供電系統(tǒng)繼電保護

1、供電系統(tǒng)繼電保護第二節(jié)第二節(jié)單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護單端供電網(wǎng)絡(luò)的保護 所謂定時限，是指過電流保護的動作時限是固定的，與通過其上電流的大小無關(guān)。一、過電流保護一、過電流保護 當流過被保護元件中的電流超過預(yù)先整定的某個數(shù)值時，保護裝置啟動，并用時限保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報警信號，這種繼電保護稱為過電流保護。 定時限過電流保護定時限過電流保護 由電流繼電器由電流繼電器1KA與與2KA、時間繼電器時間繼電器KT和信號繼電器和信號繼電器KS組成。其中，組成。其中，1KA、2KA是測量是測量元件，用來判斷通過線路電流是元件，用來判斷通過線路電流是否超過預(yù)設(shè)值；否超過預(yù)設(shè)值；KT為延時元件，為延時

2、元件，它以適當?shù)难訒r來保證裝置動作它以適當?shù)难訒r來保證裝置動作有選擇性；有選擇性；KS用來發(fā)出保護動作用來發(fā)出保護動作的信號的信號 定時限過電流保護的原理圖定時限過電流保護的原理圖 (1) 定時限過電流保護的原理接線定時限過電流保護的原理接線 正常運行時，1KA、2KA、KT、KS的觸點都是斷開的，當被保護區(qū)故障或電流過大時，1KA或2KA動作，通過其觸點起動時間繼電器KT，經(jīng)過預(yù)定的延時后，KT的觸點閉合，將斷路器QF的跳閘線圈YR接通，QF跳閘，同時起動了信號繼電器KS，信號牌掉下，并接通燈光或音響信號。這樣，不正常狀態(tài)或故障被切除。 定時限過電流保護的展開圖定時限過電流保護的展開圖 為保

3、證在正常情況下各條線路上的過電流保護絕對不動作，為保證在正常情況下各條線路上的過電流保護絕對不動作，顯然保護裝置的起動電流必須整定得大于該線路上出現(xiàn)的最大負顯然保護裝置的起動電流必須整定得大于該線路上出現(xiàn)的最大負荷電流；同時還必須考慮在外部故障切除后電壓恢復(fù)，負荷自起荷電流；同時還必須考慮在外部故障切除后電壓恢復(fù)，負荷自起動電流作用下保護裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負荷自動電流作用下保護裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負荷自起動電流。一般情況下，負荷自起動電流大于最大負荷電流，因起動電流。一般情況下，負荷自起動電流大于最大負荷電流，因此往往以負荷自起動電流決定過電流保護的起動電流。此往

4、往以負荷自起動電流決定過電流保護的起動電流。 (2) 定時限過電流保護的工作原理定時限過電流保護的工作原理 定時限過電流保護的動作電流定時限過電流保護的動作電流 式中式中 Iop 繼電器的動作電流（一次側(cè)）；繼電器的動作電流（一次側(cè)）； 保護裝置的可靠系數(shù)，保護裝置的可靠系數(shù)，一般取一般取1.151.25 ； 自起動系數(shù)，由負荷性質(zhì)及線路接線決定，一般取自起動系數(shù)，由負荷性質(zhì)及線路接線決定，一般取1.53； Kre 保護裝置的返回系數(shù)，保護裝置的返回系數(shù)，工程上一般采用工程上一般采用0.850.95 ； 計算負荷電流。計算負荷電流。 reMstkkkkCIopIKkst.MkCI(3) 按選擇

5、性要求整定過電流保護的動作時限按選擇性要求整定過電流保護的動作時限 各級過電流保護中時間繼電器KT的延時時限是按階梯原則來整定的 定時限過電流保護的動作時限整定和配合定時限過電流保護的動作時限整定和配合 為了保證前后兩級保護裝置動作的選擇性，在后一級保護裝置為了保證前后兩級保護裝置動作的選擇性，在后一級保護裝置的線路首端的線路首端k點發(fā)生三相短路時，前一級保護的動作時間應(yīng)比后一點發(fā)生三相短路時，前一級保護的動作時間應(yīng)比后一級保護的動作時間要大一個時間差級保護的動作時間要大一個時間差 ，對于定時限保護裝置，一，對于定時限保護裝置，一般取般取0.5s（對于微機型過電流保護，對于微機型過電流保護，常

6、取常取0.35s）。 t(4) 過電流保護靈敏系數(shù)的校驗過電流保護靈敏系數(shù)的校驗 minkI)2(minkI定時限過電流保護的靈敏系數(shù)是以其保護末端最小短路電流與動作電流Iop之比ks來衡量，要求ks1.31.5。對于中性點不接地的供電系統(tǒng)，最小短路電流出現(xiàn)在最小運行方式下末端兩相短路時的短路電流，故 skop)2(minkII= (1) 反時限過電流保護的原理接線反時限過電流保護的原理接線 2. 反時限過電流保護反時限過電流保護a) 原理圖 b) 展開圖(2) 反時限過電流保護的整定配合反時限過電流保護的整定配合 a) 短路點距離與動作時間的關(guān)系 b) 反時限動作特性曲線q 定時限過電流保護

