《工廠供配電技術(shù)（第三版）》 課件 課題六　工廠供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

工廠供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置課題六任務(wù)1繼電保護(hù)的基本知識(shí)任務(wù)2基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的繼電保護(hù)

控制系統(tǒng)任務(wù)3工廠高壓線路的繼電保護(hù)任務(wù)4電力變壓器的繼電保護(hù)任務(wù)1繼電保護(hù)的基本知識(shí)任務(wù)目標(biāo)◆

掌握繼電保護(hù)裝置的任務(wù)和對(duì)繼電保護(hù)的基本要求?！?/p>

熟悉繼電保護(hù)裝置的組成、基本工作原理以及分類。任務(wù)引入繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置是二次回路的重要組成部分，作用是監(jiān)視一次系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)便能自動(dòng)進(jìn)行處理，并發(fā)出信號(hào)。在供配電系統(tǒng)中，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置對(duì)保證電力系統(tǒng)和工廠用電安全是十分重要的。一、繼電保護(hù)裝置的組成與工作原理1.組成繼電保護(hù)裝置的組成框圖如圖所示。相關(guān)知識(shí)繼電保護(hù)裝置的組成框圖（1）參數(shù)測(cè)量部分。參數(shù)測(cè)量部分測(cè)量被保護(hù)設(shè)備的某些運(yùn)行參數(shù)，與整定值進(jìn)行比較，以判斷被保護(hù)設(shè)備是否發(fā)生故障，保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。（2）邏輯處理部分。邏輯處理部分接受參數(shù)測(cè)量部分發(fā)來的信號(hào)后，按照預(yù)定的邏輯程序工作，進(jìn)行判斷，并將判斷的結(jié)果傳給動(dòng)作執(zhí)行部分。（3）動(dòng)作執(zhí)行部分。動(dòng)作執(zhí)行部分根據(jù)邏輯處理部分的結(jié)果，動(dòng)作于跳閘或發(fā)信號(hào)。2.基本工作原理系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一些參數(shù)與正常值相比較會(huì)發(fā)生變化。人們利用這些變化，制造了基于不同原理的繼電保護(hù)裝置。下面以下圖所示電路的過電流保護(hù)為例，說明繼電保護(hù)的基本工作原理，各元件的功能如下。線路過電流保護(hù)基本原理接線圖TA—電流互感器KA—電流繼電器KT—時(shí)間繼電器KS—信號(hào)繼電器YR—斷路器的跳閘線圈KM—中間繼電器（1）TA、KA構(gòu)成保護(hù)的參數(shù)測(cè)量部分，測(cè)量線路中的電流，反映線路的運(yùn)行狀態(tài)。正常運(yùn)行時(shí)，線路流過正常的負(fù)荷電流，KA不動(dòng)作；當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生短路（如K點(diǎn)短路）時(shí)，線路的電流

I1

突然增大，TA二次側(cè)的電流

I2

也隨之增大，當(dāng)

