建筑供配電與照明技術(shù) 課件 第六章 繼電保護

任課教師：劉義艷建筑供配電與照明技術(shù)任課教師：劉義艷第六章繼電保護繼電保護概述6.1電力變壓器繼電保護6.3電力線路的繼電保護6.2供配電系統(tǒng)繼電保護6.46.1繼電保護概述6.1.1繼電保護的作用根據(jù)繼電保護裝置在供配電系統(tǒng)中的作用，繼電保護的基本任務(wù)如下：1.故障時動作于跳閘。當(dāng)被保護設(shè)備或線路發(fā)生故障時，保護裝置能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，并保證該系統(tǒng)中非故障元件迅速恢復(fù)正常運行。

2.不正常狀態(tài)時發(fā)出報警信號。當(dāng)線路及設(shè)備出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，保護裝置能根據(jù)運行維護的具體條件和設(shè)備的承受能力發(fā)出信號、減小負荷或延時跳閘。6.1.2繼電保護的基本要求1.選擇性

選擇性指的是當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點最近的保護裝置將動作，切除故障，以保證無故障設(shè)備繼續(xù)運行。例如，圖6-1中k2點發(fā)生短路故障時，按照選擇性的要求，應(yīng)由距短路點最近的保護動作，使斷路器QF6跳閘以切除故障，變電所A、B、C及其用戶仍照常運行。如果QF6不動作，其他斷路器跳閘，則稱為失去選擇性動作。圖6-1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中繼電保護選擇性動作說明圖6.1.2繼電保護的基本要求2.速動性

速動性是指過電流保護裝置的動作速度要快?？焖偾谐收峡梢蕴岣吖┡潆娤到y(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性；加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，為電動機自啟動創(chuàng)造條件；避免擴大事故，減輕故障組件的損壞程度。3.靈敏性靈敏性是指保護裝置對其保護范圍內(nèi)的故障或不正常運行狀態(tài)的反映能力。如果保護裝置對其保護區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時地反應(yīng)動作，則說明保護裝置的靈敏性高。靈敏性通常用靈敏系數(shù)

來衡量。靈敏系數(shù)應(yīng)按實際可能出現(xiàn)的最不利于保護裝置動作的運行方式和故障類型來計算。6.1.2繼電保護的基本要求對于反應(yīng)故障時參數(shù)上升而動作的保護裝置來說，其靈敏系數(shù)為：對于反應(yīng)故障時參數(shù)下降而動作的保護裝置來說，其靈敏系數(shù)為：

無論是反映故障參數(shù)上升還是下降的保護裝置，對靈敏系數(shù)的要求均大于1，一般要求不小于1.2～2。6.1.2繼電保護的基本要求對于反應(yīng)故障時參數(shù)上升而動作的保護裝置來說，其靈敏系數(shù)為：對于反應(yīng)故障時參數(shù)下降而動作的保護裝置來說，其靈敏系數(shù)為：

無論是反映故障參數(shù)上升還是下降的保護裝置，對靈敏系數(shù)的要求均大于1，一般要求不小于1.2～2。4.可靠性

可靠性是指在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，保護裝置應(yīng)可靠動作，不應(yīng)拒動；而在保護范圍外發(fā)生故障以及在正常運行時，保護裝置不應(yīng)誤動。6.1.3繼電保護技術(shù)的發(fā)展趨勢

（1）微機化。隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展，微機保護硬件也在不斷的發(fā)展。目前隨著電力系統(tǒng)對微機保護要求不斷的提高，除了保護的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間、快速的數(shù)據(jù)處理功能、強大的通訊能力、與其他保護、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力以及高級語言編程能力等。

（2）網(wǎng)絡(luò)化。實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò)化，可以在最短的時間內(nèi)準確的判斷出故障的性質(zhì)、位置及故障參數(shù)的檢測、發(fā)生故障的原因等，并在最短的時間內(nèi)發(fā)出指令給相應(yīng)的保護裝置，快速切除故障，縮小故障的范圍，提高整個系統(tǒng)安全性

