06第六章 低压供配电系统保护

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1、第六章 中、低压供配电系统保护 了解：继电保护概念、要求，常规继电器了解：继电保护概念、要求，常规继电器及其动作特性，保护接线形式。及其动作特性，保护接线形式。 掌握：过电流保护、电流速断保护、单相掌握：过电流保护、电流速断保护、单相接地保护、瓦斯保护与温度保护、电力电容器接地保护、瓦斯保护与温度保护、电力电容器与异步电动机的保护。与异步电动机的保护。 重点：过电流保护、电流速断保护的构成、重点：过电流保护、电流速断保护的构成、单相接地保护、差动保护。单相接地保护、差动保护。7/20/20241第一节 保护的作用、原理及要求 一、作用一、作用 1当供电系统当供电系统发生故障发生故障时，必须时，

2、必须迅速地迅速地切除切除故障，缩小事故范围，保证系统无故障部故障，缩小事故范围，保证系统无故障部分继续运行；分继续运行； 2而当系统出现而当系统出现不正常工作状态不正常工作状态时，要时，要给值班人员给值班人员发出信号发出信号，使值班人员及时进行处，使值班人员及时进行处理，以免引起设备故障。理，以免引起设备故障。7/20/20242 二、原理二、原理 1电流增大电流增大。从电源到短路点间电气设备上电。从电源到短路点间电气设备上电流增大。流增大。 2电压降低电压降低。故障相相电压或线电压下降，离。故障相相电压或线电压下降，离短路点越近，电压下降越多，甚至为零。短路点越近，电压下降越多，甚至为零。

3、3电流、电压间的相位角会发生变化电流、电压间的相位角会发生变化。由于短。由于短路发生后，系统阻抗发生变化导致了相位角改变。路发生后，系统阻抗发生变化导致了相位角改变。 4 4故障电流流经的设备故障电流流经的设备温度上升温度上升较快。较快。7/20/20243 5 5组成组成 测量部分、逻辑部分、执行部分。测量部分、逻辑部分、执行部分。7/20/20244 三、基本要求三、基本要求 1 1选择性选择性 2 2快速性快速性 3 3灵敏性灵敏性 4 4可靠性可靠性k点点故故障障QF2动动作作7/20/20245 5 5保护种类：保护种类： 主保护主保护应能应能最快速并有选择性最快速并有选择性地切除被

4、保护地切除被保护区域内的故障。区域内的故障。 后备保护后备保护应在应在主保护或断路器拒绝动作时主保护或断路器拒绝动作时切切除故障。除故障。 近后备近后备当当主保护拒绝动作时主保护拒绝动作时，由，由本本设备或线设备或线路的路的另一套另一套保护实现后备；当断路器拒绝动作时，由保护实现后备；当断路器拒绝动作时，由断路器的失灵保护实现后备。断路器的失灵保护实现后备。 远后备远后备当主保护或断路器拒绝动作时，由当主保护或断路器拒绝动作时，由相相邻邻设备或线路的保护实现后备。设备或线路的保护实现后备。 辅助保护辅助保护当需要当需要加速加速切除线路故障或消除方切除线路故障或消除方向元件的死区时，可采用由电流

5、速断构成的辅助保护。向元件的死区时，可采用由电流速断构成的辅助保护。7/20/20246第二节 中压系统常用保护元件及接线 一、常用继电器一、常用继电器 继电器是一种能继电器是一种能自动自动动作的电器，只要加入一个动作的电器，只要加入一个物理量（如通电）或当加入的物理量达到一定的数值物理量（如通电）或当加入的物理量达到一定的数值时，它就能够动作，这种动作特性称为继电特性。时，它就能够动作，这种动作特性称为继电特性。 继电器主要由继电器主要由动作元件及触点动作元件及触点两部分组成。动作两部分组成。动作元件主要反映不正常的电流、电压频率等，并使继电元件主要反映不正常的电流、电压频率等，并使继电器的

6、触点动作，由触点驱动断路器脱跳，断开故障点。器的触点动作，由触点驱动断路器脱跳，断开故障点。7/20/202471线圈 2电磁铁 3钢舌片 4轴 5反作用弹簧 6轴承 7静触点 8动触点 9起动电流调节转杆 10标度盘（铭牌） 1. 过电流继电器过电流继电器 电磁式继电器（电磁式继电器（DL）7/20/202481线圈 2铁心 3短路环 4铝盘 5钢片 6框架 7调节弹簧 8制动永久磁铁 9扇形齿轮 10涡杆 11扁杆 12继电器触头 13时间调节螺杆 14速断电流调节螺杆 15衔铁 16动作电流调节插销感应式过电流感应式过电流继电器（继电器（GL）7/20/20249GL-10感应型过电流继

7、电器的TC特性曲线7/20/2024107/20/2024117/20/202412 2. 电压继电器（电压继电器（DJ） 电磁型电压继电器有电磁型电压继电器有过电压过电压继电器和继电器和欠电欠电压压继电器两种。其结构与电磁型电流继电器相继电器两种。其结构与电磁型电流继电器相同，但电压继电器一般是经过电压互感器接在同，但电压继电器一般是经过电压互感器接在电力网上，其动作行为取决于电网电压。电力网上，其动作行为取决于电网电压。 7/20/2024137/20/202414 3. 时间继电器（时间继电器（DS） 时间继电器应用钟表机构和电磁时间继电器应用钟表机构和电磁铁作用，获得一定的动作时限。在

8、继铁作用，获得一定的动作时限。在继电保护中完成保护装置的电保护中完成保护装置的计时计时功能。功能。7/20/2024157/20/202416 4. 中间继电器（中间继电器（DZ） 中间继电器的中间继电器的触头容量触头容量较大，触头数较大，触头数量较多，在继电保护接线中，当需要同时量较多，在继电保护接线中，当需要同时闭合或断开几条独立回路，或者要求比较闭合或断开几条独立回路，或者要求比较大的大的触点容量触点容量去断开或闭合大电流回路时，去断开或闭合大电流回路时，可以采用中间继电器。中间继电器可以用可以采用中间继电器。中间继电器可以用来直接接通断路器的跳闸回路。来直接接通断路器的跳闸回路。7/2

