工厂供电与电气控制技术第六章工厂供电系统的过电流保护课件.ppt

第六章第六章 工厂供电系统的过电流保护工厂供电系统的过电流保护过电流保护的任务和要求过电流保护的任务和要求熔断器保护熔断器保护低压断路器保护低压断路器保护常用的保护继电器常用的保护继电器工厂高压线路的继电保护工厂高压线路的继电保护电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护高压电动机的继电保护高压电动机的继电保护第一节第一节 过电流保护的任务和要求过电流保护的任务和要求 一、过电流保护装置的类型和任务一、过电流保护装置的类型和任务熔断器保护（简单、经济）熔断器保护（简单、经济）低压断路器（供电可靠性较高、操作灵活）低压断路器（供电可靠性较高、操作灵活）继电保护（自动化程度较高的高压供配电系统中）继电保护（自动化程度较高的高压供配电系统中）供配电系统供配电系统继电保护装置继电保护装置是一种能反应供配电系统中电气是一种能反应供配电系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种信号的一种反事故反事故自动装置。自动装置。自动、迅速、有选择地将自动、迅速、有选择地将故障元件故障元件从供配电系统中从供配电系统中切切除除，使其他非故障部分，使其他非故障部分迅速恢复迅速恢复正常运行。正常运行。能能正确反应正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出发出报警信号、减负荷或延时跳闸。报警信号、减负荷或延时跳闸。类型类型:任务任务:二、对继电保护的基本要求二、对继电保护的基本要求u选择性：选择性：保护装置动作时，保护装置动作时，仅将仅将故障元件从供配电系统故障元件从供配电系统中切除，使停电范围尽量缩小，中切除，使停电范围尽量缩小，最大限度最大限度地保证系统中地保证系统中的非故障部分继续运行。的非故障部分继续运行。u速动性：速动性：继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件从供配电系统中切除。从供配电系统中切除。图图6-1 供配电系统继电保护选择性说明图供配电系统继电保护选择性说明图u灵敏性：灵敏性：指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力。行状态的反映能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数Ks来衡量。来衡量。对于反应故障时参数量增加的保护（如过电流保护）：对于反应故障时参数量增加的保护（如过电流保护）：对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）：对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）：u可靠性：可靠性：指保护装置该指保护装置该动动时不时不能能拒动；不该拒动；不该动动时不时不能能误误动。动。二、熔断器熔体电流的选择二、熔断器熔体电流的选择 1 1、保护电力线路、保护电力线路 保护线路的熔断器熔体电流，应满足以下条件：保护线路的熔断器熔体电流，应满足以下条件：应大于线路的计算负荷电流，有：应大于线路的计算负荷电流，有：应躲过线路的尖峰电流，有：应躲过线路的尖峰电流，有：式中式中K K为小于为小于1 1的系数。的系数。应与被保护线路配合，有：应与被保护线路配合，有：式中式中K KOLOL为过负荷倍数。为过负荷倍数。2 2、保护电力变压器、保护电力变压器 考虑因素：考虑因素：熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流；熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流；熔体电流要躲过变压器低压侧电机起动的尖峰电流；熔体电流要躲过变压器低压侧电机起动的尖峰电流；熔体电流要躲过变压器空载合闸电流。熔体电流要躲过变压器空载合闸电流。3 3、保护电压互感器、保护电压互感器RN2RN2型熔断器的熔体额定电流一般为型熔断器的熔体额定电流一般为0.5A0.5A。三、熔断器的选择与校验三、熔断器的选择与校验 1 1、选择时应满足的条件：、选择时应满足的条件：熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压；熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压；熔断器的额定电流不应小于它所装熔体的额定电流；熔断器的额定电流不应小于它所装熔体的额定电流；熔断器的额定类型应满足技术要求。熔断器的额定类型应满足技术要求。