工厂供电课件5

1、第五章.工 厂 供 电 系 统 的 保 护及 供 电 自 动 化 目录5.1 继电保护装置的概念继电保护装置的概念5.2 继电保护装置的操作电源继电保护装置的操作电源5.3 5.3 电流互感器的误差曲线及接线方式电流互感器的误差曲线及接线方式5.4 5.4 工厂供电系统单端供电网络的保护工厂供电系统单端供电网络的保护5.5 5.5 变压器保护变压器保护5. 6 工厂供电系统的备用电源自动投入及自动重合闸装置工厂供电系统的备用电源自动投入及自动重合闸装置附：课后例题附：课后例题 5-1 继电保护装置的概念 高压 继电保护装置+断路器 高压熔断器 电力系统保护 低压 低压（自动）空气开关 熔断器一

2、、继电保护的任务：继电保护装置：是指能反应电气设备发生故障或不正常工作状态 而作用于开关跳闸或发出信号的自动装置。 组成：由各种继电器组成。 作用：通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行可靠性，最 大限度地保证安全可靠地供电。1 1. 借助断路器，自动地、迅速地、有选择地切除故障元件，保证 非故障正常工作元件免遭破坏。 2. 发出预告信号，预告系统发生了不正常运行情况，以便提高警 惕及时处理。二、系统对继电保护要求： 1. 选择性：在供电系统发生故障时，只使电源侧距故障点最近的继 电保护装置动作，切除故障点。 2. 灵敏度：保护范围内发生故障和不正常工作状态时，继电保护 的反应能力称为灵敏度

3、。 灵敏度以灵敏系数来衡量. 过电流保护装置： Ik(n)被保护区末端发生金属性短路的最小短路电流,A。 Iop 保护装置的一次侧动作电流,A。 低电压保护： Uk(n)被保护区内发生短路时，连接该保护装置的母线上 的实际电压,V。 Uop保护装置的动作电压，V。opnkIIsk)( )(nkopUUsk 各类保护对灵敏度的要求见下表 .可靠性：保护装置应随时准备好动作，发生不正常情况或故 障时，不应拒动或误动。 .快速性：在可能条件下，装置动作力求快速。 ）减轻短路电流对电气设备元件的破坏程度。 ）加速恢复供电系统的正常运行。 ）如在0.25内切除故障，电机不会因电压下降而停转。三、继电保护

4、装置动作原理： QFQFI1+BCKATA-BCYRk正常：QF合 不动作。故障：TA大有电流， KA动作YR动 作 QF脱扣。四、继电器种类： 继电器分类方法见书中 在继电保护装置中常用继电器为： 电流继电器 电压继电器 电磁式继电器 时间继电器 中间继电器 信号继电器 感应式电流继电器 气体继电器：保护变压器内部故障。 . 电磁式继电器： .电流继电器：型 作用：保护装置中重要的起动元件。特性：只要通入继电器的电流超过某一预先整定的数值时，继电器 动作，动作时限固定的，与外加电流无关。特点：消耗功率小、灵敏度高、动作快、触点容量小，不能直接作 用于断路器跳闸，出口处要接时间继电器和中间继电

5、器。、时间继电器： 作用：使保护装置获得理想的延时。 特点：按整定时限延时触点闭合。、中间继电器： 作用：辅助继电器、弥补主继电器容量不足和触点数不够。 特点：瞬时动作。 、信号继电器： 作用：指示信号、掉牌。、感应式继电器： 结构：感应元件：动作时限特性为“反时限” 电磁元件：动作时限特性为“瞬时”（速断） 作用：保护装置中重要起动元件。 特性：线圈通入一定数值得电流时，其动作时限与通入电流大小 平方成反比，通入线圈的电流越大则动作时限越短反 时限特性 ab段为反时限特性，动作时限I2 bc段为过渡区，铁心磁饱和，动 作时限不再与I2成正比。 cd段为定时限特性，（速断特性） I一定程度，电

6、磁元件瞬时动作， 此后动作时限与电流增大无关。特点： （1） 触点容量大，同时兼有电磁式电流继电器、时间继电器、 中间继电器、信号继电器的作用，组成保护装置元件少。 （2） 简化接线。 （3） 继电器机械结构复杂，精度不高，瞬动时限误差大。动作电流倍数Ik/Iopk GL10系列感应式电流继电器电流时间特性曲线见下图。 52 继电保护装置的操作电源一、含义： 操作电源：供高压断路器，合、跳闸回路，继电保护装置中的操作 回路、控制回路、信号回路和保护回路等所需电源。二、操作电源种类： 蓄电池供电直流电源、 种类整流电源 交流电源 、蓄电池供电直流电源 优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。

