工厂供电4经典案例

中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件第 一 节 继 电 保 护 的 基 本 概 念第 二 节 单 端 供 电 网 络 的 保 护第 三 节 电 力 变 压 器 的 保 护第 四 节 低 压 配 电 系 统 的 保 护第 五 节 供 电 系 统 的 微 机 保 护 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件第 一 节 继 电 保 护 的 基 本 概 念 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件p 供 电 系 统 在 运 行 中 ， 可 能 出 现 各 种 故 障 和 不 正 常 运 行 状 态 。p 故 障 ： 相 间 短 路 、 接 地 短 路 ， 变 压 器 、 电 动 机 一 相 绕 组 的 匝 间短 路 等 。p 不 正 常 运 行 状 态 ： 过 负 荷 、 小 接 地 电 流 系 统 中 的 单 相 接 地 等 。p故 障 原 因 ：外 部 原 因 ： （ 如 雷 击 、 污 闪 等 ）内 部 原 因 ： （ 如 绝 缘 老 化 、 损 坏 等 ）误 操 作 ： （ 运 行 时 ）p故 障 后 果 :损 坏 设 备 、 缩 短 设 备 使 用 寿 命 ； 破 坏 系 统 运 行 的 稳定 性 ； 用 户 电 压 下 降 ， 破 坏 工 作 稳 定 ， 影 响 产 品 质 量 ； 供 电 质量 ： 电 压 、 频 率 、 谐 波 。 针 对 故 障 要 求 尽 快 将 故 障 部 分 切 除 ； 针 对 不 正 常 运 行 状 态 ， 要求 能 够 让 值 班 人 员 知 道 。 继 电 保 护 装 置 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件供 电 系 统 中 常 见 的 保 护 装 置 类 型 主 要 有 如 下 三 种 ：(1)继 电 保 护 装 置 ： 适 用 于 供 电 可 靠 性 较 高 要 求 的 高 压 供电 系 统 中 。(2)熔 断 器 保 护 ： 广 泛 适 用 于 高 、 低 压 供 电 系 统 。 由 于 装置 简 单 经 济 ， 在 供 电 系 统 中 应 用 得 相 当 普 遍 。 但 是 它 的 断流 能 力 较 小 ， 选 择 性 差 ， 熔 体 熔 断 后 更 换 不 方 便 ， 不 能 迅速 恢 复 供 电 ， 因 此 在 要 求 供 电 可 靠 性 较 高 的 场 所 不 宜 用 。(3)低 压 断 路 器 保 护 ： 又 称 低 压 自 动 开 关 保 护 ， 由 于 低 压断 路 器 带 有 多 种 脱 扣 器 ， 能 够 进 行 过 电 流 、 过 负 载 、 失 电压 和 欠 电 压 保 护 等 ， 而 且 可 作 为 控 制 开 关 进 行 操 作 ， 因 此在 对 供 电 可 靠 性 要 求 较 高 且 频 繁 操 作 的 低 压 供 电 系 统 中 广泛 应 用 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件1 继 电 保 护 、 继 电 保 护 装 置 及 其 任 务 继 电 保 护 装 置 :是 一 种 能 反 映 供 电 系 统 中 电 气 元 件 （ 线 路 、变 压 器 、 母 线 、 用 电 设 备 等 ） 发 生 故 障 或 处 于 不 正 常 运行 状 态 、 并 动 作 于 断 路 器 跳 闸 或 发 出 信 号 的 自 动 装 置 。 继 电 保 护 :泛 指 继 电 保 护 的 技 术 和 由 各 种 继 电 保 护 设 备 组成 的 保 护 系 统 。 具 体 包 括 ： 继 电 保 护 的 设 计 、 配 置 、 整定 、 调 试 等 技 术 ； 从 获 取 电 量 信 息 的 互 感 器 二 次 回 路 、经 过 继 电 保 护 装 置 、 至 断 路 器 跳 闸 线 圈 的 一 整 套 设 备 。如 需 要 利 用 通 信 手 段 传 送 信 息 ， 还 包 括 通 信 设 备 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件1 继 电 保 护 、 继 电 保 护 装 置 及 其 任 务从 继 电 保 护 装 置 的 定 义 可 看 出 ， 其 两 大 任 务 ： 发 生 故 障 时 ， 自 动 、 迅 速 、 有 选 择 地 借 助 于 断 路 器 将 故障 部 分 从 供 电 系 统 中 切 除 ； （ 继 电 保 护 动 作 于 断 路 器 跳 闸 ） 当 设 备 出 现 不 正 常 运 行 状 态 时 ， 根 据 运 行 条 件 而 动 作 于发 出 信 号 、 减 负 荷 或 者 跳 闸 。 （ 继 电 保 护 动 作 于 发 信 号 ） 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件2 继 电 保 护 的 工 作 原 理 供 电 系 统 发 生 故 障 时 ， 会 引 起 电 流 的 增 加 和 电 压 的 降 低 ，以 及 电 流 、 电 压 间 相 位 角 的 变 化 等 。 因 此 ， 利 用 故 障 时 参数 与 正 常 运 行 时 的 差 别 ， 就 可 以 构 成 不 同 原 理 和 类 型 的 继电 保 护 。