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1、第六章 中、低压供配电系统保护,本章主要针对中、低压系统的短路（接地）、过负荷情况，介绍10kV系统继电保护的装设、整定方法：0.4kV系统对保护的要求、保护电器的使用和整定方法。要求掌握保护设置的基本原则、基本要求，中、低压线路、中压电动机、低压用电设备、电力变压器等中、低压配电系统的常见电气设备的保护设置方法及整定计算方法。,索 引,第一节 保护的作用、基本原理及要求 第二节 中压系统常用保护元件及接线 第三节 中压单端供电网络线路保护 第四节 中压系统电力变压器的保护 第五节 中压电动机的保护 第六节 低压配电系统保护要求及保护元件 第七节 低压配电线路保护 第八节 保护电器的级间配合,
2、第一节 保护的作用、基本原理及要求,1、当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障元件与电源切开，以减轻故障危害，防止事故蔓延，保证其他部分迅速恢复正常生产。 2、当线路或设备出现不正常运行状态时，保护装置发出信号、减轻负荷或跳闸。,一、保护的作用,二、保护的基本原理,供配电系统中应用着各种各样的保护装置，尽管它们在结构上各不相同，但基本上都是由测量部分、逻辑部分和执行部分三个部分构成，如框图所示。,第二节 中压系统常用保护元件及接线,（一）保护用继电器的分类 1、按组成元件分：有机电型、晶体管型、集成型等。 2、按反映的物理量分：有电流继电器、电压继电器、功率继电 器、瓦
3、斯继电器等。 3、按反映的输入量的大小分：有过量和欠量动作继电器。 4、按其在保护装置中的功能分：有起动继电器、时间继电器、 信号继电器、中间继电器等。 （二）继电器的工作原理 1、电磁型电流继电器 2、电磁型电压继电器 3、感应型电流继电器 4、静态继电器 （三）继电器的特性 继电器的信号输出（动作或返回）都是明确、干脆的，它不 可能停留在某个中间状态，这就是继电器的继电特性。,一、保护用继电器,二、电流保护装置的接线方式,l 定义接线系数 为流过继电器的电流 与电流互感器二次电流 之比，即,1、三相三继电器完全星形接线方式 2、两相两继电器不完全星形接线方式,3、两相一继电器两相电流差接线
4、方式 1）正常运行和三相短路时 2）当UV或VW两相短路时 3）当WU两相短路时,4、测零序电流的接线方式,第三节 中压单端供电网络线路保护,中压单端供电网络为中性点不接地系统，其线路常见的故障形式有： 1相间短路包括三相短路和两相短路。这种故障的特点是：故障电流急剧增加为正常工作电流的十几倍、甚至上百倍。对于这种故障一般采用反应各相电流过量而动作的过电流保护。 2单相接地这种故障的特点是：由于中性点不接地，单相接地故障回路中只有很小的 电容电流，故障时各相上流过的电流与正常时的工作电流相差不大，因此木能采用反应各相 电流变化的电流保护。但系统在非单相接地时，三相电流之和为零；而单相接地时，三
5、相电流之和不为零，且三相对地电压之和也不为零。利用这一特征，一般采用反应零序电流过量 而动作的零序电流保护，或采用反应零序电压过量而动作的零序电压保护（又称为系统绝缘监视）。,一、中压单端供电网络线路的故障形式,二、相间短路保护,（一）定时限过电流保护 1定时限过电流保护的原理顾名思义，定时限过电流保护是反映）电流过量动作，且具有规定的动作时间的保护。因此，这种保护有两个整定值需要确定，即动作电流值和动作时间值。 2定时限过电流保护动作值的 整定计算“整定”这个词语是继电这个规定数值叫做“整定值”。 定时限过电流保护动作值的整定计算包括动作电流的整定和动作时间的整定。,（1）动作电流的整定 （
