電力線路的繼電保護

內(nèi)容提要：本章講述供電系統(tǒng)保護裝置的作用及對其根本要求，分別論述了工廠高、低壓線路中的繼電保護、熔斷器保護、低壓斷路器保護的方式及適用范圍，其中重點講述了工廠高壓線路的繼電保護和電力變壓器的保護。第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求第二節(jié)熔斷器保護第三節(jié)低壓斷路器保護第四節(jié)常用的保護繼電器第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護第六節(jié)電力變壓器的繼電保護第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求一、過電流保護的任務(wù)1、自動地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備從供配電系統(tǒng)中切除，使其它非故障局部迅速恢復(fù)正常供電。2、正確反響電器設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)告信號，以便運行人員采取措施，恢復(fù)電器設(shè)備的正常運行。3、與供配電系統(tǒng)的自動裝置〔如自動重合閘裝置，備用電源自動投入裝置等〕配合，提高供配電系統(tǒng)的供電可靠性。第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求一、繼電保護裝置的類型〔1〕繼電保護。繼電保護是用各種不同類型的繼電器按一定方式連接和組合，構(gòu)成繼電保護裝置。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)事故或故障時，檢測出并使相應(yīng)的高壓斷路器跳閘，將故障局部切除，或給出報警信號。繼電保護適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統(tǒng)中?！?〕熔斷器保護。熔斷器保護廣泛適用于高、低壓供電系統(tǒng)。由于裝置簡單經(jīng)濟，在供電系統(tǒng)中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。但是它的斷流能力較小，選擇性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復(fù)供電，因此在要求供電可靠性較高的場所不宜用。第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求一、繼電保護裝置的類型〔3〕低壓斷路器保護。這種保護又稱低壓自動開關(guān)保護。由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進行過電流、過負(fù)載、失電壓和欠電壓保護等，而且可作為控制開關(guān)進行操作，因此在對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。第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求一、繼電保護裝置的類型二、對繼電保護的要求第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求

根據(jù)繼電保護的任務(wù)，繼電保護應(yīng)滿足選擇性、可靠性、速動性和靈敏性的要求。1．選擇性當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，只切除故障設(shè)備，使停電范圍最小，保證系統(tǒng)中無故障局部仍正常工作。1．選擇性第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求二、對繼電保護的要求

在K點發(fā)生短路故障，應(yīng)由離故障點最近的保護裝置3動作，使斷路器3QF跳閘，將故障線路3WL切除，線路1WL和2WL仍繼續(xù)運行。k點故障QF2動作保護裝置在盡可能的條件下，應(yīng)盡快地動作切除事故，以減少對用電設(shè)備的影響，如果故障能在0.2s內(nèi)切除，那么一般電動機就不會停轉(zhuǎn)。迅速的動作還能減輕對系統(tǒng)的破壞程度，減輕對元件的損害程度，減少用戶在低電壓下工作的時間和停電時間，加速恢復(fù)正常運行的過程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2．速動性第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求二、對繼電保護的要求3．可靠性第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求繼電保護在其所規(guī)定的保護范圍內(nèi)，發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，要準(zhǔn)確動作，不應(yīng)該拒動作；發(fā)生任何保護不應(yīng)該動作的故障或不正常運行狀態(tài)，不應(yīng)誤動作。如下圖系統(tǒng)K點發(fā)生短路，保護3不應(yīng)該拒動作，保護1和保護2不應(yīng)該誤動作。為了滿足可靠性的要求，保護裝置接線應(yīng)盡可能簡單，力求減少繼電器接點，防止保護裝置斷線、短路、接地和錯誤的接線，所有輔助元件如連接端子、連接導(dǎo)線以及安裝施工，都應(yīng)當(dāng)十分可靠。第一節(jié)過電流保護的任務(wù)和要求二、對繼電保護的要求4．靈敏性靈敏性是指繼電保護在其保護范圍內(nèi)，對發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反響能力。在繼電保護的保護范圍內(nèi)，不管系統(tǒng)的運行方式、短路的性質(zhì)和短路的位置如何，保護都應(yīng)正確動作。繼電保護的靈敏性通常用靈敏度Sp來衡量，靈敏度愈高，反響故障的能力愈強。靈敏度Sp按下式計算：－系統(tǒng)在最小運行方式時保護區(qū)末端的短路電流－保護裝置一次側(cè)動作電流。被保護的電氣設(shè)備

繼電保護裝置類型

最低靈敏度Sp

變壓器、線路等所有電氣設(shè)備

過電流保護

5（如滿足此要求將使保護復(fù)雜時，靈敏度可降為1.25）電流速斷保護

2.0后備保護

1.2（如滿足此要求將使保護過分復(fù)雜或在技術(shù)上難以實現(xiàn)時，可僅按常見的運行方式和故障類型校驗靈敏度）

變壓器

縱聯(lián)差動保護

2.03～10kV電纜線路

中性點不直接接地電力網(wǎng)中的零序電流保護

1.253～10kV架空線路

1.504．靈敏性二、對繼電保護的要求第二節(jié)熔斷器保護1.低壓熔斷器的選擇

⑴根據(jù)工作環(huán)境條件要求選擇熔斷器的型號；⑵熔斷器額定電壓應(yīng)不低于保護線路的額定電壓；⑶熔斷器的額定電流應(yīng)不小于其熔體的額定電流，即2.熔體額定電流的選擇⑴熔斷器熔體額定電流IN·FE應(yīng)不小于線路的計算電流Ic，使熔體在線路正常工作時不至熔斷。即：IN·FE≥Ic