I2

大于KA整定值時(shí)，電流繼電器KA動(dòng)作，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)KT。（2）KT構(gòu)成保護(hù)的邏輯處理部分。時(shí)間繼電器KT啟動(dòng)后，經(jīng)預(yù)先設(shè)定的延時(shí)時(shí)間做出保護(hù)動(dòng)作的邏輯判斷，其延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，接通KS及YR的啟動(dòng)回路。（3）KS、YR構(gòu)成保護(hù)的動(dòng)作執(zhí)行部分。信號(hào)繼電器KS啟動(dòng)后發(fā)出信號(hào)，同時(shí)斷路器的跳閘線圈YR啟動(dòng)，使斷路器QF跳閘，將故障線路切除。二、繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)所謂繼電保護(hù)裝置，是指能反映系統(tǒng)中電氣設(shè)備的故障及不正常工作狀態(tài)，并能作用于斷路器跳閘或發(fā)信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。其基本任務(wù)如下。（1）系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能快速、自動(dòng)、有選擇性地作用，使斷路器跳閘，將故障部分切除，保證非故障部分的正常運(yùn)行，減小停電范圍。（2）系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，發(fā)出信號(hào)，提示運(yùn)行人員注意，以便采取措施。三、繼電保護(hù)裝置的分類繼電保護(hù)裝置種類很多，按不同的形式分有不同的類型。（1）按所反映的物理量分，有電流保護(hù)、電壓保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)、距離保護(hù)等。（2）按所反映的故障類型分，一般有相間短路保護(hù)和接地保護(hù)等。（3）按所保護(hù)的對(duì)象分，有輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)等。（4）按結(jié)構(gòu)形式及組成元件分，分為電磁型、晶體管型、集成電路型及計(jì)算機(jī)型四大類。（5）按操作電源的性質(zhì)分，分為直流操作電源型和交流操作電源型兩種。四、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求對(duì)繼電保護(hù)的基本要求，歸納起來主要有四個(gè)方面，即通常所說的“四性”——可靠性、速動(dòng)性、選擇性及靈敏性。1.可靠性可靠性是指繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作要可靠，包含兩方面的含義：當(dāng)被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可靠地動(dòng)作，不應(yīng)拒動(dòng)；當(dāng)被保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可靠地不動(dòng)作，不應(yīng)誤動(dòng)。否則，該動(dòng)作時(shí)拒動(dòng)，保護(hù)裝置如同虛設(shè)；不該動(dòng)作時(shí)誤動(dòng)，保護(hù)裝置本身非但起不到保護(hù)作用，反而成為事故的根源。2.速動(dòng)性速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作速度要快，即當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，為減小短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損害程度，及提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，應(yīng)以盡可能短的時(shí)間將故障部分切除。3.選擇性選擇性是指繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作是有選擇的，即只切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行，盡可能地減小停電范圍。4.靈敏性靈敏性是指繼電保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)不正常工作狀態(tài)或故障的反應(yīng)能力。靈敏性一般由靈敏系數(shù)

