第六章工廠供電系統(tǒng)的過電流保護(hù)

1、第六章 工廠供電系統(tǒng)的過電流保護(hù)6.1 過電流保護(hù)的任務(wù)和要求6.2 熔斷器保護(hù)6.3 低壓斷路器保護(hù)6.4 常用的保護(hù)繼電器6.5 高壓線路的繼電保護(hù)6.6 電力變壓器的繼電保護(hù)6.7 高壓電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù) 6.1 過電流保護(hù)的任務(wù)和要求一、過電流保護(hù)裝置的類型和任務(wù)1、過電流保護(hù)裝置的類型熔斷器保護(hù)、低壓斷路器保護(hù)、繼電器保護(hù)2、過電流保護(hù)裝置的任務(wù) 熔斷器保護(hù) 適用于高低壓供電系統(tǒng)。在供電可靠性較高的場所不宜采用熔斷器保護(hù)。主要用于短路保護(hù)。 低壓斷路器保護(hù) 適用于要求供電可靠性較高和操作靈活方便的低壓供配電系統(tǒng)。主要用于過負(fù)荷保護(hù)、短路保護(hù)，以及過電壓、欠壓和失壓保護(hù)等。 繼電器保護(hù)

2、適用于供電可靠性高、操作靈活方便特別是自動(dòng)化程度較高的高壓供配電系統(tǒng)。一般用于報(bào)警，當(dāng)過負(fù)荷危及人身或設(shè)備安全時(shí)，才動(dòng)作于跳閘。二、對保護(hù)裝置的基本要求1、選擇性 當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他部分則仍然正常運(yùn)行。2、速動(dòng)性 為了防止故障擴(kuò)大，減輕其危害程度，并提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)盡快地動(dòng)作，切除故障。3、可靠性 保護(hù)裝置在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，就應(yīng)該動(dòng)作，不應(yīng)該拒動(dòng)；而不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，就不應(yīng)該誤動(dòng)。4、靈敏度（靈敏性） 靈敏度或靈敏系數(shù)是表征保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反應(yīng)能力的一個(gè)參數(shù)。 過電流保護(hù)的靈敏

3、度或靈敏系數(shù)，用其保護(hù)區(qū)內(nèi)在電力系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式時(shí)的最小短路電流 與保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流（即保護(hù)裝置動(dòng)作電流 換算到一次電路的值） 的比值來表示，即minkIopI1 opI1minopkpIIS 對一個(gè)具體的保護(hù)裝置來說，不一定都是同等重要的，而往往有所側(cè)重。例如對電力變壓器，由于它是供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，因此對其保護(hù)裝置的靈敏度要求較高；而對一般電力線路的保護(hù)裝置，靈敏度要求可低一些，但對其選擇性要求較高。又例如，在無法兼顧保護(hù)選擇性和速動(dòng)性的情況下，為了快速切除故障，以保證某些關(guān)鍵設(shè)備，或者為了盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，有時(shí)甚至犧牲選擇性來保證速動(dòng)性。圖圖4-55 低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)

4、和接線低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)和接線 1- 主觸頭主觸頭 2- 跳鉤跳鉤 3- 鎖扣鎖扣 4- 分勵(lì)脫扣器分勵(lì)脫扣器 5- 失壓脫扣器失壓脫扣器 6、7- 脫扣按紐脫扣按紐 8- 加熱電阻絲加熱電阻絲 9- 熱脫扣器熱脫扣器 10- 過流脫扣器過流脫扣器圖圖6-23 “去分流跳閘去分流跳閘”的過電流保護(hù)電路的過電流保護(hù)電路QF-斷路器斷路器 TA1、TA2-電流互感器電流互感器 KA-電流繼電器（電流繼電器（GL型）型） YR-跳閘線圈跳閘線圈 6.2 熔斷器保護(hù)一、熔斷器在供配電系統(tǒng)中的配置 應(yīng)考慮選擇性保護(hù) 也就是熔斷器要配置得能使故障范圍縮小到最低限度。 應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性 依然就是供電系統(tǒng)中配置