7、缺点：需建有特殊要求的蓄电池室，购置充电设备及蓄电池组， 辅助设备多、投资大、运行复杂、维护工作量大。 、整流操作电源：电容补偿 复式整流 、电容补偿的整流操作电源 ）可靠的供电电源 要求：一般至少应有两个独立电源给整流器供电，电源取自所 用变压器。 ）所用变压器接线方式： （见图） ）整流电源系统 带有两组不同容量的硅整流装置U1，U2 接线图见图 大容量硅整流器供合闸用 小容量硅整流器供控制、保护及信号电源 两组整流器正常情况下同时运行。故障时，通过逆止 元件向控制母线供电。 两组整流器之间用逆止元件隔开，防止合闸或合闸母线 故障时，U2向侧供电。 当电力系统故障时,交流电源电压降低,22

8、0伏直流母线电压也相 应下降,此时利用并联在保护回路中的电容I的储能来动作继电 保护装置,并使断路器跳闸。、复式整流装置： 组成： 电压源 电流源 接线图：见右图 优点：输出功率较大，电压能 保持稳定，由于有能反 映故障电流的电流源供 电，所以能保证正常及 故障情况下直流系统都 可靠的供电。、交流操作电源： ）由所用变压器取得。 ）由仪用互感器取得： 电压互感器：只作变压器内部故障的 气体保护的操作电源。 电流互感器：作为过电流保护的操作 电源。53 电流互感器的误差曲线及接线方式一、电流互感器的10误差曲线： .电流误差：是指测出的电流kTAI2对实际电流的相对误差百分值。 即： kTA互感

9、器的变流比。 . 相位差：是指一次电流 İ1和二次电流负值- İ2之间的夹角。 .规范：用于继电保护电流互感器的， 相位差。 .电流互感器的10误差曲线： 是指互感器的电流误差最大不超过10时，一次测电流对其额 定电流的倍数k=I1/I1.TA与二次侧负荷阻抗Z2的关系曲线。 100%112 IIIkTAI%10%Io7 曲线见下图二、电流互感器的接线方式： 接线系数kkx：表述了流过继电器线圈电流Ik与电流互感器二次侧 电流ITA.2的关系。 .全星形接线方式： 三个互感器串接三个继电器，kkx=1 特点：对各种故障都起作用，灵敏度高， 相间短路动作可靠。 用途：用于高压大电流接地系统，以及

10、大型变压器、电动机的差 动保护，相间保护和单相接地保护。 .非全星形接线： 两个互感器串接两个继电器 kkx=1。 特点：对相间短路，A、C相接地短路 具有保护作用，相接地无保护。 2/TAkkxIIk 改进接线(如右图） 流过KA3中的电流在数值上等于Ib 用途：主要用于单端供电线路的保护。、差接法： 接线系数：三相短路 AB或BC短路 kkx=1 AC两相短路 kkx=2 用途：应用于中型点不接地系统的变压 器、电动机及线路的相间保护。A BCaIcIoI1KA2KA3KAAIBICIaIcIbIoIbcaoIIII 3 kxk54 工厂供电系统单端供电网络的保护保护装置：过电流保护定时限

11、过电流保护 反时限过电流保护 低电压保护速断保护单相接地保护一、过电流保护：含义：当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，继 电器就被起动，并且用时间来保证动作的选择性（即使断路 器跳闸或给出报警信号），这样的保护装置，称为过电流保 护装置。分为定时限和反时限过电流保护。 、定时限过电流保护装置： 继电保护装置的动作时限是固定的，与流过它的电流大小无关。 QFQFYR-BC+BC+BC+BS+BC-BC-BC1KA2KAKTKSKMTAaTAc去信号II）保护装置原理图：kTAaTAcII+BC-BCSAQFYRKMKTKT1KAKS2KA1KA2KAKMKS+BS过电流保护电流回路

12、控制小母线及熔断器跳闸回路延时回路过电流保护回路信号回路展开图：）动作原理： 保护装置主要元件： 起动元件型电流继电器,瞬时动作 （测量元件） 时限元件型时间继电器，延时动作辅助元件：信号继电器：发信号 中间继电器：弥补接点、容量不足 展开图： 动作原理： 短路： 流过1KA、2KA电流IkAIop.k予先整定电流 1KA、2KA动作（起 动） KT延时动作 动作 信号 KM动作 YR动作 QF跳闸）动作电流的整定： 继电器动作电流Iop.k使保护装置的电流继电器起动的最小电流。 电流互感器一次侧动作电流Iop 电流互感器接线系数 电流互感器变流比 返回电流能使电流继电器返回到原先状态的最大电

