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1、系统保护基本概念及原理 10kV线路故障特点及保护 10kV电力变压器故障特点及保护,第五章 中压系统保护,保护装置是反应电气设备的故障或不正常工作状态，而作用于断路器跳闸或发出信号的自动装置。 中压系统中实现保护功能有两种途径，一是使用熔断器作为保护电器，实现短路和严重的过负荷保护；二是使用一系列继电器构成继电保护装置实现对各种故障和不正常运行状态的保护。,第五章 中压系统保护 第一节 保护的作用、原理及要求,保护装置的主要作用是： （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，保证其它部分迅速恢复正常生产。 （2）当线路及
2、设备出现不正常运行状态时，保护装置发出信号、减负荷或跳闸。,第五章 中压系统保护 第一节 保护的作用、原理及要求,保护的基本原理 其中测量部分用来反应和转换被保护对象的各种电气或非电气参数，经过变换后，送给逻辑部分，与整定值进行比较并作出逻辑判断，当判别出被保护对象有故障时，起动执行部分，发出操作指令，使断路器跳闸。,第五章 中压系统保护 第一节 保护的作用、原理及要求,对保护装置的基本要求 选择性 每个电气元件都有至少一套专为该元件设置的保护。所谓保护的选择性是指元件故障时，首先由故障元件的保护动作，切除该元件；当故障元件的保护拒动时，则由相邻电气元件的保护动作，同时切除故障元件和相邻元件，
3、以达到消除故障的目的，同时保证无故障部分继续运行。 速动性 指保护装置应能尽快地切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度。 灵敏性 每一套保护装置都有规定的保护范围，例如：保护一条线路的短路故障，保护一台变压器的过负荷状态等等。一个被保护元件（设备或线路）可能因为系统运行方式的改变，故障点的不同或短路类型的不同，有不同大小的故障量（如：短路电流）。灵敏性是指该保护装置对于保护范围内的任何故障都应正确可靠反映。 可靠性 指保护装置该动作时应动作（不拒动灵敏性），不该动作时不误动作（不误动选择性）。,第五章 中压系统保护 第一节 保护的作用、原理及要求,保护用继电器 继电器是一种
4、自动控制器件，它具有输入回路和输出回路，当输入的物理量（电、磁、声、光、热）达到规定值（整定值）时，其输出量发生状态上的改变（接通或断开）。 按组成元件分 有机电型、晶体管型、集成型等。 按反映的物理量分 有电流继电器、电压继电器、功率继电器、瓦斯继电器等。 按反映的输入量的大小分 有过量动作继电器和欠量动作继电器。 按其在保护装置中的功能分 有启动继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器等。,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,电磁型继电器结构和工作原理 当继电器线圈中通过的电流足够大（达到继电器整定值）时，固定于转轴上的钢片在铁芯气隙间磁场作用下偏转，使得继电器的触点状态发
5、生改变。动合触点闭合，动断触点打开。 供配电系统继电保护中常用到的电流继电器是过量动作的电流继电器。即使用电流继电器的动合触点作为输出。 过量动作的电流继电器称为过电流继电器，使继电器动作的最小电流称为动作电流Iop；当继电器动作后，若将线圈中电流减小到一定值时，由于气隙间磁场强度减弱，转轴上的钢片会恢复到原来位置，触点又变为动作前的状态，称为返回，使继电器返回的最大电流称为返回电流Ire。,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,电磁型继电器结构和工作原理,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,电磁型继电器结构和工作原理 当继电器线圈中通过的电流足够大（达到继电器整定值
6、）时，固定于转轴上的钢片在铁芯气隙间磁场作用下偏转，使得继电器的触点状态发生改变。动合触点闭合，动断触点打开。 供配电系统继电保护中常用到的电压继电器是欠量动作的电压继电器。即使用电压继电器的动断触点作为输出。 欠量动作的电压继电器称为欠电压（低电压）继电器。输入电压正常时继电器不动作，当电压降低到某一整定值时，继电器动作，动断触点闭合。使继电器动作的最大电压称为动作电压Uop；继电器动作后，若增加加在线圈上的电压达到一定值时，由于气隙间磁场强度增加，转轴上的钢片会恢复到原来位置，触点又变为动作前的状态，称为返回，使继电器返回的最小电压称为返回电压Ure。,第五章 中压系统保护 第二节 常用保
7、护元件及接线,电磁型继电器结构和工作原理,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,感应型继电器工作原理 感应型继电器由感应部分和电磁部分组成。,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,继电器的特性 尽管不同的继电器结构上有差异，但有两个基本组成部分，即信号输入部分和信号输出部分。 继电器的信号输出（动作或返回）都是明确、干脆的，他不可能停留在某个中间状态，这就是继电器的继电特性。图5-3就反映了这种特性。 对于过量动作的继电器，返回值总是小于动作值；对于欠量动作的继电器，返回值总是大于动作值。 继电器返回值Xre与动作值Xop的比值称为返回系数Kre，即：,第五章 中压系统
8、保护 第二节 常用保护元件及接线,电流保护装置的接线方式 接线系数：流过继电器的电流IKA与电流互感器二次电流ITA2之比，即,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,电流保护装置的接线方式 三相三继电器完全星形接线方式： 这种接线方式对各种形式的短 路故障都有反映。当发生任何形式 的相间短路时，最少有两相流过短 路电流，故最少有两个继电器动作； 在中性点直接接地系统中，发生 单相接地时，有一相流过短路电流， 对应相的继电器动作。,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,电流保护装置的接线方式 两相两继电器完全星形接线方式： 这种接线方式能反应各种类型 的相间短路，但在没有
