工厂供电课件：工厂供电系统的保护装置

工厂供电系统的保护装置主要内容

6.1

工厂常用的过流保护装置

6.2

工厂高压线路的继电保护

6.3

电力变压器和高压电动机的继电保护

6.4

微机继电保护

2EXIT主要内容工厂常用保护装置：6.1

工厂常用的过流保护装置6.4

微机继电保护工厂供配电系统的保护6.2

工厂高压线路的继电保护6.3

电力变压器和高压电动机的继电保护

3EXIT导学

保护的四性要求

常见的过流保护装置熔断器保护：适用于高低压供电系统，

供电可靠性要求不高场合。

低压断路器保护：适用于供电可靠性要求较高的低压供电系统。

保护继电器：适用于高压供电系统，供电可靠性要求较高、操作

灵活方便的场合。微机保护：适用于高压供电系统，供电可靠性要求较高、操作灵

活方便的场合。

4EXIT6.1

常见的过流保护装置保护四性在不同使用场合侧重点不同：

线路保护，选择性很重要；变压器保护，对灵敏性要求高；短路电流较大场合，快速性是主要的。

5EXIT6.1

常见的过流保护装置

熔断器选择需要考虑哪些因素？校验需要考虑哪些因素？

何为变压器励磁涌流？变压器空载初合闸时出现的很大的励磁电流。

变压器空载投入

(或突然恢复电压)

时(合闸前铁心磁通为0)，

约在0.01秒，将会出现一个最大的磁通，铁心严重饱和，励磁电

流迅速增大，大约为正常时励磁电流的100倍，或为

的(

8~10

)倍

。

前后级熔断器之间如何配合？

6EXIT6.1

常见的过流保护装置

低压断路器中过流脱扣器和热脱扣器所实现的功能是？

低压断路器选择需要考虑哪些因素？校验需要考虑哪些因素？选择时是否需要考虑过流脱扣器和热脱扣器

的动作电流吗？

前后级断路器之间如何配合？

7EXIT6.1

常见的过流保护装置

继电保护装置的接线方式有哪些？不同接线方式

下接线系数如何确定？I

(流入继电器线圈的电流)KW

=

I2

(电流互感器二次侧的电流)KAKA

8EXIT③KW

随故障类型而变。三相短路时：

KW

=

AB

、BC两相短路时：

KW

=

1

AC两相短路时：

通常接线系数取I.a

−I.cI.

则有：因三相对称，

−

I.c

KW

=

=

=

I.bKA

aIKA

=

3I

则：

KW

=

2

9aaI.

c(1)三相短路时，

I.a

=

I.c流入继电器线圈的电流：

∴

I

=

2I由矢量图知：

I.c

(2)

AC

相短

时：路a两2EXIT推导：3I.aa6.4

微机继电保护

微机保护的硬件系统中是否包含继电器？

微机保护的软件系统可以实现哪些保护算法？

微机保护是如何实现对电力设备进行保护的？

10EXIT主要内容

6.1

工厂常用的过流保护装置

6.2

工厂高压线路的继电保护

6.3

电力变压器和高压电动机的继电保护

6.4

微机继电保护

11EXIT6.2工厂高压线路的继电保护按照国标规定，对3-66kv的电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。工厂高压系统通常采用

的保护：•过电流保护•速断保护•单相接地保护(当过

电流保护动作时间

不大于0.5~0.7秒时，可不

装设此保护)

12EXIT

13EXIT一、带时限的过电流保护QF的辅助触点

、定时限过电流保护

、组成

图6-24

、原理：

112EXIT

14图b中KA1

、KA2

的触点动

作顺序：常开触点先合，常

闭触点后断(先合后断的触点)

