高压电网的继电保护

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1、一、定时限过电流保护1、定义：当故障电流超过整定值而动作，且动作时间不变的过流保护。,7-2 高压电网的继电保护,2、组成元件； QF -断路器 TA-电流互感器KA -电流继电器 KT-时间继电器KM-中间继电器 KS -信号继电器YR-跳闸线圈,3、原理图；,4、保护原理；1）正常运行；I=IcaIopkKA不动作，KM、QF不动作。2）短路故障时；I=IsIopkKA动作KA1闭合KT通电TKT1闭合KS、KM、QF动作电路断电。,5、电流互感器的接线方式： 接线方式不同，主回路电流与流过继电器的电流值就不同。,D,1）完全星形接线： （1)接线图； 三相三继电器式 （2）接线系数：Kw

2、= 继电器电流/电流互感器电流 - =IkA/I2完全星形接结线对于任何故障，由于 IkA=I2, 所以Kw=1,IA,IB,IC,IA2=IAk,IB2=IBk,IC2=ICk,（3）适用范围；这种接线方式对各种故障都起作用，当短路电流相同时，对所有故障都同样灵敏，对相同短路动作可靠，至少有两个继电器动作。因此它主要用于高压大电流中性点直接接地系统，以及大型变压器、电动机的差动保护、相间短路保护和单相接地短路保护。,2）不完全星形接线： （1）接线图； 两相两继电器式,（2）接线系数：Kw= 继电器电流/电流互感器电流 - =Ik/I2不完全星形接线对于三相、两相短路故障，由于Ik=I2,

3、所以Kw=1单相短路时 , B相短路不能保护。,（3）适用范围； 只适用于63KV及以下的中性点不直接接地系统中。,3）两相一继电器式接线（两相电流差接线） （1）接线图； 两相单继电器式 （2）接线系数：Kw= 继电器电流/电流互感器电流 - =Ik/I2 （a）三相短路；与正常运行一样计算。 对于D点，,D,IA,IB,IC,Ia,Ic,IkA,-IC,对于D点，,对于D点，,（b）两相短路； AB(BC)两相短路；对于D点， IkA=Ia, KwA=1,IA,IB,Ia=IkA, AC两相短路；,IA,IC,Ia,IC,IkA=2Ia, 单相短路； KW=1 V相短路不能保护3）适用范围

4、； 只适用于中性点不接地系统。,6、定时限过电流保护装置的整定 1）动作电流整定； 保证不拒动、不误动。（1）整定原则； 躲开最大负荷电流即,（2）能可靠返回；,（3）电流互感器二次侧电流值；,（4）继电器动作电流值；,7-9,（5）灵敏度校验;（短路电流换算到继电器）,2）时限整定（按阶梯原则整定）阶梯时间为t=0.5st3 t2=t3+0.5 -t1=t2+0.5=t3+2*0.5,例 设图为中性点对地绝缘的供电系统，线路WL2的最大负荷电流为170A，在最小运行方式下，K1点的三相短路电流为500A，K2点的三相短路电流为700A，试确定保护装置2的接线方式、动作电流和动作时限。 （设电

5、流互感器的变比为2005）。,解：1首先采用差接线方式电流继电器的动作电流为;,灵敏度校验; 对主保护区;,以上计算说明采用差接线，保护装置的灵敏度不符合要求，因此改用不完全星形接线。,对主保护区;,2采用不完全星形接线 电流继电器的动作电流为;,灵敏度校验； 对主保护区;,对后备保护区;,通过上述校验，说明采用不完全星形接线，保护装置的灵敏度符合要求。,对主保护区;,3时限确定设保护装置3位于电网末端，应设瞬动保护装置，其动作时限;,时限级差取,则保护装置2的动作时限为;,二、 开式电网反时限过流保护1、定义； 当故障电流超过整定值而动作,且动作时间随电流大小变化的过流保护。2、时限特性和组

6、成元件1）时限特性；,I,t,2）组成元件； QF 断路器; TA电流互感器; KA 感应式电流继电器; YA跳闸线圈,3.感应式电流继电器1）符号： KA 2）结构（1）电磁系统： 1线圈 2铁芯 18衔铁（2）感应系统：4短路环 10 铝盘 1线圈（同用）（3）延时接触系统；10 13 16 17 -13扇形齿的上升快慢和路程决定动作时间大小。,3）工作原理（1） 反时限部分： a、短路环的作用：将分为空间、相位都不同的两个1 2。b、电磁力矩的产生：铝盘上在t1时刻， 1、2进入铝盘，感应出俩个电流，它们相互作用，产生电磁力、力矩。C、阻力矩的产生：为使铝盘稳定匀速转动，加永磁铁以产生一

7、个阻力矩,d、动作电流：使蜗杆14与扇齿13啮合的最小电流正常时； If电+f阻f弹簧13-14不啮合13不上升17不变态；故障时：I=Isf电+f阻f弹簧13-14啮合13上升16上升17变态；故当t上升的路程一定时,It越短,反时限，得一条曲线。 e、返回电流；使螺杆14与扇齿13分开的最大电流.,f. 动作时间; 从继电器启动(螺杆14与扇形齿轮13啮合瞬间)到接点17闭合的这段时间，称为继电器的动作时限。当通过线圈的电流越大，铝盘转动也越快，动作时限就越短（上升路程一定时），在这种时限特性称为反时限特性。,由于扇形齿轮13上升、下降都有一个极限位。 有上、下限。（电流倍数）,（2）定时

