第六章工厂供电系统的过电流保护资料课件

第六章工厂供电系统的过电流保护6.1过电流保护的任务和要求6.2熔断器保护6.3低压断路器保护6.4常用的保护继电器6.5高压线路的继电保护6.6电力变压器的继电保护6.7高压电动机的继电保护

6.1过电流保护的任务和要求一、过电流保护装置的类型和任务1、过电流保护装置的类型熔断器保护、低压断路器保护、继电器保护2、过电流保护装置的任务熔断器保护适用于高低压供电系统。在供电可靠性较高的场所不宜采用熔断器保护。主要用于短路保护。低压断路器保护适用于要求供电可靠性较高和操作灵活方便的低压供配电系统。主要用于过负荷保护、短路保护，以及过电压、欠压和失压保护等。继电器保护适用于供电可靠性高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供配电系统。一般用于报警，当过负荷危及人身或设备安全时，才动作于跳闸。二、对保护装置的基本要求1、选择性当供电系统发生故障时，只离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其他部分则仍然正常运行。2、速动性为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快地动作，切除故障。3、可靠性保护装置在应该动作时，就应该动作，不应该拒动；而不应该动作时，就不应该误动。4、灵敏度（灵敏性）灵敏度或灵敏系数是表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。过电流保护的灵敏度或灵敏系数，用其保护区内在电力系统为最小运行方式时的最小短路电流与保护装置一次动作电流（即保护装置动作电流换算到一次电路的值）的比值来表示，即对一个具体的保护装置来说，不一定都是同等重要的，而往往有所侧重。例如对电力变压器，由于它是供电系统中最关键的设备，因此对其保护装置的灵敏度要求较高；而对一般电力线路的保护装置，灵敏度要求可低一些，但对其选择性要求较高。又例如，在无法兼顾保护选择性和速动性的情况下，为了快速切除故障，以保证某些关键设备，或者为了尽快恢复系统的正常运行，有时甚至牺牲选择性来保证速动性。图4-55低压断路器的原理结构和接线

1-主触头2-跳钩3-锁扣4-分励脱扣器5-失压脱扣器

6、7-脱扣按纽8-加热电阻丝9-热脱扣器10-过流脱扣器图6-23“去分流跳闸”的过电流保护电路QF-断路器TA1、TA2-电流互感器KA-电流继电器（GL型）YR-跳闸线圈

6.2熔断器保护一、熔断器在供配电系统中的配置应考虑选择性保护也就是熔断器要配置得能使故障范围缩小到最低限度。应考虑经济性依然就是供电系统中配置的熔断器数量要尽量地少。图6-1熔断器在低压放射式线路中的配置低压配电系统中的PE线和PEN线上，不允许装设熔断器二、熔断器熔体电流的选择1、保护电力线路的熔断器熔体电流的选择熔体额定电流应不小于线路的计算电流

为熔体额定电流熔体额定电流还应躲过线路的尖峰电流

为线路的尖峰电流单台电动机时K的取值范围：启动时间在3s以下（轻载启动），宜取K=0.25～0.35；启动时间在3～8s（重载启动），宜取K=0.35～0.5；启动时间超过8s或频繁启动、反接制动，宜取K=0.5～0.8。多台电动机时K的取值范围：应视线路上容量最大的一台电动机的启动情况、线路尖峰电流与计算电流的比值及熔断器的特性而定，取为K=0.5～1；如果线路尖峰电流与计算电流的比值接近于1，则可取K=1。熔断器保护还应与被保护的线路相配合

为电线或电缆允许载流量为电线或电缆允许短时过负荷倍数。如果熔断器只作短路保护，对电缆和穿管绝缘导线，取KOL=2.5；对明敷绝缘导线，取KOL=1.5。如果熔断器不只作短路保护，而且要求作过负荷保护时，则应取KOL=1；当

时，则取为KOL=0.85。对有爆炸性气体和粉尘的区域内的线路，应取KOL=0.8。当前面两个条件选择的熔体电流不满足上式的配合要求时，则应改选熔断器的型号规格，或者适当增大导线或电缆的芯线截面。2、保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择为变压器的额定一次电流熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流。熔体电流要躲过来自变压器低压侧的电动机自启动引起的尖峰电流。熔体电流还要躲过变压器自身的励磁涌流。励磁涌流又称空载合闸电流。3、保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择由于电压互感器二次侧的负荷很小，因此保护电压互感器的RN2型熔断器熔体额定电流一般为0.5A。图6-2变压器空载投入时励磁涌流的变化曲线图4-16电压互感器的接线方案