⑵熔體額定電流還應(yīng)躲過尖峰電流Ipk，由于尖峰電流持續(xù)時間很短，而熔體發(fā)熱熔斷需要一定的時間。因此，熔體額定電流應(yīng)滿足下式條件：IN·FE≥K·Ipk

2.熔體額定電流的選擇第二節(jié)熔斷器保護K為小于1的計算系數(shù)，當(dāng)熔斷器用作單臺電動機保護時，K的取值與熔斷器特性及電動機起動情況有關(guān)，K的取值如下。線路情況起

動

時

間K值

單臺電動機3s以下0.25~0.353~8s（重載起動）0.35~0.58s以上及頻繁起動、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0.5~1Ic與Ipk較接近時1

⑶熔斷器保護還應(yīng)考慮與被保護線路配合，在被保護線路過負(fù)荷或短路時能得到可靠的保護，還應(yīng)滿足下式條件：2.熔體額定電流的選擇第二節(jié)熔斷器保護IN·FE≤KoL·Ial

式中Ial為絕緣導(dǎo)線和電纜最大允許載流量，KoL為絕緣導(dǎo)線和電纜允許短時過負(fù)荷系數(shù)。

當(dāng)熔斷器作短路保護時，絕緣導(dǎo)線和電纜的過負(fù)荷系數(shù)取2.5，明敷導(dǎo)線取1.5；當(dāng)熔斷器作過負(fù)荷保護時，各類導(dǎo)線的過負(fù)荷系數(shù)取0.8∽1，對有爆炸危險場所的導(dǎo)線過負(fù)荷系數(shù)取下限值0.8。3.熔斷器斷流能力校驗第二節(jié)熔斷器保護⑴對限流式熔斷器，〔如RT系列〕只需滿足條件⑵對非限流式熔斷器應(yīng)滿足條件

4.前后級熔斷器選擇性的配合

低壓線路中，熔斷器較多，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。

4.前后級熔斷器選擇性的配合如圖a所示1FU〔前級〕與2FU〔后級〕，當(dāng)K點發(fā)生短路時2FU應(yīng)先熔斷，但由于熔斷器的特性誤差較大，一般為±30%∽±50%，當(dāng)1FU發(fā)生負(fù)誤差〔提前動作〕，2FU為正誤差〔滯后動作〕，如圖b所示。那么1FU可能先動作，從而失去選擇性。為保證選擇性配合，要求：一般前級熔斷器的熔體電流應(yīng)比后級大2～3級。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3～8s。采用BLV型導(dǎo)線穿鋼管敷設(shè)線路(環(huán)境溫度25度)，導(dǎo)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。解：1．選擇熔體及熔斷器額定電流①IN·FE≥Ic=42.3A②IN·FE≥K·Ipk=(0.4×188)A=75.2A根據(jù)上兩式計算結(jié)果選IN·FE=80A

熔斷器的額定電流應(yīng)不小于其熔體的額定電流，查附表10選RT0－100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。2．校驗熔斷器能力IOC=50kA>Ikmax

=21kA斷流能力滿足要求。3．導(dǎo)線與熔斷器的配合校驗：

熔斷器作短路保護,導(dǎo)線為絕緣導(dǎo)線時：KoL=2.5、查附表19-3

Ial=44A。IN·FE=80A<2.5×44A=110A

滿足要求。第三節(jié)低壓斷路器保護一、低壓斷路器選擇的一般原那么在選擇低壓斷路器時應(yīng)滿足以下條件：⑴低壓斷路器的類型及操作機構(gòu)形式應(yīng)符合工作環(huán)境、保護性能等方面的要求；

⑵低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于裝設(shè)地點線路的額定電壓；⑶低壓斷路器的〔等級〕額定電流應(yīng)不小于它所能安裝的最大脫扣器的額定電流；⑷低壓斷路器的短路斷流能力應(yīng)不小于線路中最大短路電流。①對萬能式〔DW型〕斷路器，其分?jǐn)鄷r間在0.02S以上時，②對塑殼式〔DZ型或其他型號〕斷路器，其分?jǐn)鄷r間在0.02S以下時，或第三節(jié)低壓斷路器保護二、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定第三節(jié)低壓斷路器保護斷路器的脫扣器主要有過電流脫扣器、欠電壓脫扣器、熱脫扣器、分勵脫扣器幾種。一般是先選擇脫扣器的額定電流〔或額定電壓〕，然后整定脫扣器的動作電流和動作時間。1.過電流脫扣器的選擇和整定(1)電流脫扣器額定電流的選擇

過電流脫扣器額定電流IN·OR應(yīng)不小于線路的計算電流IC，即：IN·OR≥IC

1.過電流脫扣器的選擇和整定第三節(jié)低壓斷路器保護二、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定(2〕過電流脫扣器動作電流的整定①

瞬時過電流脫扣器動作電流的整定

瞬時過電流脫扣器動作電流IOP(0)應(yīng)躲過線路的尖峰電流IPk，即：Iop(0)≥KrelIPk

式中，Krel

為可靠系數(shù)。對動作時間在0.02s以上的斷路器，如DW型,Krel=1.35;對動作時間在0.02s以下的斷路器，如DZ型等,Krel=2∽2.5

。(2〕過電流脫扣器動作電流的整定第三節(jié)低壓斷路器保護二、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定②

