工厂供电课件5

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章.工 厂 供 电 系 统 的 保 护及 供 电 自 动 化,1,目录,5.1,继电保护装置的概念,5.2,继电保护装置的操作电源,5.3 电流互感器的误差曲线及接线方式,5.4 工厂供电系统单端供电网络的保护,5.5 变压器保护,5. 6 工厂供电系统的备用电源自动投入及自动重合闸装置,附：课后例题,2, 5-1 继电保护装置的概念,高压 继电保护装置+断路器,高压熔断器,电力系统保护,低压 低压（自动）空气开关,熔断器,一、继电保护的任务：,继电保护装置：是指能反应电气设备发生故障或不正常工作状态,而作用于开关跳闸或发出信号的自动装置。,组成：由各种继电器组成。,作用：通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行可靠性，最,大限度地保证安全可靠地供电。,1,3,1,. 借助断路器，自动地、迅速地、有选择地切除故障元件，保证,非故障正常工作元件免遭破坏。,2.,发出预告信号，预告系统发生了不正常运行情况，以便提高警,惕及时处理。,二、系统对继电保护要求：,1.,选择性：在供电系统发生故障时，只使电源侧距故障点最近的继,电保护装置动作，切除故障点。,4,2.灵敏度：保护范围内发生故障和不正常工作状态时，继电保护,的反应能力称为灵敏度。,灵敏度以灵敏系数来衡量.,过电流保护装置：,I,k,(n),被保护区末端发生金属性短路的最小短路电流,A。,I,op,保护装置的一次侧动作电流,A。,低电压保护：,U,k,(n),被保护区内发生短路时，连接该保护装置的母线上,的实际电压,V。,U,op,保护装置的动作电压，V。,5,各类保护对灵敏度的要求见下表,6,.可靠性：保护装置应随时准备好动作，发生不正常情况或故,障时，不应拒动或误动。,.快速性：在可能条件下，装置动作力求快速。,）减轻短路电流对电气设备元件的破坏程度。,）加速恢复供电系统的正常运行。,）如在0.25内切除故障，电机不会因电压下降而停转。,三、继电保护装置动作原理：,QF,QF,I,1,+BC,KA,TA,-BC,YR,k,正常：QF合,不动作。,故障：TA大有电流，,KA动作,YR动,作,QF脱扣。,7,四、继电器种类：,继电器分类方法见书中,在继电保护装置中常用继电器为：,电流继电器,电压继电器,电磁式继电器 时间继电器,中间继电器,信号继电器,感应式电流继电器,气体继电器：保护变压器内部故障。,. 电磁式继电器：,.电流继电器：型,8,作用：保护装置中重要的起动元件。,特性：只要通入继电器的电流超过某一预先整定的数值时，继电器,动作，动作时限固定的，与外加电流无关。,特点：消耗功率小、灵敏度高、动作快、触点容量小，不能直接作,用于断路器跳闸，出口处要接时间继电器和中间继电器。,9,、时间继电器：,作用：使保护装置获得理想的延时。,特点：按整定时限延时触点闭合。,、中间继电器：,作用：辅助继电器、弥补主继电器容量不足和触点数不够。,特点：瞬时动作。,10,、信号继电器：,作用：指示信号、掉牌。,、感应式继电器：,结构：感应元件：动作时限特性为“反时限”,电磁元件：动作时限特性为“瞬时”（速断）,作用：保护装置中重要起动元件。,特性：线圈通入一定数值得电流时，其动作时限与通入电流大小,平方成反比，通入线圈的电流越大则动作时限越短反,时限特性,11,ab段为反时限特性，动作时限I,2,bc段为过渡区，铁心磁饱和，动,作时限不再与I,2,成正比。,c,d段为定时限特性，（速断特性）,I,一定程度，电磁元件瞬时动作，,此后动作时限与电流增大无关。,特点：,（1）,触点容量大，同时兼有电磁式电流继电器、时间继电器、,中间继电器、信号继电器的作用，组成保护装置元件少。,（2）,简化接线。,（3）,继电器机械结构复杂，精度不高，瞬动时限误差大。,动作电流倍数I,k,/I,opk,12,GL10系列感应式电流继电器电流时间特性曲线,见下图。,13,52 继电保护装置的操作电源,一、含义：,操作电源：供高压断路器，合、跳闸回路，继电保护装置中的操作,回路、控制回路、信号回路和保护回路等所需电源。,二、操作电源种类：,蓄电池供电直流电源、,种类整流电源,交流电源,、蓄电池供电直流电源,优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。,缺点：需建有特殊要求的蓄电池室，购置充电设备及蓄电池组，,辅助设备多、投资大、运行复杂、维护工作量大。