工业企业供电第5章之三段保护

《工业企业供电第5章之三段保护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业企业供电第5章之三段保护（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、继电器的分类,按动作原理：电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。 按反应的物理量：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。 按作用：起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。,继电器是一种能自动断续的控制器件，当其输入量达到一定值时，能使输出回路的被控电量发生预计的变化，是具有对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构。,对继电器的要求,工作可靠。 动作值误差小。 接点可靠。 消耗的功率要小。 动作迅速。 热稳定、动稳定要好。 安装调试容易、运行维护方便、价格便宜。,一、电磁型继电器(Electromagnetic Rela

2、ys),电磁型继电器基本结构型式有螺管线圈式，吸引衔铁式和转动舌片式三种，如下图所示。,电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件，它是反应电流超过某一整定值而动作的继电器。电磁型继电器是利用电磁原理工作的，现以吸引衔铁式继电器为例进行分析，如下图所示。,首先分析使继电器触点接通的力矩（即动作力矩）。在线圈1中通以电流Ij，则产生与其成正比的磁通，即 ，通过由铁心，空气隙和可动舌片而成的磁路，使舌片磁化与铁心的磁极产生电磁吸力，其大小与2成正比，这样由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转矩Mdc可表示为Mdc=K12=K2,其次分析使继电器触点闭合的阻力矩。正常情况下，继电器不工作，弹簧对应于空气隙长

3、度1产生一初始力矩Mth1。由于弹簧的张力与伸长量成正比，因此，弹簧产生的反抗力矩为 Mth=Mth1+K3（ 1 2 ）,另外，在可动舌片转动的过程中，还必须克服摩擦力矩Mm。,因此，阻碍继电器动作的全部机械反抗力矩为：Mth+Mm,1、继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增大电流Ij，以增大电流Ij，以增大电磁转矩Mdc，使其满足关系式：Mdc Mth+Mm,2、动作电流：能够满足上述条件，使继电器动作的最小电流值Ij，称为继电器的动作电流，记作IdzJ。对应此时的电磁转矩为,3、继电器的返回条件 继电器动作后，当IJ减小时，弹簧的作用力矩Mth必须大于电磁力矩Mdc及摩擦力矩Mm之和，

4、才能使继电器返回，即Mth Mdc+Mm或 MdcMth-Mm,总结：当Ij Idzj时，继电器不动作，当 IjIdzjJ时，则继电器动作，触点闭合；当减小Ij 使IjIhjJ时，继电器又立即返回原位，触点打开。,4、返回电流： 满足上述条件，使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流，记为Ih.j.,5、返回系数 返回电流与起动电流的比值称为继电器的返回系数，,在实际应用中，要求有较高的返回系数，如0.850.9。返回系数越大则保护装置的灵敏度越高，但过大的返回系数会使继电器触点闭合不够可靠。,6、动作电流的调整方法 （1） 改善继电器线圈的匝数； （2）改变弹簧的张力； （3）改变初

5、始空气隙长度。,返回,吸引衔铁式结构的继电器一般被用作中间继电器，如DZ-10系列。螺管线圈式结构继电器多被用作时间继电器，如DS-100系列。,二、晶体管型继电器,晶体管型继电器的功能是由晶体管开关电路完成的。1、晶体管型电流继电器,三、电流互感器(Current Transformer),电流互感器的作用是将高压设备中的额定大电流变换成5A或1A的小电流，以便继电保护装置或仪表用于测量电流。电流互感器由铁心及绕组组成。一、二次绕组磁势有以下平衡关系：I1W1-I2W2=0,1,在图（a）中，一、二次绕组中感应电势 及 同时为高电位点，称同极性或对应端。一般用L、K表示或以“*”标注。,1.

6、 电流互感器的极性,2.电流互感器的等值电路及相量图,电流互感器与普通变压器的等值电路有着相同的形式。其等值电路如图（a）所示，图中原边的参数都已归算到二次绕组。,(1)电流误差 ：归算到二次绕组的一次电流 与二次绕组电流 数量差, 一般用百分数表示，即 I%= 当角比较小时 I%= 而 结论：电流互感器在正常运行时，电流误差决定于励磁电流 的大小，而励磁电流与电流互感器的负载阻抗Zf成正比，与励磁阻抗 成反比。一般误差小于1%。,3. 误差分析,（2）稳态短路电流引起的误差,当电流互感器原边流过大的短路电流时，铁心饱和，磁阻增加，励磁阻抗下降，励磁电流增加，二次侧电流将减小且波形发生变化。在

7、铁心未饱和时，二次侧电流与原边电流成正比增加，若电流互感器二次负载阻抗Zf较大，铁芯饱和更快。,图中m为短路电流倍数，,按规定用于继电保护的电流互感器，其稳态电流误差不允许大于10%，角误差 不得大于7 。,电流互感器稳态运行时的电流误差实际是二次负载阻抗Zf与短路电流倍数m的函数，可表示为I%=f(Zf ,m),在满足10%误差的条件下， 的关系曲线叫电流互感器的10%误差曲线，它由厂家提供。,（4）减小电流互感器误差的措施。,返回,注意！ 电流互感器为恒流源，其副边不应开路，在副边不接负载时应将它短路。其副边必须接地，以免高电压危及人身及设备的安全。,减小电流互感器的励磁电流。尽量加大电流