短延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定

短延時過流脫扣器動作電流Iop(s)

也應(yīng)躲過線路尖峰電流Ipk，即：Iop(0)≥KrelIPk

式中，Krel為可靠系數(shù)，可取1.2。

短延時脫扣器動作時間一段不超過1s，通常分為0.2、0.4、0.6秒三級，但是現(xiàn)在一些新產(chǎn)品中短延時的時間也有所不同，如DW40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(dǎo)體過電流脫扣器時，其短延時范圍為30∽270ms，分級式，每級30或60ms?？筛鶕?jù)保護要求確定動作時間。③長延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定第三節(jié)低壓斷路器保護二、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定長延時過流脫扣器動作電流Iop〔l〕只需躲過線路中最大負(fù)荷計算電流Ic，即：Iop(l)≥KrelIc

式中，Krel取1.1。

長延時過流脫扣器用于過負(fù)荷保護，動作時間為反時限特性。一般動作時間在1∽2h。

過流脫扣器動作電流整定后，還應(yīng)選擇過流脫扣器的整定倍數(shù)。過流脫扣器的動作值或倍數(shù)，按照其額定電流的倍數(shù)來設(shè)定的。各種型號的斷路器其脫扣器的動作電流整定倍數(shù)也不一樣。不同類型過流脫扣器如瞬時、短延時、長延時，其動作電流倍數(shù)也不一樣。有些型號斷路器動作電流倍數(shù)分檔設(shè)定，而有些型號斷路器動作電流倍數(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié)。應(yīng)選擇與Iop值最接近的脫扣器的動作電流整定值KIN，并滿足KIN≥Iop，K為整定倍數(shù)。④

過流脫扣器與配電線路的配合要求第三節(jié)低壓斷路器保護二、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定

低壓斷路器還需考慮與配電線路的配合，防止被保護線路因過負(fù)荷或短路故障引起導(dǎo)線或電纜過熱，其配合條件為：

Iop≤KOLIal

式中，Ial為絕緣導(dǎo)線或電纜的允許載流量，KOL為導(dǎo)線或電纜允許的短時過負(fù)荷系數(shù)。對瞬時和短延時過流脫扣器KOL=4.5，對長延時過流脫扣器KOL=1。對有爆炸氣體區(qū)域內(nèi)的配電線路KOL=0.8。

當(dāng)上述配合要求得不到滿足時，可改選脫扣器動作電流，或增大配電線路導(dǎo)線截面。3、低壓斷路器熱脫扣器的選擇和整定第三節(jié)低壓斷路器保護二、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定①熱脫扣器的額定電流應(yīng)不小于線路最大計算負(fù)荷電流Ic，即：IN·TR≥Ic

②熱脫扣器動作電流整定熱脫扣器的動作電流應(yīng)按線路最大計算負(fù)荷電流來整定，即：Iop·TR≥Krel·Ic

式中，Krel取1.1，并應(yīng)在實際運行時調(diào)試。4.欠電壓脫扣器和分勵脫扣器選擇第三節(jié)低壓斷路器保護二、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定欠壓脫扣器主要用于欠壓或失壓〔零壓〕保護，當(dāng)電壓下降低于〔0.35∽0.7〕UN時便能動作。分勵脫扣器主要用于斷路器的分閘操作，在〔0.85∽1.1〕UN時便能可靠動作。

欠壓和分勵脫扣器的額定電壓應(yīng)等于線路的額定電壓，并按直流或交流的類型及操作要求進行選擇。三、前后級低壓斷路器選擇性的配合

第三節(jié)低壓斷路器保護為了保證前后級斷路器選擇性要求，一般要求前一級〔靠近電源〕低壓斷路器采用短延時的過流脫扣器，而后一級〔靠近負(fù)荷〕低壓斷路器采用瞬時脫扣器，動作電流為前一級大于后一級動作電流的1.2倍，即：Iop.〔1〕≥1.2Iop.〔2〕在動作時間選擇性配合，如果后一級采用瞬時過流脫扣器，那么前一級要求采用短延時過流脫扣器，如果前后級都采用短延時脫扣器，那么前一級短延時時間應(yīng)至少比后一級短延時時間大一級。由于低壓斷路器保護特性時間誤差為±20%∽±30%，為防止誤動作，應(yīng)把前一級動作時間計入負(fù)誤差〔提前動作〕，后一級動作時間計入正誤差〔滯后動作〕，在這種情況下，仍要保證前一級動作時間大于后一級動作時間，才能保證前后級斷路器選擇性配合。

第三節(jié)低壓斷路器保護三、前后級低壓斷路器選擇性的配合

四、低壓斷路器靈敏度的校驗第三節(jié)低壓斷路器保護低壓斷路器短路保護靈敏度應(yīng)滿足下式條件式中，Sp為靈敏度，Iop為瞬時或短延時過流脫扣器的動作電流整定值。Ik·min為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)Ik·min應(yīng)為單相短路電流，對IT系統(tǒng)那么視為兩相短路電流。K為靈敏系數(shù)的最小比值，一般取1.3。例