分 成 两 类 ： 反 应 电 气 量 变 化 的 保 护 , 反 映 非 电 气 量 变 化 的 保 护 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件反 应 电 气 量 变 化 的 保 护 原 理 ：利 用 短 路 时 电 流 增 大 的 特 征 ， 可 构 成 过 电 流 保 护 ；利 用 电 压 降 低 的 特 征 ， 可 构 成 低 电 压 保 护 ；利 用 电 压 和 电 流 比 值 的 变 化 ， 可 构 成 阻 抗 （ 距 离 ） 保 护 ；利 用 电 流 和 电 压 之 间 相 位 关 系 的 变 化 ， 可 构 成 方 向 保 护 ；利 用 比 较 被 保 护 设 备 各 端 电 流 大 小 和 相 位 的 差 别 可 构 成差 动 保 护 等 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件3 继 电 保 护 装 置 的 构 成 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件4 对 继 电 保 护 的 基 本 要 求 对 作 用 于 跳 闸 的 继 电 保 护 ， 在 技 术 上 有 四 个 基本 要 求 ： 可 靠 性 灵 敏 性 选 择 性 速 动 性 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件（ 1） 可 靠 性不 误 动 ；不 拒 动 。可 靠 性 是 绝 对 要 求 的 。 装 置 不 可 靠 还 不 如 不 装 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件反 应 参 数 增 加 ， 如 短 路 时 电 流 增 大 Ks=Ikmin/Iop 0 Ica Iop Ikmin Ikmax I 动 作 区Ikmin 保 护 区 末 端 金 属 性 短 路 时 故 障 电 流 的 最 小 计 算 值Iop 保 护 装 置 的 动 作 电 流 故 障 区（ 1） 对 于 反 应 故 障 时 参 数 量 增 加 的 保 护 装 置 例 如 ： 过 电 流 保 护 的 灵 敏 系 数 为 kS Ik(n) Iop Ik(n)保 护 区 内 故 障 的 最 小 短 路 电 流 值 Iop保 护 装 置 动 作 电 流 （ 一 次 侧 ） （ 2） 灵 敏 性p保 护 装 置 对 其 保 护 区 内 发 生 故 障 或 不 正 常 运 行 状 态 的 反 应能 力 称 为 灵 敏 性 ， 用 灵 敏 系 数 （ ks） 来 衡 量 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件（ 2） 对 于 反 应 故 障 时 参 数 量 降 低 的 保 护 装 置 例 如 ： 低 电 压 保 护 的 灵 敏 系 数 为 kS Uop Uk(n) Uk(n)保 护 区 内 故 障 的 最 大 残 压 值 Uop保 护 装 置 动 作 电 压 （ 一 次 侧 ）0 Ukmin Ukmax Uop UN U U op 保 护 装 置 的 动 作 电 压Ukmax 保 护 区 末 段 金 属 性 短 路 时 故 障 电 压 的 最 大 计 算 值 故 障 区 动 作 区 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件（ 3） 选 择 性 当 供 电 系 统 发 生 故 障 时 ， 离 故 障 点 最 近 的 保 护装 置 应 先 动 作 ， 切 除 故 障 ， 而 供 电 系 统 的 其 他无 故 障 部 分 继 续 运 行 ， 满 足 这 一 要 求 的 动 作 就叫 有 选 择 性 。 k点故障 QF2动作 K1点 短 路 时 ， 保 护 只 跳 开 1QF 和 2QF。 K3点 短 路 ， 断 路 器 1QF 6QF均 有 短 路 电 流 ， 保 护 只 应跳 6QF。 K3点 短 路 时 ， 若 6QF因 本 身 失 灵 或 保 护 拒 动 而 不 能 跳 开 ，此 时 5QF的 保 护 应 使 5QF跳 闸 ， 称 为 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件（ 4） 速 动 性 为 了 减 小 由 于 故 障 引 起 的 损 失 ， 减 少 用 户 在 故 障 时 低 电压 下 的 工 作 时 间 ， 以 及 提 高 电 力 系 统 运 行 的 稳 定 性 ， 要求 继 电 保 护 在 发 生 故 障 时 尽 快 动 作 将 故 障 切 除 。 注 意 ： 必 须 在 满 足 选 择 性 的 基 础 上 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件四 个 基 本 要 求 之 间 的 关 系 四 个 方 面 相 互 联 系 又 相 互 矛 盾 。 可 靠 性 最 重 要 。 灵 敏 性 直 接 影 响 可 靠 性 。 快 速 性 是 尽 量 要 求 的 ， 有 时 不 要 求 选 择 性 影 响 快 速 性 。 选 择 性 通 过 装 置 的 可 靠 性 和 时 间 的 合理 配 合 实 现 ， 能 最 大 限 度 地 减 小 停 电 范 围 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件继 电 器 的 定 义 和 分 类 按 动 作 原 理 ： 电 磁 型 、 感 应 型 、 整 流 型 、 晶 体 管 型 、 集成 电 路 型 、 微 机 型 等 继 电 器 。 按 反 应 的 物 理 量 ： 电 流 继 电 器 、 电 压 继 电 器 、 功 率 方 向继 电 器 、 阻 抗 继 电 器 和 频 率 继 电 器 等 。 按 作 用 ： 起 动 继 电 器 、 时 间 继 电 器 、 中 间 继 电 器 、 信 号 继 电 器 和 出 口 继 电 器 等 。继 电 器 是 一 种 能 自 动 执 行 断 、 续 控 制 的 部 件 ， 当 其 输 入 量达 到 一 定 值 时 ， 能 使 其 输 出 的 被 控 制 量 发 生 预 计 的 状 态 变化 ， 如 触 点 打 开 、 闭 合 ， 或 电 平 由 高 变 低 、 由 低 变 高 等 ，具 有 对 被 控 电 路 实 现 “ 通 ” 、 “ 断 ” 控 制 的 作 用 。