7、的優(yōu)點是：動作時間準確，容易整定。而且不論短路定時限過電流保護的優(yōu)點是：動作時間準確，容易整定。而且不論短路電流大小，動作時間是一定的，不會因短路電流小而動作時間長。電流大小，動作時間是一定的，不會因短路電流小而動作時間長。q 定時限過電流保護的缺點是：繼電器數(shù)目較多，接線比較復(fù)雜。在靠近定時限過電流保護的缺點是：繼電器數(shù)目較多，接線比較復(fù)雜。在靠近電源處短路時，保護裝置的動作時間太長。電源處短路時，保護裝置的動作時間太長。q 反時限過電流保護的優(yōu)點是：可采用交流操作，接線簡單，所用保護設(shè)反時限過電流保護的優(yōu)點是：可采用交流操作，接線簡單，所用保護設(shè)備數(shù)量少，因此這種方式簡單經(jīng)濟，在工廠供電系

8、統(tǒng)中的車間變電所和配電備數(shù)量少，因此這種方式簡單經(jīng)濟，在工廠供電系統(tǒng)中的車間變電所和配電線路上用得較多。線路上用得較多。q 反時限過電流保護的缺點是：整定、配合較麻煩，繼電器動作時限誤差反時限過電流保護的缺點是：整定、配合較麻煩，繼電器動作時限誤差較大，當距離保護裝置安裝處較遠的地方發(fā)生短路時，其動作時間較長，延較大，當距離保護裝置安裝處較遠的地方發(fā)生短路時，其動作時間較長，延長了故障持續(xù)時間。長了故障持續(xù)時間。 3、定時限與反時限過電流保護的比較、定時限與反時限過電流保護的比較 二、電流速斷保護二、電流速斷保護 定時限過電流保護裝置的時限一經(jīng)整定便不能變動，如下圖所示，當k3處發(fā)生三相短路故

9、障時，斷路器QF3處繼電保護動作時間必須經(jīng)過 才能動作，達不到速動性的目的。為了減小本段線路故障下的事故影響范圍，當過電流保護的動作時限大于0.7s時，便需設(shè)置反應(yīng)電流增大而瞬時動作的電流保護即電流速斷保護，以保證本段線路的短路故障能迅速地被切除。 02tt 具有電流速斷和定時限過電流保護的原理線路圖 電流速斷保護的動作電流必須按躲過它所保護線路末端在最大運電流速斷保護的動作電流必須按躲過它所保護線路末端在最大運行方式下發(fā)生的短路電流來整定。行方式下發(fā)生的短路電流來整定。 max.k)3(TAkxkop.kIkkkI式中式中 Iop.k速斷保護動作電流；速斷保護動作電流； kk 可靠系數(shù)，一般

10、可取可靠系數(shù)，一般可取1.21.3； 被保護線路末端短路時的最大短路電流。被保護線路末端短路時的最大短路電流。 (3)k maxI(2)k minIsk(2)k minopII 速斷保護的靈敏度是在系統(tǒng)最小運行方式下保護安裝處兩相短路電流與其動作電流Iop之比，即=線路電流速斷保護的保護區(qū)線路電流速斷保護的保護區(qū)電流速斷保護的“死區(qū)”及其彌補 由于電流速斷保護的動作電流是按被保護線路末端的最大短路電流由于電流速斷保護的動作電流是按被保護線路末端的最大短路電流來整定的，因而其動作電流會大于被保護范圍末端的短路電流，這使得來整定的，因而其動作電流會大于被保護范圍末端的短路電流，這使得保護裝置不能保

11、護全段線路，出現(xiàn)一段保護裝置不能保護全段線路，出現(xiàn)一段“死區(qū)死區(qū)”。 速斷保護只能保護線路的一部分，而不能保護線路的全長。速斷保護只能保護線路的一部分，而不能保護線路的全長。 為了彌補死區(qū)得不到保護的缺點，在裝設(shè)電流速斷保護的線路上，為了彌補死區(qū)得不到保護的缺點，在裝設(shè)電流速斷保護的線路上，必須配備帶時限的過電流保護。在電流速斷的保護區(qū)內(nèi)，速斷保護為主必須配備帶時限的過電流保護。在電流速斷的保護區(qū)內(nèi)，速斷保護為主保護，過電流保護為后備保護；而在電流速斷保護的死區(qū)內(nèi)，過電流保保護，過電流保護為后備保護；而在電流速斷保護的死區(qū)內(nèi)，過電流保護為基本保護。護為基本保護。 定時限過電流保護與電流速斷保護