某0.38kV動力線路，采用低壓斷路器保護，線路計算電流為125A，尖峰電流為390A，線路首端三相短路電流為7.6kA，最小單相短路電流為2.5kA，線路允許載流量為165A〔BLV三芯絕緣導(dǎo)線穿塑料管，30℃時〕，試選擇低壓斷路器。第三節(jié)低壓斷路器保護解：低壓斷路器用于配電線路保護，選擇DW15系列斷路器，查附錄表確定配置瞬時和長延時過流脫扣器。1．瞬時脫扣器額定電流選擇及動作電流整定①

IN·OR≥Ic=125A，應(yīng)選取IN·OR=200A脫扣器②

Iop〔0〕≥KrelIpk=1.35×390A=527A選擇3倍整定倍數(shù)的瞬時脫扣器，那么動作電流整定值為：3×200=600＞527A③

與保護線路的配合第三節(jié)低壓斷路器保護Iop〔0〕=600A≤4.5Ial=4.5×165A=742.5A

滿足要求。2．長延時過流脫扣器的動作電流整定①

動作電流整定Iop〔l〕≥KrelIc=1.1×125A=137.5A選取128～160～200中整定電流為160A〔0.8倍〕的脫扣器，那么Iop〔l〕=160A②與保護線路的配合第三節(jié)低壓斷路器保護Iop=160＜KOLIal=1×165A=165A

滿足要求。3．?dāng)嗦菲黝~定電流選擇IN.aF≥IN.OR=200A查附錄表選DW15-200型斷路器。4.斷流能力校驗Ioc=20kA＞7.6kV

滿足要求。5.靈敏度校驗滿足要求。所選低壓斷路器為DW15-200，脫扣器額定電流為200A。第四節(jié)常用的保護繼電器按繼電器的結(jié)構(gòu)原理分：有電磁式、感應(yīng)式、數(shù)字式、微機式等繼電器。按繼電器反響的物理量分：有電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、氣體繼電器等。按繼電器反響的物理量變化分：有過量繼電器和欠量繼電器，如過電流繼電器、欠電壓繼電器。按繼電器在保護裝置中的功能分：有起動繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間繼電器等。

工廠供配電系統(tǒng)中常用的繼電器主要是電磁式繼電器和感應(yīng)式繼電器。在現(xiàn)代化的大型工廠中也開始使用微機式繼電器或微機保護。第四節(jié)常用的保護繼電器一、電磁式繼電器第四節(jié)常用的保護繼電器一、電磁式繼電器電流繼電器的文字符號為KA。

使過電流繼電器動作的最小電流稱為繼電器的動作電流，用Iop.KA表示。

繼電器的返回電流，用Ire.KA表示。

第四節(jié)常用的保護繼電器一、電磁式繼電器繼電器的返回電流與動作電流之比稱為返回系數(shù)Kre，即

顯然，過電流繼電器的返回系數(shù)小于1，返回系數(shù)愈大，繼電器愈靈敏，電磁式電流繼電器的返回系數(shù)通常為0.85。調(diào)節(jié)電磁式電流繼電器的動作電流的方法有兩種：〔1〕改變調(diào)整桿6的位置來改變彈簧的反作用力，進行平滑調(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，繼電器的動作電流增大一倍，進行級進調(diào)節(jié)。第四節(jié)常用的保護繼電器一、電磁式繼電器

電磁式電流繼電器的動作極為迅速，動作時間為百分之幾秒，可認(rèn)為是瞬時動作的繼電器。二、電磁式電壓繼電器第四節(jié)常用的保護繼電器

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)。電壓繼電器文字符號用KV表示。

電磁式電壓繼電器有過電壓繼電器和欠電壓繼電器兩種。過電壓繼電器返回系數(shù)小于1，通常為0.8，欠電壓繼電器返回系數(shù)大于1，通常為1.25。第四節(jié)常用的保護繼電器三、電磁式時間繼電器

由電磁系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、鐘表機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和時間調(diào)整系統(tǒng)等組成。第四節(jié)常用的保護繼電器

時間繼電器的文字符號為KT。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0.1~9秒。第四節(jié)常用的保護繼電器四、電磁式信號繼電器信號繼電器的文字符號為KS。第四節(jié)常用的保護繼電器四、電磁式信號繼電器DX-11型信號繼電器有兩種：電流型和電壓型。電流型信號繼電器串聯(lián)接入二次電路，電壓型信號繼電器并聯(lián)接入二次電路。第四節(jié)常用的保護繼電器五、電磁式中間繼電器第四節(jié)常用的保護繼電器五、電磁式中間繼電器中間繼電器的文字符號為KM。第四節(jié)常用的保護繼電器六、感應(yīng)式電流繼電器感應(yīng)式電流繼電器有兩個系統(tǒng)：感應(yīng)系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)。第四節(jié)常用的保護繼電器六、感應(yīng)式電流繼電器

感應(yīng)式電流繼電器具有前述電磁式電流繼電器、時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器的功能，從而使繼電保護裝置使用元件少、接線簡單，在工廠供配電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護一、工廠電力線路的常見故障和保護配置1、常見的故障主要有相間短路、單相接地、過負(fù)荷。2、保護配置

