工厂供电第六章课件

第六章第六章 工厂供电系统过电路保护工厂供电系统过电路保护n之一之一:过电流保护的任务和要求过电流保护的任务和要求n之二之二:熔断器保护熔断器保护n之三之三:低压断路器保护低压断路器保护n之四之四:常用的保护继电器常用的保护继电器n之五之五:工厂高压线路的继电保护工厂高压线路的继电保护n之六之六:电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护n之七之七:高压电动机的继电保护高压电动机的继电保护6/15/20241工厂供电 第一章 概论第六章 工厂供电系统过电路保护之一:过电流保护的任务第一节第一节 过电流保护的任务和要求过电流保护的任务和要求一、过电流保护装里的类型和任务一、过电流保护装里的类型和任务n1.1.过电流保护的类型过电流保护的类型q供电系统的过电流保护装置有：供电系统的过电流保护装置有：q熔断器保护熔断器保护q低压断路器保护低压断路器保护q继电器保护继电器保护n2.2.继电器保护的任务继电器保护的任务q当有过负荷时当有过负荷时,只作用于信号只作用于信号q当有短路故障时当有短路故障时,作用于跳闸作用于跳闸6/15/20242工厂供电 第一章 概论第一节 过电流保护的任务和要求一、过电流保护装里的类型和二、对保护装置的基本要求二、对保护装置的基本要求n选择性：即保护装置应选择性：即保护装置应“选择性动作选择性动作”n速动性：系统发生故障时，保护装置应尽快动作，速动性：系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障。切除故障。n可靠性：保护装置该动作时不应可靠性：保护装置该动作时不应“拒动拒动”，不该，不该动作时，不应动作时，不应“误动误动”。n灵敏度灵敏度 ：保护装置在保护区域内发生最轻微故障：保护装置在保护区域内发生最轻微故障时，也能及时反应动作。时，也能及时反应动作。以上四条要求，对同一个具体的保护装置来说不以上四条要求，对同一个具体的保护装置来说不一定都同等重要，而要有所侧重。一定都同等重要，而要有所侧重。6/15/20243工厂供电 第一章 概论二、对保护装置的基本要求7/28/20233工厂供电 第灵敏度 过电流保护的灵敏度或灵敏系数，用其保护区内在过电流保护的灵敏度或灵敏系数，用其保护区内在电力系统为最小运行方式电力系统为最小运行方式【1 1】时的最小短路电流时的最小短路电流 与保护装置一次动作电流（即保护装置动作电流与保护装置一次动作电流（即保护装置动作电流 换算到一次电路的值）换算到一次电路的值）的比值来表示，即的比值来表示，即(6-1)【1 1】电力系统的最小运行方式，是指电力系统处于短路回】电力系统的最小运行方式，是指电力系统处于短路回路阻抗为最大、短路电流为最小的状态下的一种运行方式。路阻抗为最大、短路电流为最小的状态下的一种运行方式。例如双回路供电的系统在只有一回路运行时，就属于一种最例如双回路供电的系统在只有一回路运行时，就属于一种最小运行方式。小运行方式。6/15/20244工厂供电 第一章 概论灵敏度 过电流保护的灵敏度或灵敏系数，用其保护区内在电力第二节第二节 熔断器保护熔断器保护一、熔断器在供电系统中的配置一、熔断器在供电系统中的配置熔断器在供配电系统中的配置，应符合选择性保护的原则，熔断器在供配电系统中的配置，应符合选择性保护的原则，也就是熔断器要配置得能使故障范围缩小到最低限度。此外也就是熔断器要配置得能使故障范围缩小到最低限度。此外应考虑经济性，即供电系统中配置的数量要尽量地少。应考虑经济性，即供电系统中配置的数量要尽量地少。6/15/20245工厂供电 第一章 概论第二节 熔断器保护一、熔断器在供电系统中的配置熔断器在n 图图6-1是熔断器在低压放射式配电系统中合理配置的是熔断器在低压放射式配电系统中合理配置的方案，既可满足保护选择性的要求，又使配置的熔断方案，既可满足保护选择性的要求，又使配置的熔断器数量较少。图中熔断器器数量较少。图中熔断器FU5用来保护电动机及其支用来保护电动机及其支线。当线。当k-5处发生短路时，处发生短路时，FU5熔断。熔断器熔断。熔断器FU4主要主要用来保护动力配电箱母线。当用来保护动力配电箱母线。当k-4处发生短路时，处发生短路时，FU4熔断。同理，熔断器熔断。