工廠供電系統(tǒng)的保護講義

工廠供電系統(tǒng)的保護課件第六節(jié)工廠供電系統(tǒng)的保護該供電系統(tǒng)的電源一般是110kV或是35kV電壓等級的輸電線，從外部引接至廠區(qū)內(nèi)的總降壓變電所，降為10kV的電壓等級，再經(jīng)工廠高壓配電線路（架空線或電纜線）引到各個車間，經(jīng)車間變電所變換成380V或220V的低電壓，供車間的生產(chǎn)設(shè)備。工廠供電系統(tǒng)指的是一個廠區(qū)之內(nèi)的供配電系統(tǒng)。2工廠供電系統(tǒng)的保護課件一、工廠供電系統(tǒng)中供電網(wǎng)絡(luò)的保護1.1過電流保護定時限過電流保護（電流Ⅲ保護）動作電流整定：動作時間整定：其特點：動作電流小，靈敏度高；能保護本線路全長，作為本線路的近后備保護，也可以作為相鄰線路的遠后備保護；動作時限準(zhǔn)確，整定簡單，且與短路電流無關(guān)。3工廠供電系統(tǒng)的保護課件反時限過電流保護4工廠供電系統(tǒng)的保護課件對于保護1：動作電流：動作時間：對于保護2：動作電流：動作時間：5工廠供電系統(tǒng)的保護課件其特點：動作時限與短路電流大小有關(guān)，并且短路電流越大動作時間越短，故障切除快；它的動作時限誤差較大。6工廠供電系統(tǒng)的保護課件1.2電流速斷保護1.3階段式電流保護由于反時限過電流保護的動作時限誤差較大，為了可靠、快速的切除故障，可以裝設(shè)電流速斷保護。無時限電流速斷保護和定時限過電流保護7工廠供電系統(tǒng)的保護課件1.4低電壓保護系統(tǒng)發(fā)生故障時，往往伴隨著電壓的降低甚至消失，這將引起電動機的轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)故障切除后，系統(tǒng)電壓恢復(fù)時，由于電動機要恢復(fù)轉(zhuǎn)速而吸收比額定大幾倍的自啟動電流，致使系統(tǒng)的電壓損失增大，母線電壓太低，會影響重要電動機的重新工作。因此對于某些不重要的電動機可裝設(shè)低電壓保護，當(dāng)系統(tǒng)電壓降低到一定程度時，首先將他們從系統(tǒng)中切除，從而保證重要電動機的啟動。8工廠供電系統(tǒng)的保護課件低電壓保護動作電壓為：過電流保護與低電壓保護連鎖的原理接線Umin為正常工作時的最低工作電壓，一般取電網(wǎng)額定電壓的90%；Krel為可靠系數(shù)，取1.1；Kre為低電壓繼電器的返回系數(shù)，取1.25.低電壓保護動作時間一般為0.5s。9工廠供電系統(tǒng)的保護課件1.5單相接地保護工廠供電系統(tǒng)中一般采用中性點不接地的接地方式，發(fā)生單相接地時，由于不影響接于線電壓上電氣設(shè)備的正常工作，一般不要求立即將電源切斷。但是要滿足接地電容電流的限制值，單回路單相接地電容電流可如下估算：對于架空線路：對于電纜線路：U為線電壓，l為該電壓等級的線路長度。6--10kV的線路，要求接地電容電流小于30A；20--60kV的線路，要求接地電容電流不超過10A.10工廠供電系統(tǒng)的保護課件針對工廠供電系統(tǒng)的具體情況，對于其單相接地故障可采用絕緣監(jiān)察或零序電流保護。絕緣監(jiān)察接線圖11工廠供電系統(tǒng)的保護課件零序電流保護接線圖（結(jié)合課本227頁圖7-17）采用三個電流互感器獲取零序電流時采用專用的零序電流互感器獲取零序電流時其動作電流按躲過正常負(fù)荷電流下產(chǎn)生的不平衡電流以及其他線路接地時本線路的三倍零序電容電流，即其靈敏度系數(shù)其不平衡電流很小，可以忽略。因此其動作電流其靈敏度系數(shù)12工廠供電系統(tǒng)的保護課件1.6方向電流保護以保護裝置2和保護裝置3的定時限過電流保護的動作時間為例進行分析。線路上發(fā)生相間短路時，短路功率從電源流向短路點。13工廠供電系統(tǒng)的保護課件14工廠供電系統(tǒng)的保護課件二、工廠供電系統(tǒng)變壓器及母線的保護2.1變壓器的過電流保護1、組成及原理：與線路的保護相同。2、整定計算（動作電流、動作時間及靈敏度校驗）：