工廠電力線路裝設(shè)帶時限的過電流保護和瞬時電流速斷保護，保護動作于斷路器跳閘，作為相間短路的保護。工廠電力線路裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置〔零序電壓保護〕或單相接地保護〔零序電流保護〕，保護動作于信號，作為單相接地故障保護?？赡芙?jīng)常過負(fù)荷的電纜線路，裝設(shè)過負(fù)荷保護，動作于信號。二、過電流保護第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護1．過電流保護的接線和工作原理〔1〕定時限過電流保護裝置的接線和工作原理〔2〕反時限過電流保護裝置的接線和工作原理第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護二、過電流保護1．過電流保護的接線和工作原理2、保護整定計算第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護二、過電流保護

過電流保護的整定計算有動作電流整定，動作時限整定和靈敏度校驗三項內(nèi)容。〔1〕動作電流整定過電流保護裝置的動作電流必須滿足以下兩個條件：a〕正常運行時，保護裝置不動作，即保護裝置一次側(cè)的動作電流Iop1應(yīng)大于線路的最大負(fù)荷電流IL.max〔正常過負(fù)荷電流和尖峰電流〕，即Iop1＞IL.max。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護二、過電流保護2、保護整定計算b〕保護裝置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置。如圖6-26所示線路2WL在K點發(fā)生短路時，由于短路電流遠(yuǎn)大于線路的負(fù)荷電流，線路1WL和2WL的過電流保護同時起動，為保證保護的選擇性，保護2首先動作，斷路器2QF跳閘，切除故障線路2WL。故障切除后，1WL的保護1應(yīng)可靠返回，要求保護1的返回電流Ire1大于線路最大負(fù)荷電流IL.max〔應(yīng)包含電動機的自起動電流〕，即Ire1＞IL.max。由于過電流保護Iop1大于Ire1，所以，以Ire1＞IL.max作為動作電流整定依據(jù)，同時引入可靠系數(shù)Krel，將不等式改寫成等式。將保護裝置的返回電流換算到動作電流，進而換算到繼電器的動作電流Iop.KA，即第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護

式中，Krel為可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.2，GL型繼電器取1.3；Kw為接線系數(shù)，由保護的接線方式?jīng)Q定,對兩相兩繼電器式接線為1，對兩相一繼電器式接線為；Kre為繼電器的返回系數(shù)，DL型繼電器取0.85，GL型繼電器取0.8；Ki為電流互感器變比。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護二、過電流保護在整定計算時線路的最大負(fù)荷電流具體數(shù)據(jù)不祥時，可取線路計算電流IC的1.5~3.0倍，即IL.max=〔1.5~3〕IC。

由上式求得繼電器動作電流計算值，確定其動作電流整定值。保護裝置一次側(cè)的動作電流為〔1〕動作電流整定〔2〕動作時限整定第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護2、保護整定計算①定時限過電流動作時限整定

定時限過電流保護裝置的起動由電流繼電器完成，動作時限的實現(xiàn)由時間繼電器完成。保護裝置的動作時限與短路電流的大小無關(guān)，僅取決于由選擇性確定的時間繼電器的整定時間。為保證動作的選擇性，自負(fù)載側(cè)向電源側(cè)，后一級線路的過電流保護裝置的動作時限應(yīng)比前一級線路保護的動作時限大一個時限級差Δt，即按階梯原那么進行整定。式中，Δt為時限級差，定時限過電流保護取0.5s，反時限過電流保護取0.7s。②反時限過電流保護動作時限整定第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護2、保護整定計算GL型感應(yīng)式電流繼電器具有反時限動作特性，在整定反時限過電流保護的動作時限時應(yīng)指出某一動作電流倍數(shù)〔通常為10倍〕時的動作時限。為保證動作的選擇性，反時限過電流保護時限整定也應(yīng)按照“階梯原那么〞來確定，即上下級線路的反時限過電流保護在保護配合點K點發(fā)生短路時的時限級差為Δt=0.7s。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護2、保護整定計算〔2〕動作時限整定

圖a中線路2WL保護2的繼電器特性曲線為圖b中的2；保護2的動作電流為Iop.KA2，線路1WL保護1的動作電流為Iop.KA1。動作時限整定具體步驟如下：a、計算線路2WL首端K點三相短路時保護2的動作電流倍數(shù)n2。

式中,為K點三相短路時，流經(jīng)保護2繼電器的電流

，Kw.2和Ki.2分別為保護2的接線系數(shù)和電流互感器變比。

第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護②反時限過電流保護動作時限整定〔2〕動作時限整定b、由n2從特性曲線2求K點三相短路時保護2的動作時限t2。c、計算K點三相短路時保護1的實際動作時限t1，t1應(yīng)較t2大一個時限級差Δt，以保證動作的選擇性，即d、計算K點三相短路時，保護1的實際動作電流倍數(shù)n1。

式中，

為K點三相短路時，流經(jīng)保護1繼電器的電流，

，Kw.1和Ki.1分別為保護1的接線系數(shù)和電流互感器變比。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護e、由t1和n1可以確定保護1繼電器的特性曲線上的一個點P，由P點找出保護1的特性曲線1，并確定10倍動作電流倍數(shù)下的動作時限。由圖7-21a可見，K點是線路2WL的首端和線路1WL的末端,也是上下級保護的時限配合點，假設(shè)在該點K的時限配合滿足要求，在其它各點短路時，都能保證動作的選擇性。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護〔3〕保護靈敏度校驗第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護