Ksen

來衡量，不同的繼電保護(hù)對(duì)靈敏系數(shù)的要求不同，校驗(yàn)的方法也不同。任務(wù)2基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的繼電保護(hù)控制系統(tǒng)任務(wù)目標(biāo)了解基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的繼電保護(hù)控制系統(tǒng)的基本概念。任務(wù)引入前面所討論的變配電所的二次回路應(yīng)當(dāng)屬于傳統(tǒng)的二次回路，在過去一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期，繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置一直是電力系統(tǒng)二次控制回路的主流，目前也仍然有工廠還在使用。但近年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，一種基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的繼電保護(hù)控制系統(tǒng)漸漸興起，已經(jīng)基本取代傳統(tǒng)的電磁繼電器控制方式的二次控制回路，成為目前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)控制的主要發(fā)展方向，由此技術(shù)制作的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)綜合控制儀得到了廣泛應(yīng)用。本任務(wù)將要了解基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的繼電保護(hù)控制系統(tǒng)。一、計(jì)算機(jī)二次回路專用監(jiān)控儀組成的二次回路控制系統(tǒng)概述由于技術(shù)的成熟和實(shí)際需求，各類變電站的自動(dòng)化管理和控制系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入智能化監(jiān)控管理時(shí)代。這類智能型變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)既是現(xiàn)代化電力用戶實(shí)施電力運(yùn)行科學(xué)管理的有力工具，也是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、信息化建設(shè)的重要組成部分。它具有高可靠性、高精度動(dòng)作整定、安全、經(jīng)濟(jì)、可擴(kuò)展等特點(diǎn)，可組成高、低壓供配電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)二次回路控制技術(shù)不僅有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)二次回路控制電路的不足，在功能上和技術(shù)上也有較大的發(fā)展和完善，將會(huì)在不遠(yuǎn)的將來完全取代傳統(tǒng)電磁繼電器控制方式。相關(guān)知識(shí)目前，此類產(chǎn)品大致可分為兩類，第一類是依托單片機(jī)技術(shù)的單元式監(jiān)控儀。這種單元式監(jiān)控儀一般不組成網(wǎng)絡(luò)，常用于單個(gè)開關(guān)柜的監(jiān)測(cè)與控制，能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與顯示，可取代傳統(tǒng)儀表，并具有設(shè)定、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、報(bào)警、繼電保護(hù)等功能。此類監(jiān)控儀也分兩種，一種是成品型，用于開關(guān)柜廠家制作計(jì)算機(jī)監(jiān)控儀型開關(guān)柜；另一種是改造型，用于傳統(tǒng)型開關(guān)柜的升級(jí)改造，其外形、安裝尺寸和安裝方式與一般傳統(tǒng)安裝式儀表相似，改裝非常方便。單元式監(jiān)控儀如圖所示。單元式監(jiān)控儀第二類是依托計(jì)算機(jī)的組合式監(jiān)控儀，由現(xiàn)場(chǎng)控制單元與上位計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，使用專門開發(fā)的電力組態(tài)軟件進(jìn)行控制與顯示，并可組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)路進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)控?，F(xiàn)在電力系統(tǒng)的大電網(wǎng)控制技術(shù)就屬于此類控制方式。組合式監(jiān)控儀如圖所示。組合式監(jiān)控儀二、計(jì)算機(jī)二次回路專用監(jiān)控儀的基本特點(diǎn)1.可靠性高一種計(jì)算機(jī)保護(hù)單元可以完成多種保護(hù)與監(jiān)測(cè)功能，代替了多種保護(hù)繼電器和測(cè)量?jī)x表，簡(jiǎn)化了開關(guān)柜與控制屏的接線，從而減少了相關(guān)設(shè)備的故障環(huán)節(jié)，提高了可靠性。2.精度高、速度快、功能多測(cè)量部分的數(shù)字化，大大提高了其精度。CPU運(yùn)算速度的提高，可以使各種事件以毫秒來計(jì)時(shí)。3.靈活性高通過軟件可以很方便地改變保護(hù)與控制特性，利用邏輯判斷實(shí)現(xiàn)各種互鎖，一種類型的硬件可利用不同的軟件，構(gòu)成不同類型的保護(hù)。4.維護(hù)調(diào)試方便硬件種類少，線路統(tǒng)一，外部接線簡(jiǎn)單，大大減少了維護(hù)工作量。保護(hù)調(diào)試與整定利用輸入按鍵或上位計(jì)算機(jī)下傳來進(jìn)行，調(diào)試簡(jiǎn)單方便。5.經(jīng)濟(jì)性好，性價(jià)比高計(jì)算機(jī)保護(hù)的多功能性，使變配電站測(cè)量、控制與保護(hù)部分的綜合造價(jià)降低。高可靠性與高速度可以減少停電時(shí)間，節(jié)省人力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)二次回路專用監(jiān)控儀組成的二次回路實(shí)例a）實(shí)例之一b）實(shí)例之二如圖所示為計(jì)算機(jī)二次回路專用監(jiān)控儀組成的二次回路實(shí)例。三、

電路介紹與控制原理分析從上圖可以看到以下幾點(diǎn)。（1）所有輸入信號(hào)均輸入控制器中進(jìn)行處理，排除了傳統(tǒng)過電流繼電器和時(shí)間繼電器以及相關(guān)連接電路，使電路簡(jiǎn)單明了且接線方便。

（2）該系統(tǒng)運(yùn)行中，實(shí)時(shí)監(jiān)控后的自動(dòng)控制信號(hào)和返回上位計(jì)算機(jī)的信號(hào)也由控制器的不同端子發(fā)出。

