《[工學(xué)]第8章 供配電系統(tǒng)的保護(hù)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《[工學(xué)]第8章 供配電系統(tǒng)的保護(hù)（193頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)第第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.1 繼電保護(hù)的任務(wù)和要求繼電保護(hù)的任務(wù)和要求 8.2 常用的保護(hù)繼電器及其接線方式常用的保護(hù)繼電器及其接線方式 8.3 高壓電力線路的繼電保護(hù)高壓電力線路的繼電保護(hù) 8.4 電力變壓器的保護(hù)電力變壓器的保護(hù) 8.5 高壓電動機(jī)的繼電保護(hù)高壓電動機(jī)的繼電保護(hù) 8.6 熔斷器保護(hù)熔斷器保護(hù) 8.7 低壓斷路器保護(hù)低壓斷路器保護(hù) 8.8 微機(jī)繼電保護(hù)微機(jī)繼電保護(hù) 基本技能訓(xùn)練基本技能訓(xùn)練 變壓器保護(hù)裝置實例變壓器保護(hù)裝置實例 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.1 繼電保護(hù)的任務(wù)和要求繼電保護(hù)的任務(wù)和要求1. 繼電保

2、護(hù)裝置的任務(wù)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)供配電系統(tǒng)在運(yùn)行中可能會發(fā)生一些故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障中最常見、危害最大的是各種類型的短路，如系統(tǒng)相間短路、接地短路以及變壓器和電動機(jī)等設(shè)備發(fā)生的匝間或?qū)娱g局部短路。不正常運(yùn)行狀態(tài)主要指過負(fù)荷、溫度過高等。故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)若得不到及時處理或處理不當(dāng)，就可能引起事故。為了保證能安全可靠地供電，供配電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備及線路都要裝設(shè)保護(hù)裝置。繼電保護(hù)的基本任務(wù)如下所述。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)(1) 故障時動作于跳閘。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，保護(hù)裝置能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，并保證該系統(tǒng)中非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。(2) 不正

3、常狀態(tài)時發(fā)出報警信號。當(dāng)線路及設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時，保護(hù)裝置能根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力發(fā)出信號、減小負(fù)荷或延時跳閘。 第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2. 對繼電保護(hù)的基本要求對繼電保護(hù)的基本要求1) 選擇性選擇性指的是當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點最近的保護(hù)裝置將動作，切除故障，以保證無故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。例如，圖8-1中k2點發(fā)生短路故障時，按照選擇性的要求，應(yīng)由距短路點最近的保護(hù)動作，使斷路器QF6跳閘以切除故障，變電所A、B、C及其用戶仍照常運(yùn)行。如果QF6不動作，其他斷路器跳閘，則稱為失去選擇性動作。2) 速動性速動性是指過電流保護(hù)裝置的動作速度要快?？焖偾谐收峡梢蕴岣吖┡?/p>

4、電系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，為電動機(jī)自啟動創(chuàng)造條件；避免擴(kuò)大事故，減輕故障組件的損壞程度。 第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中繼電保護(hù)選擇性動作說明圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)3) 靈敏性靈敏性是指保護(hù)裝置對其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反映能力。如果保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時地反應(yīng)動作，則說明保護(hù)裝置的靈敏性高。靈敏性通常用靈敏系數(shù)Ksen來衡量。靈敏系數(shù)應(yīng)按實際可能出現(xiàn)的最不利于保護(hù)裝置動作的運(yùn)行方式和故障類型來計算。對于反應(yīng)故障時參數(shù)上升而動作的保護(hù)裝置來說，其靈敏系數(shù)為對于反應(yīng)故障時參數(shù)下降而動作的保護(hù)裝置來說，其靈敏系數(shù)為無論是反映故障參數(shù)

5、上升還是下降的保護(hù)裝置，對靈敏系數(shù)的要求均大于1，一般要求不小于1.22。保護(hù)裝置的動作參數(shù)值時故障參數(shù)的最小計算保護(hù)區(qū)末端金屬性短路senK值時故障參數(shù)的最大計算保護(hù)區(qū)末端金屬性短路保護(hù)裝置的動作參數(shù)senK第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù) 4) 可靠性可靠性是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置應(yīng)可靠動作，不應(yīng)拒動；而在保護(hù)范圍外發(fā)生故障以及在正常運(yùn)行時，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動。保護(hù)裝置的可靠程度與保護(hù)裝置的元件質(zhì)量、接線方案以及安裝、整定和運(yùn)行維護(hù)等多種因素有關(guān)。 以上四項基本要求是研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，它們之間既相互聯(lián)系又相互矛盾，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線和運(yùn)行的特點以及實際情況，合理地確定被保護(hù)線路及

6、電氣設(shè)備的保護(hù)方案，在選擇保護(hù)裝置時應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)且合理。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.2 常用的保護(hù)繼電器及其接線方式常用的保護(hù)繼電器及其接線方式8.2.1 常用的保護(hù)繼電器常用的保護(hù)繼電器繼電器是一種在輸入的物理量(電量或非電量)達(dá)到規(guī)定值時，其電氣輸出電路被接通 (導(dǎo)通)或分?jǐn)?阻斷)的自動電器。供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置由各種保護(hù)繼電器構(gòu)成。繼電器的分類方法很多，按其輸入量的性質(zhì)可分為電氣量繼電器(如電流繼電器等)和非電氣量繼電器(如氣體繼電器)；按其工作原理可分為機(jī)電式(電磁式和感應(yīng)式)、整流式和晶體管式。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)保護(hù)繼電器按其功能可分為測量繼電器(又稱量度繼電器)和有

7、或無繼電器兩大類。測量繼電器用來反應(yīng)被保護(hù)元件的特性量變化，如電流保護(hù)中的電流繼電器，當(dāng)其特性量達(dá)到動作值時即開始動作。有或無繼電器是一種只按電氣量是否在其工作范圍內(nèi)或者為零時而動作的電氣繼電器，包括時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器等，在繼電保護(hù)裝置中用來實現(xiàn)特定的邏輯功能，屬輔助繼電器。下面分別介紹幾種常用的機(jī)電型繼電器。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)1. 電磁式電流繼電器和電壓繼電器電磁式電流繼電器和電壓繼電器電磁式電流繼電器和電壓繼電器在繼電保護(hù)裝置中均為啟動組件，屬于測量繼電器。電流繼電器的文字符號為KA，電壓繼電器為KV。DL-10系列電磁式電流繼電器的基本結(jié)構(gòu)如圖8-2所示。當(dāng)繼電器的線

8、圈1通過電流時，電磁鐵2中將產(chǎn)生磁通，力圖使Z形鋼舌片3向凸出磁極方向偏轉(zhuǎn)。與此同時，軸10上的反作用彈簧9又力圖阻止鋼舌片偏轉(zhuǎn)。當(dāng)繼電器線圈中的電流增大到使鋼舌片所受的轉(zhuǎn)矩大于彈簧的反作用力矩時，鋼舌片將被吸近磁極，使得動合觸點閉合，動斷觸點斷開，這個過程叫做繼電器動作。過電流繼電器動作后，減小線圈電流到一定值時，鋼舌片在彈簧作用下將返回起始位置，該過程叫做繼電器返回。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-2 DL-10系列電磁式電流繼電器的基本結(jié)構(gòu)第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)使繼電器動作的最小電流稱為繼電器的動作電流，用Iop表示。使繼電器由動作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流稱為繼電器的返回電流，用Ire表