,14,、整流操作电源：电容补偿,复式整流,、电容补偿的整流操作电源,）可靠的供电电源,要求：一般至少应有两个独立电源给整流器供电，电源取自所,用变压器。,）所用变压器接线方式： （见图）,）整流电源系统,带有两组不同容量的硅整流装置U,1,，U,2,接线图,见图,大容量硅整流器,供合闸用,小容量硅整流器,供控制、保护及信号电源,两组整流器正常情况下同时运行。,故障时，,通过逆止,元件向控制母线供电。,两组整流器之间用逆止元件,隔开，防止合闸或合闸母线,故障时，U,2,向,侧供电。,15,16,17,当电力系统故障时,交流电源电压降低,220,伏直流母线电压也相,应下降,此时利用并联在保护回路中的电容,I,的储能来动作继电,保护装置,并使断路器跳闸。,、复式整流装置：,组成： 电压源,电流源,接线图：见右图,优点：输出功率较大，电压能,保持稳定，由于有能反,映故障电流的电流源供,电，所以能保证正常及,故障情况下直流系统都,可靠的供电。,18,、交流操作电源：,）由所用变压器取得。,）由仪用互感器取得： 电压互感器：只作变压器内部故障的 气体保护的操作电源。,电流互感器：作为过电流保护的操作 电源。,19,53 电流互感器的误差曲线及接线方式,一、电流互感器的10误差曲线：,.电流误差：是指测出的电流k,TA,I,2,对实际电流的相对误差百分值。,即：,k,TA,互感器的变流比。,. 相位差：是指一次电流,İ,1,和二次电流负值-,İ,2,之间的夹角。,.规范：用于继电保护电流互感器的，,相位差。,.电流互感器的10误差曲线：,是指互感器的电流误差最大不超过10时，一次测电流对其额,定电流的倍数k=I,1,/I,1.TA,与二次侧负荷阻抗Z,2,的关系曲线。,20,曲线见下图,21,二、电流互感器的接线方式：,接线系数k,kx,：表述了流过继电器线圈电流I,k,与电流互感器二次侧,电流I,TA.2,的关系。,.全星形接线方式：,三个互感器串接三个继电器，k,kx,=1,特点：对各种故障都起作用，灵敏度高，,相间短路动作可靠。,用途：用于高压大电流接地系统，以及大型变压器、电动机的差,动保护，相间保护和单相接地保护。,.非全星形接线：,两个互感器串接两个继电器 k,kx,=1。,特点：对相间短路，A、C相接地短路,具有保护作用，相接地无保护。,22,改进接线(如右图）,流过KA,3,中的电流在数值上等于I,b,用途：主要用于单端供电线路的保护。,、差接法：,接线系数：三相短路,AB或BC短路 k,kx,=1,AC两相短路 k,kx,=2,用途：应用于中型点不接地系统的变压,器、电动机及线路的相间保护。,A,B,C,23,54 工厂供电系统单端供电网络的保护,保护装置：过电流保护定时限过电流保护,反时限过电流保护,低电压保护,速断保护,单相接地保护,一、过电流保护：,含义：当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，继,电器就被起动，并且用时间来保证动作的选择性（即使断路,器跳闸或给出报警信号），这样的保护装置，称为过电流保,护装置。分为定时限和反时限过电流保护。,、定时限过电流保护装置：,继电保护装置的动作时限是固定的，与流过它的电流大小无关。,24,QF,QF,YR,-BC,+BC,+BC,+BS,+BC,-BC,-BC,1KA,2KA,KT,KS,KM,TA,a,TA,c,去信号,I,I,）保护装置原理图：,k,25,TA,a,TA,c,I,I,+BC,-BC,SA,QF,YR,KM,KT,KT,1KA,KS,2KA,1KA,2KA,KM,KS,+BS,过电流保护,电流回路,控制小母线及熔断器,跳闸回路,延时回路,过电流保护,回路,信号回路,展开图：,26,）动作原理：,保护装置主要元件： 起动元件型电流继电器,瞬时动作 （测量元件）,时限元件型时间继电器，延时动作辅助元件：信号继电器：发信号,中间继电器：弥补接点、容量不足,展开图：,动作原理：,短路：,流过1KA、2KA电流I,kA,I,op.k,予先整定电流,1KA、2KA动作（起,动）,KT延时动作,动作,信号,KM动作,YR动作,QF跳闸,）动作电流的整定：,继电器动作电流I,op.k,使保护装置的电流继电器起动的最小电流。,27,电流互感器一次侧动作电流I,op,电流互感器接线系数,电流互感器变流比,返回电流能使电流继电器返回到原先状态的最大电流。,一次侧返回电流与对应的电流互感器一次侧的返回电,流。