繼電保護,(第5、6、7部分)課件

第五部分2/2/20231第一節(jié)母線故障、母線保護方式及母線保護裝設原則一.母線故障母線是用來集中和分配電能的。當母線發(fā)生故障時，可能造成大面積停電事故，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定。母線發(fā)生故障原因主要有三種：①母線上所連接的設備（如：TA、TV、QF等）故障；②母線側(cè)絕緣子閃絡或母線的帶電導線直接閃絡；③運行人員誤操作，帶地線合閘或帶負荷拉隔離開關(guān)。閃絡：在高電壓作用下，氣體或液體介質(zhì)沿絕緣表面發(fā)生的破壞性放電。發(fā)生閃絡后，電極間的電壓迅速下降到零或接近于零。閃絡通道中的火花或電弧使絕緣表面局部過熱造成炭化，2/2/202321.利用母線上其他電元件的保護裝置（非專用母線保護）保護母線二.母線保護方式2.裝設母線專用保護裝置三.母線保護裝設原則在下列情況下應裝設非專用的母線保護：在小容量的發(fā)電廠、變電所或不太重要的發(fā)電廠、變電所的母線上，采用非專用的母線保護。2/2/20233在下列情況下應裝設專用的母線保護：（1）110kV及以上電壓的雙母線和分段單母線；（2）110kV及以上電壓的單母線、重要發(fā)電廠或110kV及以上重要變電所的35~66kV母線，按照裝設全線速動保護的要求，必須快速切除母線上的故障時；（3）發(fā)電廠或主要變電所的6~10kV分段母線及并聯(lián)運行的雙母線，在下列情況下應裝設專用母線保護：