（3）“防跳”控制功能可以通過控制器的35、18端子處進(jìn)行檢測(cè)。

（4）斷路器的合閘操作，分為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)合閘操作和遠(yuǎn)端遙控合閘操作。（5）防誤合閘控制1）拆除具有遙控合閘操作功能的連接片，使控制器的27端子與接線端子X29斷開，可以防止遠(yuǎn)端的遙控誤送電。2）拆除控制器35、36端子之間的跳線，可以防止現(xiàn)場(chǎng)的手動(dòng)誤送電操作。3）取下合閘線圈回路的熔斷器FU1和FU2，可以斷開合閘線圈的供電電源，使得即便在KM吸合的狀態(tài)下也不能完成合閘操作。（6）斷路器跳閘操作，分為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)跳閘操作和遠(yuǎn)端遙控跳閘操作。（7）保護(hù)跳閘。斷路器的手動(dòng)跳閘和遠(yuǎn)端遙控跳閘都屬于在人的干預(yù)下的主動(dòng)跳閘操作，斷路器在發(fā)生事故時(shí)的跳閘稱為保護(hù)跳閘，而保護(hù)跳閘切斷故障線路或設(shè)備才是繼電保護(hù)的最根本的功能體現(xiàn)。任務(wù)3工廠高壓線路的繼電保護(hù)任務(wù)引入由于工廠內(nèi)的高壓供電線路不很長(zhǎng)，電壓等級(jí)為10kV，且多采用單側(cè)電源供電的放射式供電方式，因此，工廠高壓供電線路的繼電保護(hù)方式通常比較簡(jiǎn)單。根據(jù)國家繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)此應(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)。一、電流互感器和電流繼電器的接線方式

繼電器接入電路的方式有兩種，一種是將其線圈直接接到被保護(hù)元件的回路中，顯然在大容量、高電壓的系統(tǒng)中采用這種方式是不可以的，所以廣泛采用的是第二種方式，即繼電器接在互感器的二次側(cè)，如圖所示。相關(guān)知識(shí)電流互感器及過電流繼電器接線圖為了表征流過電流繼電器線圈的電流

IKA

與電流互感器二次電流

I2

之間的關(guān)系，引入接線系數(shù)

Kcon

的概念。接線系數(shù)是指流入電流繼電器線圈的電流與電流互感器二次電流的比值，即（6-2）1.三相完全星形接線三相完全星形接線如圖所示。這種接線方式又稱為三相三繼電器式接線。其接線的特點(diǎn)：三個(gè)電流繼電器的觸點(diǎn)并聯(lián)，其中任意一個(gè)電流繼電器動(dòng)作，都可啟動(dòng)整套保護(hù)裝置，所以此接線能反映各種類型的故障；電流互感器的二次電流與流入電流繼電器線圈的電流相等，即接線系數(shù)

Kcon=1，在一次回路發(fā)生任何類型的短路時(shí)，其保護(hù)的靈敏度都相同。三相完全星形接線2.兩相不完全星形接線兩相不完全星形接線也稱為兩相電流和接線，如圖所示。它由兩只電流互感器及兩只電流繼電器構(gòu)成，通常裝設(shè)在U相和W相上。兩相不完全星形接線a）電路圖b）矢量圖3.兩相電流差接線兩相電流差接線如圖所示。它由兩只電流互感器和一只電流繼電器構(gòu)成，所以這種接線方式又稱為兩相一繼電器式接線。兩相電流差接線a）電路圖b）矢量圖從上圖可以看出：這種接線方式流入電流繼電器的電流為兩只電流互感器二次電流的矢量差，即，在正常運(yùn)行和發(fā)生不同形式的故障時(shí)，流入電流繼電器的電流也有所不同。在對(duì)稱運(yùn)行和發(fā)生三相短路時(shí)，三相對(duì)稱短路，則各相電流遵循原向量規(guī)律，IKA=Iu=Iw，Kcon=，如下圖a所示。U、W兩相短路時(shí)，短路的兩相不遵循原向量關(guān)系，與