,返回系数电流继电器的返回电流 与其动作电流之,比，称为继电器的返回系数。,整定保护装置的电流要满足的条件：,a.返回电流I,re.1,大于线路出现且能持续s的尖峰电流。,b.返回电流I,re.1,大于线路的电动机自起动时所引起的最大电流。,28,又因后者往往大于前者，自起动电流又可表示为最大负荷电,流I,c,的k,sh.m,倍。,于是要求：,式中：k,x,可靠系数，一般取1.051.25。,k,sh.m,自起动系数，由负荷性质及线路接线决定，,一般取1.53。,一次侧起动电流：,二次侧继电器起动电流：,29,k,kx,互感器接线系数;,k,TA,互感器变比;,k,re,返回系数，DL取0.85，GL取0.8。,）动作时限整定,(1) 定时限特性：,，t=常数。,(2) 时限配合(选择性)要求,时限配合的必要性：,当点短路时，如,无时限配合，几段,线路过流保护装置,同时动作。为了保证,动作的选择性，应是保护装置首先作用于跳闸，将故障切除。,保护装置2、1此时只是起动，而不作用于跳闸。为此，必须要,求保护装置2、1的动作时限大于保护装置的动作时限。所以,过流保护是靠动作时间的不同来完成选择性的。,30,（3）时限的整定：,按动作选择性配合，应从距离电源最远的保护装置开始，设置时,限。如保护装置的时限为t,3,则后一级线路要比前一级线路时限,大一个t,31,电磁式电流继电器常取t=0.5s,(4)灵敏度的整定,定时限过电流保护装置灵敏度是以其保护末端最小短路电流I,knim,与动作电流I,op,之比来衡量的。,、反时限过电流保护装置：,）原理图与展开图：,）动作原理：,主要元件：起动元件型感应式电流继电器,时限元件型感应式电流继电器,动作原理：(交流操作),32,33,正常时：,TA,a,1KA（常闭触点）,1KA（线圈）,地,TA,c,2KA （常闭触点),2KA （线圈）,故障时：,TA,a,1KA(,常开),1YR 1KA(,线圈）,地,TA,c,2KA(,常开）,2YR 2KA,(线圈),QF跳闸,动作时限取决于I,kA,的大小， I,kA,越大，越小，显反时性。,）动作电流的整定：,4）动作时限的整定：,a. 时限特性，显反时限特性，,电流=I,op.k,其动作时限按曲线规律。,I,op.k,速断,动作电流倍数,34,b. 时限整定：,35,系列感应时电流继电器电流时间特性线见P,128,，图5-3。,时限要求：,整定步骤：,a. 计算线路的动作电流I,op.k,，k,1,发生三相短路时最大短路电流I,k1,得到1KA的整定电流倍数,若线路直接接负荷，t,1,应是瞬时动作时间。,b. 对线路 计算I,op.2,、I,k2,得 n,2,=I,k2,/I,op.2,KA的实际动作时间,t,2,=t,1,+,t, n,2,和t,2,的坐标交点为a,2,过a,2,的特性曲线为kA的,动作曲线。曲线与n交点a,2,所对应的时间t,2,为kA的,10倍整定电流的动作时间。,c. 同样计算 的I,op3,、I,k3,，得n,3,=I,k3,/I,op3,t,3,=t,2,+,t,为KA实际动作,时限，t,3,和n,3,坐标交点a,3, 过a,3,的曲线为KA的动作特性曲,线，曲线与的交点a,3,所对应的时间t,3,为3KA的10倍,整定电流动作时间。,36,3. 两种过电流保护优缺点比较,定时限：时限准确，易整定、误差小、接线复杂、接点容量小，,只适于直流操作。,反时限：接线简单，节省继电器，接点容量大，直、交流都可以，,但整定复杂，时限有误差。,二、电流速断保护：,1. 问题的提出：,过流保护要有选择性，逐级增加时限，越靠近电源处，短路电流,越大，而动作时限反而加长。这种情况对切除电源端的故障是不,允许的，过流保护动作时间大于0.50.7s，所以在靠近电源出口,处装设速断保护装置。,2. 速断保护含义：,电流速断保护是一种瞬时动作的过电流保护，其动作时限仅仅为继电器本身固有动作时间，它的选择性不是靠时限，而是依靠选择适当的动作电流来解决。,37,3. 对速断起动电流的要求：,在1QF装速断保护装置：,原则：,a. 为保证选择性下一级线路发生最大短路电流时，不应动,作（即k,2,短路时，不应动作）;,b. 本级内发生最小短路电流时,应能动作。,4. 整定计算：,按本段线路末端,在最大运行方式下发生三相短路的短路电流来,整定。,继电器动作电流：,1QF,k,1,k,2,k,3,L,1,L,2,38,k,k,可靠系数，对电磁式电流继电器取1.21.3,对感应式电流继电器取,1.51.6,灵敏度校验：按最小运行方式下，保护首端k,1,点发生两相短路来,校验。