工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置

第五章工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置第一節(jié)保護(hù)裝置概述第二節(jié)工業(yè)企業(yè)高壓電網(wǎng)的過電流保護(hù)裝置第三節(jié)變壓器的繼電保護(hù)第一節(jié)保護(hù)裝置概述繼電保護(hù)裝置的定義：由互感器和一個(gè)或幾個(gè)繼電器所組成，用以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和切除故障及不正常工作狀態(tài)的一種裝置。繼電保護(hù)裝置組成框圖作用：采樣。常用設(shè)備：電流互感器作用：判斷。機(jī)電判斷：有形的實(shí)體判斷（電磁鐵）微機(jī)判斷：無形實(shí)體作用：變換、閉鎖、延時(shí)、放大、隔離。常用設(shè)備：復(fù)合刀閘、隔離開關(guān)、熔斷器。作用：發(fā)出脈沖電平。作用：斷路器—中斷和恢復(fù)信號(hào)。一、繼電保護(hù)裝置的任務(wù)1、自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備從供配電系統(tǒng)中切除，使其它非故障部分迅速恢復(fù)正常供電。2、正確反應(yīng)電器設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)告信號(hào)，以便運(yùn)行人員采取措施，恢復(fù)電器設(shè)備的正常運(yùn)行。3、與供配電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置（如自動(dòng)重合閘裝置，備用電源自動(dòng)投入裝置等）配合，提高供配電系統(tǒng)的供電可靠性。二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求1、選擇性：動(dòng)供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，只切除故障設(shè)備，使停電范圍最小，保證系統(tǒng)中無故障部分仍正常工作2、快速性：發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)該盡快的動(dòng)作切除故障，減少故障引起的損失，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、可靠性：繼電保護(hù)在其所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，要準(zhǔn)確動(dòng)作，不應(yīng)該拒動(dòng)作；發(fā)生任何保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，不應(yīng)誤動(dòng)作。4、靈敏性：靈敏性是指繼電保護(hù)在其保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在繼電保護(hù)的保護(hù)范圍內(nèi)，不論系統(tǒng)的運(yùn)行方式、短路的性質(zhì)和短路的位置如何，保護(hù)都應(yīng)正確動(dòng)作。三、常用保護(hù)裝置的分類1、按其反應(yīng)的物理量分，繼電器主要有以下幾種（1）、電流繼電器（2）、電壓繼電器（3）、功率繼電器（4）、時(shí)間繼電器三、常用保護(hù)裝置的分類（1）、電流繼電器①、文字符號(hào)和圖形符號(hào)文字符號(hào)：KA②、動(dòng)作電流的調(diào)節(jié)改變調(diào)整桿的位置來改變彈簧的反作用力，進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)改變繼電器線圈的連接。當(dāng)線圈由串聯(lián)改為并聯(lián)時(shí)，繼電器的動(dòng)作電流增大一倍，進(jìn)行級(jí)進(jìn)調(diào)節(jié)。三、常用保護(hù)裝置的分類（1）、電流繼電器③、電流繼電器的圖片三、常用保護(hù)裝置的分類（2）、電壓繼電器①、文字符號(hào)：KV②、結(jié)構(gòu)與DL型電磁式的電流繼電器基本相同。不同之處僅是電壓繼電器的線圈為電壓線圈，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，與電壓互感器的二次繞組并聯(lián)。③、電壓繼電器的圖片三、常用保護(hù)裝置的分類（3）、功率繼電器①、功率型繼電器的圖片OKS1功率型繼電器ZRF功率型繼電器三、常用保護(hù)裝置的分類（4）、時(shí)間繼電器①、文字符號(hào)和圖形符號(hào)文字符號(hào)：KT②、結(jié)構(gòu)和工作原理由電磁系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、鐘表機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、和時(shí)間調(diào)整系統(tǒng)組成。