。的触点作用：①为避免KA1或KA2的常

闭触点因外界震动等原因断

开，造成断路器误跳闸。②当保护动作跳闸时，先

合后断的触点可避免TA短时

出现开路现象。、反时限过电流保护装置1、组成

图6-252、原理图b中KA1

、KA22荷及尖峰电流)Ire.1

＞

ILmax

。保护装置一次侧的返回电流。

Ire.1

，应按第2个条件整定。

ILmax

——①。

又

I2

=1、动作电流整定原则①动作电流应躲过线路上的最大负荷电流

(包括正常过负。②返回电流也应大于线路上的最大负荷电流，IOP.1——保护装置一次侧起动电流。Ire.1——因IOP.1

＞即Ire.1＞3、过电流保护动作电流的确定则IKA

=

I1或I1

=

IKA

接线系数KW

=EXITIOP.1＞ILmax

1

KiIIKA215I又K

=

Irere

Iop上式右侧乘以一个大于1的系数——即可靠系数Krel

，使式

子两边相等，整理得：则

〉

ILmaxI

=

rel

W

IKre

KiI

=

Ki

IKI

=

Ki

Ire

.1

K

reI

=

Ki

IKIre

〉

ILmax

16EXIT将②式带入①式得：Ire.

1

＞

ILmax

——①则：

IKA

=

Ire令I1

=

Ire

.1 ②op

LmaxOP

.1

OP1

KAK

K=re

.1IWWW——通过继电器线圈的，使继电器动作的起动电流。——考虑到电动机的自起动，ILma=x

(1.5~3)

I30

。——可靠系数，

DL型取1.2；GL型取1.3。——接线系数。——返回系数，

DL型取0.85；GL型取0.8

。

——

电流互感器的变比。Iop

=

(1.5

-

3)

I30I

=

rel

W

I

op

Kre

Ki

LmaxK

KIopLmaxKrelKKreKi

17EXITIW上图中：

t2≥t1+⊿t

，t3≥t2+⊿t

对定时限过电流保护，取⊿t=0.5s,

通过调整时间继电器实现。对反时限过电流保护：取⊿t=0.7s。4、过电流保护动作时限的整定：应考虑前后级保护装置动作选择性，按阶梯原则整定。北林大工学返院4电2气工程教研室

18

t3

⊿t

t1EXIT

32KA3

QF3

KA2QF2QF1

系统⊿

tKA1返t2tl若为后备保护时，要求SP≥

1.2。工厂供电系统过电流保护为近后备保护。2、低电压闭锁的过电流保护如图6-28所示:过电流保护的动作电流：5、过电流保护灵敏度按照系统在最小运行方式下、保护区末端两相短路电流校验。即

:

SP

=

≥

1.5I

=

rel

W

Iop

30

19EXITKre

Kip30K

KU

：线路额定电压；Ku

：电压互感器变比；Umin

：母线最低工作电压，一般取(0.85~0.95)

UN

；Krel

：可靠系数，取1.2

；Kre

：为低电压继电器返回系数，一般取1.25

。U

=

Umin

≈

0.6

UN

=

60Vop

K

K

K

Krel

re

u

u电压继电器动作电压的整定：

20取0.9UNEXITN6

、定时限与反时限过电流保护的比较定时限过电流保护：动作时限准确，整定简单，动作时限与短路电流大小无关。所需继电器多，接线复杂。反时限过电流保护：接线简单，同时可实现速断。动作

时限整定复杂，误差大；动作时限与短路电流大小有关。小结过电流保护：优点:保护范围大.可保护本段和其后的所有线路。缺点：越靠近电源处短路，动作时间越长。

21EXIT某10KV电力线路，如图所示。已知TA1的变比100/5A，TA2的变比为50/5A

，WL2和WL1的过电流保护均采用两相两继电器式接线，继电器均为DL-10型。

KA1已经整定，

其动作电流为10A

，动作时间为1S

，WL2的计算电流为

28A，其末端K-2点的三相短路电流为160A

。试整定WL2

处的过电流保护动作电流、动作时限和灵敏度校验。

22EXIT1、整定WL2处的过电流保护(1)动作电流的整定取ILmax=2I30=2×28=56A，Krel=1.2，Kre=0.85，Ki=50/5，Kw=1，K

K

12

×1 因此过电流保护的动作电流整定为8A。(2)整定过电流保护的动作时限：

t2=t1-

⊿t=1-0.5=0.5S(3)过电流保护灵敏度的校验：则：

Iop(

2)