,最小运行方式下，装置安装处两相短路电流。,5. 保护范围分析：,1) 1QF动作电流I,op,与曲线,交于,在交点左边的线路发生短路,时，保护装置会动作，而在右边的线路发生短路不动作，原,因,2）范围内装置不动作保护死区靠过电流保护,3）系统最小运行方式时，死去扩大到,4）说明1QF处只装设速断保护是不完备的，必须与过电流保护,配合使用，才能达到保护的目的。,39,1QF,k,1,k,2,k,3,L,1,L,2,2QF,I,k,I,op1,I,op2,a,b,L,曲线,为最大运行方式下，短路电流与线路长度关系；,曲线,为最小运行方式下，短路电流与线路长度关系。,40,）原理图及展开图：,41,42,）动作原理：,1）故障时，电流达到过电流整定值，而未达速断值。,1KA 1KS动作发信号,2KA KM动作YR动作QF跳闸,2）故障电流达到速断整定值时,1KA,3KA,4KA,6KA,例：,某工厂10KV供电线路，已知最大负荷电流I,c,=180A, k,sh.M,=1.5在最大运行方式下末端和始段的短路电流分别为I,(3),k1.max,=2300A, I,(3),k2.max,=4600A; 在最小运行方式下, I,(3),k1.min,=2200A, I,(3),k2.min,=4400A,线路末端出线保护动作时间为0.5s，试整定保护的各个参数。,动作动作KT动作,t延时,KT动作延时,动作,KM动作YR动作QF跳闸,43,解：,若过电流保护装置电流继电器选电磁式继电器, 则,t=0.5s,t,1,=1s,所以1QF处要安装过电流保护和速断保护。,过电流保护装置整定,一次侧电流：,k,sh.m,I,c,=1.5,180=270A,选互感变比为300/5=60,互感器接线为非全星型接线 k,kx,=1,继电器动作电流：,1QF,k,1,k,2,2QF,t,2,=0.5s,44,取6.5,时间继电器整定时限：,保护灵敏度：,速断保护装置整定,一次动作电流：,继电器动作电流：,灵敏度,：,45,三、低电压保护：,低电压保护主要用于提高过电流保护动作的灵敏度,在系统发生故障时，切除不重要负荷,1）提高过电流保护动作的灵敏度：,原因：过电流保护动作电流整点,采用过电流保护与低电压保护联锁的办法，提高灵敏度。,46,接线图： （取 k,k,=1.1),47,）切除不重要电动机：,原因：系统故障 电动机转速下降转矩;,切除故障恢复电动机转速 自起动电流,U 母线电压 影响重要电动机重新工作,切除次要电机。,对不重要电动机装设低电压保护，使系统电压降低到一定值,时，首先将次要电机从系统中切除，保证重要电动机自起动。,工作原理：,正常工作时：1、2、3、4、5KV常闭触点开,常开触点闭,电压, (6070)%U,N,时，13常闭触点闭合1KT动作,1KS 发信号。,切除次要电动机。,电压, (5055)U,N,时，45KV闭合2KM闭合2KT动作,2KS 发信号，切除重要电动机。,延时,延时,48,原理图及展开图：,防互感器断线：,如：相熔断器断，1KV常闭合，常开开。但2、3KV未,动作，,常开闭合,1KM动作接点断开，KT 不动作限制误,2KT,动作。,49,若三相熔体全部熔断，但3KV接于分路熔体而不动作1KM动,作1、2KT不动作（闭锁作用）,四、小电流接地系统的单相接地保护：,. 单相接地分析：,1) 正常时：,对地电压：每相相等，等于相电压。,对地电流：（电容电流）,电源中性点与对地电容中性点等电位。,2）单相接地时：（相接地）,对地电压：接地相等于零，未接地相等于线电压 ;,对地电流：（电容电流）,50,51,工程上近似估算:,3) 零序电流：,流过非故障线路的电流互感器1TA、2TA的电容电流分别为I,c1,、,I,c2 , 流过故障线路电流互感器3TA，是接地故障电流I,E,(1),52,中性点不接地系统单相接地势电容电流的分布图：,53, 单相接地保护方案：,1) 绝缘监视（无选择性）,运行分析：,(1) 正常时：三相电压对称,三相电压表数值等于U,开口三角电压为零，继电器,不动作。,(2) 单相接地：,接地相电压为零,未接地相为 。,开口三角形有电压，金属,性接地为100，,电压继电器整定值为,54,2）有选择性零序电流保护,（1）接线图：,（2）原理：三相对称时，流入继电器电流为零。,不对称时（单相接地）产生零序电流，使继电器动作。,（3）整定：,架空线路：需躲过正常负荷电流下产生的不平衡电流I,dgl,，和其,它线路接地时本线路的电容电流I,C,。