繼電保護(hù),(第5、6、7部分)課件

第五部分2/2/20231第一節(jié)母線故障、母線保護(hù)方式及母線保護(hù)裝設(shè)原則一.母線故障母線是用來集中和分配電能的。當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，可能造成大面積停電事故，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定。母線發(fā)生故障原因主要有三種：①母線上所連接的設(shè)備（如：TA、TV、QF等）故障；②母線側(cè)絕緣子閃絡(luò)或母線的帶電導(dǎo)線直接閃絡(luò)；③運(yùn)行人員誤操作，帶地線合閘或帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)。閃絡(luò)：在高電壓作用下，氣體或液體介質(zhì)沿絕緣表面發(fā)生的破壞性放電。發(fā)生閃絡(luò)后，電極間的電壓迅速下降到零或接近于零。閃絡(luò)通道中的火花或電弧使絕緣表面局部過熱造成炭化，2/2/202321.利用母線上其他電元件的保護(hù)裝置（非專用母線保護(hù)）保護(hù)母線二.母線保護(hù)方式2.裝設(shè)母線專用保護(hù)裝置三.母線保護(hù)裝設(shè)原則在下列情況下應(yīng)裝設(shè)非專用的母線保護(hù)：在小容量的發(fā)電廠、變電所或不太重要的發(fā)電廠、變電所的母線上，采用非專用的母線保護(hù)。2/2/20233在下列情況下應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù)：（1）110kV及以上電壓的雙母線和分段單母線；（2）110kV及以上電壓的單母線、重要發(fā)電廠或110kV及以上重要變電所的35~66kV母線，按照裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)的要求，必須快速切除母線上的故障時(shí)；（3）發(fā)電廠或主要變電所的6~10kV分段母線及并聯(lián)運(yùn)行的雙母線，在下列情況下應(yīng)裝設(shè)專用母線保護(hù)：

