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1、低压配电系统的保护低压配电系统的保护n一、熔断器保护一、熔断器保护n二、低压断路器保护二、低压断路器保护n三、低压断路器与熔断器在低压电网保护中的三、低压断路器与熔断器在低压电网保护中的配合配合一、熔断器保护n（1）熔断器及其安秒特性曲线）熔断器及其安秒特性曲线n 熔断器包括熔管熔断器包括熔管(又称熔体座又称熔体座)和熔体。通常它和熔体。通常它接在被保护的设备前或接在电源引出线上。当接在被保护的设备前或接在电源引出线上。当被保护区出现短路故障或过电流时，熔断器熔被保护区出现短路故障或过电流时，熔断器熔体被熔断，使设备与电源隔离，免受过电流损体被熔断，使设备与电源隔离，免受过电流损坏。因熔断器结
2、构简单、使用方便、价格低廉，坏。因熔断器结构简单、使用方便、价格低廉，所以应用广泛。所以应用广泛。n 决定熔体熔断时间和通过其电流的关系曲线决定熔体熔断时间和通过其电流的关系曲线ntf(I)称为熔断器熔体的安秒特性曲线称为熔断器熔体的安秒特性曲线n如图如图529所示，所示，n该曲线由实验得出，它只表示时限的平均值，该曲线由实验得出，它只表示时限的平均值，其时限相对误差会高达土其时限相对误差会高达土50。（2）熔断器选择n图图530是由变压器二次例引出约低压配电图。是由变压器二次例引出约低压配电图。如采用熔断器保护，应在各配电线路的首端装如采用熔断器保护，应在各配电线路的首端装设熔断器。设熔断器
3、。n熔断器只装在各相相线上，中性线是不允许装熔断器只装在各相相线上，中性线是不允许装设熔断器的。设熔断器的。n 1)熔断器熔体电流应不小于线路正常运行时的熔断器熔体电流应不小于线路正常运行时的计算电流入即计算电流入即n IFE = ICn 2)熔断器熔体电流还应躲过由于电动机起动所熔断器熔体电流还应躲过由于电动机起动所引起的尖蜂电流引起的尖蜂电流IPK，以使线路出现正常，以使线路出现正常n的尖峰电流而不致熔断。因此的尖峰电流而不致熔断。因此n IFE = IPK n 3)为使熔断器可靠地保护导线和电缆不致在线为使熔断器可靠地保护导线和电缆不致在线路短路或过负荷损坏甚至起燃，熔断器的路短路或过负
4、荷损坏甚至起燃，熔断器的n熔体额定电流熔体额定电流Jy，”必须和导线或电缆的允许必须和导线或电缆的允许电流电流JJ相配合，因此要求：相配合，因此要求：n IN.FE / IAL = Kr （3）熔断器保护灵敏度校验）熔断器保护灵敏度校验n 熔断器保护的灵敏系数熔断器保护的灵敏系数KS计算如下：计算如下：n KS IK.MINIFEn式中式中 nIK.MIN熔断器保护线路末端在系统最小运熔断器保护线路末端在系统最小运行行 方式下的短路电流，对中性点不接地系统方式下的短路电流，对中性点不接地系统取两相短路电流；对中性点直接接地系统，取取两相短路电流；对中性点直接接地系统，取单相短路电流；单相短路电
5、流；n IN.FE熔断器熔体的额定电流。熔断器熔体的额定电流。(4)上下级熔断器的相互配合上下级熔断器的相互配合n 用于保护线路短路故障的熔断器，它们上下级之用于保护线路短路故障的熔断器，它们上下级之相的相互配合应是这样：设上相的相互配合应是这样：设上级熔体的理想级熔体的理想n熔断时间为熔断时间为t1，下一级为，下一级为t2，因熔体的安秒特性曲线，因熔体的安秒特性曲线误差约为土误差约为土50，设上一级熔体为负误差，有，设上一级熔体为负误差，有nt10.5t1，下一线为正误差，即，下一线为正误差，即t215t2，如欲，如欲在某一电流下使在某一电流下使t1 t2以保证它们之间的选择性以保证它们之间