13、流。 一次侧返回电流与对应的电流互感器一次侧的返回电 流。 返回系数电流继电器的返回电流 与其动作电流之 比，称为继电器的返回系数。 整定保护装置的电流要满足的条件： a.返回电流Ire.1大于线路出现且能持续s的尖峰电流。 b.返回电流Ire.1大于线路的电动机自起动时所引起的最大电流。 TAkxopkopkkII/kxkTAkkreI1 reIkreIrekkreIkopIoprekopkreIIIIrek1 又因后者往往大于前者，自起动电流又可表示为最大负荷电 流Ic的ksh.m倍。 于是要求： 式中：kx 可靠系数，一般取1.051.25。ksh.m自起动系数，由负荷性质及线路接线决定

14、， 一般取1.53。 一次侧起动电流： 二次侧继电器起动电流：cmshreIkI 1)(1cmshkreIkkI ckkkopIIremshk ckkkkkkopIITAkxremshk kkx互感器接线系数; kTA互感器变比; kre返回系数，DL取0.85，GL取0.8。）动作时限整定 (1) 定时限特性： ，t=常数。 (2) 时限配合(选择性)要求 时限配合的必要性： 当点短路时，如 无时限配合，几段 线路过流保护装置 同时动作。为了保证 动作的选择性，应是保护装置首先作用于跳闸，将故障切除。 保护装置2、1此时只是起动，而不作用于跳闸。为此，必须要 求保护装置2、1的动作时限大于保

15、护装置的动作时限。所以 过流保护是靠动作时间的不同来完成选择性的。kopkII kIkopI（3）时限的整定： 按动作选择性配合，应从距离电源最远的保护装置开始，设置时 限。如保护装置的时限为t3,则后一级线路要比前一级线路时限 大一个t 电磁式电流继电器常取t=0.5s (4)灵敏度的整定 定时限过电流保护装置灵敏度是以其保护末端最小短路电流Iknim与动作电流Iop之比来衡量的。、反时限过电流保护装置： ）原理图与展开图： ）动作原理： 主要元件：起动元件型感应式电流继电器 时限元件型感应式电流继电器 动作原理：(交流操作)ttt32ttt217 . 05 . 0topkopkopkIII

16、IIIsk)3(min)2(minmin866. 0 正常时： TAa1KA（常闭触点） 1KA（线圈） 地 TAc2KA （常闭触点)2KA （线圈） 故障时： TAa 1KA(常开) 1YR 1KA(线圈） 地 TAc 2KA(常开）2YR 2KA(线圈) QF跳闸 动作时限取决于IkA的大小， IkA 越大，越小，显反时性。 ）动作电流的整定： 4）动作时限的整定： a. 时限特性，显反时限特性， 电流=Iop.k其动作时限按曲线规律。kopkAIIckkkopIIremshk 其信号牌掉下其信号牌掉下同时同时常闭断常闭断常开闭常开闭动作动作 KAKA21Iop.k速断动作电流倍数ope

17、IIk b. 时限整定： 系列感应时电流继电器电流时间特性线见P128，图5-3。 时限要求： 整定步骤： a. 计算线路的动作电流Iop.k，k1发生三相短路时最大短路电流Ik1 得到1KA的整定电流倍数 若线路直接接负荷，t1应是瞬时动作时间。 b. 对线路 计算Iop.2、Ik2 得 n2=Ik2/Iop.2 ,KA的实际动作时间 t2=t1+t, n2和t2的坐标交点为a2,过a2的特性曲线为kA的 动作曲线。曲线与n交点a2所对应的时间t2为kA的 10倍整定电流的动作时间。 c. 同样计算 的Iop3、Ik3，得n3=Ik3/Iop3 t3=t2 +t 为KA实际动作 时限，t3和

18、n3坐标交点a3, 过a3 的曲线为KA的动作特性曲 线，曲线与的交点a3所对应的时间t3为3KA的10倍 整定电流动作时间。sttttttt7 . 0,2312 1l111/opkIIn3l2l 3. 两种过电流保护优缺点比较 定时限：时限准确，易整定、误差小、接线复杂、接点容量小， 只适于直流操作。 反时限：接线简单，节省继电器，接点容量大，直、交流都可以， 但整定复杂，时限有误差。二、电流速断保护： 1. 问题的提出： 过流保护要有选择性，逐级增加时限，越靠近电源处，短路电流 越大，而动作时限反而加长。这种情况对切除电源端的故障是不 允许的，过流保护动作时间大于0.50.7s，所以在靠近

