第六节工厂供电系统的保护

1、第六节第六节 工厂供电系统的保护工厂供电系统的保护一、一、 工厂供电系统中供电网络的保护工厂供电系统中供电网络的保护二、二、 工厂供电系统变压器及母线的保护工厂供电系统变压器及母线的保护三、三、 工厂供电系统中电动机的保护工厂供电系统中电动机的保护四、四、 工厂供电系统的备用电源自动投入与自动重合闸装置工厂供电系统的备用电源自动投入与自动重合闸装置五、五、 工厂供电系统中低压配电网络的保护工厂供电系统中低压配电网络的保护第六节第六节 工厂供电系统的保护工厂供电系统的保护 该供电系统的电源一般是该供电系统的电源一般是110kV110kV或是或是35kV35kV电压等级的输电线，电压等级的输电线，

2、从外部引接至厂区内的总降压变电所，降为从外部引接至厂区内的总降压变电所，降为10kV10kV的电压等级，的电压等级，再经工厂高压配电线路（架空线或电缆线）引到各个车间，经再经工厂高压配电线路（架空线或电缆线）引到各个车间，经车间变电所变换成车间变电所变换成380V380V或或220V220V的低电压，供车间的生产设备。的低电压，供车间的生产设备。工厂供电系统指的是一个厂区之内的供配电系统。工厂供电系统指的是一个厂区之内的供配电系统。一、一、 工厂供电系统中供电网络的保护工厂供电系统中供电网络的保护1.1 1.1 过电流保护过电流保护定时限过电流保护（电流定时限过电流保护（电流保护）保护）动作电

3、流整定：动作电流整定：动作时间整定：动作时间整定：其特点：动作电流小，灵敏度高；其特点：动作电流小，灵敏度高； 能保护本线路全长，作为本线路的近后备保护，能保护本线路全长，作为本线路的近后备保护， 也可以作为相邻线路的远后备保护；也可以作为相邻线路的远后备保护； 动作时限准确，整定简单，且与短路电流无关。动作时限准确，整定简单，且与短路电流无关。max.1LreastrelopIKKKIttt21反时限过电流保护反时限过电流保护QF1QF2QF3QF4t4t1=tpttt2t2Ik1.maxIk2.maxIk3.maxk1k2k2对于保护对于保护1 1：动作电流：动作电流：max.1 .Lre

4、astrelopIKKKI动作时间：动作时间：sttb01对于保护对于保护2 2：动作电流：动作电流：max.2 .LreastrelopIKKKI动作时间：动作时间：tttb2其特点：动作时限与短路电流大小有关，其特点：动作时限与短路电流大小有关， 并且短路电流越大动作时间越短，故障切除快；并且短路电流越大动作时间越短，故障切除快； 它的动作时限误差较大。它的动作时限误差较大。1.2 1.2 电流速断保护电流速断保护1.3 1.3 阶段式电流保护阶段式电流保护 由于反时限过电流保护的动作时限误差较大，为了可靠、由于反时限过电流保护的动作时限误差较大，为了可靠、快速的切除故障，可以装设电流速断

5、保护。快速的切除故障，可以装设电流速断保护。无时限电流速断保护和定时限过电流保护无时限电流速断保护和定时限过电流保护1.4 1.4 低电压保护低电压保护 系统发生故障时，往往伴随着电压的降低甚至消失，这将引起电动机的系统发生故障时，往往伴随着电压的降低甚至消失，这将引起电动机的转速下降。转速下降。 当故障切除后，系统电压恢复时，由于电动机要恢复转速而吸收比额定当故障切除后，系统电压恢复时，由于电动机要恢复转速而吸收比额定大几倍的自启动电流，致使系统的电压损失增大，母线电压太低，会影响重大几倍的自启动电流，致使系统的电压损失增大，母线电压太低，会影响重要电动机的重新工作。要电动机的重新工作。 因

6、此对于某些不重要的电动机可装设低电压保护，当系统电压降低到因此对于某些不重要的电动机可装设低电压保护，当系统电压降低到一定程度时，首先将他们从系统中切除，从而保证重要电动机的启动。一定程度时，首先将他们从系统中切除，从而保证重要电动机的启动。低电压保护动作电压为：低电压保护动作电压为：rerelopKKUUmin过电流保护与低电压保护连锁的原理接线过电流保护与低电压保护连锁的原理接线UminUmin为正常工作时的最低工作电压，一般取电网额定电压的为正常工作时的最低工作电压，一般取电网额定电压的90%90%；Krel为可靠系数，取为可靠系数，取1.1；Kre为低电压继电器的返回系数，取为低电压继