2 2、断流能力的校验、断流能力的校验 限流式（如限流式（如RM RM、RT0RT0等）：等）：非限流式（如非限流式（如RW4RW4、RM10RM10等）：等）：断流能力有上下限（断流能力有上下限（如如RW4RW4等跌开式熔断器）：等跌开式熔断器）：式中，式中，I IOCOC为熔断器的最大分断电流，见附录表为熔断器的最大分断电流，见附录表9 9。（上限）（上限）（下限）（下限）第三节第三节 低压断路器的保护低压断路器的保护 一、低压断路器在低压配电系统中的配置一、低压断路器在低压配电系统中的配置 三种方式：三种方式：1 1、单独接低压断路器或低压断路器、单独接低压断路器或低压断路器 -刀开关的方式刀开关的方式 2 2、低压断路器与磁力起动器或接触器配合的方式、低压断路器与磁力起动器或接触器配合的方式3 3、低压断路器与熔断器配合的方式、低压断路器与熔断器配合的方式图图6-3 低压断路器的配置方式低压断路器的配置方式 a)a)适于一台主变；适于一台主变；b)b)适于两台主变；适于两台主变；C)C)适于低压配电出线；适于低压配电出线；d)d)适于频繁操作适于频繁操作电路；电路；e)e)适于熔断器保护的电路。适于熔断器保护的电路。QFQF低压断路器，低压断路器，QKQK刀开关，刀开关，QKFQKF刀熔开关，刀熔开关，KMKM接触器，接触器，KHKH热继电器热继电器 二、低压断路器脱扣器的选择和整定二、低压断路器脱扣器的选择和整定 1 1、低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择、低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择 脱扣器额定电流：脱扣器额定电流：2 2、低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定、低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定 1 1）瞬时过流脱扣器动作电流的整定）瞬时过流脱扣器动作电流的整定 动作电流：动作电流：为为可靠系数可靠系数 ，万能式（，万能式（DW型）取型）取1.35，塑壳，塑壳式（式（DZ型）取型）取22.5。2 2）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 动作电流：动作电流：动作时间通常分动作时间通常分0.2s,0.4s,0.6s三级三级,前后两级动作时间至少差前后两级动作时间至少差0.2s取值为取值为1.2 1.2 可靠系数可靠系数 三、低压断路器的选择与校验三、低压断路器的选择与校验 1 1、选择低压断路器应满足的条件、选择低压断路器应满足的条件 低压断路器的额定电压不低于保护线路的额定电压。低压断路器的额定电压不低于保护线路的额定电压。低压断路器的额定电流不小于它所安装的脱扣器的额定电流。低压断路器的额定电流不小于它所安装的脱扣器的额定电流。低压断路器的类型应符合安装、保护、操作方式的要求。低压断路器的类型应符合安装、保护、操作方式的要求。2 2、低压断路器断流能力的校验、低压断路器断流能力的校验 动作时间动作时间0.02s0.02s以上（以上（DWDW型）：分断电流型）：分断电流 动作时间动作时间0.02s0.02s以下（以下（DZDZ型）：型）：分断电流分断电流四、低压断路器过电流保护灵敏度的检验四、低压断路器过电流保护灵敏度的检验 Iop为瞬时或短时过流脱扣器动作电流；为瞬时或短时过流脱扣器动作电流；I Ik.mink.min为被保护线路末端在系统为被保护线路末端在系统最小运行方式下短路电流；最小运行方式下短路电流；K K为灵敏系数，一般取为灵敏系数，一般取1.31.3。继电保护装置框图继电保护装置框图几种常用电磁式继电保护装置的组成几种常用电磁式继电保护装置的组成原理原理：当线路上发生短路时，起动用的电流继电器：当线路上发生短路时，起动用的电流继电器KAKA瞬瞬时动作，使时间继电器时动作，使时间继电器KTKT起动，起动，KTKT经整定的一定时限后，经整定的一定时限后，接通信号继电器接通信号继电器KSKS和中间断电器和中间断电器KMKM，KMKM触头接通断路器触头接通断路器QFQF的跳闸回路，使断路器的跳闸回路，使断路器QFQF跳闸。跳闸。二、二、电磁型继电器电磁型继电器（DL型）型）1电磁型电流继电器电磁型电流继电器u 结构：如图结构：如图6-4所示。所示。u工作原理：当在继电器线圈中工作原理：当在继电器线圈中通入电流通入电流IK时，电磁铁产生的电时，电磁铁产生的电磁力磁力Fem为：为：当电磁力当电磁力Fem大于弹簧的反大于弹簧的反作用力作用力Fsp和摩擦力和摩擦力Ffr时，继电时，继电器便产生动作。器便产生动作。