5.继电器与继电特性 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 电 磁 式 继 电 器 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件电 磁 式 继 电 器 起 动 电 流 的 调 整 方 法 ：（ 1） 改 变 线 圈 匝 数（ 串 联 ， 并 联 ）（ 2） 改 变 弹 簧 张 力实 验 课 上 可 进 行 调 整 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件p 动 作 电 流 ： 能 使 继 电 器 动 作 的 最 小 电 流 称 为 动 作 电 流 ， 以Iop表 示 。p 返 回 电 流 ： 能 使 继 电 器 返 回 的 最 大 电 流 为 返 回 电 流 ， 以 Ire表 示 。p 返 回 系 数 ： 过 电 流 型 ： kre = Ire / Iop； 低 电 压 型 ： kre = Ure / Uop；p 低 电 压 型 其 动 作 和 返 回 概 念 与 过 电 流 相 反 ： 动 作 电 压 为 能使 低 电 压 继 电 器 动 作 即 使 其 常 闭 接 点 闭 合 的 最 大 电 压 ； 返回 电 压 为 能 使 低 电 压 继 电 器 返 回 即 使 其 常 闭 接 点 断 开 的 最小 电 压 ； p 继 电 保 护 规 定 ： 过 流 继 电 器 的 不 应 低 于 0.85； 低 电 压 继 电器 的 应 不 大 于 1.25。 尽 量 接 近 于 1。电磁型继电器 电 磁 式 电 流 继 电 器 及 其 继 电特 性 IreY IIop01 动 作 电 流 Iop 过 电 流 继 电 器 线 圈中 的 使 继 电 器 动 作 的 最 小 电 流 。 rere opIK I 电 磁 式 电 流 继 电 器 的 其 动 作 特 性 如图 所 示 。 返 回 电 流 Ire 过 电 流 继 电 器 线 圈中 的 使 继 电 器 由 动 作 状 态 返 回 到 起 始 位置 的 最 大 电 流 。无 论 起 动 和 返 回 ， 继 电 器 的 动 作 都 是 明 确 的 ， 它 不 可 能 停 留 在 某 一 个 中 间 位 置 ， 这 种 动 作特 性 常 称 之 为 “ 继 电 特 性 ” 。 动 作 时 限 （ 由 时 间 继 电 器 预 先 调 整 ） 与 故 障电 流 的 大 小 无 关 ， 是 固 定 的 ， 所 以 其 保 护 特性 称 为 “ 定 时 限 特 性 ” 。 It Ioptop0 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 电 磁 型 电 压 继 电 器 ： 过 电 压 、 低 电 压 电 磁 型 时 间 继 电 器 在 保 护 装 置 中 起 延 时 作 用 ， 以保 证 保 护 装 置 动 作 的 选 择 性 。 电 磁 型 中 间 继 电 器 的 作 用 是 为 了 扩 充 保 护 装 置 出口 继 电 器 的 接 点 数 量 和 容 量 ， 也 可 以 使 触 点 闭 合或 断 开 时 带 有 不 大 的 延 时 (0.4 0.8S) 。 电 磁 型 信 号 继 电 器 用 于 各 保 护 装 置 回 路 中 ， 作 为保 护 动 作 的 指 示 器 其他电磁型继电器 感 应 式 电 流 继 电 器当 继 电 器 线 圈 中 的 电 流 大 到 一 定 数 值 时 ， 其 动 作 时 间 与 通 入 电 流 的 平 方 成反 比 ， 通 入 的 电 流 越 大 ， 动 作 时 间 越 短 ， 这 也 就 是 感 应 式 电 流 继 电 器 的“ 反 时 限 特 性 ” 。 1 nqb nt0 a b cb d10 当 继 电 器 线 圈 电 流 进 一 步 增 大 到整 定 的 速 断 电 流 Iqb时 ， 呈 现 “ 电 流速 断 特 性 ” 。速 断 电 流 I qb是 指 继 电 器 线 圈 中 的 使 电流 速 断 元 件 动 作 的 最 小 电 流 。速 断 电 流 与 感 应 元 件 的 动 作 电 流 之 比称 速 断 电 流 倍 数 nqb。 qbqb opIn I 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件6、 继 电 保 护 用 的 电 流 互 感 器 (1)电 流 互 感 器 的 10%误 差 曲 线 电 流 互 感 器 的 电 流 误 差 是 指 测 出 的 电 流 kTAI2对 实 际 电 流 I1的 相 对 误 差 百 分 值 ， 即 100% 1 12TA I IIkIp规 程 规 定 ： 保 护 用 电 流 互 感 器 的 电 流 误 差 范 围 为 10 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件TA11 II2Z 所 谓 电 流 互 感 器 的 10%误 差 曲 线 ， 是 指 互 感 器 的 电 流 误差 为 10%时 一 次 电 流 对 其 额 定 电 流 的 倍 数 k= 与 二次 侧 负 荷 阻 抗 的 关 系 曲 线 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件(2)电 流 互 感 器 的 接 线 方 式 电 流 互 感 器 的 接 线 方 式 是 指 作 为 相 间 短 路 的 过 电 流保 护 用 的 电 流 继 电 器 与 电 流 互 感 器 二 次 线 圈 之 间 的连 接 方 式 。 