5、的熔斷器數(shù)量要盡量地少。 圖圖6-1 熔斷器在低壓放射式線路中的配置熔斷器在低壓放射式線路中的配置低壓配電系統(tǒng)中的PE線和PEN線上，不允許裝設(shè)熔斷器二、熔斷器熔體電流的選擇1、保護(hù)電力線路的熔斷器熔體電流的選擇l 熔體額定電流應(yīng)不小于線路的計(jì)算電流30IIFEN 為熔體額定電流FENIl 熔體額定電流還應(yīng)躲過線路的尖峰電流pkFENKII 為線路的尖峰電流pkI 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)K的取值范圍： 啟動(dòng)時(shí)間在3s以下（輕載啟動(dòng)），宜取 K =0.250.35； 啟動(dòng)時(shí)間在38s（重載啟動(dòng)），宜取 K =0.350.5； 啟動(dòng)時(shí)間超過8s或頻繁啟動(dòng)、反接制動(dòng)，宜取K =0.50.8。 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)K的

6、取值范圍： 應(yīng)視線路上容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)情況、線路尖峰電流與計(jì)算電流的比值及熔斷器的特性而定，取為K =0.51；如果線路尖峰電流與計(jì)算電流的比值接近于1，則可取K =1。l 熔斷器保護(hù)還應(yīng)與被保護(hù)的線路相配合alOLFENIKI 為電線或電纜允許載流量 為電線或電纜允許短時(shí)過負(fù)荷倍數(shù)。alIOLK 如果熔斷器只作短路保護(hù)，對電纜和穿管絕緣導(dǎo)線，取KOL=2.5；對明敷絕緣導(dǎo)線，取KOL=1.5 。 如果熔斷器不只作短路保護(hù)，而且要求作過負(fù)荷保護(hù)時(shí)，則應(yīng)取KOL=1；當(dāng) 時(shí)，則取為KOL=0.85 。對有爆炸性氣體和粉塵的區(qū)域內(nèi)的線路，應(yīng)取KOL=0.8。 當(dāng)前面兩個(gè)條件選擇的熔體電流

7、不滿足上式的配合要求時(shí)，則應(yīng)改選熔斷器的型號(hào)規(guī)格，或者適當(dāng)增大導(dǎo)線或電纜的芯線截面。AIFEN252、保護(hù)電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇TNFENII1)0 . 25 . 1 (為變壓器的額定一次電流TNI1 熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流。 熔體電流要躲過來自變壓器低壓側(cè)的電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)引起的尖峰電流。 熔體電流還要躲過變壓器自身的勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流又稱空載合閘電流。3、保護(hù)電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇 由于電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷很小，因此保護(hù)電壓互感器的RN2型熔斷器熔體額定電流一般為0.5A。 圖圖6-2 變壓器空載投入時(shí)勵(lì)磁涌流的變化曲線變壓器空載投入時(shí)勵(lì)磁涌流的變化曲線

8、 圖圖4-16 4-16 電壓互感器的接線方案電壓互感器的接線方案 a)a)一個(gè)單相電壓互感器一個(gè)單相電壓互感器 b)b)兩個(gè)單相電壓互感器接成兩個(gè)單相電壓互感器接成V/VV/V形形 c)c)三個(gè)單相電壓互感器接成三個(gè)單相電壓互感器接成Y0 /Y0形形 d)d)三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)三相五芯柱三繞組電壓互感器接成三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)三相五芯柱三繞組電壓互感器接成Y0 /Y0 / （開口三角）形開口三角）形三、熔斷器的選擇與校驗(yàn)1、熔斷器選擇的基本條件l 熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于線路的額定電壓。2、熔斷器選擇時(shí)的斷流能力校驗(yàn)l 限流式熔斷器（如RN1、RT0等型號(hào)）)3(IIO

9、C l 非限流式熔斷器（如RW4、RM10等型號(hào)）)3(shOCIIl 熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝熔體的額定電流。l 熔斷器的類型應(yīng)符合安裝條件（戶內(nèi)或戶外）等。l對具有斷流上下限的熔斷器（如RW4等型跌開式熔斷器）)2(minkOCII為熔斷器最大分?jǐn)嚯娏鱋CI為熔斷器最小分?jǐn)嚯娏鱩inOCI)3(shOCII四、熔斷器保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)KIISFENkpmin 為熔斷器熔體的額定電流； 為熔斷器所保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流（對TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)，為線路末端的單相短路電流或單相接地故障電流；對IT系統(tǒng)和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，為線路末端的兩相短路電流；對保護(hù)變壓器的高壓熔斷器