①需快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障，以保證發(fā)電廠和電力網(wǎng)的安全運行，以及對重要負荷可靠供電性。②當線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路故障時。2/2/20234第二節(jié)變電所非專用母線保護1.利用線路過電流保護切除母線短路故障2/2/202351.利用變壓器過電流保護切除低壓母線短路故障2/2/20236第三節(jié)變電所專用母線保護1.母線的電流保護如圖，在降壓變電所6~10kV的分段單母線上，裝設兩段式電流保護作為母線保護。2/2/20237（1）母線電流保護的組成和接線在任一母線上發(fā)生短路故障時，由裝設在分段斷路器上的兩段式電流保護和變壓器的過電流保護來切除。母線電流保護的第I段為限時電流速斷保護，由繼電器1、2、5組成，作為母線故障主保護。第II段為定時限過電流保護，由繼電器3、4、6組成，作為母線和線路故障的后備保護。2/2/20238（2）母線電流保護的工作原理當變壓器并聯(lián)運行時（5QF合），若I段母線短路，母線電流保護動作，作用于5QF跳閘，同時變壓器T1過電流保護動作，作用于1QF跳閘。此時變壓器T2可以繼續(xù)運行。I段II段若II段母線短路，情況類似。2/2/20239第I段為限時電流速斷保護，動作電流按躲過母線二次出線的無時限電流速斷保護的動作電流來整定，動作時限比二次出線的無時限電流速斷保護的動作時限大一個Δt。第II段為定時限過電流保護，動作電流按躲過母線最大負荷電流來整定，動作時限比二次出線的定時限保護的最大動作時限大一個Δt。（3）母線電流保護的整定由高壓輸電線路的三段式電流保護整定計算方法可知，母線電流保護的整定如下：2/2/2023102.母線的完全電流差動保護母線的完全電流差動保護常用作單母線或只有一組母線經(jīng)常運行的雙母線的保護。（1）結(jié)構(gòu)與接線如圖，接在母線上的電流互感器都具有相同的變比、相同的特性，而且二次繞組的同極性端連在一起，差動繼電器的繞組和電流互感器的二次繞組并聯(lián)連接。2/2/202311外部短路時的電流分布（2）工作原理①當母線正常運行或外部短路時，流入母線的電流等于流出母線的電流，即。流入差動繼電器的電流為很小的不平衡電流，差動繼電器KD不動作。2/2/202312母線短路時的電流分布②當母線短路時，所以帶電源的連接元件都會向短路點供給短路電流，這時流入差動繼電器的電流為，即故障點的全部短路電流，差動繼電器KD動作，作用于斷路器跳閘。2/2/2023133.母線的不完全電流差動保護發(fā)電廠或大容量變電所6~10kV母線宜采用不完全差動電流保護。即在發(fā)電機、變壓器、分段斷路器（母線聯(lián)絡斷路器）上裝設電流互感器，如圖。（1）組成及接線在發(fā)電機上裝TA在變壓器上裝TA在分段斷路器上裝TA出線限流電抗器上不裝TA出線限流電抗器上不裝TA2/2/202314在A、B兩相上裝設差動保護專用的電流互感器，按環(huán)流法差接母線有源元件，并在電流互感器的端子上并聯(lián)接入差動繼電器KD。在發(fā)電機上裝TA在變壓器上裝TA在分段斷路器上裝TA出線限流電抗器上不裝TA出線限流電抗器上不裝TA2/2/202315（2）工作原理當母線正常運行時，發(fā)電機G發(fā)出的電流送往系統(tǒng)和各個負荷，即流入差動繼電器的電流為G2/2/202316以上公式表明，在母線正常時流入差動繼電器的電流為未接入母線差動回路元件負荷電流的總和，差動繼電器的動作電流必須躲過此電流。當外部短路時（如k1點），與正常情況類似，流入差動繼電器的電流為短路電流反應到差動繼電器中的不平衡電流。2/2/202317當母線內(nèi)部故障時，所有差動回路的電源都向故障點提供短路電流，這個數(shù)值很大的電流將使差動繼電器動作，跳開母線上所有有電源元件的斷路器，將故障切除。G2/2/202318①電流速斷保護工作原理KD1為速斷保護繼電器，其動作電流按躲過線路電抗器后的最大短路電流（反應到差動繼電器中為不平衡電流）來整定。KD1動作→接通KS1→同時接通KM1、KM1→QF3、QF2同時跳閘，跳開除發(fā)電機回路的所有斷路器。KD1KD22/2/202319②過電流保護工作原理KD2為過電流保護繼電器，其動作電流按躲過母線上的最大負荷電流來整定。KD2動作→同時啟動KT1（延時短）、KT2（比KT1長一個Δt）→經(jīng)過延時→接通KS2→接通KM1、KM2→QF3、QF2跳閘。由于KT1時限比出線過電流保護最大的動作時限大一個Δt，如果此時故障仍未切除→KT2延時到→通過XB11→QF1跳閘（發(fā)電機回路斷路器）。KD1KD22/2/202320（3）整定計算母線的不完全電流差動保護，由差動電流速斷保護（I段）和差動過電流保護（II段）兩段組成。第I段整定計算其動作電流按躲過線路電抗器后的最大短路電流（反應到差動繼電器中為不平衡電流）來整定，即Krel：可靠系數(shù)，取1.2：饋電線路電抗器后的最大短路電流；：除故障線路外各饋電線路負荷電流之和的最大值。2/2/202321第II段整定計算其動作電流按躲過母線上的最大負荷電流來整定，即Krel：可靠系數(shù)，取1.3：自啟動系數(shù)，取2~3；：各饋電線路負荷電流之和的最大值。：差動繼電器的返回系數(shù)，取0.8；2/2/202322第五部分作業(yè)1.母線發(fā)生短路的主要原因有哪些？2.母線有幾種保護方式？分別叫什么？3.母線的不完全差動電流保護一般在什么場合采用？4.母線的完全電流差動保護一般在什么場合采用？2/2/202323第六部分2/2/202324第一節(jié)熔斷器保護一、熔斷器在供配電系統(tǒng)的配置配置要求：使故障范圍縮小到最低限度

2/2/202325（a）放射式（b）變壓器干線式2/2/202326切忌：低壓系統(tǒng)中的PE線和PEN線上不允許裝設熔斷器??！二、熔斷器熔體電流的選擇

1、保護電力線路應滿足以下條件：①應大于線路的計算負荷電流，有：②應躲過線路的尖峰電流，有：K為小于1的計算系數(shù)，對供單臺電動機的線路：輕負載啟動，取0.25~0.35；重負載啟動取0.35~0.5；頻繁啟動、反接制動取0.5~0.8。對于供多臺電動機的線路：取0.5~1。2/2/2023272、保護電力變壓器

