返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1 1 第七节第七节 高压电动机的继电保护高压电动机的继电保护 第六节第六节 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护 第6章 工厂供电系统的过电流保护 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 第二节第二节 熔断器保护熔断器保护 第三节第三节 低压断路器保护低压断路器保护 第四节第四节 常用的保护继电器常用的保护继电器 第五节第五节 工厂高压线路的继电保护工厂高压线路的继电保护 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 2 2 第一节 过电流保护的任务和要求 一、过电流保护装置的类型和任务 1、熔断器保护：适用于高、低压供电系统，供电可靠性要求不高 的场合。 2、低压断路器保护：适用于供电可靠性要求较高的低压供电系统 。 3、继电保护：适用于高压供电系统，供电可靠性要求较高、操作 灵活方便的场合。 二、对保护装置的基本要求 选择性：只切除故障部分，保证非故障部分的完好运行。 速动性：迅速切除故障，防止故障扩大，减轻其危害程度。 P4 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 3 3 （过电流保护）保护区内电力系统在最小运行方式下的 最小短路电流。 保护装置动作电流换算到一次侧的值，又称为保护装置 一次侧起动值。 可靠性：保护装置该动作时，不应拒动；不该动作时，不应误动。 上述四点，在使用中不同的场合侧重点不同： 线路的保护，选择性很重要； 变压器的保护，对灵敏性要求高； 短路电流较大的场合，快速性是主要的。 灵敏性：表示对故障的反应能力，用Sp表示： 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 4 4 一、熔断器在供配电系统中的配置，见图6-1。 主要应考虑选择性和经济性。 应注意：为保障人身安全，PE、PEN线上不允许装设熔断器。 二、熔断器熔体电流的选择 （一）保护电力线路的熔断器熔体额定电流的选择 1）熔体额定电流INFE应不小于线路的计算电流I30， 即 第二节 熔断器保护 2）熔体额定电流应躲过线路的尖峰电流Ipk，应满足的条件为： K小于1的计算系数。 具体取值见课本P206。 3）熔断器保护应与被保护的线路相配合，避免发生熔体未熔断而 线路烧坏的事故。应满足： 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 5 5 绝缘导线和电缆的过负荷倍数。具体取值见课本p207 为绝缘导线和电缆的允许载流量。 若不满足条件3时，应改选熔断器的规格、型号，或增大导线截面。 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 6 6 （二）保护电力变压器的熔断器熔体额定电流的选择 根据经验，应满足下式要求： 式中： 变压器一次侧额定电流。 上式考虑了以下三个因素： 1） 应躲过变压器正常允许的过负荷电流。油浸式变压器过负 荷允许为：室内最高为1.2倍，室外最高为1.3倍。 ( (注意：注意：当上层油温为50 及以上时，变压器不允许过载运行。) 2） 应躲过变压器低压侧电动机自起动引起的尖峰电流。 3） 应躲过变压器初合闸时的励磁涌流。 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 7 7 励磁涌流：变压器空载初合闸时出现的很大的励磁电流。 变压器空载投入（或突然恢复电压）时(合闸前铁心 磁通为0），约在0.01秒，将会出现一个最大的磁通，铁 心严重饱和，励磁电流迅速增大，大约为正常时励磁电流 的100倍，或为 的（ 810 ）倍 。 （三）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择 RN2型熔断器的熔体额定电流为0.5A。 三、熔断器的选择及校验 1、选择条件： 1）熔断器的额定电压应不小于线路的额定电压。 （高压熔断器对应最高电压） 2）熔断器的额定电流应不小于熔体的的额定电流。 3)根据安装条件选择类型（户内或户外）。 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 8 8 2、校验断流能力 1）对限流式熔断器： 2）对非限流式熔断器： ：为熔断器安装处的三相短路电流第一周波的最大有效值。 3）对具有断流能力上下限的熔断器（例RW4型跌落式）： 及 四、熔断器保护灵敏度的校验 应满足的条件： ：为系统在最小运行方式下，保护区末端的最小短路电流。 对TN、TT系统：为线路末端单相短路电流或单相接地故障电流。 对IT系统：为线路末端两相短路电流。 K：为灵敏度的最小比值，见表6-1 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 9 9 五、前后熔断器之间的选择性配合（即熔断时间的配合） 通常前一级熔断器的熔断时间应为后一级熔断器熔断时间的3 倍。 若不能满足此要求，应将前一级熔断器的熔体电流提高12级 ，再进行校验。 有时也采用前一级熔断器的熔体电流大于后一级熔断器的熔体 电流23级来保证选择性。 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1010 第三节 低压断路器保护（自学）第四节 常用的保护继电器 一、概述 继电器是继电保护的基本组成部件，具有继电特性。 继电特性：当输入一个物理量达到一定值时（或加入电流通电时） ，输出就出现一个突然的变化。称为继电特性。 工厂供配电系统常用的保护继电器：电磁型、感应型、微机型。 二、电磁式电流继电器和电压继电器 1、电磁式电流继电器 KA KA I0 1 2 3 4 1)基本结构和型号： 结构见图6-6 型号：DL-10系列 电 磁 式 电流继电器 设 计 序 号 触 点 规 格 2）工作原理 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1111 图4-3 DL型电磁式电流继电 器的内部结构 1线圈 2电磁铁 3Z形铁片 4静触头5动触头 6动作电流调整杆 7标度盘8轴 承 9反作用弹簧 10轴 电磁式电流继电器 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1212 2）工作原理 IOP：通过电流继电器线圈中的、使继电器动作的最小电流。 