供配電技術(shù)課件：高壓開關(guān)柜繼電保護(hù)電路的裝接與調(diào)試

高壓開關(guān)柜繼電保護(hù)電路的裝接與調(diào)試任務(wù)6-1高壓進(jìn)線柜兩段式電流保護(hù)電路

的接線與調(diào)試訓(xùn)練項目7高壓線路過流保護(hù)電路的接線與調(diào)試任務(wù)6-2電壓互感器柜(PT柜)絕緣監(jiān)測電路的接線與調(diào)試訓(xùn)練項目8電壓互感器柜(PT柜)絕緣監(jiān)測電路的接線與調(diào)試

任務(wù)6-3計量柜的電氣測量儀表任務(wù)6-4零序電流保護(hù)任務(wù)6-5變壓器保護(hù)柜的安裝、調(diào)試任務(wù)6-6高壓電動機(jī)保護(hù)柜的裝配與調(diào)試訓(xùn)練項目9高壓電動機(jī)保護(hù)柜的接線與調(diào)試復(fù)習(xí)思考題

★項目描述:本項目包含五個工作任務(wù),主要介紹變電室內(nèi)高壓進(jìn)出線柜、電壓互感器(或PT)柜、計量柜、變壓器保護(hù)柜、高壓電機(jī)保護(hù)柜等電氣控制原理、安裝、調(diào)試與維

護(hù)的相關(guān)專業(yè)知識與職業(yè)崗位技能。通過學(xué)習(xí),能識讀高壓開關(guān)柜電氣控制原理圖,現(xiàn)場認(rèn)識變電室開關(guān)柜中的高壓器件,具有調(diào)整各高壓開關(guān)柜繼電保護(hù)動作參數(shù)的能力,能根據(jù)繼電保護(hù)二次回路圖,完成接線與調(diào)試任務(wù)。

★職業(yè)崗位:高壓開關(guān)柜的裝接與調(diào)試如圖6－0－1所示,變電室的運(yùn)行與維護(hù)如圖6－0－2所示。圖6－0－1高壓開關(guān)柜的裝接與調(diào)試圖6－0－2變電室的運(yùn)行與維護(hù)

★教學(xué)設(shè)備:

教學(xué)設(shè)備如圖6－0－3所示。圖6－0－3教學(xué)設(shè)備

任務(wù)6－1高壓進(jìn)線柜兩段式電流保護(hù)電路的接線與調(diào)試

一、高壓進(jìn)線柜的器件認(rèn)識與保護(hù)作用如圖6－1－1所示,某變電室兩路電源進(jìn)線(Ⅰ段進(jìn)線、Ⅱ段進(jìn)線),分別由2#進(jìn)線柜、5#進(jìn)線柜進(jìn)入,請思考如下問題:

(1)圖中的2#進(jìn)線柜、5#進(jìn)線柜中有哪些高壓器件?有何作用?

(2)上述高壓線路為架空線進(jìn)線(或電纜線進(jìn)線),相與相之間的短路故障是由何原因造成的?

(3)前面我們學(xué)習(xí)的高壓電流互感器的二次側(cè)接的是什么?

(4)高壓進(jìn)線柜過流繼電保護(hù)的二次電路有哪些器件?圖6－1－1高壓進(jìn)線柜認(rèn)識圖(a)固定式開關(guān)柜;圖6－1－1高壓進(jìn)線柜認(rèn)識圖(b)手車式開關(guān)柜

當(dāng)高壓進(jìn)線如電纜線或架空線路發(fā)生相與相之間的短路故障時,高壓進(jìn)線柜中的過流保護(hù)繼電電路動作,使高壓斷路器跳閘,斷開電路,同時發(fā)出報警信號。這就是高壓進(jìn)線柜開關(guān)柜的相間短路保護(hù)作用。

二、高壓進(jìn)線柜過流繼電保護(hù)的二次電路認(rèn)識

利用以前學(xué)過的知識,由圖6－1－2可以看出,高壓進(jìn)線柜過流繼電保護(hù)的二次電路是由電流互感器TAa和TAc組成的二次回路,所接的器件均為高壓繼電保護(hù)的二次電路器件。

由過流繼電器、時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器等組成二次過流繼電保護(hù)電路。二次過流繼電保護(hù)電路和電流互感器、高壓斷路器共同實現(xiàn)高壓線路的相間短路保護(hù)。當(dāng)高壓線路發(fā)生相間短路故障時,由高壓進(jìn)線柜裝設(shè)的過流繼電保護(hù)電路控制高壓斷路器跳閘。以上所用繼電器稱為保護(hù)用繼電器。圖6－1－2高壓進(jìn)線柜過流繼電保護(hù)的二次電路圖

三、繼電保護(hù)電路的作用

1.故障時跳閘,并發(fā)出報警信號

在供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時,繼電保護(hù)裝置能自動、迅速、有選擇地動作,使斷路器跳閘,切除故障,同時發(fā)出信號,以便提醒值班人員檢查,并及時消除故障。

2.異常狀態(tài)時發(fā)出報警信號

在供電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài),如過負(fù)荷時,發(fā)出報警信號,提醒值班人員注意并及時處理,以免發(fā)展為故障。

四、對繼電保護(hù)裝置的基本要求

繼電保護(hù)裝置的基本要求:選擇性、速動性、可靠性和靈敏性。

(1)選擇性:在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時,離故障點最近的繼電保護(hù)裝置先動作,斷開電路,其余正常運(yùn)行,繼電保護(hù)裝置動作選擇性如圖6－1－3所示。圖6－1－3繼電保護(hù)裝置動作選擇性

(2)速動性:當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,要求繼電保護(hù)裝置快速切除故障。速動性和選擇性往往是矛盾的,一般應(yīng)在滿足選擇性的前提下,盡量縮短切除故障部分的延時。在無法兼顧選擇性和速動性的情況下,為了快速切除故障部分以保護(hù)重要設(shè)備,有時也要犧牲選擇性來保證速動性。

(3)可靠性:當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或處于不正常工作狀態(tài)時,繼電保護(hù)裝置一定要準(zhǔn)確動作,即該動作時,就動作;不該動作時,不能誤動作。繼電保護(hù)裝置的可靠性與保護(hù)裝置的器件質(zhì)量、接線方式、安裝、整定和運(yùn)行維護(hù)等多種因素有關(guān)。為了提高繼電保護(hù)裝置動作的可靠性,應(yīng)盡量采用高質(zhì)量元器件,簡化保護(hù)裝置接線方式,加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)等工作。

(4)靈敏性:對故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。如果繼電保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時反應(yīng)動作,則說明其靈敏度高。繼電保護(hù)裝置的靈敏度一般是通過保護(hù)裝置的短路電流與整定的動作電流的比值來表示的,即用Sp表示,則

式中:Ik.min為被保護(hù)區(qū)內(nèi)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流;

Iop(1)為保護(hù)裝置的一次動作電流。

對于低電壓保護(hù),其靈敏系數(shù)Sp為

式中:Uk.max為被保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時,連接該保護(hù)裝置的母線上最大殘余電壓(V);Uop(1)為保護(hù)裝置的一次動作電壓(V)。

繼電保護(hù)裝置除滿足上面的基本要求外,還要求投資省,便于調(diào)試與維護(hù),同時能滿足電氣設(shè)備運(yùn)行的條件。

五、常用的保護(hù)繼電器

繼電器的分類方式很多,按其用途分為控制繼電器和保護(hù)繼電器兩大類。控制繼電器用于自動控制電路中,保護(hù)繼電器用于繼電保護(hù)電路中。這里只介紹保護(hù)繼電器。

1.保護(hù)繼電器的分類

(1)按其反映的物理量分,有電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、時間繼電器、溫度繼電器和瓦斯繼電器等。

(2)按其反映的參量變化情況分,有過量繼電器和欠量繼電器。如過(欠)電流繼電器、過(欠)電壓繼電器等。

(3)按其在保護(hù)裝置中的功能分,有啟動繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間(或出口)繼電器等。

(4)按其動作于斷路器的方式分,有直接動作式和間接動作式兩大類。斷路器操作機(jī)構(gòu)中的脫扣器實際上就是一種直接動作式繼電器,而一般的保護(hù)繼電器均為間接動作式。

(5)按其組成元件分,有機(jī)電式繼電器和晶體管繼電器。機(jī)電式繼電器又可分為電磁式和感應(yīng)式。機(jī)電式繼電器結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,而且有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗,所以目前仍普遍使用。

2.常用的保護(hù)繼電器

供配電系統(tǒng)中常用的保護(hù)繼電器有電磁式繼電器和感應(yīng)式繼電器。

(1)電磁式電流繼電器。

電磁式電流繼電器在繼電保護(hù)裝置中,用作啟動器件,因此又稱為啟動繼電器。電流繼電器的文字符號為KA。DL－33電磁式電流繼電器的外形如圖6－1－4所示,DL－30系列電磁式電流繼電器內(nèi)部接線和圖形符號如圖6－1－5所示。6－1－4DL－33電磁式電流繼電器的外形圖6－1－5DL－30系列電磁式電流繼電器內(nèi)部接線和圖形符號

電流繼電器有兩個線圈,線圈出頭接在底座端子上,可以根據(jù)實際需要串并聯(lián),從而使電流繼電器的整定范圍變化一倍。這種繼電器的動作取決于流入繼電器的電流,所以稱為電流繼電器。使電流繼電器動作的最小電流稱為繼電器的動作電流(或啟動電流),用Iop表示。

電流繼電器動作后,減小通入電流繼電器線圈的電流到一定值,其常開觸點將會斷開。使電流繼電器由動作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流,稱為返回電流,用Ire表示。

電流繼電器的返回電流Ire與動作電流Iop之比,稱為電流繼電器的返回系數(shù),用Kre表示,即

電流繼電器的使用要點:

★改變線圈連接方式,當(dāng)線圈并聯(lián)時,動作電流將比線圈串聯(lián)時增大一倍。

★電流繼電器是經(jīng)過電流互感器接在電力線路上的,其標(biāo)度盤上標(biāo)出的示值就是其

動作電流值。

★電流繼電器銘牌的刻度值及額定值是線圈串聯(lián)時的數(shù)值(以A為單位),轉(zhuǎn)動刻度盤上的指針,就可以改變電流繼電器的動作電流值。

★電流繼電器使用前,需取下外殼,拔出機(jī)器,檢查有無在運(yùn)輸中產(chǎn)生損壞,如動片碰到磁板、游絲各圈相碰、動片軸上的摩擦等。

(2)電磁式電壓繼電器。

電壓繼電器是瞬時動作的電磁式繼電器,主要由鐵芯、線圈、觸點等部分組成,嵌入安裝后接線。DY－30系列電磁式過電壓繼電器,用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)線路,可作為過電壓保護(hù)或低電壓閉鎖的動作元件。電壓繼電器用文字符號KV表示。電壓繼電器有過電壓繼電器和欠(低)電壓繼電器兩種,在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中大多采用低電壓繼電器。

DY33電磁式電壓繼電器的外形如圖6－1－6所示,DY－30系列電磁式電壓繼電器內(nèi)部接線和圖形符號如圖6－1－7所示。圖6－1－6DY－33電磁式電壓繼電器的外形圖6－1－7DY－30系列電磁式電壓繼電器內(nèi)部接線和圖形符號

對低電壓繼電器來說,使繼電器動作的最高電壓稱為動作電壓,用Uop表示;使繼電器由動作狀態(tài)返回到起始位置的最低電壓稱為返回電壓,用Ure表示。

電壓繼電器的返回電壓Ure與動作電壓Uop之比,稱為電壓繼電器的返回系數(shù),用Kre表示,即

電壓繼電器的使用要點:

★在取下蓋子后,內(nèi)部有插件,可將電壓繼電器部分抽出,便于維修電壓繼電器。

★改變線圈連接方式,當(dāng)線圈串聯(lián)時,動作電壓將比線圈并聯(lián)時增大一倍。

★電壓繼電器是經(jīng)過電壓互感器并聯(lián)在電力線路上的,其標(biāo)度盤上標(biāo)出的示值就是動作電壓值。

★電壓繼電器銘牌的刻度值及額定值是線圈并聯(lián)時的數(shù)值(以V為單位),轉(zhuǎn)動刻度盤上的指針,就可以改變電壓繼電器的動作電壓值。

★電壓繼電器使用前,需取下外殼,拔出機(jī)器,檢查有無在運(yùn)輸中產(chǎn)生的損壞,如動片碰到磁板、游絲各圈相碰、動片軸上的摩擦等。檢查方法為:將電壓繼電器的指針整定在第一整定點上,用手將可動系統(tǒng)往磁板方向轉(zhuǎn)動,然后放開,可動系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)回到原平衡位置直到止擋,然后進(jìn)行必要的調(diào)整和整定。

(3)電磁式時間繼電器。

電磁式時間繼電器作為輔助元件,用于各種保護(hù)及自動裝置線路中,使被控元件達(dá)到所需要的延時,在保護(hù)裝置中用以實現(xiàn)主保護(hù)與后備保護(hù)的選擇性配合。時間繼電器的文字符號用KT來表示。

當(dāng)加電壓于線圈兩端時,瞬時觸點瞬時動作,同時延時機(jī)構(gòu)啟動,經(jīng)過一定的延時,然后閉合滑動延時觸點和延時主觸點。當(dāng)線圈斷電時,在塔形彈簧的作用下,使鐵芯和延時機(jī)構(gòu)返回原位。DS－38時間繼電器外形如圖6－1－8所示,DS－30系列時間繼電器圖形符號和內(nèi)部接線如圖6－1－9、圖6－1－10所示。圖6－1－8DS－38時間繼電器外形圖6－1－9DS－30系列時間繼電器延時閉合觸點、延時斷開觸點的圖形符號圖6－1－10DS－30系列時間繼電器內(nèi)部接線圖圖6－1－10DS－30系列時間繼電器內(nèi)部接線圖

時間繼電器的使用要點:

★在取下蓋子后,其內(nèi)部有插件,可將時間繼電器部分抽出,以便維修時間繼電器。

★使用者應(yīng)注意時間繼電器的額定工作方式,若將短時工作的時間繼電器用于線圈回路長期帶電的場合,則時間繼電器線圈易過熱而損壞。因此,長期工作的時間繼電器,應(yīng)有外附電阻,使用時,應(yīng)按內(nèi)部接線圖,將Rf正確接入。Rf為長期工作制時間繼電器的外附電阻。

(4)電磁式中間繼電器。

DZ－200系列中間繼電器用于各種保護(hù)和自動控制裝置中,以增加保護(hù)和控制回路的觸點數(shù)量和觸點容量。如DZY－200(DZL－200)系列工作電壓為直流電壓,DZJ－200系列

為交流電壓。

DZY、DZL、DZJ－200系列中間繼電器外形及背面視圖,如圖6－1－11所示,其內(nèi)部接線和圖形符號如圖6－1－12所示。圖6－1－11DZY、DZL、DZJ－200系列中間繼電器外形及背面視圖圖6－1－12DZY、DZL、DZJ－200系列中間繼電器內(nèi)部接線和圖形符號

中間繼電器的使用要點:

★在取下蓋子后,其內(nèi)部有插件,可將中間繼電器部分抽出,以便維修中間繼電器。

★使用中,注意工作電壓的極性和規(guī)格。

(5)電磁式信號繼電器。

信號繼電器用來標(biāo)志保護(hù)裝置的動作,并同時接通燈光和音響信號回路,發(fā)出保護(hù)動作信號。信號繼電器的文字符號為KS。

DX31、31A、31B型信號繼電器分為電壓或電流動作式繼電器,具有掉牌未復(fù)歸信號、機(jī)械保持、手動復(fù)歸功能。當(dāng)該信號繼電器線圈通電時,銜鐵被吸合,信號鈕彈出,同

時其常開觸點閉合,但該觸點需手動操作復(fù)歸。

DX－32A型信號繼電器分為電壓或電流動作式繼電器,具有燈光信號、電壓保持繞組、電氣復(fù)歸功能。DX－32A、J型和DX－32B、J型繼電器,以晶體管(發(fā)光二極管)作為

信號指示,當(dāng)工作線圈通電時,由于保持線圈的作用,觸點仍處在工作狀態(tài);當(dāng)保持線圈斷電時,繼電器則回到起始位置,指示燈滅(白色)。

DX－11型信號繼電器的結(jié)構(gòu)與中間繼電器相同,但多了信號牌和手動復(fù)歸旋鈕。當(dāng)信號繼電器動作時,信號牌失去支持而掉落,可以從外殼的玻璃小窗中看出紅色標(biāo)志(未掉牌前是白色的)。DX－11型信號繼電器具有電磁鐵、帶公共點的三個常開觸點、一個信號牌;DX－11B型信號繼電器具有電磁鐵、兩個常開觸點、一個信號牌。DX－11A型信號

繼電器為兩個常開觸點、一個信號牌;DX－11C型信號繼電器具有電磁鐵、一個常開觸點、一個常閉觸點、一個信號牌。

信號繼電器外形如圖6－1－13所示,圖形符號如圖6－1－14所示,DX－11型信號繼電器內(nèi)部接線如圖6－1－15所示,DX－30系列信號繼電器內(nèi)部接線如圖6－1－16所示。圖6－1－13信號繼電器外形圖6－1－14圖形符號圖6－1－15DX－11型信號繼電器內(nèi)部接線圖圖6－1－16DX－30系列信號繼電器內(nèi)部接線圖

(6)感應(yīng)式電流繼電器。

GL－10、GL－20系列反時限過流繼電器具有反時限特性,可應(yīng)用于高壓電動機(jī)、變壓器等主設(shè)備以及輸配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)回路中。當(dāng)主設(shè)備或輸配電系統(tǒng)出現(xiàn)過負(fù)荷、短路故障時,該繼電器能按預(yù)定的時限可靠動作或發(fā)出信號,切除故障部分,保證主設(shè)備及輸配電系統(tǒng)安全。

感應(yīng)式電流繼電器外形及圖形符號如圖6－1－17所示,感應(yīng)式電流繼電器內(nèi)部接線如圖6－1－18所示。圖6－1－17感應(yīng)式電流繼電器外形及圖形符號(先合后斷轉(zhuǎn)換觸點)圖6－1－18感應(yīng)式電流繼電器內(nèi)部接線圖

感應(yīng)式電流繼電器的使用要點:

★感應(yīng)式電流繼電器具有若干抽頭,用以調(diào)整感應(yīng)元件與電磁元件的動作電流。

★用倍流螺釘改變動鐵與導(dǎo)磁鐵之間的氣隙,調(diào)整電磁元件動作電流。

★感應(yīng)式電流繼電器具有調(diào)整感應(yīng)元件動作時間整定值的機(jī)構(gòu)及主觸點動作的信號

牌。用手旋轉(zhuǎn)返回機(jī)構(gòu),可使信號牌返回,并不需取下外殼。

★一般電力部門一旦完成動作電流的整定,電流繼電器表殼就鉛封。變電站運(yùn)行單位是不允許打開、調(diào)整的。

六、高壓進(jìn)線過流繼電保護(hù)原理

1.國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)

GB50062—1992《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,對3~66kV電力線路,應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。線路的相間短路保護(hù),主要采