大小相等，方向相反，IKA=2Iu，則

Kcon=2，如下圖b所示。U、V或V、W兩相短路時(shí)，由于此時(shí)只測(cè)量了一相電流，因此

IKA=Iu

或

IKA=Iw，則

Kcon=1，如下圖c所示。兩相電流差接線在不同短路情況下電流矢量圖a）三相短路b）U、W相短路c）U、V相短路二、傳統(tǒng)繼電保護(hù)控制系統(tǒng)的過電流保護(hù)1.定時(shí)限過電流保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限由時(shí)間繼電器的整定時(shí)限決定，是固定不變的，與通過它的短路電流大小無關(guān)，故稱為定時(shí)限過電流保護(hù)。其原理接線圖如圖所示。它由電流繼電器KA1、KA2，時(shí)間繼電器KT，中間繼電器KM和信號(hào)繼電器KS組成。定時(shí)限過電流保護(hù)的原理接線圖（1）動(dòng)作電流的整定。定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流按躲過線路的最大負(fù)荷電流

IL·max

來整定，即（6-3）式中Kre———返回系數(shù)，取0.85；Krel———可靠系數(shù)，過電流保護(hù)通常取1.15~1.25；Iop———保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流互感器一次側(cè)的電流值，A；Ire———保護(hù)裝置返回時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流互感器一次側(cè)的電流值，A；IL·max———最大負(fù)荷電流，A?？紤]電流互感器的變流比

Ki

和接線系數(shù)

Kcon，得出電流繼電器的動(dòng)作電流為（6-4）式中Kcon———接線系數(shù);

Ki———電流互感器變流比;

Iop·k———電流繼電器的動(dòng)作電流。（2）動(dòng)作時(shí)限的整定。裝于單端電源供電線路的定時(shí)限過電流保護(hù)裝置，其動(dòng)作時(shí)限必須按選擇性的要求加以確定，即離電源較近的前一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比相鄰的離電源較遠(yuǎn)的后一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限要長(zhǎng)（一般長(zhǎng)一個(gè)時(shí)限級(jí)差Δt）。將各級(jí)保護(hù)的整定時(shí)限特性畫于圖中，好似一個(gè)階梯，這就是通常所說的階梯時(shí)限特性。過電流保護(hù)的整定值要求在線路出現(xiàn)最大負(fù)荷電流時(shí)，保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)；當(dāng)線路流過最小短路電流時(shí)，保護(hù)不應(yīng)拒動(dòng)。所以，必須對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行靈敏度的校驗(yàn)，過電流保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件為（6-5）式中Ik·min——保護(hù)區(qū)末端短路時(shí)，流入保護(hù)裝置的最小短路電流。一般取

最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時(shí)的短路電流

I（2）k·min；

如果過電流保護(hù)是作為相鄰線路的后備保護(hù)，其校驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在

相鄰線路的末端，其保護(hù)靈敏度

Ksen≥1.2即可。2.反時(shí)限過電流保護(hù)（1）原理接線圖。利用反時(shí)限電流繼電器構(gòu)成的過電流保護(hù)稱為反時(shí)限過電流保護(hù)。如圖所示為反時(shí)限過電流保護(hù)的原理接線圖。反時(shí)限過電流保護(hù)的原理接線圖（2）反時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限的整定1）其動(dòng)作電流的整定計(jì)算與定時(shí)限過電流保護(hù)相同。2）其動(dòng)作時(shí)限的整定同樣應(yīng)按“階梯原則”進(jìn)行，所不同的是由于感應(yīng)式電流繼電器的動(dòng)作時(shí)限與線路電流的大小有關(guān)，所以相鄰線路之間時(shí)限配合就比較復(fù)雜。3.定時(shí)限過電流保護(hù)與反時(shí)限過電流保護(hù)的比較定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)限整定簡(jiǎn)便，不會(huì)因短路電流小而使故障時(shí)間延長(zhǎng)，且在上、下級(jí)保護(hù)的選擇性上容易配合。它的缺點(diǎn)是所需繼電器數(shù)量較多，接線復(fù)雜，繼電器觸點(diǎn)容量較小，不能用交流操作電源。此外，越靠近電源處的保護(hù)裝置，其動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。反時(shí)限過電流保護(hù)裝置最突出的優(yōu)點(diǎn)是所需的繼電器數(shù)量少，接線簡(jiǎn)單，繼電器本身既是啟動(dòng)元件又是時(shí)間元件，且觸點(diǎn)容量大，可實(shí)現(xiàn)直接跳閘。前面兩種過電流保護(hù)的明顯缺點(diǎn)就是越靠近電源的線路過電流保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)，而短路電流則是越靠近電源越大，危害也更加嚴(yán)重。因此規(guī)程規(guī)定，在過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間超過0.5~0.7s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。三、電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限僅為繼電器本身的固有動(dòng)作時(shí)間，不必加延時(shí)。電流速斷保護(hù)的組成相當(dāng)于將定時(shí)限過電流保護(hù)抽去時(shí)間繼電器，其原理接線圖如圖所示。電流速斷保護(hù)原理接線圖電流速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，是靠動(dòng)作電流的整定來實(shí)現(xiàn)的。在被保護(hù)線路上發(fā)生短路時(shí)，流過保護(hù)裝置安裝處的短路電流值除了與短路點(diǎn)的位置有關(guān)外，還與該系統(tǒng)的運(yùn)行方式及故障類型有關(guān)。如圖中的曲線1及曲線2所示，線路WL1末端短路點(diǎn)K1與下一級(jí)線路首端短路點(diǎn)K2很近，實(shí)際上K1點(diǎn)的短路電流與K2點(diǎn)的短路電流幾乎相等。短路電流曲線及電流速斷的保護(hù)范圍因?yàn)榫€路有阻抗，當(dāng)以最大運(yùn)行方式下的三相短路電流