9、装电流互感 器的一相(如V相)发生单相短路时， 保护装置不会动作，因此多用于小 接地电流系统的保护。,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,电流保护装置的接线方式 两相一继电器两相电流差接线方式： 这种接线方式采用两个电流互感器和 一个继电器。电流互感器非同名端相 接，流人继电器的电流等于U、W两 相电流互感器二次电流之差(几何差) 即 。在不同的短路类型下，流过继电 器的电流与互感器二次电流有不同的 关系，因此其接线系数也有不同数值。,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,电流保护装置的接线方式 零序电流接线方式： 三只电流互感器同名端相接，继电器上流过的电流为三相电
10、流之和，即零序电流。,第五章 中压系统保护 第二节 常用保护元件及接线,中压线路故障形式 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，因此不能采用反应各相电流变化的电流保护。但系统在正常运行时，三相电流之和为零，三相电压之和也为零；而单相接地时，三相电流之和（零序电流）不为零，且三相对地电压之和（另序电压）也不为零。利用这一特征，一般采用反应
11、零序电流过量动作的零序电流保护，或采用反应零序电压过量动作的零序电压保护（又称为系统绝缘监视）。,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 1定时限过电流保护 定时限过电流保护是反映 电流过量动作，且具有规定动 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。,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 1定时限过电流保护 “整定”这个词语是继电保护专业术语，它的含义是“调整继电保护装置的动作值到规定数值”。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（整定K
12、A1和KA2）和动作时间（整定KT）的整定。,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 1定时限过电流保护 定时限过电流保护动作电流的整定应考虑以下两个因素： 1)为保证过电流保护在本保护范围线路正常运行时不动作，即满足保护的选择性要求，其一次侧动作电流 应大于线路上可能出现的最大负荷电流（尖峰电流） ，即 2)当某线路的后一级线路上出现短路时，流过该线路的短路电流仍然很大，可能使该线路的保护用电流继电器启动。因此动作值的整定应该满足的要求是：当后一级线路上的短路故障切除后，该线路的保护用继电器能可靠地返回，以实现保护的选择性。,第五章 中压系统保护 第三节
13、 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 1定时限过电流保护 比较上述两种因素对保护最小动作值的要求，显然，满足因素2）的动作电流取值较大。 因此过电流保护装置的动作电流 为： 折算到继电器上的动作电流为：,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 1定时限过电流保护 定时限过电流保护动作时间的设定是为了使过电流保护具有选择性。,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 1定时限过电流保护 定时限过电流保护的灵敏度校验 （1）作为本线路的主保护时，灵敏度校验点设在被保护线路末端。校验条件为：,第五章 中压系统保护
14、第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 1定时限过电流保护 定时限过电流保护的灵敏度校验 （1）作为本线路的主保护时，灵敏度校验点设在被保护线路末端。校验条件为：,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 2反时限过电流保护 反时限过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流保护相同。 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，动作时限越快。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
15、限电流继电器组成。,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 2反时限过电流保护 反时限过电流保护的动作时间整定与配合： 由于反时限过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。 反时限过电流保护的时限配合,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 2反时限过电流保护 反时限与定时限过电流保护的时限配合,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 3电流速断保护 由于带时限的过电流保护有一个明显的缺点，即越靠近电源，过电流保护的动作
16、时间越长，而短路电流值却是越靠近电源越大，危害也越严重，因此，当过电流保护的动作时限超过0.5s（定时限过电流保护）或0.7s（反时限过电流保护）时，应装设电流速断保护作为线路的辅助保护。,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 3电流速断保护 保护工作原理 这里从另一个角度来讨论保护的整定值问题。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，则必须使电流动作值满足选择性的要求。,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相间短路保护 3电流速断保护 保护工作原理 电流速断保护是一种瞬时动作的过电流保护。以动作电流来保证保护的选择性。,第五章 中压系统保护 第三节 中压单端供电网络线路保护,中压线路相