19、电源出口 处装设速断保护装置。 2. 速断保护含义： 电流速断保护是一种瞬时动作的过电流保护，其动作时限仅仅为继电器本身固有动作时间，它的选择性不是靠时限，而是依靠选择适当的动作电流来解决。 3. 对速断起动电流的要求： 在1QF装速断保护装置： 原则： a. 为保证选择性下一级线路发生最大短路电流时，不应动 作（即k2短路时，不应动作）; b. 本级内发生最小短路电流时,应能动作。 4. 整定计算： 按本段线路末端,在最大运行方式下发生三相短路的短路电流来 整定。 继电器动作电流：)(2l1QFk1k2k3L1L2)(,)3()3(kopkkopIIIkI )3(kkkkkopIITAkxk

20、 kk可靠系数，对电磁式电流继电器取1.21.3 对感应式电流继电器取 1.51.6 灵敏度校验：按最小运行方式下，保护首端k1点发生两相短路来 校验。 最小运行方式下，装置安装处两相短路电流。 5. 保护范围分析： 1) 1QF动作电流Iop与曲线交于,在交点左边的线路发生短路 时，保护装置会动作，而在右边的线路发生短路不动作，原 因 2）范围内装置不动作保护死区靠过电流保护 3）系统最小运行方式时，死去扩大到 4）说明1QF处只装设速断保护是不完备的，必须与过电流保护 配合使用，才能达到保护的目的。5 . 125. 1)2(min1 opkIIsk)3(21kopII)2(minkI1l1

21、l1QFk1k2k3L1L22QFIk1l1lIop1Iop2abL 曲线为最大运行方式下，短路电流与线路长度关系； 曲线为最小运行方式下，短路电流与线路长度关系。）原理图及展开图：）动作原理： 1）故障时，电流达到过电流整定值，而未达速断值。 1KA 1KS动作发信号 2KA KM动作YR动作QF跳闸 2）故障电流达到速断整定值时 1KA 3KA 4KA 6KA 例： 某工厂10KV供电线路，已知最大负荷电流Ic=180A, ksh.M=1.5在最大运行方式下末端和始段的短路电流分别为I(3)k1.max=2300A, I(3)k2.max=4600A; 在最小运行方式下, I(3)k1.m

22、in=2200A, I(3)k2.min=4400A,线路末端出线保护动作时间为0.5s，试整定保护的各个参数。动作动作KT动作t延时 KT动作延时动作 KM动作YR动作QF跳闸 解： 若过电流保护装置电流继电器选电磁式继电器, 则t=0.5st1=1s 所以1QF处要安装过电流保护和速断保护。 过电流保护装置整定 一次侧电流： ksh.mIc=1.5180=270A, 选互感变比为300/5=60 互感器接线为非全星型接线 kkx=1 继电器动作电流：ttttst 5 . 0,5 . 02121QFk1k22QFt2=0.5sAIIckkkopremshk38118085. 05 . 12

23、. 1 取6.5 时间继电器整定时限： 保护灵敏度： 速断保护装置整定 一次动作电流： 继电器动作电流： 灵敏度 ： AIIopkkkopTAkx35. 6381601 sttt15 . 05 . 0215 . 0)2(min1 opkIIskAIkIkkop2875230025. 1)3(AIIopkkopkTAkx9 .472875601 325. 12875440087. 0min2 opkIIsk三、低电压保护： 低电压保护主要用于提高过电流保护动作的灵敏度 在系统发生故障时，切除不重要负荷 1）提高过电流保护动作的灵敏度： 原因：过电流保护动作电流整点 采用

24、过电流保护与低电压保护联锁的办法，提高灵敏度。)1 . 1( , 常取常取太大太大kckkkopkIIremshk往往往往达达不不到到规规定定值值。使使opkIIsk)2(min1 接线图： （取 kk=1.1) ）切除不重要电动机： 原因：系统故障 电动机转速下降转矩; 切除故障恢复电动机转速 自起动电流 U 母线电压 影响重要电动机重新工作 切除次要电机。 对不重要电动机装设低电压保护，使系统电压降低到一定值 时，首先将次要电机从系统中切除，保证重要电动机自起动。 工作原理： 正常工作时：1、2、3、4、5KV常闭触点开 常开触点闭 电压 (6070)%UN时，13常闭触点闭合1KT动作

