第四章-继电保护2资料.ppt

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1、 4.7 低压配电线路的保护 依据GB500542011低压配电设计规范，低压配电线路应装设短路保护、过负荷保护，保护电器应能在故障造成危害之前切断供电电源或发出报警信号。1.对短路保护电器动作特性的要求（一）短路保护短路保护电器的动作应及时可靠，以保证绝缘导体、电缆、母线的短路热稳定满足要求。短路保护电器应能分断其安装处的预期最大短路电流。短路保护电器应有足够的灵敏性，应能在规定时间内可靠切断被保护线路末端的最小短路电流。短路保护电器一般采用断路器或熔断器。2.短路保护电器的装设短路保护电器应装设在回路首端和回路导体载流量因截面、材料、敷设方式等发生变化而减小的地方。短路保护电器应装设在低压

2、配电线路不接地的各相上 3.并联导体的短路保护 对于多根并联导体组成的线路，其中任一根导体在最不利的位置处发生短路故障时，短路保护电器应能及时切断短路故障。若在线路首端采用一台保护电器，则应尽量避免在并联区段内发生短路的可能性。4.可不设短路保护的线路如由主干线路保护电器保护的短距离分支线路。（二）过负荷保护 过负荷保护的目的在于防止长时间的过负荷对线路绝缘造成的不良影响。1.对过负荷保护电器动作特性的要求 过负荷保护电器应采用反时限特性的保护电器，如g类熔断器、断路器的长延时动作脱扣器等。额定电流 Ic Ir Ial 约定动作电流 I21.45Ial 对熔断器，一般 I2=1.6Ir 对断路

3、器，一般 I2=1.3Ir 其动作特性应同时满足以下两式的要求：突然断电比过负荷而造成的损失更大的线路（如消防水泵、消防电梯等线路），其过负荷保护应作用于信号而不应作用于切断电路。配电线路宜采用同一保护电器作短路保护与过负荷保护。2.过负荷保护电器的装设 过负荷保护电器应装设在回路首端和回路导体载流量因截面、材料、敷设方式等发生变化而减小的地方。干线支线3m3.并联导体的过负荷保护 大电流线路尽量采用多芯电缆并联。做到各并联导体允许持续载流量相等，导体阻抗相等以使电流分配均衡，可采用一台保护电器保护所有导体。4.中性导体的过负荷保护 对于TT系统和TN系统，当电气装置中存在大量谐波电流时，会引

4、起相导体及中性导体的过负荷，而中性导体的过负荷是最常见的。此时，中性导体应根据其载流量检测过电流，当检测到过电流时可动作于切断相导体，但不必切断中性导体。(三).低压熔断器的初步选择（1）类别选择按使用人员选择结构型式按分断范围要求选择 按保护对象选择使用类别 （2）额定电流选择InIrIc（3）分断能力选择IbIk3 熔体额定电流 熔断器额定电流 线路计算电流 熔断器分断能力 安装处预期三相短路电流有效值 低压熔断器 刀形触头熔断器螺栓连接式熔断器圆筒帽式熔断器螺旋式熔断器4.上、下级均选用熔断器 先按一般要求初步选择类别、极数、额定电流、分断能力及附件，然后根据保护特性要求确定断路器过电流

5、脱扣器的额定电流并整定其动作电流。（四）、低压断路器的选择与整定1、断路器过流脱扣器额定电流In的确定断路器的壳级额定电流 2、过电流脱扣器动作电流整定1）.长延时过电流脱扣器整定电流Ir1对配电保护断路器 对单台电动机保护断路器 对照明线路保护断路器2）.短延时过电流脱扣器整定电流Ir2及时间 Ir21.2Ist.M+Ic(n-1)线路上最大一台电动机的起动电流周期分量有效值 除这台电动机以外的线路计算电流 Ir2还应满足与下级线路保护电器的选择性配合要求。短延时过电流脱扣器的整定时间通常有0.1s0.5s不等，根据选择性要求确定。3）.瞬时过电流脱扣器整定电流Ir3线路上最大一台电动机的全