（3）保護、控制、測量、計量、通訊一體化。在實現(xiàn)繼電保護的微機化、網(wǎng)絡(luò)化的條件下保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)絡(luò)上獲取電力系統(tǒng)正常運行和發(fā)生故障條件下的任何信息和數(shù)據(jù)（如電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無功等）同時將保護裝置的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給控制總站。6.2電力線路的繼電保護6.2.1帶時限過電流保護

帶時限的過電流保護按其動作時間特性可分為定時限過電流保護和反時限過電流保護兩種。定時限過電流保護是指保護裝置的動作時間按整定的動作時間固定不變，與故障電流大小無關(guān)；反時限過電流保護是指保護裝置的動作時間與故障電流的大小成反比關(guān)系，故障電流越大，動作時間越短。1.定時限過電流保護

（1）保護裝置的原理

定時限過電流保護裝置的原理電路如圖6-2所示：6.2.1帶時限過電流保護（2）保護的時限特性圖6-3為定時限過電流保護的時限特性原理圖。當(dāng)線路k點發(fā)生短路故障時，由于短路電流流經(jīng)保護裝置QF1、QF2，且其值大于各保護裝置的動作電流，因而上述各保護裝置的電流繼電器均啟動；但按選擇性要求，只應(yīng)保護裝置QF2動作，使其跳閘，故障切除后保護裝置QF1返回，因此各保護裝置的動作時限應(yīng)滿足t1>t2。定時限過電流保護的選擇性是依靠保護的時限特性來保證的，離電源較近的上一級保護的動作時限比離電源較遠的下一級保護的動作時限要長，即式中，

為時限級差，通常取為0.5s。圖6-3定時限過電流保護的時限特性原理圖6.2.1帶時限過電流保護（3）定時限過電流保護其動作電流的整定計算

定時限過電流保護的動作電流一般按以下原則來確定。1）在被保護線路中流過最大負荷電流的情況下，保護裝置不應(yīng)動作，

式中，

為保護的動作電流(指保護裝置動作時所對應(yīng)的電流互感器一次電流值;為被保護線路的最大負荷電流。

要考慮電動機的自啟動電流，電動機自啟動電流大于正常運行時的額定電流，其前方線路的最大負荷電流也大于正常值IR，即

式中，

為電動機自啟動系數(shù)，一般取1.5～3；

為線路正常運行時的額定電流，可取計算電流

6.2.1帶時限過電流保護

2）為保證相鄰線路上的短路故障在切除后，保護裝置能可靠地返回，則返回電流Ire應(yīng)大于外部短路故障切除后流過保護裝置的最大自啟動電流，即

又因

故繼電器的動作電流為

式中，

為可靠系數(shù)，一般DL型繼電器取1.2，GL型繼電器取1.3；

為保護裝置的接線系數(shù)；

為自啟動系數(shù)，可取1.5～3；

為繼電器的返回系數(shù)，一般DL型繼電器的返回系數(shù)取0.85，GL型繼電器取0.8；

為電流互感器的變流比。保護裝置靈敏系數(shù)的校驗公式為式中，

為靈敏系數(shù)，作為主保護時要求

，作為后備保護時要求

；6.2.1帶時限過電流保護2.反時限過電流保護

（1）保護裝置的原理

圖6-4為反時限過電流保護的原理電路圖。當(dāng)線路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA動作，經(jīng)過一定延時后其動合觸點閉合，緊接著其動斷觸點斷開。這時斷路器因跳閘線圈YR分流而跳閘，從而切除了短路故障部分。在GL型繼電器分流跳閘的同時，其信號牌將自動掉下，指示保護裝置已經(jīng)動作。在短路故障被切除后，繼電器將自動返回，其信號牌可手動恢復(fù)。圖6-4反時限過電流保護原理圖與展開圖6.2.1帶時限過電流保護

（2）反時限過電流保護的時限配合

反時限過電流保護的原理特點是：保護裝置的動作時間與故障電流的大小成反比。在同一條線路上，當(dāng)靠近電源側(cè)的始端發(fā)生短路時，短路電流大，其動作時限短；反之當(dāng)末端發(fā)生短路時，短路電流較小，動作時限較長。

由于反時限過電流保護的動作時限隨電流大小的變化而變化，因此，整定的時間必須指出是某一電流值或動作電流的某一倍數(shù)下的動作時間。如圖6-5所示的線路保護，保護KA1、KA2的配合點應(yīng)選在WL2的始端k點，因為此點短路時，同時流過保護KA1、KA2的短路電流最大，動作時限的級差最小。此時保護裝置的動作時限可滿足