25、1KS 发信号。 切除次要电动机。 电压 (5055)UN时，45KV闭合2KM闭合2KT动作 2KS 发信号，切除重要电动机。延时延时 原理图及展开图： 防互感器断线： 如：相熔断器断，1KV常闭合，常开开。但2、3KV未动作， 常开闭合1KM动作接点断开，KT 不动作限制误 2KT 动作。 若三相熔体全部熔断，但3KV接于分路熔体而不动作1KM动 作1、2KT不动作（闭锁作用）四、小电流接地系统的单相接地保护：. 单相接地分析： 1) 正常时： 对地电压：每相相等，等于相电压。 对地电流：（电容电流） 电源中性点与对地电容中性点等电位。 2）单相接地时：（相接地） 对地电压：接地相等于零，

26、未接地相等于线电压 ; 对地电流：（电容电流）,3CUCIIIIUCOCCCBCA )3(倍相电压CUUIIICCCBCCCBC)( 0: CCCBCAIII三相对称三相对称CUIC 3 工程上近似估算: 3) 零序电流： 流过非故障线路的电流互感器1TA、2TA的电容电流分别为Ic1、 Ic2 , 流过故障线路电流互感器3TA，是接地故障电流IE(1)(),(10350电缆电缆架空架空lUclUcII 321303320221011;33;33;33CCCCCCCCCCIIIIICUIICUIICUI 2133213)1(33)( COCOCCCCCCEIIIIIIIII3l中性点不接地系统

27、单相接地势电容电流的分布图： 单相接地保护方案： 1) 绝缘监视（无选择性） 运行分析： (1) 正常时：三相电压对称 三相电压表数值等于U 开口三角电压为零，继电器 不动作。 (2) 单相接地： 接地相电压为零 未接地相为 。 开口三角形有电压，金属 性接地为100， 电压继电器整定值为U3VUop2715 2）有选择性零序电流保护 （1）接线图： （2）原理：三相对称时，流入继电器电流为零。不对称时（单相接地）产生零序电流，使继电器动作。 （3）整定： 架空线路：需躲过正常负荷电流下产生的不平衡电流Idgl，和其 它线路接地时本线路的电容电流IC。 可靠系数瞬时动作，取 延时0.5，取1.

28、52 正常运行时负荷电流不平衡在零序电流过滤器输出端 出现的不平衡电流。 其他线路接地时，本线路的电容电流。 电缆线路：需躲过本线路的电容电流。 (4) 灵敏度校验： 电缆线路 架空线路)(2TACkIdqlkkopIkI kk2 dqlIcIckopIkIopCCIIIsk )1(25. 1)1( sk5 . 1)1( sk5.5 电力变压器的保护一.故障种类和保护的设置原则 种类： 内部故障 外部故障 内部故障：指变压器油箱里面的发生的故障，包括相间短路，绕 组的匝间短路和单相接地短路。 保护设置： 1 采用气体（瓦斯）保护，瞬时作用于信号或跳闸； 2 采用差动保护或电流速断保护，瞬时作用

29、于跳闸。 外部故障：指引出线上绝缘套管相间短路和单相接地等。 保护设置： 1 采用差动保护或电流速断保护，瞬时作用于跳闸； 2 过电流保护，作为内部保护的后备保护，带时限作用跳 闸； 3 过负荷保护，作用于信号（变压器有可能过载时装设）； 4 温度信号，监视变压器温度升高和油冷却系统故障，作用于信 号。2变压器的保护 （一）气体保护 气体保护：当变压器内部故障时，短路电流所产生的电弧使绝缘物 和变压器油分解而产生大量的气体，利用这种气体来实 现的保护装置叫气体（瓦斯）保护。 1 气体继电器结构 图见下页 2 安装位置与保护范围 安装位置：安装在变压器油箱与油枕之间，油箱内的气体通过气 体继电器

30、流向油枕。 保护范围： 变压器内部故障 油面降低 3 保护原理与接线图QFQF2YR2-BC1KMQFQF1YR1-BC+-1KS2KS3KS2KM-TKG重气体信号轻气体信号重气体跳闸控制小母排及熔断器轻气体保护重气体试验及信号重气体保护及防抖动重气体保护重气体跳闸信号回路轻气体信号重气体保护信号重气体试验信号+BFS+BC-BCKGKG1KS3KS2KS2KS1KS3KS2KM2KM2KM1KM1KM1KMXBXBQF1QF2YR1YR21 23 4QF1 动作原理： 1）T发生轻微故障 +BCKG（1，2） 1KS -BC +BFS 1KS 轻气体信号 2）T发严重故障 +BC KG（3

