4.7.2 4.7.2 在短路情况下的在短路情况下的热稳定性校定性校验 前前面面指指出出，热热稳稳定定性性就就是是校校验验该该设设备备的的截截流流导导体体在在短短路电流作用下路电流作用下，不应超过最高允许温度。，不应超过最高允许温度。 1 1高压电器高压电器的热稳定性校验的热稳定性校验 判断公式：判断公式： 或或 （h-hoth-hot） 如果上式成立，如果上式成立，则认为电器是器是热稳定的。定的。 ,t ,t是是电器出厂器出厂时，制造厂，制造厂给出的出的电器器设备参数：参数： 是是在在指指定定时时间间t t秒秒内内（1s,4s,5s1s,4s,5s或或10s10s）, ,不不使使电电器器任任何何部部分分加加热热到到超超过过所所规规定定的的最最高高允允许许温温度度 的的热热稳定电流稳定电流（简单说：在（简单说：在t t秒内的热稳定电流）秒内的热稳定电流） 电器器设备所安装系所安装系统的短路的短路电流流稳态值及假想及假想时间。 4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 4.7.2 4.7.2 在短路情况下的在短路情况下的热稳定性校定性校验特特例例：对对于于电电流流互互感感器器等等一一些些高高压压电电器器，制制造造厂厂给给此此的的参数是热稳定系数：参数是热稳定系数： 在在t t时时间间内内，热热稳稳定定电电流流与与互互感感器器额额定定一一次电流之比。次电流之比。则判断公式：判断公式： 或或 4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 无限源无限源 有限源，有限源，查表表 根据根据 及及 , ,查曲曲线图3 31515得得。4.7.2 4.7.2 在短路情况下的在短路情况下的热稳定性校定性校验2 2母线及电缆母线及电缆的热稳定性校验的热稳定性校验 判断公式：判断公式：( (实选母线及电缆的截面积实选母线及电缆的截面积) ) 保证母线或电缆热稳定的最小截面积。保证母线或电缆热稳定的最小截面积。 如果上式成立，则所选的截面积保证热稳定性。如果上式成立，则所选的截面积保证热稳定性。 的求取：的求取： （热平衡方程）（热平衡方程）设设 最高允许温度时计算值最高允许温度时计算值又又 4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 4.7.2 4.7.2 在短路情况下的在短路情况下的热稳定性校定性校验 计算系数。计算系数。 C C的确定方法：的确定方法： 查表查表3 36 6 通过计算通过计算 ，也可由图，也可由图3 31717的曲线求得的曲线求得 。4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 4.7.3 4.7.3 在短路情况下的力稳定性校验在短路情况下的力稳定性校验原则：原则： 制造厂经过性能试验制造厂经过性能试验规定电器允许规定电器允许通过的最通过的最 大电流的有效值及幅值。在此电流的作用下大电流的有效值及幅值。在此电流的作用下 电器不变形，不被破坏。电器不变形，不被破坏。 三相短路计算的冲击电流有效值及峰值。三相短路计算的冲击电流有效值及峰值。具体判断具体判断 （1 1）开关设备）开关设备（断路器、负荷开关、隔离开关）（断路器、负荷开关、隔离开关）4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 4.7.3 4.7.3 在短路情况下的力稳定性校验在短路情况下的力稳定性校验 （2 2）电流互感器）电流互感器的力稳定计算的力稳定计算 制造厂制造厂给出出动稳定倍数定倍数 不致遭到破坏的最大电流瞬时值不致遭到破坏的最大电流瞬时值 互感器一次额定电流幅值互感器一次额定电流幅值4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 互感器内部互感器内部电动力力稳定性判断公式定性判断公式为： 或或 4.7.3 4.7.3 在短路情况下的力稳定性校验在短路情况下的力稳定性校验 （3 3）母线）母线的力稳定计算的力稳定计算 如如果果电电动动力力超超过过允允许许值值，会会使使母母线线发发生生弯弯曲曲形形变变，甚至破坏。甚至破坏。