图图6-4 电磁式电流继电器结构图电磁式电流继电器结构图1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3钢舌片钢舌片 4静触点静触点 5动触点动触点 6起动电流调节转杆起动电流调节转杆7标度盘（铭牌）标度盘（铭牌）8轴承轴承 9反作用弹簧反作用弹簧 10转轴转轴返回电流：返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用继电器的返回电流，用Ire.K表示。表示。返回系数：返回系数：是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用Kre表示，即表示，即 继电器动作后，减小继电器动作后，减小IK就能使继电器返回原位。欲使继就能使继电器返回原位。欲使继电器返回的必要条件是：电器返回的必要条件是：Fsp Fem+Ffr 对于过电流继电器，对于过电流继电器，Kre1，一般要求，一般要求 Kre=0.80.9；对于欠电流继电器，对于欠电流继电器，Kre 1，一般要求，一般要求 Kre=1.061.2。2电磁型电压继电器电磁型电压继电器其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统中多用低电压（欠电压）继电器。中多用低电压（欠电压）继电器。动作电压：动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器的动作电压，用的动作电压，用Uop.K表示。表示。返回电压：返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为继电器的返回电压，用继电器的返回电压，用Ure.K表示。表示。返回系数：返回系数：是指继电器的返回电压与动作电压的比值。是指继电器的返回电压与动作电压的比值。说明：说明：低电压继电器的返回系数低电压继电器的返回系数Kre1，一般为，一般为1.25。3时间继电器的作用时间继电器的作用：使保护装置获得一定的延时，以保证：使保护装置获得一定的延时，以保证保护装置动作的选择性。保护装置动作的选择性。4.中间继电器的作用中间继电器的作用:5.信号继电器信号继电器 作用：在继电保护装置中用来发出保护动作的指示信作用：在继电保护装置中用来发出保护动作的指示信号号 文字符号：文字符号：KSKS 分类：电流型、电压型两种分类：电流型、电压型两种 为了扩充保护装置出口继电器的触点数量和容量；为了扩充保护装置出口继电器的触点数量和容量；使触点闭合或断开时带有不大的延时使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.40.8s)；通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。v电流型电流型：其线圈为电流线圈，阻抗小，：其线圈为电流线圈，阻抗小，串联串联在二次回路中，在二次回路中，不影响其他二次元件的动作不影响其他二次元件的动作v电压型电压型：其线圈为电压线圈，阻抗大，在二次回路中必须：其线圈为电压线圈，阻抗大，在二次回路中必须并联并联使用。使用。工作原理：继电器线圈通电，信号牌掉下，显示动作信号。工作原理：继电器线圈通电，信号牌掉下，显示动作信号。但只能手动复位。但只能手动复位。工作过程工作过程：线圈通电：线圈通电-衔铁被衔铁被吸向铁心吸向铁心 -信号牌掉下，同信号牌掉下，同时转轴旋转时转轴旋转9090度度 -动静触头动静触头接通接通-去接通信号回路；去接通信号回路；旋转外壳上的复位旋钮，断开信旋转外壳上的复位旋钮，断开信号回路，同时使信号牌复位。号回路，同时使信号牌复位。举例举例：DX-11DX-11型信号继电型信号继电器器 三、感应三、感应型继电器型继电器（GL型）型）u 结构：如图结构：如图6-5所示。所示。感应系统：感应系统：由线圈由线圈1、带、带短路环短路环3的电磁铁的电磁铁2和铝盘和铝盘4组成，它的动作是有时组成，它的动作是有时限的；限的；电磁系统：电磁系统：由线圈由线圈1、电、电磁铁磁铁2和衔铁和衔铁15组成，它组成，它的动作是瞬时的。的动作是瞬时的。图图6-5 感应式电流继电器结构图感应式电流继电器结构图1线圈线圈 2电磁铁电磁铁 3短路环短路环 4可转铝盘可转铝盘 5钢片钢片 6可偏铝框架可偏铝框架 7调节弹簧调节弹簧 8制动永久磁铁制动永久磁铁 9扇形齿轮扇形齿轮 10蜗杆蜗杆 11扁杆扁杆 12继电器触点继电器触点 13时限调节螺杆时限调节螺杆 14速断电流调节螺钉速断电流调节螺钉 15衔铁衔铁 16动作电流调节插销动作电流调节插销 铝盘在转矩铝盘在转矩M1作用下转动后，切割永久磁铁的磁通而在铝作用下转动后，切割永久磁铁的磁通而在铝盘中产生涡流，产生制动力矩盘中产生涡流，产生制动力矩 。