31、，4） XB 1KM -BC +BC QF1 1KM 自保持，防KG触点抖动 +BC 1KM 2KS 2KM -BC +BC 2KM QF1 YR1 QF1 跳闸 +BC 2KM QF2 YR2 QF2 跳闸 +BFS 2KS 信号 QF1、QF2 跳闸信号 +BFS 3KS 重气体信号（防止T换油或试验时气体 继电器误动作）。 4 优缺点 优点：动作迅速，灵敏度高，结构简单，能反应变压器油箱内部 各种类型的故障。 缺点：不能反应油箱外部套管和引出线故障，需与其它保护装置 配合使用。（二）纵联差动保护 适于6300（并联运行）10000（单独运行）KVA以上变压器 1 工作原理 反映被保护元件

32、两测的电流差额而动作的保护装置：21IIIkA （1）正常时，人为使 （选择合适变比和接线方式）保证不动作。（2）短路时 1）外部短路 k1 ,尽管Ik很大， 和 也很大，但它们大小相等， 相位相同1I2I0 kAI不动作 2）内部短路k2 021 IIIkAQF1QF2YR1-+TYR2-QS135KV I1I 2I Ik2k16-10KVQS2QF1+KAKSKM+_I信号21IIIKA 121200IIIIIIKA 如 IKAIop1 即瞬时跳闸。2 保护装置不平衡电流的产生及消除方法 正常时希望 IKA=0 但实际上，各侧电流大小、相位不等，使电流IKA0（外部短路 时更严重）。（1）

33、变压器绕组接线的影响 a 不平衡电流的产生 变压器属于Y/-11接线，变压器两侧线电流有300相位差，如 果两侧电流互感器采用同样接线，也会有300相位差，既使电 流一样，但由于相位存在，也会出现不平衡电流流入继电器。 b 消除方法 变压器 Y 侧，电流互感器接成 变压器 侧，电流互感器接成 Y 使两互感器流出电流相位对应相同。aI1 b1 cI1 AI1 BI1 CI1 BI2 AI2 CI2 BCI2 ABI2 CAI2abI2 bcI2 caI2 aKAIbKAIcKAIKA1KA2KA3IIIabIbcIcaI变压器一次侧：AIBICIaI1bI1cI1aI1abI1bI1bcI1cI

34、1caI1变压器绕组线电流互感器二次线圈电流accacbbcbaabIIIIIIIII111111111 变压器二次侧：AI2BI2CI2AI2ABI2BI2BCI2CI2CAI2变压器绕组线电流abI2bcI2caI2互感器二次线圈电流变压器绕组相电流 则流过差动两臂中电流 分别与 同 相，消除了因相位不同引起的不平衡电流。（2）变压器两侧电流互感器变比不能完全合适 a 不平衡电流的产生 例如：总降主变为SJL18000/35/10.5 变压器一次侧： 电流互感器接成，求变比 二次侧线电流 cabcabIII111,cabcabIII222NNTUSNI153ITA

35、NkI 72.4556 .2285132353)( NITAk取：60)( TAk实际）实际）(81. 36031321 I变压器二次侧AINNTUSN4405 .10380003 电流互感器变比：8854405)( NIYTAk取1005500)( YTAkAI4.41004402 则正常运行中存在不平衡电流 IN=I2-I1=4.4-3.81=0.59A如果外部短路时，这一不平衡电流更大，易误动作。 b 消除方法：除选择合理的变比外，采用BCH2型差动继电器的 平衡线圈Nb来加以补偿。 工作原理： I I2I1I NINdN2Nb1II Y负荷侧电源侧因为（I2I1）（上例）IN=I2-I

36、1 流过Nd 产生磁势（I2-I1）Nd ,适当选择Nd和Nb使（I2-I1）Nd=I1Nb ,且方向相反，则N2中将不产生感应电势，电流继电器不感受IN的存在（不动作）。但注意：Nd和Nb并不能保证实际匝数与计算匝数完全一致，所以不平衡电流不能完全消除，还有较少不平衡电流。（3）由于变压器冲击电流（励磁涌流）产生不平衡电流，变压器空载 投入，和外部故障切除后，电压恢复过渡过程中产生810IN的 励磁涌流，但这一电流，只通过变压器原绕组,不能反应到付绕组 所以产生不平衡电流 。 消除：采用BCH-2差动继电器短路线圈消除。（4）由于改变变压器分接头，而引起的不平衡电流 变比改变电流比改变产生不