稳定条件：稳定条件： 母线材料母线材料允许应力允许应力：铜：铜 铝铝 钢 计算算得出的机械得出的机械应力力 4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 4.7.3 4.7.3 在短路情况下的力稳定性校验在短路情况下的力稳定性校验W W母母线抗弯抗弯距距（ ），与母），与母线放置有关放置有关 母母线通通过冲冲击电流流时所受的所受的最大弯曲最大弯曲 力力矩矩（材料力学公式）（材料力学公式）( (跨距在两个以上跨距在两个以上) ) 长度度为一个跨距的一段母一个跨距的一段母线所受的所受的 电动力力 母母线的跨距（的跨距（m m） 母母线的形状系数的形状系数（查 ，图3 31818） -母母线的的相间距离相间距离 。 瓷瓶瓷瓶4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 ( (跨距为两个跨距为两个) )4.7.4 4.7.4 高高压开关开关设备的断路能力校的断路能力校验 高高压压开开关关设设备备的的选选择择除除上上述述热热、力力稳稳定定性性校校验验外外，还还应应校校验其在短路状态下切断故障电流的能力验其在短路状态下切断故障电流的能力即即断路能力断路能力。对于断路器及断路开关要求：于断路器及断路开关要求： 或或 开关的开关的额定定遮断遮断电流流（KAKA，即允，即允许切断切断电流），流），厂家提供厂家提供 开关的开关的额定定遮断遮断容量容量（MVAMVA，即允，即允许切断的短路容量），切断的短路容量），厂厂 家提供家提供 电力系统在电力系统在t t秒时的三相短路的电流（秒时的三相短路的电流（KAKA），短路），短路 功率（功率（MVMVA A）。）。 （开关设备断开的时间）（开关设备断开的时间）4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 4.7.4 4.7.4 高高压开关开关设备的断路能力校的断路能力校验 保护整定时间保护整定时间 固定分闸时间固定分闸时间（查附表附表4 4、5 5、6 6）如无确定数据，如无确定数据， 取取0.05s0.05s 注注：如如果果切切断断时时间间t t小小于于0.1s0.1s的的断断路路器器，在在计计算算时时间间内内还还应考虑电流非周期分量的存在，即：应考虑电流非周期分量的存在，即： 系数，系数， 当当t=0.05st=0.05s， ；（考虑非周期分量）；（考虑非周期分量） 当当t=0.1st=0.1s， （不用考虑非周期分量）（不用考虑非周期分量） 短路电流周期分量有效值。短路电流周期分量有效值。例题例题4-44-4：4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 4.7.5 4.7.5 开关开关设备选择实例例例例题题：选选择择容容量量为为5600kVA,5600kVA,电电压压为为35/6KV35/6KV变变压压器器二二次次侧侧的断路器。的断路器。已知已知K K点短路时的参数：点短路时的参数：继电保护动作时间继电保护动作时间: :开关固有分闸时间：开关固有分闸时间：解：解：（1）通过断路器的最大电流）通过断路器的最大电流根据变压器参数得：根据变压器参数得：（2）假想时间）假想时间4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 5600kVA35/6KVQSQS 隔离开关隔离开关电源侧电源侧QF1QF1断路器断路器QSQSQFQFQSQS4.7.5 4.7.5 开关开关设备选择实例例（2）假想时间）假想时间（3）根根据据已已知知数数据据及及设设备备选选择择原原则则，确确定定选选择择户户内内型型SN10-10型少油断路器。其选择与比较结果如下：型少油断路器。其选择与比较结果如下：4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 4.7.5 4.7.5 开关开关设备选择实例例4.7 4.7 高高压电气气设备选择与校与校验 选择原则SN10-10型开关技术数据计算数据工作电压额定电压：10KV实际额定电压：6KV工作电流额定电流：600A最大工作电流：540A断路能力校验额定遮断电流：20.2kA额定遮断容量：200MVA热稳定校验力稳定校验极限峰值电流：52kA第五章工业企业供电系统的保护装置第五章工业企业供电系统的保护装置 5.1概述概述5.1.1继电保护装置的任务及基本要求继电保护装置的任务及基本要求（1 1）工业企业供电系统运行中可能发生：）工业企业供电系统运行中可能发生： 故障故障最常见的是最常见的是短路短路故障。它使电气设备由于故障。