a)一个单相电压互感器b)两个单相电压互感器接成V/V形c)三个单相电压互感器接成Y0/Y0形

d)三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成Y0/Y0/

（开口三角）形三、熔断器的选择与校验1、熔断器选择的基本条件熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压。2、熔断器选择时的断流能力校验限流式熔断器（如RN1、RT0等型号）非限流式熔断器（如RW4、RM10等型号）熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流。熔断器的类型应符合安装条件（户内或户外）等。对具有断流上下限的熔断器（如RW4等型跌开式熔断器）为熔断器最大分断电流为熔断器最小分断电流四、熔断器保护灵敏度的校验为熔断器熔体的额定电流；为熔断器所保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电流（对TN系统和TT系统，为线路末端的单相短路电流或单相接地故障电流；对IT系统和中性点不接地系统，为线路末端的两相短路电流；对保护变压器的高压熔断器来说，为低压侧母线的两相短路电流换算到高压侧之值）；

K为灵敏系数的最小比值，式中：

—1110980.4s7

6554.55s熔断时间250～500A80～200A40～63A16～32A4～10A熔体额定电流表6-1检验熔断器保护灵敏度的最小比值K例：有一台Y型电动机，其额定电压为380V，额定容量为18.5kW，额定电流为35.5A，启动电流倍数为7。现拟采用BLV型导线穿焊接钢管敷设。该电动机采用RT0型熔断器作短路保护，短路电流最大可达13kA。当地环境温度为30℃。试选择熔断器及其熔体的额定电流，并选择导线截面和钢管直径。解：（1）选择熔断器及熔体的额定电流（可选RT0-100）（2）校验熔断器的断流能力＞（3）选择导线截面和钢管直径选BLV10mm2，，钢管选用SC25。＞（4）校验导线与熔断器保护的配合＜（满足要求）（满足要求）五、前后熔断器之间的选择性配合前后熔断器的选择性配合，宜按它们的保护特性曲线（安秒特性曲线）来进行检验。＞满足条件：t1为前级熔断器从安秒特性曲线查得的熔断时间；t2为后级熔断器从安秒特性曲线查得的熔断时间。前后熔断器的选择性配合，可选前级熔断器的熔体电流大于后级熔断器的熔体电流2～3级以上。如果不能满足这一要求时，则应将前一熔断器的熔体额定电流提高1～2级，再进行校验。图6-3熔断器保护的配置和选择性校验熔断器在低压配电线路中的配置b)熔断器按保护特性曲线进行选择性校验

(注：曲线图中斜线区表示特性曲线的偏差范围)a)例：如图6-3a所示线路中，设FU1（RT0型）的

FU2（RM10型）的。k点的三相短路电流，试检验FU1与FU2之间是否能选择性配合。解：＞由此可见FU1与FU2能保证选择性动作。图4-50RM10型低压熔断器a)熔管b)熔片1-铜管帽2-管夹3-纤维熔管4-刀形触头(触刀)5-变截面熔片图4-51RT0型低压熔断器a)熔体b)熔管c)熔断器d)绝缘操作手柄1-栅状铜熔体2-刀形触刀3-瓷熔管4-熔断指示器5-盖板6-弹性触座7-瓷质底座8-接线端子9-扣眼10-绝缘拉手手柄

6.3低压断路器保护一、低压断路器在低压配电系统中的配置单独接低压断路器的方式低压断路器-刀开关的配合方式低压断路器与磁力启动器或交流接触器配合的方式低压断路器与熔断器配合的方式二、低压断路器脱扣器的选择和整定1、低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择为过流脱扣器的额定电流2、低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定

瞬时过电流脱扣器动作电流的整定瞬时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流。为瞬时过流脱扣器的动作电流为线路尖峰电流为可靠系数：对动作时间在0.02s以上的万能式（DW型）断路器，可取1.35；对动作时间在0.02s及以下的塑料外壳式（DZ型）断路器宜取2～2.5。

短延时过电流脱扣器动作电流的整定短延时过电流脱扣器的动作电流，应躲过线路短时间出现的负荷尖峰电流。为短延时过流脱扣器的动作电流为可靠系数，一般取1.2。

短延时过流脱扣器的动作时间通常分0.2s、0.4s和0.6s三级，应按前后保护装置保护选择性的要求来确定，应使前一级保护的动作时间比后一级保护的动作时间至少长一个时间级差0.2s。

长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定长延时过流脱扣器主要用于过负荷保护，因此其动作电流只需躲过线路的最大负荷电流即计算电流。为长延时过流脱扣器的动作电流为可靠系数，一般取1.1。