7、电器的返回系数，取1.25.低电压保护动作时间一般为低电压保护动作时间一般为0.5s0.5s。1.5 1.5 单相接地保护单相接地保护 工厂供电系统中一般采用中性点不接地的接地方式，发生单相接地时，工厂供电系统中一般采用中性点不接地的接地方式，发生单相接地时，由于不影响接于线电压上电气设备的正常工作，一般不要求立即将电源切断。由于不影响接于线电压上电气设备的正常工作，一般不要求立即将电源切断。 但是要满足接地电容电流的限制值，单回路单相接地电容电流可如下估算：但是要满足接地电容电流的限制值，单回路单相接地电容电流可如下估算：350UlIC对于架空线路：对于架空线路：对于电缆线路：对于电缆线路：

8、10UlICU U为线电压，为线电压，l l为该电压等级的线路长度。为该电压等级的线路长度。6-10kV6-10kV的线路，要求接地电容电流小于的线路，要求接地电容电流小于30A30A；20-60kV20-60kV的线路，要求接地电容电流不超过的线路，要求接地电容电流不超过10A.10A. 针对工厂供电系统的具体情况，对于其单相接地故障可采用绝缘监察或针对工厂供电系统的具体情况，对于其单相接地故障可采用绝缘监察或零序电流保护。零序电流保护。绝缘监察接线图绝缘监察接线图零序电流保护接线图（结合课本零序电流保护接线图（结合课本227页图页图7-17）采用三个电流互感器获取零序电流时采用三个电流互感

9、器获取零序电流时采用专用的零序电流互感器获取零序电流时采用专用的零序电流互感器获取零序电流时其动作电流按躲过正常负荷电流下产生的不平衡电流以及其他线路接地时本线路其动作电流按躲过正常负荷电流下产生的不平衡电流以及其他线路接地时本线路的三倍零序电容电流，即的三倍零序电容电流，即)3(0.TAunbrelropKIIKI其灵敏度系数其灵敏度系数5 . 1/ )/3(.min. 0min.ropTAsIKIK其不平衡电流很小，可以忽略。因此其动作电流其不平衡电流很小，可以忽略。因此其动作电流TArelropKIKI/30.其灵敏度系数其灵敏度系数25. 1/ )/3(.min. 0min.ropTA

10、sIKIK1.6 1.6 方向电流保护方向电流保护以保护装置以保护装置2 2和保护装置和保护装置3 3的定时限过电流保护的动作时间的定时限过电流保护的动作时间为例进行分析。为例进行分析。线路上发生相间短路时，短路功率从电源流向短路点。线路上发生相间短路时，短路功率从电源流向短路点。二、二、 工厂供电系统变压器及母线的保护工厂供电系统变压器及母线的保护2.1 2.1 变压器的过电流保护变压器的过电流保护 1、组成及原理：、组成及原理： 与线路的保护相同。与线路的保护相同。 2、整定计算、整定计算（动作电流、动作时间及灵敏度校验）：（动作电流、动作时间及灵敏度校验）： 躲过变压器一次侧最大负荷电流

11、。躲过变压器一次侧最大负荷电流。NTireWrelopIKKKKI1351).(：变压器一次侧额定电流。：变压器一次侧额定电流。NTI1reKWrelKK： 取值与线路的保护相同。取值与线路的保护相同。：按阶梯原则整定，与线路保护相同。：按阶梯原则整定，与线路保护相同。按变压器低压侧最小运行方式下两相短路电流校验。按变压器低压侧最小运行方式下两相短路电流校验。512.:)(minopiWPIKIKSK即即最小运行方式下，变压器低压侧的短路电最小运行方式下，变压器低压侧的短路电流归算到高压侧的数值。流归算到高压侧的数值。)(min2KI3、灵敏度校验、灵敏度校验 当灵敏度不满足要求，应采用低电压

12、当灵敏度不满足要求，应采用低电压闭锁的过电流保护方式。闭锁的过电流保护方式。应注意：应注意：2.2 2.2 变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护1、组成及原理、组成及原理： 与线路保护相同。与线路保护相同。2、整定计算、整定计算)(max3KIKKKIiWrelqb：为变压器低压母线三相的短路电流归算到高压侧：为变压器低压母线三相的短路电流归算到高压侧 的数值。的数值。)(max3KIWrelKK 动作电流动作电流： 躲过变压器低压母线上的最大运行方式下的三相短路躲过变压器低压母线上的最大运行方式下的三相短路电流电流 。：与线路的保护取值相同。：与线路的保护取值相同。 动作电流应躲过变压器