(

可取0.7s)。圖6-5反時限過電流保護的時限整定說明6.2.1帶時限過電流保護

假設(shè)如圖6-5所示的線路中，后一級保護KA2的10倍動作電流的動作時間已經(jīng)整定為t2，現(xiàn)在要確定前一級保護KA1的10倍動作電流的動作時間t1。整定計算的步驟如下所述。

1)計算L2始端的三相短路電流反應(yīng)到KA2中的電流值，即

式中，

為KA2與電流互感器相連的接線系數(shù)；

為電流互感器TA2的變流比。

2)計算

對KA2的動作電流

的倍數(shù)，即3)確定KA2的實際動作時間。在如圖6-6所示KA2的動作特性曲線的橫坐標軸上，找出n2，然后向上找到該曲線上的a點，該點所對應(yīng)的動作時間

就是KA2在通過

時的實際動作時間。圖6-6反時限過電流保護的動作特性曲線6.2.1帶時限過電流保護4）計算KA1的實際動作時間。根據(jù)保護裝置選擇性的要求，KA1的實際動作時間，

，

取0.72s。5)計算L2始端的三相短路電流

反應(yīng)到KA1中的電流值，即

式中，

為KA1與電流互感器相連的接線系數(shù)；

為電流互感器TA1的變流比。6）計算

對KA1的動作電流

的倍數(shù)，即

7)確定KA1的10倍動作電流的動作時間。

（3）反時限過電流保護與定時限過電流保護比較

1)定時限過電流保護的優(yōu)點是保護裝置的動作時間不受短路電流大小的影響，動作時限比較準確，整定計算簡單。其缺點是所需繼電器數(shù)量較多，接線復(fù)雜，且需直流操作電源；靠近電源處的保護裝置其動作時限較長。

2)反時限過電流保護的優(yōu)點是繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護，因此投資少，接線簡單，適于交流操作。其缺點是動作時限的整定比較麻煩，繼電器動作的誤差較大，當(dāng)短路電流較小時，其動作時間較長。反時限過電流保護在中小型工廠供配電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。6.2.2電流速斷保護

過電流保護裝置是按躲過最大負荷的電流來整定其動作電流的，其保護范圍可延伸到下一條線路。規(guī)定，當(dāng)過電流保護的動作時限超過0.5~0.7s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。電流速斷保護是一種瞬時動作的過電流保護。

電流速斷保護實質(zhì)上是一種瞬時動作的過電流保護。對于采用DL系列電流繼電器的速斷保護，就相當(dāng)于定時限過流保護中抽去時間繼電器。對于采用GL系列電流繼電器，則利用該繼電器的電磁元件來實現(xiàn)電流速斷保護，如圖6-7所示。圖6-7電流速斷保護原理圖6.2.2電流速斷保護

如圖6-8所示，前一段線路L1末端k1點的三相短路電流，實際上與后一段線路L2首端k2點的三相短路電流是近乎相等的(因兩點之間距離很短)。為了避免在后一級線路首端發(fā)生三相短路時前一級速斷保護誤動作，電流速斷保護的動作電流

應(yīng)躲過其所保護線路末端的最大三相短路電流

來整定，即

，繼電器的動作電流為

式中，

為可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.2~1.3，GL型繼電器取1.8~2。圖6-8無時限電流速斷保護的動作特性分析

圖6-8中，曲線1表示在最大運行方式下流過保護安裝處的三相短路電流隨短路點變化的曲線，曲線2表示在最小運行方式下流過保護安裝處的最小兩相短路電流曲線。電流速斷保護的靈敏系數(shù)應(yīng)滿足：

式中，

為保護安裝處(即線路首端)在系統(tǒng)最小運行方式下的兩相短路電流；

為電流速斷保護繼電器的動作電流值。6.2.3低電壓閉鎖過電流保護

為了降低起動電流，提高保護裝置的靈敏度，可采用具有低電壓閉鎖的過電流保護裝置。在線路過電流保護的過電流繼電器KA的常開觸點回路中，串入低電壓（欠電壓）繼電器KV的常閉觸點，而KV經(jīng)過電壓互感器TV接在被保護線路上。圖6-9低電壓閉鎖過電流保護