37、平衡电流 3 纵联差动保护一次动作电流的计算 一次动作电流按下述三条件确定，并以其中最大值为整定值。 （1）按躲过励磁涌流要求NTkopIkI 1 . kk可靠系数 kk=1.3 INT变压器额定电流 （A） （2）按躲过外部短路时的最大不平衡电流要求max1dsqkopIkI kk 可靠系数 kk=1.3 Idsqmax变压器外部故障时最大不平衡电流 （A） 对于双绕组变压器，最大不平衡电流为 k1非周期分量系数，取1； k2电流互感器同型系数，型号相同取0.5,不同时取1 f1TA允许的最大相对误差，取0.1 u改变变压器调压器制抽头，引起的相对误差，一般取调 压范围的一半； f2继电器整

38、定匝数与计算匝数不相等引起的相对误差 Ik.max变压器外部短路时的最大短路电流max2121max)(kdsqIfufkkI （3）电流互感器（TA）二次回路断线时，躲过变压器正常运行时 最大负荷电流要求max1 LkopIkI（三）电流速断保护 1 原理图QF2QF1YR1-BC+BC+BC+BC-BC1KA2KAKSKMTAaTAc去信号IIYR2QF1QF2-BC35KV6-10KVk1k2 2. 动作电流的整定 按躲过变压器二次侧母线（如k1点）的最大短路电流整定)3(max1)3(max111 kkkkopkkkopkkopIIIIkITAkxkTAkx kk可靠系数 DL型 1.

39、31.4 GL型 1.51.6 I(3)k1max系统最大运行方式下，变压器二次侧母线的三相 短路电流归算到一次侧的值； kkx接线系数 kTA电流互感器变比 3. 灵敏度校验 按在保护装置安装处（k2)的最小两相短路电流 确定)2(min2kI21866. 0)3(min21)2(min2 IopIIIskopkk)3(min)2(min22,kkII 最小运行方式下，装置安装处两相短路、三相 短路电流； Iop.1_一次动作电流。 4. 优缺点 优：接线简单，动作迅速，能瞬时切除变 压器一次绕组及其引出线和部分二次 绕组的相间短路故障。 缺：保护范围受到限制。（四）变压器的过电流保护 适用

40、于1000KVA以下变压器。 1 接线方式 两相电流差单继电器接线 两相二继电器星形接线 两相三继电器不完全星形接线 （1）两相电流差（图a） 特点：接线简单，设备少，B相发生低压侧单相接地短路 IkA=0,保护装置不动作。 适用范围：适用于低压配电盘距变压器很近的情况 （2）两继电器两相星形连接 特点：a. 变压器二次侧任一相发生短路时，故障电流都通过 继电器； b. B相低压侧发生单相对地短路时，灵敏度较低。 （3）三继电器两相不完全星形接线 特点：a. 变压器二次侧任一相发生短路时，故障电流都通过 继电器； b. B相低压侧发生单相对地短路时，灵敏度是两继电 器两相星形接线的一倍。 2

41、起动电流的整定3030maxmaxIkIIkIITAkxsrekTArekrekrekkkkkkkIkxkkkopskkkkop Imax变压器最大负荷电流； kk可靠系数 DL 1.2 GL 1.3 kre 继电器返回系数，取0.85； ks 自起动系数， 34倍； kkx接线系数； kTA电流互感器变比。 3 灵敏度：按T二次侧母线发生两相短路条件校验。5 .11)2(min opkIIsk)2(minkI 系统是最小运行方式下，变压器二次侧母线的两相短 路电流归算到一次侧的值； 4. 时限的选取 动作时限应比下一级过电流保护装置的动作时限大一个时限阶 段t（五）过负荷保护 1. 原理图

42、sGLsDLt075 . 0QF+-QSKAKTKS信号 2. 动作电流整定： 按躲过变压器额定电流确定。 3. 时限： 一般取810s 。（六）单相接地短路保护 1. 原理图：TNkkkkopIITArekxk 1YYYRQF-QFITANKAYYTANIYR-+KAQFQFSTAN零序电流互感器 2. 动作电流整定 根据变压器运行规程，规定额定电压为10KV及以下Y，yno联 结组，降压变压器中线电流不得超过二次侧电流的25%。TATNkTAopkIkkIkopTNkopIIkI 2125. 02125. 0 kk可靠系数 1.21.3 3. 灵敏度：5 . 11)1(min opTAkI