9、示。繼電器的返回電流與動作電流的比值稱為繼電器的返回系數(shù)，用Kre表示，即 (8-1)DL-10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號如圖8-3所示。當(dāng)繼電器的線圈不帶電時，動合觸點將斷開，動斷觸點將閉合。對于過量繼電器(例如過電流繼電器)，Kre總小于1，一般為0.85。Kre越接近于1，說明繼電器越靈敏。oprereIIK第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-3 DL-10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號(a) DL-11型；(b) DL-12型；(c) DL-13型；(d) 集中表示的圖形；(e) 分開表示的圖形第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)DL-10系列電磁型電流繼電器其動作電流的調(diào)整可采用以

10、下兩種辦法。(1) 改變線圈的連接方式。利用連接片可以將繼電器的兩個線圈接成串聯(lián)或并聯(lián)，由于繼電器的動作磁動勢是一定的，因此當(dāng)線圈串聯(lián)時，流入繼電器的電流與通過線圈的電流相等，當(dāng)改為并聯(lián)時，通過線圈的電流是流入繼電器電流的12，所以必須使流入繼電器的電流增加一倍才能獲得與串聯(lián)時相同的磁動勢。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)(2) 通過調(diào)整把手來改變彈簧的反作用力矩。要注意的是： 調(diào)整把手的刻度盤的標(biāo)度不一定準(zhǔn)確，需要進(jìn)行實測；同時當(dāng)采用并聯(lián)接法時，刻度盤的數(shù)值應(yīng)該乘以2。附表18-1列出了DL型電磁式電流繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，供參考。電磁型電壓繼電器的基本結(jié)構(gòu)與DL-10相同。當(dāng)在線圈上加電壓Ur時，電

11、流IrUr/Z (Z是線圈阻抗)，繼電器的電磁力矩為 (8-2)即在線圈阻抗不變的情況下，M與成正比。當(dāng)Ur足夠大，達(dá)到啟動所需的最小動作電壓時，電壓繼電器動作。電壓繼電器分為低電壓繼電器和過電壓繼電器兩種。過電壓繼電器的動作電壓、返回電壓和返回系數(shù)的概念同過電流繼電器相似。2r22re12r1UKZUKIKM2rU第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)低電壓繼電器是一種欠量繼電器，它與過電流繼電器和過電壓繼電器等過量繼電器在許多方面不同。DJ-122是典型的低電壓繼電器，具有一對動斷觸點，在正常情況下，繼電器加的是電網(wǎng)的工作電壓(電壓互感器二次電壓)，觸點斷開。當(dāng)電壓降低到動作電壓時，繼電器動作，觸點閉合，

12、使繼電器動作的最大電壓稱為繼電器的動作電壓，當(dāng)電壓再繼續(xù)增大時，使繼電器觸點重新打開的最小電壓稱為繼電器的返回電壓。顯然，此時低電壓繼電器的返回系數(shù)大于1，一般為1.25。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2 電磁式時間繼電器電磁式時間繼電器在繼電保護(hù)裝置中，電磁式時間繼電器用來使保護(hù)裝置獲得所要求的延時(時限)。時間繼電器的文字符號為KT。 電磁式時間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-4所示，其圖形符號如圖8-5所示。電磁式時間繼電器主要由電磁部分、時鐘部分和觸點組成。當(dāng)繼電器的線圈1通電時，電磁鐵2產(chǎn)生磁場，銜鐵3在磁場作用下向下運(yùn)動，時鐘機(jī)構(gòu)10開始計時，動觸點11隨時鐘機(jī)構(gòu)而旋轉(zhuǎn)，延時的大小取決于動觸點11

13、旋轉(zhuǎn)至靜觸點12所轉(zhuǎn)過的角度，這一延時可從刻度盤13上粗略地估計。圖8-4中4為返回彈簧，當(dāng)線圈1失壓時，時鐘機(jī)構(gòu)將在返回彈簧4的作用下返回。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-4 電磁式時間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-5 電磁式時間繼電器的圖形符號(a) 時間繼電器的緩吸線圈及延時閉合觸點；(b) 時間繼電器的緩放線圈及延時斷開觸點第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)3 電磁式信號繼電器電磁式信號繼電器信號繼電器在保護(hù)裝置中用來發(fā)出指示信號，以提醒值班人員注意。接通的回路可能是燈光信號，也可能是音響信號。信號繼電器的觸點為自保持，應(yīng)由值班人員手動復(fù)歸或電動復(fù)歸。信號繼電器的文字符號為KS。第8章供

14、配電系統(tǒng)的保護(hù)供配電系統(tǒng)常用的DX-11型電磁式信號繼電器有電流型和電壓型兩種。電流型信號繼電器的線圈為電流線圈，阻抗小，串聯(lián)在二次回路中，不影響其他二次組件的動作；電壓型信號繼電器的線圈為電壓線圈，阻抗大，必須并聯(lián)使用。該信號繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-6所示，在正常狀態(tài)時，其信號牌是被銜鐵支持住的。當(dāng)繼電器線圈通電時，銜鐵3克服彈簧6的拉力而被吸引，信號牌9失去支撐而落下，并保持在垂直位置，動靜觸點閉合，從信號牌顯示窗口可以看到掉牌。信號繼電器的觸點自保持，手動旋轉(zhuǎn)復(fù)歸按鈕后才能將信號牌和觸點復(fù)歸。信號牌恢復(fù)到水平位置后由銜鐵3支持，準(zhǔn)備下一次動作。DX-11型信號繼電器的圖形符號如圖8-7所

15、示。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-6 DX-11型電磁式信號繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-7 DX-11型信號繼電器的圖形符號第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)4 電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器中間繼電器在繼電保護(hù)裝置中用作輔助繼電器，起中間橋梁的作用，以彌補(bǔ)主繼電器觸點數(shù)量和觸點容量的不足。中間繼電器通常在保護(hù)裝置的出口回路中，用來接通斷路器的跳閘線圈，所以又稱為出口斷路器。其文字符號建議采用KM。 供配電系統(tǒng)中常用的DZ-10系列中間繼電器一般采用吸引銜鐵結(jié)構(gòu)，其工作原理與電流繼電器基本相同。中間繼電器的圖形符號如圖8-8所示。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-8 中間繼電器的圖形符號第8章供

16、配電系統(tǒng)的保護(hù)5. 感應(yīng)式電流繼電器感應(yīng)式電流繼電器供配電系統(tǒng)中常用的GL-10、20系列感應(yīng)式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-9所示。這種電流繼電器由兩組元件構(gòu)成： 一組為感應(yīng)元件，另一組為電磁元件。感應(yīng)元件主要包括線圈1、帶短路環(huán)3的電磁鐵2以及裝在可偏轉(zhuǎn)鋁框架6上的轉(zhuǎn)動鋁盤4。電磁元件主要包括線圈1、電磁鐵2和銜鐵15。線圈1和電磁鐵2在兩組元件中共用。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-9 GL-10、20系列感應(yīng)式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)當(dāng)線圈1有電流通過時，電磁鐵2在短路環(huán)3的作用下，產(chǎn)生相位一前一后兩個磁通1、 2 (它們的相位差為)，穿過轉(zhuǎn)動鋁盤4。這時作用于鋁盤上的轉(zhuǎn)矩

