第六章-工厂供电系统的过电流保护

2020/4/19工业与民用供电1第六章工厂供电系统的过电流保护第一节过电流保护的任务和要求第二节熔断器保护第三节低压断路器保护第四节常用的保护继电器第五节工厂高压线路的继电保护第六节电力变压器的继电保护第七节高压电动机的继电保护NEXT2020/4/19工业与民用供电2第一节过电流保护的任务和要求1、过电流保护装里的类型和任务为了保证工厂供电系统的安全运行，避免过负荷和短路引起的过电流对系统的影响，在工厂供电系统中装有不同类型的过电流保护装置。工厂供电系统的过电流保护装置有：熔断器保护、低压断路器保护和继电保护。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电3第二节熔断器保护1、熔断器在供电系统中的配置熔断器在供电系统中的配置，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。此外应考虑经济性，即供电系统中配置的熔断器数量要尽量少。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电4如图是车间低压放射式配电系统中熔断器配置的合理方案，既可满足保护选择性的要求，配置的数量又较少。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电52、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1)熔体额定电流IN.FE应不小于线路的计算电流，以使熔体在线路正常运行时不致熔断，即：2)熔体额定电流IN.FE还应躲过线路的尖峰电流IPk。式中，K为小于1的计算系数。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电63)熔断器保护还应与被保护的线路相配合，因此还应满足条件：式中，Ial为绝缘导线和电缆的允许载流量；KOL为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电7（二）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择保护变压器的熔断器的熔体电流，根据经验，应满足下式要求：式中，IlN.T为变压器的额定一次电流。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电8（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，因此保护高压电压互感器的RN2型熔断器的熔体额定电流一般为0.5AHOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电93、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路故障时可靠地熔断，按规定，熔断器保护的灵敏度应满足下列条件：式中IN.FE为熔断器熔体的额定电流Ik.,I为熔断器保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电流;K为比值，参看表6-1。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电10第三节低压断路器保护1、低压断路器在低压配电系统中的配置单独接低压断路器或低压断路器一刀开关的方式低压断路器与磁力起动器或接触器配合的方式低压断路器与熔断器配合的方式HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电112、低压断路器脱扣器的选择和整定（一）低压断路器过流脱扣器额定电流的选择过流脱扣器(over-currentrelease)的额定电流IN.OR应不小于线路的计算电流I30,即:（二）低压断路器过流脱扣器动作电流的整定1.瞬时过流脱扣器动作电流的整定瞬时过流脱扣器的动作电流IOP应躲过线路的尖峰电流IPk，即式中，Krel为可靠系数。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电122.短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定短延时过流脱扣器的动作电流IOP应躲过线路短时间出现的负荷尖峰电流，即：式中，Krel为可靠系数，一般取1.2。3.长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定长延时过流脱扣器主要用来保护过负荷，因此其动作电流只需躲过线路的最大负荷电流，即计算电流。式中，Krel为可靠系数，一般取1.1。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电134.过流脱扣器与被保护线路的配合要求低压断路器过流脱扣器的动作电流Iop还应满足条件:式中，Ial为绝缘导线和电缆的允许载流量；KOL为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电14（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择热脱扣器(thermalrelease)的额定电流IN.TR应不小于线路的计算电流I30，即:2.热脱扣器动作电流的整定热脱扣器动作电流式中，Krel为可靠系数，可取1.1。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电15第四节常用的保护继电器1、概念继电器是一种能够自动动作的电器，当控制它的输入量达到一定数值时动作，并且有电路控制的功能。2、继电器的类型按反映的物理量分：电量、非电量非电量：瓦斯继电器、热继电器、压力继电器等电量：按用途测量继电器（电流、电压、频率、差动等）HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电16辅助继电器（中间、时间、信号等）按结构原理：机电型（电磁型、感应型、极化型、干簧）、整流型、晶体管型。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电17（一）电磁型继电器动作电流、返回电流、返回系数的概念（以吸引衔铁式继电器为例）：①过量继电器（常开触点）反映输入量增加而动作，如过电流继电器、过电压继电器。动作电流：继电器刚好动作（衔铁吸起，触点闭合）时的最小电流Idz。返回电流：继电器刚好返回（衔铁释放，触点断开）时的最大电流Ih。返回系数：继电器返回电流与动作电流的比值KhKre=Ih/Idz。过量继电器Kre1HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电18②低量继电器（常闭触点）反映输入量减小而动作，如低电压继电器。