考慮因素：

熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負荷電流；熔體電流要躲過變壓器低壓側(cè)電動機起動的尖峰電流；熔體電流要躲過變壓器空載含閘電流。③應與被保護線路配合，有：KOL為絕緣導線或電纜的過負荷倍數(shù)。對于電纜或穿管絕緣導線，KOL=2.5；對于明敷絕緣導線KOL=1.5。2/2/2023283、保護電壓互感器RN2型熔斷器為0.5A。三、熔斷器的選擇熔斷器的額定電壓應不低于線路的額定電壓；熔斷器的額定電流不應小于它所裝熔體的額定電流；熔斷器的額定類型應滿足技術(shù)要求。2/2/202329四、熔斷器保護舉例如圖，虛線框內(nèi)是某車間部分配電系統(tǒng)圖。其負荷分布見下表，各電動機均屬于輕負荷起動，試確定各熔斷器的額定電流。2/2/202330第I組負荷情況BC段支、干線參數(shù)第II組負荷情況AB段分、干線參數(shù)，三臺選用BLV穿鋼管導線選用BLV明敷導線選用BLV穿鋼管導線，四臺選用BLV明敷導線

2/2/202331解：（1）

第I組負荷各熔斷器及導線載面可按下式計算

≥21.4A，并且≥

查附錄表16，選RTO-100型熔斷器，熔體額定電流為INFE=50A。選用BLV-3×4mm2，穿鋼管，若車間環(huán)境溫度按+25℃考慮時，查附錄表26得：合格。（2）同理選擇第II組負荷，各熔斷器及導線截面如下：≥選RTO-50型熔斷器，熔體額定電流為INFE=40A。因為選用BLV-3×2.5mm2穿鋼管導線?！?5.2A，并且2/2/202332若車間環(huán)境溫度按+25℃考慮時，查附錄表26得：而合格。（3）選擇BC段支、干線如下：由≥及≥選用RTO-100型熔斷器，考慮到要與I段負荷熔斷器相差兩個等級，選熔體額定電流INFE=80A2/2/202333導線選用BLV-3×10mm2明敷，查表得：合格。（4）選擇AB段干線時，由于AB段后接電動機較多，可按頻繁起動考慮因為INFE≥I30=99.9A，或電動機頻繁起動時再考慮到與BC段的配合選用RTO-200型熔斷器，熔體額定電流為INFE=120A。導線選用BLV-3×25mm2明敷導線，查附錄26得而且合格。2/2/202334一.低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置三種方式：

1、單獨接低壓斷路器或低壓斷路器-刀開關(guān)的方式2、低壓斷路器與磁力起動器或接觸器配合的方式3、低壓斷路器與熔斷器配合的方式低壓斷路器的配置方式a)適于一臺主變；b)適于兩臺主變；C)適于低壓配電出線；d)適于頻繁操作電路；e)適于熔斷器保護的電路。QF低壓斷路器，QK刀開關(guān)，QKF刀熔開關(guān)，KM接觸器，KH熱繼電器第二節(jié)低壓斷路器保護2/2/202335二.低壓斷路器脫扣器的選擇和整定1.低壓斷路器過電流脫扣器額定電流的選擇脫扣器額定電流2.低壓斷路器過流脫扣器動作電流的整定2）瞬時過流脫扣器動作電流的整定動作電流可靠系數(shù)取值為1）長延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定動作電流

可靠系數(shù)取值為1.1。2/2/2023363）過流脫扣器整定值與導線允許電流的配合在線路過負荷或短路故障時，能可靠保護線路，應有或4）靈敏度校驗應以線路末端最小短路電流來校驗，即2/2/202337三.低壓斷路器保護舉例某供電系統(tǒng)如圖所示，所有參數(shù)均標在圖上。試選擇低壓斷路器，導線按+40℃溫度校驗。2/2/202338解（1）QF2選用為保護電動機用的DZ系列低壓斷熔器。整定計算如下：