17、M1為M1K112 sin (8-3)鋁盤在該轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)動后，鋁盤切割制動永久磁鐵8的磁通，在鋁盤上產(chǎn)生渦流，該渦流又與永久磁鐵的磁通作用，產(chǎn)生一個與M1反向的制動力矩M2，M2與鋁盤轉(zhuǎn)速n成正比。當(dāng)鋁盤轉(zhuǎn)速n增大到某一定值時，M1M2，這時鋁盤勻速轉(zhuǎn)動。鋁盤受力時有使鋁框架6繞軸順時針方向偏轉(zhuǎn)的趨勢，但會受到調(diào)節(jié)彈簧7的阻力。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)當(dāng)線圈電流增大到繼電器的動作電流時，鋁盤受到的力也將增大到可克服彈簧阻力的程度，這時鋁盤帶動框架前移，使蝸桿10與扇形齒輪9嚙合，即繼電器動作。鋁盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動使得扇形齒輪沿著蝸桿上升，最后使繼電器觸點12切換，同時使信號牌掉下，從觀察孔內(nèi)可看到紅

18、色或白色的信號指示，表示繼電器已經(jīng)動作。線圈中的電流越大，鋁盤轉(zhuǎn)動得越快，扇形齒輪沿蝸桿上升的速度也越快，因此動作時間也就越短，這就是感應(yīng)組件產(chǎn)生的反時限(或反比延時)特性，如圖8-10所示動作特性曲線中的abc部分。當(dāng)繼電器線圈電流進(jìn)一步增大到整定的速斷電流時，電磁鐵2瞬時將銜鐵15吸下，使觸點12切換，同時也使信號牌掉下?？梢?，電磁元件使感應(yīng)式電流繼電器兼有電流速斷特性，如圖8-10所示bbd部分。GL-11、15、21、25型電流繼電器的圖形符號如圖8-11所示。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-10 感應(yīng)式電流繼電器的動作特性曲線第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-11 感應(yīng)式電流繼電器的圖形符號第

19、8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.2.2 繼電保護(hù)裝置的接線方式繼電保護(hù)裝置的接線方式 繼電保護(hù)裝置的接線方式是指電流繼電器與電流互感器之間的連接方式，為了表示繼電器電流IKA與電流互感器二次電流I2的關(guān)系，現(xiàn)引入接線系數(shù)KW，即(8-4)2KAWIIK第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)1. 三相三繼電器完全星形接線三相三繼電器完全星形接線如圖8-12所示為三相三繼電器完全星形接線。在被保護(hù)線路的每一相上都裝有電流互感器和電流繼電器，三個電流繼電器的觸點并聯(lián)，相當(dāng)于邏輯回路中的任何一個電流繼電器動作均可使下面的時間繼電器或中間繼電器動作。這種接線方式對各種形式的短路都可起到保護(hù)作用。當(dāng)發(fā)生任何形式的相間短路時，有兩

20、相流過短路電流，使兩個繼電器動作。在中性點直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地時，有一相流過短路電流，對應(yīng)相的繼電器動作。這種接線方式的接線系數(shù)KW=1。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-12 三相三繼電器完全星形接線第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)三相三繼電器完全星形接線方式有設(shè)備多、接線雜、投資大等缺點，但其靈敏度不會因故障類別不同而變化，故這種接線方式主要用于大接地電流系統(tǒng)的相間短路保護(hù)及發(fā)電機(jī)、變壓器的保護(hù)接線。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2. 兩相兩繼電器不完全星形接線兩相兩繼電器不完全星形接線如圖8-13所示，一般電流互感器與繼電器都裝在A、C兩相上，可反應(yīng)A相和C相電流的變化。當(dāng)相間短路時，接線系數(shù)KW1。

21、由于B相沒有裝設(shè)電流互感器和電流繼電器，因此它不能反應(yīng)單相短路。這種接線方式主要用于小接地電流系統(tǒng)的相間短路保護(hù)。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-13 兩相兩繼電器不完全星形接線第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)3. 兩相一繼電器電流差接線兩相一繼電器電流差接線如圖8-14所示，流入繼電器的電流等于A、C兩相電流互感器二次電流之差，即。在不同的短路類型中，流過繼電器的電流與互感器二次電流不同，因此其接線系數(shù)也不同，不同相間短路時的向量分析如圖8-15所示。在正常運(yùn)行和三相短路時，因為三相對稱，各相電流的相量關(guān)系如圖8-15(a)所示，所以流入繼電器的電流為電流互感器二次電流的倍，其接線系數(shù)。|caKAIII3

22、3WK第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-14 兩相一繼電器電流差接線第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-15 兩相一繼電器電流差接線在不同相間短路時的相量分析(a) 三相短路；(b) A、C兩相短路；(c) A、B兩相短路；(d) B、C兩相短路第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)當(dāng)A、C兩相短路時，電流的相量圖如圖8-15(b)所示，此時，流入繼電器的電流為互感器二次電流的2倍，故KW2 。當(dāng)A、B或B、C兩相短路時，電流的相量關(guān)系如圖8-15(c)、(d)所示， 或 ，此時，流入繼電器的電流為互感器的二次電流，其接線系數(shù)KW1。可見，兩相一繼電器電流差接線能反應(yīng)各種相間短路故障，但保護(hù)靈敏度有所不同，有的甚至相差一倍

23、，因此不如兩相兩繼電器不完全星形接線。但兩相一繼電器電流差接線少用一個繼電器，較為簡單經(jīng)濟(jì)。這種接線主要用于高壓電動機(jī)保護(hù)。acaKA2|IIIIaKAIIcKAII第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.3 高壓電力線路的繼電保護(hù)高壓電力線路的繼電保護(hù)8.3.1 電力線路保護(hù)的配置電力線路保護(hù)的配置供配電系統(tǒng)的電力線路其電壓等級一般為635 kV。由于線路較短，容量不是很大，因此繼電保護(hù)裝置通常比較簡單。GB500621992電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范規(guī)定： 對366 kV電力線路，應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。 作為線路的相間短路保護(hù)，電力線路保護(hù)主要采用帶時限的過電流保護(hù)和瞬

24、時動作的電流速斷保護(hù)。如過電流保護(hù)的時限不大于0.50.7 s，則可不裝設(shè)電流速斷保護(hù)。相間短路保護(hù)應(yīng)動作于跳閘，以切除短路故障。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)作為線路的單相接地保護(hù)，電力線路保護(hù)有兩種方式： (1) 絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變配電所的高壓母線上，動作于信號。(2) 有選擇性的單相接地保護(hù)(也稱零序電流保護(hù))，一般動作于信號，但當(dāng)單相接地危及人身和設(shè)備安全時，則應(yīng)動作于跳閘。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.3.2 帶時限的過電流保護(hù)帶時限的過電流保護(hù)帶時限的過電流保護(hù)按其動作時間特性可分為定時限過電流保護(hù)和反時限過電流保護(hù)兩種。定時限過電流保護(hù)是指保護(hù)裝置的動作時間按整定的動作時間固定不變，與故