,55,可靠系数瞬时动作，取,延时0.5，取1.52,正常运行时负荷电流不平衡在零序电流过滤器输出端,出现的不平衡电流。,其他线路接地时，本线路的电容电流。,电缆线路：需躲过本线路的电容电流。,(4) 灵敏度校验：,电缆线路,架空线路,56,5.5,电力变压器的保护,一.故障种类和保护的设置原则,种类： 内部故障,外部故障,内部故障：指变压器油箱里面的发生的故障，包括相间短路，绕,组的匝间短路和单相接地短路。,保护设置：,1 采用气体（瓦斯）保护，瞬时作用于信号或跳闸；,2 采用差动保护或电流速断保护，瞬时作用于跳闸。,外部故障：指引出线上绝缘套管相间短路和单相接地等。,保护设置：,1 采用差动保护或电流速断保护，瞬时作用于跳闸；,2 过电流保护，作为内部保护的后备保护，带时限作用跳,闸；,57,3 过负荷保护，作用于信号（变压器有可能过载时装设）；,4 温度信号，监视变压器温度升高和油冷却系统故障，作用于信,号。,变压器的保护,（一）气体保护,气体保护：当变压器内部故障时，短路电流所产生的电弧使绝缘物,和变压器油分解而产生大量的气体，利用这种气体来实,现的保护装置叫气体（瓦斯）保护。,1,气体继电器结构,图见下页,2,安装位置与保护范围,安装位置：安装在变压器油箱与油枕之间，油箱内的气体通过气,体继电器流向油枕。,保护范围： 变压器内部故障,油面降低,3,保护原理与接线图,58,59,QF,QF,2,YR,2,-BC,1KM,QF,QF,1,YR,1,-BC,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,1KS,2KS,3KS,2KM,-,T,KG,重气体信号,轻气体信号,重气体跳闸,60,控制小母排及熔断器,轻气体保护,重气体试验及信号,重气体保护及,防抖动,重气体保护,重气体跳闸,信号回路,轻气体信号,重气体保护,信号,重气体试验,信号,+BFS,+BC,-BC,KG,KG,1KS,3KS,2KS,2KS,1KS,3KS,2KM,2KM,2KM,1KM,1KM,1KM,XB,XB,QF,1,QF,2,YR,1,YR,2,1 2,3 4,QF,1,61,动作原理：,1）T发生轻微故障,+BC,KG,（1，2）,1KS -BC,+BFS 1KS ,轻气体信号,2）T发严重故障,+BC,KG,（3，4）,XB 1KM -BC,+BC QF,1,1KM ,自保持，防KG触点抖动,+BC,1KM 2KS 2KM -BC,+BC 2KM QF,1,YR,1,QF,1,跳闸,+BC,2KM QF,2,YR,2,QF,2,跳闸,+BFS,2KS ,信号 QF,1,、QF,2,跳闸信号,+BFS,3KS ,重气体信号（防止T换油或试验时气体,继电器误动作）。,4 优缺点,优点：动作迅速，灵敏度高，结构简单，能反应变压器油箱内部,各种类型的故障。,62,缺点：不能反应油箱外部套管和引出线故障，需与其它保护装置,配合使用。,（二）纵联差动保护,适于6300（并联运行）10000（单独运行）KVA以上变压器,1 工作原理,反映被保护元件两测的电流差额而动作的保护装置：,（1）正常时，人为使,（选择合适变比和接线方式）保证不动作。,（2）短路时,1）外部短路 k,1,尽管,I,k,很大， 和 也很大，但它们大小相等，,相位相同,不动作,2）内部短路k,2,63,QF,1,QF,2,YR,1,-,+,T,YR,2,-,QS,1,35KV,k,2,k,1,6-10KV,QS,2,QF,1,+,KA,KS,KM,+,_,I,信号,如,I,KA,I,op1,即瞬时跳闸。,64,保护装置不平衡电流的产生及消除方法,正常时希望,I,KA,=0,但实际上，各侧电流大小、相位不等，使电流,I,KA,0,（,外部短路,时更严重）。,（,1,）变压器绕组接线的影响,a,不平衡电流的产生,变压器属于,Y/-11,接线，变压器两侧线电流有,30,0,相位差，如,果两侧电流互感器采用同样接线，也会有,30,0,相位差，既使电,流一样，但由于相位存在，也会出现不平衡电流流入继电器。,b,消除方法,变压器,Y,侧，电流互感器接成,变压器,侧，电流互感器接成,Y,使两互感器,流出电流相位对应相同。,65,KA,1,KA,2,KA,3,I,I,I,66,变压器一次侧：,变压器绕组线电流,互感器二次线圈电流,变压器二次侧：,变压器绕组线电流,互感器二次线圈电流,变压器绕组相电流,67,则流过差动两臂中电流 分别与 同,相，消除了因相位不同引起的不平衡电流。