同理，熔断器FU3主要用来保护配电干线，主要用来保护配电干线，FU2主要用来保护低压配电屏母线，主要用来保护低压配电屏母线，FU1主要用来保主要用来保护电力变压器。在护电力变压器。在k-1k-3处短路时，也都是靠近短处短路时，也都是靠近短路点的熔断器熔断。路点的熔断器熔断。注意：低压系统中的注意：低压系统中的注意：低压系统中的注意：低压系统中的PEPEPEPE线和线和线和线和PENPENPENPEN线上，不允许装设线上，不允许装设线上，不允许装设线上，不允许装设熔断器！熔断器！熔断器！熔断器！6/15/20246工厂供电 第一章 概论 图6-1是熔断器在低压放射式配电系统中合理配置的方案，既可二、熔断器熔体电流的选择二、熔断器熔体电流的选择（一）保护电力线路的熔断器熔体电流的选择（一）保护电力线路的熔断器熔体电流的选择 同时满足以上三个条件同时满足以上三个条件6/15/20247工厂供电 第一章 概论二、熔断器熔体电流的选择（一）保护电力线路的熔断器熔体电流的考虑因素：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含闸电流。熔体电流要躲过变压器空载含闸电流。（二）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择（二）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择6/15/20248工厂供电 第一章 概论考虑因素：（二）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择7/28（三）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择（三）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择由于电压互感器二次侧的负荷很小，由于电压互感器二次侧的负荷很小，因此保护高压电压互感器的因此保护高压电压互感器的RN2RN2型熔断器的熔体额定型熔断器的熔体额定电流一般为电流一般为0.5A 0.5A 6/15/20249工厂供电 第一章 概论（三）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择7/28/2023三、熔断器的选择与校验三、熔断器的选择与校验 1 1、额定电压和额定电流的选择：、额定电压和额定电流的选择：2 2、熔断器的校验、熔断器的校验灵敏度的校验：灵敏度的校验：断流能力的校验：断流能力的校验：6/15/202410工厂供电 第一章 概论三、熔断器的选择与校验 1、额定电压和额定电流的选择：7/四、熔断器保护灵敏度的检验四、熔断器保护灵敏度的检验n 为了保证熔断器在其保护区内发生短路故障时可为了保证熔断器在其保护区内发生短路故障时可靠地熔断，按规定，熔断器保护的灵敏度应满足靠地熔断，按规定，熔断器保护的灵敏度应满足下列条件下列条件注：表中注：表中K K值适用于符合值适用于符合IECIEC标准的一些新型熔断器如标准的一些新型熔断器如RT12RT12、RT14RT14、RT15RT15、NTNT等型熔断器。对于老型熔断器，可取等型熔断器。对于老型熔断器，可取K K=4=47 7，即近似地按表中熔断时，即近似地按表中熔断时间为间为5s5s的熔断器来取值。的熔断器来取值。(6-9)表表6-1 检验熔断器保熔断器保护灵敏度的最小比灵敏度的最小比值K1110980.4s7 6554.55s熔断熔断时间250500A80200A4063A1632A410A熔体熔体额定定电流流6/15/202411工厂供电 第一章 概论四、熔断器保护灵敏度的检验 为了保证熔断器在其保护区内发生短例例6-1 有一台Y型电动机，其额定电压为380V，额定容量为18.5kW，额定电流为35.5A，启动电流倍数为7。现拟采用BLV型导线穿焊接钢管敷设。该电动机采用RT0型熔断器作短路保护，短路电流 最大可达13kA。当地环境温度为30。试选择熔断器及其熔体的额定电流，并选择导线截面和钢管直径。A(2)校验熔断器的断流能力查附录表10-1，得RT0-100型熔断器的 。其断流能力是满足要求。解：解：(1)选择熔断器及熔体的额定电流A因此由附录表10-1，可选RT0-100型熔断器，即 A，而熔体选 A。