43、kIsk)1(min kI系统最小运行方式，变压器二次侧干线未端的单相短 路电流（七）变压器保护原理图示例 1 气体保护 KG+KS4轻气体保护，KG+KS6重气体信号 KG+KS5重气体跳闸 2 过电流保护 KA1、KA2+KT1+KS1+KM 3 电流速断保护 KA3、KA3+KS2+KM 4 过负荷保护 KA5+KT2+KS3+KM 5 单相接地保护 TAN+KA6+KM 6 变压器温度保护 KTP（信号温度计）+KS7 10/0.4KV 变压器，额定容量为800KVA，Y，yno 原理及展开图：YYIIIII过电流保护电流回路电流速断保护过负荷保护KA1KA2KA3KA4KA5QS1Q

44、F11TA2TAQF2T1TAa1TAcKA2KA1KA3KA4KA5KA6KT1KT2KGKGKGQF1QF1KMKMKTPKT1KT2KMKS1KS2KS5KS3KS4KS6KS7YTP控 制 小 母 排过 电 流 保 护电 流 速 断 保 护过 电 流 保 护（延时）重 气 体 保 护单 相 接 地 保 护过 载 保 护轻 气 体 信 号重 气 体 信 号温 度跳 闸 回 路+BC-BC+WFC过 电 流 保 护电 流 速 断 保 护过 负 荷 保 护 轻 气 体 信 号 重 气 体 跳 闸 重 气 体 试 验温 度 检 测KS1KS2KS3KS4KS5KS6KS7例：某变电所装有一台额

45、定电压为10/0.4KV，800KVA，Y，yno联 结。变压器保护如图（上图），变压器二次侧不带有自启动电 动机，电流互感器TA的变比75/5，TAN的变比为400/5，系统最 大运行方式和最小运行方式相同，变压器二次侧Ik1(3)=25100A 一次侧Ik2(3)=4500A,低压干线未端的单相短路电流Ik (1)=2250A。 试整定计算过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电 流保护的动作电流，以及有关保护的动作时限和灵敏性，并选 择继电器的型号规格。 解：1 整定过电流保护装置的动作电流和动作时限，并校验其灵敏 性 T 一次侧额定电流：)(2 .461038003.11AITNT

46、NUSTN T 二次侧不带自启动电机，取变压器最大负荷电流Ilmax为 1.4倍的额定电流。TNLII.1max4 . 1 取：8 . 0, )(2 . 1 rekkDLk因为接线方式为两相二继电器 kkx=1)(5 . 62 .464 . 15/758 . 012 . 1maxAIILkkkkopkTArekxk 选用DL11/10型电流继电器。一次动作电流：)(5 .975 . 615/751AIIkopkkopkxTA 灵敏系数：5 . 19 . 85 .974 . 0/1025100866. 0866. 01)3(11)2(min1 opTkopkIkIIIsk满足要求 时限： 与低压

47、侧低压断路器配合 t=0.7s 选用DS112型时间继电器。 2. 整定电流速断保护装置的动作电流，并校验其灵敏性； 取 kk=1.35, kkx=1)(904 . 0/10251005/75135. 1)3(max1)3( ,1AIITkTAkxkTAkxkkIkkkkkkkopk 选用DL11/100型电流继电器。 一次动作电流： 灵敏系数：)(13509015/751AIIkopkkopkxTA 29 . 213504500866. 0866. 01)3(21)2(min2 opkopkIIIIsk满足要求3 整定过负荷保护装置的动作电流和动作时限； 取 kk=1.05 , kkx=1,

48、 kre=0.8)(42 .465/758 . 0105. 11AIITNkkkkopkTArekxk 选用DL11/6型继电器。 时限：取时限9s，选用DS113时间继电器。 4 整定零序电流保护装置的动作电流，动作时限，并校验灵敏性； 取 krel=1.25)(5 . 44 . 038005/40025. 125. 0225. 0AIITNkkopkTANk 选 GL21/5型电流继电器，感应部件动作电流取4.5A, 动作 时限整定为t=0.7s。 灵敏系数：5 . 125. 65 . 45/40022501)1(min opTANIkIsk满足要求 5 其他继电器的选取 选DZ17作为出口中间继电器； DX11系列信号继电器。 57 工厂供电系统的备用电源自动投入及自动重合闸装置一 自动投入装置 在具有两个独立电源的变电所或电气设备上，若其中一个电源 不论任何原因，失电而断开时，另一个电源便自动投入，恢复 供电，这种装置称为备用电源自动投入装置，简称APD。 组成：由几个继电器组成。 安装位置：备用线路、备用变压器、备用母线上。 1 备用电源自动投入的基本形式： 1）具有一条工作线路和一条备用线路 APD装在备用进线断路器上。工作备用QF1QF2APDTVTVAPD 2）对具有两条独立的工作线路分