用帶時限的過電流保護(hù)和瞬時動作的電流速斷保護(hù),但過電流保護(hù)的時限不大于0.5~0.7s時,可不裝設(shè)瞬動的電流速斷保護(hù)。

對可能經(jīng)常過負(fù)荷的電纜線路,還應(yīng)裝設(shè)線路的過負(fù)荷保護(hù),動作于信號;相間短路保護(hù)應(yīng)動作于斷路器的跳閘機(jī)構(gòu),使斷路器跳閘,切除短路故障部分。單相接地保護(hù),一般有兩種方式:絕緣監(jiān)視裝置,裝設(shè)在變配電所的高壓母線上,動作于信號。有選擇性的單相接地保護(hù)(零序電流保護(hù)),亦動作于信號,但當(dāng)危及人身和設(shè)備安全時,應(yīng)動作于跳閘機(jī)構(gòu)。

由于一般用戶的高壓線路不是很長,容量不是很大,因此其繼電保護(hù)裝置通常比較簡單。

2.繼電保護(hù)裝置的接線方式

保護(hù)裝置的接線方式是指啟動繼電器(電流繼電器)與電流互感器之間的連接方式。35kV及以下高壓線路的過電流保護(hù)裝置,通常采用如下接線方式:

(1)兩相兩繼電器式接線。

如圖6－1－19所示,這種接線當(dāng)一次電路發(fā)生三相短路或任意兩相短路時,至少有一個繼電器動作,從而使一次電路的高壓斷路器跳閘。

為了表征這種接線方式的繼電器電流IKA

與電流互感器二次電流I2

間的關(guān)系,特引入接線系數(shù)Kw:

在一次電路發(fā)生任何形式的相間短路時,Kw

=1,即保護(hù)靈敏度都相同。但B發(fā)生單相接地短路故障時,B相不能反映故障,此接線方式不起保護(hù)作用。為了彌補(bǔ)這種接線方

式的不足,線路還需裝設(shè)單相接地保護(hù)裝置。圖6－1－19兩相兩繼電器接線圖

(2)三相完全星形繼電器接線。

三相完全星形繼電器接線方式,又稱為三相三繼電器接線,如圖6－1－20所示。當(dāng)發(fā)生三相短路時,三相電流互感器二次側(cè)通入經(jīng)變換的短路電流,再分別通過三個電流繼電器線圈,使其動作。當(dāng)發(fā)生兩相短路時,與短路相對應(yīng)的兩相中的兩個電流互感器二次側(cè)通入經(jīng)變換的短路電流,并流入電流繼電器線圈,使其動作。當(dāng)發(fā)生單相短路時,只有短路相的電流互感器二次側(cè)通入經(jīng)變換的短路電流,并流入一個電流繼電器線圈,使其動作。圖6－1－20三相完全星形繼電器接線圖

3.帶時限過流保護(hù)

在變電站供配電系統(tǒng)中,當(dāng)線路發(fā)生短路故障時,繼電保護(hù)裝置動作,并以動作時間來保證選擇性。帶時限過流保護(hù)分為定時限和反時限過流保護(hù)兩種。

定時限過電流保護(hù):動作時間固定不變,與短路電流的大小無關(guān)。

反時限過電流保護(hù):動作時間與短路電流大小成反比例關(guān)系。

1)定時限過電流保護(hù)

兩相式定時限過電流保護(hù)電路如圖6－1－21所示。其中,圖6－1－21(a)為歸總式電路圖,圖中每個元件以整體形式繪出;圖6－1－21(b)為展開式電路圖,圖中每個元件的各部分按所屬回路分開來表示。圖6－1－21兩相式定時限過電流保護(hù)電路圖圖6－1－21兩相式定時限過電流保護(hù)電路圖

(1)動作電流的整定。

定時限過電流保護(hù)動作電流的整定必須滿足下面兩個條件:

①線路通過最大負(fù)荷電流(包括正常過負(fù)荷電流和尖峰電流)時保護(hù)裝置不應(yīng)啟動,動作電流必須躲過(大于)線路的最大負(fù)荷電流IL.max

,即

式中:Iop(1)為保護(hù)裝置一次動作電流;IL.max

為線路最大負(fù)荷電流,一般取(1.5~3)I30,I30為線路的計算電流。

②保護(hù)裝置的返回電流Ire應(yīng)該躲過線路的最大負(fù)荷電流IL.max,以保證保護(hù)裝置在外部故障部分切除后,能可靠地返回到原始位置,避免發(fā)生誤動作,即

式中:Ire(1)

為保護(hù)裝置一次返回電流。

為說明這一點,現(xiàn)以圖6－1－22為例說明。圖6－1－22線路過電流保護(hù)整定說明圖

設(shè)保護(hù)裝置的接線系數(shù)為Kw

,定時限過電流保護(hù)動作電流的整定公式為

式中:Krel為保護(hù)裝置的可靠系數(shù),對DL型繼電器可取1.2,對GL型繼電器可取1.3;Kw為保護(hù)裝置的接線系數(shù),對兩相兩繼電器接線為1;Ki

為電流互感器的變比;Krel為為保護(hù)裝置的返回系數(shù);IL.max

為線路的最大負(fù)荷電流(含尖峰電流),可取為(1.5~3)I30,I30為線路的計算電流。

(2)動作時限整定。

為了保證前后兩級保護(hù)裝置動作的選擇性,過電流保護(hù)裝置的動作時間(也稱動作時限),應(yīng)按“階梯原則”進(jìn)行整定。如圖6－1－22所示,前一級保護(hù)裝置的動作時限t1

應(yīng)比后一級保護(hù)裝置動作時限t2

要大一個時間級差Δt,即

(3)定時限過電流保護(hù)的靈敏度校驗。

根據(jù)式(6－1－1),靈敏系數(shù)Sp

=Ik.min/Iop(1)。對于線路過電流保護(hù),Ik.min

應(yīng)取被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流I(2)k.min,而Iop(1)=IopKi/Kw,所以有

若過電流保護(hù)作后備保護(hù),則保護(hù)靈敏度Sp

≥1.2。

若定時限過電流保護(hù)靈敏系數(shù)達(dá)不到上述要求時,可增設(shè)低電壓閉鎖裝置來提高靈敏度。

2)反時限過電流保護(hù)

反時限過電流保護(hù)是指保護(hù)裝置的動作時間與短路電流的大小成反比關(guān)系,短路電流越大,動作時間越短。

圖6－1－23為兩相式反時限過電流保護(hù)的原理接線圖,KA1、KA2為感應(yīng)型反時限過電流繼電器,繼電器本身動作帶有時限,并有動作及指示信號牌,所以回路不需要時間繼電器和信號繼電器。圖6－1－23兩相式反時限過電流保護(hù)的原理接線圖

3)定時限與反時限過電流保護(hù)的比較

(1)定時限過電流保護(hù)的優(yōu)點:動作時間較為準(zhǔn)確,容易整定,誤差小。其缺點:所用繼電器的數(shù)目比較多,因此接線較為復(fù)雜,需直流操作電源,投資較大。此外,靠近電源處定時限過電流保護(hù)動作時間較長,而此時的短路電流又較大,故對設(shè)備的危害較大。

(2)反時限過電流保護(hù)的優(yōu)點:繼電器的數(shù)量大為減少,故其接線簡單,只用一套感應(yīng)型繼電器就可實現(xiàn)不帶時限的電流速斷保護(hù)和帶時限的過電流保護(hù)。由于感應(yīng)型繼電器觸點容量大,因此可直接接通斷路器的跳閘線圈,而且適于交流操作。其缺點是:動作時間的整定和配合比較麻煩,而且誤差較大。

4.電流速斷保護(hù)

1)裝設(shè)速斷保護(hù)的原因

帶時限的過電流保護(hù)越靠近電源處,動作時限越長,短路電流越大,對電力系統(tǒng)危害越嚴(yán)重。國家規(guī)定,當(dāng)過電流保護(hù)的動作時限超過0.5~0.7s時,應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。

電流速斷保護(hù)分為無時限電流速斷保護(hù)和限時電流速斷保護(hù)兩種。

2)無時限電流速斷保護(hù)

(1)無時限電流速斷保護(hù)的組成。

無時限電流速斷保護(hù),又稱為瞬時電流速斷保護(hù),也稱為第Ⅰ段電流保護(hù)。對于采用DL型電流繼電器的電力系統(tǒng),無時限電流速斷保護(hù)電路的組成是將定時限過流保護(hù)中的時間繼電器去掉,其余電路組成同定時限過流保護(hù)電路。一般線路采用兩相兩繼電器接線方式。

(2)速斷電流的整定。

電流速斷保護(hù)的速斷動作電流Iqb應(yīng)大于所保護(hù)線路末端的最大三相短路電流Ik.max。

通過調(diào)節(jié)保護(hù)電路速斷電流繼電器的動作電流,就可以實現(xiàn)速斷動作電流的整定。

速斷電流Iqb的整定公式為

式中:Krel

為保護(hù)裝置的可靠系數(shù),對DL型繼電器可取1.2~1.3,對GL型繼電器可取1.4~1.5;Kw

為保護(hù)裝置的接線系數(shù),對兩相兩繼電器接線系數(shù)為1;Ki為電流互感器的

變比;Ik.max為線路末端最大三相短路電流。

(3)電流速斷保護(hù)原理。

因為電流速斷保護(hù)動作電流Iqb應(yīng)躲過所保護(hù)線路WL末端的三相短路電流Ik.max,所以,在線路WL的末端上有一段不保護(hù)區(qū)域,稱為死區(qū)。電流速斷保護(hù)區(qū)與死區(qū)分析如圖