Lmax

×

10

×

56

=

7.9A

≈

8A=

10

×

8

=

1.73

〉

1.5

满足要求。

231

×

×

160K

I(

2)Ki

Iop

(

2)SP

(

2)

=

w

k

min

EXIT(一)工作原理、组成及动作电流的整定1、工作原理及组成：图6-30两相两继电器或两相一继电器2、动作电流的整定保护范围：本段线路。二、电流速断保护

——又称为瞬时电流速断保护

24

EXIT36返1)

无论在K1

点还是KB

点短路，速断保护都动作，QF1跳闸，

由自动重合闸

(ARD)

纠正。2)

无论在K1点还是KB

点短路，速断保护都不动作，速断

保护整定值躲过此处短路电流。由此可知，速断保护不能保护本段线路全长，保护不到的部

分称为“保护死区”。

25系统保护区两种方法：保护

死区工厂供配电系统采用EXIT2、动作电流的整定KA2

QF2A

QF1KA1K1KBB按方法2整定电流速断保护的动作电流：速断保护动作电流应躲过它所保护线路末端的最大三相短路电流。即：Iqb

——继电器线圈中通过的速断保护整定值。IK

max

——速断保护线路末端的最大三相短路电流。Krel

——可靠系数。

DL型取1.2~1.3；

GL型取1.4~1.5

。3、灵敏度校验——有两种校验方式

1)按保护安装处系统最小运行方式下两相短路电流校验。式中：I

为保护安装处系统最小运行

方式下的两相短路电流。Iop

=

(1.5

-

3)

I30SP

=

≥

1.5

~

2I

=

rel

W

IKi

26EXITqb

K

maxK

Kp35EG

——

归算至保护安装处的系统电势。ZG

.max

——

归算至保护安装处的最大系统等效阻抗。

ZL

——被保护线路的阻抗。l

——被保护线路的全长。Iqb.

1

——保护装置一次侧(一次线路上的)电流动作值。按GB50062-1992,SP≥1.5；按JBJ6—1996，SP≥22)用最小保护范围校验(一般了解)规定速断保护最小保护范围不得小于被保护线路的15%~20%。最小保护区用下式求得：速断保护优点：动作无时限；缺点：不能保护本段线路全长。l

=

l

⋅(

3

⋅

EG

−

ZG

.max

)L

qb

.1

27EXIT式中：Z2

Ilminmin图6-30

线路定时限过电流保护和电流速断保护电路图

28EXIT试整定题6-4中

WL2的速断保护。

29例题6-5EXIT某10KV电力线路，如图所示。已知TA1的变比100/5A，TA2的变比为50/5A

，WL2和WL1的过电流保护均采用两相两继电器式接线，继电器均为DL-10型。

KA1已经整定，

其动作电流为10A

，动作时间为1S

，WL2的计算电流为

28A，其末端K-2点的三相短路电流为160A，首端K-1点的

三相短路电流为500A

。

30EXIT解：K

K

12×

1qb

Ki

K

max

10(2)校验速断保护的灵敏度SP

=

=

=

2.16

〉

2整定WL2线路的速断保护(1)速断保护的动作电流：取Krel=1.2，I

=

rel

w

I

=

.

×

160

=

19.2A

31EXIT满足要求。取为20A。GB50062-1992规定：对3~66KV中性点非直接接地的线路，宜装设有选择性的接地保护，并动作于信号；当危

及人身和设备安全时，动作于跳闸。1

、无选择性的对地绝缘监测装置2、有选择性的单相接地保护；三、单相接地保护

32EXIT1、无选择性的对地绝缘监察装置采用3个单相电压互感器或1个三相电压互感器，通常装于变电所母线上。

正常运行时，三相对称，开口三角侧电压为0；

单相接地时，开口三角侧电压为100V，电压继电动适于出线数目少，允许短时停电的场合器动作发出信号，该相电压表指示为0。

33EXIT图绝缘监视装置接线图1)

绝缘监察装置过压继电器的整定计算1、躲开正常运行时开口三角形的不平衡电压Udsq。2、大于三次谐波电压U3f。上述电压由实验测定，一般电压继电器的电压整定为15V。

34EXIT2

、单相接地保护的基本原理及组成1)