9、0/2024177/20/202418 5. 信号继电器（信号继电器（DX） 信号继电器用来标志保护装置的动作，信号继电器用来标志保护装置的动作，并同时并同时接通灯光和声响信号回路接通灯光和声响信号回路。其机构与中。其机构与中间继电器相同，但多了信号牌和手动复归旋钮。间继电器相同，但多了信号牌和手动复归旋钮。7/20/2024197/20/202420 6. 差动继电器差动继电器 差动继电器常用差动电流式。它是利用系差动继电器常用差动电流式。它是利用系统统正常时正常时流过被保护设备的流过被保护设备的电流方向是相同电流方向是相同的，的，流入流入差动继电器的差动继电器的电流基本为零电流基本为零，设

10、备故障时，设备故障时流入被保护设备的电流的大小和方向发生了变流入被保护设备的电流的大小和方向发生了变化，流入继电器的电流不再为零，继电器动作。化，流入继电器的电流不再为零，继电器动作。此类继电器主要用于保护发电机线圈、变压器、此类继电器主要用于保护发电机线圈、变压器、一段线路及母线设备。一段线路及母线设备。 7/20/2024217/20/202422 7. 温度继电器温度继电器 主要测量电气设备的温度。主要测量电气设备的温度。7/20/202423各种继电器的表示符号和图形符号各种继电器的表示符号和图形符号7/20/202424三相三继电器式接线三相三继电器式接线 所用保护元件最多所用保护元

11、件最多所用保护元件最多所用保护元件最多 所有短路电流都会通过继所有短路电流都会通过继所有短路电流都会通过继所有短路电流都会通过继电器反映出来，产生相应的保电器反映出来，产生相应的保电器反映出来，产生相应的保电器反映出来，产生相应的保护动作。护动作。护动作。护动作。 电路电路特点特点二、接线方式二、接线方式 保护装置的接线方式指的是保护装置的接线方式指的是电流互感器与电电流互感器与电流继电器之间的连接方式流继电器之间的连接方式。7/20/202425两相式接线两相式接线 电路电路特点特点 所用元件较少所用元件较少所用元件较少所用元件较少所用元件较少所用元件较少 未接互感器的单相短路故未接互感器的

12、单相短路故未接互感器的单相短路故未接互感器的单相短路故未接互感器的单相短路故未接互感器的单相短路故障不能保护障不能保护障不能保护障不能保护障不能保护障不能保护 采用两相三继电器接线提采用两相三继电器接线提采用两相三继电器接线提采用两相三继电器接线提采用两相三继电器接线提采用两相三继电器接线提高灵敏度高灵敏度高灵敏度高灵敏度高灵敏度高灵敏度 7/20/202426两相一继电器式接线两相一继电器式接线 电路电路特点特点 流入继电器的电流为两相电流流入继电器的电流为两相电流流入继电器的电流为两相电流流入继电器的电流为两相电流流入继电器的电流为两相电流流入继电器的电流为两相电流互感器二次侧电流之差互感

13、器二次侧电流之差互感器二次侧电流之差互感器二次侧电流之差互感器二次侧电流之差互感器二次侧电流之差 不同短路电流通过继电器有不不同短路电流通过继电器有不不同短路电流通过继电器有不不同短路电流通过继电器有不不同短路电流通过继电器有不不同短路电流通过继电器有不同的灵敏度。同的灵敏度。同的灵敏度。同的灵敏度。同的灵敏度。同的灵敏度。 不能反应出第三相（不能反应出第三相（不能反应出第三相（不能反应出第三相（不能反应出第三相（不能反应出第三相（B B B BB B相）的相）的相）的相）的相）的相）的单相接地短路故障单相接地短路故障单相接地短路故障单相接地短路故障单相接地短路故障单相接地短路故障 7/20/

14、202427项 目 三相三继电器 两相两继电器 两相一继电器 两相三继电器 三相短路 111A、C相短路 1121A、B或B、C相短路 1111式中式中 KTA 电流互感器的变流比；电流互感器的变流比； Iop.1、Iop.k电流互感器一次侧、二次侧电流；电流互感器一次侧、二次侧电流； Ik流入电流继电器的电流。流入电流继电器的电流。接线系数接线系数Kkx的值的值引入接线系数后，电流互感器一次侧电流与流入电流继电器电流的关系为：引入接线系数后，电流互感器一次侧电流与流入电流继电器电流的关系为： 7/20/202428零序电流滤过器的接线方式零序电流互感器的接线方式零序电流互感器的接线方式7/2

15、0/202429 三、三、运行方式运行方式 系统最大运行方式系统最大运行方式指供电系统中的发电机、指供电系统中的发电机、变压器、线路等都投入运行，并且作并联连接。此时变压器、线路等都投入运行，并且作并联连接。此时供电系统的供电系统的容量达到最大值，系统电压稳定，系统的容量达到最大值，系统电压稳定，系统的等值阻抗最小，而短路电流最大等值阻抗最小，而短路电流最大。 系统最小运行方式系统最小运行方式供电系统中的发电机、变供电系统中的发电机、变压器、线路等投入运行的数量最少。此时供电系统的压器、线路等投入运行的数量最少。此时供电系统的容量达到最小值，系统电压较不稳定，系统的等值阻容量达到最小值，系统电

16、压较不稳定，系统的等值阻抗最大，而短路电流最小抗最大，而短路电流最小。7/20/202430（a）系统最大运行方式 （b）系统最小运行方式7/20/202431 四、灵敏度四、灵敏度 保护装置对其保护区内发生故障或不正常运保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏度系数。行状态的反应能力称为灵敏度系数。被保护的电气设备被保护的电气设备 继电保护装置类型继电保护装置类型 最低灵敏度最低灵敏度Sp 变压器、线路等变压器、线路等所有电气设备所有电气设备 过电流保护过电流保护 5（如满足此要求将使保护复杂时，灵敏度可（如满足此要求将使保护复杂时，灵敏度可降为降为1.25）电流速断保