6、起动电流 对配电保护断路器 对单台电动机保护断路器 对照明线路保护断路器 3、保护灵敏度的检验断路器保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电流 4、与被保护线路的配合 1）.过负荷保护配合原始条件等效条件2）.短路保护配合K2S2I2t 当短路持续时间大于0.1s但不大于5s时：当短路持续时间小于0.1s时：低压断路器的允通容量4.8 供配电系统常用自动装置供配电系统常用自动装置一、自动重合闸装置一、自动重合闸装置1概述概述u自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电保护装置将其迅速断开，延时（保护装置将其迅速断开，延时（0.5）后重新

7、将故障线路自）后重新将故障线路自动投入的装置，简称动投入的装置，简称ARD。u装设装设ARD的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供电的可靠性，减少停电损失。电的可靠性，减少停电损失。2一次自动重合闸的基本原理和要求一次自动重合闸的基本原理和要求图图4-34是说明一次自动重合闸基本原理的电气简图。是说明一次自动重合闸基本原理的电气简图。图图4-34 一次自动重合闸的原理电路图一次自动重合闸的原理电路图u工作原理工作原理F手动合闸：按下手动合闸：按下SB1，KO通电，接通通电，接通YO的回路，使的回路，使断路器合闸；断路器合闸；F手动跳闸手动跳闸:按下按下

8、SB2，接通，接通YR的回路的回路，使断路器跳闸。使断路器跳闸。F当线路上发生故障时当线路上发生故障时:保护装置动作保护装置动作 KM闭合闭合接通接通YR，使，使QF自动跳闸。自动跳闸。同时，同时，QF1-2闭合闭合 KAR起动起动 经整定的时限后经整定的时限后KO通电动通电动作，使断路器作，使断路器QF重合闸。重合闸。u对自动重合闸装置的基本要求对自动重合闸装置的基本要求用控制开关或遥控装置将断路器断开时，用控制开关或遥控装置将断路器断开时，ARD不应起动；不应起动；手动合闸于故障线路不重合；手动合闸于故障线路不重合；ARD只能动作一次；只能动作一次；ARD动作后应能自动复归，准备再次动作；

9、动作后应能自动复归，准备再次动作；ARD的动作时间应尽可能短，一般为的动作时间应尽可能短，一般为0.51.5s；ARD应能实现重合闸应能实现重合闸“后加速后加速”或或“前加速前加速”，以便与继，以便与继电保护配合。电保护配合。前加速：前加速：是指自动重合闸前加速保护动作，即当线路上发生永久是指自动重合闸前加速保护动作，即当线路上发生永久性故障时，第一次以瞬时加速跳闸，第二性故障时，第一次以瞬时加速跳闸，第二 次则以定时限跳闸。次则以定时限跳闸。后加速：后加速：是指自动重合闸后加速保护动作，即当线路上发生永久是指自动重合闸后加速保护动作，即当线路上发生永久性故障时，第一次带时限跳闸，第二次以瞬时

10、加速跳闸。性故障时，第一次带时限跳闸，第二次以瞬时加速跳闸。应采用控制开关手柄位置与断路器位置应采用控制开关手柄位置与断路器位置“不对应原则不对应原则”起起动动ARD；ARD的起动条件为：的起动条件为：SA在在“合闸后合闸后”位置，位置，QF在在“跳闸跳闸”位位置。置。u当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入工作，以保证供电连续性的自动装置，简称工作，以保证供电连续性的自动装置，简称APD。二、备用电源自动投入装置二、备用电源自动投入装置 1概述概述u备用电源自动投入装置的基本形式备用电源自动投入装置的基本形式图图4-35 APD的两种

11、基本接线方式的两种基本接线方式a）明备用）明备用 b）暗备用）暗备用明备用：明备用：APD装在备用装在备用进线断路器上。进线断路器上。暗备用：暗备用：APD装在母线装在母线分段断路器上。分段断路器上。2备用电源自动投入装置的基本原理和要求备用电源自动投入装置的基本原理和要求图图4-36是说明备用电源自动投入装置基本原理的电气简图。是说明备用电源自动投入装置基本原理的电气简图。图图4-36备用电源自动投入装置原理电路图备用电源自动投入装置原理电路图u工作原理工作原理F当当工工作作电电源源WL1断断电电时时，QF1跳跳闸闸 QF13-4 断开，使断开，使KT断电。断电。FKT的的延延时时断断开开触