當(dāng)過電流保護裝置的靈敏系數(shù)達不到要求時，可采用低電壓繼電器閉鎖的過電流保護裝置來提高靈敏度，如圖6-9所示。測量啟動組件由低電壓繼電器和過電流繼電器組成。

在整定電流繼電器的動作電流時，只需按躲過線路的計算電流

來整定，當(dāng)然保護裝置的返回電流也應(yīng)躲過

。此時過電流保護其動作電流的整定計算公式為6.2.4單相接地保護

在中性點直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，將產(chǎn)生很大的短路電流，一般能使保護裝置迅速動作，切除故障部分。

在中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，其故障電流不大，只有很小的接地電容電流，而相間電壓仍然是對稱的，因此仍可繼續(xù)運行一段時間。如故障點系高電阻接地，則接地相電壓降低，其它兩相對地電壓高于相電壓；如系金屬性接地，則接地相電壓為零。1.絕緣監(jiān)察裝置

對于單相接地故障的檢測，傳統(tǒng)的方法是采用二次側(cè)接成開口三角形的三相五芯電壓互感器來進行檢測。如圖6-10所示

圖6-10絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖6.2.4單相接地保護2.零序電流保護

在中性點不接地的系統(tǒng)中，除采用絕緣監(jiān)測裝置以外，也可以在每條線路上裝設(shè)單獨的接地保護，又稱零序電流保護。

三相的二次電流矢量相加后流入繼電器。當(dāng)三相對稱運行以及三相和兩相短路時，流入繼電器的電流等于零，發(fā)生單相接地時，零序電流才流過繼電器，所以稱它為零序電流過濾器，如圖6-11所示。圖6-11零序電流過濾器

電纜線路的單相接地保護一般采用零序電流互感器，如圖6-12所示。零序電流互感器的一次側(cè)即為電纜線路的三相，其鐵芯套在電纜的外面，二次線圈繞在零序電流互感器的鐵芯上，并與過電流繼電器相接。圖6-12零序電流互感器6.3電力變壓器繼電保護

變壓器的故障可分為油箱內(nèi)和油箱外兩種。油箱內(nèi)的故障主要有繞組的相間短路、繞組的匝間短路和繞組的接地短路及鐵芯燒損等。變壓器油箱外的故障最常見的是絕緣套管和引出線上發(fā)生的相間短路與接地短路。變壓器的異常(不正常)運行狀態(tài)主要有過負荷、外部短路引起過電流、外部接地短路引起中性點過電壓以及油箱的油面降低等。800kVA及800kVA以上的油浸式變壓器和400kVA及400kVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯保護用來反應(yīng)油箱內(nèi)部短路故障及油面降低，其中輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開各電源側(cè)斷路器。2.過電流保護400kVA以下的變壓器多采用高壓熔斷器保護，當(dāng)400kVA以上的變壓器高壓側(cè)裝有高壓斷路器時，應(yīng)裝設(shè)帶時限的過電流保護裝置。對車間變壓器來說，過電流可作為主保護。如果過電流保護的時限超過0.5s，而且容量不超過800kVA，則應(yīng)裝設(shè)電流速斷作為主保護，而過電流保護則作為電流速斷的后備保護。電流速斷與過電流保護均動作于跳閘。1.瓦斯保護

6.3電力變壓器繼電保護

變壓器的故障可分為油箱內(nèi)和油箱外兩種。油箱內(nèi)的故障主要有繞組的相間短路、繞組的匝間短路和繞組的接地短路及鐵芯燒損等。變壓器油箱外的故障最常見的是絕緣套管和引出線上發(fā)生的相間短路與接地短路。

800kVA及800kVA以上的油浸式變壓器和400kVA及400kVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯保護用來反應(yīng)油箱內(nèi)部短路故障及油面降低，其中輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開各電源側(cè)斷路器。2.過電流保護400kVA以下的變壓器多采用高壓熔斷器保護，當(dāng)400kVA以上的變壓器高壓側(cè)裝有高壓斷路器時，應(yīng)裝設(shè)帶時限的過電流保護裝置。1.瓦斯保護