分 为 三 种 ：三 相 完 全 星 形 接 线 方 式两 相 不 完 全 星 形 接 线 两 相 电 流 差 接 线接 线 系 数 k kx ： 指 通 过 继 电 器 的 电 流 IK与 电 流 互 感器 二 次 电 流 ITA.2的 比 值 ， 即 ： kkx IK ITA.2 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件三 相 完 全 星 形 接 线 方 式三 相 完 全 星 形 接 线 方 式 是 用 三 台 电 流 互 感 器 与 三 只 继 电 器 对 应连 接 的 。 可 以 反 映 任 何 形 式 短 路 故 障 。 所 用 保 护 元 件 最 多 。k kx 1 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件两 相 不 完 全 星 形 接 线两 相 不 完 全 星 形 接 线 方 式 是 在 A、 C两 相 装 有 电 流 互 感 器 ， 分别 与 两 只 电 流 继 电 器 相 连 接 。 可 以 反 映 除 B相 单 相 接 地 短 路 以外 的 所 有 故 障 。 可 见 ： kkx 1 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件两 相 电 流 差 接 线 两 相 电 流 差 接 线 方 式 由 两 台 电 流 互 感 器 和 一 只 电 流 继 电器 组 成 。 正 常 工 作 时 ， 通 过 继 电 器 的 电 流 为 ： cacaK IIIII 33 KI 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件两 相 电 流 差 接 线 的 接 线 系 数不 同 的 相 间 短 路 时 ， 接 线 系 数 是 不 一 样 的 。正 常 和 三 相 短 路 时 接 线 系 数 为 ；AC相 短 路 时 接 线 系 数 为 2；AB相 或 BC相 短 路 时 接 线 系 数 为 1。3 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件第 二 节 单 端 供 电 网 络 的 保 护 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 单 端 供 电 网 络 ， 即 全 部 负 荷 只 能 由 一 个 电 源 来 供 电 的 网 络 。 GB50062 1992 电 力 装 置 的 继 电 保 护 和 自 动 装 置 设 计 规 范 规 定 ， 供 电 线 路 的 相 间 短 路 、 单 相 接 地 或 异 常 运 行 应 设 下 述保 护 ： 过 电 流 保 护 电 流 速 断 保 护 低 电 压 保 护 中 性 点 非 直 接 接 地 系 统 中 单 相 接 地 保 护 过 负 荷 保 护 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 所 谓 定 时 限 ， 是 指 过 电 流 保 护 的 动 作 时 限 是 固 定的 ， 与 通 过 其 上 电 流 的 大 小 无 关 。一 、 过 电 流 保 护 当 流 过 被 保 护 元 件 中 的 电 流 超 过 预 先 整 定 的 某 个 数 值时 ， 保 护 装 置 启 动 ， 并 用 时 限 保 证 动 作 的 选 择 性 ， 使 断 路器 跳 闸 或 给 出 报 警 信 号 ， 这 种 继 电 保 护 称 为 过 电 流 保 护 。 定 时 限 过 电 流 保 护 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 电 流 继 电 器 1KA与 2KA、 时 间继 电 器 KT和 信 号 继 电 器 KS 1KA、 2KA是 测 量 元 件 ， 用 来判 断 通 过 线 路 电 流 是 否 超 过 预设 值 ； KT为 延 时 元 件 ， 它 以 适 当 的 延时 来 保 证 装 置 动 作 有 选 择 性 ； KS用 来 发 出 保 护 动 作 的 信 号 。 定 时 限 过 电 流 保 护 的 原 理 图 (1) 定 时 限 过 电 流 保 护 的 原 理 接 线 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 定 时 限 过 电 流 保 护 装 置 工 作 原 理 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 . . . . ( ) 1.051.251.53 0.85 GL 0re st M Cre k st M Ckst M k st Mop Cre k st M kxop K Cre TAr rere o e pI k II k k Ikk Ik k kI Ikk k kI Ik k k DL I 返 回 电 流 ： 可 靠 系 数 ， 一 般 取自 启 动 系 数 ， 一 般 取返 回 系 数 ， 型 取 ， 用 型 .80 定时限过电流保护动作电流整定p 为 保 证 在 正 常 情 况 下 过 电 流 保护 绝 对 不 动 作 ， 显 然 保 护 装 置的 起 动 电 流 必 须 整 定 得 大 于 该线 路 上 出 现 的 最 大 负 荷 电 流 ；p 同 时 还 必 须 考 虑 在 外 部 故 障 切除 后 电 压 恢 复 ， 负 荷 自 起 动 电流 作 用 下 保 护 装 置 必 须 能 够 返回 ， 其 返 回 电 流 应 大 于 负 荷 自起 动 电 流 。p 一 般 情 况 下 ， 负 荷 自 起 动 电 流大 于 最 大 负 荷 电 流 ， 因 此 往 往 以 负 荷 自 起 动 电 流 决 定 过 电 流保 护 的 起 动 电 流 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件各 级 过 电 流 保 护 中 时 间 继 电 器 KT的 延 时 时 限 是 按 阶 梯 原 则来 整 定 的 。