17、护电流速断保护 2.0 后备保护后备保护 1.2（如满足此要求将使保护过分复杂或在技（如满足此要求将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可仅按常见的运行方式和故术上难以实现时，可仅按常见的运行方式和故障类型校验灵敏度）障类型校验灵敏度） 变压器变压器 纵联差动保护纵联差动保护 2.0 310kV电缆线路电缆线路 中性点不直接接地电力网中的零序中性点不直接接地电力网中的零序电流保护电流保护 1.25310kV架空线路架空线路 1.507/20/202432第三节 中压单端供电网络线路保护 一、过电流保护装置一、过电流保护装置 1 1定时限过电流保护定时限过电流保护 定时限过电流保护装置是指电流继

18、电器的定时限过电流保护装置是指电流继电器的动作时限是固定的，与通过它的电流的大小无动作时限是固定的，与通过它的电流的大小无关关。7/20/202433原理接线图 7/20/202434整定原则整定原则 1）起动电流）起动电流 电流继电器的电流继电器的起动电流起动电流即整定值，在系统正常即整定值，在系统正常运行和出现最大负荷电流时，保护装置不应该动作，运行和出现最大负荷电流时，保护装置不应该动作，因此因此起动电流应大于线路的最大负荷电流起动电流应大于线路的最大负荷电流。 可靠系数，电磁型电流继电器（可靠系数，电磁型电流继电器（DL）取）取1.2，感应型电流继电器（，感应型电流继电器（GL）取）取

19、1.3； 继电器返回系数，继电器返回系数，0.85。 7/20/202435过电流保护装置的阶梯时限曲线过电流保护装置的阶梯时限曲线 2）动作时限）动作时限 过电流保护装置的动作时限，应从距离电源过电流保护装置的动作时限，应从距离电源最远最远的保护装置开始，按阶梯原则整定。的保护装置开始，按阶梯原则整定。7/20/202436 考虑断路器的动作时间和灭弧时间，取考虑断路器的动作时间和灭弧时间，取0.50.7秒。秒。7/20/202437 3）灵敏度）灵敏度 过电流保护装置的灵敏度按系统在过电流保护装置的灵敏度按系统在最小运行方最小运行方式式时，时，保护区末端保护区末端的的两相短路两相短路来校验

20、。来校验。7/20/202438 2 2反时限过电流反时限过电流保护装置保护装置 反时限过电流保反时限过电流保护装置是指电流继电护装置是指电流继电器的器的动作时限与通过动作时限与通过它的电流的大小成反它的电流的大小成反比比。7/20/202439 整定原则整定原则 整定原则与整定原则与定时限过电流保定时限过电流保护装置相同。但护装置相同。但反时限的动作电反时限的动作电流与动作时间的流与动作时间的整定应按照感应整定应按照感应型继电器的动作型继电器的动作时间特性曲线来时间特性曲线来确定。确定。7/20/202440l定时限过电流保护的定时限过电流保护的优点优点是：动作时间准确，容易整定。是：动作时

21、间准确，容易整定。而且不论短路电流大小，动作时间是一定的，不会因短而且不论短路电流大小，动作时间是一定的，不会因短路电流小而动作时间长。路电流小而动作时间长。l定时限过电流保护的定时限过电流保护的缺点缺点是：继电器数目较多，接线比是：继电器数目较多，接线比较复杂。在靠近电源处短路时，保护装置的动作时间太较复杂。在靠近电源处短路时，保护装置的动作时间太长。长。l 反时限过电流保护的反时限过电流保护的优点优点是：可采用交流操作，接线简是：可采用交流操作，接线简单，所用保护设备数量少，因此这种方式简单经济，在单，所用保护设备数量少，因此这种方式简单经济，在工厂供电系统中的车间变电所和配电线路上用得较

22、多。工厂供电系统中的车间变电所和配电线路上用得较多。l 反时限过电流保护的反时限过电流保护的缺点缺点是：整定、配合较麻烦，继电是：整定、配合较麻烦，继电器动作时限误差较大，当距离保护装置安装处较远的地器动作时限误差较大，当距离保护装置安装处较远的地方发生短路时，其动作时间较长，延长了故障持续时间。方发生短路时，其动作时间较长，延长了故障持续时间。7/20/202441 例例1 如图所示，某厂如图所示，某厂10kV供电线路，保护装置接线方式为两供电线路，保护装置接线方式为两相式接线。已知相式接线。已知WL2的最大负荷电流为的最大负荷电流为57A，TA1的变比为的变比为150/5，TA2的变比为的

23、变比为100/5，继电器均为，继电器均为DL-11/10型电流继电器。已知型电流继电器。已知KA1已整定，其动作电流为已整定，其动作电流为10A，动作时间为动作时间为1s。k-1点的三相短点的三相短路电流为路电流为500A，k-2点的三相短路电流为点的三相短路电流为200A。试整定保护装置试整定保护装置KA2的动作电流和动作时间，并检验其灵敏度。的动作电流和动作时间，并检验其灵敏度。 7/20/202442解：（解：（1）整定整定KA2的动作电流。的动作电流。 取整数，动取整数，动作电流整定作电流整定为为4A。 7/20/202443 （2）整定）整定KA2的动作时间。的动作时间。 保护装置保

24、护装置KA1的动作时限应比保护装置的动作时限应比保护装置KA2的动作时的动作时限大一个时间阶段限大一个时间阶段 ，取，取 ，因为，因为KA1的动作的动作时间是时间是1s，所以所以KA2的动作时间为的动作时间为 。 （3）KA2的灵敏度校验。的灵敏度校验。 KA2保护的线路保护的线路WL2末端末端k-2点的两相短路电流为其点的两相短路电流为其最小短路电流，即最小短路电流，即 7/20/202444 三、电流速断保护三、电流速断保护为了克服过电流保护的缺点，在线路中应增加电为了克服过电流保护的缺点，在线路中应增加电流速断保护。电流速断保护是一种流速断保护。电流速断保护是一种瞬时瞬时动作的过电流动作