6/15/202412工厂供电 第一章 概论例6-1 有一台Y型电动机，其额定电压为380V，额定容量(4)校验导线与熔断器保护的配合校验导线与熔断器保护的配合 假设该电动机安装在一般车间内，熔断器只作短路保护用，因此导线与假设该电动机安装在一般车间内，熔断器只作短路保护用，因此导线与熔断器保护的配合条件为熔断器保护的配合条件为 (3)选择导线截面和钢管直径选择导线截面和钢管直径 按发热条件选择，查附录表按发热条件选择，查附录表19-2得得A=10mm2 的的BLV型铝芯塑料线三型铝芯塑料线三根穿钢管时，根穿钢管时，满足发热条件。相应地选择穿线，满足发热条件。相应地选择穿线钢管钢管SC20mm。现现 ，故满足熔断器保护与导线的配合，故满足熔断器保护与导线的配合要求，（注：因未给要求，（注：因未给 数据，熔断器灵敏度校验从略。）数据，熔断器灵敏度校验从略。）校验机械强度，查附录表校验机械强度，查附录表15知，穿管铝芯线的最小截面为知，穿管铝芯线的最小截面为2.5mm2。现现A=10mm2，故满足机械强度要求。，故满足机械强度要求。6/15/202413工厂供电 第一章 概论(4)校验导线与熔断器保护的配合 (3)选四、前后熔断器之间的选择性配合四、前后熔断器之间的选择性配合n前后熔断器之间的选择性配合，就是要求在线路发生前后熔断器之间的选择性配合，就是要求在线路发生故障时，靠近故障点的熔断器首先熔断，从而使系统故障时，靠近故障点的熔断器首先熔断，从而使系统的其他部分恢复正常运行。的其他部分恢复正常运行。n前后熔断器的选择性配合，宜按它们的保护特性曲线前后熔断器的选择性配合，宜按它们的保护特性曲线（安秒特性曲线）来进行检验。（安秒特性曲线）来进行检验。6/15/202414工厂供电 第一章 概论四、前后熔断器之间的选择性配合前后熔断器之间的选择性配合，就n设支线设支线WL2的首端的首端k点发生三相短路，则三相短路点发生三相短路，则三相短路电流电流Ik 要通过要通过FU2和和FU1。但保护选择性要求，。但保护选择性要求，应该是应该是FU2的熔体首先熔断，切断故障线路的熔体首先熔断，切断故障线路WL2，而，而FU1不再熔断，使干线不再熔断，使干线WL1恢复正常运行。恢复正常运行。但是熔体实际熔断时间与其产品的标准特性曲线但是熔体实际熔断时间与其产品的标准特性曲线查得的熔断时间可能有查得的熔断时间可能有30%50%的偏差，从的偏差，从最不利的情况考虑，最不利的情况考虑，k点短路时，点短路时，FU1的实际熔断的实际熔断时间时间 t1比标准特性曲线查得的时间比标准特性曲线查得的时间 t1小小50%（为负偏差），即（为负偏差），即t1=0.5 t1；而；而FU2的实际熔断的实际熔断时间时间t2又比标准特性曲线查得的时间又比标准特性曲线查得的时间t2大大50%（为正偏差），即（为正偏差），即t2=1.5 t2。6/15/202415工厂供电 第一章 概论设支线WL2的首端k点发生三相短路，则三相短路电流Ik 要通n这时由图这时由图6-36-3所示熔断所示熔断器保护特性曲线可以看器保护特性曲线可以看出，要保证前后两熔断出，要保证前后两熔断器器FU1FU1和和FU2FU2的保护选择的保护选择性，必须满足的条件是性，必须满足的条件是t1t1t2t2，即，即0.5t11.5t20.5t11.5t2，因此，因此6/15/202416工厂供电 第一章 概论这时由图6-3所示熔断器保护特性曲线可以看出，要保证前后两熔解：解：用 和 查附录表5-2曲线得 。用 和 查附录表4-2曲线得 。由此可见FU1与FU2能保证选择性动作。例例 6-2 6-2 如图6-3a所示线路中，设FU1（RT0型）的 A，FU2（RM10型）的 。k点的三相短路电流 。试检验FU1与FU2之间是否能选择性配合。6/15/202417工厂供电 第一章 概论解：用 和 查附录表5第三节第三节 低压断路器保护低压断路器保护一、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图6-4 低压断路器的配置方式a)适于一台主变压器的变电所 b)适于两台主变压器的变电所 c)适于低压配电出线 d)适于频繁操作电路 e)适于需熔断器保护短路的电路 QF-低压断路器 QK-刀开关 QKF-刀熔开关 KM-接触器 KH-热继电器 6/15/202418工厂供电 第一章 概论第三节 低压断路器保护一、低压断路器在低压配电系统中的配二、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（一）低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择（一）低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择（二）脱扣器动作电流整定：（二）脱扣器动作电流整定：1.1.