它使电气设备由于 受短路电流产生的受短路电流产生的电动力和热作用电动力和热作用而损坏而损坏 ，甚至使整个系统运行紊乱。，甚至使整个系统运行紊乱。 不正常运行不正常运行过负荷过负荷，长期过负荷，绝缘破坏，长期过负荷，绝缘破坏， 引起设备损坏。引起设备损坏。（2 2）继电保护装置继电保护装置两种形式两种形式 由由电流互感器电流互感器和和继电器继电器等元件组成（传统）；等元件组成（传统）；由电流互感器、微机保护装置组成（现代）。由电流互感器、微机保护装置组成（现代）。5.1.1继电保护装置的任务及基本要求继电保护装置的任务及基本要求 （3 3）继电保护装置的任务）继电保护装置的任务: : 借借助助于于断断路路器器，自自动动地地、迅迅速速地地、有有选选择择地地将将故故障障元元件从供电系统中件从供电系统中切除切除，以防事故扩大。，以防事故扩大。 给出不正常运行状态给出不正常运行状态信号信号，以便及时处理。，以便及时处理。 与与其其他他自自动动化化装装置置配配合合（如如自自动动重重合合闸闸，备备用用电电源源自自动动投投入入等等），缩缩短短事事故故停停电电时时间间，提提高高供供电电系系统统运运行行的可靠性。的可靠性。 （4 4）对继电保护装置的要求）对继电保护装置的要求 选选择择性性继继电电保保护护装装置置只只把把故故障障部部分分切切除除，而保护无故障部分继续运行。而保护无故障部分继续运行。5.1概述概述5.1.1继电保护装置的任务及基本要求继电保护装置的任务及基本要求 1QFK-11QFK-1点短路，切断故障电机点短路，切断故障电机M.M.3QFK-33QFK-3点短路，切断故障线路点短路，切断故障线路 做为做为K-1K-1点短路的后备保护（点短路的后备保护（1QF1QF拒动）拒动）图图5 51 1K-35QFGSGSM2QF1QF4QF3QFK-2K-15.1概述概述5.1.1继电保护装置的任务及基本要求继电保护装置的任务及基本要求快速性快速性 减减轻轻短短路路电电流流对对电电气气设设备备的的破破坏坏程程度度，加加速速恢恢复复供供电电系统的正常运行，减少对其它设备运行的影响。系统的正常运行，减少对其它设备运行的影响。 但但在在快快速速性性与与选选择择发发生生矛矛盾盾时时，应应首首先先满满足足选选择择性性要要求，然后再考虑快速性。求，然后再考虑快速性。可靠性可靠性 发生故障时不应发生故障时不应拒动；拒动； 正常运行时不应正常运行时不应误动。误动。灵敏性灵敏性 对对保保护护区区内内发发生生的的故故障障或或不不正正常常运运行行状状态态，无无论论其其位位置置如何、程度如何、程度轻重轻重均应敏锐反应并保护动作。均应敏锐反应并保护动作。 由由于于继电保保护装装置置主主要要由由继电器器和和电流流互互感感器器组成成，所以下面分所以下面分别介介绍这两个元件。两个元件。 5.1概述概述 当线圈中通入电流Ij时，产生磁通j （Fdc） Mdz使衔铁有转动的趋势。MthMWjMdzIjIj1 1、原理：、原理：5.1.2 电磁式电流继电器工作原理电磁式电流继电器工作原理常闭接点常闭接点( (也称动断触点也称动断触点) )图形符号图形符号图形符号图形符号常开接点常开接点5.1.2 5.1.2 电磁式磁式电流流继电器工作原理器工作原理（2 2）与继电器动作有关的几个概念：）与继电器动作有关的几个概念：继电器的动作电流继电器的动作电流 能使继电器动作的能使继电器动作的最小电流最小电流。继电器的返回电流继电器的返回电流 使继电器由动作状态回到起始位置的使继电器由动作状态回到起始位置的最大电流。最大电流。继电器的返回系数继电器的返回系数 越接近于越接近于1 1，继电器质量越高，反应越灵敏，继电器质量越高，反应越灵敏 对对DLDL型可取型可取0.850.85 5.1概述概述动动作作电电流流返返回回电电流流5.1.3 5.1.3 电流互感器的极性与接流互感器的极性与接线方式方式将将 称称为同名端子，用符号同名端子，用符号“*”“*”表示。表示。 注：（注：（1 1）为安全起见，）为安全起见，电流互感器二次线圈的一端和铁心必须直接接地电流互感器二次线圈的一端和铁心必须直接接地 （2 2）电流互感器二次不允许开路电流互感器二次不允许开路5.1概述概述流出流出流入流入5.1.3 5.1.3 电流互感器的极性与接流互感器的极性与接线方式方式（2 2）电流互感器一、二次电流关系）电流互感器一、二次电流关系忽略励磁电流的理想电流互感器，有：忽略励磁电流的理想电流互感器，有： ( (铁心中合成磁势一、二次线圈安匝数之差铁心中合成磁势一、二次线圈安匝数之差) )故有故有 ( (一次电流换算到二次一次电流换算到二次) ) 电流互感器的变比电流互感器的变比（安匝是磁动势的单位，等于线圈匝数与线圈通过的电流的乘积，安匝数越大，产生的磁场越强） 。