動作電流：躲過變壓器一次側(cè)最大負(fù)荷電流。：變壓器一次側(cè)額定電流。：取值與線路的保護相同。動作時間：按階梯原則整定，與線路保護相同。15工廠供電系統(tǒng)的保護課件按變壓器低壓側(cè)最小運行方式下兩相短路電流校驗。最小運行方式下，變壓器低壓側(cè)的短路電流歸算到高壓側(cè)的數(shù)值。3、靈敏度校驗當(dāng)靈敏度不滿足要求，應(yīng)采用低電壓閉鎖的過電流保護方式。應(yīng)注意：16工廠供電系統(tǒng)的保護課件2.2變壓器的電流速斷保護1、組成及原理：與線路保護相同。2、整定計算：為變壓器低壓母線三相的短路電流歸算到高壓側(cè)的數(shù)值。動作電流：①躲過變壓器低壓母線上的最大運行方式下的三相短路電流。：與線路的保護取值相同。17工廠供電系統(tǒng)的保護課件②動作電流應(yīng)躲過變壓器的勵磁涌流

Iqb應(yīng)同時滿足上述兩式的條件，取較大的數(shù)值作為動作值。速斷保護有保護死區(qū)，它只能夠保護變壓器的一次線圈和二次線圈的一部分，必須與瓦斯和過電流保護配合。注意：18工廠供電系統(tǒng)的保護課件3、靈敏度校驗——靈敏度的要求比線路略高，一般要求Sp≥2?！Ｗo裝置安裝處最小運行方式下的兩相短路電流。19工廠供電系統(tǒng)的保護課件2.3變壓器的差動保護20工廠供電系統(tǒng)的保護課件1）變壓器差動保護動作電流的整定計算應(yīng)同時滿足以下3個條件：1、應(yīng)躲過變壓器差動保護區(qū)外短路時出現(xiàn)的最大不平衡電流Idsp.max。其中，可靠系數(shù)取1.32、應(yīng)躲過變壓器的勵磁涌流。

其中，可靠系數(shù)取1.3～1.53、在電流互感器二次回路斷線且變壓器處于最大負(fù)荷時，差動保護不應(yīng)動作。

其中，可靠系數(shù)取1.321工廠供電系統(tǒng)的保護課件2.4工廠供電系統(tǒng)的母線保護大多數(shù)母線故障是單相接地。其原因主要是母線絕緣子及斷路器套管閃絡(luò)、電壓互感器或裝于母線與斷路器之間的電流互感器故障、母線隔離開關(guān)在操作時絕緣子破壞以及運行人員的誤操作。工廠中母線保護的主要方式有兩種：1）利用接于母線上供電元件的保護裝置來保護母線。2）裝設(shè)母線的專用保護。當(dāng)母線為分段母線時，其他元件的保護不能保證只切除故障母線，此時就要裝設(shè)專門的母線保護。22工廠供電系統(tǒng)的保護課件6--10kV母線分段斷路器上的過電流保護接線圖23工廠供電系統(tǒng)的保護課件母線分段器過電流保護的動作電流：動作時間：24工廠供電系統(tǒng)的保護課件不完全母線差動保護接線圖第一段TA1為電流速斷保護：其動作電流按躲過線路電抗器后的最大短路電流整定：其動作時限整定：1）出線斷路器容量是按電抗器后短路選擇且出線有延時過電流保護時