定时限过电流保护动作时限整定 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 定 时 限 过 电 流 保 护 的 动 作 时 限 整 定 和 配 合 为 了 保 证 前 后 两 级 保 护 装 置 动 作 的 选 择 性 ， 在 后 一级 保 护 装 置 的 线 路 首 端 k点 发 生 三 相 短 路 时 ， 前 一 级 保护 的 动 作 时 间 应 比 后 一 级 保 护 的 动 作 时 间 要 大 一 个 时 间差 ， 对 于 定 时 限 保 护 装 置 ， 一 般 取 0.5s（ 对 于 微 机型 过 电 流 保 护 ， 常 取 0.35s） 。 t 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件(4) 过 电 流 保 护 灵 敏 系 数 的 校 验 定 时 限 过 电 流 保 护 的 灵 敏 系 数 是 以 其 保 护 末 端 最 小 短 路 电流 Ikmin与 动 作 电 流 Iop之 比 ks来 衡 量 ， 要 求 ks1.31.5。对 于 中 性 点 不 接 地 的 供 电 系 统 ， 最 小 短 路 电 流 出 现 在 最 小运 行 方 式 下 末 端 两 相 短 路 时 的 短 路 电 流 ， 故 ： sk op)2( mink II = )2( minkI 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件说 明 ：v 越 靠 近 电 源 动 作 时 间 t越 长 缺 点 ；v 属 于 后 备 保 护 ；v t与 整 定 电 流 无 关 ； 靠 时 间 来 保 证 保 护 的 选 择 性 。定时限过电流保护装置 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件2.反 时 限 过 电 流 保 护 装 置反 时 限 过 电 流 保 护 就 是 通 过 保 护 装 置 的 故障 电 流 越 大 ， 动 作 时 间 越 短 ， 而 故 障 电 流越 小 ， 动 作 时 间 就 越 长 。这 种 保 护 装 置 由 GL型 电 流 继 电 器 组 成 。工 作 原 理 ： 在 正 常 情 况 下 ， 电 流 继 电 器 通过 正 常 工 作 电 流 ， 其 常 闭 接 点 闭 合 ， 常 开接 点 断 开 ， 断 路 器 的 跳 闸 线 圈 不 会 得 电 。发 生 短 路 时 ， 电 流 继 电 器 KA中 流 过 的 电 流增 大 ， 到 达 其 动 作 值 ， 常 开 接 点 闭 合 ， 接通 YR， 常 闭 接 点 断 开 ， 去 掉 分 流 使 YR得 电 带 动 断 路 器 跳 闸 。 交 流 操 作 的 反 时 限 过 电 流保 护 装 置 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件反 时 限 过 电 流 保 护 的 整 定 配 合 a) 短 路 点 距 离 与 动 作 时 间 的 关 系 b) 反 时 限 动 作 特 性 曲 线 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件反 时 限 过 电 流 保 护 整 定 步 骤 1） 保 护 装 置 和 动 作 电 流 Iop.kI和 Iop.k 的 整 定 与 定 时 限过 电 流 保 护 一 样 。 保 护 装 置 动 作 时 限 的 整 定 ， 首 先 应 从 距离 电 源 最 远 的 保 护 装 置 开 始 。 2)根 据 已 知 的 保 护 装 置 的 继 电 器 动 作 电 流 Iop.kI 和 动 作 时限 ， 选 择 相 应 的 电 流 继 电 器 的 动 作 特 性 曲 线 。 3)根 据 线 路 l1首 端 k1点 的 短 路 电 流 ， 计 算 出 保 护 装 置 的 继 电 器 动 作 电 流 倍 数 n 1=Ik1(3)/Iopk 。 根 据 n1在 保 护 装置 的 特 性 曲 线 上 查 到 保 护 装 置 在 k1点 短 路 时 的 实 际 动作 时 间 t1， 而 线 路 l1其 他 各 点 短 路 时 ， 保 护 装 置 的 动 作时 间 可 以 用 同 样 的 方 法 求 得 。 这 样 便 可 画 出 线 路 l1中 各 点短 路 时 保 护 装 置 的 动 作 时 间 曲 线 。 如 图 中 曲 线 1所 示 。)3(1kI 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 4)根 据 k1点 短 路 时 流 经 保 护 装 置 的 继 电 器 的 电 流 ，计 算 出 动 作 电 流 倍 数 n2 当 k1点 短 路 时 ， 保 护 装 置 也 将 起 动 ， 为 了 满 足 保 护 装置 动 作 的 选 择 性 ， 保 护 装 置 所 需 的 动 作 时 限 t2应 比 保 护装 置 I的 动 作 时 限 大 一 个 时 限 t )3(1kI KopkIIn .)3(12 ttt 12 n2和 t2的 坐 标 交 点 为 P， 过 P的 特 性 曲 线 为 保 护 装 置 的 继 电 器 动作 特 性 曲 线 。 由 曲 线 又 可 得 线 路 上 其 他 各 点 短 路 时 保 护 装 置 的时 限 特 性 ， 如 图 4-11a中 的 曲 线 2。 