,（2）变压器两侧电流互感器变比不能完全合适,a 不平衡电流的产生,例如：总降主变为SJL,1,8000/35/10.5,变压器一次侧：,电流互感器接成,，求变比,二次侧线电流,取：,68,变压器二次侧,电流互感器变比：,取,则正常运行中存在不平衡电流,I,N,=I,2,-I,1,=4.4-3.81=0.59A,如果外部短路时，这一不平衡电流更大，易误动作。,b 消除方法：除选择合理的变比外，采用BCH2型差动继电器的,平衡线圈N,b,来加以补偿。,工作原理：,N,d,N,2,N,b,I,负荷侧,电源侧,因为（,I,2,I,1,）（上例）,I,N,=I,2,-I,1,流过N,d,产生磁势,（I,2,-I,1,）N,d,适当选择N,d,和N,b,使（I,2,-I,1,）N,d,=I,1,N,b,且方向,69,相反，则N,2,中将不产生感应电势，电流继电器不感受,I,N,的存在,（不动作）。但注意：N,d,和N,b,并不能保证实际匝数与计算匝数完,全一致，所以不平衡电流不能完全消除，还有较少不平衡电流。,（3）由于变压器冲击电流（励磁涌流）产生不平衡电流，变压器空载,投入，和外部故障切除后，电压恢复过渡过程中产生810,I,N,的,励磁涌流，但这一电流，只通过变压器原绕组,不能反应到付绕组,所以产生不平衡电流 。,消除：采用BCH-2差动继电器短路线圈消除。,（4）由于改变变压器分接头，而引起的不平衡电流,变比改变电流比改变产生不平衡电流,3 纵联差动保护一次动作电流的计算,一次动作电流按下述三条件确定，并以其中最大值为整定值。,（1）按躲过励磁涌流要求,70,k,k,可靠系数 k,k,=1.3,I,NT,变压器额定电流 （A）,（2）按躲过外部短路时的最大不平衡电流要求,k,k,可靠系数 k,k,=1.3,I,dsqmax,变压器外部故障时最大不平衡电流 （A）,对于双绕组变压器，最大不平衡电流为,k,1,非周期分量系数，取1；,k,2,电流互感器同型系数，型号相同取0.5,不同时取1,f,1,TA允许的最大相对误差，取0.1,u改变变压器调压器制抽头，引起的相对误差，一般取调,压范围的一半；,f,2,继电器整定匝数与计算匝数不相等引起的相对误差,I,k.max,变压器外部短路时的最大短路电流,71,（3）电流互感器（TA）二次回路断线时，躲过变压器正常运行时,最大负荷电流要求,（三）电流速断保护,1 原理图,QF,2,QF,1,YR,1,-BC,+BC,+BC,+BC,-BC,1KA,2KA,KS,KM,TA,a,TA,c,去信号,I,I,YR,2,QF,1,QF,2,-BC,35KV,6-10KV,k,1,k,2,72,2. 动作电流的整定,按躲过变压器二次侧母线（如k,1,点）的最大短路电流整定,k,k,可靠系数 DL型 1.31.4,GL型 1.51.6,I,(3),k1max,系统最大运行方式下，变压器二次侧母线的三相,短路电流归算到一次侧的值；,k,kx,接线系数,k,TA,电流互感器变比,3. 灵敏度校验,按在保护装置安装处（k,2,)的最小两相短路电流 确定,73,最小运行方式下，装置安装处两相短路、三相,短路电流；,I,op.1_,一次动作电流。,4. 优缺点,优：接线简单，动作迅速，能瞬时切除变,压器一次绕组及其引出线和部分二次,绕组的相间短路故障。,缺：保护范围受到限制。,（四）变压器的过电流保护,适用于1000KVA以下变压器。,1 接线方式 两相电流差单继电器接线,两相二继电器星形接线,两相三继电器不完全星形接线,（1）两相电流差（,图a,）,74,特点：接线简单，设备少，B相发生低压侧单相接地短路,I,kA,=0,保护装置不动作。,适用范围：适用于低压配电盘距变压器很近的情况,（2）两继电器两相星形连接,特点：a. 变压器二次侧任一相发生短路时，故障电流都通过,继电器；,b. B相低压侧发生单相对地短路时，灵敏度较低。,（3）三继电器两相不完全星形接线,特点：a. 变压器二次侧任一相发生短路时，故障电流都通过,继电器；,b. B相低压侧发生单相对地短路时，灵敏度是两继电,器两相星形接线的一倍。,75,76,2 起动电流的整定,I,max,变压器最大负荷电流；,k,k,可靠系数 DL 1.2,GL 1.3,k,re,继电器返回系数，取0.85；,k,s,自起动系数， 34倍；,k,kx,接线系数；,k,TA,电流互感器变比。,3 灵敏度：按T二次侧母线发生两相短路条件校验。,77,系统是最小运行方式下，变压器二次侧母线的两相短,路电流归算到一次侧的值；,4. 