此保護不帶時限2）出線斷路器容量是按電抗器前短路選擇、出線有延時過電流保護且還裝設(shè)了快速動作的保護裝置時

其時限比保護裝置大一個時限級。25工廠供電系統(tǒng)的保護課件第二段TA2為過電流保護：由于正常運行時流過差動回路的電流等于未接入差動保護的所有連接元件的負(fù)荷電流之和，所以過流保護的動作電流需躲過上述可能最大的負(fù)荷電流之和來整定。其動作時限比出現(xiàn)保護裝置的最大動作時限大一個時限極差。26工廠供電系統(tǒng)的保護課件三、工廠供電系統(tǒng)中電動機的保護

電動機的主要故障是定子繞組的相間短路、單相接地和匝間短路。27工廠供電系統(tǒng)的保護課件

由于運行中的電動機，大部分都是中小型的，因此不論是經(jīng)濟條件或者是根據(jù)運行要求，它們的保護裝置都應(yīng)該力求簡單和可靠。28工廠供電系統(tǒng)的保護課件3.1電動機的縱差保護電動機的縱差保護接線圖其動作電流按躲過電動機的額定電流來整定：29工廠供電系統(tǒng)的保護課件3.2電動機的電流速斷保護與過負(fù)荷保護兩相電流差接線兩相兩繼電器不完全星形接線30工廠供電系統(tǒng)的保護課件過負(fù)荷保護的接線與速斷相同，其動作電流為：31工廠供電系統(tǒng)的保護課件四、工廠供電系統(tǒng)的備用電源自動投入與自動重合閘裝置4、1備用電源自動投入裝置的作用

在具有兩個獨立電源供電的變配電所中裝上備用電源自動投入裝置后若其中一個正在工作的電源不論何種原因失去電壓時，備用電源自動裝置能夠?qū)⑹ル妷旱碾娫辞谐?，隨即將另一備用電源自動投入以恢復(fù)供電，因而能保證一類負(fù)荷或重要的二類負(fù)荷不間斷供電，保證供電的可靠性。32工廠供電系統(tǒng)的保護課件備用電源自動投入裝置的基本工作方式：明備用：一條線路工作，一條線路備用。暗備用:兩條獨立的工作線路分別供電。明備用暗備用33工廠供電系統(tǒng)的保護課件4、2對備用電源自動投入裝置的要求

工作電源無論任何原因失壓，備用電源自動投入裝置均應(yīng)動作。但是應(yīng)保證工作電源或是工作設(shè)備斷開后，它才能動作，投入備用電源。2.常用電源因負(fù)荷側(cè)故障被切除或備用電源無電時，它不應(yīng)動作。3.常用電源的正常停電操作時，它不應(yīng)動作，以防備用電源的誤投入。4.備用電源自動投入裝置只能動作一次。5.它的動作時間應(yīng)使得負(fù)荷停電的時間最短。34工廠供電系統(tǒng)的保護課件4、3對備用電源自動投入裝置的要求

1.手動或遙控操作斷開斷路器及手動合閘于故障線路，斷路器跳閘后，自動重合閘不應(yīng)動作。2.除上述情況外，當(dāng)斷路器因繼電保護動作或其它原因而跳閘時，自動重合閘裝置均應(yīng)動作。3.自動重合次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先規(guī)定，即使ARD裝置中任一元件發(fā)生故障或接點粘接時，也應(yīng)保證不多次重合。4.應(yīng)優(yōu)先采用由控制開關(guān)位置與斷路器位置不對應(yīng)的原則來起動重合閘。同時也允許由保護裝置來起動，但此時必須采取措施來保證自動重合閘能可靠動作。5.自動重合閘在完成動作以后，一般應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備好下一次再動作。有值班人員的10kV以下線路也可采用手動復(fù)歸。6.自動重合閘應(yīng)有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電器保護的動作。35工廠供電系統(tǒng)的保護課件4、4