6.3電力變壓器繼電保護3.縱差動保護或電流速斷保護

縱差動保護或電流速斷保護用來反應(yīng)變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管以及引出線相間短路的主保護。較小容量的變壓器可用電流速斷保護來代替縱差動保護。保護動作于跳開各電源側(cè)斷路器。

4.過負荷保護

對于400kVA及400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護經(jīng)延時動作于信號。在無人值班的變電所內(nèi)，也可作用于跳閘或自動切除一部分負荷。

5.溫度保護裝置反映變壓器上層油溫超過規(guī)定值（一般為95℃）的保護裝置，一般動作于信號。6.3.1變壓器的瓦斯保護

在油浸式變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時，短路點電弧會使變壓器油及其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體(含有瓦斯成分)并從油箱向油枕流動，反應(yīng)這種氣流與油流而動作的保護稱為瓦斯保護。

瓦斯保護的測量繼電器為氣體繼電器。（1）氣體繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理圖6-13FJ-80氣體繼電器結(jié)構(gòu)示意圖

氣體繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種類型?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是開口杯式氣體繼電器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-13所示。6.3.1變壓器的瓦斯保護（2）變壓器瓦斯保護的接線

變壓器瓦斯保護的接線圖如圖6-14所示。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障(輕瓦斯)時，氣體繼電器KG的上觸點將閉合，動作于報警信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障(重瓦斯)時，KG的下觸點將閉合，動作后經(jīng)過信號繼電器KS將發(fā)出跳閘信號，同時經(jīng)中間繼電器KM，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。圖6-14變壓器瓦斯保護接線6.3.2變壓器的電流速斷保護

式中，

為低壓側(cè)母線的三相短路電流周期分量的有效值換算到高壓側(cè)的穿越電流值；

為可靠系數(shù)，取為1.2~1.3；

為保護裝置的接線系數(shù)；

為自啟動系數(shù)，可取1.5～3；

電流速斷保護的啟動電流還應(yīng)躲過變壓器空載合閘時的勵磁涌流，按上式整定的啟動電流可以滿足這一要求。保護靈敏度應(yīng)按保護安裝處(高壓側(cè))在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流來校驗，要求

。

小容量的變壓器可以在其電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護來代替縱差動保護。電源側(cè)為中性點直接接地系統(tǒng)時，保護采用完全星形接線方式。電源側(cè)為中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)時，則采用兩相不完全星形接線方式。其組成原理與線路的電流速斷保護完全相同。其電流速斷保護的動作電流為6.3.3變壓器的過電流、過負荷保護1.變壓器的過電流

變壓器過電流保護的組成和原理與線路過電流保護的組成和原理相同。為了得到較高的靈敏度，變壓器過電流保護的電流互感器及繼電器通常采用三相星形接線方式。

三繞組變壓器過電流保護的原理是：當(dāng)外部短路時，過電流保護應(yīng)保證有選擇性地只斷開直接供給故障點短路電流那一側(cè)的斷路器，從而使另外兩側(cè)繞組仍然可以繼續(xù)運行。變壓器過電流保護其動作電流的整定計算公式與線路過電流保護的基本相同，即式中，

為變壓器的額定一次電流，其他參數(shù)的含義同線路過電流保護。靈敏系數(shù)的校驗公式為6.3.3變壓器的過電流、過負荷保護2.過負荷保護

變壓器過負荷大多數(shù)都是三相對稱的，因而過負荷保護只要在一相上用一個電流繼電器即可實現(xiàn)。過負荷保護通常經(jīng)過延時作用于信號。為防止外部短路時誤發(fā)信號，過負荷保護的動作時間應(yīng)大于變壓器的過電流保護時間。在實際運行中，過負荷保護的動作時間通常為10s。同時，時間繼電器的線圈應(yīng)允許有較長時間通過電流，應(yīng)選用線圈中串有限流電阻的時間繼電器。

對于單側(cè)電源的三繞組變壓器，當(dāng)三側(cè)繞組容量相同時，只裝在電源側(cè)；當(dāng)三側(cè)繞組容量不同時，裝在電源側(cè)和容量較小的一側(cè)。兩側(cè)電源的三繞組變壓器則裝在所有的三側(cè)。變壓器的過負荷保護其組成原理與線路的過負荷保護基本相同。過負荷保護的動作電流應(yīng)為：式中，