6－1－24所示。

由此可以看出,無時限電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長,有一段不保護(hù)區(qū)———死區(qū)。電流速斷保護(hù)雖然短路時動作快,但在保護(hù)線路末端區(qū)域有不保護(hù)區(qū),因此,無時限電流速斷保護(hù)在線路保護(hù)中不能保護(hù)線路全長,不能單獨使用。圖6－1－24電流速斷保護(hù)保護(hù)區(qū)與死區(qū)分析

3)限時電流速斷保護(hù)

為了彌補(bǔ)無時限電流速斷保護(hù)在線路保護(hù)中不能保護(hù)線路全長的問題,線路保護(hù)裝置還必須裝設(shè)一段帶時限電流速斷保護(hù)裝置,以切除在無時限電流速斷保護(hù)死區(qū)的短路故障。這種帶一定延時、用于解決無時限電流速斷保護(hù)線路末端死區(qū)問題的保護(hù)裝置,稱為限時電流速斷保護(hù)(也稱為第II段電流保護(hù))。

(1)限時電流速斷保護(hù)的組成。

限時電流速斷保護(hù)裝置的原理接線圖與定時限過流保護(hù)相同,即與圖6－1－21電路圖相同,但圖中的電流繼電器、時間繼電器的整定值不同。

(2)限時電流速斷保護(hù)的動作電流和時間整定。

限時電流速斷保護(hù)動作電流的整定分析圖,如圖6－1－25所示。Ⅰ為無時限電流速斷保護(hù),Ⅱ為限時電流速斷保護(hù),動作電流分別是Iqb(0)、Iqb(t)

。若某變電所線路WL1的限時電流速斷保護(hù)Ⅱ,要求其能保護(hù)線路WL1全長,則其保護(hù)范圍必須延長到線路WL2。為了滿足選擇性要求,又要動作時間快,其動作電流應(yīng)大于相鄰線路WL2的電流速斷動作

電流,這樣便能不超出相鄰線路的電流速斷保護(hù)范圍。因此,線路WL1限時電流速斷保護(hù)的動作電流應(yīng)為6－1－25限時電流速斷保護(hù)動作電流的整定分析圖

因此,線路WL1限時電流速斷保護(hù)的動作電流應(yīng)為

(3)靈敏度校驗。

為了保護(hù)線路全長,限時電流速斷保護(hù)必須工作在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,其線路末端發(fā)生兩相短路時,靈敏度不小于1.25,即

當(dāng)靈敏度不滿足要求時,可以降低動作電流,且動作電流應(yīng)躲過臨近下一級線路限時電流速斷保護(hù)的動作電流。為了保證選擇性,動作時限要比臨近下一級線路的限時電流速

斷保護(hù)的動作時限長一個Δt。

4)三段式電流保護(hù)

三段式電流保護(hù)是指無時限電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)、定時限過流保護(hù)相配合,組成一套完整的三段式電流保護(hù)。無時限電流速斷保護(hù)作為第Ⅰ段電流保護(hù),但它只

能保護(hù)線路的一部分,限時電流速斷保護(hù)作為第Ⅱ段電流保護(hù),雖能保護(hù)全長,但不能作為下一段線路的后備保護(hù)和本線路的后備保護(hù)。由此可見,無時限電流速斷保護(hù)(第Ⅰ段電流保護(hù))、限時電流速斷保護(hù)(第Ⅱ段電流保護(hù))構(gòu)成線路的主保護(hù),而定時限過流保護(hù)可以作為第Ⅲ段電流保護(hù),以實現(xiàn)本線路的近后備和下一線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。

5)兩段式電流保護(hù)(無時限電流速斷、定時限過流保護(hù))的電路原理分析

無時限電流速斷與定時限配合使用電路如圖6－1－26所示。

同理,若在速斷保護(hù)死區(qū)內(nèi)發(fā)生兩相短路,請自行分析上述電路的控制原理。圖6－1－26無時限電流速斷與定時限過流保護(hù)配合使用電路圖

歸納總結(jié):

★無時限電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長,有一段不保護(hù)區(qū)域———死區(qū)。

★無時限電流速斷保護(hù)不能單獨使用,必須與限時電流速斷保護(hù)配合使用。在速斷保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生的三相短路,以無時限電流速斷保護(hù)(第Ⅰ段電流保護(hù))作為主保護(hù);在速斷保

護(hù)死區(qū)內(nèi)發(fā)生的三相短路,以帶延時的限時電流速斷保護(hù)(第Ⅱ段電流保護(hù))為主保護(hù)。無時限電流速斷保護(hù)(第Ⅰ段電流保護(hù))、限時電流速斷保護(hù)(第Ⅱ段電流保護(hù))構(gòu)成線路的主保護(hù)。

★當(dāng)本級線路(或下一級)無時限電流速斷保護(hù)(第Ⅰ段電流保護(hù))動作失靈時,由定限時電流速斷保護(hù)(第Ⅱ段電流保護(hù))作為其后備保護(hù)。

訓(xùn)練項目7高壓線路過流保護(hù)電路的接線與調(diào)試

一、項目描述(1)如圖7－1、圖7－2所示,在供配電實操系統(tǒng)上,根據(jù)模擬負(fù)載給定值,完成高壓進(jìn)線柜定時限、速斷過流保護(hù)電路的實操訓(xùn)練,并觀測電流繼電器、時間繼電器、信號繼電器及中央信號屏的動作現(xiàn)象,記錄動作電流與動作時限值。圖7－1定時限過流保護(hù)電路圖7－2電流速斷與定時限配合的兩段過流保護(hù)電路

(2)在繼電保護(hù)綜合實訓(xùn)設(shè)備上,根據(jù)圖7－1、圖7－2所示的電路圖,完成接線、動作參數(shù)的整定與調(diào)試任務(wù),并記錄動作電流與動作時限值。

(3)完成訓(xùn)練項目的自我評價與總結(jié)報告。

二、教學(xué)目標(biāo)

(1)能夠識讀定時限過流保護(hù)原理圖、電流速斷與定時限配合的兩段過流保護(hù)原理圖。

(2)能夠認(rèn)識高壓開關(guān)柜過流保護(hù)電路的實物器件。

(3)能夠看圖接線、調(diào)試,調(diào)整過流保護(hù)動作參數(shù),并能排查故障。

(4)具備團(tuán)結(jié)協(xié)作精神與語言表達(dá)能力。

三、學(xué)時與教學(xué)實施

4學(xué)時;教學(xué)采用教、實操、做一體,學(xué)生分小組展開動手實踐教學(xué)過程。

四、訓(xùn)練設(shè)備

兩段過流保護(hù)電路所需元件組裝模塊、供配電實訓(xùn)裝置、電源總控柜、直流屏控制裝置、繼電保護(hù)校驗儀、模擬斷路器、負(fù)載柜等。

五、項目評價標(biāo)準(zhǔn)

任務(wù)6-2電壓互感器柜(PT柜)絕緣監(jiān)測電路的接線與調(diào)試

一、電壓互感器(PT)柜器件的認(rèn)識與PT柜的作用

(1)圖6－2－1(a)、圖6－2－1(b)分別是固定式開關(guān)柜和手車式開關(guān)柜,圖中的4#PT柜為電壓互感器(PT)柜。請用前面所學(xué)知識,回答PT柜中有哪些高壓器件?有何作用?圖6－2－1電壓互感器(PT)柜的認(rèn)識圖

(2)電壓互感器是何種方式接線?

通過思考,圖6－2－1(a)中有:高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器、電壓互感器、避雷器和帶電顯示器。

圖6－2－1(b)中有:高壓熔斷器、電壓互感器、避雷器和帶電顯示器。

電壓互感器二次接線采用Y0/Y0

/開口三角形方式,其二次回路所接電路為絕緣監(jiān)視電路。當(dāng)電纜線或架空線路發(fā)生單相接地故障時,變電室的電壓互感器(PT)柜中裝設(shè)的絕

緣監(jiān)視電路動作,只發(fā)出報警信號,高壓斷路器不跳閘;同時PT柜還監(jiān)測運(yùn)行線路的電壓。這就是PT柜的作用。

二、電力系統(tǒng)中性點的運(yùn)行方式及特點

電力系統(tǒng)的中性點是指星形接線的發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點。電力系統(tǒng)中性點有三種運(yùn)行方式:中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈或阻抗接地、中性點直接接地,如圖6－2－2

所示。圖6－2－2電力系統(tǒng)運(yùn)行方式

中性點不接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)消弧線圈或阻抗接地系統(tǒng),總稱為小電流接地系統(tǒng)。中性點直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。中性點運(yùn)行方式的不同選擇,取決于發(fā)生單相接地故障時的電力系統(tǒng)供電的可靠性和線路上電氣設(shè)備的絕緣要求。

1.中性點不接地電力系統(tǒng)

1)系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況

在中性點不接地電力系統(tǒng)中,若高壓線路采用架空線路輸電,由于三相線路的相與相之間、相與地之間存在著分布電容,相與相之間的分布電容可忽略不計,則每一相與地的

分布電容分析時可視為相等,每一相對地分布電容可以用集中電容C來表示,如圖6－2－3所示。圖6－2－3中性點不接地電力系統(tǒng)

XC為相對地電容的容抗,則

即相對地電容電流也對稱,故沒有電流在大地中流動。

2)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障

假設(shè)C相發(fā)生接地故障,如圖6－2－4所示。圖6－2－4發(fā)生單相接地故障的中性點不接地系統(tǒng)

可得到下列結(jié)論:

(1)當(dāng)發(fā)生C相單相接地故障時,故障相對地電壓為0,正常相對地電壓升為線電壓。

(2)相對地電壓不對稱,即

(3)相對地的電容電流也不對稱,有單相接地電流在大地中流動。

工程中,單相接地電容電流?IC

通常用經(jīng)驗公式來計算:

式中:IC為單相接地電容電流,單位為A;UN

為電網(wǎng)額定電壓,單位為kV;LJK為與UN

連接的架空線的長度,單位為km;LDL為與UN

連接的電纜線的長度,單位為km。

上述系統(tǒng),雖然發(fā)生單相接地故障,但線路的三相電壓沒有改變,屬于正常的輸電電壓。因此,不影響三相電路的正常輸電和電能的使用。所以電力系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng),發(fā)生單相接地故障時,不需要停電,且高壓斷路器也不需要跳閘。

為了監(jiān)控單相接地故障,使變電站的值班人員及時發(fā)現(xiàn)和處理接地故障,中性點不接地電力系統(tǒng),還需要裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置或單相接地保護(hù)裝置,絕緣監(jiān)測裝置動作于報警,單相接地保護(hù)裝置動作于高壓斷路器跳閘,切除故障。

中性點不接地電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式適用于10kV系統(tǒng)、部分35kV系統(tǒng)。

2.中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)

1)中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)的適用條件

當(dāng)10kV系統(tǒng)中單相接地電容電流大于30A,35kV系統(tǒng)中單相接地電容電流大于10A時,可采用中性點經(jīng)消弧線圈或阻抗接地方式。

2)消弧線圈的消弧原理

消弧線圈是一個可調(diào)的鐵芯電感線圈,阻值很小,感抗很大。中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)如圖6－2－5所示。圖6－2－5中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)

3)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時的電壓

中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)同中性點不接地電力系統(tǒng)。

故障相對地電壓為零;另兩相對地電壓升高為線電壓(3倍的相電壓);線路的三個線電壓不變;電力運(yùn)行規(guī)程規(guī)定可運(yùn)行2個小時;工程上計算單相接地電容電流也同中性點不接地電力系統(tǒng)。

4)系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況

系統(tǒng)正常運(yùn)行時,由于三相系統(tǒng)是對稱的,三相電流也是對稱的,即

故中性點電流為零,消弧線圈中沒有電流流過(相當(dāng)于中性點不接地電力系統(tǒng))。

相對地電壓也對稱,即

3.中性點直接接地電力系統(tǒng)

1)中性點直接接地電力系統(tǒng)的適用條件

110kV及以上高壓、超高壓(330kV及以上,1000kV以下)電力系統(tǒng)中性點采用直接接地方式;220V/380V低壓配電系統(tǒng)也可采用中性點直接接地方式。

2)中性點直接接地電力系統(tǒng)

中性點直接接地電力系統(tǒng)如圖6－2－6所示。圖6－2－6中性點直接接地電力系統(tǒng)

3)220V/380V低壓配電系統(tǒng)中性點接地形式

220V/380V低壓配電系統(tǒng)中性點接地形式分為TN、TT、IT系統(tǒng)。

(1)TN系統(tǒng)。

TN系統(tǒng)是220V/380V低壓配電系統(tǒng)電源中性點直接接地、設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與電源中性點直接電氣連接的系統(tǒng),這種系統(tǒng)也稱作接零保護(hù)系統(tǒng)。TN系統(tǒng)引出中性線(N

線)、保護(hù)線(PE線)或保護(hù)中性線(PEN線),屬于低壓三相四線制(三相五線制)配電系統(tǒng),它是我國低壓配電系統(tǒng)廣泛采用的運(yùn)行方式。通常將電源中性點的接地叫做工作接地,而設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的接地叫做保護(hù)接地。

在TN系統(tǒng)中,當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生(相與金屬外殼接地)單相接地故障時,會形成單相短路回路,使得低壓保護(hù)裝置動作,切除故障,防止人身觸電事故發(fā)生。

TN系統(tǒng)又分為TNC、TNS、TNCS系統(tǒng)。低壓配電TN系統(tǒng)如圖6－2－7所示。

保護(hù)線(PE線):也就是我們所說的地線,用于將電氣裝置外露導(dǎo)電部分接地的導(dǎo)體。

我國規(guī)定PE線為綠黃相間雙色線。

中性線(N線):發(fā)電機(jī)、變壓器等電源的繞組作星形連接,并從繞組的中性點引出的線。圖6－2－7低壓配電TN系統(tǒng)圖6－2－7低壓配電TN系統(tǒng)圖6－2－7低壓配電TN系統(tǒng)

保護(hù)中性線(PEN線):具有PE線和N線作用,即保護(hù)接零。PEN線,我國通稱零線。

①TNC系統(tǒng)。TNC系統(tǒng)如圖627(a)所示。這個系統(tǒng)的N線和PE線合用一根導(dǎo)線———保護(hù)中性線(PEN線)。所有設(shè)備外露可導(dǎo)部分(如金屬外殼)均與PEN線連接,當(dāng)三相負(fù)荷不平衡或只有單相用電設(shè)備時,PEN線有不平衡電流通過。

TNC系統(tǒng)特點如下:

※當(dāng)設(shè)備外殼帶電時,接零保護(hù)系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流,即產(chǎn)生單相對地短路故障,此時熔絲會熔斷或自動開關(guān)跳閘,從而使故障設(shè)備斷電,保證系統(tǒng)的安全。

※若三相負(fù)載不平衡,工作零線上有不平衡電流,則與保護(hù)線所連接的電器設(shè)備金屬外殼有一定的電壓。

※TNC系統(tǒng)只適用于三相負(fù)載基本平衡的情況。

②TNS系統(tǒng)。TN－S系統(tǒng)如圖6－2－7(b)所示。這個系統(tǒng)所有用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分可通過公共的PE線連接到電源中性點,與系統(tǒng)中性點共用接地體,而不是連接到

自己專用的接地體。TN－S系統(tǒng)的最大特征是N線與PE線在系統(tǒng)中性點分開后,不能再有任何電氣連接。

TN－S系統(tǒng)特點如下:

※系統(tǒng)正常運(yùn)行時,專用保護(hù)線(PE線)上沒有電流,對接在PE線上的其他用電設(shè)備不會產(chǎn)生電磁干擾。由于PE線對地沒有電壓,電氣設(shè)備金屬外殼的接零保護(hù)是接在專用

的保護(hù)線(PE線)上,因此安全可靠。

※工作零線(中性點接地,稱為工作零線)上有不平衡電流,N線斷線也不會影響PE線的作用,工作零線只用作單相照明負(fù)載回路。

※TNS系統(tǒng)供電干線上可以安裝漏電保護(hù)器。若設(shè)備發(fā)生一相外殼故障(單相接地),則PE線的其他設(shè)備外露可導(dǎo)部分帶電,裝設(shè)的漏電保護(hù)器動作,從而切除故障。

③TNC－S系統(tǒng)。TNC－S系統(tǒng)如圖6－2－7(c)所示。這種系統(tǒng)前面為TN－C系統(tǒng),后面為TN－S系統(tǒng),它兼有TN－C系統(tǒng)和TN－S系統(tǒng)的優(yōu)點。在建筑施工臨時供電

中,如果前部分是TN－C方式供電,而施工規(guī)范規(guī)定,施工現(xiàn)場必須采用TN－S方式供電系統(tǒng),則可以在虛線后段采用施工用電配電箱分出PE線。

TN－C－S系統(tǒng)特點如下:

※兼有TN－C系統(tǒng)和TN－S系統(tǒng)的優(yōu)點。

※適用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差、無電磁干擾的數(shù)據(jù)處理或精密檢測設(shè)備的場所。

(2)TT系統(tǒng)。

低壓配電TT系統(tǒng)如圖6－2－8所示。TT系統(tǒng)也屬于中性點直接接地系統(tǒng),即電源中性點直接接地、用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分都有各自獨立的接地裝置,也可以若干設(shè)備共用一個接地裝置。圖6－2－8低壓配電TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)特點如下:

※共用接地線與工作零線沒有電的聯(lián)系。

※正常運(yùn)行時,工作零線可以有電流,而專用保護(hù)線(PE線)沒有電流。

※接地裝置耗用鋼材多、費料,投資大,因此TT系統(tǒng)難以推廣。

(3)IT系統(tǒng)。

IT系統(tǒng)如圖6－2－9所示。IT系統(tǒng)屬于中性點不接地系統(tǒng)或經(jīng)過阻抗接地,設(shè)備有各自獨立的保護(hù)接地裝置。該系統(tǒng)沒有中性線,不能接入相電壓為220V的單相用電設(shè)備。圖6－2－9低壓配電IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)特點如下:

※設(shè)備漏電,使設(shè)備外殼帶電,即發(fā)生單相接地故障時,漏電電流經(jīng)大地形成架路,線路的保護(hù)裝置不跳閘,但要發(fā)出報警信號。

※由于單相對地故障時的漏電流小,不會破壞電源電壓的平衡,故三相線電壓沒有受影響,380V線電壓設(shè)備可正常使用。因此,在供電距離不是很長時,IT系統(tǒng)比電源中性

點接地系統(tǒng)的供電可靠性高、安全性好。

※適用于對供電可靠性要求較高、易燃易爆危險的場所,如礦山、井下場所的供電。

三、PT柜單線接地絕緣監(jiān)測電路

1.故障案例

當(dāng)10kV小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,接地相對地電壓降為0,非接地相對地電壓升為線電壓。這樣在線路絕緣薄弱地方將引起擊穿,進(jìn)而造成相間短路,不利于安全運(yùn)行,因此裝設(shè)絕緣監(jiān)測電路,做到故障提前預(yù)警與及時處理。

2.單相接地絕緣監(jiān)測電路的作用

單相接地絕緣監(jiān)測電路的作用,就是監(jiān)測系統(tǒng)相對地的絕緣狀況。當(dāng)發(fā)生單相接地故障,或電氣設(shè)備對地絕緣能力降低到一定值時,絕緣監(jiān)測電路發(fā)出預(yù)告信號,通知運(yùn)行值班人員采取措施,以保證安全運(yùn)行。