感应系统的动作电流：感应系统的动作电流：指蜗杆与扇形齿轮相咬合时，线圈指蜗杆与扇形齿轮相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。所需要通入的最小电流。返回电流：返回电流：指使扇形齿轮脱离蜗杆返回到原来位置时的最指使扇形齿轮脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。大电流。动作时间：动作时间：指从蜗杆与扇形齿片相咬合起到触点闭合这一指从蜗杆与扇形齿片相咬合起到触点闭合这一段时间。段时间。当当 时，铝盘匀速旋转；当铝盘受到的合力克服弹簧时，铝盘匀速旋转；当铝盘受到的合力克服弹簧的阻力时，蜗杆与扇形齿片相咬合，继电器动作。的阻力时，蜗杆与扇形齿片相咬合，继电器动作。电磁系统的速断电流：电磁系统的速断电流：指当通入继电器线圈的电流大到整指当通入继电器线圈的电流大到整定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸下，触点立即闭合。下，触点立即闭合。u 时限特性：如图时限特性：如图6-6所示。所示。ab段段“反时限特性反时限特性”（此（此时继电器铁心尚未饱和）；时继电器铁心尚未饱和）；bc段段“定时限定时限”（铁心已（铁心已达到饱和）；达到饱和）；de段段“速断特性速断特性”。图图6-6 感应型电流继电器的动作特性曲线感应型电流继电器的动作特性曲线说明：说明：“速断电流倍数速断电流倍数”是速断电流与感应元件动作电流之比。是速断电流与感应元件动作电流之比。u 动作电流与动作时限调节方法动作电流与动作时限调节方法感应系统的动作电流调节：感应系统的动作电流调节：改变线圈的匝数（级进调节）；改变线圈的匝数（级进调节）；改变弹簧的拉力（平滑调节）。改变弹簧的拉力（平滑调节）。电磁系统动作电流调节：电磁系统动作电流调节：改变衔铁与电磁铁之间的气隙。改变衔铁与电磁铁之间的气隙。感应系统的动作时限：感应系统的动作时限：改变扇形齿轮顶杆行程的起点，使动改变扇形齿轮顶杆行程的起点，使动作特性上下移动。作特性上下移动。动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整（整（2，2.5，34.5，5，69，10A）。）。其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的28倍。倍。注意：继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以注意：继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以10倍动作电流倍动作电流的动作时限的动作时限来标度的。来标度的。第五节第五节 工厂高压线路的继电保护工厂高压线路的继电保护 二、继电保护装置的接线方式二、继电保护装置的接线方式 接线系数：接线系数：在继电保护回路中，流入继电器中的电流在继电保护回路中，流入继电器中的电流IK与对与对应电流互感器的二次电流应电流互感器的二次电流I2的比值，称为接线系数，即的比值，称为接线系数，即接线方式接线方式：指作为相间短路的：指作为相间短路的过电流保护用过电流保护用电流继电器与电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。电流互感器二次线圈之间的连接方式。一、概述一、概述工厂的高压线路保护装设有相间短路保护、单相接地保护工厂的高压线路保护装设有相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护和过负荷保护1三相完全星形接线方式（图三相完全星形接线方式（图6-8）特点：特点：可以反映各种形式的故障，其接线系数可以反映各种形式的故障，其接线系数Kw=1。2两相两继电器接线方式（图两相两继电器接线方式（图6-9）特点：特点：可以反映除可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障，其接相单相接地短路以外的所有故障，其接线系数线系数Kw=1。图图6-8 三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式图图6-9 两相两继电器接线方式两相两继电器接线方式u定时限过电流保护的动作原理和组成（图定时限过电流保护的动作原理和组成（图6-11）三、带时限的过电流保护三、带时限的过电流保护 带时限的过电流保护，分为定时限过电流保护和反时限带时限的过电流保护，分为定时限过电流保护和反时限过电流保护。过电流保护。定时限过电流保护是指保护装置的动作时限是按预先整定时限过电流保护是指保护装置的动作时限是按预先整定的动作时间固定不变的，与短路电流大小无关。