為可靠系數(shù)，取值范圍為1.2～1.3；

為變壓器的額定電流。6.3.4變壓器的差動保護1.變壓器縱差動保護的原理接線縱差動保護的原理接線如圖6-15所示。圖6-15變壓器差動保護原理接線

在變壓器正常運行或縱差動保護的保護區(qū)外k-1點處發(fā)生短路時，如果TA1的二次電流

與TA2的二次電流

相等(或相差極小)，則流入繼電器KA(或差動繼電器KD)的電流

或差流值極小，一般稱此電流為不平衡電流Idsq，此時繼電器KA(或KD)不動作。而在縱差動保護的保護區(qū)內(nèi)k-2點處發(fā)生短路時，對于單端供電的變壓器來說，

，所以

，超過繼電器KA(或KD)所整定的動作電流Iop(d)，使KA(或KD)瞬時動作，然后通過出口繼電器KM使斷路器QF跳閘，同時由信號繼電器KS發(fā)出信號。6.3.4變壓器的差動保護2.變壓器縱差動保護中的不平衡電流及其減小措施（1）變壓器兩側(cè)電流相位不同

變壓器的接線組別有多種，采用Ydll聯(lián)結(jié)組，在正常運行時，Y側(cè)電流滯后d側(cè)30°且電流大小不相等。如不采取措施，則在差動回路中就會有相當(dāng)大的不平衡電流。為了使正常運行時縱差動保護兩臂中的電流同相，必須對縱差動保護進行相位補償和數(shù)值補償。

（2）電流互感器的實際變流比與計算變流比不相等

由于電流互感器都是標準化的定型產(chǎn)品，而選擇的電流互感器的變流比與計算所得的變流比往往不相等，因此在差動回路中又會引起不平衡電流。為了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行平衡，也可利用速飽和電流互感器中或?qū)ｉT的差動繼電器中的平衡線圈來實現(xiàn)平衡，以消除不平衡電流。6.3.4變壓器的差動保護（3）變壓器勵磁涌流變壓器在正常運行時，勵磁電流很小，一般不超過額定電流的2％~10％。當(dāng)發(fā)生外部短路時，由于電壓降低，勵磁電流更小，因此在這些情況下對差動保護的影響一般可以不考慮。當(dāng)變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時，勵磁電流將大大增加，其值可達到變壓器額定電流的6～8倍，稱為勵磁涌流。（4）變壓器各側(cè)電流互感器的型號不同

由于變壓器各側(cè)的電壓等級和額定電流不同，因而采用的電流互感器的型號不同，其飽和特性和勵磁電流(歸算至同一側(cè))也就不同，所以會在差動回路中引起較大的不平衡電流。電流互感器同型系數(shù)可用

來表示，若同型，

取0.5，若不同型，

取1。（5）變壓器的調(diào)壓分接頭改變

當(dāng)電力系統(tǒng)的運行方式發(fā)生變化時，往往需要調(diào)節(jié)變壓器的調(diào)壓分接頭，以保證系統(tǒng)的電壓水平。調(diào)壓分接頭的改變將引起新的不平衡電流，在保護動作值的計算時應(yīng)予以考慮。6.3.5變壓器的單相保護對變壓器低壓側(cè)的單相短路，可采取下列措施：

（1）當(dāng)變壓器低壓側(cè)裝設(shè)三相都帶過流脫扣器的低壓斷路器時，此處低壓斷路器既可用作低壓主開關(guān)，又可用來保護低壓側(cè)的相間短路和單相短路。（2）在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)熔斷器時，熔斷器可用來保護低壓側(cè)的相間短路和單相短路。但熔斷器熔斷后需更換熔體才能恢復(fù)供電，因此只用于不重要負荷的變壓器。（3）在變壓器低壓側(cè)中性點引出線上裝設(shè)零序電流保護。這種零序電流保護的動作電流Iop可按躲過變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來整定。（4）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，這種保護可使低壓側(cè)發(fā)生單相短路時其保護靈敏度大大提高。6.4供配電系統(tǒng)繼電保護