Ire：使过电流继电器由动作状态返回到原始位置的最大电流。 Kre：返回系数， 对过量保护Kre1，通常取0.85。越接近于1越灵敏。Kre不可过低 。 3）调节方式 平滑调节：改变弹簧的反作用力矩。（又称为细调） 有级差的调节：利用线圈的串、并联。（又称粗调） 串联改为并联时，动作电流增加一倍。 并联改为串联时，动作电流减小一倍.(因为继电器所需的磁动势 F=IN是一定的.) 4）特性 动作极其迅速，又称为瞬时继电器，通常在保护中做起动元件。 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1313 2、电磁式电压继电器 KV 供电系统中常用欠电压继电器。 返回系数： 一般Kre=1.25 ：使电压继电器动作的最高电压。 ：使电压继电器由动作状态返回起始位置的最低电压。 三、电磁式时间继电器 KT 作用：在继电保护装置中可获得一定的延时。 表示为延时打开的常闭触点。 表示为延时闭合的常开触点。 型号：DS-110、DS-120系列。见课本p218 直流交流 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1414 四、电磁式信号继电器 KS 作用：在保护中给予指示信号用，又称为指示继电器。 型号：DX11。结构见图6-11。 注意：信号继电器的线圈有电压式和电流式的， 电压式的应并联接入电路，电流式的应串联接入电路。 五、电磁式中间继电器 KZ 作用：在继电保护中作为辅助继电器，可以直接接通 断路器的跳闸回路（又称为保护出口继电器）。 特点：触头数量多，触点容量大。 型号：DZ-10系列。结构见图6-12。 KZ 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1515 六、感应式电流继电器 1、基本结构：见图6-14 感应系统、电磁系统 2、工作原理和特性 工作原理见图6-16 特性：反时限特性； 速断特性。 见图6-17 返回系数： 感应系统： Kre=0.80.85， 通常取0.8。 电磁系统： Kre0.4 。 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1616 第五节 工厂高压线路的继电保护 按照国标规定，对3-66kv的电力线路，应装设 相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。 一、概述 过电流保护 速断保护 单相接地保护 工厂高压系工厂高压系 统通常采用统通常采用 的保护：的保护： （当过电流保护动作时间 不大于0.50.7秒时，可 不装设此保护） 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1717 当电流互感器与继电器连接方式为两相一继两相一继 电器电器时，接线系数会随故障类型的不同而不同。 二、继电保护装置的接线方式(4种) 定义：接线系数 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1818 通常用于大接地电流系统，一般用于发电机、变压器 等大型贵重设备的保护。 特点： 设备多，价格贵； 能反映各种短路故障； 各种短路故障时KW=1。 （一）三相三继电器星型接线 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 1919 通常用于小接地电流系统，一般用于工厂供配电系统 的保护。 特点： 简单、经济； 只能反映相间短路故障； 各种短路故障时KW=1。 （二）两相两继电器式接线 返40 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 2020 通常用于6-10KV中小容量的电动机保护，有时也用于 小容量的变压器保护。 特点： 简单、经济； 只能反映相间短路故障； KW随故障类型变化。 （三）两相一继电器式接线（两相电流差接） 返40 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 2121 KW随故障类型而变。 三相短路时： AB、BC两相短路时： AC两相短路时： 通常接线系数取 。 因三相对称， 由矢量图知： （1）三相短路时， 流入继电器线圈的电流： 推导： 则有： （2）AC两相短路时： 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 2222 通常用于小接地电流系统， 一般用于工厂供配电系统的保 护。 特点： ； 只能反映相间短路故障； 各种短路故障时KW=1。 与两相两继电器比较其优点： 在Y，d11或D，y11接线的变压器二次侧，当AB或BC相 发生两相短路、以及在Y，yn0接线的变压器二次侧发生单 相短路时，灵敏度比两相两继电器提高一倍。 （四）两相三继电器式接线 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 2323 交流电源供电时主要有两种供电方式： （一）直接动作式 （一般不采用）图6-22 利用断路器手动操作机构内的过流脱口器（又称为跳 闸线圈）YR。当一次线路发生相间短路时YR动作，断路器 跳闸。 （二）去分流跳闸的操作方式 图6-23 利用GL型继电器实现。 GL型继电器触点容量大，短时 分断电流可达150A，完全能满足直接接通跳闸线圈的要求 。 三、继电保护装置的供电方式 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 2424 1、组成 图6-24 2、原理： QF的辅助触点 四、带时限的过电流保护 （一）定时限过电流保护 返返 回回上一页上一页下一页下一页 第 六 章 工厂供电系统的过电流保护 2525 1、组成 图6-25 2、原理 图b中KA1、KA2 的触点动作顺