25、的过电流保护，其动作时限仅仅为继电器本身固有的动作时间，保护，其动作时限仅仅为继电器本身固有的动作时间，它的选择性不是依靠时限，而是依靠选择适当的动作它的选择性不是依靠时限，而是依靠选择适当的动作电流来解决。电流来解决。7/20/202445 1 1组成组成 电流速断保护装置同定时限过电流保电流速断保护装置同定时限过电流保护装置相比，少一组时间继电器护装置相比，少一组时间继电器。 2 2保护原理保护原理 与定时限过电流保护装置相比，与定时限过电流保护装置相比，没有时间上的控制。没有时间上的控制。7/20/202446 电电电电流流流流速速速速断断断断保保保保护护护护的的的的动动动动作作作作电电

26、电电流流流流必必必必须须须须按按按按躲躲躲躲过过过过它它它它所所所所保保保保护护护护线线线线路路路路末端在最大运行方式下发生的短路电流末端在最大运行方式下发生的短路电流末端在最大运行方式下发生的短路电流末端在最大运行方式下发生的短路电流来整定。来整定。来整定。来整定。 式中式中式中式中 I Iop.1op.1速断保护动作电流；速断保护动作电流；速断保护动作电流；速断保护动作电流； K Krrelel可靠系数，对可靠系数，对可靠系数，对可靠系数，对DLDL系列电流继电器可取系列电流继电器可取系列电流继电器可取系列电流继电器可取1.21.2 1.31.3，对，对，对，对GLGL系列电流继电器可取系

27、列电流继电器可取系列电流继电器可取系列电流继电器可取1.41.41.51.5； 被保护线路末端短路时的最大短路电流。被保护线路末端短路时的最大短路电流。被保护线路末端短路时的最大短路电流。被保护线路末端短路时的最大短路电流。 7/20/202447 （2 2）动作时限）动作时限 动作时限为继电器本身固有的动动作时限为继电器本身固有的动作时间。作时间。 （3 3）灵敏度）灵敏度 电流速断保护装置的灵敏度按系电流速断保护装置的灵敏度按系统在最小运行方式时，保护装置安装处的两相短路来统在最小运行方式时，保护装置安装处的两相短路来校验。校验。式中式中 系统在最小运行方式时，保护装系统在最小运行方式时，

28、保护装 置安装处的两相短路电流值（置安装处的两相短路电流值（A）。）。 电流互感器一次侧的起动电流电流互感器一次侧的起动电流（A）。）。7/20/2024481最大运行方式下三相短路电流分布曲线2最小运行方式下两相短路电流分布曲线4保护死区保护死区7/20/202449l 由于电流速断保护的动作电流是按被由于电流速断保护的动作电流是按被保护线路末端的最大短路电流来整定的，保护线路末端的最大短路电流来整定的，因而其动作电流会大于被保护范围末端的因而其动作电流会大于被保护范围末端的短路电流，这使得保护装置不能保护全段短路电流，这使得保护装置不能保护全段线路，出现一段线路，出现一段“死区死区”。l

29、速断保护只能保护线路的一部分，而速断保护只能保护线路的一部分，而不能保护线路的全长。不能保护线路的全长。 l 为了弥补死区得不到保护的缺点，在为了弥补死区得不到保护的缺点，在装设电流速断保护的线路上，必须配备带装设电流速断保护的线路上，必须配备带时限的过电流保护。在电流速断的保护区时限的过电流保护。在电流速断的保护区内，速断保护为主保护，过电流保护为后内，速断保护为主保护，过电流保护为后备保护；而在电流速断保护的死区内，过备保护；而在电流速断保护的死区内，过电流保护为基本保护。电流保护为基本保护。 7/20/202450（a）原理接线图 （b）展开图图8-12 具有电流速断保护和定时限过电流保

30、护的原理接线图7/20/202451例例2 试整定例试整定例1中中KA2继电器的速断电流，并校验其灵敏度。继电器的速断电流，并校验其灵敏度。 解解：（1）速速断断电电流流的的整整定定。电电流流速速断断保保护护装装置置继继电电器器的的动动作作电流为电流为 （2）校校验验保保护护灵灵敏敏度度。KA2保保护护的的线线路路WL2首首端端k-1点点的两相短路电流为的两相短路电流为 7/20/202452 四、单相接地保护四、单相接地保护 1 1无选择绝缘监视装置无选择绝缘监视装置 常常用用三三相相五五芯芯柱柱式式电电压压互互感感器器或或三三只只三三绕绕组组单单相相电电压互感器作压互感器作中性点不接地系统

31、中性点不接地系统的绝缘监测装置。的绝缘监测装置。 7/20/202453 2 2有选择性的零序电流保护有选择性的零序电流保护 有选择性的零序电流保护是一种利用零序电流使继有选择性的零序电流保护是一种利用零序电流使继电器动作来指示接地故障线路的保护装置。电器动作来指示接地故障线路的保护装置。7/20/202454变压器故障变压器故障及不正常工作状态及不正常工作状态变压器故障变压器故障不不正常工作状态正常工作状态内部故障内部故障线圈的相间短线圈的相间短路、匝间或层路、匝间或层间短路、单相间短路、单相接地短路以及接地短路以及烧坏铁心等。烧坏铁心等。 外部故障外部故障套管及引出线套管及引出线上的短路和

32、接上的短路和接地。地。 过负荷、温升过过负荷、温升过高以及油面下降高以及油面下降超过了允许程度超过了允许程度等。等。 第三节第三节 变压器保护变压器保护一、变压器故障一、变压器故障（1）带时限的过电流保护装置。）带时限的过电流保护装置。（2）电流速断保护装置。）电流速断保护装置。（3）瓦斯保护装置。）瓦斯保护装置。（4）过负荷保护装置。）过负荷保护装置。（5）温度保护装置。）温度保护装置。7/20/202455 二、瓦斯保护二、瓦斯保护 当变压器内部故障时，短路电流所产生的电弧当变压器内部故障时，短路电流所产生的电弧将使绝缘物和变压器油分解而产生大量的气体，利用将使绝缘物和变压器油分解而产生大