6、的选择性n这样就应使这样就应使t13 t2。对应这个条件可从熔体的安秒。对应这个条件可从熔体的安秒特性曲线上分别查出这两熔体的额定电流值。一特性曲线上分别查出这两熔体的额定电流值。一n般使上、下级焙体的额定值相差般使上、下级焙体的额定值相差2个等级即能满足动个等级即能满足动作选择性的要求。作选择性的要求。(五五)熔断器的选择和校验熔断器的选择和校验n1)熔断器的额定电压应不低于被保护线路的额定电压。熔断器的额定电压应不低于被保护线路的额定电压。n2)熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体的额定熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体的额定电流电流n3)熔断器的类型应符合安装条件及被保护设备的技术
7、熔断器的类型应符合安装条件及被保护设备的技术要求要求n4)熔断器的分断能力应满足熔断器的分断能力应满足n IOFF.FE Ish（3）二、低压断路路保护二、低压断路路保护n 低压断路器又称低压自动开关。它既能带负荷低压断路器又称低压自动开关。它既能带负荷n通断电路，又能在短路、过负荷和失压时自动通断电路，又能在短路、过负荷和失压时自动跳闸跳闸n其原理结构如图其原理结构如图531所示。所示。n 配电用低压断路器分为选择型和非选择型两种，所配配电用低压断路器分为选择型和非选择型两种，所配备的过电流脱扣器有三种：备的过电流脱扣器有三种：n1）具有反时限特性的长延时电磁脱扣器，动作时间）具有反时限特性
8、的长延时电磁脱扣器，动作时间可以不小于可以不小于10s。 n2）延时时限分别为）延时时限分别为0.2s、0.4s、0.6s的短延时脱扣的短延时脱扣器。器。n3）动作时限小于）动作时限小于0.1s的瞬时脱扣器。的瞬时脱扣器。n对于选择型低压断路器必须装有第对于选择型低压断路器必须装有第2种短延时脱扣器，种短延时脱扣器，而非选择型低压断路器只有第而非选择型低压断路器只有第1和和3两种脱扣器，其中两种脱扣器，其中长延时用作过负荷保护，短延时或瞬时均用于短路故长延时用作过负荷保护，短延时或瞬时均用于短路故障保护。障保护。n我国目前普遍应用的为非选择型低压断路器，保护待我国目前普遍应用的为非选择型低压断
9、路器，保护待性以瞬时动作方式为主。性以瞬时动作方式为主。 三、低压断路器与熔断器在低三、低压断路器与熔断器在低压电网保护中的配合压电网保护中的配合供电系统的备用电源自动投入供电系统的备用电源自动投入及自动重合闸装置及自动重合闸装置n一、备用电源自动投入装置一、备用电源自动投入装置(APD)在具有两路电源供电的变在具有两路电源供电的变(配配)电所中，电源进线可分电所中，电源进线可分为工作电源进线和备用电源进线两种。备用电源自动为工作电源进线和备用电源进线两种。备用电源自动投入装置就是当工作电源因故障被断开后，能自动而投入装置就是当工作电源因故障被断开后，能自动而迅速地将备用电源投入工作的装置，简
10、称迅速地将备用电源投入工作的装置，简称APD。工作电源和备用电源的接线方式可分为两大类：明备工作电源和备用电源的接线方式可分为两大类：明备用接线方式和暗备用接线方式。用接线方式和暗备用接线方式。明备用方式是指在正常工作时。备用电源不投入工作明备用方式是指在正常工作时。备用电源不投入工作只有在工作电源发生故障时才投入工作。只有在工作电源发生故障时才投入工作。暗备用的接线方式是指在正常时两电源都投入工作，暗备用的接线方式是指在正常时两电源都投入工作，互为备互为备 用。用。对备用电源自动投入装置的基本要求如下：对备用电源自动投入装置的基本要求如下：n1)当常用电源失压或电压很低时，当常用电源失压或电