過電流保護的靈敏度用系統(tǒng)最小運行方式下線路末端的兩相短路電流

進行校驗。

式中，Iop1為保護裝置一次側(cè)動作電流。例試整定如下圖線路1WL的定時限過電流保護。1TA的變比為750/5A，線路最大負(fù)荷電流〔含自啟動電流〕670A，保護采用兩相兩繼電器接線，線路2WL定時限過電流保護的動作時限0.7s，最大運行方式時K1點三相短路電流4kA，K2點三相短路電流2.5kA，最小運行方式時K1和K2點三相短路電流分別為3.2kA和2kA。解：1、整定動作電流選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流7A過電流保護一次側(cè)動作電流為2、整定動作時限

線路1WL定時限過電流保護的動作時限應(yīng)較線路2WL定時限過電流保護動作時限大一個時限級差Δt。3、校驗保護靈敏度保護線路1WL的靈敏度按線路1WL末端最小兩相短路電流校驗：

＞1.5

線路2WL后備保護靈敏度，用線路2WL末端最小兩相短路電流校驗：＞1.2

由此可見，保護整定滿足靈敏度要求。三、電流速斷保護第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護1、電流速斷保護的接線和工作原理2．電流速斷保護的整定第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護三、電流速斷保護〔1〕動作電流整定

下一級線路首端發(fā)生最大短路電流時電流速斷保護不應(yīng)動作，即速斷保護動作電流Iop1＞IK.max，從而，速斷保護繼電器的動作電流整定值為：

式中，IK.max為線路末端最大三相短路電流；Kre1為可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.3，GL型繼電器取1.5；Kw為接線系數(shù)；Ki為電流互感器變比。對GL型電流繼電器，還要整定速斷動作電流倍數(shù)，即

式中，

為電流速斷保護繼電器動作電流整定值；

為過電流保護繼電器動作電流整定值。

電流速繼保護不能保護線路全長，只能保護線路的一局部，線路不能被保護的局部稱為保護死區(qū)，線路能被保護的局部稱為保護區(qū)。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護三、電流速斷保護〔2〕靈敏度校驗用線路首端最小兩相短路電流

校驗，即

≥1.5

2)電流速斷保護的“死區(qū)〞及其彌補由于電流速斷保護的動作電流是按躲過線路末端的最大短路電流來整定的，因此在靠近線路末端的一段線路上發(fā)生的不一定是最大的短路電流(例如兩相短路電流)時，電流速斷保護裝置就不可能動作，也就是說電流速斷保護實際上不能保護線路的全長，這種保護裝置不能保護的區(qū)域，就稱為“死區(qū)〞。為了彌補速斷保護存在死區(qū)的缺陷，一般規(guī)定，凡裝設(shè)電流速斷保護的線路，都必須裝設(shè)帶時限的過電流保護。且過電流保護的動作時間比電流速斷保護至少長一個時間級差Δ=0.5s～0.7s，而且前后級的過電流保護的動作時間又要符合“階梯原那么〞，以保證選擇性。在速斷保護區(qū)內(nèi)，速斷保護作為主保護，過電流保護作為后備保護；而在速斷保護的死區(qū)內(nèi)，那么過電流保護為根本保護。習(xí)題如下圖的10kV線路1WL和2WL都采用GL-15/10電流繼電器構(gòu)成兩相兩繼電器接線的過電流保護。1TA的變比為100/5A，2TA的變比為75/5A，1WL的過電流保護動作電流整定9A，10倍動作電流的動作時間為1s，2WL的計算電流為36A，2WL首端三相短路電流為900A，末端三相短路電流320A。試整定線路2WL的保護。解：線路由GL-15/10感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成兩相式過電流保護和電流速斷保護〔1〕過電流保護①動作電流整定繼電器動作電流8A，過電流保護一次側(cè)動作電流為②動作時限整定

由線路1WL和2WL保護配合點K1，整定2WL的電流繼電器動作時限曲線。a、計算K1點短路1WL保護的動作電流倍數(shù)n1和動作時限t1：由n1查GL-15電流繼電器t|n=10=1s特性曲線，得t1=1.4sb、計算K1點短路2WL保護的動作電流倍數(shù)n2和動作時限t2。c、由n2和t2從GL-15電流繼電器動作特性曲線查得10倍動作電流動作時限0.6s③靈敏度校驗

＞1.5

2WL過電流保護整定滿足要求〔2〕電流速斷保護①動作電流整定整定速斷保護動作倍數(shù)4倍，②靈敏度校驗

＞1.5

2WL電流速斷保護整定滿足要求。四、單相接地保護第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護

具有三回路出線的供配電系統(tǒng)中在線路3WL的C相發(fā)生單相接地時電容電流和接地電流的分布。整個有電的連接的系統(tǒng)C相接地，線路1WL、2WL、3WL的C相對地電容電流均為零，僅A相和B相有對地電容電流，且較正常運行時增大

倍。由于三相對地電容電流不對稱，線路1WL~3WL的接地電流分別為第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護四、單相接地保護第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護四、單相接地保護其原理如下:如果電纜WL1的A相發(fā)生接地故障，A相不存在對地電容電流，B相和C相有對地電容電流。電纜WL2和WL3也只有B相和C相有對地電容電流。所有這些對地電容電流都要經(jīng)過接地故障點。故障電纜A相芯線上流過所有電容電流之和，且與同一電纜的其他完好的B相和C相芯線及其金屬外皮上所流過的電容電流恰好抵消，而除故障電纜外的其他電纜的所有電容電流I3～I6那么經(jīng)過電纜頭接地線流入地中。接地線流過的這一不平衡電流(零序電流)就要在零序電流互感器TAN的鐵心中產(chǎn)生磁通，使TAN的二次繞組感應(yīng)出電動勢，使接于二次側(cè)的電流繼電器KA動作，發(fā)出報警信號。必須強調(diào)：電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器的鐵心，否那么接地保護裝置不起作用,如下圖。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護四、單相接地保護〔2〕動作電流整定第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護四、單相接地保護2．單相接地保護

