè)最大不平衡電流整定，最大不平衡電流取變壓器二次側(cè)額定電流的25%，即（5-48）式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.2；Ki為零序電流互感器的變比；I2N為變壓器二次側(cè)的額定電流。零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過變壓器二次側(cè)最大不平衡電流整定，161零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般取0.5~0.7s，以躲過變壓器瞬時(shí)最大不平衡電流。保護(hù)靈敏度校驗(yàn)，按變壓器二次側(cè)干線末端最小單相短路電流校驗(yàn)。零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般取0.5~0.7s，以躲過變壓器瞬162（5-49）

1.5（架空線路）1.25（電纜線路）1.5（架空線路）1635.4工廠低壓供電系統(tǒng)的保護(hù)工廠低壓供電系統(tǒng)的保護(hù)，是指工廠380／220V供電系統(tǒng)的保護(hù)。對(duì)低壓供電系統(tǒng)，一般應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。由于低壓線路直接面向用電設(shè)備，當(dāng)事故發(fā)生后，保護(hù)裝置應(yīng)盡可能迅速地切斷故障，以防止事故引起線路或設(shè)備的損壞。5.4工廠低壓供電系統(tǒng)的保護(hù)164低壓配電系統(tǒng)各級(jí)保護(hù)之間也要滿足選擇性配合，但由于低壓供電線路一般不長(zhǎng)，當(dāng)保護(hù)的選擇性難以完全滿足時(shí)，要根據(jù)設(shè)備的重要性決定選擇性的配置。低壓供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置可用熔斷器和低壓自動(dòng)空氣開關(guān)構(gòu)成。低壓配電系統(tǒng)各級(jí)保護(hù)之間也要滿足選擇性配合，但由于低壓供電線1655.4.1熔斷器保護(hù)1、低壓熔斷器低壓熔斷器主要是用于低壓500V以下的電路中，作為電力線路、電動(dòng)機(jī)及其他電器的過載及短路保護(hù)，其類型比較多，大致可分為附表5-2所示的幾種類型。

5.4.1熔斷器保護(hù)1662、熔斷器選擇要求選擇熔斷器時(shí)應(yīng)滿足下列條件：（1）熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于裝置安裝處的工作電壓。（2）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的熔體額定電流。（3）熔斷器的類型應(yīng)符合安裝處條件（戶內(nèi)或戶外）及被保護(hù)設(shè)備的技術(shù)要求。（4）熔斷器的斷流能力應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。（5）熔斷器保護(hù)還應(yīng)與被保護(hù)的線路相配合，使之不至于發(fā)生因過負(fù)荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而熔斷器不熔斷的事故。2、熔斷器選擇要求167注意：在低壓系統(tǒng)中，不允許在PE（保護(hù)線）或PEN（零線）上裝設(shè)熔斷器，以免熔斷器熔斷而使零線斷開，保護(hù)接零的設(shè)備外殼就可能帶電，對(duì)人是十分危險(xiǎn)的。注意：在低壓系統(tǒng)中，不允許在PE（保護(hù)線）或PEN（零線1683、前后熔斷器之間的選擇性配合為了保證動(dòng)作選擇性，也就是保證最接近短路點(diǎn)的熔斷器熔體先熔斷，以避免影響更多的用電設(shè)備正常工作，必須要考慮上下級(jí)熔斷器熔體的配合。前后熔斷器的選擇性配合，宜按它們的保護(hù)特性曲線（安秒特性曲線）來校驗(yàn)。如圖5-37（a）所示，

3、前后熔斷器之間的選擇性配合169(a)(b)圖5-37熔斷器保護(hù)(a)170當(dāng)線路WL2的首端k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，三相短路電流IK要通過FU2和FU1。但是根據(jù)保護(hù)選擇性的要求，應(yīng)該是FU2的熔斷器先熔斷，切除故障線路WL2，而FU1不再熔斷，WL1恢復(fù)正常運(yùn)行。但是熔斷器熔體熔斷的時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)特性曲線上查得的熔斷時(shí)間有偏差。

當(dāng)線路WL2的首端k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，三相短路電流IK要通過171從最不利的情況來考慮，熔斷器熔體的熔斷時(shí)間最大誤差是土50％，從圖5-37（b）可看出，=0.5t1，

=1.5t2。為了滿足選擇性，必須滿足的條件是＞，即t1＞3t2。如不能滿足這一要求時(shí)，則應(yīng)將前一級(jí)熔斷器的熔體電流提高l～2級(jí)，再進(jìn)行校驗(yàn)。從最不利的情況來考慮，熔斷器熔體的熔斷時(shí)間最大誤差是土50％1724、低壓熔斷器的運(yùn)行維護(hù)低壓熔斷器的運(yùn)行維護(hù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）檢查熔斷管與插座的連接處有無過熱現(xiàn)象，接觸是否緊密：（2）檢查熔斷管的表面是否完整無損，否則要進(jìn)行更換；（3）檢查熔斷管內(nèi)部燒損是否嚴(yán)重、有無炭化現(xiàn)象并進(jìn)行清查或更換；（4）檢查熔體外觀是否完好，壓接處有無損傷，壓接是否緊固，有無氧化腐蝕現(xiàn)象等；（5）檢查熔斷器的底座有無松動(dòng)，各部位壓接螺母是否緊固。

4、低壓熔斷器的運(yùn)行維護(hù)1735.4.2低壓斷路器保護(hù)在500V及以下的低壓用電系統(tǒng)中，低壓斷路器廣泛地用于線路短路及失壓保護(hù)等。1、低壓斷路器的選擇要求選擇低壓斷路器時(shí)應(yīng)滿足下列條件：（1）低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不小于保護(hù)線路的額定電壓。（2）低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的脫扣器額定電流。（3）低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝處條件、保護(hù)性能及操作方式的要求。（4）低壓斷路器的斷流能力應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。5.4.2低壓斷路器保護(hù)174一般來說，為了滿足前后低壓斷路器的選擇性要求，前一級(jí)低壓斷路器