6.4.1熔斷器保護

熔斷器保護能在過負荷和短路時動作，切除過負荷和短路部分，保證系統(tǒng)的其他部分恢復(fù)正常運行。熔斷器在供配電系統(tǒng)中的配置應(yīng)符合過電流保護的選擇性要求，即熔斷器要配置得使故障范圍最小?？紤]到經(jīng)濟性，應(yīng)使供配電系統(tǒng)中配置的熔斷器數(shù)量盡量少。

圖6-18是車間低壓放射式配電系統(tǒng)中熔斷器配置的合理方案，這種方案既可滿足保護的選擇性要求，其配置的數(shù)量又較少。圖6-18中，熔斷器FU5用來保護電動機及其支線，當(dāng)k-5處短路時，F(xiàn)U5熔斷。熔斷器FU4主要用來保護動力配電箱母線，當(dāng)k-4處短路時，F(xiàn)U4熔斷。同理，熔斷器FU3主要用來保護配電干線，F(xiàn)U2主要用來保護低壓配電屏母線，F(xiàn)U1主要用來保護電力變壓器。當(dāng)k-1～k-3處短路時，也都是靠近短路點的熔斷器熔斷。6.4.1熔斷器保護圖6-18熔斷器配置1.熔斷器熔體電流的選擇（1）熔斷器用來保護電力線路1)熔體額定電流

應(yīng)不小于線路的計算電流

，即

2)熔體額定電流

還應(yīng)躲過線路的尖峰電流

，以使熔體在線路出現(xiàn)正常尖峰電流時也不致熔斷。由于尖峰電流是短時最大電流，而熔體加熱熔斷需要一定的時間，因此熔體額定電流應(yīng)滿足的條件為

式中，

為小于1的計算系數(shù)。

對供單臺電動機的線路來說，電動機的啟動時間t<3s(輕載啟動)時，宜取

＝0.25～0.35；t＝3～8s(重載啟動)時，宜取

＝0.35～0.5；t>8s或頻繁啟動、反接制動時，宜取=0.5~0.6。6.4.1熔斷器保護3)熔斷器保護還應(yīng)與被保護的線路相配合，當(dāng)由于過負荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱時，熔斷器應(yīng)保證熔斷，因此還應(yīng)滿足條件：式中，為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量；

為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許短時過負荷系數(shù)。（2）保護電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇

在確定保護電力變壓器的熔斷器熔體電流時，應(yīng)考慮以下三個因素：1)熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負荷電流；2)熔體電流要躲過來自變壓器低壓側(cè)的電動機自啟動引起的尖峰電流；3)熔體電流要躲過變壓器自身的勵磁涌流。一般應(yīng)滿足下式的要求，即式中，

為變壓器的額定一次電流。6.4.1熔斷器保護2.熔斷器的選擇與校驗選擇熔斷器時應(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)符合安裝處的條件(戶內(nèi)或戶外)以及被保護設(shè)備的技術(shù)要求；(4)熔斷器的斷流能力應(yīng)進行校驗；(5)熔斷器保護還應(yīng)與被保護的線路相配合，使之不至于發(fā)生因過負荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電線過熱起燃時熔斷器不熔斷的事故。

為了使熔斷器能可靠地分斷電路，需按短路電流校驗熔斷器的分斷能力。(1)限流式熔斷器。由于限流式熔斷器(如RN1、RT0等)能在短路電流達到?jīng)_擊值之前完全熄滅電弧、切除短路，因此只需滿足條件:式中，

為熔斷器的最大分斷電流；

為熔斷器安裝處的三相次暫態(tài)短路電流的有效值，在無限大系統(tǒng)中，

。6.4.1熔斷器保護(2)非限流式熔斷器。由于非限流式熔斷器(如RW4、RM10等)不能在短路電流達到?jīng)_擊值之前熄滅電弧、切除短路，因此需滿足條件：

式中，

為熔斷器安裝處的三相短路沖擊電流的有效值。(3)具有斷流能力上下限的熔斷器。這種熔斷器(如RW4等跌開式熔斷器)其斷流能力的上限應(yīng)滿足式(6-30)的校驗條件，其斷流能力的下限應(yīng)滿足條件：