IKB·max

進(jìn)行整定時(shí)，從上圖看出，K2

點(diǎn)短路時(shí)達(dá)不到速斷保護(hù)的動(dòng)作值，所以

K2

點(diǎn)短路時(shí)系統(tǒng)的速斷保護(hù)不能動(dòng)作。這樣雖然有了選擇性，但對(duì)處于線路首端的保護(hù)裝置來說就不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)。雖然電流速斷保護(hù)簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速，但不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，以致在線路末端會(huì)出現(xiàn)一段不能保護(hù)的區(qū)域“死區(qū)”。四、單相接地保護(hù)單相接地是最常見的故障，而工廠10kV電網(wǎng)一般為小接地電流系統(tǒng)。為防止非故障相的對(duì)地絕緣擊穿而發(fā)展成兩相接地短路，造成線路停電，對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置或單相接地保護(hù)裝置，以便在發(fā)生一點(diǎn)接地故障后，及時(shí)發(fā)信號(hào)，提示運(yùn)行人員注意并采取相應(yīng)措施。1.絕緣監(jiān)察裝置利用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后會(huì)出現(xiàn)零序電壓這一特性，可裝設(shè)無選擇性的絕緣監(jiān)察裝置。在工廠變電所中，常采用三只三繞組單相電壓互感器或者一只三相五柱式電壓互感器接成如圖所示的電路。絕緣監(jiān)察裝置原理接線圖在上圖中，電壓互感器TV一次繞組中性點(diǎn)接地，二次側(cè)有兩個(gè)繞組，一組接成星形，其繞組上接有三只電壓表，以測(cè)量各相對(duì)地電壓；另一組二次繞組接成開口三角形，接入電壓繼電器。正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱，沒有零序電壓，電壓繼電器不動(dòng)作，三只電壓表讀數(shù)均為相電壓。2.零序電流保護(hù)單相接地保護(hù)是利用系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)所產(chǎn)生的零序電流來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于架空線路，一般采用由三個(gè)單相電流互感器同極性并聯(lián)構(gòu)成的零序電流濾過器。如圖所示，在正常運(yùn)行時(shí)，雖然三相不平衡也會(huì)有零序電流，但由于系統(tǒng)基本上是三相平衡的，出現(xiàn)小的不平衡時(shí)測(cè)出的零序電流也非常小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于整定值。發(fā)生三相對(duì)稱短路時(shí)，由于三相電流矢量的抵消作用，最終矢量和為零，即零序電流為零；發(fā)生相間短路時(shí)，短路的兩相電流大小相等方向相反，在電流互感器二次側(cè)也不會(huì)感應(yīng)出電流，即也測(cè)不到零序電流。零序電流濾過器的接線當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障相有較大的電流流入大地，系統(tǒng)越大，分布電容越大，接地電流就越大。此接地電流造成故障相與正常相之間有了較大的電流值的差異，而且這個(gè)接地電流對(duì)于測(cè)量裝置來說沒有相反的量與其抵消，于是就產(chǎn)生了較大的零序電流，在互感器二次側(cè)感應(yīng)出的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于整定值，使繼電器KA1動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)。對(duì)于電纜，都采用專門的零序電流互感器，套在電纜頭處。二次繞組繞在鐵心上，并接到過電流繼電器（零序電流繼電器）上，如圖所示。應(yīng)注意的是，電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器后接地，否則將會(huì)使保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)。電纜線路零序電流測(cè)量應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)如圖所示。零序電流互感器接線及保護(hù)原理示意圖1—零序電流互感器（其環(huán)形鐵心上繞二次繞組，環(huán)氧澆注）2—電纜3—接地線4—電纜頭KA0—零序電流繼電器TA—零序電流互感器電纜線路零序電流測(cè)量應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)4電力變壓器的繼電保護(hù)任務(wù)目標(biāo)◆