12、触点点尚尚未未断断开开前前，由由于于QF11-2闭闭合合KO通通电电YO通通电电QF2合合闸闸，使使备备用用线路线路WL2投入运行。投入运行。工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源。才允许投入备用电源。APD的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩短停电时间；缩短停电时间；APD只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故障上；故

13、障上；当电压互感器的二次回路断线时，当电压互感器的二次回路断线时，APD 不应误动作；不应误动作；若备用电源容量不足，应在若备用电源容量不足，应在APD 动作的同时切除一部分动作的同时切除一部分次要负荷。次要负荷。u对备用电源自动投入装置应满足以下基本要求对备用电源自动投入装置应满足以下基本要求 4.9 供配电系统微机保护简介供配电系统微机保护简介一、概述一、概述传统的机电型继电保护都是反映模拟量的保护，而微机保护传统的机电型继电保护都是反映模拟量的保护，而微机保护是反映数字量的保护；是反映数字量的保护；与传统继电保护相比，微机保护具有保护性能好、灵活性大、与传统继电保护相比，微机保护具有保护

14、性能好、灵活性大、可靠性高和调试维护方便等特点；可靠性高和调试维护方便等特点；微机保护除了完成保护功能外，还可方便地附加自动重合闸、微机保护除了完成保护功能外，还可方便地附加自动重合闸、故障录波、故障测距等自动装置的功能。故障录波、故障测距等自动装置的功能。二、微机保护装置的硬件构成二、微机保护装置的硬件构成数据采集系统：数据采集系统：将模拟量输入量准确地转换为所需的数将模拟量输入量准确地转换为所需的数字量，它由电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换、字量，它由电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换、模数转换等功能模块组成。模数转换等功能模块组成。微型计算机系统微型计算机系统：由微处理器、程序

15、存储器、数据存储由微处理器、程序存储器、数据存储器、接口芯片及定时器等组成。器、接口芯片及定时器等组成。输入输出接口电路：输入输出接口电路：将各种开关量通过光电耦合电路、将各种开关量通过光电耦合电路、并行接口电路输入到微机保护，并将处理结果通过开关量并行接口电路输入到微机保护，并将处理结果通过开关量输出电路驱动中间继电器以完成各种保护的出口跳闸、信输出电路驱动中间继电器以完成各种保护的出口跳闸、信号警报等功能。号警报等功能。通信接口电路：通信接口电路：微机保护的通信接口是实现变电站综合微机保护的通信接口是实现变电站综合自动化的必要条件，因此，每个保护装置都带有相对标准自动化的必要条件，因此，每

16、个保护装置都带有相对标准的通信接口电路。的通信接口电路。人机接口电路：人机接口电路：包括显示、键盘、各种面板开关、打印包括显示、键盘、各种面板开关、打印与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与变比等。与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与变比等。供电电源：供电电源：通常采用逆变稳压电源，即将直流逆变为交通常采用逆变稳压电源，即将直流逆变为交流，再把交流整流为微机保护所需的直流工作电压。流，再把交流整流为微机保护所需的直流工作电压。微机保护装置硬件组成的基本框图如图微机保护装置硬件组成的基本框图如图4-37所示。所示。图图4-37 微机保护装置的硬件组成框图微机保护装置的硬件组成框图三、微机保

17、护的数据采集系统三、微机保护的数据采集系统比较式数据采集系统框图如图比较式数据采集系统框图如图4-38所示。所示。交流变换器：交流变换器：交流变换器的作用有二：交流变换器的作用有二：将从将从TV、TA上获得的二次电流、电压信号变换成与上获得的二次电流、电压信号变换成与A/D变换芯片电平相匹配的电压信号；变换芯片电平相匹配的电压信号；实现互感器二次回路与微机保护实现互感器二次回路与微机保护A/D变换系统完全电隔离，变换系统完全电隔离，以提高抗干扰能力。以提高抗干扰能力。图图4-38 比较式数据采集系统的方框图比较式数据采集系统的方框图前置模拟低通滤波器（前置模拟低通滤波器（ALF）：）：由由R、