25、障電流大小無關(guān)；反時限過電流保護(hù)是指保護(hù)裝置的動作時間與故障電流的大小成反比關(guān)系，故障電流越大，動作時間越短。1. 定時限過電流保護(hù)定時限過電流保護(hù)1) 保護(hù)裝置的原理定時限過電流保護(hù)裝置的原理電路如圖8-16所示，其中圖(a) 為接線圖，圖(b)為展開式原理電路圖 (展開圖)。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-16 定時限過電流保護(hù)的原理電路圖(a) 接線圖(按集中表示繪制) ；(b) 展開圖(按分開表示法繪制)第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)當(dāng)線路過電流保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA瞬時動作，觸點閉合，接通時間繼電器KT，經(jīng)過整定的時限后，其延時觸點閉合，使串聯(lián)的信號繼電器(電流型)KS和中間繼

26、電器KM動作。KS動作后，其指示牌掉下或指示燈亮，同時接通信號回路，給出燈光信號和音響信號。KM動作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。短路故障被切除后，繼電保護(hù)裝置除KS外的其他繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而KS可手動或電動復(fù)位。 第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2) 保護(hù)的時限特性圖8-17為定時限過電流保護(hù)的時限特性原理圖。當(dāng)線路上k2點發(fā)生短路故障時，由于短路電流流經(jīng)保護(hù)裝置1、2、3，且其值大于各保護(hù)裝置的動作電流，因而上述各保護(hù)裝置的電流繼電器均啟動；但按選擇性要求，只應(yīng)保護(hù)裝置3動作，使QF3跳閘，故障切除后保護(hù)裝置1、2返回，因此各保護(hù)裝置的動作時限應(yīng)滿足t1 t2

27、t3。定時限過電流保護(hù)的選擇性是依靠保護(hù)的定時限過電流保護(hù)的選擇性是依靠保護(hù)的時限特性來保證的時限特性來保證的， 離電源較近的上一級保護(hù)的動作時限比離電源較遠(yuǎn)的下一級保護(hù)的動作時限要長，即tnt(n-1).max+t (8-5)式中，t為時限級差，通常取為0.5 s。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-17 定時限過電流保護(hù)的時限特性原理圖(a) 單電源輻射網(wǎng)絡(luò)；(b) 時限特性第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)保護(hù)裝置越接近電源，動作時間就越長，將形成階梯形的階梯形的時限特性。由于各保護(hù)裝置的動作時限是固定的，與電流大小時限特性。由于各保護(hù)裝置的動作時限是固定的，與電流大小無關(guān)，因而稱為定時限過流保護(hù)。無關(guān)，因

28、而稱為定時限過流保護(hù)。若下一級線路有n條并行的出線，那么上一級保護(hù)的動作時限應(yīng)與下一級線路中最大的時限相配合。保護(hù)裝置除保護(hù)本線路外，還應(yīng)對下一相鄰線路起后備保護(hù)的作用。當(dāng)因某種原因下一級保護(hù)裝置拒動時，上一級保護(hù)應(yīng)動作。 第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)3) 定時限過電流保護(hù)其動作電流的整定計算定時限過電流保護(hù)的動作電流一般按以下原則來確定。(1) 在被保護(hù)線路中流過最大負(fù)荷電流的情況下，保護(hù)裝置不應(yīng)動作，即Iopl IL.max (8-6)式中，Iopl為保護(hù)的動作電流(指保護(hù)裝置動作時所對應(yīng)的電流互感器一次電流值)；IL.max為被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流。 第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)IL.max要考慮

29、電動機(jī)的自啟動電流，如圖8-17所示，為k1點故障時，保護(hù)裝置1、2中的電流繼電器都要啟動，應(yīng)首先由保護(hù)裝置2動作切除故障線路，保護(hù)裝置1的電流繼電器立即返回返回。此時通過保護(hù)裝置1的電流繼電器的最大電流不再是正常運(yùn)行時的最大電流，這是因為短路時母線電壓將降低，B母線上所接電動機(jī)(圖8-17中未畫)轉(zhuǎn)速將降低或停轉(zhuǎn)。k1點故障由保護(hù)裝置2切除后，當(dāng)電壓恢復(fù)時，仍接于電網(wǎng)中的電動機(jī)將出現(xiàn)自啟動過程。電動機(jī)自啟動電流大于正常運(yùn)行時的額定電流，其前方線路的最大負(fù)荷電流也大于正常值IR，即IL.maxKastIR (8-7)式中，Kast為電動機(jī)自啟動系數(shù)，一般取1.53；IR為線路正常運(yùn)行時的額定電

30、流，可取計算電流I30。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)(2) 為保證相鄰線路上的短路故障在切除后，保護(hù)裝置能可靠地返回，則返回電流Ire應(yīng)大于外部短路故障切除后流過保護(hù)裝置的最大自啟動電流，即Ire KcotILmax (8-8)IreKrelKcoILmax (8-9)又因 故oplrereIIKre1oplmaxrecoLKKIIK第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)繼電器的動作電流為 (8-10)式中，Krel為可靠系數(shù)，一般DL型繼電器取1.2，GL型繼電器取1.3；KW為保護(hù)裝置的接線系數(shù)；Kast為自啟動系數(shù)，可取1.53；Kre為繼電器的返回系數(shù)，一般DL型繼電器的返回系數(shù)取0.85，GL型繼電器取0

31、.8；Ki為電流互感器的變流比。保護(hù)裝置靈敏系數(shù)的校驗公式為 (8-11)式中，Ksen為靈敏系數(shù)，作為主保護(hù)時要求Ksen1.5，作為后備保護(hù)時要求Ksen1.2； 作為主保護(hù)時，采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時的短路電流，作為相鄰線路的后備保護(hù)時應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路時的短路電流。RreWastre1opIKKKKKIiopl)2(mink.senIIK)2(mink.I第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2. 反時限過電流保護(hù)反時限過電流保護(hù)1) 保護(hù)裝置的原理圖8-18為反時限過電流保護(hù)的原理電路圖。當(dāng)線路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA動作，經(jīng)過一定延時后其動合觸點閉合，緊接

32、著其動斷觸點斷開。這時斷路器因跳閘線圈YR分流而跳閘，從而切除了短路故障部分。在GL型繼電器分流跳閘的同時，其信號牌將自動掉下，指示保護(hù)裝置已經(jīng)動作。在短路故障被切除后，繼電器將自動返回，其信號牌可手動恢復(fù)。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-18 反時限過電流保護(hù)的原理電路圖(a) 接線圖(集中表示)；(b) 展開圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)感應(yīng)式電流繼電器兼有上述電磁式電流繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間繼電器的功能，可用于過電流保護(hù)以及電流速斷保護(hù)，從而大大簡化了繼電保護(hù)的接線。圖8-18中的電流繼電器增加了一對動合觸點，與跳閘線圈串聯(lián)，其目的是防止電流繼電器的動斷觸點在一次電路正常運(yùn)行時由于外