6、2）动作时间的整定（逆向阶梯原则）,3、定时限过电流保护的灵敏度校验 （1）作为被保护线路的主保护时，灵敏度校验点设在被保护线路末端。 （2）作为下一级线路或设备的后备保护时，其灵敏度校验点设在下一级线路或设备的末端。,（二）反时限过电流保护 反时限过电流保护动作电流的整定计算和灵敏度校验方法均与定时限过电流保护相同。 1反时限过电流保护的特点 保护装置的动作时间与故障电流的大小成反比。即故障电流越大，动作时限越短。在同一条线路上，靠近电源侧的始端发生短路时，短路电流大，其动作时限短，反之末端发生短路，短路电流较小，动作时限较长。一般用感应式电流继电器或半导体反时限电流继电器组成。它既是起动元
7、件又是时间元件，且触点容量大，不必借用中间继电器，可直接接通断路器跳闸线圈。 2反时限过电流保护的动作时间整定 由于反时限过电流保护动作时限随电流大小而变化，因此，整定的时间必须指出是某一电流值或动作电流的某一倍数下的动作时间。 3反时限与定时限过电流保护的时限配合 。 4反时限过电流保护与定时限过电流保护比较 定时限过电流保护的优点是动作时限比较准确，整定简单；缺点是所需继电器数量较多，接线复杂，且靠近线路首端动作时限较长。,（三）电流速断保护 1、保护工作原理 带时限的过电流保护之所以需要时限来保证其动作的选择性，是因为保护的电流动作值较小，不能保证选择性。如果要去掉延时，则必须使电流动作
8、值满足选择性的要求。 2、电流速断保护的整定计算 3、电流速断保护的灵敏度校验,（四）高压熔断器作线路短路保护,三、单端供电线路单相接地保护,（一）单相接地电容电流分析与计算 1单相接地电容电流分析,2、单相接地电容电流计算 考虑电力设备引起电容电流增值的计算：,（二）中性点不接地系统的接地保护 1绝缘监视装置 利用单相接地时，系统会出现零序电压这一特征而构成的绝缘监视装置是最简单实用的中性点不接地系统单相接地保护方式。 2零序电流保护 利用故障线路的零序电流大于非故障线路零序电流的特点，可以构成有选择性的零序电流保护并可动作于信号或跳闸。,第四节 中压系统电力变压器的保护,一、电力变压器的故
9、障形式,l. 绕组及其引出线的相间短路 包括三相短路和两相短路。与线路相间短路一样，这种故障的特点是，短路相上电流急剧增加为正常电流的若干培，因此可采m反应电流过量而动作的过电流保护装置来加以保护。 对于油浸式变压器，当油箱内统组发生相间短路时，危害很大，故障处的电弧不仅可能烧坏绕组绝缘和铁心，而且可能会使绝缘材料和变压器油强烈气化，从而引起油箱爆炸。针对这种情况，变压器除了设置过电流保护外，还应设置反应油箱内油气化量多少的瓦斯保护。 2. 统组匝间短路 绕组匝阳短路也是变压器的常见故障。绕组匝间短路时也会使故障点电流增加，但增加的多少与短路匝数有关，当短路匝数不多时，故障电流与正常电流差异不
10、是很大，过电流保护装置不一定能反应出来。因此，对这种故障，油浸式变压器采用瓦斯保护；干式变压器采用反应绕组短路时温度升高的温度保护。 3二次测单相短路 变压器二次测中性点直接接地，其单相短路时，故障相出现较大的短路电流、一般，首先考虑用变压器一次测装设的过电流保护兼作单相短路保护，若灵敏度不够，再考虑在变压器二次侧采用反应三根电流之利的零序电流保护。 4. 过负荷 虽然变压器有一定的过负荷能力，但过负荷时间不能太长。因此，当变压器的实际负荷超过其额定负荷时，采用反应变压器过负荷的过负荷保护。 5. 油浸式变压器的油面降低 油侵式变压器展用变压器油作绕组的相间绝缘和对地绝缘的，因此，绕组必须完全
11、浸泡在变压器油中，当油面降低时，会威胁变压器的绝缘，从而引起短路故障。针对这种情况，应设置可反应油面降低的瓦斯保护。 6. 干式变压器绕组温度升高 干式变压器统组温度升高的原因很多，如过负荷、匝间短路、环境温度过高、冷却系统故障等。针对这种情况，应设置温度保护。,二、相间短路的过流保护,1、保护装置的动作电流整定 ， 2、保护装置的动作时限整定 3、灵敏度校验,三、相间短路的电流速断保护,1、保护装置的动作电流整定 ， 2、灵敏度校验,四、二次侧单相短路保护,1、用一次侧过电流保护兼作二次侧单相短路保护 2、二次侧设置零序电流保护 （1）零序电流保护动作值的整定 ， （2）灵敏度校验条件,五、