从 图 中 可 知 ： 当 k1点 发 生 短 路 时 ，其 t较 线 路 l1上 其 他 各 地 短 路 时 小 ， 所 以 ， 如 果 k1点 短 路 的 时 限 配合 能 达 到 要 求 ， 则 其 他 各 点 短 路 时 ， 必 定 能 保 证 动 作 的 选 择 性 ， 这也 是 选 择 该 点 为 配 合 点 的 原 因 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件3.定 时 限 和 反 时 限 过 电 流 保 护 的 比 较 定 时 限 过 电 流 保 护 的 优 点 是 ： 动 作 时 间 准确 ， 容 易 整 定 。 而 且 不 论 短 路 电 流 大 小 ，动 作 时 间 是 一 定 的 ， 不 会 因 短 路 电 流 小 而动 作 时 间 长 。 定 时 限 过 电 流 保 护 的 缺 点 是 ： 继 电 器 数 目较 多 ， 接 线 比 较 复 杂 。 继 电 器 触 电 容 量 小 。在 靠 近 电 源 处 短 路 时 ， 保 护 装 置 的 动 作 时间 太 长 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件定 时 限 过 电 流 保 护 的 选 择 性 是 靠 纵 向 动 作 时 限 阶 梯原 则 来 保 证 。越 靠 近 电 源 端 ， 保 护 动 作 时 间 越 长 ， 不 能 快 速 切 除靠 近 电 源 处 发 生 的 最 严 重 的 故 障 。为 了 克 服 这 个 缺 点 可 加 装 电 流 速 断 保 护 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件p 反 应 电 流 增 大 而 瞬 时 动 作 的 电 流 保 护 就 叫 电 流 速 断 保 护 。p 设 AB、 BC线 路 均 装 设 电 流 速 段 保 护 (保 护 2和 1)。p 当 A-B线 路 发 生 短 路 故 障 时 ， 流 经 保 护 2的 电 流 增 大 ， 保 护 2瞬 时 动 作 。当 B-C线 路 发 生 短 路 故 障 时 ， 流 经 保 护 2和 1的 电 流 都 增 大 ； 按 照 保 护 选择 性 的 要 求 ， 保 护 1瞬 时 动 作 ， 保 护 2不 动 作 。 它 们 的 保 护 范 围 最 好 能 达到 本 线 路 的 全 长 。p 对 保 护 2： 当 k1点 短 路 ， 希 望 其 能 瞬 时 动 作 切 除 故 障 ， 而 当 相 邻 线 路 BC的 始 端 k2点 短 路 时 (习 惯 上 称 出 口 处 )， 按 照 选 择 性 要 求 速 断 保 护 2就 不 应 该 动 作 ， 因 为 该 处 故 障 应 由 保 护 1切 除 。 但 实 际 上 k1和 k2点 短 路 时 ， 流过 保 护 2的 短 路 电 流 的 数 值 几 乎 一 样 。 因 此 希 望 k1点 短 路 时 保 护 2能 动 作 ，而 k2点 短 路 时 又 不 动 作 的 要 求 就 不 可 能 同 时 得 到 满 足 。p 解 决 办 法 ： 从 整 定 值 上 保 证 下 一 条 线 路 出 口 处 短 路 时 不 起 动 。 在 继 电 保护 技 术 中 ， 这 又 称 为 按 躲 开 下 一 条 线 路 出 口 处 短 路 的 条 件 整 定 。二、电流速断保护（段） 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 电 流 速 断 保 护 的 原 理 图 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件速 断 保 护 的 动 作 电 流 的 确 定 ：p为 了 保 证 保 护 装 置 的 选 择 性 ， 在 下 一 段 线 路 上 发 生 最 大 短路 电 流 时 保 护 装 置 不 应 动 作 。 在 本 段 线 路 内 发 生 最 小 短 路电 流 时 ， 保 护 装 置 应 动 作 。p电 流 速 断 保 护 的 动 作 电 流 必 须 按 躲 过 它 所 保 护 线 路 末 端 在最 大 运 行 方 式 下 发 生 的 短 路 电 流 来 整 定 。 (3)maxop k kI k I (3). maxk kxop K kTAk kI Ikp由 于 保 证 断 路 器 动 作 选 择 性 而 引 入 可 靠 系 数 kk后 ， 速 断 保 护动 作 电 流 大 于 被 保 护 范 围 末 端 的 最 大 短 路 电 流 ， 使 保 护 装 置不 能 保 护 全 段 线 路 而 有 一 段 死 区 ， 因 此 速 断 保 护 不 能 单 独 作为 主 保 护 去 使 用 。kk： 1.2-1.3 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 速 断 保 护 的 灵 敏 度 是 在 系 统 最 小 运 行 方 式 下 保 护安 装 处 两 相 短 路 电 流 与 其 动 作 电 流 之 比 。(2).mink s opIk I电流速断保护灵敏度的校验-方法1 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件l b运行方式对电流速断保护的影响 分 别 为 最 大 运 行 方 式 下 三 相 短 路 电 流 和 最 小 运 行 下 两 相 短路 电 流 随 距 离 变 换 的 曲 线 ； 为 保 护 2的 速 段 保 护 的 整 定 值 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件特 点 ：只 能 保 护 本 线 路 的 一 部 分t=0 保 护 范 围 受 系 统 运 行 方 式 影 响 ， 当 运 行 方 式 变 化 很 大时 ， 可 能 很 小 。 当 线 路 较 长 时 其 始 端 与 末 端 短 路 电 流 差 别 较 大 ， 保 护范 围 较 大 ； 当 线 路 较 短 时 其 始 端 与 末 端 短 路 电 流 差 别较 小 ， 保 护 范 围 较 小 ， 所 以 ： 短 线 路 更 受 运 行 方 式 影响 。 