33、量的气体，利用这种气体来实现的保护装置叫瓦斯保护。这种气体来实现的保护装置叫瓦斯保护。配电配电变压器变压器容量在容量在800kVA，车间变压器在车间变压器在400kVA以上的变压器以上的变压器应设置瓦斯保护。应设置瓦斯保护。 为为让让变变压压器器的的油油箱箱内内产产生生的的气气体体顺顺利利通通过过与与瓦瓦斯斯继继电电器器连连接接的的管管道道流流入入油油枕枕，应应保保证证连连通通管管对对变变压压器器油油箱箱顶顶盖盖有有2%4%的的倾倾斜斜度度，变变压压器器安安装装应应取取1%1.5%的倾斜度。的倾斜度。 7/20/2024561盖；2容器；3上油杯；4永久磁铁；5上动触点；6上静触点；7下油杯；

34、8永久磁铁；9下动触点；10下静触点；11支架；12下油杯平衡锤；13下油杯转轴；14挡板；15上油杯平衡锤；16上油杯转轴；17放气阀；18接线盒轻瓦斯动作轻瓦斯动作过负荷过负荷 重瓦斯动作重瓦斯动作短路短路7/20/202457保护原理保护原理7/20/202458三、变压器的差动保护三、变压器的差动保护三、变压器的差动保护三、变压器的差动保护 在在变变压压器器正正常常工工作作或或保保护护区区域域外外部部发发生生短短路路故故障障时时，电电流流互互感感器器二二次次侧侧电电流流同同时时增增加加，流流入入继继电电器器的的动动作作电电流流也也是是为为零零，或或仅仅为为变变压压器器一一、二二次次侧侧

35、的的不不平平衡衡电电流流，不不平平衡衡电电流流小小于于继电器动作电流，故保护装置继电器动作电流，故保护装置不动作不动作。 当变压器差动保护范围当变压器差动保护范围内内发生故发生故障时，在障时，在单电源单电源的情况下，流入继电的情况下，流入继电器回路的电流器回路的电流大于大于其动作电流，保护其动作电流，保护装置动作，使装置动作，使QF1、QF2同时跳闸，同时跳闸，切除变压器。切除变压器。7/20/202459 将变压器两侧的电流互感器将变压器两侧的电流互感器串联串联起来，接成起来，接成环环路路，电流继电器并联在环路上，流入继电器的电流，电流继电器并联在环路上，流入继电器的电流等于两侧电流互感器二

36、次侧电流之差，即等于两侧电流互感器二次侧电流之差，即 。适当选择变压器两侧电流互感器的变比和接线，。适当选择变压器两侧电流互感器的变比和接线，使系统正常运行和外部短路时，使系统正常运行和外部短路时， ，保，保护装置不动。当保护区内部发生短路时，对于单电护装置不动。当保护区内部发生短路时，对于单电源供电的变压器，源供电的变压器， ， 继继电器动作，电器动作，瞬时瞬时将变压器将变压器两侧两侧的断路器跳开。的断路器跳开。7/20/202460差动差动保护的范保护的范围围是变压器两侧的是变压器两侧的电流互感器安装地电流互感器安装地点之间的区域点之间的区域。差动保护可以差动保护可以防御变压器油箱防御变压

37、器油箱内内部部故障和故障和引出线的引出线的相间短路、接地短相间短路、接地短路，瞬时作用于跳路，瞬时作用于跳闸闸。Y d11变压器差动保护原理接线图变压器差动保护原理接线图7/20/202461 一一般般可可用用变变压压器器低低压压侧侧装装设设带带过过电电流流脱脱扣扣器器的的自自动动空空气气开开关关或或低低压压侧侧三三相相装装设设熔熔断断器器来来解解决决，也也可可以以在在变变压压器器低低压压侧侧中中性性点点引引出出线线上上装装设设专专门门的的零零序序电电流流保保护护，以以及及改改两两相相两两继继电电器器式式接接线线为为两两相相三三继继电电器器式式接接线线、三三相相三继电器式接线等。三继电器式接线

38、等。四、变压器的单相接地保护四、变压器的单相接地保护7/20/202462 五、其他保护五、其他保护 1 1电流速断保护电流速断保护防御变压器油箱防御变压器油箱内部故障内部故障和和引出线的相间短路、引出线的相间短路、接地短路，瞬时作用于跳闸接地短路，瞬时作用于跳闸。 变压器低压侧母线的三相短路电流换算到变压器低压侧母线的三相短路电流换算到高压侧的穿越电流值。高压侧的穿越电流值。 灵敏度按保护装置灵敏度按保护装置安装处安装处（高压侧）在系统（高压侧）在系统最最小运行方式下发生两相短路小运行方式下发生两相短路的短路电流值来校验。的短路电流值来校验。 7/20/202463 2 2过电流保护过电流保

39、护 防御防御外部外部短路而引起的短路而引起的过电流过电流，并作为上，并作为上述保护的述保护的后备保护后备保护，带时限作用于跳闸带时限作用于跳闸。 变压器一次侧的额定电流。变压器一次侧的额定电流。变压器二次侧有自起动电机变压器二次侧有自起动电机变压器二次侧无自起动电机变压器二次侧无自起动电机7/20/202464 动作时间也按动作时间也按“阶梯原则阶梯原则”整定，与线路整定，与线路过电流保护完全相同。对车间变电所来说，其动过电流保护完全相同。对车间变电所来说，其动作时间可整定为最小值（作时间可整定为最小值（0.5s）。）。 灵敏度按变压器低压侧母线在系统最小运灵敏度按变压器低压侧母线在系统最小运

40、行方式下发生两相短路电流换算到高压侧来校验。行方式下发生两相短路电流换算到高压侧来校验。 7/20/202465 3 3过负荷保护过负荷保护 防御因防御因过载过载而引起的过电流，只在变压器而引起的过电流，只在变压器确实确实有可能过载时才装设有可能过载时才装设，一般作用于信号一般作用于信号。 动作时间取动作时间取1015s。 4温度信号温度信号 监视监视变压器温度升高和油冷却系统的变压器温度升高和油冷却系统的故障，故障，作用于信号作用于信号。7/20/202466Y d11，6300kVA，35/10.5kV双绕组降压变压器的保护原理图例例1：变变压压器器保保护护综综合合7/20/202467