33、界振動等偶然因素使之?dāng)嚅_而導(dǎo)致斷路器誤跳閘的事故。增加這對動合觸點后，即使動斷觸點偶然斷開，也不會造成斷路器誤跳閘。但是，繼電器的這兩對觸點的動作程序必須是動合觸點先閉合，動斷觸點后斷開，即采用先合后斷的轉(zhuǎn)換觸點。否則，動斷觸點先斷開將造成電流互感器二次側(cè)帶負(fù)荷開路，這是不允許的，同時會使繼電器失電返回，起不到保護(hù)作用。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2) 反時限過電流保護(hù)的時限配合反時限過電流保護(hù)的原理特點是： 保護(hù)裝置的動作時間與故保護(hù)裝置的動作時間與故障電流的大小成反比。障電流的大小成反比。在同一條線路上，當(dāng)靠近電源側(cè)的始端發(fā)生短路時，短路電流大，其動作時限短；反之當(dāng)末端發(fā)生短路時，短路電流較小，

34、動作時限較長。在反時限過電流保護(hù)中，由于GL型電流繼電器的時限調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是按10倍動作電流的動作時間來標(biāo)度的，因此反時限過電流保護(hù)的動作時間要根據(jù)前后兩級保護(hù)的GL型繼電器的動作特性曲線來整定。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)由于反時限過電流保護(hù)的動作時限隨電流大小的變化而變反時限過電流保護(hù)的動作時限隨電流大小的變化而變化，化，因此，整定的時間必須指出是某一電流值或動作電流的某整定的時間必須指出是某一電流值或動作電流的某一倍數(shù)下的動作時間。一倍數(shù)下的動作時間。為了達(dá)到時限上的配合，整定時應(yīng)首先整定時應(yīng)首先選擇配合點，在配合點上兩套保護(hù)裝置的動作時限級差最小。選擇配合點，在配合點上兩套保護(hù)裝置的動作時限級差

35、最小。如圖8-19所示的線路保護(hù)，保護(hù)KA1、KA2的配合點應(yīng)選在L2的始端k點，因為此點短路時，同時流過保護(hù)KA1、KA2的短路電流最大，動作時限的級差最小。此時保護(hù)裝置的動作時限可滿足t1t2t (t可取0.7 s)。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-19 反時限過電流保護(hù)的時限整定說明第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)假設(shè)如圖8-19所示的線路中，后一級保護(hù)KA2的10倍動作電流的動作時間已經(jīng)整定為t2，現(xiàn)在要確定前一級保護(hù)KA1的10倍動作電流的動作時間t1，如圖8-20所示。整定計算的步驟如下所述。(1) 計算L2始端的三相短路電流Ik反應(yīng)到KA2中的電流值，即 (8-12)式中， KW(2)為KA2

36、與電流互感器相連的接線系數(shù)；Ki(2)為電流互感器TA2的變流比。(2)W(2)kk(2)iKKII第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-20 反時限過電流保護(hù)的動作特性曲線第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)(2) 計算對KA2的動作電流Iop(2)的倍數(shù)，即 (8-13)(3) 確定KA2的實際動作時間。在如圖8-20所示KA2的動作特性曲線的橫坐標(biāo)軸上，找出n2，然后向上找到該曲線上的a點，該點所對應(yīng)的動作時間就是KA2在通過時的實際動作時間。 (4) 計算KA1的實際動作時間。根據(jù)保護(hù)裝置選擇性的要求，KA1的實際動作時間op(2)k(2)2IInk(2)I2tk(2)Is。7 . 0 ,21取tttt第8章

37、供配電系統(tǒng)的保護(hù)(5) 計算L2始端的三相短路電流Ik反應(yīng)到KA1中的電流值，即 (8-14) 式中，KW(1)為KA1與電流互感器相連的接線系數(shù)； Ki(1)為電流互感器TA1的變流比。(6) 計算對KA1的動作電流Iop(1)的倍數(shù)，即 (8-15)(1)W(1)kk(1)iKKIIk(1)Iop(1)k(1)1IIn第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)(7) 確定KA1的10倍動作電流的動作時間。從如圖8-20所示KA1的動作特性曲線的橫坐標(biāo)軸上，找出n1，從縱坐標(biāo)軸上找出，然后找到n1與相交的坐標(biāo)b點。b點所在曲線對應(yīng)的10倍動作電流的動作時間t1即為所求。有時n1與相交的坐標(biāo)點不在給出的曲線上，而

38、在兩條曲線之間，這時可從上下兩條曲線來粗略估計10倍動作電流的動作時間。反時限過電流保護(hù)裝置的動作電流及靈敏度的計算公式與定時限過電流保護(hù)的相同。1t1t1t第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)3) 反時限過電流保護(hù)與定時限過電流保護(hù)比較(1) 定時限過電流保護(hù)的優(yōu)點是保護(hù)裝置的動作時間不受短路電流大小的影響，動作時限比較準(zhǔn)確，整定計算簡單。其缺點是所需繼電器數(shù)量較多，接線復(fù)雜，且需直流操作電源；靠近電源處的保護(hù)裝置其動作時限較長。(2) 反時限過電流保護(hù)的優(yōu)點是繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，因此投資少，接線簡單，適于交流操作。其缺點是動作時限的整定比較麻煩，繼電器動作的誤差較大，當(dāng)短路電

39、流較小時，其動作時間較長。反時限過電流保護(hù)在中小型工廠供配電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)3. 低電壓閉鎖過電流保護(hù)低電壓閉鎖過電流保護(hù)當(dāng)過電流保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)達(dá)不到要求時，可采用低電壓繼電器閉鎖的過電流保護(hù)裝置來提高靈敏度，如圖8-21所示。測量啟動組件由低電壓繼電器和過電流繼電器組成。只有當(dāng)兩種繼電器都動作時，保護(hù)裝置才會啟動。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，母線電壓接近于額定電壓，而低電壓繼電器KV的觸點是斷開的，即使電流繼電器動作，使其觸點閉合，保護(hù)裝置也不會跳閘。因此，在整定電流繼電器的動作電流時，只需按躲過線路的計算電流I30來整定，當(dāng)然保護(hù)裝置的返回電流也應(yīng)躲過I30。此時過電流保護(hù)

40、其動作電流的整定計算公式為 (8-16)式中，各系數(shù)的取值與式(8-10)相同。可見，保護(hù)裝置的動作電流較小，從而提高了靈敏度。30reWrelopIKKKKIi第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-21 具有低電壓閉鎖的過電流保護(hù)裝置的原理電路圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)上述低電壓繼電器KV的動作電壓應(yīng)按躲過母線正常最低工作電壓Umin來整定，當(dāng)然其返回電壓也應(yīng)躲過Umin。因此低電壓繼電器其動作電壓的整定計算公式為 (8-17)式中，Umin為母線最低工作電壓，取(0.850.95)UN；UN為線路額定電壓； Krel為保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，取為1.2；Kre為低電壓繼電器的返回系數(shù)，一般取1.25；Ku