三、常用保護(hù)裝置的分類（4）、時(shí)間繼電器③、動(dòng)作時(shí)限調(diào)整通過改變主靜觸頭的位置，即改變主動(dòng)觸頭的形成獲得。④、時(shí)間繼電器的圖片三、常用保護(hù)裝置的分類2、按其反應(yīng)的參量變化情況分，繼電器主要有以下幾種過量繼電器（大于動(dòng)作）如：過電流繼電器欠量繼電器（小于動(dòng)作）如：欠電壓繼電器3、按其在保護(hù)裝置中的功能分：繼電器主要有以下幾種啟動(dòng)繼電器時(shí)間繼電器信號(hào)繼電器中間繼電器出口繼電器三、常用保護(hù)裝置的分類4、按其組成元件分，繼電器主要有以下幾種機(jī)電型繼電器：簡(jiǎn)單可靠而且使用經(jīng)驗(yàn)成熟。晶體管型繼電器：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，得到了廣泛的應(yīng)用。微機(jī)繼電器：在繼電保護(hù)裝置中開始應(yīng)用。5、按其作用于斷路器的方式分，繼電器主要有以下幾種一次式繼電器：與一次側(cè)線路直接相連。二次式繼電器：接在電流或電壓互感器的二次側(cè)，通過互感器與一次側(cè)相連。四、電磁式電流繼電器原理按其反應(yīng)的物理量分：電流繼電器按其反應(yīng)的參量變化情況分，過量繼電器按其在保護(hù)裝置中的功能分：?jiǎn)?dòng)繼電器按其組成元件分：機(jī)電型繼電器按其作用于斷路器的方式分：二次繼電器四、電磁式電流繼電器原理1-線圈；2-電磁鐵；3-鋼舌片；4-軸；5-反作用力彈簧；6-軸承；7-靜觸點(diǎn)；8-動(dòng)觸點(diǎn)；9-啟動(dòng)電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿；10-標(biāo)度盤；DL-10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)四、電磁式電流繼電器原理產(chǎn)生的電磁力公式為：對(duì)于機(jī)電或DL-10系列，返回系數(shù)一般為0.85設(shè)定動(dòng)作電流的方法：（1）、電流調(diào)節(jié)桿。（2）、改變線圈的串并聯(lián)關(guān)系。五、電流互感器的極性與接線方式1、電流互感器的極性電流互感器的極性與原副路電流向量圖見書P1115-4五、電流互感器的極性與接線方式2、電流繼電器與互感器的接線方式（1）、三相三繼電器式接線（完全星型）注意：中性線不能省，易燒壞繼電器，可以保護(hù)所有形式的短路。接線系數(shù)：電流繼電器中流過的電流與電流互感器中流過電流之比:五、電流互感器的極性與接線方式2、電流繼電器與互感器的接線方式（2）、兩相兩繼電器式接線（不完全星型）除B相對(duì)地（零線）短路外，均可實(shí)現(xiàn)保持投資省，常用于總降到車間降的保護(hù)裝置五、電流互感器的極性與接線方式2、電流繼電器與互感器的接線方式（3）、兩相單繼電器式接線（兩相差流接線）AB、BC短路：AC短路：B對(duì)地短路：不動(dòng)作第二節(jié)工企高壓電網(wǎng)過電流保護(hù)裝置工業(yè)企業(yè)6～10KV高壓配電網(wǎng)一般屬于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，即小電流接地的單端供電網(wǎng)絡(luò)，廠區(qū)內(nèi)線路距離不長(zhǎng)，所以線路保護(hù)也不復(fù)雜。常用的保護(hù)裝置有：定時(shí)限的過電流保護(hù)；電流速斷保護(hù)；低電壓保護(hù)；中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)以及由雙電源供電時(shí)的功率方向保護(hù)。一、定時(shí)限過電流保護(hù)被保護(hù)線路電流大于設(shè)定值，持續(xù)到設(shè)定的時(shí)間才使保護(hù)裝置動(dòng)作1、保護(hù)裝置的接線和原理I>I>TAaTACKA1KA2KTKSKM++QSQF+-++（a）定時(shí)限過電流保護(hù)的原理電路圖I>I>KA1KA2TACTAa-KA1KA2KTKSKMKSKTKMYR信號(hào)（b）定時(shí)限過電流保護(hù)的原理展開圖一、定時(shí)限過電流保護(hù)2、保護(hù)裝置的整定過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流必須滿足下列兩個(gè)條件：（1）、正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置不動(dòng)作，即保護(hù)裝置一次側(cè)的動(dòng)作電流應(yīng)大于線路的最大負(fù)荷電流，公式為（2）、當(dāng)保護(hù)裝置被其主保護(hù)區(qū)外的短路故障啟動(dòng)作為后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)保證在外部短路被其主保護(hù)切除后，保護(hù)裝置應(yīng)可靠返回，不應(yīng)誤動(dòng)作，公式為一、定時(shí)限過電流保護(hù)2、保護(hù)裝置的整定同時(shí)引入可靠