8、限部分； 铁芯中磁通饱和后，、M不随I增大而增大,此时, 铝盘转速不变，动作时间也不变(路程一定)。（3）速断部分；当电流大到电磁系统动作值时.衔铁马上吸下，17立即动作,接点瞬时闭合。 与路程无关T=0.05-0.1S。,四、动作电流整定；1、动作电流整定；与定时限过电流保护装置的整定一样。2、灵敏度校验；满足要求后，确定插销位置。,5、动作时限整定：为保证选择性,找出配合点。1）时限配合点； S1点-在该点短路时，同时流过1、2号（装置）的电流最大，时限极差最小 。配合点时限阶段t=0.7s。,2）速断与反时配合；配合点-同时流过1.2（装置）的电流最大，时限极差最小点。（定时限与反时限配

9、合也一样）,定：离开电源越近短路电流越大动作时间越长危害越大。反：离开电源越近短路电流越大动作时间越短危害越小。,1、内部故障：相间短路、匝间短路、单相接地短路。2、外部故障：引出线的相间短路、接地短路。3、不正常运行状态：外线短路引起的过电流，过负荷及油面过低，温度升高。,7-3 电力变压器保护,一、变压器的故障和不正常运行状态,二、变压器保护装置的确定原则：1、SNT320KVA：设过电流保护。2、SNT=（320-750）KVA：设过电流保护、过负荷保护、瓦斯保护。3、SNT=（750-10000）KVA：设过 流、过负荷、瓦斯、速断（差动）保护。4、SNT10000 KVA：设过流、过

10、负荷、瓦斯、差动保护。,三、变压器的瓦斯保护：1、定义：利用变压器油受热分解气体的多少，作用于信号或跳闸的保护装置，叫瓦斯保护。2、用途：作为变压器内部故障保护（匝间短路）。3、变压器一次匝间短路时的电流分布； （相似自耦变压器）对于E点；,由磁势平衡方程式得；,由上式可知当短路匝数很少时， 又小时，即使短路电流IDd很大，但从电源流入故障点的电流ID却很小，所以过流保护装置对匝间短路故障是不灵敏的，只有用瓦斯保护装置。,4、瓦斯继电器 1）型号及含义：QJ1-80额定电流 设计序号继电器瓦斯（气体） 2）符号：,KG,3）结构：,4）工作原理：（1）正常运行时：因其平衡锤的作用使其上下触点都

11、是断开的。,（2）轻故障时：故障电流小产气少聚集在继电器上部迫使油面下降开口杯3下沉接点5-6闭合发出轻瓦斯信号。,（3）重故障时：故障电流大油分解产气多油气流冲击档板1414上部斜倒使下油杯下降触点9-10闭合作用跳闸线圈切断电源。,（4）漏油时：继电器内油面下降与轻瓦 斯一样动作。,5）瓦斯保护原理接线图。,轻,重,（1）轻故障时；触点5-6动作接点闭合发出轻瓦斯信号。,（2）重故障时；触点9-10闭合 KG1+ KSKS1+发出重瓦斯信号。 - KMKM1+YA1、2原、付方开关跳闸、切断电源。,5）优点；动作迅速，灵敏度高，接线和安装简单，能反应变压器油箱内部各种类型的故障。特别是当变

12、压器绕组匝间短路的匝数很少时，虽然故障回路电流很大，可能造成严重过热，而反应到外部的电流变化却很小，其它保护装置都不能动作。因此，瓦斯保护对于切除这类故障有特别重要的意义。,6）缺点；不能反应外部套管和引出线的短路故障，因而还必须与其它保护装置配合使用。注；由于油的流速在故障中往往是不稳定的。所以，重瓦斯动作后必须有自保持回路，以保证有足够的时间使断路器可靠地跳闸。为此，KM应具有串联自保持电流线圈。,7-4 低压配电系统的保护,一、熔断器保护,1、熔断器的技术参数；熔断器的额定电流: 熔断器壳体的载流部分，在标准环境温度下，允许长时通过的最大电流，称为熔断器的额定电流。INr,熔体的额定电流

13、: 在标准环境温度下，长时通过熔体而不使熔体熔断的最大电流，称为熔体的额定电流。INFE INr 熔断器的极限断路电流（分断能力）: - 是指熔断器所能切断的最大电流。如果短路电流大于此值，熔体熔化后，电弧不能及时熄灭，可能烧毁熔断器，严重时还可能造成相间的弧光短路。,（4）安秒特性,图7-41熔断器熔体的安秒特性曲线,注意；熔断器只装在各相相线上，中性线是不允许装设熔断器的。,2、熔体的额定电流计算；1）保护支线；(单台电动机),（7-34）,K不 熔 断 系 数; INst 额定启动电流；轻负荷k=0.25-0.35; 重负荷k=0.35-0.5反接制动k=0.5-0.6,2）保护干线；

14、(多台电动机),K不 熔 断 系 数; INst 额定启动电流；轻负荷k=0.25-0.35; 重负荷k=0.35-0.5反接制动k=0.5-0.6,3、灵敏度校验；,-系统最小运行方式下线路末短路电流,中性点直接接地系统，取单相短路电流； 中性点不接地系统，取两相短路电流。,4、熔体与导体的配合；,5、熔断器的分断能力校验；,例 7-6,二、低压断路器保护,1、低压断路器结构,2、低压断路器常用的配置方式,3、低压断路器的过流保护整定,1）长延时动作电流整定,2）瞬时动作电流整定,（7-39）,（7-41）,4）过流保护电流整定值与导线允许电流 的配合,3）瞬时动作灵敏度校验,（7-42）,（7-43）,5）热继电器整定,例77 供电系统如图7-45所示，所需的数据均标在图上，试选择低压断路器， 导线按40 温度校验。,解: (1)QF2选用保护电动机用的DZ系列低压断路器，其整定计算如下,因 ，故选定低压断路器的额定电流200A 所以,配合导线; 温度校正系数,则选择 BLX-395 265A,209A大于200A， 满足要求,