41、為電壓互感器的變壓比。uuKUKKKUUNrerelminop6 . 0第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)【例8-1】 某10 kV電力線路如圖8-19所示。已知TA1的變流比為100 A5 A，TA2的變流比為50 A5 A。L1和L2的過電流保護(hù)均采用兩相兩繼電器接線，繼電器均為GL-15/10型。KA1已經(jīng)整定，其動作電流為7 A，10倍動作電流的動作時間為1 s。L2的計算電流為28 A，L2首端k點的三相短路電流為500 A，其末端k-1的三相短路電流為200 A。試整定KA2的動作電流和動作時間，并檢驗其靈敏度。已知GL-15型感應(yīng)式電流繼電器的電流時間特性曲線如圖8-22所示。第8章供配電系

42、統(tǒng)的保護(hù)圖8-22 GL-15型感應(yīng)式電流繼電器的電流時間特性曲線第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)解：解： (1) 整定KA2的動作電流。取Kast2， Krel1.3，Kre0.8，Ki50/510，故根據(jù)GL-15/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為9.1 A。 A1 . 928108 . 0123 . 1RreWastrelop(2)IKKKKKIi第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)(2) 整定KA2的動作時間。先確定KA1的實際動作時間。由于k點發(fā)生三相短路時KA1中的電流為 故對KA1的動作電流倍數(shù)為利用n1=3.6和KA1整定時限t11 s，查圖8-22的動作特性曲線，得KA1的實際動作時間為。 A25

43、201500)1(W(1)3(kk(1)iKKIIk(1)I6 . 3725)1op(k(1)1IIns。6 . 11 t第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)KA2的實際動作時間應(yīng)為由于k點發(fā)生三相短路時KA2中的電流為 故對KA2的動作電流倍數(shù)為利用n25.6和KA2的實際動作時間，查附表18-2和圖8-22的動作特性曲線，得KA2的10倍電流動作時間t20.8s。s9 . 07 . 06 . 112tttA50101500)2(W(2)3(kk(2)iKKIIk(2)I6 . 5950)op(2k(2)2IIns9 . 02 t第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)(3) KA2的靈敏度檢查。KA2保護(hù)的線路L2末端k

44、-1點的兩相最小短路電流為因此，KA2保護(hù)的靈敏度為可見，KA2的整定值滿足靈敏度的要求。A173200866. 023)3(k)2(k.minII5 . 192. 19101731op(2)2(k.minWsen(2)IKIKKi第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.3.3 電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)過電流保護(hù)裝置是按躲過最大負(fù)荷的電流來整定其動作電流的，其保護(hù)范圍可延伸到下一條線路。當(dāng)發(fā)生短路時，越靠近電源處其動作時間越長，而短路電流則是越靠近電源其值越大，危害也越嚴(yán)重。因而規(guī)定，當(dāng)過電流保護(hù)的動作時限超過0.50.7 s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)是一種瞬時動作的過電流保護(hù)。 第8章供配電系統(tǒng)

45、的保護(hù)線路上同時裝有定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的電路圖如圖8-23所示，其中KA1、KA2與KT、KS1、KM組成定時限過電流保護(hù)，而KA3、KA4與KS2、KM組成電流速斷保護(hù)。當(dāng)電流速斷保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)故障時，電流繼電器啟動后，將首先啟動信號繼電器和中間繼電器，最后由中間繼電器的觸點接通繼電器的跳閘回路。如果采用GL系列電流繼電器，則可利用該繼電器的電磁元件來實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，而其感應(yīng)元件則用來作反時限過流保護(hù)。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-23 線路的定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)電路圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)如圖8-24所示，前一段線路L1末端k1點的三相短路電流，實際上與后一段線路L2

46、首端k2點的三相短路電流是近乎相等的(因兩點之間距離很短)。為了避免在后一級線路首端發(fā)生三相短路時前一級速斷保護(hù)誤動作，電流速斷保護(hù)的動作電流Iqb應(yīng)躲過其所保護(hù)線路末端的最大三相短路電流Ik.max來整定，即Iqb1 Ik.max繼電器的動作電流為 (8-18)式中，Krel為可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.21.3，GL型繼電器取1.82。k.maxWrelqbIKKKIi第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-24 無時限電流速斷保護(hù)的動作特性分析第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-24中，曲線1表示在最大運(yùn)行方式下流過保護(hù)安裝處的三相短路電流隨短路點變化的曲線，曲線2表示在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)安裝處的最小兩

47、相短路電流曲線。由于電流速斷保護(hù)的動作電流躲過了線路末端的最大短路電流，因此電流速斷保護(hù)一般不能保護(hù)線路全長，且在系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下其保護(hù)范圍不同。電流速斷保護(hù)不動作區(qū)，稱為死區(qū)。為了彌補(bǔ)死區(qū)得不到保護(hù)的缺陷，一般裝有電流速斷保護(hù)的線路應(yīng)配備帶時限的過電流保護(hù)。電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)應(yīng)滿足： (8-19)式中， 為保護(hù)安裝處(即線路首端)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流；Iqb為電流速斷保護(hù)繼電器的動作電流值。25 . 1qb)2(kWsenIKIKKi第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.3.4 單相接地保護(hù)單相接地保護(hù)當(dāng)小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，只有很小的接地電容電流，但線電壓仍然是對稱的。由于

48、非故障相的對地電壓要升高為原來對地電壓的倍，因此對線路絕緣是一種威脅，如果長此下去，可能會引起非故障相的對地絕緣擊穿，進(jìn)而導(dǎo)致兩相接地短路，這將引起開關(guān)跳閘，線路停電。因此，我國規(guī)程規(guī)定： 當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生一相接地故障時，允許繼續(xù)運(yùn)行12 h。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，必須通過無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置或有選擇性的單相接地保護(hù)裝置發(fā)出報警信號，以便值班人員及時發(fā)現(xiàn)和處理。3第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)1. 中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)如圖8-25所示。若L3出線的A相發(fā)生了單相接地，則該相的對地電壓為零，該相電容電流也為零。L1、L2、L3出

49、線B、C相的對地電容和電流都流過接地故障點，經(jīng)分析可以得出以下幾點結(jié)論。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-25 中性點不接地系統(tǒng)單相接地(a) 電容電流的分布；(b) 電流電壓相量圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)(1) 當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地故障時，故障相的對地電壓為零，非故障相的對地電壓為電網(wǎng)的線電壓。電網(wǎng)將出現(xiàn)零序電壓，其大小等于電網(wǎng)正常的相電壓。(2) 在非故障線路的保護(hù)安裝處通過的零序電流等于非故障相的對地電容電流之和，方向從母線流向線路，其相位超前于零序電壓90。(3) 故障線路保護(hù)通過的零序電流等于全部非故障線路充電電流的總和，其方向從線路指向母線，相位落后于零序電壓90。(4) 接地故障處電流的

50、大小等于全部線路接地充電電流的總和，其相位超前于零序電壓90。 第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2. 中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)1) 絕緣監(jiān)視裝置利用發(fā)生單相接地時系統(tǒng)會出現(xiàn)零序電壓這一特征而組成的絕緣監(jiān)視裝置，是最簡單實用的中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)方式。 對于單相接地故障的檢測，傳統(tǒng)的方法是采用二次側(cè)接成開口三角形的三相五芯電壓互感器來進(jìn)行檢測。如圖8-26所示，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，開口三角形端將出現(xiàn)將近100 V的零序電壓，使過電壓繼電器動作，啟動中央信號回路的電鈴和光字牌即可反映出電網(wǎng)上發(fā)生了單相接地故障。值班人員根據(jù)這個信號結(jié)合電壓表的指示，就可以判定接地