10、來說，為低壓側(cè)母線的兩相短路電流換算到高壓側(cè)之值）； K為靈敏系數(shù)的最小比值，式中：FENImin kI 1110980.4s7 6554.55s熔斷時(shí)間250500A80200A4063A1632A410A熔體額定電流表表6-1 檢驗(yàn)熔斷器保護(hù)靈敏度的最小比值檢驗(yàn)熔斷器保護(hù)靈敏度的最小比值K例：有一臺(tái)Y型電動(dòng)機(jī)，其額定電壓為380V，額定容量為18.5kW，額定電流為35.5A，啟動(dòng)電流倍數(shù)為7?，F(xiàn)擬采用BLV型導(dǎo)線穿焊接鋼管敷設(shè)。該電動(dòng)機(jī)采用RT0型熔斷器作短路保護(hù)，短路電流 最大可達(dá)13kA。當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度為30。試選擇熔斷器及其熔體的額定電流，并選擇導(dǎo)線截面和鋼管直徑。解：（1）選擇熔斷

11、器及熔體的額定電流AIIFEN5 .3530AKIIpkFEN55.7475 .353 . 0（可選RT0-100）（2）校驗(yàn)熔斷器的斷流能力kAIOC50kAIIk13)3()3( （3）選擇導(dǎo)線截面和鋼管直徑選BLV10mm2， ，鋼管選用SC25。AICal41)30(AI5 .3530（4）校驗(yàn)導(dǎo)線與熔斷器保護(hù)的配合AIFEN80AAIal5 .102415 . 25 . 2（滿足要求）（滿足要求）)3(kI五、前后熔斷器之間的選擇性配合l 前后熔斷器的選擇性配合，宜按它們的保護(hù)特性曲線（安秒特性曲線）來進(jìn)行檢驗(yàn)。1t23t滿足條件：t1為前級(jí)熔斷器從安秒特性曲線查得的熔斷時(shí)間；t2為

12、后級(jí)熔斷器從安秒特性曲線查得的熔斷時(shí)間。l 前后熔斷器的選擇性配合，可選前級(jí)熔斷器的熔體電流大于后級(jí)熔斷器的熔體電流23級(jí)以上。 如果不能滿足這一要求時(shí)，則應(yīng)將前一熔斷器的熔體額定電流提高12級(jí)，再進(jìn)行校驗(yàn)。圖圖6-3 熔斷器保護(hù)的配置和選擇性校驗(yàn)熔斷器保護(hù)的配置和選擇性校驗(yàn)熔斷器在低壓配電線路中的配置熔斷器在低壓配電線路中的配置 b) 熔斷器按保護(hù)特性曲線進(jìn)行選擇性校驗(yàn)熔斷器按保護(hù)特性曲線進(jìn)行選擇性校驗(yàn) (注：曲線圖中斜線區(qū)表示特性曲線的偏差范圍注：曲線圖中斜線區(qū)表示特性曲線的偏差范圍) a)例：如圖6-3a所示線路中，設(shè)FU1（RT0型）的 FU2（RM10型）的 。k點(diǎn)的三相短路電流 ，

13、試檢驗(yàn)FU1與FU2之間是否能選擇性配合。解：stAIAIkFEN4 .0210100010011得查附錄表和用stAIAIkFEN07.02910006022得查附錄表和用st4 . 01sst21. 007. 0332由此可見FU1與FU2能保證選擇性動(dòng)作。AIFEN1001AIFEN602AIk1000)3(圖圖4-50 RM10型低壓熔斷器型低壓熔斷器a) 熔管熔管 b) 熔片熔片1-銅管帽銅管帽 2-管夾管夾 3-纖維熔管纖維熔管 4-刀形觸頭刀形觸頭(觸刀觸刀) 5-變截面熔片變截面熔片圖圖4-51 RT0型低壓熔斷器型低壓熔斷器a) 熔體熔體 b) 熔管熔管 c) 熔斷器熔斷器

14、d)絕緣操作手柄絕緣操作手柄1- 柵狀銅熔體柵狀銅熔體 2- 刀形觸刀刀形觸刀 3- 瓷熔管瓷熔管 4- 熔斷指示器熔斷指示器 5- 蓋蓋板板 6- 彈性觸座彈性觸座 7- 瓷質(zhì)底座瓷質(zhì)底座 8- 接線端子接線端子 9- 扣眼扣眼 10- 絕緣拉絕緣拉手手柄手手柄 6.3 低壓斷路器保護(hù)一、低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置l 單獨(dú)接低壓斷路器的方式l 低壓斷路器-刀開關(guān)的配合方式l 低壓斷路器與磁力啟動(dòng)器或交流接觸器配合的方式l 低壓斷路器與熔斷器配合的方式二、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定1、低壓斷路器過電流脫扣器額定電流的選擇30IIORN為過流脫扣器的額定電流ORNI2、低壓斷路器過電流脫