电 流 速 断 保 护 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件电 流 速 断 保 护 的 “ 死 区 ” 及 其 弥 补 p 由 于 电 流 速 断 保 护 的 动 作 电 流 是 按 被 保 护 线 路 末 端 的 最 大短 路 电 流 来 整 定 的 ， 因 而 其 动 作 电 流 会 大 于 被 保 护 范 围 末端 的 短 路 电 流 ， 这 使 得 保 护 装 置 不 能 保 护 全 段 线 路 ， 出 现一 段 “ 死 区 ” 。p 为 了 弥 补 死 区 得 不 到 保 护 的 缺 点 ， 在 装 设 电 流 速 断 保 护 的线 路 上 ， 必 须 配 备 带 时 限 的 过 电 流 保 护 。 在 电 流 速 断 的 保护 区 内 ， 速 断 保 护 为 主 保 护 ， 过 电 流 保 护 为 后 备 保 护 ； 而在 电 流 速 断 保 护 的 死 区 内 ， 过 电 流 保 护 为 基 本 保 护 。 或 者采 用 其 他 新 的 保 护 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 具 有 电 流 速 断 和 定 时 限 过 电 流 保 护 的 原 理 线 路 图 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件 定 时 限 过 电 流 保 护 与 电 流 速 断 保 护 配 合 的 动 作 时 间 示 意 图 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件例 某工厂10kV供电线路，已知计算负荷电流 =180A， =1.5，在最大运行方式下末端和始端的短路电流分别为 2300A， 4600A；在最小运行方式时， 2200A， 4400A，线路末端出线保护动作时间为0.5s，线路首端保护的继电器为非全星形联结，试整定该保护各个参数。 CI Mstk(3) maxk1 I (3)maxk2I(3)mink1I (3)mink2I 解 ： 1) 过 电 流 保 护 整 定 如 下 ： Mstk CI =1.5 180A=270A， 选 用 300/5A电 流 互 感 器 ， TAk =300/5=60。 保 护 动 作 一 次 侧 电 流 opI reMstkkkk CI 381AA18085.0 5.12.1 = 继 电 器 动 作 电 流 op.KI TAkkk opI A603811= =6.35A, 取 6.5A=时 间 继 电 器 的 整 定 时 限 (0.5+0.5)s=1s ot t t 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件保 护 灵 敏 度 sk op)2( mink1II 381220023 5 1.5= = = 2) 因 动 作 时 限 大 于 0.7s， 需 加 速 断 保 护 装 置 ， 其 整 定 计 算 如 下 ： 一 次动 作 电 流 opI )3( maxk1k Ik A230025.1 A2875= = = 继 电 器 2KA的 动 作 电 流 opKI opTAkx Ikk A2875601 A9.47= = = ， 取 48A速 断 保 护 的 灵 敏 度sk op)2( mink2II 2875440023 325.1= = = 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件三 、 低 电 压 保 护低 电 压 闭 锁 的 过 电 流 保 护 定 时 限 过 电 流 保 护 的 动 作 电 流 是 按 躲 过 最 大 负 荷 电 流 来整 定 的 ， 在 某 些 情 况 下 可 能 满 足 不 了 灵 敏 度 要 求 。 为 此 ，可 采 用 低 电 压 闭 锁 的 过 电 流 保 护 来 提 高 其 灵 敏 度 。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件整 定 原 则p过 电 流 继 电 器 的 动 作 电 流 不 必 按 躲 过 线 路 的 最 大 负 荷 电 流（ 一 般 为 线 路 计 算 负 荷 电 流 的 1.5-3倍 ） 来 整 定 ， 而 只 需 按躲 过 计 算 负 荷 电 流 IC来 整 定 。p低 电 压 继 电 器 的 动 作 电 压 Uopk按 照 躲 过 正 常 最 低 工 作 电 压Umin来 整 定 ， 即 ： k kxopk Cre TAk kI Ik k minmin (0.6 0.7): Nopk k re TV TV N kreTV UUU k k k kU Ukkk ： 线 路 最 低 工 作 电 压 ， 取 (0.85-0.9)： 低 电 压 保 护 可 靠 系 数 ， 取 1.2低 电 压 保 护 继 电 器 返 回 系 数 ， 取 1.15电 压 互 感 器 变 比 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件灵 敏 度 校 验p其 中 的 过 电 流 继 电 器 灵 敏 度 校 验 ， 与 不 带 低 电 压 闭 锁的 过 电 流 保 护 一 样 。p低 电 压 继 电 器 (反 应 电 压 下 降 而 动 作 )的 灵 敏 度 的 校 验 ，按 下 式 ： (3)max(3)max:opk TVs kks U kk UUk 最 大 运 行 方 式 下 相 邻 电 气 元 件 末 端 发 生 三 相 金 属 性 短 路 时保 护 安 装 处 感 受 到 的 最 大 残 压 。