13、的励磁涌流动作电流应躲过变压器的励磁涌流NTiWqbIKKI153)( I Iqbqb应同时满足上述两式的条件，取较大的数值作为动应同时满足上述两式的条件，取较大的数值作为动作值。作值。 速断保护有速断保护有保护死区保护死区，它只能够保护变压器的，它只能够保护变压器的一次线圈一次线圈和二次线圈的一部分和二次线圈的一部分，必须与瓦斯和过电流保护配合。，必须与瓦斯和过电流保护配合。注意：注意：3、灵敏度校验、灵敏度校验灵敏度的要求比线路略高，灵敏度的要求比线路略高， 一般要求一般要求Sp2。2)(minqbiWPIKIKSK2)(min2KI保护装置安装处最小运行方式下的两相短保护装置安装处最小运

14、行方式下的两相短 路电流。路电流。2.3 2.3 变压器的差动保护变压器的差动保护应同时满足以下应同时满足以下3 3个条件：个条件：1 1、应躲过变压器差动保护区外短路时出现的最大不平、应躲过变压器差动保护区外短路时出现的最大不平衡电流衡电流I Idsp.maxdsp.max。 其中，可靠系数取其中，可靠系数取1.31.3max.)(dsqreldopIKI( )1.op drelN TIKI2 2、应躲过变压器的励磁涌流。、应躲过变压器的励磁涌流。 其中，可靠系数取其中，可靠系数取1.31.31.51.5( ).maxop drelLIKI3 3、在电流互感器二次回路断线且变压器处于最大负荷

15、时，、在电流互感器二次回路断线且变压器处于最大负荷时，差动保护不应动作。差动保护不应动作。 其中，可靠系数取其中，可靠系数取1.31.32.4 2.4 工厂供电系统的母线保护工厂供电系统的母线保护 大多数母线故障是单相接地。其原因主要是母线绝缘子大多数母线故障是单相接地。其原因主要是母线绝缘子及断路器套管闪络、电压互感器或装于母线与断路器之间的及断路器套管闪络、电压互感器或装于母线与断路器之间的电流互感器故障、母线隔离开关在操作时绝缘子破坏以及运电流互感器故障、母线隔离开关在操作时绝缘子破坏以及运行人员的误操作。行人员的误操作。 工厂中母线保护的主要方式有两种：工厂中母线保护的主要方式有两种：

16、1 1）利用接于母线上供电元件的保护装置来保护母线。）利用接于母线上供电元件的保护装置来保护母线。2 2）装设母线的专用保护。当母线为分段母线时，其他元件）装设母线的专用保护。当母线为分段母线时，其他元件 的保护不能保证只切除故障母线，此时就要装设专门的的保护不能保证只切除故障母线，此时就要装设专门的母线保护。母线保护。 6-10kV 6-10kV母线分段断路器上的过电流保护接线图母线分段断路器上的过电流保护接线图 母线分段器过电流保护的动作电流：母线分段器过电流保护的动作电流：pkrerelopIKKI 动作时间：动作时间：tttKTB3 不完全母线差动保护接线图不完全母线差动保护接线图第一

17、段第一段TA1TA1为电流速断保护：为电流速断保护：其动作电流按躲过线路电抗其动作电流按躲过线路电抗器后的最大短路电流整定：器后的最大短路电流整定：max.KrelopIKI其动作时限整定：其动作时限整定：1 1）出线断路器容量是按电抗）出线断路器容量是按电抗 器后短路选择且出线有延器后短路选择且出线有延 时过电流保护时时过电流保护时 此保护不带时限此保护不带时限2 2）出线断路器容量是按电抗）出线断路器容量是按电抗 器前短路选择、出线有延器前短路选择、出线有延 时过电流保护且还装设了时过电流保护且还装设了 快速动作的保护装置时快速动作的保护装置时 其其时限比保护装置大时限比保护装置大 一个时

18、限级。一个时限级。第二段第二段TA2TA2为过电流保护：为过电流保护： 由于正常运行时流过差动回路的电流等于未接入差动保护的由于正常运行时流过差动回路的电流等于未接入差动保护的所有连接元件的负荷电流之和，所以过流保护的动作电流需躲过所有连接元件的负荷电流之和，所以过流保护的动作电流需躲过上述可能最大的负荷电流之和来整定。上述可能最大的负荷电流之和来整定。 其动作时限比出现保护装置的最大动作时限大一个时限极差。其动作时限比出现保护装置的最大动作时限大一个时限极差。三、三、 工厂供电系统中电动机的保护工厂供电系统中电动机的保护 电动机的主要故障是定子绕组的相间短路、单相接地和匝间短路。 由于运行中