41、（1）差动保护：由电流互感器组（）差动保护：由电流互感器组（TA1、TA2）、）、差动继电器（差动继电器（KD1、KD2、KD3）、）、信号继电器信号继电器（KS1）和出口跳闸中间继电器（和出口跳闸中间继电器（KM）组成。组成。SH是是差动保护装置的接线端子排。差动保护装置的接线端子排。 差动保护是变压器的主保护，主要承担变压器内差动保护是变压器的主保护，主要承担变压器内部和变压器外部故障的保护。部和变压器外部故障的保护。7/20/202468 （2）瓦斯保护：由瓦斯继电器（）瓦斯保护：由瓦斯继电器（KG）、）、轻瓦斯轻瓦斯信号继电器（信号继电器（KS4）、）、重瓦斯信号继电器（重瓦斯信号继电

42、器（KS2）和出和出口跳闸中间继电器（口跳闸中间继电器（KM）组成。组成。 瓦斯保护是变压器的主保护，主要承担变压器内部故瓦斯保护是变压器的主保护，主要承担变压器内部故障的保护。障的保护。 （3）定时限过电流保护：由电流互感器（）定时限过电流保护：由电流互感器（TA3）、）、过电流继电器（过电流继电器（KA1、KA2、KA3）、）、时间继电器时间继电器（KT1）、）、信号继电器（信号继电器（KS3）和出口跳闸中间继电器和出口跳闸中间继电器（KM）组成。组成。7/20/202469 定时限过电流保护主要承担变压器的后备保护的定时限过电流保护主要承担变压器的后备保护的任务，当变压器的主保护（差动保

43、护、瓦斯保护）拒任务，当变压器的主保护（差动保护、瓦斯保护）拒动或外部电路故障及变压器过负荷时，此套保护装置动或外部电路故障及变压器过负荷时，此套保护装置动作，将变压器的断路器跳开。动作，将变压器的断路器跳开。 以上几套保护装置共用一个出口跳闸中间继电器以上几套保护装置共用一个出口跳闸中间继电器KM。7/20/202470例例例例2 2 2 2：保护故障分析实例：保护故障分析实例：保护故障分析实例：保护故障分析实例 某某中中型型工工厂厂新新建建35kV变变电电所所在在运运行行中中发发生生多多次次越越级级跳跳闸闸事事故故。10kV线线路路WL1故故障障，其其断断路路器器跳跳闸闸，但但同同时时变变

44、压压器器过过电电流流保保护护跳跳闸闸，造造成成10kV母母线停电，中断其他线路的供电。线停电，中断其他线路的供电。7/20/202471 估计有以下几种原因：估计有以下几种原因： （1）变压器过电流保护整定值与下级整定值配）变压器过电流保护整定值与下级整定值配合不当；合不当； （2）变压器过电流保护整定值校验不准，取值）变压器过电流保护整定值校验不准，取值过小；过小； （3）WL1线路过电流整定值校验不准，取值过线路过电流整定值校验不准，取值过大；大； （4）变压器过电流继电器线圈并联接成串联，）变压器过电流继电器线圈并联接成串联，以致整定值减小一半；以致整定值减小一半； （5）WL1线路过电

45、流继电器线圈串联接成并联，线路过电流继电器线圈串联接成并联，以致整定值增大一半；以致整定值增大一半； （6）变压器过电流时间与）变压器过电流时间与WL1线路过电流时间线路过电流时间配合不当。配合不当。 7/20/202472 继电保护人员做了如下的实验：继电保护人员做了如下的实验： 在变压器和在变压器和WL1线路保护柜的电流互感器二线路保护柜的电流互感器二次侧的试验端子排处，把两过电流保护的交流回次侧的试验端子排处，把两过电流保护的交流回路串联起来，再串接路串联起来，再串接WL1的断路器的主接点。冲的断路器的主接点。冲击性地加入可使两过电流保护动作的电流值。正击性地加入可使两过电流保护动作的电

46、流值。正常的话，常的话，WL1的断路器主接点先动作，断开试验的断路器主接点先动作，断开试验交流电源（模拟短路电流），而变压器的继电保交流电源（模拟短路电流），而变压器的继电保护装置达不到动作时间而复位，不会跳闸。但事护装置达不到动作时间而复位，不会跳闸。但事实上变压器和实上变压器和WL1的断路器都动作跳闸。因此判的断路器都动作跳闸。因此判断问题出在变压器保护回路的接线上。断问题出在变压器保护回路的接线上。 7/20/202473 经查变压器保护装置的二次接线，发现过经查变压器保护装置的二次接线，发现过电流保护装置的时间继电器接点接错，动作时电流保护装置的时间继电器接点接错，动作时间缩短，与线路

47、的过电流保护动作时间一样。间缩短，与线路的过电流保护动作时间一样。因而在线路故障时，变压器过电流保护和线路因而在线路故障时，变压器过电流保护和线路过电流保护同时动作，造成越级跳闸母线停电。过电流保护同时动作，造成越级跳闸母线停电。7/20/202474第五节 高压电动机保护 一、保护设置一、保护设置 高压电动机最常见的故障是高压电动机最常见的故障是定子线圈定子线圈发生发生三相或两相短路、单相接地（碰壳）以及层间短三相或两相短路、单相接地（碰壳）以及层间短路路等。等。 一般电动机的一般电动机的相间短路和过负荷短路保护相间短路和过负荷短路保护使用使用感应型（感应型（GL）过电流继电器过电流继电器。

48、电动机还应。电动机还应设置设置低电压保护低电压保护。7/20/202475 二、熔断器保护二、熔断器保护 1. 其额定电压应符合线路或设备的其额定电压应符合线路或设备的额定电压额定电压。 2. 熔断器额定电流熔断器额定电流 IN.FU和熔体的额定电流和熔体的额定电流 IN.FE的确定：的确定：IN.FE(1.42.5) ICIN.FE=(0.31.0) IN.FU 3.熔体电流熔体电流 IN.FE 还应还应躲过躲过变压器空载励磁电变压器空载励磁电流、电容器组投入时的合闸涌流、外部短路或电流、电容器组投入时的合闸涌流、外部短路或电动机频繁自起动引起的冲击电流，其熔断时间动机频繁自起动引起的冲击电