： 灵 敏 系 数 ， 要 求 ： 1.5(3 )m ax(3 )m ax :o p k T Vs kks U kk UUk 最 大 运 行 方 式 下 相 邻 电 气 元 件 末 端 发 生 三 相 金 属 性 短 路 时保 护 安 装 处 感 受 到 的 最 大 残 压 。： 灵 敏 系 数 ， 要 求 ： 1 . 5 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件2. 用 于 电 动 机 的 低 电 压 保 护 电 动 机 采 用 低 电 压 保 护 的 目 的 是 当 电 网 电 压 降 低 到 某 一 数 值 时 ，低 电 压 保 护 动 作 ， 将 不 重 要 的 或 不 允 许 自 起 动 的 电 动 机 从 电 网 切 除 ，以 保 证 重 要 电 动 机 在 电 网 电 压 恢 复 时 顺 利 地 自 起 动 。 1) 在 电 网 发 生 故 障 时 往 往 伴 随 着 电 压 暂 时 下 降 甚 至 消 失 ， 当故 障 切 除 后 系 统 电 压 又 恢 复 时 ， 为 了 保 证 重 要 电 动 机 此 时 能 顺 利自 起 动 ， 对 不 重 要 和 不 准 许 自 起 动 的 电 动 机 ， 可 装 设 动 作 电 压 为(60%70%) U N、 时 限 为 0.51.5s的 低 电 压 保 护 ， 即 KopU TVN)7.06.0( kU=2) 对 于 由 于 生 产 工 艺 或 技 术 、 安 全 的 要 求 不 允 许 “ 长 期 ” 失 电后 再 自 起 动 的 电 动 机 ， 可 装 设 动 作 电 压 为 (50%55%) UN、 时限 为 (510)s的 低 电 压 保 护 。 即Kop U TVN)55.05.0( kU= 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件四 、 中 性 点 非 有 效 接 地 系 统 的 单 相 接 地 保 护中 性 点 非 有 效 接 地 方 式 ， 当 发 生 单 相 接 地 时 ， 流 经 故 障 点 的电 流 比 负 荷 电 流 小 得 多 ， 而 且 三 相 之 间 的 线 电 压 仍 然 保 持 对 称 ，对 接 于 线 电 压 上 负 荷 的 供 电 没 有 影 响 ， 因 此 在 一 般 情 况 下 允 许系 统 再 继 续 运 行 12h。在 单 相 接 地 以 后 ， 故 障 相 对 地 电 压 为 零 ， 非 故 障 相 对 地 电 压升 高 到 倍 。应 及 时 发 出 信 号 ， 以 便 工 作 人 员 查 找 发 生 接 地 的 线 路 ， 采 取措 施 予 以 消 除 ；当 单 相 接 地 对 人 身 和 设 备 的 安 全 有 危 险 时 ， 应 动 作 于 跳 闸 。根 据 中 性 点 非 有 效 接 地 系 统 发 生 单 相 接 地 时 的 特 点 ， 对 供 电系 统 应 当 装 设 绝 缘 监 测 装 置 ， 必 要 时 还 装 设 零 序 电 流 保 护 。 3 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件1. 绝 缘 监 视 装 置 利 用 供 电 系 统 单 相 接 地 后 出 现 的 零 序电 压 给 出 信 号 ， 带 延 时 动 作 于 信 号 ， 表明 本 级 电 压 网 络 中 出 现 了 单 相 接 地 。常 用 三 相 五 芯 柱 式 电 压 互 感 器 或 三 只三 绕 组 单 相 电 压 互 感 器 作 中 性 点 不 接 地系 统 的 绝 缘 监 测 装 置 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件p绝 缘 监 视 装 置 的 保 护 方 法 简 单 ， 但 给 出 信 号 没 有 选 择 性 ，值 班 人 员 想 判 别 出 故 障 发 生 在 哪 一 条 线 路 上 ， 还 需 要 依 次断 开 各 条 线 路 来 寻 找 。 若 断 开 某 线 路 时 接 地 信 号 能 消 失 ，即 表 明 故 障 是 在 该 线 路 上 。p这 种 监 视 装 置 可 用 于 出 线 不 太 多 、 负 荷 电 流 允 许 短 时 间 内切 断 的 供 电 网 中 。p此 外 ， 在 电 网 正 常 运 行 时 ， 由 于 电 压 互 感 器 本 身 有 误 差 以及 高 次 谐 波 电 压 的 存 在 ， 开 口 三 角 形 绕 组 有 不 平 衡 电 压 输出 ， 因 此 继 电 器 的 动 作 电 压 要 躲 过 这 一 不 平 衡 电 压 ， 一 般 整 定 为 15V。 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件p利 用 单 相 接 地 故 障 线 路 的 零 序 电 流 较 非 故 障 线 路 大 的特 点 ， 实 现 有 选 择 性 地 发 出 信 号 或 动 作 于 跳 闸 ， 此 即线 路 的 零 序 电 流 保 护 。p 2. 零 序 电 流 保 护 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件八 过 负 荷 保 护 其 动 作 电 流 整 定 为 cIkI TAop 3.12.1Ic所 保 护 线 路 的 计 算 电 流 。 对 于 可 能 时 常 出 现 过 负 荷 的 电 缆 线 路 ， 应 装设 过 负 荷 保 护 ， 延 时 动 作 于 信 号 ， 必 要 时 可 动 作于 跳 闸 。 动 作 时 间 一 般 整 定 为 1015s 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 电 气 工 程 研 究 所 供 电 技 术 电 子 课 件第 三 节 电 力 变 压 器 的 保 护 中 国 矿 业 大