51、的相別。如要查尋接地線路，運(yùn)行人員可依次斷開線路，根據(jù)零序電壓信號是否消失來找到故障線路。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-26 絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2) 有選擇的單相接地保護(hù)(零序電流保護(hù))利用故障線路零序電流大于非故障線路零序電流的特點，就可以構(gòu)成有選擇性的零序電流保護(hù)，并可動作于信號或跳閘。零序電流可以從零序電流濾過器(見圖8-27)中取得，也可從零序電流互感器(見圖8-28)中取得。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-27 零序電流濾過器第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-28 零序電流互感器(a) 結(jié)構(gòu)圖；(b)接線圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)對于采用電纜引出的線路，可通過廣泛采用零

52、序電流互感器來取得零序電流。零序電流互感器套在電纜的外面，其一次繞組是從鐵芯窗口穿過的電纜，二次側(cè)輸出零序電流信號，可接入零序電流繼電器或其他測量部件。保護(hù)動作電流在整定時要躲過其他線路上發(fā)生單相接地時在本線路上引起的電容電流，即 (8-20)式中，Krel為可靠系數(shù)，保護(hù)裝置帶時限時取1.52，保護(hù)裝置不帶時限時取45；IC為本線路的零序電容電流；Iop(E)為繼電器動作電流。CiIKKIrelop(E)第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)靈敏系數(shù)按本線路發(fā)生單相接地時，保護(hù)應(yīng)可靠動作進(jìn)行校驗，即 (8-21)式中， IC為在最小運(yùn)行方式下單相接地時網(wǎng)絡(luò)總的電容電流。當(dāng)發(fā)生單相接地時，故障線路的零序電流較

53、大，保護(hù)將動作并發(fā)出信號，非故障線路的零序電流較小，保護(hù)將不動作。因此零序電流保護(hù)是有選擇性的，并且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)饋線越多，總電容電流越大時，靈敏系數(shù)就越容易滿足要求。因此，在線路數(shù)較多的配電系統(tǒng)中，零序電流保護(hù)可得到較多應(yīng)用。op(E)CsenIKIIKiC第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.4 電力變壓器的保護(hù)電力變壓器的保護(hù)8.4.1 電力變壓器的故障、異常狀態(tài)及保護(hù)配置電力變壓器的故障、異常狀態(tài)及保護(hù)配置變壓器的故障可分為油箱內(nèi)和油箱外兩種。油箱內(nèi)的故障主要有繞組的相間短路、繞組的匝間短路和繞組的接地短路及鐵芯燒損等。變壓器油箱外的故障最常見的是絕緣套管和引出線上發(fā)生的相間短路與接地短路。變壓器的異常(

54、不正常)運(yùn)行狀態(tài)主要有過負(fù)荷、外部短路引起過電流、外部接地短路引起中性點過電壓以及油箱的油面降低等。為了保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，針對上述故障和異常運(yùn)行狀態(tài)， 電力變壓器應(yīng)裝設(shè)如下所述的保護(hù)。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)1) 瓦斯保護(hù) 800 kVA及800 kVA以上的油浸式變壓器和400 kVA及400 kVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)用來反應(yīng)油箱內(nèi)部短路故障及油面降低，其中輕瓦斯保護(hù)動作于信號，重瓦斯保護(hù)動作于跳開各電源側(cè)斷路器。2) 過電流保護(hù)400 kVA以下的變壓器多采用高壓熔斷器保護(hù)，當(dāng)400 kVA以上的變壓器高壓側(cè)裝有高壓斷路器時，應(yīng)裝設(shè)帶時限的過電流保護(hù)

55、裝置。對車間變壓器來說，過電流可作為主保護(hù)。如果過電流保護(hù)的時限超過0.5 s，而且容量不超過800 kVA，則應(yīng)裝設(shè)電流速斷作為主保護(hù)，而過電流保護(hù)則作為電流速斷的后備保護(hù)。電流速斷與過電流保護(hù)均動作于跳閘。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)3) 縱差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)縱差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)用來反應(yīng)變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管以及引出線相間短路的主保護(hù)。較小容量的變壓器可用電流速斷保護(hù)來代替縱差動保護(hù)。保護(hù)動作于跳開各電源側(cè)斷路器。 縱差動保護(hù)適用于6300 kVA及6300 kVA以上并列運(yùn)行的變壓器、工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器、10 000 kVA及10 000 kVA以上單獨運(yùn)行的變壓器。低于上述容量

56、的變壓器，當(dāng)其后備保護(hù)的動作時限大于0.5 s時，一般應(yīng)采用電流速斷保護(hù)。但是，對于2000 kVA及2000 kVA以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)的靈敏度不滿足要求時，也應(yīng)裝設(shè)縱差動保護(hù)。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)4) 過負(fù)荷保護(hù)對于400 kVA及400 kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)經(jīng)延時動作于信號。在無人值班的變電所內(nèi)，也可作用于跳閘或自動切除一部分負(fù)荷。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.4.2 電力變壓器的瓦斯保護(hù)電力變壓器的瓦斯保護(hù)在油浸式變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時，短路點電弧會使變壓器油及其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體(含有瓦斯成分

57、)并從油箱向油枕流動，反應(yīng)這種氣流與油流而動作的保護(hù)稱為瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)的測量繼電器為氣體繼電器。氣體繼電器安裝于變壓器油箱和油枕的通道上，如圖8-29所示。為了便于氣體的排放，安裝時需要有一定的傾斜度： 變壓器頂蓋與水平面間應(yīng)有1%1.5%的坡度；連接管道應(yīng)有2%4%的坡度。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-29 氣體繼電器安裝示意圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)1) 氣體繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理氣體繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種類型?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是開口杯式氣體繼電器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-30所示。在變壓器正常運(yùn)行時，氣體繼電器的容器內(nèi)包括其中的上、下開口油杯都充滿油，而上、下油杯因各自平衡錘的作用而升

58、起，此時上、下兩對觸點都是斷開的。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，由于故障而產(chǎn)生的少量氣體慢慢升起，進(jìn)入氣體繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落，此時上觸點接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號，這個過程稱為輕瓦斯動作。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-30 FJ-80氣體繼電器結(jié)構(gòu)示意圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，由于故障產(chǎn)生的氣體很多，因此這些氣體會帶動油流迅猛地由油箱通過連通管進(jìn)入油枕。當(dāng)大量的油氣混合體在經(jīng)過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降，此時下觸點接通跳閘回路(通過中間繼電器)，使斷路器跳

59、閘，同時發(fā)出音響和燈光信號(通過信號繼電器)，這個過程稱為重瓦斯動作。如果變壓器油箱漏油，則氣體繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，先是氣體繼電器的上油杯下降，發(fā)出輕瓦斯報警信號；隨后下油杯下降，動作于跳閘，切除變壓器，同時發(fā)出重瓦斯動作信號。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2) 變壓器瓦斯保護(hù)的接線變壓器瓦斯保護(hù)的接線圖如圖8-31所示。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障(輕瓦斯)時，氣體繼電器KG的上觸點將閉合，動作于報警信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障(重瓦斯)時，KG的下觸點將閉合，動作后經(jīng)過信號繼電器KS將發(fā)出跳閘信號，同時經(jīng)中間繼電器KM，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。由于氣體繼電器下觸點在重瓦斯故障時可能有抖動(接觸不穩(wěn)