定的动作时间固定不变的，与短路电流大小无关。反时限过电流保护是指保护装置的动作时限原先是按反时限过电流保护是指保护装置的动作时限原先是按1010倍动作电流来整定的，而实际的动作时间则与短路电流倍动作电流来整定的，而实际的动作时间则与短路电流呈反比关系变化，短路电流越大，动作时间越短。呈反比关系变化，短路电流越大，动作时间越短。图图6-11 定时限过电流保护的原理图和展开图定时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图）原理图 b）展开图）展开图u反时限过电流保护的动作原理和组成（图反时限过电流保护的动作原理和组成（图6-12）图图6-12 反时限过电流保护的原理图和展开图反时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图）原理图 b）展开图）展开图 Iop IL.max保护装置的保护装置的动作电流动作电流Iop应应躲过躲过线路的最大负荷电流线路的最大负荷电流IL.max，即，即 保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置（见图保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置（见图6-13）。）。图图6-13 过电流保护的计算示意图过电流保护的计算示意图n过电流保护动作电流的整定过电流保护动作电流的整定现在引入一个现在引入一个可靠系数可靠系数Krel，则继电器的，则继电器的动作电流动作电流为：为：保护装置的保护装置的一次侧动作电流一次侧动作电流为：为：为此，要求保护为此，要求保护装置装置的的返回电流返回电流Ire必须必须躲过躲过线路的最大负荷线路的最大负荷电流电流 。由于。由于 换算到继电器中的电流为换算到继电器中的电流为 ，则：，则：考虑考虑Ire=Kre Iop.K，上式可改写为：，上式可改写为：式中，式中，Krel取取1.21.3；Kre取取0.80.85；IL.max取取(1.53)。max.LreiwrelK.opIKKKKI=动作时限：动作时限：应按应按“阶梯原则阶梯原则”整定（见图整定（见图6-13）定时限过电流保护：定时限过电流保护：反时限过电流保护：反时限过电流保护：说明说明：定时限：定时限过电流保护的动过电流保护的动作时间取决于时间继电器预先作时间取决于时间继电器预先整定的时间，与短路电流的大整定的时间，与短路电流的大小无关；小无关；反时限反时限过电流保护的过电流保护的动作时间需要根据前后两级保动作时间需要根据前后两级保护的护的GL型电流继电器的动作型电流继电器的动作特性曲线来整定。特性曲线来整定。图图6-13 过电流保护整定说明图过电流保护整定说明图a）电路）电路 b）定时限过电流保护的时限整定）定时限过电流保护的时限整定 c）反时限过电流保护的时限整定）反时限过电流保护的时限整定即即 n过电流保护动作时限的整定过电流保护动作时限的整定n灵敏度校验灵敏度校验式中，式中，为系统最小运行方式下本线路为系统最小运行方式下本线路末端末端（作近后备时）或（作近后备时）或相邻线路末端（作远后备时）的相邻线路末端（作远后备时）的两相短路电流两相短路电流。作远后备时，要求作远后备时，要求Ks1.2；作近后备时，要求；作近后备时，要求 Ks1.31.5。n过电流保护的评价：过电流保护的评价：F优点：优点：既可作本级近后备，又可作下级既可作本级近后备，又可作下级 远后备。远后备。F缺点：缺点：越靠近电源端，定时限过电流保护的动作时限反而越靠近电源端，定时限过电流保护的动作时限反而越长，因此越长，因此不能作为主保护不能作为主保护；反时限过电流保护的接线简单，；反时限过电流保护的接线简单，但动作时限整定复杂。但动作时限整定复杂。若灵敏度不满足要求，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。若灵敏度不满足要求，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。图图6-14 电流速断保护的单相原理接线图电流速断保护的单相原理接线图 四、电流速断保护四、电流速断保护n电流速断保护的原理接线图电流速断保护的原理接线图（图（图6-146-14）电流速断保护的作用原理与整定计算电流速断保护的作用原理与整定计算（图（图6-15）曲线曲线1 曲线曲线2 直线直线3瞬时电流速瞬时电流速断保护的动作电流。断保护的动作电流。n动作电流：动作电流：躲过本保躲过本保护区末端护区末端B处的最大短处的最大短路电流路电流 ，即，即 式中，式中，Krel取取1.21.3(DL型型)或或1.41.5(GL型型)。