圖6－2－10(a)和圖6－2－10(b)所示分別為目前我國使用的固定式和手車式電壓互感器柜的兩種主接線圖。現(xiàn)以固定式PT柜中的電壓互感器二次接線為分析電路,圖6－2－11所示為單相接地絕緣監(jiān)測電路圖,TV為電壓互感器,其采用Y0/Y0/開口三角形接線方式。圖6－2－10電壓互感器柜(PT柜)圖6－2－11單相接地絕緣監(jiān)測電路圖

3.系統(tǒng)正常運(yùn)行

假設(shè)電源為中性點不接地系統(tǒng),若系統(tǒng)正常運(yùn)行,即無單相接地故障,從前面所學(xué)的中性點不接地系統(tǒng)可以得出:因為發(fā)電廠發(fā)出的電能是對稱的三相交流電,所以高壓線路一次

相電壓對稱,即

則電壓互感器二次側(cè)相電壓也對稱,即相電壓大小相等,其相量和為零,且相量互差120°。所以,

由此得出:

(1)相對地三個電壓表測量的電壓均相等;

(2)電壓互感器TV呈開口三角形連接的二次繞組線圈感應(yīng)出的相電壓的相量和為0,即過電壓繼電器線圈沒有電壓輸出(實際上存在不平衡電壓,只是電壓較

小),也就是開口三角形兩端電壓接近于零,所以過電壓繼電器不動作。三個電壓表PV指示為線路的相電壓。

4.高壓線路發(fā)生單相接地故障

當(dāng)高壓線路發(fā)生單相接地故障時,故障相對地電壓為零,其相對地電壓表指示為0;其他正常兩相對地電壓升高為線電壓,即升高為相電壓的倍,正常相對地電壓表顯示線電壓值。通過電壓表顯示值,就可以判斷出哪一相發(fā)生了單相接地故障,即若相電壓表指示為0相,則發(fā)生了單相接地故障。同時,由于發(fā)生了單相接地故障,高壓一次側(cè)相電壓不對稱,電

壓互感器的二次側(cè)感應(yīng)出的相電壓也不對稱,也產(chǎn)生一個不平衡電壓。故在開口三角形處會現(xiàn)出大約100V的零序電壓,使得過電壓繼電器KV動作,KV的常開觸點閉合,接通信號繼電器KS線圈,KS常開觸點閉合,接通報警的燈光和音響信號。

這種保護(hù)裝置雖然簡單,且能給出故障信號,但沒有選擇性,即不能指示哪一回線路發(fā)生故障,且故障線路只能采用依次斷開各回路的方法尋找。因此,這種監(jiān)視裝置只適用于出

線不多且允許短時停電的中小型變電所。

訓(xùn)練項目8電壓互感器柜(PT柜)絕緣監(jiān)測電路的接線與調(diào)試

一、項目描述(1)如圖8－1所示,在供配電實操系統(tǒng)4#屏上,通過模擬負(fù)載柜給定單相接地故障信號,觀察4#屏PT柜的絕緣監(jiān)測電路動作原理與現(xiàn)象,記錄相對地電壓表指示值。(2)在繼電保護(hù)綜合實訓(xùn)設(shè)備上,根據(jù)圖8－1所示電路圖,完成接線與調(diào)試任務(wù)。(3)完成訓(xùn)練項目的自我評價與總結(jié)報告。圖8－1PT柜絕緣監(jiān)測電路的繼電保護(hù)電氣控制原理圖

二、教學(xué)目標(biāo)

(1)能夠識讀PT柜絕緣監(jiān)測電路的繼電保護(hù)電氣控制原理圖,并判斷接地相。

(2)能夠識別PT柜絕緣監(jiān)測電路的元器件。

(3)當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,具有絕緣監(jiān)測電路動作原理分析能力。

(4)能夠看圖正確接線并調(diào)試,且具備排查故障能力。

(5)具備團(tuán)結(jié)協(xié)作精神與語言表達(dá)能力。

三、學(xué)時與教學(xué)實施

2學(xué)時;教學(xué)采用教、實操、做一體,學(xué)生分小組展開動手實踐教學(xué)。

四、訓(xùn)練設(shè)備

絕緣監(jiān)測電路所需元件組裝模塊、供配電實訓(xùn)裝置、電源總控柜、直流屏控制裝置、繼電保護(hù)校驗儀、模擬斷路器、負(fù)載柜等。

五、項目評價標(biāo)準(zhǔn)

任務(wù)6－3計量柜的電氣測量儀表

一、變配電裝置電氣測量儀表的配置根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定,供電系統(tǒng)變配電裝置中各部分儀表的配置要求如下:(1)工廠的電源進(jìn)線上,必須裝設(shè)計費的有功電能表和無功電能表,并采用全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電能計量柜。為了解負(fù)荷電流,進(jìn)線上還應(yīng)裝設(shè)一個電流表。

(2)配電所的每段母線上,必須裝設(shè)電壓表測量電壓。在中性點非有效接地的系統(tǒng)中,各段母線上還應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置。

(3)在高壓配電線路上,應(yīng)裝設(shè)一個電流表。如需電能計量,還應(yīng)裝設(shè)一個三相有功電能表、一個三相無功電能表,如圖6－3－1所示。

(4)降壓變壓器高、低壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)電流表,高壓側(cè)還應(yīng)裝設(shè)有功電能表和無功電能表各一個。低壓側(cè)若為三相四線制,則各相都應(yīng)裝設(shè)電流表。

(5)低壓配電線路分為平衡的三相動力配電和照明不平衡配電線路。若是三相平衡的低壓動力線路,則應(yīng)裝設(shè)一個電流表和一個單相有功電能表,電能表的總計要按照實際單

相顯示計度的3倍進(jìn)行計算。若為低壓照明或三相不平衡負(fù)荷的線路,則應(yīng)裝設(shè)三個電流表和一個三相四線有功電能表。

(6)并聯(lián)補(bǔ)償電容器回路,應(yīng)裝設(shè)三個電流表,實時監(jiān)控三相負(fù)荷是否平衡。

二、變電所高壓計量柜裝設(shè)電氣測量儀表

變電所計量柜分為電源進(jìn)線高壓計量柜和降壓變電所低壓側(cè)電能的計量。在工廠變電所電源進(jìn)線處要裝設(shè)計量柜,其作用是可作為三相有功和無功電能表的計費用。計量柜中

有一個三相有功電能表、一個無功電能表和一個電流表。

圖6－3－1(a)和圖6－3－1(b)分別為固定式、手車式高壓計量柜的一次和二次接線電路。手車式高壓計量柜計費有功和無功電能表裝在手車式高壓計量柜的上部繼電器室內(nèi),電壓互感器二次回路是通過手車上的二次插頭引至端子排,再接電能表的。圖6－3－110kV高壓線路電氣測量儀表電路圖圖6－3－110kV高壓線路電氣測量儀表電路圖

三、220V/380V照明線路裝設(shè)的電氣測量儀表

圖6－3－2所示為220V/380V照明線路測量儀表電路圖。若是三相平衡的低壓動力線路,則應(yīng)裝設(shè)一個電流表和一個單相有功電能表。電流表顯示低壓動力線路電流的變化

情況;單相有功電能表,顯示計量所耗用的電能情況,只是實際電能的總計要按照單相電能表實際顯示的計度3倍進(jìn)行合計。若為低壓照明或三相不平衡負(fù)荷的線路,則應(yīng)裝設(shè)三個電流表和一個三相四線有功電能表。三個電流表分別測試各相電流的變化情況;三相四線有功電能表顯示計量所耗用的電能情況。圖6－3－2220V/380V照明線路測量儀表電路圖

任務(wù)6－4零序電流保護(hù)

一、零序電流保護(hù)電路的組成1.零序電流保護(hù)電路的適用條件零序電流保護(hù)電路適用于監(jiān)視小接地電流系統(tǒng)的對地絕緣,它能從各條線路的接地保護(hù)信號中,準(zhǔn)確判斷出發(fā)生單相接地故障的線路,故稱為有選擇性的單相接地保護(hù)電路,又稱零序電流保護(hù),適用于高壓電纜出線較多的供電系統(tǒng),可以裝設(shè)在高壓進(jìn)線柜或出線柜中。圖6－4－1所示為高壓出線柜中零序電流保護(hù)電路圖。圖6－4－1高壓出線柜中零序電流保護(hù)電路圖

2.零序電流保護(hù)電路的組成

零序電流保護(hù)一般裝在高壓出線柜,且是電纜出線。零序電流保護(hù)電路是由零序電流繼電器KA及信號回路等組成的。零序電流互感器TA0為單匝穿心式電流互感器,安裝在

高壓開關(guān)柜下部電纜室電纜的進(jìn)出線位置,套在電纜頭下部即可,但要注意電纜頭的接地線,一定要和電纜一起穿過零序電流互感器后,再接地。圖6－4－2所示為電力電纜穿過零序電流互感器的接地方式。圖6－4－2電力電纜穿過零序電流互感器的接地方式

二、原理分析

在線路與電氣設(shè)備正常的情況下,三相電流平衡,其相量和等于零,因此,零序電流互感器的二次側(cè)繞組無信號輸出,零序電流繼電器KA不動作。

當(dāng)電纜線發(fā)生單相接地故障時,三相電流不平衡,其相量和不為零,即產(chǎn)生零序故障電流,使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通,零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)出接地零序電流,使零序電流繼電器KA動作,接通信號(或跳閘)回路,發(fā)出接地報警信號或跳閘。