15、扣器動(dòng)作電流的整定l 瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定瞬時(shí)過電流脫扣器的動(dòng)作電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流。PKlreOPIKI)0(為瞬時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流為線路尖峰電流)0(OPI 為可靠系數(shù)：對動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的萬能式（DW型）斷路器，可取1.35；對動(dòng)作時(shí)間在0.02s及以下的塑料外殼式（DZ型）斷路器宜取 22.5。PKIrelKl 短延時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定 短延時(shí)過電流脫扣器的動(dòng)作電流，應(yīng)躲過線路短時(shí)間出現(xiàn)的負(fù)荷尖峰電流。PKlreSOPIKI)(為短延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流)(SOPI為可靠系數(shù)，一般取1.2。relK 短延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間通常分0.2s、0.4s

16、和0.6s三級(jí)，應(yīng)按前后保護(hù)裝置保護(hù)選擇性的要求來確定，應(yīng)使前一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間比后一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間至少長一個(gè)時(shí)間級(jí)差 0.2s。l 長延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定 長延時(shí)過流脫扣器主要用于過負(fù)荷保護(hù)，因此其動(dòng)作電流只需躲過線路的最大負(fù)荷電流即計(jì)算電流。30)(IKIlrelOP為長延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流)(lOPI為可靠系數(shù)，一般取1.1。relK 長延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)躲過允許過負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間。其動(dòng)作特性通常是反時(shí)限的，即過負(fù)荷電流越大，其動(dòng)作時(shí)間越短。一般動(dòng)作時(shí)間可達(dá)12h。l 過流脫扣器與被保護(hù)線路的配合要求alOLOPIKI式中： 為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量；

17、 為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許過負(fù)荷倍數(shù)：對瞬時(shí)和短延時(shí)的過流脫扣器，一般取4.5；對長延時(shí)過流脫扣器，可取1；對有爆炸性氣體和粉塵區(qū)域的線路，應(yīng)取0.8。 如果不滿足上式的配合要求，則應(yīng)改選脫扣器的動(dòng)作電流，或者適當(dāng)加大導(dǎo)線或電纜的線芯截面。alIOLK 為了不致發(fā)生因過負(fù)荷或短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而低壓斷路器不跳閘的事故，低壓斷路器過流脫扣器的動(dòng)作電流，還應(yīng)滿足條件圖圖4-56 低壓斷路器的保護(hù)特性曲線低壓斷路器的保護(hù)特性曲線a) 瞬時(shí)動(dòng)作式瞬時(shí)動(dòng)作式 b) 兩段保護(hù)式兩段保護(hù)式 c) 三段保護(hù)式三段保護(hù)式O3、低壓斷路器熱脫扣器的選擇和整定l 熱脫扣器額定電流的選擇熱脫扣器的額定電流應(yīng)

18、不小于線路的計(jì)算電流 。 30IITRNl 熱脫扣器動(dòng)作電流的整定熱脫扣器用于過負(fù)荷保護(hù)，其動(dòng)作電流按下式整定：30IKIrelTRop 為可靠系數(shù)，可取1.1，不過一般通過實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行檢驗(yàn)。為熱脫扣器的額定電流TRNI為熱脫扣器動(dòng)作電流整定值TRopIerlK低壓斷路器脫扣器性能匯總（以施耐德電氣為例）名稱脫扣器額定電流脫扣器類型脫扣器動(dòng)作電流脫扣器動(dòng)作時(shí)間微型(C65)6125(A)長延時(shí)脫扣器 不可調(diào)整不可調(diào)整(反時(shí)限)瞬時(shí)脫扣器不可調(diào)整(配電用：5倍，電動(dòng)機(jī)用：10倍)0.01s以下塑殼 (NSX)100630(A)長延時(shí)脫扣器 可調(diào)整（可整定）一般不可調(diào)整（反時(shí)限）短延時(shí)脫扣器(僅電