12、过负荷保护,1、动作电流的整定 ， 2、动作时限的整定 考虑躲过电动机的起动时间，一半为915s。,六、瓦斯保护,瓦斯保护由气体继电器实现，气体继电器设于变压器油箱与油枕间的连通管上，当油再式变压器油箱内部发生故障时，由于故障点电流和电弧的作用，使变压器油及其他绝缘材料分解，产生气体，他，它们将从油箱流向油枕。故障程度越严重，产生气体越多，流速越快，甚至气流中还夹杂着变压器油。利用这种气体实现的保护称为瓦斯保护。瓦斯保护是油浸式变压器的主要保护之一。,七、温度保护,电力变压器的安全可靠运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。而绕组温度超过绝缘耐受温度是使绝缘破坏，导致变压器不
13、能正常工作的主要原因之一。由于干式变压器无法采用瓦斯保护，因此温度保护就成为干式变压器常用的保护措施之一。 温度保护分为温度显示和温度控制两部分。,八、线路一变压器组的保护,当向变压器供电的线路很短时，若分别对线路和变压器装设保护，则线路的过电流保护动作时间较长，且速断保护不易满足灵敏度要求。考虑短线路的故障几率很小，可将线路和变压器看作一个元件来设置保护。对于这种线路一变压器组的保护，其保护设置方式和整定方式与变压器完全相同。,九、高压熔断器作变压器保护,用高压熔断器作变压器保护时，熔断器熔体电流整定为： 式中系数的选择取决于变压器容量的大小，容量大，则系数小。高压熔断器由于整定值 较大，故
14、只能作过电流保护，不能作过负荷保护。,第五节 中压电动机的保护,定子绕组的相间短路、单相接地、匝间短路等是中压电动机最常见的故障。它们可能导致电动机严重损坏，并引起电网电压下降，应尽快切除这些故障。 过负荷是电动机主要的不正常运行状态。引起过负荷的原因是电动机所带机械负荷过大或机械部分故障、供电网络电压过低及相断线等。长时间过负荷运行，将使电动机温升超过允许值，造成绝缘老化，甚至烧毁。 鉴于上述情况，对于中压电动机的定子绕组及其引出线，一般应装设电流速断保护；对于易发生过载的电动机应根据负载特性，装设带时限作用于信号或跳闸的过负荷保护；另外，还可装设低电压保护。当电压短时降低时，应在一定时限内
15、切除次要电动机，以保证重要电动机的自起动再运行；在中性点不接地系统中当电动机单相接地电容电流大于 10A时，应装设单相接地保护作用于跳闸。 此外，电动机常用热继电器、感应式继电器、半导体继电器及直接反应电动机绕组温度的温度继电器、直接反应电动机轴温的温度继电器等，作为电动机过流及过负荷保护。,一、中压电动机的故障形式,二、中压电动机电流速断保护,1、电流速断保护动作值整定 ， 2、灵敏度校验,三、中压电动机的过负荷保护,1、动作电流的整定 ， 2、动作时间的整定,四、中压电动机的低电压保护,1、不需要自起动的次要电动机 ， 2、不允许自起动的电动机 ， 3、需要自起动的电动机 ，,第六节 低压
16、配电系统保护要求及保护元件,1、短路对保护的要求短路故障是指载疏导体间的短路，即相间短路或根线与中性线间的短路，这是一种使回路中电流急剧增大的故障，系统设备或线路不能承受，也不能保证电气设备正常运行，因此应将故障点尽快从系统中切除。 2、过负荷对保护的要求过负荷是指超过设备或线路可以承受的长期工作负荷，且超过值不大的情况，此时会使系统中导体温度升高加快，所以应控制过负荷时间。过负荷在系统正常运行中是不能完全避免的，如电动机的起动或冲击性负荷的接入等。因此过负荷时不能立即将回路切除，而是根据过负荷量的大小和过负荷的时间来确定是否切除。由于一般电气设备和线路的过负荷能力与时间成反时限关系，因此针对这种情况的保护电器也应具有反时限保护特性。 3、接他故障对保护的要求接地故障是指因绝缘损坏致使载流导体与PE线、电气装置的外露可导电部分、装置外导电部分或大地间的短路。这种故障由于会使人员易接触部分带电，造成人身安全事故，所以要求保护电器应在故障时，在持续的危险接触电压导致人身间接电击伤亡或电气火灾或线路损