19、的电动机，大部分都是中小型的，因此不论是经济条件或者是根据运行要求，它们的保护装置都应该力求简单和可靠。3.1 3.1 电动机的纵差保护电动机的纵差保护电动机的纵差保护接线图电动机的纵差保护接线图其动作电流按躲过其动作电流按躲过电动机的额定电流电动机的额定电流来整定：来整定：NMTArelropIKKI.3.2 3.2 电动机的电流速断保护与过负荷保护电动机的电流速断保护与过负荷保护两相电流差接线两相电流差接线 两相两继电器不完全星形接线两相两继电器不完全星形接线stTAconrelropIKKKI.过负荷保护的接线与速断相同，其动作电流为：过负荷保护的接线与速断相同，其动作电流为：NMTAr

20、econrelropIKKKKI.四、四、 工厂供电系统的备用电源自动投入与自动重合闸装置工厂供电系统的备用电源自动投入与自动重合闸装置4、1 备用电源自动投入装置的作用备用电源自动投入装置的作用 在具有两个独立电源供电的变配电所中装上备用电源自动投入装置后在具有两个独立电源供电的变配电所中装上备用电源自动投入装置后若其中一个正在工作的电源不论何种原因失去电压时，备用电源自动装若其中一个正在工作的电源不论何种原因失去电压时，备用电源自动装置能够将失去电压的电源切除，随即将另一备用电源自动投入以恢复供置能够将失去电压的电源切除，随即将另一备用电源自动投入以恢复供电，因而能保证一类负荷或重要的二类

21、负荷不间断供电，保证供电的可电，因而能保证一类负荷或重要的二类负荷不间断供电，保证供电的可靠性。靠性。备用电源自动投入装置的基本工作方式：备用电源自动投入装置的基本工作方式： 明备用：一条线路工作，一条线路备用。明备用：一条线路工作，一条线路备用。 暗备用暗备用:两条独立的工作线路分别供电。两条独立的工作线路分别供电。明备用明备用暗备用暗备用4、2 对备用电源自动投入装置的要求对备用电源自动投入装置的要求 1. 工作电源无论任何原因失压，备用电源自动投入装置均应动作。但是应保工作电源无论任何原因失压，备用电源自动投入装置均应动作。但是应保 证工作电源或是工作设备断开后，它才能动作，投入备用电源

22、。证工作电源或是工作设备断开后，它才能动作，投入备用电源。2. 常用电源因负荷侧故障被切除或备用电源无电时，它不应动作。常用电源因负荷侧故障被切除或备用电源无电时，它不应动作。3. 常用电源的正常停电操作时，它不应动作，以防备用电源的误投入。常用电源的正常停电操作时，它不应动作，以防备用电源的误投入。4. 备用电源自动投入装置只能动作一次。备用电源自动投入装置只能动作一次。5. 它的动作时间应使得负荷停电的时间最短。它的动作时间应使得负荷停电的时间最短。4、3 对备用电源自动投入装置的要求对备用电源自动投入装置的要求 1.手动或遥控操作断开断路器及手动合闸于故障线路，断路器跳闸后，手动或遥控操

23、作断开断路器及手动合闸于故障线路，断路器跳闸后，自动重合闸不应动作。自动重合闸不应动作。2.除上述情况外，当断路器因继电保护动作或其它原因而跳闸时，自动除上述情况外，当断路器因继电保护动作或其它原因而跳闸时，自动重合闸装置均应动作。重合闸装置均应动作。3.自动重合次数应符合预先规定，即使自动重合次数应符合预先规定，即使ARD装置中任一元件发生故障装置中任一元件发生故障或接点粘接时，也应保证不多次重合。或接点粘接时，也应保证不多次重合。4.应优先采用由控制开关位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸。应优先采用由控制开关位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸。同时也允许由保护装置来起动，但此时