长延时过流脱扣器的动作时间，应躲过允许过负荷的持续时间。其动作特性通常是反时限的，即过负荷电流越大，其动作时间越短。一般动作时间可达1～2h。过流脱扣器与被保护线路的配合要求式中：为绝缘导线和电缆的允许载流量；为绝缘导线和电缆的允许过负荷倍数：对瞬时和短延时的过流脱扣器，一般取4.5；对长延时过流脱扣器，可取1；对有爆炸性气体和粉尘区域的线路，应取0.8。如果不满足上式的配合要求，则应改选脱扣器的动作电流，或者适当加大导线或电缆的线芯截面。为了不致发生因过负荷或短路引起绝缘导线或电缆过热起燃而低压断路器不跳闸的事故，低压断路器过流脱扣器的动作电流，还应满足条件图4-56低压断路器的保护特性曲线a)瞬时动作式b)两段保护式c)三段保护式O3、低压断路器热脱扣器的选择和整定热脱扣器额定电流的选择热脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流。热脱扣器动作电流的整定热脱扣器用于过负荷保护，其动作电流按下式整定：为可靠系数，可取1.1，不过一般通过实际运行进行检验。为热脱扣器的额定电流为热脱扣器动作电流整定值低压断路器脱扣器性能汇总（以施耐德电气为例）名称脱扣器额定电流脱扣器类型脱扣器动作电流脱扣器动作时间微型(C65)6~125(A)长延时脱扣器不可调整不可调整(反时限)瞬时脱扣器不可调整(配电用：5倍，电动机用：10倍)0.01s以下塑壳(NSX)100~630(A)长延时脱扣器可调整（可整定）一般不可调整（反时限）短延时脱扣器(仅电子脱扣器)可调整：1.5~10倍可调整：0.1、0.2、0.3、0.4s瞬时脱扣器部分产品可调整，部分产品不可调整不可调整框架(MT)630~6300(A)长延时脱扣器可调整可调整（按反时限规律调整）短延时脱扣器可调整：1.5~10倍可调整：0.1、0.2、0.3、0.4s瞬时脱扣器可调整：1.5~10倍不可调整：0.02~0.08s三、低压断路器的选择与校验1、低压断路器选择应考虑的因素低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压。低压断路器的额定电流应不小于它所安装的脱扣器的额定电流。低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求。因此应同时选择其操作机构型式。2、低压断路器的校验（断流能力校验）动作时间在0.02s以上的万能式(DW型等)断路器动作时间在0.02s及以下的塑料外壳式(DZ型等)断路器为断路器极限分断电流CM塑壳断路器主要参数表（常熟开关制造有限公司）1型号CM2-63CM2-125CM2-225CM2-400CM2-6302极数34343434343极限分断能力（KA）35、50、7050、70、8550、70、8550、70、10050、70、1004热磁脱扣单元额定电流（A）16、20、25、32、40、50、6316、20、25、32、40、50、63、80、100、125125、140、160、180、200、225225、250、315、350、400400、500、6305热脱扣器动作电流及时间：I≤1.05In（不动作），I＞1.3In（反时限动作）热脱扣器动作电流可调整.6电磁脱扣器动作电流（瞬时动作）：I＞

10In（配电用），I＞

12In（电动机用）电磁脱扣器瞬时动作电流部分产品可调整，部分产品不可调整。。CM1E塑壳断路器主要参数表（常熟开关制造有限公司）1型号CM1E-100CM1E-225CM1E-400CM1E-630CM1E-8002极数34343434343极限分断能力（KA）35、5035、5042、6542、6550、654电子脱扣单元额定电流（A）32、63、100225（100~225）400（200~400）630（400~630）800（630~800）5脱扣装置类型：电子式。通常有：长延时脱扣（可调整）、短延时脱扣（分为延时时间可调和不可调两种）、瞬时脱扣（部分产品可调、部分产品不可调）注：电子脱扣器过负荷保护脱扣电流整定值：(0.5、0.63、0.7、0.8、0.9)In所有微型断路器（额定电流最大125A）只有：过负荷保护（热脱扣）和短路保护（电磁脱扣）两种，且不可调。所有框架断路器都有：过负荷保护（长延时）、短路短延时保护、瞬时保护功能。一般长延时、短路短延时动作时间、动作电流可调。瞬时保护动作时间不可调，动作电流可调。NSX塑壳断路器主要参数表（施耐德电气）1型号NSX100NSX160NSX250NSX400NSX6302极数34343434343极限分断能力（KA）36、50、70、100、15036、50、70、100、15036、50、70、100、15036、50、70、100、15036、50、70、100、1504热磁脱扣单元额定电流（A）16、25、32、40、50、63、80、10032、40、50、63、80、100、125、16040、50、63、80、100、125、160、200、2505热脱扣器动作电流及时间：I≤1.05In（不动作），I＞1.3In（反时限动作）6电磁脱扣器动作电流（瞬时动作）：I＞

10In（配电用），I＞

12In（电动机用）部分产品的瞬时动作电流可调、部分产品动作电流不可调。7电子脱扣单元额定电流（A）40、8040、100、16040、100、160、250180