图图6-15 电流速断保护的工作原理图电流速断保护的工作原理图n灵敏度校验：灵敏度校验：要求其要求其最小保护范围最小保护范围lmin不小于线路全长的不小于线路全长的15%20%。也可以按本线路首端的最小两相短路电流来校验保护的灵也可以按本线路首端的最小两相短路电流来校验保护的灵敏度，以保护敏度，以保护1为例，其灵敏系数为：为例，其灵敏系数为：2.0n电流速断保护的评价：电流速断保护的评价：F优点：优点：简单可靠，动作迅速；简单可靠，动作迅速；F缺点：缺点：不能保护线路全长，有保护死区，不能保护线路全长，有保护死区，不能作不能作本线路的主本线路的主保护。保护。若灵敏度不满足要求，可采用电流电压闭锁保护若灵敏度不满足要求，可采用电流电压闭锁保护1.过电流保护过电流保护（定时限和反时限）（定时限和反时限）既可作为本级线路的近后备保护，又可作为相邻下一级线既可作为本级线路的近后备保护，又可作为相邻下一级线路的远后备保护；路的远后备保护；不能作主保护，但定时限过电流保护当时限小时可作主保不能作主保护，但定时限过电流保护当时限小时可作主保护；护；保护范围：本级线路的全长至下一级线路的全长；保护范围：本级线路的全长至下一级线路的全长；选择性：依靠动作时限、动作值来保证；选择性：依靠动作时限、动作值来保证；线路电流保护小结：线路电流保护小结：2.2.电流速断保护电流速断保护只能保护线路的一部分，不能作为线路的主保护，但在电流只能保护线路的一部分，不能作为线路的主保护，但在电流速断区内，它为主保护；速断区内，它为主保护；保护范围：一般为被保护线路全长的保护范围：一般为被保护线路全长的85%可作为变压器高压侧的主保护可作为变压器高压侧的主保护选择性：依靠选择适当的动作电流来保证选择性：依靠选择适当的动作电流来保证五、有选择性的单相接地保护五、有选择性的单相接地保护 在小接地电流的系统中，发生单相接地故障时，线在小接地电流的系统中，发生单相接地故障时，线电压不变，可短暂继续运行。但是，由于非故障相的相电压不变，可短暂继续运行。但是，由于非故障相的相电压要升高为线电压，长期运行可能引起非故障相的对电压要升高为线电压，长期运行可能引起非故障相的对地绝缘击穿而导致两相接地短路。地绝缘击穿而导致两相接地短路。单相接地保护又称零序电流保护，它利用单相接地单相接地保护又称零序电流保护，它利用单相接地所产生的零序电流使保护装置动作。当单相接地危及人所产生的零序电流使保护装置动作。当单相接地危及人身和设备安全时，则动作于跳闸身和设备安全时，则动作于跳闸,在发生单相接地故障时，必须通过无选择性的绝缘在发生单相接地故障时，必须通过无选择性的绝缘监视装置或有选择性的单相接地保护装置，发出报警信监视装置或有选择性的单相接地保护装置，发出报警信号，以便运行值班人员及时发现和处理。号，以便运行值班人员及时发现和处理。六、线路的过负荷保护六、线路的过负荷保护动作电流动作电流：按躲过线路的计：按躲过线路的计算电流来整定算电流来整定动作时间：一般取动作时间：一般取1015s 图图6-15 6-15 线路过负荷保护电路线路过负荷保护电路第六节第六节 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护一、概述一、概述n故障类型故障类型内部故障内部故障绕组的匝间短路绕组的匝间短路绕组的相间短路绕组的相间短路单相接地短路单相接地短路外部故障外部故障相间短路相间短路单相接地短路单相接地短路异常运行状态异常运行状态变压器过负荷变压器过负荷外部短路引起的过电流外部短路引起的过电流油箱漏油引起的油面过低油箱漏油引起的油面过低外部接地故障引起的中性点过电压外部接地故障引起的中性点过电压变压器油温升高变压器油温升高n应装设的保护应装设的保护主保护主保护瓦斯保护瓦斯保护轻瓦斯轻瓦斯动作于信号动作于信号重瓦斯重瓦斯动作于跳闸动作于跳闸纵联差动保护或电流速断保护纵联差动保护或电流速断保护后备保护后备保护辅助保护辅助保护过电流保护过电流保护复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护负序过电流保护负序过电流保护单相接地保护单相接地保护过负荷保护过负荷保护过励磁保护过励磁保护温度保护温度保护二、瓦斯保护二、瓦斯保护n瓦斯继电器的结构和工作原理瓦斯继电器的结构和工作原理 瓦斯继电器安装在油箱与油枕之间的连接管道上，如图瓦斯继电器安装在油箱与油枕之间的连接管道上，如图6-16所示。所示。一对触点在变压器油箱内发一对触点在变压器油箱内发生轻微故障时动作，作用于信生轻微故障时动作，作用于信号号轻瓦斯动作；轻瓦斯动作；另一对触点在变压器油箱内另一对触点在变压器油箱内发生严重故障时动作，作用于发生严重故障时动作，作用于跳闸跳闸重瓦斯动作。重瓦斯动作。