零序電流保護(hù)電路可以與繼電保護(hù)裝置或信號配合使用,使保護(hù)裝置動作,實現(xiàn)保護(hù)或監(jiān)控。實際中,工廠變電所的高壓出線柜一般要裝設(shè)微機(jī)綜合保護(hù)裝置。通過設(shè)置微機(jī)綜合保護(hù)裝置的零序電流設(shè)定值,并用零序電流互感器采集零序電流,在人體觸電或者其他漏電情況下,三相電流不平衡,即其相量和不為零時,零序電流互感器有零序電流,若零序電流超過微機(jī)綜合保護(hù)設(shè)定值,則微機(jī)綜合保護(hù)動作于跳閘。

三、單相接地保護(hù)動作電流的整定

零序電流一般按照選擇性要求進(jìn)行整定,當(dāng)其他線路發(fā)生單相接地故障時,對于完好線路,其零序電流保護(hù)不能動作。所以,零序電流保護(hù)的動作電流,應(yīng)躲過其他線路上發(fā)生的單相接地,并在本線路上引起電容電流,即

式中:Iop(E)為零序電流保護(hù)的動作電流;IC

為其他線路發(fā)生單相接地時,在被保護(hù)線路上產(chǎn)生的電容電流;Krel為可靠系數(shù);Ki

為零序電流互感器的變流比。

若保護(hù)裝置不帶時限,則Krel為取4~5;若保護(hù)裝置帶時限,則Krel為取1.5~2,這時零序電流保護(hù)的動作時間應(yīng)比相間短路過流保護(hù)動作時間大一個Δt,以保證動作的選擇性。

四、單相接地保護(hù)的靈敏度

單相接地保護(hù)的靈敏度,應(yīng)通過被保護(hù)線路末端發(fā)生單相接地故障時流過接地線的不平衡電容電流來檢驗,即

式中:IC.Σ

和IC

均按照式(621)計算,L對IC.Σ

取該線路同一電壓級的有電聯(lián)系的所有線路總長度,而計算IC

時另取本線路的長度;Ki

為零序電流互感器的變流比;一般要求Sp

不低于1.5。

任務(wù)6－5變壓器保護(hù)柜的安裝、調(diào)試

一、變壓器裝設(shè)保護(hù)裝置的條件按照GB/T50062—2008規(guī)定,電壓為3~110kV,容量為63MV·A及以下的電力變壓器,應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置,具體有:

(1)氣體保護(hù)(瓦斯保護(hù)):它能反映(油浸式)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低,瞬時動作于信號或跳閘。容量為800kV·A及以上的油浸式變壓器,或容量在400kV·A及

以上的車間內(nèi)油浸式變壓器,按規(guī)定應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)(瓦斯保護(hù)),輕瓦斯動作于信號,重瓦斯動作于跳閘。

(2)縱差保護(hù):它能反映變壓器內(nèi)部匝間短路和繞組相間短路、變壓器引出線的相間短路、接地(相與外殼)短路,瞬時動作于跳閘。對于高壓側(cè)為35kV及以上的工廠總降變電所主變壓器,當(dāng)容量在10000kV·A及以上單臺運(yùn)行,或容量在6300kV·A及以上并列運(yùn)行時,應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。

(3)電流速斷、帶時限保護(hù):它能反映變壓器內(nèi)部故障和引出線的相間短路,瞬時動作于跳閘。對于高壓側(cè)為6~10kV的車間變電所主變壓器,一般裝設(shè)帶時限過流保護(hù),當(dāng)動作時間超過0.7s時,還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。對于高壓側(cè)35kV及以上的工廠總降變電所主變壓器,應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)、帶時限過流保護(hù)和瓦斯保護(hù)。

(4)過負(fù)荷保護(hù):它能反映過負(fù)荷而引起的過電流,一般作用于信號。對可能過負(fù)荷的變壓器還應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。

(5)零序電流保護(hù):110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng),需裝設(shè)零序電流保護(hù)。

二、工廠變電所變壓器保護(hù)柜一次接線

變壓器保護(hù)柜一次接線如圖6－5－1所示,圖6－5－1(a)中有高壓斷路器QF2、電流互感器TA1,實現(xiàn)變壓器高壓側(cè)相間短路保護(hù);避雷器FV實現(xiàn)過電壓保護(hù);接地刀D實

現(xiàn)檢修時接地保護(hù);零序電流互感器TA0實現(xiàn)單相接地保護(hù);帶電顯示器CG。圖6－5－1(b)電路保護(hù)設(shè)置與圖6－5－1(a)均一樣,只是多了個上隔離開關(guān)QS1。圖6－5－1變壓器保護(hù)柜一次接線圖

三、變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)

1.變壓器的過電流保護(hù)與動作參數(shù)的整定

變壓器過電流保護(hù)的組成和原理與電力線路的過電流保護(hù)完全相同。圖6－5－2所示為變壓器的定時限、電流速斷和過負(fù)荷保護(hù)電路圖,圖中繼電器均為電磁式繼電器,原理

分析同高壓線路過電流保護(hù)電路。圖6－5－2變壓器的定時限、電流速斷和過負(fù)荷保護(hù)電路圖

2.變壓器的電流速斷保護(hù)

當(dāng)變壓器的過電流保護(hù)動作時限大于0.5s時,必須裝設(shè)電流速斷保護(hù)。變壓器電流速斷保護(hù)的組成、原理分析也與電力線路的電流速斷保護(hù)完全相同。

變壓器電流速斷保護(hù)的動作電流(速斷電流)的整定計算公式,也與電力線路的電流速斷保護(hù)基本相同,只是Ik.max應(yīng)取低壓母線三相短路電流周期分量的有效值換算到高壓側(cè)的電流值,即變壓器電流速斷保護(hù)的動作電流按躲過低壓母線三相短路電流來整定。

變壓器速斷保護(hù)的靈敏度,按變壓器高壓側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時發(fā)生兩相短路的短路電流Ik

(2)來校驗,要求Sp≥1.5。

變壓器的電流速斷保護(hù),與電力線路的電流速斷保護(hù)一樣也有死區(qū)。彌補(bǔ)死區(qū)的措施,也是配備帶時限的過電流保護(hù)?？紤]到變壓器在空載投入或突然恢復(fù)電壓時將出現(xiàn)一個沖擊性的勵磁涌流,為避免速斷保護(hù)誤動作,可在速斷保護(hù)整定后,將變壓器空載試運(yùn)行若干次,以檢驗速斷保護(hù)是否會誤動作。根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)速斷保護(hù)的一次動作電流比變壓器的額定一次電流大2~3倍時,速斷保護(hù)一般能躲過勵磁涌流,不會誤動作。

3.變壓器的過負(fù)荷保護(hù)

變壓器的過負(fù)荷保護(hù)是用來反映變壓器正常運(yùn)行時出現(xiàn)的過負(fù)荷情況,只在變壓器確有過負(fù)荷可能的情況下才予以裝設(shè),一般動作于信號。若運(yùn)行中的變壓器過負(fù)荷,則過負(fù)荷繼電器KA5動作,常開觸點閉合,時間繼電器KT2的線圈得電,經(jīng)過延時,其常開延時觸點閉合,使得信號繼電器KS3上的線圈得電,接通過負(fù)荷報警電路,發(fā)過負(fù)荷報警信號。

變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動作電流按照躲過變壓器一次側(cè)額定電流IT.N1

來整定,其計算公式為

式中:Ki為電流互感器的電流比;動作時間一般取10~15s。

四、變壓器氣體保護(hù)(瓦斯保護(hù))

1.變壓器油箱內(nèi)部故障

變壓器油箱內(nèi)部故障有:

(1)繞組故障:繞組匝間短路、相間短路、相與外殼短路(變壓器油不絕緣)。

(2)鐵芯故障:硅鋼片之間短路。

(3)油箱故障:漏油、油不絕緣。

2.氣體保護(hù)

變壓器油箱內(nèi)部故障,會使變壓器溫度升高,其內(nèi)油膨脹,甚至沸騰,油分解會產(chǎn)生氣體,該氣體為瓦斯氣體;短路產(chǎn)生的電弧也將使絕緣材料分解,產(chǎn)生大量的氣體,這種氣體也稱為瓦斯氣體。故障程度越嚴(yán)重,產(chǎn)生的瓦斯氣體越多,氣體的流速也就越快,且氣流中還夾雜著變壓器油沖向油枕上部。氣體保護(hù)就是利用變壓器油受熱分解所產(chǎn)生的氣流和油流來動作的一種保護(hù)裝置。

氣體保護(hù)(瓦斯保護(hù))就是油浸式變壓器內(nèi)部故障的一種基本、靈敏的保護(hù),氣體保護(hù)的主要元件是氣體繼電器,它裝在變壓器的油箱和油枕之間的連通管上,如圖6－5－3所示。圖6－5－3氣體(瓦斯)繼電器在變壓器上的安裝圖

3.氣體保護(hù)原理

氣體保護(hù)包括輕瓦斯和重瓦斯保護(hù),它是用來反映變壓器油箱內(nèi)部各種短路及油面降低等故障的,輕瓦斯動作于信號,重瓦斯動作于高壓斷路器跳閘。氣體保護(hù)的主要元件是

瓦斯繼電器,其型號和種類較多?，F(xiàn)以EMB德國生產(chǎn)的雙浮子瓦斯繼電器來說明其動作原理,其外形圖如圖6－5－4所示,結(jié)構(gòu)圖如圖6－5－5所示。圖6－5－4法蘭盤和螺紋連接的雙浮子瓦斯繼電器外形圖圖6－5－5雙浮子瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)故障比較輕微時,產(chǎn)生的氣體比較少,這些氣體上升并匯集在瓦斯繼電器內(nèi)擠壓變壓器油,迫使瓦斯繼電器內(nèi)部油面下降,導(dǎo)致原漂浮于油面的上浮子1也隨之下降,通過