60、定)的情況，因此為了使斷路器能夠足夠可靠地跳閘，可利用具有自保持觸點的中間繼電器KM。為了防止變壓器在換油或進(jìn)行氣體繼電器實驗時誤動作，可通過連接片XB將重瓦斯暫接到信號回路運(yùn)行。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-31 瓦斯保護(hù)的接線圖第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.4.3 變壓器的縱差動保護(hù)變壓器的縱差動保護(hù)1. 變壓器縱差動保護(hù)的原理接線變壓器縱差動保護(hù)的原理接線縱差動保護(hù)的原理接線如圖8-32所示。在變壓器正常運(yùn)行或縱差動保護(hù)的保護(hù)區(qū)外k-1點處發(fā)生短路時，如果TA1的二次電流與TA2的二次電流 相等(或相差極小)，則流入繼電器KA(或差動繼電器KD)的電流或差流值極小，一般稱此電流為不平衡電流Id

61、sq，此時繼電器KA(或KD)不動作。而在縱差動保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)k-2點處發(fā)生短路時，對于單端供電的變壓器來說， ，所以，超過繼電器KA(或KD)所整定的動作電流Iop(d)，使KA(或KD)瞬時動作，然后通過出口繼電器KM使斷路器QF跳閘，同時由信號繼電器KS發(fā)出信號。1I 2I 021KA III02 I1KAII 第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-32 變壓器縱差動保護(hù)的單相原理電路第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)可見，為了保證縱差動保護(hù)的選擇性，變壓器縱差動保護(hù)的動作電流必須大于Idsq，為了使保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障時縱差動保護(hù)具有足夠的靈敏度，應(yīng)使變壓器在正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外部短路時流過差動回路的Idsq

62、盡可能得小。由于形成不平衡電流的因素比較多，因此必須采取措施躲開不平衡電流或設(shè)法減小不平衡電流的影響。下面簡述不平衡電流產(chǎn)生的原因以及減小或消除不平衡電流的措施。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2. 變壓器縱差動保護(hù)中的不平衡電流及其減小措施變壓器縱差動保護(hù)中的不平衡電流及其減小措施1) 變壓器兩側(cè)電流相位不同變壓器的接線組別有多種，采用Ydll聯(lián)結(jié)組，在正常運(yùn)行時，Y側(cè)電流滯后d側(cè)30且電流大小不相等。如不采取措施，則在差動回路中就會有相當(dāng)大的不平衡電流。為了使正常運(yùn)行時縱差動保護(hù)兩臂中的電流同相，必須對縱差動保護(hù)進(jìn)行相位補(bǔ)償和數(shù)值補(bǔ)償。相位補(bǔ)償需要將變壓器相位補(bǔ)償需要將變壓器Y側(cè)的電流互感器二次側(cè)接

63、成側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成形，形，而將變壓器而將變壓器側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成Y形，形，如圖8-33所示。由圖8-33(b)的相量圖可知，這樣即可消除差動回路中因變壓器兩側(cè)電流相位不同而引起的不平衡電流。數(shù)值補(bǔ)償需要恰當(dāng)?shù)剡x擇變壓器高低壓兩側(cè)電流互感器的變流比，使高低壓兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流的大小相等。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)圖8-33 Ydll聯(lián)結(jié)變壓器的縱差動保護(hù)接線(a) 兩側(cè)電流互感器的接線；(b) 電流相量分析(設(shè)變壓器和互感器的匝數(shù)比均為1)第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)2) 電流互感器的實際變流比與計算變流比不等由于電流互感器都是標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品，而選擇的電流互感

64、器的變流比與計算所得的變流比往往不相等，因此在差動回路中又會引起不平衡電流。為了消除這一不平衡電流，可以在互感器二次回路接入自耦電流互感器來進(jìn)行平衡，也可利用速飽和電流互感器中或?qū)ｉT的差動繼電器中的平衡線圈來實現(xiàn)平衡，以消除不平衡電流。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)3) 變壓器勵磁涌流變壓器在正常運(yùn)行時，勵磁電流很小，一般不超過額定電流的210。當(dāng)發(fā)生外部短路時，由于電壓降低，勵磁電流更小，因此在這些情況下對差動保護(hù)的影響一般可以不考慮。當(dāng)變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時，勵磁電流將大大增加，其值可達(dá)到變壓器額定電流的68倍，稱為勵磁涌流。變壓器的勵磁電流只通過變壓器的一次側(cè)繞組，它通過電流互

65、感器進(jìn)入差動回路形成不平衡電流?？梢圆捎镁哂兴亠柡丸F芯的差動繼電器或速飽和電流互感器來減小勵磁涌流引起的不平衡電流。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)4) 變壓器各側(cè)電流互感器的型號不同由于變壓器各側(cè)的電壓等級和額定電流不同，因而采用的電流互感器的型號不同，其飽和特性和勵磁電流(歸算至同一側(cè))也就不同，所以會在差動回路中引起較大的不平衡電流。電流互感器同型系數(shù)可用Kss來表示，若同型，Kss取0.5，若不同型，Kss取1。5) 變壓器的調(diào)壓分接頭改變當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生變化時，往往需要調(diào)節(jié)變壓器的調(diào)壓分接頭，以保證系統(tǒng)的電壓水平。調(diào)壓分接頭的改變將引起新的不平衡電流，在保護(hù)動作值的計算時應(yīng)予以考慮。第

66、8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)8.4.4 變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)以及過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)以及過負(fù)荷保護(hù)1. 變壓器的過電流保護(hù)變壓器的過電流保護(hù)變壓器過電流保護(hù)的組成和原理與線路過電流保護(hù)的組成和原理相同。為了得到較高的靈敏度，變壓器過電流保護(hù)的電流互感器及繼電器通常采用三相星形接線方式。單電源供電的雙繞組變壓器的過電流保護(hù)中，電流互感器裝設(shè)在電源側(cè)，這樣可使變壓器也包括在保護(hù)范圍之內(nèi)。三繞組變壓器過電流保護(hù)的原理是： 當(dāng)外部短路時，過電流保護(hù)應(yīng)保證有選擇性地只斷開直接供給故障點短路電流那一側(cè)的斷路器，從而使另外兩側(cè)繞組仍然可以繼續(xù)運(yùn)行。對于兩側(cè)電源或三側(cè)電源的三繞組變壓器，為了確保保護(hù)的選擇性，應(yīng)在三側(cè)繞組上都裝設(shè)過電流保護(hù)，而動作時間最小的那一側(cè)還應(yīng)加裝方向元件。第8章供配電系統(tǒng)的保護(hù)變壓器過電流保護(hù)其動作電流的整定計算公式與線路過電流保護(hù)的基本相同，即 (8-22)IL.max=(1.53)I1NT式中， I1N.T為變壓器的額定一次電流，其他參數(shù)的含義同線路過電流保護(hù)。靈敏系數(shù)的校驗公式為 (8-23)式中， 為變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相