19、子脫扣器)可調(diào)整：1.510倍可調(diào)整：0.1、0.2、0.3、0.4s瞬時(shí)脫扣器部分產(chǎn)品可調(diào)整，部分產(chǎn)品不可調(diào)整不可調(diào)整框架 (MT)6306300(A)長延時(shí)脫扣器 可調(diào)整可調(diào)整（按反時(shí)限規(guī)律調(diào)整）短延時(shí)脫扣器 可調(diào)整：1.510倍可調(diào)整：0.1、0.2、0.3、0.4s三、低壓斷路器的選擇與校驗(yàn)1、低壓斷路器選擇應(yīng)考慮的因素l 低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于保護(hù)線路的額定電壓。l 低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所安裝的脫扣器的額定電流。l 低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝條件、保護(hù)性能及操作方式的要求。因此應(yīng)同時(shí)選擇其操作機(jī)構(gòu)型式。2、低壓斷路器的校驗(yàn)（斷流能力校驗(yàn)）l 動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的

20、萬能式(DW型等)斷路器l 動(dòng)作時(shí)間在0.02s及以下的塑料外殼式(DZ型等)斷路器)3(kOCII)3(shOCII)3(shOCii為斷路器極限分?jǐn)嚯娏鱋CICM塑殼斷路器主要參數(shù)表（常熟開關(guān)制造有限公司）1型號(hào)CM2-63CM2-125CM2-225CM2-400CM2-6302極數(shù)34343434343極限分?jǐn)嗄芰Γ↘A）35、50、7050、70、8550、70、8550、70、10050、70、1004熱磁脫扣單元額定電流（A）16、20、25、32、40、50、6316、20、25、32、40、50、63、80、100、125125、140、160、180、200、225225、

21、250、315、350、400400、500、6305熱脫扣器動(dòng)作電流及時(shí)間： I1.05In（不動(dòng)作），I1.3In（反時(shí)限動(dòng)作）熱脫扣器動(dòng)作電流可調(diào)整.6電磁脫扣器動(dòng)作電流（瞬時(shí)動(dòng)作）：I 10In（配電用），I 12In（電動(dòng)機(jī)用）電磁脫扣器瞬時(shí)動(dòng)作電流部分產(chǎn)品可調(diào)整，部分產(chǎn)品不可調(diào)整。CM1E塑殼斷路器主要參數(shù)表（常熟開關(guān)制造有限公司）1型號(hào)CM1E-100CM1E-225CM1E-400CM1E-630CM1E-8002極數(shù)34343434343極限分?jǐn)嗄芰Γ↘A）35、5035、5042、6542、6550、654電子脫扣單元額定電流（A）32、63、100225（100225）4

22、00（200400）630（400630）800（630800）5脫扣裝置類型：電子式。通常有：長延時(shí)脫扣（可調(diào)整）、短延時(shí)脫扣（分為延時(shí)時(shí)間可調(diào)和不可調(diào)兩種）、瞬時(shí)脫扣（部分產(chǎn)品可調(diào)、部分產(chǎn)品不可調(diào)）注：電子脫扣器過負(fù)荷保護(hù)脫扣電流整定值：(0.5、0.63、0.7、0.8、0.9)In所有微型斷路器（額定電流最大125A）只有：過負(fù)荷保護(hù)（熱脫扣）和短路保護(hù)（電磁脫扣）兩種，且不可調(diào)。所有框架斷路器都有：過負(fù)荷保護(hù)（長延時(shí)）、短路短延時(shí)保護(hù)、瞬時(shí)保護(hù)功能。一般長延時(shí)、短路短延時(shí)動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作電流可調(diào)。瞬時(shí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不可調(diào)，動(dòng)作電流可調(diào)。NSX塑殼斷路器主要參數(shù)表（施耐德電氣）1型號(hào)NSX

23、100NSX160NSX250NSX400NSX6302極數(shù)34343434343極限分?jǐn)嗄芰Γ↘A）36、50、70、100、15036、50、70、100、15036、50、70、100、15036、50、70、100、15036、50、70、100、1504熱磁脫扣單元額定電流（A）16、25、32、40、50、63、80、10032、40、50、63、80、100、125、16040、50、63、80、100、125、160、200、2505熱脫扣器動(dòng)作電流及時(shí)間： I1.05In（不動(dòng)作），I1.3In（反時(shí)限動(dòng)作）6電磁脫扣器動(dòng)作電流（瞬時(shí)動(dòng)作）：I 10In（配電用），I 12In（電動(dòng)機(jī)用）部分產(chǎn)品的瞬時(shí)動(dòng)作電流可調(diào)、部分產(chǎn)品動(dòng)作電流不可調(diào)。7電子脫扣單元額定電流（A）40、8040、100、16040、100、160、250180、200、230、320、360、400450、500、570、630例：有一條380V動(dòng)力線路