瓦斯继电器有两对灵敏的触点：瓦斯继电器有两对灵敏的触点：图图6-16 瓦斯继电器安装示意图瓦斯继电器安装示意图1变压器油箱变压器油箱 2连接管连接管3瓦斯继电器瓦斯继电器 4油枕油枕 图图6-17为目前在我国电力为目前在我国电力系统中推广应用的开口杯挡板系统中推广应用的开口杯挡板式瓦斯继电器的内部结构。式瓦斯继电器的内部结构。图图6-17 FJ3-80型瓦斯继电器的结构示意图型瓦斯继电器的结构示意图1盖盖 2容器容器 3上油杯上油杯 4永久磁铁永久磁铁 5上动触点上动触点6上静触点上静触点 7下油杯下油杯 8永久磁铁永久磁铁 9下动触点下动触点 10下静触点下静触点 11支架支架 12下油杯平衡锤下油杯平衡锤 13下油杯转轴下油杯转轴 14挡板挡板 15上油杯平衡锤上油杯平衡锤 16上油杯转轴上油杯转轴 17放气阀放气阀 18接线盒接线盒正常运行：正常运行：上、下触点均断开。上、下触点均断开。油箱内部发生轻微故障：油箱内部发生轻微故障：上触点上触点合，发出信号合，发出信号轻瓦斯动作。轻瓦斯动作。油箱内部发生严重故障：油箱内部发生严重故障：下触点下触点闭合，发出跳闸脉冲闭合，发出跳闸脉冲重瓦斯动重瓦斯动作。作。变压器漏油使油面降低：变压器漏油使油面降低：首先是首先是上触点闭合发出报警信号，然后下上触点闭合发出报警信号，然后下触点闭合发出跳闸脉冲。触点闭合发出跳闸脉冲。n变压器瓦斯保护的接线图（图变压器瓦斯保护的接线图（图6-18）F优点：优点：动作迅速、灵敏动作迅速、灵敏度高、能反应油箱内部度高、能反应油箱内部发生的各种故障。发生的各种故障。F缺点：缺点：不能反应变压器外部端子上的故障。不能反应变压器外部端子上的故障。图图6-18 瓦斯保护原理接线图瓦斯保护原理接线图注意：注意：由于重瓦斯保护是由于重瓦斯保护是靠油流的冲击而动作的，靠油流的冲击而动作的，而油流速度的不稳定可能而油流速度的不稳定可能造成触点的抖动，为使断造成触点的抖动，为使断路器能可靠跳闸，出口中路器能可靠跳闸，出口中间继电器间继电器KM必须有必须有自保自保持回路持回路。三、电流速断保护三、电流速断保护对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断保护。对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断保护。n动作电流动作电流躲过变压器二次侧母线短路时的最大短路电流，即躲过变压器二次侧母线短路时的最大短路电流，即 式中，式中，Krel取取1.21.3。躲过变压器空载合闸时的最大励磁涌流，即躲过变压器空载合闸时的最大励磁涌流，即 说明：说明：当变压器电源侧为小接地电流系统时，保护可采用两相当变压器电源侧为小接地电流系统时，保护可采用两相式接线；当电源侧为大接地电流系统时，可采用三相式或两相式接线；当电源侧为大接地电流系统时，可采用三相式或两相三继电器式接线。三继电器式接线。n灵敏度校验：灵敏度校验：按保护装置安装处（一次侧）的最小两相短按保护装置安装处（一次侧）的最小两相短路电流来校验，即路电流来校验，即2.0式中，式中，为变压器一次侧的最小两相短路电流。为变压器一次侧的最小两相短路电流。四、变压器的纵联差动保护四、变压器的纵联差动保护1.纵联差动保护的基本原理纵联差动保护的基本原理双绕组变压器差动保护的原理接线如图双绕组变压器差动保护的原理接线如图6-19所示。所示。v正常运行或外部短路时（正常运行或外部短路时（k1点）：点）：继电器不动作。继电器不动作。v内部短路时（内部短路时（k2点）点）或或 继电器动作。继电器动作。图图6-19 变压器差动保护原理接线图变压器差动保护原理接线图双侧电源双侧电源单侧电源单侧电源2.差动保护的不平衡电流及补偿方法差动保护的不平衡电流及补偿方法由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流补偿方法：补偿方法：将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器接成星形变压器三角形侧的电流互感器接成星形。由于由于Yd11接线变压器两侧线电流之间有接线变压器两侧线电流之间有30的相位差，如果两侧的相位差，如果两侧的电流互感器采用相同的接线方式，将会在差动回路中产生很的电流互感器采用相同的接线方式，将会在差动回路中产生很大的不平衡电流。大的不平衡电流。由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流解决办法：解决办法：利用具有速饱和铁心的差动继电器中的利用具有速饱和铁心的差动继电器中的平衡线平衡线圈圈来进行补偿。来进行补偿。解决办法：解决办法：在在整定计算时整定计算时引入一个引入一个同型系数同型系数Ksam，若两侧，若两侧TA型号不同取型号不同取1；两侧；两侧TA型号相同取型号相同取0.5。