时限的选取,动作时限应比下一级过电流保护装置的动作时限大一个时限阶,段,t,（五）过负荷保护,1. 原理图,QF,+,+,+,-,-,QS,KA,KT,KS,信号,78,2. 动作电流整定：,按躲过变压器额定电流确定。,3. 时限： 一般取810s 。,（六）单相接地短路保护,1. 原理图：,Y,Y,YR,QF,-,QF,I,TAN,KA,Y,Y,TAN,I,YR,-,+,KA,QF,QFS,TAN零序电流互感器,79,2. 动作电流整定,根据变压器运行规程，规定额定电压为10KV及以下Y，yno联,结组，降压变压器中线电流不得超过二次侧电流的25%。,k,k,可靠系数 1.21.3,3. 灵敏度：,系统最小运行方式，变压器二次侧干线未端的单相短,路电流,（七）变压器保护原理图示例,1 气体保护 KG+KS,4,轻气体保护，KG+KS,6,重气体信号,KG+KS,5,重气体跳闸,80,2 过电流保护 KA,1,、KA,2,+KT,1,+KS,1,+KM,3 电流速断保护 KA,3,、KA,3,+KS,2,+KM,4 过负荷保护 KA,5,+KT,2,+KS,3,+KM,5 单相接地保护 TAN+KA,6,+KM,6 变压器温度保护 KTP（信号温度计）+KS,7,10/0.4KV 变压器，额定容量为800KVA，Y，yno,原理及展开图：,Y,Y,I,I,I,I,I,过电流保护,电,流,回,路,电流速断保护,过负荷保护,KA,1,KA,2,KA,3,KA,4,KA,5,QS,1,QF,1,1TA2TA,QF,2,T,1TA,a,1TA,c,81,KA,2,KA,1,KA,3,KA,4,KA,5,KA,6,KT,1,KT,2,KG,KG,KG,QF,1,QF,1,KM,KM,KTP,KT,1,KT,2,KM,KS,1,KS,2,KS,5,KS,3,KS,4,KS,6,KS,7,YTP,控 制 小 母 排,过 电 流 保 护,电 流 速 断 保 护,过 电 流 保 护（延时）,重 气 体 保 护,单 相 接 地 保 护,过 载 保 护,轻 气 体 信 号,重 气 体 信 号,温 度,跳 闸 回 路,+BC,-BC,82,+WFC,过 电 流 保 护,电 流 速 断 保 护,过 负 荷 保 护,轻 气 体 信 号,重 气 体 跳 闸,重 气 体 试 验,温 度 检 测,KS,1,KS,2,KS,3,KS,4,KS,5,KS,6,KS,7,83,例：某变电所装有一台额定电压为10/0.4KV，800KVA，Y，yno联,结。变压器保护如图（上图），变压器二次侧不带有自启动电,动机，电流互感器TA的变比75/5，TAN的变比为400/5，系统最,大运行方式和最小运行方式相同，变压器二次侧,I,k1,(3),=25100A,一次侧I,k2,(3),=4500A,低压干线未端的单相短路电流I,k,(1),=2250A。,试整定计算过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电,流保护的动作电流，以及有关保护的动作时限和灵敏性，并选,择继电器的型号规格。,解：1 整定过电流保护装置的动作电流和动作时限，并校验其灵敏,性,T 一次侧额定电流：,T 二次侧不带自启动电机，取变压器最大负荷电流I,lmax,为,1.4倍的额定电流。,84,取：,因为接线方式为两相二继电器 k,kx,=1,选用DL11/10型电流继电器。,一次动作电流：,灵敏系数：,满足要求,时限： 与低压侧低压断路器配合,t=0.7s,选用DS112型时间继电器。,2. 整定电流速断保护装置的动作电流，并校验其灵敏性；,取 k,k,=1.35, k,kx,=1,85,选用DL11/100型电流继电器。,一次动作电流：,灵敏系数：,满足要求,整定过负荷保护装置的动作电流和动作时限；,取,k,k,=1.05 ,k,kx,=1,k,re,=0.8,选用DL11/6型继电器。,时限：取时限9s，选用DS113时间继电器。,4 整定零序电流保护装置的动作电流，动作时限，并校验灵敏性；,取 k,rel,=1.25,86,选 GL21/5型电流继电器，感应部件动作电流取4.5A, 动作,时限整定为t=0.7s。,灵敏系数：,满足要求,5 其他继电器的选取,选DZ17作为出口中间继电器；,DX11系列信号继电器。,87, 5,7 工厂供电系统的备用电源自动投入及自动重合闸装置,一 自动投入装置,在具有两个独立电源的变电所或电气设备上，若其中一个电源,不论任何原因，失电而断开时，另一个电源便自动投入，恢复,供电，这种装置称为备用电源自动投入装置，简称APD。