11、压很低时，APD应将此路电源应将此路电源切除，随即将备用电源投入，以保证不间断地向用户切除，随即将备用电源投入，以保证不间断地向用户供电。供电。n2)常用电源因负荷侧故障被继电保护装置切除或备用常用电源因负荷侧故障被继电保护装置切除或备用电源无电时，电源无电时，n3)APD只应动作一次。以避免备用电源合闸到永久性只应动作一次。以避免备用电源合闸到永久性故障上去故障上去n4)APD的动作时间应尽量缩短。的动作时间应尽量缩短。n5)电压互感器的熔丝熔断或其刀开关拉开时，电压互感器的熔丝熔断或其刀开关拉开时，APD不不应误动作。应误动作。n6)常用电源正常的停电操作时常用电源正常的停电操作时APD不
12、能动作，以防止不能动作，以防止备用电源投入。备用电源投入。自动重合闸装置自动重合闸装置n供电系统架空线路的故障大多是瞬时的。这些瞬时性供电系统架空线路的故障大多是瞬时的。这些瞬时性故障中由于雷击、大风引起的线路对树枝放电、碰线、故障中由于雷击、大风引起的线路对树枝放电、碰线、乌害等造成的短路约占故障总数的乌害等造成的短路约占故障总数的80一一90，当，当故障线路被断开后，由于故障的瞬时性，故障点的绝故障线路被断开后，由于故障的瞬时性，故障点的绝缘强度会自动恢复，故障会自动消除，这时若能重新缘强度会自动恢复，故障会自动消除，这时若能重新将断路器合上就可以重新恢复供电。将断路器合上就可以重新恢复供
13、电。n自动重合间装置就是利用瞬时故障这一特点，当线路自动重合间装置就是利用瞬时故障这一特点，当线路故障时在继电保护装置的作用下将断路器跳开，同时故障时在继电保护装置的作用下将断路器跳开，同时启动自动重合闸装置，经过一定时限自动重合闸装置启动自动重合闸装置，经过一定时限自动重合闸装置使断路器重新合上。若线路故障是瞬时性的，则重合使断路器重新合上。若线路故障是瞬时性的，则重合成功又恢复供电；若线路故障是永久性的且不能消除，成功又恢复供电；若线路故障是永久性的且不能消除，再借继电保护装置将线路切断。再借继电保护装置将线路切断。n自动重合闸装置应满足下列基本要求：自动重合闸装置应满足下列基本要求：n
14、1)线路正常运行时，自动重合闸装置线路正常运行时，自动重合闸装置(ARD)应投入，当值班人员利用控制开关或遥控装置应投入，当值班人员利用控制开关或遥控装置将断路器断开时，将断路器断开时，ARD不应动作。当值班人员不应动作。当值班人员手动投入断路器，由于线路上有水久性故障而手动投入断路器，由于线路上有水久性故障而随即由保护装置将其断开时随即由保护装置将其断开时ARD亦不应动作。亦不应动作。n 2)除上述情况外，当断路器因继电保护装置除上述情况外，当断路器因继电保护装置或其它原因跳闸时，或其它原因跳闸时，ARD均应动作。均应动作。n 3)ARD的启动应按控制开关的位置和断路器的启动应按控制开关的位
15、置和断路器的位置不对应的原则进行或由保护装置来的位置不对应的原则进行或由保护装置来n启动。即当控制开关处在合闸位置而断路器实启动。即当控制开关处在合闸位置而断路器实际处于断开位置时，际处于断开位置时，ARD应启动动作应启动动作 n4)无特殊要求时对架空线路只重合一次，而对无特殊要求时对架空线路只重合一次，而对电缆线路不采用电缆线路不采用ARD，因其瞬时性故障极少发，因其瞬时性故障极少发生。生。 n5)ARD动作后，应能自动复归，为下一次动作动作后，应能自动复归，为下一次动作做好准备。做好准备。n6)应能和保护装置配合，使保护装置在应能和保护装置配合，使保护装置在ARD前前加速动作或加速动作或A