动作值：正常时衔铁处于吸起状态，触点断开。输入量减小时，衔铁释放，触点闭合，称继电器动作，此时输入量的最大值即为继电器的动作值。返回值：输入量重新增加，继电器返回原来的状态（衔铁吸起，触点断开）此时输入量的最小值称为继电器的返回值。返回系数：返回值与动作值的比值低量继电器Kh1无论过量还是低量继电器，一般要求Kh≈1HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电19（二）、常用电磁型继电器①电流继电器用途：过电流保护中作为启动和测量元件。结构：转动舌片式（DL-10型）。②电压继电器结构：转动舌片式（DJ-100）、线圈匝数多，导线较细并接在YH二次侧。类型：过电压继电器、低电压继电器。原理：继电器的动作与否，取决于电网电压。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电20③时间继电器用途：在继保中作为时间元件，用来建立所需要的动作延时。结构：螺管线圈式DS-100系列（直流）DS-120系列（交流）由电磁驱动机构、钟表机构等组成。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电21第五节工厂高压线路的继电保护1、继电保护装置的接线方式（一）两相两继电器结线两继电器接成不完全星形，两中点之间有中线连接——可反映各种相间短路及B相除外的单相接地故障。（二）两相两继电器结线两相一继电器式结线能反应各种相间短路故障，但保护灵敏度有所不同，有的甚至相差一倍。但它少用一个继电器，较为简单经济。这种结线主要用于高压电动机保护。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电222、继电保护装置的操作方式继电保护装置的操作电源，有直流操作电源和交流操作电源两大类。交流操作电源供电的继电保护装置有三种操作方式。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电23（一）直接动作方式（见图)HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电24（二）中间电流互感器供电方式（见图)HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电25（三）“去分流跳闸”的操作方式（见图)HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电263、带时限的过电流保护过电流保护：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。（一）定时限过电流保护装置的组成和原理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。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电27QFQFYR-BC+BC+BC+BS+BC-BC-BC1KA2KAKTKSKMTAaTAc去信号II１）保护装置原理图：kHOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电28TAaTAcII+BC-BCSAQFYRKMKTKT1KAKS2KA1KA2KAKMKS+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：HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电29动作原理：一次电路相间短路：流过1KA、2KA电流IkAIop.k予先整定电流→1KA、2KA动作（起动）→KT延时动作→ＫＳ动作→信号KM动作→YR动作→QF跳闸HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电30（二）反时限过电流保护装置的组成和原理１）原理图与展开图：HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电31（三）过电流保护动作电流的整定带时限的过电流保护（包括定时限和反时限）的动作电流IOP应躲过线路的最大负荷电流（包括正常过负荷电流和尖峰电流）。过电流保护装置动作电流的整定计算公式：式中，Krel为保护装置的可靠系数。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电32如采用断路器手动操作机构中的过流脱扣器YR（可视为直动式继电器）作过电流保护，则脱扣器的动作电流（即脱扣电流）应按下式整定：式中，Krel为脱扣器的可靠系数，可取2-2.5。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电33（四）过电流保护动作时间的整定时限配合的必要性：当Ｋ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３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３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。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电34（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３的时限为t3,则后一级线路要比前一级线路时限大一个∆tHOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电35电磁式电流继电器常取∆t=0.5sttt32ttt217.0~5.0tHOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电36五、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0.5~0.7s，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。HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电373.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k2短路时，不应动作）;b.本级内发生最小短路电流时,应能动作。)(2l~1QFk1k2k3L1L2HOMEBACKNEXT2020/4/19工业与民用供电38一.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