自動重合閘裝置的作用

電力系統(tǒng)中的自動重合閘裝置，即是當(dāng)斷路器由繼電保護動作或其它非人工操作而跳閘后，能夠自動控制斷路器重新合上的一種裝置。架空線路故障大都是“瞬時性”的故障，在線路被繼電保護迅速動作控制斷路器斷開后，故障點的絕緣水平可自行恢復(fù)，故障隨即消失。對于“永久性故障”，“永久性故障”在線路被斷開之后，它們?nèi)匀皇谴嬖诘?，即使合上電源，也不能恢?fù)正常供電，利用繼電保護裝置將其再次切除。36工廠供電系統(tǒng)的保護課件4、5

自動重合閘裝置的基本要求

1）正常運行時，當(dāng)斷路器由繼電保護動作或其它原因而跳閘后，自動重合閘裝置均應(yīng)動作。2）由運行人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時，自動重合閘不應(yīng)起動。3）繼電保護動作切除故障后，自動重合閘裝置應(yīng)盡快發(fā)出重合閘脈沖。自動重合閘裝置動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。4）自動重合閘裝置應(yīng)有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護的動作，以便加速故障的切除。5）在雙側(cè)電源的線路上實現(xiàn)重合閘時，重合閘應(yīng)滿足同期合閘條件。6）當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)而不允許實現(xiàn)重合閘時，應(yīng)將自動重合閘裝置閉鎖。37工廠供電系統(tǒng)的保護課件五、工廠供電系統(tǒng)中低壓配電網(wǎng)絡(luò)的保護2）熔體額定電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流Ipk，應(yīng)滿足的條件為：K—小于1的計算系數(shù)。5.1熔斷器熔體電流的選擇1）熔體額定電流INFE應(yīng)不小于線路的計算電流IC，

即38工廠供電系統(tǒng)的保護課件——絕緣導(dǎo)線和電纜的過負(fù)荷倍數(shù)。只起短路保護，明覆導(dǎo)線2.5。起短路保護及過負(fù)荷保護，住宅、重要倉庫、公共建筑物照明線路可能長時間過負(fù)荷的動力線路等取1，熔體電流小于25A時取0.85，有爆炸氣體和粉塵區(qū)域內(nèi)線路取0.8.若不滿足條件3)時，應(yīng)改選熔斷器的規(guī)格、型號，或增大導(dǎo)線截面。3）熔斷器保護應(yīng)與被保護的線路相配合，避免發(fā)生熔體未熔斷而線路燒壞的事故。應(yīng)滿足：——為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量39工廠供電系統(tǒng)的保護課件5.2熔斷器保護靈敏度的校驗應(yīng)滿足的條件：：為系統(tǒng)在最小運行方式下，保護區(qū)末端的最小短路電流。對TN、TT系統(tǒng)：為線路末端單相短路電流或單相接地故障電流。對IT系統(tǒng)：為線路末端兩相短路電流。對保護降壓變壓器的高壓熔斷器來說，為低壓側(cè)母線的兩相短路電流折算到高壓側(cè)的值。K：為靈敏度的最小比值，見相關(guān)表格數(shù)據(jù)如下。40工廠供電系統(tǒng)的保護課件5.3前后熔斷器之間的選擇性配合（即熔斷時間的配合）通常前一級熔斷器的熔斷時間應(yīng)為后一級熔斷器熔斷時間的3倍。若不能滿足此要求，應(yīng)將前一級熔斷器的熔體電流提高1～2級，再進行校驗。有時也采用前一級熔斷器的熔體電流大于后一級熔斷器的熔體電流2～3級來保證選擇性。5.4熔斷器斷流能力的校驗熔斷器分?jǐn)嚯娏鲬?yīng)滿足是流經(jīng)熔斷器的短