8、互感器的励磁电抗XLC，增大铁心截面或用高导磁率的铍莫合金做铁芯。尽量减小电流互感器的二次侧负载阻抗Zf，降低励磁电压。选择同型号的电流互感器串联使用，使每个电流互感器的励磁电压仅为负载压降的一半。选择大变比的电流互感器，以降低短路电流倍数。,四、电压互感器,电压互感器的任务是将很高的电压准确地变换至二次保护及二次仪表的允许电压，使继电器和仪表既能在低电压情况下工作，又能准确地反映电力系统中高压设备的运行情况。电压互感器分为电磁式和电容式两种。,（一）电磁式电压互感器,（二）电容式电压互感器,1. 工作原理,电磁式电压互感器的工作原理与一般电力变压器相似。其等值电路与相量图如下图所示。以副边电

9、压为参考相量，依次画出各支路的电流及各节点电压的相量如下图所示。,o,2.电压误差分析,(二)电容式电压互感器电容式电压互感器是利用电容分压原理实现电压变换的。最简单的电容式电压互感器如图2-12所示。C1、C2为分压电容，T为隔离变压器。二次开路时的电压为由图2-12 （b） 等值电路并根据戴维南定理可知，有载时的输出电压为=调节X1，使j X1= , 则利用可调电感L补偿分压器容性电抗，大大降低电压互感器总电抗，使电压互感器更接近理想恒压源。提高了电压互感器的精确度。,返回,五、电流速断保护(电流I段) (Instantaneously Over-current Protection),1

10、、几个基本概念 系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。,电流速断保护：反应电流增大而瞬时动作的电流保护。,最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大。 最小短路电流：在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小。,保护装置的起动值：对应于电流升高而动作的电流保护，使保护装置起动的最小电流值称为保护装置的起动电流，记作Idz.Bh。 保护装置整定：就是根据对继电保护的基本要求，确

11、定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。,2、工作原理,如右图所示，在输电线路上发生短路时，流过保护安装地点的短路电流可用下式计算：,结论：流过保护安装地点的短路电流值随短路点的位置变化， 且与系统的运行方式和短路类型有关。,3. 整定计算,动作电流为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即 IdzId.d2max=KK Id.Bmax,结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能保护全线路，其最大和最小保护范围Lmax和Lmin。,继电器动作电流：,Kjx电流互感器的接线系数,动作时限,无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电

12、保护固有动作时间，由于动作时间较小可认为t=0s。,4.电流速断保护的接线图,单相原理接线图 原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气联接。,正常状态：,一次设备通过的电流为负载电流,流过KA的电流小于动作值,不发断路器跳闸脉冲 。,KA不动作，其触点不闭合,短路故障时：,流过KA的二次电流大于KA动作值,KA触点闭合,KOM线圈得电,其触点闭合,KS起动，发出信号。,QF跳闸，切除故障。,4.电流速断保护的接线图,单相原理接线图,展开图,展开图以分散形式表示二次设备之间的电气连接。分为交流回路和直流回路。,看二次回路方法：先交流后直流；交流看电源，直流找线圈，抓住触点不放松，一个一个全查清。

13、,线路中管型避雷器放电时间为0.040.06S，在避雷器放电时速断保护不应该动作，为此在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。一方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型避雷器的放电时间，防止误动作。,电流速断保护装置为什么要加中间继电器？,5、对电流速断保护的评价,优点：简单可靠，动作迅速。 缺点：（1）不能保护线路全长；（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。（3）在线路较短时，可能无保护范围。,特殊情况,电流速断可以保护线路全长。在采用线路变压器组的接线方式的电网中，把线路和变压器可以看成是一个元件。速断保护按躲开变压器低压侧短路出口处d1点短路来整定，可以保护线路的全长。,返回,

14、六、限时电流速断保护 (电流II段),电流速断保护在许多情况下均能保证选择性，且接线简单，动作迅速可靠。但是电流速断保护不能保护本线路的全长，怎么办？,解决办法：增设一套新的保护限时电流速断保护。,限时电流速断保护：按与相邻线路电流速断保护相配合且以较短时限获得选择性的电流保护。,1. 工作原理,（1）限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线路中去。（2）限时电流速断保护的动作带有一定的时限。（3）为了保证速动性，时限应尽量缩短。,工作原理：由于要求限时速断保护必须保护线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路时，它就要启动。在这种情况下，为了保

15、证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，此时限的大小与其延伸的范围有关。为了使这一时限尽量缩短，照例都是首先考虑使它的保护范围不超过下一条线路速断保护的范围，而动作时限则比下一条线路的速断保护高出一个时间阶段，此时间阶段以t表示。,2. 整定计算,（1） 动作电流 动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护的动作电流进行整定：,继电器动作电流：,(2) 动作时限 为了保证选择性，限时电流速断保护比下一条线路无时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段t，即,影响t的因素有：, 2QF的跳闸时间tQF, 约为0.2s。,时间继电器提前动作误差tt，电磁型的约为0.05s。,限时速断保护

16、的测量元件在外部故障切除后，由于惯性而不能立即返回的惯性延时tg，电磁型的约为0.1s。,裕度时间ty，取0.1s。故,(3)灵敏度校验,Klm1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。 （a）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小； （b）实际的短路电流小于计算值； （c）电流互感器有负误差，使短路时流入保护起动元件中的电流变小； （d）继电器的实际起动值可能有正误差，使IdzJ变大；(e) 考虑一定裕度。,思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？,（1）与下一条线路的限时电流速断相配合,(2) 动作时限比下一条线路时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段t，即,3、限时电流速断保护的接线图,（）单相原理接线,