组成

(1)架空线路：采用三个TA构成零序

电流过滤器的型式。(2)电缆线路：采用专用的零序电流互感器。见图6-32接地电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍，即Ic=3I0。

35EXIT使用时应注意：①电缆外皮应与支架绝缘(否则，当单相接地时，电容电流经电缆皮流回，

使故障相KA所测电流数值减少，

KA

不动作)

。

②电缆外皮接地线必须穿过零序电流

互感器(否则单相接地电流不能测出)。

36EXIT2)

单相接地保护装置动作电流的整定整定原则：应躲过其它线路单相接地时，被保护线路本身所产生的电容电流Ic

。图6-33即：

Iop

(E)

=Krel

(Ic/Ki

)式中：

Krel——可靠系数。保护装置不带时限：

取4~5；

保护装置带时限：

取1.5~2，比相间短路保护长⊿t

。

Iop

(E)

——零序电流保护的动作电流。

37

EXITIC

∑

−

IC

——保护线路末端非故障线路电容电流总和。对架空线路：

SP

≥1.5；对电缆线路：

SP

≥1.25有选择的零序电流保护适用于出线数目较多的场合。3)

单相接地保护的灵敏度应按保护线路末端发生单相接地故障时，流过接地线的电容电流校验。SP

=

≥

1.25

~

1.5

38EXIT通常工业企业变电所不采用过负荷保护。图6-34动作电流的整定：IOP

(

OL)

=

I30四、线路过负荷保护

39动作时间一般取10~15s。EXIT主要内容

6.1

工厂常用的过流保护装置

6.2

工厂高压线路的继电保护

6.3

电力变压器和高压电动机的继电保护

6.4

微机继电保护

40EXIT②差动或电流速断保护：防护变压器内部及外部的故障、单

相接地等，动作于跳闸。③过电流保护：④过负荷保护：①瓦斯保护：防护变压器油箱内部的故障和油面降低等。轻瓦斯只发信号，重瓦斯动作于跳闸。防护变压器因过载引起的过电流，作用于信号。

41

6.3

电力变压器和高压电动机的继电保护导学：变压器通常装设保护种类防护外部短路引起的过电流，动作于跳闸。EXIT导学：变压器通常装设的保护种类监视变压器温度升高及油冷却，通常作用于信号。反映变压器低压侧单相短路的情况。

42EXIT⑥零序电流保护：⑤温度信号：

纵差保护

速断保护

过负荷保护

单相接地保护

低电压保护导学：电动机通常装设的保护种类EXIT436.3

电力变压器和高压电动机的继电保护

变压器过流保护、速断保护、过负荷保护整定计算

与灵敏度校验原则是什么？

电动机保护的配置原则？相间短路保护与过负荷保护的整定计算原则是什么？

44EXIT1)瓦斯保护；

2)过电流保护；

3)速断保护；

4)

过负荷保护；

5)温度信号；

6)零序电流保护

45，高压侧继电保护采用电流互感器的变比为100/5A，继电器采用DL-10型，接成两相两继电器型式。试确定此变压器的保护方案并对其整定值进行计算。某车间变电所装有一台S9-10/0.4kv

、1000KVA的变压器。已知变压器低压侧母线的三相短路电流

；变压器高压侧的三相短路电流I

(3)

=

16KAI

(3)

=

1.37KA1

、此台变压器应设置的保护：EXIT例6-6解：K1

K2K1K2Kre=0.85，I1NT

=

=

=

57.74AK

K

12

×1 K

K20×

0.85取动作电流为9A。2)动作时限整定：上一级变电所未给出保护时间，此处略。若上一级过电流保护动作时间为1.4秒，则：

t=1.4-0.5=0.9秒

46则

:

IOP

=rel

W

×2×I1NT

=.

×2×57.74=8.

15A1)动作电流：取Krel=1.2

，Kw=1

，Ki=100/5=20，变压器一次侧额定电流：2、过电流保护的整定计算EXITrei==3.08〉1.53)灵敏度校验：I(2)=16000×(0.4/10)=640AK

min

为归算到高压侧的数值：1

×

×

640K

I(

2)

S

=

W