瞬时过电流脱扣器动作电流：瞬时过电流脱扣器动作电流：2.2.短延时过电流脱扣器动作电流：短延时过电流脱扣器动作电流：3.3.长延时过电流脱扣器动作电流：长延时过电流脱扣器动作电流：4.4.过流脱扣器与被保护线路的配合要求：过流脱扣器与被保护线路的配合要求：6/15/202419工厂供电 第一章 概论二、低压断路器脱扣器的选择和整定（一）低压断路器过电流脱扣器（三）低压断路器热脱扣器的选择和整定（三）低压断路器热脱扣器的选择和整定1.1.热脱扣器额定电流的选择热脱扣器额定电流的选择2.2.热脱扣器动作电流的整定：热脱扣器动作电流的整定：式中，式中，Krel为可靠系数，可取为可靠系数，可取1.16/15/202420工厂供电 第一章 概论（三）低压断路器热脱扣器的选择和整定1.热脱扣器额定电流的选三、低压断路器的选择与校验三、低压断路器的选择与校验（一）额定电压和额定电流的选择（一）额定电压和额定电流的选择1.1.额定电压选择额定电压选择 ：2.2.额定电流选择：额定电流选择：（二）低压断路器断流能力的校验（二）低压断路器断流能力的校验1.1.断流能力的校验断流能力的校验2.2.灵敏度的校验灵敏度的校验6/15/202421工厂供电 第一章 概论三、低压断路器的选择与校验（一）额定电压和额定电流的选择（二 例例 6-3 6-3 有一条380V动力线路，A，A；此线路首端的 A。当地环境温度为+30。试选择此线路的BLV型导线的截面、穿线的硬塑料管直径和线路上装设的DW16型低压断路器及其过流脱扣器的规格。解：解：(1)选择低压断路器及其过流脱扣器的规格 查附录表6知，DW16-630型低压断路器的过流脱扣器额定电流 ，故初步选DW16-630型断路器，其 。校验断流能力：再查附录表6知，所选DW16-630型断路器的 ，满足要求。设瞬时脱扣电流整定为3倍，即 。而 ，不满足 的要求，因此需增大脱扣电流。如脱扣电流整定为4倍时，满足脱扣电流躲过尖峰电流的要求。6/15/202422工厂供电 第一章 概论 例 6-3 有一条380V动力线路，A(3)校验导线与低压断路器保护的配合 由于瞬时过流脱扣器整定为 ，而 ，不满足 的要求。因此将导线截面增大为95mm2，这时其 ，满足导线与保护装置配合的要求。相应的穿线塑料管直径改选为65mm。(2)选择导线截面和穿线管直径 查附录表19-3知，当A=70mm2 的BLV型铝芯塑料线三根线穿管在30时，其 A A，故按发热条件可选A=70mm2，管径选为50mm。校验机械强度：由附录表15可知，最小截面为2.5mm2。现在 A=70mm2，故满足机械强度要求。6/15/202423工厂供电 第一章 概论(3)校验导线与低压断路器保护的配合 (2)选择导1 1、断路器配合、断路器配合:四、前后低压断路器之间及低压断路器四、前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配与熔断器之间的选择性配2 2、低压断路器与熔断器之间的选择性配合：、低压断路器与熔断器之间的选择性配合：前一级低压断路器保护特性曲线：前一级低压断路器保护特性曲线：-30%-30%-20%-20%的负偏差的负偏差 后一级熔断器保护特性曲线：后一级熔断器保护特性曲线：+30%+30%+50%+50%的正偏差的正偏差 6/15/202424工厂供电 第一章 概论1、断路器配合:四、前后低压断路器之间及低压断路器2、低压断 6-1 供电系统中有哪些常用的过电流保护装置？对保护装置有哪些基本要求？6-2 如何选择线路熔断器的熔体？为什么熔断器保护要考虑与被保护的线路导线相配合？6-3 选择熔断器时应考虑哪些条件？在校验断流能力时，限流熔断器与非限流熔断器各应满足什么条件？跌开式熔断器又应满足哪些条件？6-4 低压断路器的瞬时、短延时和长延时过流脱扣器的动作电流各如何整定？其热脱扣器的动作电流又如何整定？6-5 低压断路器如何选择？