49、流，其熔断时间不不小于小于0.5s来加以校验。来加以校验。7/20/202476 （1）对于保护电力）对于保护电力变压器变压器的熔断器，的熔断器，熔体电流不仅要通过与变压器额定电流熔体电流不仅要通过与变压器额定电流 IN.T 的经验公式，考虑变压器空载合闸励磁电流、的经验公式，考虑变压器空载合闸励磁电流、二次侧穿越性尖峰电流和允许正常过负荷电二次侧穿越性尖峰电流和允许正常过负荷电流，而且考流，而且考 虑与低压侧配出线的配合，不虑与低压侧配出线的配合，不越级熔断。即：越级熔断。即： IN.FE=(1.42.0) IN.T 7/20/202477 （2）保护并联电容器的熔断器）保护并联电容器的熔断

50、器IN.FE=K IN.C IN.C 电容器额定电流电容器额定电流 K 高压高压跌落式熔断器：跌落式熔断器：1.21.3 限流式限流式熔断器，熔断器，一台一台电容器时电容器时1.52.0 一组一组电容器时电容器时1.31.8 4. 保护电压互感器的保护电压互感器的RN2 型熔断器的熔体额型熔断器的熔体额定电流为定电流为0.5A。 7/20/202478 5.灵敏度校验灵敏度校验 熔断器保护线路熔断器保护线路末端末端在系统在系统最最 小运行方式小运行方式下下两相短路两相短路电流。电流。 如保护变压器为低压侧母线的两如保护变压器为低压侧母线的两 相短路电流相短路电流折算折算到高压侧之值。到高压侧之

51、值。 7/20/202479 6. 前后选择性的配合要求前后选择性的配合要求 （1）后级或上级后级或上级的的 ，要比前级或下，要比前级或下级的级的 相差相差23个额定电流级。个额定电流级。 （2）变压器高压侧熔断器的）变压器高压侧熔断器的熔断时间不熔断时间不能小于能小于0.4s，才能与低压配出线保护相配合，才能与低压配出线保护相配合，不致发生越级熔断。不致发生越级熔断。 7/20/202480 7.断流能力的校验断流能力的校验 限流型，如限流型，如RN4 非限流型非限流型 对具有断流能上下限的熔断器，如对具有断流能上下限的熔断器，如RW4 7/20/202481 熔断器最大分断电流。熔断器最大

52、分断电流。 断器最小分断电流。断器最小分断电流。 熔断器安装点的三相短路电流。熔断器安装点的三相短路电流。 熔断器安装点的三相短路冲击熔断器安装点的三相短路冲击 电流。电流。 熔断器所保护线路末端的两相短熔断器所保护线路末端的两相短 路电流。路电流。 7/20/202482第七节 低压配电线路保护 一、一、 低压断路器低压断路器 1. 开关主触头额定电流开关主触头额定电流IN、过流脱扣器额定过流脱扣器额定电流电流IN.OR和热脱扣器额定电流和热脱扣器额定电流IN.TR之间的关系：之间的关系： ININ.ORIN.TR IC 2. 分断能力应满足：分断能力应满足： (开关动作时间开关动作时间小于

53、小于0.02s) (开关动作时间开关动作时间大于大于0.02s)7/20/202483 3. 脱扣器电流整定脱扣器电流整定 （1）电动机用自动空气开关）电动机用自动空气开关 电动机额定电流电动机额定电流 可靠系数可靠系数: 动作时间动作时间大于大于0.02s的开关取的开关取1.351.4, 动作时间动作时间小于小于0.02s的开关取的开关取1.72, 对对多台多台设备的干线取设备的干线取1.3。7/20/202484 （2）配电线路用自动空气开关）配电线路用自动空气开关 1）热（或长延时）热（或长延时）脱扣器整定值脱扣器整定值 热热脱扣器取脱扣器取1.01.1， 长延时长延时脱扣器取脱扣器取1

54、.1。7/20/202485 2）瞬时瞬时脱扣器整定值：脱扣器整定值： 取取1.72, 线路中，线路中，起动电流最大起动电流最大的电的电 动机的起动电流。动机的起动电流。 除起动电流除起动电流最大一台最大一台电动机电动机 外的线路计算电流。外的线路计算电流。 7/20/202486 3）短延时脱扣器整定值：）短延时脱扣器整定值： （3）照明线路用自动空气开关）照明线路用自动空气开关 7/20/202487 4.灵敏度校验灵敏度校验 TN，TT系统系统 DZ型空气开关型空气开关 DW型空气开关型空气开关 配电保护线路配电保护线路末端末端或电气距离或电气距离最最 远远一台用电设备处一台用电设备处单

55、相短路电流单相短路电流。7/20/202488 5.空气断路器之间、空气断路器与熔断空气断路器之间、空气断路器与熔断器之间保护选择性的配合器之间保护选择性的配合 （1）空气断路器之间的配合）空气断路器之间的配合 上一级上一级 1.2下一级下一级 （2）熔断器在前，空气断路器在后）熔断器在前，空气断路器在后 当熔断器为限流型：当熔断器为限流型： 熔断器的限流电流熔断器的限流电流 当熔断器不是限流型：当熔断器不是限流型： 比比 小一级小一级7/20/202489 （3）空气断路器在前，熔断器在后）空气断路器在前，熔断器在后 当熔断器为限流型，则可不作校验。当熔断器为限流型，则可不作校验。 当熔断器

56、不是限流型，则应作校验。一当熔断器不是限流型，则应作校验。一般般60A以下，至少差二级；以下，至少差二级；60A以上，至少差以上，至少差12级。级。 6. 与配电线路截面的配合与配电线路截面的配合7/20/2024907/20/202491 二、熔断器二、熔断器 1.保护电力线路的熔断器熔体电流的选择保护电力线路的熔断器熔体电流的选择 IN.FEIC （线路计算电流线路计算电流）IN.FEKoL IaL（导线或电缆允许的载流量导线或电缆允许的载流量） IN.FEKC IPK（尖峰电流，即起动电流尖峰电流，即起动电流）KoL过负荷系数过负荷系数 （1）当保护线路）当保护线路过负荷过负荷时时 ，