18、C元件组成，其作用元件组成，其作用是阻止频率高于某一数值的信号进入是阻止频率高于某一数值的信号进入A/D变换系统。变换系统。采样保持器（采样保持器（S/H）：）：其作用是在一个极短的时间内测量其作用是在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在A/D转换器进行转换转换器进行转换的期间内保持其输出不变，以保证有较高的转换精度。的期间内保持其输出不变，以保证有较高的转换精度。多路转换开关（多路转换开关（MPX）：）：数据采集系统往往要对多路模拟数据采集系统往往要对多路模拟量进行采集，通常采用多路模拟信号公用一个量进行采集，通常采用多路模拟信号公用一个A/D

19、转换器，转换器，中间用一个多路转换开关轮流切换各路模拟量与中间用一个多路转换开关轮流切换各路模拟量与A/D转换转换器之间的通道，使得在任一时刻只将一路模拟信号输入到器之间的通道，使得在任一时刻只将一路模拟信号输入到A/D转换器，从而实现分时转换的目的。转换器，从而实现分时转换的目的。A/D转换器：转换器：将连续的模拟量转换为离散的数字量。将连续的模拟量转换为离散的数字量。四、微机保护的算法四、微机保护的算法保护算法：微机保护装置根据保护算法：微机保护装置根据A/D转换器提供的输入电气转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种继电保量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各

20、种继电保护功能的方法。护功能的方法。衡量一个算法优劣的标准有：精度和速度。衡量一个算法优劣的标准有：精度和速度。精度：指保护根据输入量判断电力系统故障或不正常运精度：指保护根据输入量判断电力系统故障或不正常运行状态的准确程度。行状态的准确程度。速度：包括算法所要求的采样点数（或数据窗长度）和速度：包括算法所要求的采样点数（或数据窗长度）和运算工作量。运算工作量。保护算法的选择：保护算法的选择：输入量为正弦函数：可采用两点乘积算法、半周积分算输入量为正弦函数：可采用两点乘积算法、半周积分算法、导数算法、采样值积分算法等。法、导数算法、采样值积分算法等。输入量为周期函数：可采用傅氏算法。输入量为周

21、期函数：可采用傅氏算法。这些算法对前置数字滤波器的要求较高，受输入信号的频率影响这些算法对前置数字滤波器的要求较高，受输入信号的频率影响较大，误差也较大。较大，误差也较大。该算法数据窗为一个基波周期，保护动作时间较长，因存在大量该算法数据窗为一个基波周期，保护动作时间较长，因存在大量乘法运算，不适合实时计算。乘法运算，不适合实时计算。该算法可获得很好的滤波性能和很高的精度，但预设函数越复杂，该算法可获得很好的滤波性能和很高的精度，但预设函数越复杂，精度越高，计算时间就越长。精度越高，计算时间就越长。输入量为随机函数：可采用最小二乘算法。输入量为随机函数：可采用最小二乘算法。五、微机保护的可靠性

22、五、微机保护的可靠性可靠性包括两个方面可靠性包括两个方面不误动和不拒动。不误动和不拒动。微机保护的可靠性主要是抗干扰问题。微机保护的可靠性主要是抗干扰问题。防止干扰进入微机保护装置的措施有：防止干扰进入微机保护装置的措施有：正确合理的接地处理；正确合理的接地处理；良好的屏蔽与隔离；良好的屏蔽与隔离；必要的滤波、退耦和旁路电容；必要的滤波、退耦和旁路电容；良好的供电电源；良好的供电电源；合理地分配和布置插件。合理地分配和布置插件。抑制窜入干扰影响的软件措施：采取采样值抗干扰纠错、抑制窜入干扰影响的软件措施：采取采样值抗干扰纠错、出口密码校核、复算校核和程序出轨自恢复等措施。出口密码校核、复算校核和程序出轨自恢复等措施。装置故障自检：包括装置故障自检：包括RAM、EPROM、数据采集系统、出、数据采集系统、出口通道等各部分的在线自检。口通道等各部分的在线自检。