24、必须采取措施来保证自动重合同时也允许由保护装置来起动，但此时必须采取措施来保证自动重合闸能可靠动作。闸能可靠动作。 5.自动重合闸在完成动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动自动重合闸在完成动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。有值班人员的作。有值班人员的10kV以下线路也可采用手动复归。以下线路也可采用手动复归。6.自动重合闸应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器保护的动自动重合闸应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器保护的动作。作。4、4 自动重合闸装置的作用自动重合闸装置的作用 电力系统中的自动重合闸装置，即是当断路器由继电保护动作或其电力系统中的自动重合闸装置，

25、即是当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后，能够自动控制断路器重新合上的一种装置。它非人工操作而跳闸后，能够自动控制断路器重新合上的一种装置。 架空线路故障大都是架空线路故障大都是“瞬时性瞬时性”的故障的故障 ，在线路被继电保护迅速，在线路被继电保护迅速动作控制断路器断开后，故障点的绝缘水平可自行恢复，故障随即消失。动作控制断路器断开后，故障点的绝缘水平可自行恢复，故障随即消失。 对于对于“永久性故障永久性故障”，“永久性故障永久性故障”在线路被断开之后，它们仍然在线路被断开之后，它们仍然是存在的，即使合上电源，也不能恢复正常供电，利用继电保护装置将其是存在的，即使合上电源，也不能恢复

26、正常供电，利用继电保护装置将其再次切除。再次切除。4、5 自动重合闸装置的基本要求自动重合闸装置的基本要求 1）正常运行时，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后，自动重合闸装置均应动作。2）由运行人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸不应起动。3）继电保护动作切除故障后，自动重合闸装置应尽快发出重合闸脉冲。自动重合闸装置动作次数应符合预先的规定。4）自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作 ，以便加速故障的切除。 5）在双侧电源的线路上实现重合闸时，重合闸应满足同期合闸条件。6）当断路器处于不正常状态而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。五、五

27、、 工厂供电系统中低压配电网络的保护工厂供电系统中低压配电网络的保护NFECII2 2）熔体额定电流应躲过线路的尖峰电流）熔体额定电流应躲过线路的尖峰电流Ipk，应满足的条件为：应满足的条件为：pkNFEKIIK小于1的计算系数。5.1 熔断器熔体电流的选择1）熔体额定电流INFE应不小于线路的计算电流IC， 即 绝缘导线和电缆的过负荷倍数。只起短路保护，明覆导线2.5。起短路保护及过负荷保护，住宅、重要仓库、公共建筑物照明线路可能长时间过负荷的动力线路等取1，熔体电流小于25A时取0.85，有爆炸气体和粉尘区域内线路取0.8.olK 若不满足条件3)时，应改选熔断器的规格、型号，或增大导线截

28、面。3 3）熔断器保护应与被保护的线路相配合，避免发生熔体未熔）熔断器保护应与被保护的线路相配合，避免发生熔体未熔断而线路烧坏的事故。断而线路烧坏的事故。应满足：应满足：alolNFEIKIalI为绝缘导线和电缆的允许载流量5.2 熔断器保护灵敏度的校验 应满足的条件：NFEKSIIKmin ：为系统在最小运行方式下，保护区末端的最小短路电流。 对TN、TT系统：为线路末端单相短路电流或单相接地故障电流。 对IT系统：为线路末端两相短路电流。 对保护降压变压器的高压熔断器来说，为低压侧母线的两相短路电流折算到高压侧的值。minKI K：为灵敏度的最小比值，见相关表格数据如下。5.3 前后熔断器

29、之间的选择性配合（即熔断时间的配合） 通常前一级熔断器的熔断时间应为后一级熔断器熔断时间的3倍。 若不能满足此要求，应将前一级熔断器的熔体电流提高12级，再进行校验。 有时也采用前一级熔断器的熔体电流大于后一级熔断器的熔体电流23级来保证选择性。5.4 熔断器断流能力的校验熔断器分断电流熔断器分断电流 应满足应满足FEocI.)3(.shFEocII是流经熔断器的短路冲击电流是流经熔断器的短路冲击电流)3(shI5.5 5.5 低压断路器保护低压断路器保护 低压断路器又称自动空气开关。低压断路器又称自动空气开关。 低压断路器主要由三部分组成低压断路器主要由三部分组成: : 触头和灭弧系统触头和灭弧系统, , 各种脱扣器（包括电磁脱扣器、各种脱扣器（包括电磁脱扣器、欠压脱扣器、热脱扣器），操作机构和自由脱扣机构（包括锁链和搭钩）。欠压脱扣器、热脱扣器），操作机构和自由脱扣机构（包括锁链和搭钩）。 低压断路器的按钮和触头接线柱分别引出壳外，其余各组成部分均在壳内。低压断