①需快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障，以保證發(fā)電廠和電力網(wǎng)的安全運(yùn)行，以及對(duì)重要負(fù)荷可靠供電性。②當(dāng)線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路故障時(shí)。2/2/20234第二節(jié)變電所非專用母線保護(hù)1.利用線路過電流保護(hù)切除母線短路故障2/2/202351.利用變壓器過電流保護(hù)切除低壓母線短路故障2/2/20236第三節(jié)變電所專用母線保護(hù)1.母線的電流保護(hù)如圖，在降壓變電所6~10kV的分段單母線上，裝設(shè)兩段式電流保護(hù)作為母線保護(hù)。2/2/20237（1）母線電流保護(hù)的組成和接線在任一母線上發(fā)生短路故障時(shí)，由裝設(shè)在分段斷路器上的兩段式電流保護(hù)和變壓器的過電流保護(hù)來切除。母線電流保護(hù)的第I段為限時(shí)電流速斷保護(hù)，由繼電器1、2、5組成，作為母線故障主保護(hù)。第II段為定時(shí)限過電流保護(hù)，由繼電器3、4、6組成，作為母線和線路故障的后備保護(hù)。2/2/20238（2）母線電流保護(hù)的工作原理當(dāng)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)（5QF合），若I段母線短路，母線電流保護(hù)動(dòng)作，作用于5QF跳閘，同時(shí)變壓器T1過電流保護(hù)動(dòng)作，作用于1QF跳閘。此時(shí)變壓器T2可以繼續(xù)運(yùn)行。I段II段若II段母線短路，情況類似。2/2/20239第I段為限時(shí)電流速斷保護(hù)，動(dòng)作電流按躲過母線二次出線的無時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流來整定，動(dòng)作時(shí)限比二次出線的無時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)Δt。第II段為定時(shí)限過電流保護(hù)，動(dòng)作電流按躲過母線最大負(fù)荷電流來整定，動(dòng)作時(shí)限比二次出線的定時(shí)限保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)Δt。（3）母線電流保護(hù)的整定由高壓輸電線路的三段式電流保護(hù)整定計(jì)算方法可知，母線電流保護(hù)的整定如下：2/2/2023102.母線的完全電流差動(dòng)保護(hù)母線的完全電流差動(dòng)保護(hù)常用作單母線或只有一組母線經(jīng)常運(yùn)行的雙母線的保護(hù)。（1）結(jié)構(gòu)與接線如圖，接在母線上的電流互感器都具有相同的變比、相同的特性，而且二次繞組的同極性端連在一起，差動(dòng)繼電器的繞組和電流互感器的二次繞組并聯(lián)連接。2/2/202311外部短路時(shí)的電流分布（2）工作原理①當(dāng)母線正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，流入母線的電流等于流出母線的電流，即。流入差動(dòng)繼電器的電流為很小的不平衡電流，差動(dòng)繼電器KD不動(dòng)作。2/2/202312母線短路時(shí)的電流分布②當(dāng)母線短路時(shí)，所以帶電源的連接元件都會(huì)向短路點(diǎn)供給短路電流，這時(shí)流入差動(dòng)繼電器的電流為，即故障點(diǎn)的全部短路電流，差動(dòng)繼電器KD動(dòng)作，作用于斷路器跳閘。2/2/2023133.母線的不完全電流差動(dòng)保護(hù)發(fā)電廠或大容量變電所6~10kV母線宜采用不完全差動(dòng)電流保護(hù)。即在發(fā)電機(jī)、變壓器、分段斷路器（母線聯(lián)絡(luò)斷路器）上裝設(shè)電流互感器，如圖。（1）組成及接線在發(fā)電機(jī)上裝TA在變壓器上裝TA在分段斷路器上裝TA出線限流電抗器上不裝TA出線限流電抗器上不裝TA2/2/202314在A、B兩相上裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)專用的電流互感器，按環(huán)流法差接母線有源元件，并在電流互感器的端子上并聯(lián)接入差動(dòng)繼電器KD。在發(fā)電機(jī)上裝TA在變壓器上裝TA在分段斷路器上裝TA出線限流電抗器上不裝TA出線限流電抗器上不裝TA2/2/202315（2）工作原理當(dāng)母線正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)G發(fā)出的電流送往系統(tǒng)和各個(gè)負(fù)荷，即流入差動(dòng)繼電器的電流為G2/2/202316以上公式表明，在母線正常時(shí)流入差動(dòng)繼電器的電流為未接入母線差動(dòng)回路元件負(fù)荷電流的總和，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流必須躲過此電流。當(dāng)外部短路時(shí)（如k1點(diǎn)），與正常情況類似，流入差動(dòng)繼電器的電流為短路電流反應(yīng)到差動(dòng)繼電器中的不平衡電流。2/2/202317當(dāng)母線內(nèi)部故障時(shí)，所有差動(dòng)回路的電源都向故障點(diǎn)提供短路電流，這個(gè)數(shù)值很大的電流將使差動(dòng)繼電器動(dòng)作，跳開母線上所有有電源元件的斷路器，將故障切除。G2/2/202318①電流速斷保護(hù)工作原理KD1為速斷保護(hù)繼電器，其動(dòng)作電流按躲過線路電抗器后的最大短路電流（反應(yīng)到差動(dòng)繼電器中為不平衡電流）來整定。KD1動(dòng)作→接通KS1→同時(shí)接通KM1、KM1→QF3、QF2同時(shí)跳閘，跳開除發(fā)電機(jī)回路的所有斷路器。KD1KD22/2/202319②過電流保護(hù)工作原理KD2為過電流保護(hù)繼電器，其動(dòng)作電流按躲過母線上的最大負(fù)荷電流來整定。KD2動(dòng)作→同時(shí)啟動(dòng)KT1（延時(shí)短）、KT2（比KT1長(zhǎng)一個(gè)Δt）→經(jīng)過延時(shí)→接通KS2→接通KM1、KM2→QF3、QF2跳閘。由于KT1時(shí)限比出線過電流保護(hù)最大的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)Δt，如果此時(shí)故障仍未切除→KT2延時(shí)到→通過XB11→QF1跳閘（發(fā)電機(jī)回路斷路器）。KD1KD22/2/202320（3）整定計(jì)算母線的不完全電流差動(dòng)保護(hù)，由差動(dòng)電流速斷保護(hù)（I段）和差動(dòng)過電流保護(hù)（II段）兩段組成。第I段整定計(jì)算其動(dòng)作電流按躲過線路電抗器后的最大短路電流（反應(yīng)到差動(dòng)繼電器中為不平衡電流）來整定，即Krel：可靠系數(shù)，取1.2：饋電線路電抗器后的最大短路電流；：除故障線路外各饋電線路負(fù)荷電流之和的最大值。2/2/202321第II段整定計(jì)算其動(dòng)作電流按躲過母線上的最大負(fù)荷電流來整定，即Krel：可靠系數(shù)，取1.3：自啟動(dòng)系數(shù)，取2~3；：各饋電線路負(fù)荷電流之和的最大值。：差動(dòng)繼電器的返回系數(shù)，取0.8；2/2/202322第五部分作業(yè)1.母線發(fā)生短路的主要原因有哪些？2.母線有幾種保護(hù)方式？分別叫什么？3.母線的不完全差動(dòng)電流保護(hù)一般在什么場(chǎng)合采用？4.母線的完全電流差動(dòng)保護(hù)一般在什么場(chǎng)合采用？2/2/202323第六部分2/2/202324第一節(jié)熔斷器保護(hù)一、熔斷器在供配電系統(tǒng)的配置配置要求：使故障范圍縮小到最低限度