浮子的運(yùn)動,帶動上開關(guān)系統(tǒng)磁開關(guān)管3閉合,接通輕瓦斯報警電路。此時,下浮子不受影響,一定量的氣體可以通過連通管向油枕流動。這就是輕瓦斯動作情況,如圖6－5－6(a)所示。

當(dāng)變壓器油箱發(fā)生嚴(yán)重故障時,會在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體,形成快速而猛烈的上升氣流,變壓器油箱內(nèi)部的氣壓、油壓產(chǎn)生巨變,同時強(qiáng)大油流會沖擊瓦斯繼電器的擋板6,

擋板順著壓力氣流波的方向運(yùn)動,帶動下開關(guān)系統(tǒng)磁開關(guān)管3a閉合,接通跳閘回路。這就是重瓦斯動作情況,如圖6－5－6(b)所示。

當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部漏油時,先是上浮子1隨著油面下降,并通過上浮子的運(yùn)動,帶動上開關(guān)系統(tǒng)磁開關(guān)管3閉合,接通輕瓦斯報警電路;接著油面繼續(xù)下降,下浮子1a也隨之下降,通過下浮子的運(yùn)動,帶動下開關(guān)系統(tǒng)磁開關(guān)管3a閉合,接通跳閘回路。這就是漏油時的情況,如圖6－5－6(c)所示。圖6－5－6瓦斯繼電器動作說明圖

瓦斯保護(hù)原理電路如圖6－5－7所示。若為輕瓦斯故障,則瓦斯繼電器KG的上面觸點閉合,接通輕瓦斯信號電路,發(fā)出輕瓦斯報警信號。若為重瓦斯故障,則瓦斯繼電器KG

的下面觸點閉合,控制回路為:直流控制電源的正極“+”———信號繼電器KS———連接片XB———中間繼電器KM———負(fù)極“—”,這樣信號繼電器KS得電,其常開觸點閉合,接通重瓦斯報警電路,發(fā)出重瓦斯報警信號;同時中間繼電器KM的兩對常開觸點閉合,接通跳閘線圈YR1、YR2,使得變壓器兩側(cè)的高壓斷路器QF1、QF2跳閘。圖6－5－7瓦斯保護(hù)原理電路圖

4.變壓器低壓側(cè)的單相短路保護(hù)

低壓側(cè)裝設(shè)三相均帶過電流脫扣器的低壓斷路器,既作低壓側(cè)的主開關(guān),又用來保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和單相短路。這種措施在低壓配電保護(hù)電路中得到廣泛的應(yīng)用。

5.大電流接地系統(tǒng)零序電流保護(hù)

大電流接地系統(tǒng)零序電流保護(hù)電路,如圖6－5－8所示。圖6－5－8大電流接地系統(tǒng)零序電流保護(hù)電路

正常情況下,三相電流平衡,零序電流繼電器TA沒有電流通過,零序電流保護(hù)不動作。當(dāng)出現(xiàn)零序電流,且它大于保護(hù)的動作電流時,電流繼電器TA動作,經(jīng)時間繼電器KT延時后,使變壓器兩側(cè)的高壓斷路器斷開。

6.變壓器的縱差保護(hù)

前面主要介紹了變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù)。過電流保護(hù)的動作時限較長;電流速斷保護(hù)由于“死區(qū)”的影響使保護(hù)范圍受到限制;瓦斯保護(hù)只能反映變壓器內(nèi)部故障,不能反映變壓器絕緣套管和引出線的故障。

變壓器的縱差保護(hù)反映的是一、二次電流之差,它是一種動作迅速、靈敏性高的保護(hù)裝置,可作為大容量變壓器內(nèi)部發(fā)生繞組相間短路、繞組匝間短路,或高低壓引出線和絕

緣套管相間短路時最有效的保護(hù)措施。

1)變壓器縱差保護(hù)范圍

變壓器縱差保護(hù)單相電路圖如圖6－5－9所示,其縱差保護(hù)范圍為變壓器一、二次側(cè)所裝設(shè)的兩個電流互感器TA1、TA2之間的區(qū)域。圖6－5－9變壓器縱差保護(hù)單相電路圖

2)變壓器縱差保護(hù)工作原理

如圖6－5－9所示,將變壓器一、二次側(cè)的兩個電流互感器TA1、TA2的同極性串聯(lián)起來,使差動繼電器KD跨接在兩連線之間,于是流入差動繼電器的電流iKD=i1″-i2″,即為變壓器一、二次側(cè)電流互感器的二次電流之差。

(1)在變壓器正常運(yùn)行或縱差保護(hù)的保護(hù)區(qū)外k-1點發(fā)生短路時,電流互感器TA1、TA2的二次測電流分別為i1

″、i2″,流入差動繼電器KD的電流iKD=i1

″-i2″,若合理選擇電流互感器TA1、TA2的電流比,則可以使i1

″≈i2″,這樣流入差動繼電器KD的電流iKD=i1″-i2″≈0,因此差動繼電器KD不動作。

(2)在縱差保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)k-2點發(fā)生短路時,i2″=0,所以iKD=i1″,i1″為短路電流反映到電流互感器二次側(cè)的電流,此值較大,超過差動繼電器KD整定的動作電流值,使KD動作,然后通過出口中間繼電器KM,使高壓斷路器QF1、QF2同時跳閘,故障變壓器退出,切除短路故障部分,同時由信號繼電器發(fā)出信號。

五、小結(jié)

變壓器正常工作或保護(hù)區(qū)域之外故障時,流入差動繼電器的電流為兩個電流互感器的電流之差,若合理選擇兩側(cè)電流互感器的電流比,則該電流差數(shù)值很小,小于差動繼電器的動作電流,故差動繼電器不動作。在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障,流入差動繼電器的電流大于其動作電流,差動保護(hù)動作于跳閘。因此它不需要與相鄰元件的保護(hù)在整定值和動作時間上配合,可以構(gòu)成無延時速斷保護(hù),其保護(hù)范圍包括變壓器繞組內(nèi)部兩側(cè)絕緣套管和引出線上所出現(xiàn)的各種短路故障。

任務(wù)6－6高壓電動機(jī)保護(hù)柜的裝配與調(diào)試

一、高壓電動機(jī)保護(hù)裝設(shè)的條件高壓電動機(jī)保護(hù)裝設(shè)的條件有:(1)電動機(jī)定子繞組相間短路故障。(2)電動機(jī)定子繞組單相接地(碰殼)故障。(3)電動機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。(4)低電壓保護(hù)。

二、高壓電動機(jī)保護(hù)柜器件認(rèn)識

高壓電動機(jī)保護(hù)柜一次電路如圖6－6－1所示。圖6－6－1(a)為高壓電動機(jī)速斷保護(hù)一次接線。(b)圖為高壓電動機(jī)差動保護(hù)一次接線。圖6－6－1高壓電動機(jī)保護(hù)柜一次電路圖

三、高壓電動機(jī)速斷保護(hù)

高壓電動機(jī)速斷保護(hù)的兩相兩繼電器接線電路如圖6－6－2所示。原理分析同高壓線路的過流保護(hù)電路,不同的是電動機(jī)速斷保護(hù)沒有死區(qū),這是因為電動機(jī)速斷保護(hù)動作電流整定與高壓線路的不同。圖6－6－2電動機(jī)速斷保護(hù)的兩相兩繼電器接線電路

高壓電動機(jī)速斷保護(hù)的動作電流(速斷電流)Iqb,應(yīng)躲過電動機(jī)的最大啟動電流Ist.max

,整定計算的公式為．

式中:Krel為保護(hù)裝置的可靠系數(shù),采用DL型電流繼電器時取1.4~1.6;Kw為接線系數(shù),對于兩相兩繼電器接線取1;Ki為電流互感器的電流比。

電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗可按下式:

式中:I(2)k.min為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,電動機(jī)端子處的最小兩相短路電流。

四、高壓電動機(jī)差動保護(hù)

差動保護(hù)是反映高壓電動機(jī)繞組和引出線相間短路故障的,保護(hù)動作于高壓斷路器跳閘。差動保護(hù)作為主保護(hù),在10kV小接地電流系統(tǒng)中,常采用兩相兩繼電器式接線,其保護(hù)靈敏度較高;過流繼電器KA采用DL型電流繼電器,如圖6－6－3所示。圖6－6－3DL型電流繼電器組成高壓電動機(jī)差動保護(hù)電路

1.保護(hù)范圍

高壓電動機(jī)差動保護(hù)范圍是高壓電動機(jī)兩側(cè)的兩組電流互感器TA1、TA2與TA3、TA4之間的區(qū)域。當(dāng)保護(hù)區(qū)域發(fā)生高壓電動機(jī)外接端子、電動機(jī)繞組相間短路或單相接地故障時,差動保護(hù)將瞬時動作,使高壓斷路器QF跳閘。

2.保護(hù)原理分析

若高壓電動機(jī)正常運(yùn)行,由圖6－6－3可以看出,電流互感器TA1、TA3的二次側(cè)電流分別為i1、i3,均為正常電流,并且相等,即根據(jù)基爾霍夫電流定律,A相電流繼電器

KA1線圈的電流iKA1=i1-i3=0,所以,過電流繼電器KA1不動作。同理,接在C相差流回路的過電流繼電器KA2也不動作。

當(dāng)在保護(hù)區(qū)范圍內(nèi),假設(shè)A、B相發(fā)生短路故障,電流互感器TA3的二次側(cè)電流i3

=0,電流互感器TA1的二次側(cè)電流i1為兩相短路電流,則A相電流繼電器KA1線圈的電流iKA1=i1

-i3=i1

(故障電流)。由于故障電流i1較大,達(dá)到電流繼電器KA1的動作電流值,故KA1動作,KA1常開觸點閉合,接通中間繼電器KM線圈,KM的常開觸點閉合,接通信號繼電器KS線圈和跳閘線圈YR,KS的常開