12、配合的動作時間示意圖例 某工廠10kV供電線路，已知計算負荷電流 =180A， =1.5，在最大運行方式下末端和始端的短路電流分別為 2300A， 4600A；在最小運行方式時， 2200A， 4400A，線路末端出線保護動作時間為0.5s，線路首端保護的繼電器為非全星形聯(lián)結(jié)，試整定該保護各個參數(shù)。 CIMstk(3)maxk1 I(3)maxk2I(3)mink1I(3)mink2I 解： 1) 過電流保護整定如下： MstkCI=1.5180A=270A，選用300/5A電流互感器，TAk=300/5=60。 保護動作一次側(cè)電流 opIreMstkkkkCI381AA18085. 05 .

13、 12 . 1= 繼電器1KA動作電流 =op.KITAkkkopIA603811=6.35A, 取6.5A=時間繼電器的整定時限 (0.5+0.5)s=1sottt 保護靈敏度 skop)2(mink1II381220023515= 2) 因動作時限大于0.7s，需加速斷保護裝置，其整定計算如下：一次動作電流opI)3(maxk1kIkA230025. 1A2875= 繼電器2KA的動作電流 op KIopTAkxIkkA2875601A9 .47=，取48A速斷保護的靈敏度skop)2(mink2II2875440023325. 1= 三、低電壓保護三、低電壓保護低電壓閉鎖的過電流保護低電

14、壓閉鎖的過電流保護 定時限過電流保護的動作電流是按躲過最大負荷電流來整定的，在某些情況下可能滿足不了靈敏度要求。為此，可采用低電壓閉鎖的過電流保護來提高其靈敏度。2. 用于電動機的低電壓保護用于電動機的低電壓保護 電動機采用低電壓保護的目的是當電網(wǎng)電壓降低到某一數(shù)值時，低電壓保護動作，將不重要的或不允許自起動的電動機從電網(wǎng)切除，以保證重要電動機在電網(wǎng)電壓恢復(fù)時順利地自起動。 1) 在電網(wǎng)發(fā)生故障時往往伴隨著電壓暫時下降甚至消失，當故障切除后系統(tǒng)電壓又恢復(fù)時，為了保證重要電動機此時能順利自起動，對不重要和不準許自起動的電動機，可裝設(shè)動作電壓為(60%70%) UN、時限為0.51.5s的低電壓保

15、護，即 KopUTVN)7 . 06 . 0(kU=2) 對于由于生產(chǎn)工藝或技術(shù)、安全的要求不允許“長期”失電后再自起動的電動機，可裝設(shè)動作電壓為(50%55%) UN、時限為(510)s的低電壓保護。即Kop UTVN)55.05.0(kU=四、中性點非有效接地系統(tǒng)的單相接地保護四、中性點非有效接地系統(tǒng)的單相接地保護 用戶供電系統(tǒng)采取中性點非有效接地方式，當發(fā)生單相接地時，流經(jīng)故障點的電流IC由線路相對地的分布電容決定（IC為正常時每相對地電容電流的3倍），比負荷電流小得多，而且三相之間的線電壓仍然保持對稱，對接于線電壓上負荷的供電沒有影響，因此在一般情況下允許系統(tǒng)再繼續(xù)運行12h。但是，在

16、單相接地以后，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高到 倍，如果流過故障點的接地電流數(shù)值較大，就會在接地點產(chǎn)生間歇性電弧以致引起約3.5倍的過電壓、損壞絕緣，故障有可能進一步擴大成為相間或兩相對地短路。此時，應(yīng)及時發(fā)出信號，以便工作人員查找發(fā)生接地的線路，采取措施予以消除；特別是，當單相接地對人身和設(shè)備的安全有危險時，則應(yīng)動作于跳閘。 因此，根據(jù)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的特點，對供電系統(tǒng)應(yīng)當裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置，必要時還裝設(shè)零序電流保護。 31. 絕緣監(jiān)視裝置絕緣監(jiān)視裝置 其利用供電系統(tǒng)單相接地后出現(xiàn)的零序電壓給出信號。在中性點非有效接地的供電系統(tǒng)中，只要本級電壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接地故障，則在同一電壓等級的所有母線上都將出現(xiàn)數(shù)值較高的零序電壓。利用這一特點，在變電所的母線上一般裝設(shè)網(wǎng)絡(luò)單相接地的絕緣監(jiān)視裝置，它利用接地后出現(xiàn)的零序電壓，帶延時動作于信號，表明本級電壓網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了單相接地。 在供電系統(tǒng)中常用三相五芯柱式電壓互感器或三只三繞組單相電壓互感器作中性點不接地系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置絕緣監(jiān)視裝置的絕緣監(jiān)視裝置的保護方法簡單，但給出信號沒有選擇性，值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，還需要依次斷開各條線路來尋找。若斷開某線路時接地信號能消