2/2/202325（a）放射式（b）變壓器干線式2/2/202326切忌：低壓系統(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)電力線路應(yīng)滿足以下條件：①應(yīng)大于線路的計(jì)算負(fù)荷電流，有：②應(yīng)躲過線路的尖峰電流，有：K為小于1的計(jì)算系數(shù)，對(duì)供單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線路：輕負(fù)載啟動(dòng)，取0.25~0.35；重負(fù)載啟動(dòng)取0.35~0.5；頻繁啟動(dòng)、反接制動(dòng)取0.5~0.8。對(duì)于供多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線路：取0.5~1。2/2/2023272、保護(hù)電力變壓器

考慮因素：

熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流；熔體電流要躲過變壓器低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的尖峰電流；熔體電流要躲過變壓器空載含閘電流。③應(yīng)與被保護(hù)線路配合，有：KOL為絕緣導(dǎo)線或電纜的過負(fù)荷倍數(shù)。對(duì)于電纜或穿管絕緣導(dǎo)線，KOL=2.5；對(duì)于明敷絕緣導(dǎo)線KOL=1.5。2/2/2023283、保護(hù)電壓互感器RN2型熔斷器為0.5A。三、熔斷器的選擇熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于線路的額定電壓；熔斷器的額定電流不應(yīng)小于它所裝熔體的額定電流；熔斷器的額定類型應(yīng)滿足技術(shù)要求。2/2/202329四、熔斷器保護(hù)舉例如圖，虛線框內(nèi)是某車間部分配電系統(tǒng)圖。其負(fù)荷分布見下表，各電動(dòng)機(jī)均屬于輕負(fù)荷起動(dòng)，試確定各熔斷器的額定電流。2/2/202330第I組負(fù)荷情況BC段支、干線參數(shù)第II組負(fù)荷情況AB段分、干線參數(shù)，三臺(tái)選用BLV穿鋼管導(dǎo)線選用BLV明敷導(dǎo)線選用BLV穿鋼管導(dǎo)線，四臺(tái)選用BLV明敷導(dǎo)線