,组成：由几个继电器组成。,安装位置：备用线路、备用变压器、备用母线上。,1 备用电源自动投入的基本形式：,1）具有一条工作线路和一条备用线路,APD装在备用进线断路器上。,工作,备用,QF,1,QF,2,APD,TV,TV,88,APD,2）对具有两条独立的工作线路分别,供电的单母线分段运行的变电所，,APD装在母线分段断路器上。,2 对备用电源自动投入装置的要求,1）当一路电源失压时，APD应能将,此路电源切除，再合上备用电源,开关，以免两个电源未经周期步,骤，而并列运行。,2）备用电源的投入应尽可能迅速，即APD动作时间尽可能缩短，,以利于电动机的自起动；,3）只允许APD装置动作一次。以避免将备用电源合闸到永久,性故障上去；,4） 防止由于电压互感器的熔断器熔断时，引起APD误动作。,3 高压备用电源自动投入装置的基本工作原理,89,组成： 低电压启动装置,备用电源自动合闸装置,1） 低电压启动装置原理,QF,1,QF,2,TV,2,+BC,-BC,-BC,YR,+BC,1KV,2KV,U,KT,A,A,B,B,C,C,来自TV,1,二次侧,来自TV,2,二次侧,TV,1,工作电源,备用电源,90,正常时 QF,1,合闸，QF,2,分闸；,故障时 工作电源失电，母线电压为零；,1KV失电1KV（常闭）合,备用电源有电2KV（常开）合,2）自动合闸装置原理,KT得电YR动作QF,1,跳闸,延时,QF,1,QF,2,备用电源,工作电源,+BC,+BC,+BC,-BC,-BC,-BC,KT,KO,QF,2,YO,TV,2,TV,1,91,QF,1,分断时，其 QF,1,常开：断,常闭：合,正常时，QF,1,（常开）合，KT得电，接点闭合。,低电压启动装置使QF,1,跳闸后,QF,1,（常开）合KT延时断开接点QF,2,常闭接点（合）,KO得电其接点闭合YO得电QF,2,合闸,防二次合闸,QF,1,跳闸 常开接点断开KT失电接点延时断开，此时若系,统为永久性故障，QF,2,保护装置使其跳闸，但由于KT接点已,断开，KO不可能再得电，防止再一次合闸。,92,第六章 功率因数的提高,提高功率因数的意义,1,功率因数低的原因：,感性负载的存在（如感应电动机、电力变压器、电焊机）。,2,用电设备功率因数低的不良后果,1,）使电力系统的电气设备容量不能得到充分利用；,2,）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗；,3,）增加因数过低线路电压损失 负荷端电压,影响用电设备正常运行。,二 提高工业企业功率因数方法,93,方法： 提高自然功率因数,功率因数补偿法,1. 提高自然功率因数的方法,1）正确选用异步电动机的型号,工企所取用的无功功率Q 异步电动机占约70%以上，异步,电机的Cos,和,在70%至满载时较高， 而轻载和空载时,Cos,和,将下降。,2）电力变压器不宜轻载运行,电力变压器一次侧Cos,与 负荷Cos,有关 满载时，一次,负荷率有关,侧Cos,1,仅比二次侧Cos,2,低35%，若轻载运行且负荷率低,于0.6时， Cos,1,比Cos,2,低1118%。,3）合理安排和调整工艺流程，改善电机设备运行状况，限制电,焊机和机床电动机空载。,4）异步电动机同步化运行。,94,2. 提高功率因数的补偿法,1）方法 采用移相电容器（静电电容器）,选用同步电动机,采用同步调相机,2）移相电容器补偿法,(1) 方式：,M,M,C,1,C,2,C,3,C,4,C,1,补偿区,C,2,补偿区,C,3,补偿区,C,4,补偿区,95,A）就地补偿（如C,1,）,M,M,C,1,C,1,B）低压集中补偿（C,2,接在车变低压母线上）,C）高压就地补偿,D）高压集中补偿,96,（2）补偿容量的确定,A）无功就地补偿装置容量的确定,P异步电动机额定功率或实侧功率；,97,P,c, 有功计算负荷；, 平均负荷系数，一般取0.70.8；,tg,1,、tg,2,补偿前后功率角的正切值；,q,C, 补偿率。,Cos,1,、Cos,2,补偿前后额定或实侧功率因数；,tg,1,、tg,2,补偿前后额定或实侧功率因数角的正切值。,B）集中补偿装置容量的确定,3）采用同步机提高功率因数,原理：同步机消耗有功功率取决于电动机轴上所带机械负荷的大,小，而同步电动机消耗无功功率取决于励磁绕组中流过的,励磁电流的大小。当欠励状态时，同步机运行于电感性状,态，当过励状态时，同步机就可以向电网“送出”感性无功功,率，从而提高了企业的功率因数。,98,