系統(tǒng)中其它線路發(fā)生單相接地，被保護線路流過接地電容電流IC時，單相接地保護不應(yīng)動作，即

式中，Kre1為可靠系數(shù)，保護裝置不帶時限時，取Kre1=4~5，保護裝置帶時限時，取Kre1=1.5~2；Ki為零序電流互感器的變比。保護裝置一次側(cè)動作電流為:第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護四、單相接地保護2．單相接地保護〔3〕靈敏度校驗

被保護線路發(fā)生單相接地，流過接地電容電流

，單相接地保護應(yīng)可靠動作，用此電流計算保護的靈敏度。3．絕緣監(jiān)視裝置第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護四、單相接地保護

系統(tǒng)正常運行時，三相電壓對稱，三只相電壓表讀數(shù)近似相等，開口三角形繞組兩端電壓近似為零，電壓繼電器不動作。四、單相接地保護3．絕緣監(jiān)視裝置

系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地相對地電壓近似為零，該相電壓表讀數(shù)近似為零，非故障相對地電壓近似為線電壓。同時，開口三角形繞組兩端電壓也升高，近似為100V，電壓繼電器動作，發(fā)出單相接地信號，以便運行人員及時處理。因此，絕緣監(jiān)視裝置又稱為零序電壓保護。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護

運行人員可根據(jù)接地信號和電壓表讀數(shù)，判斷哪一段母線、哪一相發(fā)生單相接地，但不能判斷哪一條線路發(fā)生單相接地，因此絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的。只能采用依次拉合的方法。第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護四、單相接地保護3．絕緣監(jiān)視裝置判斷接地故障線路。即依次先斷開再合上各條線路，假設(shè)斷開某線路時，三只相電壓表讀數(shù)恢復(fù)近似相等，該線路便是接地故障線路，再消除接地故障，恢復(fù)線路正常運行。

電壓繼電器的動作電壓整定應(yīng)躲過系統(tǒng)正常運行時，開口三角形繞組兩端出現(xiàn)的最大不平衡電壓。五、過負(fù)荷保護第五節(jié)工廠高壓線路的繼電保護過負(fù)荷保護的動作電流按線路的計算電流IC整定，即

式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.2~1.3；Ki為電流互感器變比。動作時間一般整定10~15s。第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

一、電力變壓器的常見故障和保護配置電力變壓器的常見故障分短路故障和不正常運行狀態(tài)。

變壓器的短路故障按發(fā)生在變壓器油箱的內(nèi)外，分內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障有匝間短路、相間短路和單相碰殼故障。外部故障有套管及其引出線的相間短路、單相接地故障。

變壓器的不正常運行狀態(tài)有過負(fù)荷、油面降低和變壓器溫度升高等。3．變壓器電流保護的接線方式第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

兩相兩繼電器式接線適用于相間短路保護。

兩相一繼電器式接線的保護靈敏度隨短路種類而異，但Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器二次側(cè)發(fā)生單相短路和Yd11聯(lián)結(jié)的變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路，保護裝置不動作，因此，該連線方式不能用于Yyno聯(lián)結(jié)的變壓器的電流保護。三、變壓器的電流保護第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

1．變壓器的過電流保護變壓器過電流保護繼電器的動作電流為：

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；Ki為電流互感器的變比。變壓器過電流保護動作時間的整定同線路過電流保護，按級差原那么整定。變壓器過電流保護動作時限應(yīng)比二次側(cè)出線過電流保護的最大動作時限大一個Δt。對車間變電所的變壓器過電流保護動作時限，一般取0.5~0.7s。第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

三、變壓器的電流保護變壓器過電流保護的靈敏度按下式校驗

≥1.5

式中，

為變壓器二次側(cè)在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路時一次側(cè)的穿越電流。

2．電流速斷保護第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

三、變壓器的電流保護

變壓器電流速斷保護的動作電流，與線路的電流速斷保護相似，應(yīng)躲過變壓器二次側(cè)母線三相短路時的最大穿越電流，即第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

三、變壓器的電流保護2．電流速斷保護

式中，

為變壓器二次側(cè)母線在系統(tǒng)最大運行方式下三相短路時一次側(cè)的穿越電流；Kre1為可靠系數(shù)，同線路的電流速斷保護。

變壓器電流速斷保護的靈敏度校驗，與線路速斷保護靈敏度校驗一樣，以變壓器一次側(cè)最小兩相短路電流

進行校驗，即

第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

三、變壓器的電流保護2．電流速斷保護

≥2

假設(shè)電流速斷保護靈敏度不滿足要求，應(yīng)裝設(shè)差動保護。3．變壓器的零序電流保護第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

三、變壓器的電流保護

零序電流保護的動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

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。

零序電流保護的動作時間一般取0.5~0.7s，以躲過變壓器瞬時最大不平衡電流。第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