取200A。查附錄表14選低壓斷路器額定電流

長延時脫扣器整定電流為

瞬時過電流脫扣器電流整定值（Kred取1.7）選定（10倍額定值）2/2/202339靈敏度為合格。配合導線，選BLX-3×95mm2

，查附錄表26，得+40℃時的允許電流滿足的要求。查附錄表14，可選用DZ系列低壓斷熔器，額定電流為200A，瞬時脫扣器整定電流倍數(shù)為10倍，即2000A。2/2/202340因變壓器二次側(cè)的額定電流I2NT=1500A，故可選低壓斷路器額定電流INQF1=1500A。（2）QF1選用DW系列低壓斷路器用以保護變壓器短延時脫扣器動作時間整定為0.4S，整定電流要考慮M2電動機起動時產(chǎn)生的尖峰電流Ipk，取Krel=1.35，于是可選定Iop（0）=4500A（3倍額定電流）選用長延時脫扣器電流整定為：靈敏度為合格。2/2/202341查附錄表15，可選用DW15系列低壓斷熔器，額定電流為1500A，長延時動作電流整定為1500A，短延時脫扣器動作電流倍數(shù)整定為3倍，即4500A。母線選用LMY-120×8矩形鋁母線，查表得

t=40℃時2/2/202342第六部分作業(yè)補充題5、61.如何選擇熔斷器和熔體？為什么熔斷器保護要考慮與被保護線路導線相配合？2.如何選擇低壓斷路器？2/2/202343第七部分2/2/202344高壓線路的方向保護和距離保護簡介一.雙側(cè)電源、單側(cè)環(huán)形電網(wǎng)的相間短路的方向電流保護1.按單電源過流保護原理分析雙電源帶來的問題在三段式電流保護中，是利用相間短路后電流幅值增大的特征來區(qū)分故障與正常運行狀態(tài)的，以動作電流的大小和動作時限的長短配合來保證有選擇地切除故障。而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和用戶對供電可靠性要求的提高，出現(xiàn)了雙側(cè)電源輻射形電網(wǎng)和單側(cè)電源環(huán)形電網(wǎng)。上述電網(wǎng)中以前的三段式保護已經(jīng)不能滿足要求，因此出現(xiàn)了在線路兩端都裝設斷路器和保護裝置的情況。2/2/202345雙側(cè)電源電路圖：單側(cè)環(huán)形電網(wǎng)電路圖：2/2/202346問題討論：（1）假設斷路器QF6斷開，電源GII不存在，則k1、k2發(fā)生短路時，保護裝置1、3的動作情況和單獨供電時一樣，他們之間的選擇性是能保證的。同理，電源GI不存在，情況類似。GIGII2/2/202347（2）在雙電源時，當k2點短路時，按照選擇性要求，應該由距故障點最近的保護3、4動作切除故障。但是由GII供給的短路電流ik也將流過保護5，如果保護5的速斷整定電流小于ik，則保護5的速斷保護就要誤動作；如果保護5采用定時限過電流保護其動作時限t5≤t4則保護5的過電流保護也將誤動作。對于電源GI和保護2，情況類似。GIGIIk12/2/202348（2）進一步分析，若k2點短路時，流過線路的短路功率方向都是從電源經(jīng)線路流向短路點，即短路功率方向與保護1、3和保護6、4的正方向一致，與保護2和5的正方向相反。即短路功率的流動方向正是保護應該動作的方向。就是說，只有當短路功率的方向從母線指向線路時保護動作才是有選擇性的。例如：k2點短路時流經(jīng)保護4的短路功率方向是由母線指向線路，保護4應該動作；而流經(jīng)保護5的短路功率方向是由線路指向母線，保護5不應該動作。GIGII2/2/202349

為此只需在原有的電流保護的基礎上加裝一個功率方向判別元件——功率方向繼電器即可實現(xiàn)線路的方向保護。（1）在電源處裝設方向元件；（2）在線路出口處裝設方向元件；（3）動作時間相同時裝設方向元件（以保證選擇性。）2.方向元件的裝設原則2/2/2023503.方向過電流保護原理接線圖如圖，KW為功率方向繼電器，方向繼電器和電流繼電器都動作，才能啟動時間繼