2/2/202331解：（1）

第I組負(fù)荷各熔斷器及導(dǎo)線載面可按下式計(jì)算

≥21.4A，并且≥

查附錄表16，選RTO-100型熔斷器，熔體額定電流為INFE=50A。選用BLV-3×4mm2，穿鋼管，若車間環(huán)境溫度按+25℃考慮時(shí)，查附錄表26得：合格。（2）同理選擇第II組負(fù)荷，各熔斷器及導(dǎo)線截面如下：≥選RTO-50型熔斷器，熔體額定電流為INFE=40A。因?yàn)檫x用BLV-3×2.5mm2穿鋼管導(dǎo)線?！?5.2A，并且2/2/202332若車間環(huán)境溫度按+25℃考慮時(shí)，查附錄表26得：而合格。（3）選擇BC段支、干線如下：由≥及≥選用RTO-100型熔斷器，考慮到要與I段負(fù)荷熔斷器相差兩個(gè)等級(jí)，選熔體額定電流INFE=80A2/2/202333導(dǎo)線選用BLV-3×10mm2明敷，查表得：合格。（4）選擇AB段干線時(shí)，由于AB段后接電動(dòng)機(jī)較多，可按頻繁起動(dòng)考慮因?yàn)镮NFE≥I30=99.9A，或電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)時(shí)再考慮到與BC段的配合選用RTO-200型熔斷器，熔體額定電流為INFE=120A。導(dǎo)線選用BLV-3×25mm2明敷導(dǎo)線，查附錄26得而且合格。2/2/202334一.低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置三種方式：

1、單獨(dú)接低壓斷路器或低壓斷路器-刀開關(guān)的方式2、低壓斷路器與磁力起動(dòng)器或接觸器配合的方式3、低壓斷路器與熔斷器配合的方式低壓斷路器的配置方式a)適于一臺(tái)主變；b)適于兩臺(tái)主變；C)適于低壓配電出線；d)適于頻繁操作電路；e)適于熔斷器保護(hù)的電路。QF低壓斷路器，QK刀開關(guān)，QKF刀熔開關(guān)，KM接觸器，KH熱繼電器第二節(jié)低壓斷路器保護(hù)2/2/202335二.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脫扣器額定電流2.低壓斷路器過流脫扣器動(dòng)作電流的整定2）瞬時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流的整定動(dòng)作電流可靠系數(shù)取值為1）長(zhǎng)延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定動(dòng)作電流

可靠系數(shù)取值為1.1。2/2/2023363）過流脫扣器整定值與導(dǎo)線允許電流的配合在線路過負(fù)荷或短路故障時(shí)，能可靠保護(hù)線路，應(yīng)有或4）靈敏度校驗(yàn)應(yīng)以線路末端最小短路電流來校驗(yàn)，即2/2/202337三.低壓斷路器保護(hù)舉例某供電系統(tǒng)如圖所示，所有參數(shù)均標(biāo)在圖上。試選擇低壓斷路器，導(dǎo)線按+40℃溫度校驗(yàn)。2/2/202338解（1）QF2選用為保護(hù)電動(dòng)機(jī)用的DZ系列低壓斷熔器。整定計(jì)算如下：

取200A。查附錄表14選低壓斷路器額定電流

長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定電流為

瞬時(shí)過電流脫扣器電流整定值（Kred取1.7）選定（10倍額定值）2/2/202339靈敏度為合格。配合導(dǎo)線，選BLX-3×95mm2

，查附錄表26，得+40℃時(shí)的允許電流滿足的要求。查附錄表14，可選用DZ系列低壓斷熔器，額定電流為200A，瞬時(shí)脫扣器整定電流倍數(shù)為10倍，即2000A。2/2/202340因變壓器二次側(cè)的額定電流I2NT=1500A，故可選低壓斷路器額定電流INQF1=1500A。（2）QF1選用DW系列低壓斷路器用以保護(hù)變壓器短延時(shí)脫扣器動(dòng)作時(shí)間整定為0.4S，整定電流要考慮M2電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的尖峰電流Ipk，取Krel=1.35，于是可選定Iop（0）=4500A（3倍額定電流）選用長(zhǎng)延時(shí)脫扣器電流整定為：靈敏度為合格。2/2/202341查附錄表15，可選用DW15系列低壓斷熔器，額定電流為1500A，長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作電流整定為1500A，短延時(shí)脫扣器動(dòng)作電流倍數(shù)整定為3倍，即4500A。母線選用LMY-120×8矩形鋁母線，查表得