在校验断流能力时，万能式和塑料外壳式断路器各应满足什么条件？6-6 电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器在继电保护装置中各起什么作用？它们的图形符号和文字符号各是什么？感应式电流继电器又有哪些功能？其图形符号和文字符号又是什么？6-7 什么叫过电流继电器的动作电流、返回电流和返回系数？如果过电流继电器返回系数过低有什么不好？6-8 两相两继电器式接线和两相一继电器式接线作为相间短路保护，各有哪些优缺点？6-9 定时限过电流保护中，如何整定和调节其动作电流和动作时限？在反时限过电流保护中，又如何整定和调节其动作电流和动作时限？什么叫10倍动作电流的动作时限？6-10 在采用去分流跳闸的反时限过电流保护电路中，如果继电器的常闭触点先断开、常开触点后闭合会出现什么问题？实际采用的是什么触点？6-11 采用低电压闭锁为什么能提高过电流保护的灵敏度？6-12 电流速断保护的动作电流（速断电流）为什么要按躲过被保护线路末端的最大短路电流来整定？这样整定又会出现什么问题？如何弥补？6-13 在单相接地保护中，电缆头的接地线为什么一定要穿过零序电流互感器的铁心后接地？6-14 电力线路和变压器各在什么情况下需要装设过负荷保护？其动作电流和动作时限各如何整定？6-15 变压器的过电流保护和电流速断保护的动作电流各如何整定？其过电流保护的动作时限又如何整定？第六章第六章 复习思考题复习思考题6/15/202425工厂供电 第一章 概论 6-1 供电系统中有哪些常用的过电流保护装置？对保护装 6-16 对变压器低压侧的单相短路，可有哪几种保护措施？最常用的单相短路保护措施是哪一种？6-17 变压器纵联差动保护在接线上如何消除因变压器两侧电流相位不同而引起的不平衡电流？差动保护的动作电流整定应满足哪些条件？6-18 油浸式变压器的瓦斯保护在哪些情况下应予装设？什么情况下“轻瓦斯”动作？什么情况下“重瓦斯”动作？各动作什么部位？6-19 高压电动机的电流速断保护和纵联差动保护各适用于什么情况？它们的动作电流各如何整定？6/15/202426工厂供电 第一章 概论 6-16 对变压器低压侧的单相短路，可有哪几种保护措施第六章第六章 习习 题题 6-1 有一台电动机，额定电压为380V，额定电流为22A，启动电流为140A，该电动机端子处的三相短路电流为16kA。试选择保护该电动机的RT0型熔断器及其熔体额定电流，并选择该电动机的配电线（BLV-500型）的导线截面及穿线的塑料管内径（环境温度为+30）。6-2 有一条380V线路，其 A，A，线路首端的 kA，末端的 kA。试选择线路首端装设的DW16型低压断路器，并选择和整定其瞬时动作的电磁脱扣器，检验其灵敏度。6-3 某10kV线路，采用两相两继电器式接线的去分流跳闸的反时限过电流保护装置，电流互感器的变流比为200/5A，线路的最大负荷电流（含尖峰电流）为180A，线路首端的三相短路电流有效值为2.8kA,末端的三相短路电流有效值为1kA。试整该线路采用的GL-15/10型电流继电器的动作电流和速断电流倍数，并检验其保护灵敏度。6-4 现有前后两级反时限过电流保护，都采用GL-15型过电流继电器，前一级按两相两继电器式接线，后一级按两相电流差接线，现后一级的10倍动作电流的动作时限已经整定为0.5s，动作电流整定为9A，而前一级继电器的动作电流已经整定为5A。已知前一级电流互感器的变流比为100/5A，后一级电流互感器的变流比为75/5A。后一级线路首端的 =400A。试整定前一级继电器的10倍动作电流的动作时限（取 s）。6-5 某工厂10kV高压配电所有一条高压配电线供电给一车间变电所。该高压配电线路首端拟装设由GL-15型电流继电器组成的反时限过电流保护，采用两相两继电器式接线，电流互感器的变流比为160/5A。高压配电所的电源进线上装设的定时限过电流保护的动作时限整定为1.5s。高压配电所母线的三相短路电流 kA，车间变电所的380V母线的三相短路电流 kA，该车间变电所装有一台主变压器为S9-1000型。试整定供电给该车间变电所的高压配电线首端装设的GL-15型电流继电器的动作电流和动作时限以及电流速断保护的速断电流倍数，并检验其灵敏度。（建议变压器的 ）6/15/202427工厂供电 第一章 概论第六章 习 题 6-1 有一台电动机，额定电压为38