由于电流互感器变比的标准化，使各侧电流互感器的实际变比由于电流互感器变比的标准化，使各侧电流互感器的实际变比大于计算变比。因此，正常运行时差动回路中将会有不平衡电大于计算变比。因此，正常运行时差动回路中将会有不平衡电流流过。流流过。两侧的电流互感器的型号不同，它们的磁化特性也就不同，因两侧的电流互感器的型号不同，它们的磁化特性也就不同，因此，在差动回路中将产生不平衡电流。此，在差动回路中将产生不平衡电流。由由带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流 由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流 改变分接头的位置，实际上就是改变变压器的变比，因此，电改变分接头的位置，实际上就是改变变压器的变比，因此，电流互感器二次侧电流将会改变，从而将就会产生一个新的不平流互感器二次侧电流将会改变，从而将就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。衡电流流入差动回路。当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，就可能产生当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，就可能产生很大的励磁电流（励磁涌流）。很大的励磁电流（励磁涌流）。在差动保护中，减小励磁涌流影响的方法有：在差动保护中，减小励磁涌流影响的方法有：采用具有速饱和变流器（铁芯）的差动继电器（采用具有速饱和变流器（铁芯）的差动继电器（BCH-2型）型）采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。3.差动保护动作电流的整定及灵敏度校验差动保护动作电流的整定及灵敏度校验n动作电流整定动作电流整定结论：结论：变压器差动保护中的不平衡电流要完全消除是不可能的，但采变压器差动保护中的不平衡电流要完全消除是不可能的，但采取措施减小其影响，用以提高差动保护的灵敏度是完全可以的。取措施减小其影响，用以提高差动保护的灵敏度是完全可以的。n灵敏度校验灵敏度校验五五、过电流保护过电流保护 过电流保护应装在变压过电流保护应装在变压器的电源侧，采用完全星形器的电源侧，采用完全星形接线，其单相原理接线如图接线，其单相原理接线如图6-22所示。所示。n动作电流：动作电流：应躲过变压器应躲过变压器可能出现的最大负荷电流，可能出现的最大负荷电流，但具体问题应作如下考虑：但具体问题应作如下考虑：图图6-22 变压器过电流保护单相原理接图变压器过电流保护单相原理接图对并列运行的变压器，应考虑切除一台时所出现的过负荷，对并列运行的变压器，应考虑切除一台时所出现的过负荷，当各台变压器容量相同时，可按下式计算当各台变压器容量相同时，可按下式计算对于降压变压器，应考虑低压侧负荷电动机自起动时的最对于降压变压器，应考虑低压侧负荷电动机自起动时的最大电流，即大电流，即式中，式中，Krel取取1.21.3；Kre取取1.25；Kst取取1.52.5。n动作时限：动作时限：应比出线过电流保护的动作时限大应比出线过电流保护的动作时限大 。n灵敏度校验：灵敏度校验：作近后备时，要求作近后备时，要求Ks1.5；作远后备时，要求；作远后备时，要求Ks1.2。六、过负荷保护六、过负荷保护n过负荷保护安装侧的选择过负荷保护安装侧的选择 双绕组变压器：过负荷保护应装设在电源侧（升压变压双绕组变压器：过负荷保护应装设在电源侧（升压变压器装在低压侧器装在低压侧，降压变压器装在高压侧，降压变压器装在高压侧）。）。过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于报警信号。作于报警信号。n动作电流：动作电流：躲过变压器额定电流，即躲过变压器额定电流，即 式中，式中，Krel取取1.05；Kre取取0.85。n动作时限：动作时限：应比变压器后备保护的最大时限再增大一个应比变压器后备保护的最大时限再增大一个 ，一，一般取般取1015s。七、变压器的接地保护七、变压器的接地保护(一般一般110KV以上系统才装）以上系统才装）v大接地电流系统的电力变压器，一般应装设接地（零序）保大接地电流系统的电力变压器，一般应装设接地（零序）保护，作为变压器和相邻元件接地短路的后备保护。护，作为变压器和相邻元件接地短路的后备保护。v大接地电流系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与大接地电流系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与系统中变压器中性点接地数目和位置有关。系统中变压器中性点接地数目和位置有关。对