系數(shù)，可得等式為：繼續(xù)推導(dǎo)可得：一、定時(shí)限過電流保護(hù)3、保護(hù)裝置動(dòng)作的整定I》tI》tKA1KA2WL1WL2kQF1QF2（a）電路t2t1KA1動(dòng)作時(shí)限KA2動(dòng)作時(shí)限tL（b）時(shí)限整定一般△t=0.5s一、定時(shí)限過電流保護(hù)4、保護(hù)裝置的靈敏度（1）、過電流保護(hù)的靈敏度為被保護(hù)區(qū)末端最小短路電流與保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流之比，公式為：（2）、對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，最小短路電流出現(xiàn)在最小運(yùn)行方式下線路末端兩相短路時(shí)短路電流，故得公式：二、反時(shí)限過電流保護(hù)1、保護(hù)裝置的整定I>tI>tKA1KA2WL1WL2kQF1QF2（a）電路t1KA1動(dòng)作時(shí)限KA2動(dòng)作時(shí)限t2（b）時(shí)限整定一般△t=0.7s三、提高電流保護(hù)靈敏度提高電流保護(hù)靈敏度的措施——低壓閉鎖保護(hù)采用低壓繼電器閉鎖的過電流保護(hù)原理圖三、提高電流保護(hù)靈敏度供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，母線電壓接近于額定電壓，低電壓繼電器KV的觸點(diǎn)是斷開的，因而即使此時(shí)電流繼電器KA動(dòng)作使其觸點(diǎn)閉合，斷路器也不會(huì)跳閘。所以設(shè)有低電壓比索的過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流只需躲過線路的計(jì)算電流I30，即采用低電壓繼電器閉鎖后，過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流減小，從而使保護(hù)的靈敏度提高。低電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過正常工作時(shí)最低電壓Umin來整定，即四、定時(shí)限與反時(shí)限比較定時(shí)限保護(hù)電流的優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)作時(shí)間比較精確，整定簡(jiǎn)單，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(zhǎng)而延長(zhǎng)了故障時(shí)間的問題。但缺點(diǎn)是：所需繼電器多，結(jié)線復(fù)雜，且需直流操作電源，投資較大。此外，靠近電源處的保護(hù)裝置，其動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，這是帶時(shí)限過電流保護(hù)共有的缺點(diǎn)。反時(shí)限保護(hù)電流的優(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(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，投資大為減少，因此它在中小企業(yè)供電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但缺點(diǎn)是：動(dòng)作時(shí)間的整定比較麻煩，而且誤差較大，當(dāng)短路電流較小時(shí)，其動(dòng)作時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)了故障持續(xù)時(shí)間。已知：線路有關(guān)參數(shù)如下求：t2段定時(shí)限過電流保護(hù)的整定值一次側(cè)動(dòng)作電流計(jì)算值選DL-10型號(hào)。選DL-10型號(hào)繼電器整定的動(dòng)作電流當(dāng)大于3000A的時(shí)候，繼電保護(hù)動(dòng)作動(dòng)作時(shí)限靈敏度∴靈敏度滿足要求五、電流速斷保護(hù)過電流保護(hù)為保證選擇性，越靠近電源端，其動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng)；然而短路電流則是越靠近電源端，其值越大，危害也更嚴(yán)重。因此，當(dāng)過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大于0.5～0.7s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)裝置，以彌補(bǔ)過電流保護(hù)的缺陷。1、電流速斷保護(hù)裝置的組成電流速斷保護(hù)是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)，它按照預(yù)先選定短路計(jì)算點(diǎn)的短路電流來整定動(dòng)作電流，從而獲得動(dòng)作的選擇性對(duì)于采用DL系列電流繼電器的速斷保護(hù)裝置來說，相當(dāng)于定時(shí)限電