t=40℃時(shí)2/2/202342第六部分作業(yè)補(bǔ)充題5、61.如何選擇熔斷器和熔體？為什么熔斷器保護(hù)要考慮與被保護(hù)線路導(dǎo)線相配合？2.如何選擇低壓斷路器？2/2/202343第七部分2/2/202344高壓線路的方向保護(hù)和距離保護(hù)簡(jiǎn)介一.雙側(cè)電源、單側(cè)環(huán)形電網(wǎng)的相間短路的方向電流保護(hù)1.按單電源過流保護(hù)原理分析雙電源帶來的問題在三段式電流保護(hù)中，是利用相間短路后電流幅值增大的特征來區(qū)分故障與正常運(yùn)行狀態(tài)的，以動(dòng)作電流的大小和動(dòng)作時(shí)限的長(zhǎng)短配合來保證有選擇地切除故障。而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和用戶對(duì)供電可靠性要求的提高，出現(xiàn)了雙側(cè)電源輻射形電網(wǎng)和單側(cè)電源環(huán)形電網(wǎng)。上述電網(wǎng)中以前的三段式保護(hù)已經(jīng)不能滿足要求，因此出現(xiàn)了在線路兩端都裝設(shè)斷路器和保護(hù)裝置的情況。2/2/202345雙側(cè)電源電路圖：?jiǎn)蝹?cè)環(huán)形電網(wǎng)電路圖：2/2/202346問題討論：（1）假設(shè)斷路器QF6斷開，電源GII不存在，則k1、k2發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)裝置1、3的動(dòng)作情況和單獨(dú)供電時(shí)一樣，他們之間的選擇性是能保證的。同理，電源GI不存在，情況類似。GIGII2/2/202347（2）在雙電源時(shí)，當(dāng)k2點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性要求，應(yīng)該由距故障點(diǎn)最近的保護(hù)3、4動(dòng)作切除故障。但是由GII供給的短路電流ik也將流過保護(hù)5，如果保護(hù)5的速斷整定電流小于ik，則保護(hù)5的速斷保護(hù)就要誤動(dòng)作；如果保護(hù)5采用定時(shí)限過電流保護(hù)其動(dòng)作時(shí)限t5≤t4則保護(hù)5的過電流保護(hù)也將誤動(dòng)作。對(duì)于電源GI和保護(hù)2，情況類似。GIGIIk12/2/202348（2）進(jìn)一步分析，若k2點(diǎn)短路時(shí)，流過線路的短路功率方向都是從電源經(jīng)線路流向短路點(diǎn)，即短路功率方向與保護(hù)1、3和保護(hù)6、4的正方向一致，與保護(hù)2和5的正方向相反。即短路功率的流動(dòng)方向正是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向。就是說，只有當(dāng)短路功率的方向從母線指向線路時(shí)保護(hù)動(dòng)作才是有選擇性的。例如：k2點(diǎn)短路時(shí)流經(jīng)保護(hù)4的短路功率方向是由母線指向線路，保護(hù)4應(yīng)該動(dòng)作；而流經(jīng)保護(hù)5的短路功率方向是由線路指向母線，保護(hù)5不應(yīng)該動(dòng)作。GIGII2/2/202349

為此只需在原有的電流保護(hù)的基礎(chǔ)上加裝一個(gè)功率方向判別元件——功率方向繼電器即可實(shí)現(xiàn)線路的方向保護(hù)。（1）在電源處裝設(shè)方向元件；（2）在線路出口處裝設(shè)方向元件；（3）動(dòng)作時(shí)間相同時(shí)裝設(shè)方向元件（以保證選擇性。）2.方向元件的裝設(shè)原則2/2/2023503.方向過電流保護(hù)原理接線圖如圖，KW為功率方向繼電器，方向繼電器和電流繼電器都動(dòng)作，才能啟動(dòng)時(shí)間繼