三、變壓器的電流保護

保護靈敏度校驗，按變壓器二次側(cè)干線末端最小單相短路電流

校驗。

4．變壓器的過負(fù)荷保護

運行中可能出現(xiàn)過負(fù)荷的變壓器應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護。其接線、工作原理與線路過負(fù)荷保護相同，動作電流整定按變壓器一次側(cè)額定電流整定，動作時間一般整定10~15s。例某總降變電所有一臺35/10.5kV、2500kVA、Yd11聯(lián)結(jié)組變壓器一臺。變壓器10kV母線的最大三相短路電流1.4kA，最小三相短路電流1.3kA，35kV母線的最小三相短路電流1.25kA，保護采用兩相兩繼電器接線，電流互感器變比為100/5A，變電所10kV出線過電流保護動作時間1s，試整定變壓器的電流保護。解：因無過負(fù)荷可能，變壓器裝設(shè)定時限過電流保護和電流速斷保護，保護采用兩相兩繼電器接線。1．定時限過電流保護〔1〕動作電流整定選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，動作電流整定Iop.KA(oc)=6A保護一次側(cè)動作電流〔2〕動作時間整定〔3〕靈敏度校驗

＞1.5

2．電流速斷保護〔1〕動作電流整定選DL-11/50電流繼電器，線圈串聯(lián)，動作電流整定Iop.KA(qb)=25A保護一次側(cè)動作電流〔2〕靈敏度校驗

＞2.0

采用兩相三繼電器接線或三相三繼電器接線的過電流保護.如下圖接線，這兩種接線既能實現(xiàn)相間短路保護，又能實現(xiàn)對變壓器低壓側(cè)的單相短路保護，且保護靈敏度比較高。第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

四、變壓器的氣體保護第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

氣體保護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，電弧的高溫使變壓器油分解為大量的油氣體，氣體保護就是利用這種氣體來實現(xiàn)保護的裝置。1．氣體繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理

目前，國內(nèi)采用的氣體繼電器有浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種型號。第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

四、變壓器的氣體保護2．氣體保護的接線3．氣體保護的安裝和運行第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

四、變壓器的氣體保護

氣體繼電器安裝在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，要求變壓器安裝時應(yīng)有1~1.5%的傾斜度；變壓器在制造時，聯(lián)通管對油箱上蓋也應(yīng)有2~4%傾斜度。五、變壓器的差動保護第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

1．差動保護的工作原理變壓器差動保護的保護范圍是變壓器兩側(cè)電流互感器安裝地點之間的區(qū)域。它可以保護變壓器內(nèi)部及兩側(cè)絕緣套管和引出線上的相間短路，保護反響靈敏，動作無限時。2．變壓器差動保護中不平衡電流產(chǎn)生的原因和減小措施第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

五、變壓器的差動保護〔1〕變壓器聯(lián)結(jié)組引起的不平衡電流〔2〕電流互感器變比引起的不平衡電流〔3〕變壓器勵磁涌流引起的不平衡電流

此外，變壓器兩側(cè)電流互感器的型號不同，有載調(diào)壓變壓器分接頭電壓的改變也會在差動回路中產(chǎn)生不平衡電流。綜上所述，產(chǎn)生不平衡電流的原因很多，可以采取措施最大程度地減小不平衡電流，但不能完全消除。3．變壓器的差動保護方式第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

五、變壓器的差動保護目前我國廣泛應(yīng)用以下幾種類型繼電器構(gòu)成差動保護：〔1〕帶短路線圈的BCH-2型差動繼電器〔2〕帶磁制動特性的BCH-1型差動繼電器；〔3〕多側(cè)磁制動特性的BCH-4型差動繼電器；〔4〕鑒別涌流間斷角的差動繼電器；〔5〕二次諧波制動的差動繼電器。4.BCH-2型變壓器差動保護第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

五、變壓器的差動保護〔1〕BCH-2型差動繼電器BCH-2型差動繼電器，由一個帶短路線圈的速飽和變壓器和一個執(zhí)行元件DL-11/0.2電流繼電器組成，〔2〕BCH-2型變壓器差動保護接線(3)BCH-2型變壓器差動保護的整定第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

五、變壓器的差動保護①按平均電壓及變壓器最大容量計算變壓器各側(cè)額定電流INT，按KW、INT選擇各側(cè)電流互感器一次額定電流。按下式計算出電流互感器二次回路額定電流IN2：

式中，KW為三相對稱情況下電流互感器的接線系數(shù)，星型接線時KW=1，三角形接線時KW=

；Ki為電流互感器的變比。取二次額定電流IN2最大的一側(cè)為根本側(cè)。第六節(jié)

電力變壓器的繼電保護

五、變壓器的差動保護②差動保護根本側(cè)的一次側(cè)動作電流整定差動保護根本側(cè)的一次側(cè)動作電流應(yīng)滿足下面三個條件：〔a〕躲過變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時的勵磁涌流，即式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.3；I1N為變壓器一次側(cè)的額定電流?！瞓〕躲過變壓器外部短路時的最大不平衡電流Idsq.max式中，Kre1為可靠系數(shù)，取1.3；Idsq.max可按下式計算：式中，0.1為電流互感器允許的最大相對誤差；Keq為電流互感器的同型系數(shù)，型號相同時取0.5，型號不同時取1；ΔU%為由變壓器調(diào)壓所引起的誤差，一般取調(diào)壓范圍的一半；

為采用的互感器變比或平衡線圈匝數(shù)與計