57、KoL0.8， （2）只作只作短路保护短路保护时，时， 对电缆或穿管绝缘导线对电缆或穿管绝缘导线，KoL2.5, 明敷绝缘导线明敷绝缘导线， KoL 1.5， （3）同时作同时作短路和过负荷保护短路和过负荷保护KoL 1。7/20/202492KC 计算系数计算系数 轻载起动电动机轻载起动电动机 KC 0.250.3 重载起动电动机重载起动电动机 KC 0.350.5 频繁起动和反接制动电动机频繁起动和反接制动电动机 KC = 0.50.6 供多台电动机供多台电动机 KC0.51 7/20/202493 2. 对保护照明线路的熔断器对保护照明线路的熔断器 同时满足同时满足： KoL IaL I

58、N.FEIC IN.FE K C IC K C计算系数计算系数7/20/202494 3. 对于保护电力变压器的熔断器对于保护电力变压器的熔断器 IN.FE=(1.42.0) IN.T IN.T变压器低压侧的额定电流变压器低压侧的额定电流7/20/202495 4. 灵敏度检验及分断能力灵敏度检验及分断能力 熔断器保护线路末端在系统最小熔断器保护线路末端在系统最小 运行方式下的单相短路电流（中运行方式下的单相短路电流（中 性点直接接地系统）或两相短路性点直接接地系统）或两相短路 电流（中性点不接地系统）。电流（中性点不接地系统）。 （限流型）（限流型） （非限流型）（非限流型）7/20/202

59、496 5.上下级熔断器的相互配合上下级熔断器的相互配合 设在后一级熔断器出口发生三相短路时，由设在后一级熔断器出口发生三相短路时，由前一级熔断器的保护特性曲线上查得的熔断时前一级熔断器的保护特性曲线上查得的熔断时间为间为 t1 ；在后一级熔断器出口发生三相短路时，在后一级熔断器出口发生三相短路时，由后一级熔断器的保护特性曲线上查得的熔断由后一级熔断器的保护特性曲线上查得的熔断时间为时间为 t2。 考虑熔体安秒特性曲线误差为考虑熔体安秒特性曲线误差为50 t13t2 如不能满足要求，则应将前一级熔断器的熔如不能满足要求，则应将前一级熔断器的熔体电流提高体电流提高12级。级。7/20/20249

60、77/20/202498 例：某变电站，变压器为1000kVA，10/0.4kV，D yn11接线，10kV侧系统容量300MVA，从低压屏引出的裸母干线长165m，变压器至主断路器母线长10m，干线计算电流IB=1050A，接地方式为TN-S，干线分支连接10个配电箱，其中最大熔断器Ir=300A，最大的断路器Izd1=300A，Izd3=300A。要求选择主保护电器类型，整定各项参数，并决定母干线截面。7/20/2024997/20/2024100设计步骤：设计步骤：（1）确定母干线截面。要求）确定母干线截面。要求IzIB（2）计算短路电流计算短路电流Id3 和接地故障电流和接地故障电流I

61、d（3）主保护电器选型主保护电器选型7/20/2024101（）主断路器参数整定：（）主断路器参数整定： Izd1整定：按过载保护要求，应符合IBIzd1Iz即 Izd1应 大 于 1050A， 小 于1600A，取Izd1=1200A，也可取1400A。 Izd2及短延时时间整定：为保证可靠动 作 ， 应 符 合 Id1.3Izd2要 求 ， 鉴 于DW45断路器有接地故障保护，则符合末端相间短路电流Id1.3Izd2即可，即Izd26000A/1.3=4615A, 取Izd2=3Izd1=3600A。7/20/2024102 Izd2整定值是否与下面保护电器具有选择性？l下级最大断路器的I

62、zd3=3000A，上级的Izd2整定为3600A，此值为下级Izd3的1.2倍，符合选择性要求；l下级最大熔断器的Ir=300A，而上级Izd2值为300A的12倍，应能符合选择性要求，主要取决于短延时时间整定值。l短延时时间整定：假定下级最大熔断器后发生故障电流足以使上级短延时动作，即故障电流为3600A（Izd2值）或略大一些，此时300A熔断体的熔断时间约为0.22s，因此，短延时时间应整定为0.4s。7/20/2024103 （5）热稳定校验：）热稳定校验： 应按热稳定最小截面校验，由于干线是裸导体，不必进行校验。7/20/2024104 （6）接地故障保护整定：）接地故障保护整定：

63、 采用零序电流保护：其动作整定值Izd0应符合Izd0（1.52.0）IN 和1.3Izd0IN(d) ，要求设该干线正常运行时的三相不平衡电流为200A，而最小接地故障电流为2.8kA，为此，取Izd0=0.6Izd1=0.61200A=720A，能满足式两个公式的要求。 由于Izd0整定值很小，和下级300A熔断器和Izd3=3000A的断路器之间没有选择性，但与更 小 的 断 路 器 （ Izd3600A） 和 熔 断 器（Ir63A）之间可以有选择性。零序电流保护应有延时，至少为0.4s或更长。7/20/2024105l采用剩余电流保护：其动作电流整定值IzdG应符合式I0(d)1.3I1.3IzdGzdG的要求。因此，可取I IzdGzdG=0.2I Izd1zd1=0.21200A=240A。动作时间不小于0.4s，这样更难以和下级断路器、熔断器有选择性。l对于以上两种接地故障保护，应有以下要求：第一，必须延时动作，延时不小于0.4s；第二，应在所有末端回路均设有漏电电流保护，这样可以在末端回路发生接地故障（在所有故障中机率最大）时，动作具有选择性。 7/20/2024106 三、漏电保护三、漏电保护 在在建筑防雷接地技术建筑防雷接地技术中讲解中讲解7/20/2024107