式中，

為熔斷器的最小分斷電流；

為熔斷器所保護的線

路末端的兩相短路電流(對中性點不接地的電力系統(tǒng)而言)。

為了保證熔斷器在其保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時能可靠地熔斷，靈敏度應(yīng)滿足

式中，

為熔斷器熔體的額定電流；

為熔斷器保護的線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的最小短路電流，K為靈敏度比值。6.4.1熔斷器保護3.前后熔斷器之間的選擇性配合

在低壓配電系統(tǒng)中，如果上下兩級線路都采用熔斷器作短路保護，則應(yīng)使它們的動作具有選擇性。如圖6-19所示，當(dāng)k點發(fā)生故障時，靠近故障點的FU2熔斷器最先熔斷，切除故障部分后，則FU1不再熔斷，從而可使系統(tǒng)的其他部分迅速恢復(fù)正常運行。因此，上級熔體的熔斷時間t1與下級熔體的熔斷時間t2應(yīng)滿足t1>3t2。如果不滿足這一要求，則應(yīng)將前一熔斷器的熔體電流提高1～2級再進行校驗。圖6-19熔斷器在配電系統(tǒng)中的選擇性配合6.4.2斷路器保護1.斷路器在供配電系統(tǒng)中的作用

斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流并能關(guān)合、在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異常回路條件下的電流的開關(guān)裝置。2.低壓斷路器過流脫扣器額定電流的選擇過流脫扣器的額定電流

應(yīng)不小于線路的計算電流

，即3.低壓斷路器過流脫扣器動作電流和動作時間的整定(1)瞬時過流脫扣器的動作電流

應(yīng)躲過線路的尖峰電流

，即

式中，

為可靠系數(shù)，對于動作時間t>0.02s的萬能式斷路器(DW型)，

可取1.35；對于t≤0.02s的塑殼式斷路器(DZ型)，

宜取2～2.5。6.4.2斷路器保護(2)短延時過流脫扣器的動作電流和動作時間的整定。短延時過流脫扣器的動作電流

應(yīng)躲過線路短時間出現(xiàn)的負荷尖峰電流

，即

式中，

為可靠系數(shù)，一般取1.2。

短延時過流脫扣器的動作時間通常分0.2s、0.4s和0.6s三級，應(yīng)按前后保護裝置其保護的選擇性要求來確定，應(yīng)使前一級保護的動作時間比后一級保護的動作時間長一個時間級差0.2s。(3)長延時過流脫扣器的動作電流和動作時間的整定。長延時過流脫扣器主要用來保護過負荷，因此其動作電流

只需躲過線路的最大負荷電流(計算電流

)即可，即

式中，

為可靠系數(shù)，一般取1.1。

長延時過流脫扣器的動作時間應(yīng)躲過允許過負荷的持續(xù)時間。其動作特性通常是反時限的，即過負荷電流越大，其動作時間越短。一般動作時間為1～2h。(4)過流脫扣器與被保護線路的配合要求。為了不致發(fā)生因過負荷或短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃時其低壓斷路器不跳閘的事故，低壓斷路器過流脫扣器的動作電流

還應(yīng)滿足條件：

式中，

為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量；

為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許短時過負荷系數(shù)，對于瞬時和短延時過流脫扣器

一般取4.5，對于長延時過流脫扣器

可取1，對于有爆炸氣體區(qū)域內(nèi)的線路

應(yīng)取為0.8。6.4.2斷路器保護4.低壓斷路器熱脫扣器的選擇和整定

(1)熱脫扣器額定電流的選擇。熱脫扣器的額定電流

應(yīng)不小于線路的計算電流

，即

(2)熱脫扣器動作電流的整定。熱脫扣器的動作電流應(yīng)滿足：

式中，

為可靠系數(shù)，可取1.1。一般應(yīng)通過實際運行試驗對

進行檢驗。5.低壓斷路器的選擇和校驗選擇低壓斷路器時應(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)脫扣器的額定電流；(3)低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝處的條件、保護性能及操作方式等要求；(4)低壓斷路器的斷流能力應(yīng)進行校驗。6.4.2斷路器保護為使低壓斷路器可靠地斷開電路，應(yīng)按短路電流來校驗其分斷能力，滿足如下要求。(1)對于分斷時間大于0.02s的萬能式斷路器(DW型)，應(yīng)滿足：