16、RD后保护加速动作后保护加速动作n 在电力系统中，由于过电压使绝缘破坏是造成在电力系统中，由于过电压使绝缘破坏是造成系统故障的主要原因之一。系统故障的主要原因之一。n过电压包括内过电压和外过电压。系统中磁能过电压包括内过电压和外过电压。系统中磁能和电能之间的转化，或能量通过电容的传递，和电能之间的转化，或能量通过电容的传递，以及线路参数选择不当，致使工频电压或高次以及线路参数选择不当，致使工频电压或高次谐波电压下发生谐振等产生的过电压，都称之谐波电压下发生谐振等产生的过电压，都称之为内过电压。操作切换网路故障就是能量激发为内过电压。操作切换网路故障就是能量激发的重要原因，其中，由于操作而引起的
17、内过电的重要原因，其中，由于操作而引起的内过电压，也称为操作过电压。此外，由于电源设备压，也称为操作过电压。此外，由于电源设备运行情况的变化如电网上的不对称短路等也运行情况的变化如电网上的不对称短路等也会引起内过电压。会引起内过电压。n 内过电压的能量来自于电网本身，所以过内过电压的能量来自于电网本身，所以过电压的大小与电网电压成正比，过电压与工频电压的大小与电网电压成正比，过电压与工频相电压之比称为过电压倍数相电压之比称为过电压倍数K，K值与电网结构，值与电网结构，系统容量和参数、中性点接地方式、断路器性系统容量和参数、中性点接地方式、断路器性能以及操作方式等因素有关。能以及操作方式等因素有
18、关。n 外过电压则是由雷击引起的，所以又叫雷外过电压则是由雷击引起的，所以又叫雷电过电压或大气过电压。电过电压或大气过电压。雷电产生原因雷电产生原因n地面湿气受热上升，或空气中不同冷、热气团地面湿气受热上升，或空气中不同冷、热气团相遇，凝成水滴或冰晶，形成积云，在运动中相遇，凝成水滴或冰晶，形成积云，在运动中使电荷发生分离，当电荷积聚到足够数量时，使电荷发生分离，当电荷积聚到足够数量时，就在带有不同电荷的云间，或由于静电感应而就在带有不同电荷的云间，或由于静电感应而产生不同电荷的云地间发生放电现象，这就是产生不同电荷的云地间发生放电现象，这就是雷电现象。雷电流流过地面的被击物时，具有雷电现象。
19、雷电流流过地面的被击物时，具有权大的破坏性，其电压可达数百万至数干万伏，权大的破坏性，其电压可达数百万至数干万伏，电流达几十万安，造成人奋伤亡，建筑物炸毁电流达几十万安，造成人奋伤亡，建筑物炸毁或燃烧，线路停电及电气设备损坏等严重事故。或燃烧，线路停电及电气设备损坏等严重事故。防雷装置防雷装置n1避雷针避雷针n 避雷针的作用是它能对雷电场产生一个附加电场避雷针的作用是它能对雷电场产生一个附加电场(这这是由于雷云对避雷针产生静电感应引起是由于雷云对避雷针产生静电感应引起)使雷电场畸使雷电场畸变，因而将雷云的放电通路吸引到避雷针本身，由它变，因而将雷云的放电通路吸引到避雷针本身，由它及与它相连的引
20、下线和接地体将雷电流安全导入地中，及与它相连的引下线和接地体将雷电流安全导入地中，从而保护了附近的建筑物相设备免受雷击。从而保护了附近的建筑物相设备免受雷击。n 避雷针有三部分组成：按闪器，引下线和接地体。避雷针有三部分组成：按闪器，引下线和接地体。n 避雷针的保护范围，以它对直击雷所保护的避雷针的保护范围，以它对直击雷所保护的n空间来表示。空间来表示。n 单支避雷针的保护范围如图单支避雷针的保护范围如图547所示。从所示。从针的顶点向下作针的顶点向下作45斜线，构成锥形保护空间斜线，构成锥形保护空间的上部，从距针底备方向的上部，从距针底备方向1.5h处向避雷针处向避雷针0.75h高处作连接线