了解電力變壓器的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。◆

了解工廠變壓器繼電保護(hù)的配置和各種保護(hù)接線原理。任務(wù)引入電力變壓器是工廠供電系統(tǒng)的重要設(shè)備，一旦發(fā)生故障，會(huì)影響企業(yè)的供電及正常生產(chǎn)，所以必須裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的保護(hù)裝置。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，了解電力變壓器繼電保護(hù)的基本知識(shí)。一、變壓器的瓦斯保護(hù)1.瓦斯繼電器構(gòu)成瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器（又稱“氣體繼電器”），它安裝在變壓器油箱和油枕之間的連接管道中，如圖所示。為了使油箱內(nèi)的氣體都能順利地通過瓦斯繼電器而流向油枕，在安裝變壓器時(shí)，要求其頂蓋與水平面間有1%~1.5%的坡度，安裝瓦斯繼電器的連接管有2%~4%的坡度，均朝油枕的方向向上傾斜。這樣，當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，就可以防止由于氣泡積聚在變壓器的頂蓋內(nèi)，而影響瓦斯繼電器的正確動(dòng)作。相關(guān)知識(shí)瓦斯繼電器在變壓器上的安裝位置示意圖1—瓦斯繼電器2—油枕3—變壓器油箱4—連接管瓦斯繼電器主要有浮筒式和開口杯擋板式兩種結(jié)構(gòu)。浮筒式目前已淘汰，現(xiàn)在一般采用開口杯擋板式。如圖所示為FJ3-80型開口杯擋板式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)。FJ3-80型開口杯擋板式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)1—蓋2—容器3—上油杯4—永久磁鐵5—上動(dòng)觸點(diǎn)6—上靜觸點(diǎn)7—下油杯8—永久磁鐵9—下動(dòng)觸點(diǎn)10—下靜觸點(diǎn)11—支架12—下油杯平衡錘13—下油杯轉(zhuǎn)軸14—擋板15—上油杯平衡錘16—上油杯轉(zhuǎn)軸17—放氣閥18—接線盒2.瓦斯保護(hù)的接線如圖所示為變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，瓦斯繼電器KG的上觸點(diǎn)（1—2）閉合，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，KG的下觸點(diǎn)（3—4）閉合，經(jīng)中間繼電器KM作用于斷路器的跳閘線圈YR，使斷路器跳閘，同時(shí)KS發(fā)出跳閘信號(hào)。變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖二、變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù)如圖所示為變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù)原理接線圖。變壓器的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù)原理接線圖1.變壓器的過電流保護(hù)為了反映變壓器外部短路引起的過電流，并作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)，變壓器應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)。其動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限的整定計(jì)算原則均與線路過電流保護(hù)相同。2.變壓器的電流速斷保護(hù)對(duì)于中小容量變壓器，當(dāng)過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，用以快速反映油箱外部電源側(cè)