5.1概述概述5.1.3 5.1.3 电流互感器的极性与接流互感器的极性与接线方式方式（3 3）电流互感器与继电器的接线方式）电流互感器与继电器的接线方式 为了表述流过继电器线圈的电流与电流互感器二次侧为了表述流过继电器线圈的电流与电流互感器二次侧电流的关电流的关系。引入一个系。引入一个接接线系数系数: : Rrelay Rrelay 为为了了能能保保护护各各种种相相间间短短路路，电电流流互互感感器器与与继继电电器器常常采用下列几种接线方式：采用下列几种接线方式：1）三相三继电器接线（又称三相三继电器接线（又称完全星形接线完全星形接线）5.1概述概述5.1.3 5.1.3 电流互感器的极性与接流互感器的极性与接线方式方式5.1概述概述中性线I I I 结论：此种接线结论：此种接线 特点：特点： 保护装置可反应各种类型的短路故障保护装置可反应各种类型的短路故障（三相、二相、单相）（三相、二相、单相） 缺点：需要三互感器，三继电器，四根连接导线，费用较高。缺点：需要三互感器，三继电器，四根连接导线，费用较高。 适适用用于于大大接接地地电电流流电电网网（中中性性点点接接地地），在在工工业业企企业业供供电电系系统统中很少用。中很少用。5.1.3 5.1.3 电流互感器的极性与接流互感器的极性与接线方式方式2 2） 两相两继电器接线（两相两继电器接线（不完全星形接线不完全星形接线） 5.1概述概述II结论：此种接线，结论：此种接线，KW=1特点：特点： 不如完全星形可靠，但较经济；不如完全星形可靠，但较经济； 常用于工业企业厂区常用于工业企业厂区610KV中性点不接地电网中性点不接地电网，作，作为相间短路保护；为相间短路保护； 对对B相单相短路则不起作用。相单相短路则不起作用。5.1.3 5.1.3 电流互感器的极性与接流互感器的极性与接线方式方式 3 3）两相单继电器接线（两相单继电器接线（两相差流两相差流） 正常运行或三相短路正常运行或三相短路 （线电流）（线电流）5.1概述概述I5.1.3 5.1.3 电流互感器的极性与接流互感器的极性与接线方式方式 ACAC两相短路两相短路 ABAB两相短路两相短路5.1概述概述5.1.3 5.1.3 电流互感器的极性与接流互感器的极性与接线方式方式 BCBC两相短路，同上。两相短路，同上。 B B相单相接地，保护不动作相单相接地，保护不动作 特点：特点：节约投资，节约投资， 不同类型故障的接线系数不同，即灵敏度不同，不同类型故障的接线系数不同，即灵敏度不同， 适适用用于于10KV10KV以以下下的的小小接接地地系系统统中中，作作为为线线路路或或高高压电动机的保护。压电动机的保护。5.1概述概述5.2 5.2 工业企业工业企业高压高压配电网配电网的继电保护的继电保护本讲主要内容：本讲主要内容：5.2 5.2 工企高压配电网的工企高压配电网的继电保护继电保护 5.2.1 5.2.1 过电流保护过电流保护5.2.2 5.2.2 电流速断保护电流速断保护5.2.3 5.2.3 单相接地保护单相接地保护工工企企高高压压配配电电网网的的继继电电保保护护5.2.1 5.2.1 过电流保护过电流保护过电流保护装置过电流保护装置当被保护线路中电流超过某一预先当被保护线路中电流超过某一预先 整定的值时，就使断路器跳闸的整定的值时，就使断路器跳闸的 保护装置。按其保护装置。按其时限特性时限特性可分为定可分为定 时限和反时限两种时限和反时限两种定时限定时限过电流保护装置过电流保护装置动作时限固定，与电流大小动作时限固定，与电流大小 无关；无关；反定时限反定时限过电流保护装置过电流保护装置根据电流大小改变动作时根据电流大小改变动作时 间，电流大，时限短。间，电流大，时限短。5.2 5.2 工业企业高压配电网的继电保护工业企业高压配电网的继电保护5.2.1.1 5.2.1.1 定时限过电流保护装置定时限过电流保护装置（1 1）保护装置的组成与工作原理）保护装置的组成与工作原理 对于对于10KV10KV线路，工程上多采用线路，工程上多采用不完全星形接线方不完全星形接线方式式。（。（ 原理图、展开图见原理图、展开图见P P114114， 图图5 58 8）5.2 5.2 工业企业高压配电网的继电保护工业企业高压配电网的继电保护5.2.1过电流保护过电流保护