21、与高处作连接线与45 斜线相交交点斜线相交交点以下的斜线构成保护空间的下半部。如果用公以下的斜线构成保护空间的下半部。如果用公式表达高度为式表达高度为hx的空间，保护半径的空间，保护半径Rx为为3避雷带和避雷网避雷带和避雷网n 实践证明雷电最容易击于建筑构的边缘及实践证明雷电最容易击于建筑构的边缘及n凸出部分。所以在建筑物边缘及凸出部分上加装凸出部分。所以在建筑物边缘及凸出部分上加装n避雷带这是一种有效而经济的防雷办法，避雷避雷带这是一种有效而经济的防雷办法，避雷n带应有良好的接地，并且可以把它与建筑物的钢带应有良好的接地，并且可以把它与建筑物的钢n筋连接，对重要建筑物，除这种办法外还应在屋筋
22、连接，对重要建筑物，除这种办法外还应在屋n面上铺设面上铺设6m6m的避雷网以防止绕击及降低的避雷网以防止绕击及降低n屋内过电压。屋内过电压。4避雷器避雷器n 避雷器的作用是限制由线路侵入的雷电波对变电所内避雷器的作用是限制由线路侵入的雷电波对变电所内的电气设备造成的过电压。它一般装设的电气设备造成的过电压。它一般装设n在各段母线与架空线的进出口处。为了使避雷器达到在各段母线与架空线的进出口处。为了使避雷器达到预期的保护效果，必须满足下列基本要求：预期的保护效果，必须满足下列基本要求：n 1)由于电气设备的冲击绝缘强度都是由伏秒特性曲线由于电气设备的冲击绝缘强度都是由伏秒特性曲线表示的，所以避雷
23、器与被保护电气设备的伏秒特性之表示的，所以避雷器与被保护电气设备的伏秒特性之间应有合理的配合。间应有合理的配合。n 图图549曲线曲线1表示被保护电气设备的伏秒特性，表示被保护电气设备的伏秒特性，曲线曲线2表示避雷器的伏秒特性，两条曲线的上下虚线表示避雷器的伏秒特性，两条曲线的上下虚线包络线表示其分散性的上下限；曲线包络线表示其分散性的上下限；曲线3表示被保护电表示被保护电气设备上可能出现的最高工频电压。因中表示了避雷气设备上可能出现的最高工频电压。因中表示了避雷器与被保护电气设备伏秒待性的配合关系。器与被保护电气设备伏秒待性的配合关系。n2)避雷器的避雷器的绝缘强度要绝缘强度要有自恢复能有自
24、恢复能力。避雷器力。避雷器在冲击电压在冲击电压的作用下放的作用下放电，造成接电，造成接地短路，地短路，常用避雷器常用避雷器n管型管型n阀型阀型n氧化锌氧化锌供电系统的防雷供电系统的防雷n架空线路架空线路n变电所变电所安全保护接地安全保护接地n 为了保障人身安全、防止间接触电而将供电系为了保障人身安全、防止间接触电而将供电系统中电气设备的外因可导电部分进行按地统中电气设备的外因可导电部分进行按地n称为安全保护接地。称为安全保护接地。n 安全保护接地分为三类：安全保护接地分为三类：I T类类(I T系统系统)；TN类类(TN系统系统)；T T类类(T T系统系统)。n 1IT系统系统n IT系统即
25、在中性点不接地系统中格电气设备正常情系统即在中性点不接地系统中格电气设备正常情况下不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连况下不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连n接。囚接。囚562表示在中性点不接地系统中电气设备表示在中性点不接地系统中电气设备的接地电阻力的接地电阻力R2，当绝缘损坏，设备外壳带电时，接，当绝缘损坏，设备外壳带电时，接地电流相同时沿接地装置和人体两条道路流过，流经地电流相同时沿接地装置和人体两条道路流过，流经人体的电流与流经接地装置的电流比为人体的电流与流经接地装置的电流比为2TN系统系统n是指在中性点直接接地系统中电气设备在正常是指在中性点直接接地系统中电气设备在正
26、常情况下不带电的金属部分用保护线通过中性线情况下不带电的金属部分用保护线通过中性线与系统中性点相连接。与系统中性点相连接。n按照中性线与保护线的组合情况，按照中性线与保护线的组合情况，TN系统分为系统分为以下三种形式：以下三种形式：n 3TT系统系统n 这种保护系统是在中性点接地系统中，将这种保护系统是在中性点接地系统中，将电气设备外壳，通过与系统接地无关的按地电气设备外壳，通过与系统接地无关的按地体直接接地，如图体直接接地，如图566所示。所示。4共同接地与重复接地共同接地与重复接地五、接地电阻及其计算五、接地电阻及其计算n1接地电阻的含义接地电阻的含义n 接地电阻是指电气设备接地装置的对地
27、电压与接地接地电阻是指电气设备接地装置的对地电压与接地电流之比。接地装置是由与土壤直接接触的金属体电流之比。接地装置是由与土壤直接接触的金属体(接地体接地体)相连接于接地体与电气设备间的金屑导线相连接于接地体与电气设备间的金屑导线(接地线接地线)所组成。由于接地线电阻一般很小，可忽略所组成。由于接地线电阻一般很小，可忽略不计，故接地装置的接地电阻主要是指接地体的流散不计，故接地装置的接地电阻主要是指接地体的流散电阻。电阻。n它的定义是接地体的对地电压与经接地体流入地中的它的定义是接地体的对地电压与经接地体流入地中的接地电流之比。接地电流之比。n当发生电气设备接地短路时，电流通过接地体向大地当发
28、生电气设备接地短路时，电流通过接地体向大地作半球状扩散所形成的电阻叫流散电阻，在离接地体作半球状扩散所形成的电阻叫流散电阻，在离接地体20m处的半球面处对应的土壤电阻已经非常小，可忽处的半球面处对应的土壤电阻已经非常小，可忽略不计，因而接地电流产生的压降已近似于零，故将略不计，因而接地电流产生的压降已近似于零，故将距离接地体距离接地体20m处的地方称为电气上的处的地方称为电气上的“地地”电位。电位。接地体的流散电阻就是指接地体与半径为接地体的流散电阻就是指接地体与半径为20m的半球的半球面间的电阻。电气设备从接地外完、接地体到面间的电阻。电气设备从接地外完、接地体到20m以以外零电位之间的电位
29、差，称为接地时的对地电压。电外零电位之间的电位差，称为接地时的对地电压。电位分布如图位分布如图572所示。所示。n根据上述电位分布，在接地回路里人站在地根据上述电位分布，在接地回路里人站在地面上触及到绝缘损坏的电气装置时，人体所承面上触及到绝缘损坏的电气装置时，人体所承受电压称为接触电压，如图受电压称为接触电压，如图572所示，人的所示，人的双脚站在不同电位的地面上时，两脚间双脚站在不同电位的地面上时，两脚间(一般一般跨距为跨距为0.8m)所呈现的电压称为跨步电压。根所呈现的电压称为跨步电压。根据接地装置周围大地表面形成的电位分布距据接地装置周围大地表面形成的电位分布距离接地体越近跨步电压越大。当距接地体离接地体越近跨步电压越大。当距接地体20m外时，跨步电压为零。外时，跨步电压为零。n 2接地电阻的组成及电力系统对接地电阻的接地电阻的组成及电力系统对接地电阻的要求，接地电阻主要由以下几个因素所决定：要求，接地电阻主要由以下几个因素所决定：n (1)土壤电阻土壤电阻n （2）接地线）接地线n （3）接地体）接地体接地电阻的计算接地电阻的计算 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
