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1、 供电系统的保护1第二节单端供电网络的保护第二节单端供电网络的保护 2 所谓定时限，是指过电流保护的动作时限是固定的，与通过其上电流的大小无关。一、过电流保护一、过电流保护 当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，使断路器跳闸或给出报警信号，这种继电保护称为过电流保护。 1. 定时限过电流保护定时限过电流保护3 由电流继电器由电流继电器1KA与与2KA、时间继电器时间继电器KT和信号继电器和信号继电器KS组成。其中，组成。其中，1KA、2KA是测量是测量元件，用来判断通过线路电流是元件，用来判断通过线路电流是否超过预设值；否超过预设值；KT为延
2、时元件，为延时元件，它以适当的延时来保证装置动作它以适当的延时来保证装置动作有选择性；有选择性；KS用来发出保护动作用来发出保护动作的信号的信号 定时限过电流保护的原理图定时限过电流保护的原理图 (1) 定时限过电流保护的原理接线定时限过电流保护的原理接线 4 正常运行时，1KA、2KA、KT、KS的触点都是断开的，当被保护区故障或电流过大时，1KA或2KA动作，通过其触点起动时间继电器KT，经过预定的延时后，KT的触点闭合，将断路器QF的跳闸线圈YR接通，QF跳闸，同时起动了信号继电器KS，信号牌掉下，并接通灯光或音响信号。这样，不正常状态或故障被切除。 定时限过电流保护的展开图定时限过电流
3、保护的展开图 5 为保证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，为保证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，显然保护装置的起动电流必须整定得大于该线路上出现的最大负显然保护装置的起动电流必须整定得大于该线路上出现的最大负荷电流；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自起荷电流；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自起动电流作用下保护装置必须能够返回，其返回电流应大于负荷自动电流作用下保护装置必须能够返回，其返回电流应大于负荷自起动电流。一般情况下，负荷自起动电流大于最大负荷电流，因起动电流。一般情况下，负荷自起动电流大于最大负荷电流，因此往往以负荷自起动电流决定过电
4、流保护的起动电流。此往往以负荷自起动电流决定过电流保护的起动电流。 (2) 定时限过电流保护的工作原理定时限过电流保护的工作原理 6定时限过电流保护的动作电流定时限过电流保护的动作电流 式中式中 Iop 继电器的动作电流（一次侧）；继电器的动作电流（一次侧）； 保护装置的可靠系数，保护装置的可靠系数，一般取一般取1.151.25 ； 自起动系数，由负荷性质及线路接线决定，一般取自起动系数，由负荷性质及线路接线决定，一般取1.53； Kre 保护装置的返回系数，保护装置的返回系数，工程上一般采用工程上一般采用0.850.95 ； 计算负荷电流。计算负荷电流。 7(3) 按选择性要求整定过电流保护
5、的动作时限按选择性要求整定过电流保护的动作时限 各级过电流保护中时间继电器KT的延时时限是按阶梯原则来整定的 8 定时限过电流保护的动作时限整定和配合定时限过电流保护的动作时限整定和配合 为为了了保保证证前前后后两两级级保保护护装装置置动动作作的的选选择择性性，在在后后一一级级保保护护装装置置的的线线路路首首端端k点点发发生生三三相相短短路路时时，前前一一级级保保护护的的动动作作时时间间应应比比后后一一级级保保护护的的动动作作时时间间要要大大一一个个时时间间差差 ，对对于于定定时时限限保保护护装装置置，一一般取般取0.5s（对于微机型过电流保护，对于微机型过电流保护，常取常取0.35s）。 9
6、(4) 过电流保护灵敏系数的校验过电流保护灵敏系数的校验 定时限过电流保护的灵敏系数是以其保护末端最小短路电流与动作电流Iop之比ks来衡量，要求ks1.31.5。对于中性点不接地的供电系统，最小短路电流出现在最小运行方式下末端两相短路时的短路电流，故 =10(1) 反时限过电流保护的原理接线反时限过电流保护的原理接线 2. 反时限过电流保护反时限过电流保护a) 原理图 b) 展开图11(2) 反时限过电流保护的整定配合反时限过电流保护的整定配合 a) 短路点距离与动作时间的关系 b) 反时限动作特性曲线12q 定定时时限限过过电电流流保保护护的的优优点点是是：动动作作时时间间准准确确，容容易
7、易整整定定。而而且且不不论论短短路路电流大小，动作时间是一定的，不会因短路电流小而动作时间长。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。q 定定时时限限过过电电流流保保护护的的缺缺点点是是：继继电电器器数数目目较较多多，接接线线比比较较复复杂杂。在在靠靠近近电源处短路时，保护装置的动作时间太长。电源处短路时，保护装置的动作时间太长。q 反反时时限限过过电电流流保保护护的的优优点点是是：可可采采用用交交流流操操作作，接接线线简简单单，所所用用保保护护设设备备数数量量少少，因因此此这这种种方方式式简简单单经经济济，在在工工厂厂供供电电系系统统中中的的车车间间变变电电所所和和配配电电
8、线路上用得较多。线路上用得较多。q 反反时时限限过过电电流流保保护护的的缺缺点点是是：整整定定、配配合合较较麻麻烦烦，继继电电器器动动作作时时限限误误差差较较大大，当当距距离离保保护护装装置置安安装装处处较较远远的的地地方方发发生生短短路路时时，其其动动作作时时间间较较长长，延延长了故障持续时间。长了故障持续时间。 3、定时限与反时限过电流保护的比较、定时限与反时限过电流保护的比较 13二、电流速断保护二、电流速断保护 定时限过电流保护装置的时限一经整定便不能变动，如下图所示，当k3处发生三相短路故障时，断路器QF3处继电保护动作时间必须经过 才能动作，达不到速动性的目的。为了减小本段线路故障
9、下的事故影响范围，当过电流保护的动作时限大于0.7s时，便需设置反应电流增大而瞬时动作的电流保护即电流速断保护，以保证本段线路的短路故障能迅速地被切除。 14具有电流速断和定时限过电流保护的原理线路图15 电电流流速速断断保保护护的的动动作作电电流流必必须须按按躲躲过过它它所所保保护护线线路路末末端端在在最最大大运运行方式下发生的短路电流来整定。行方式下发生的短路电流来整定。 式中式中 Iop.k速断保护动作电流；速断保护动作电流； kk 可靠系数，一般可取可靠系数，一般可取1.21.3； 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。 速断保护的灵敏度是在系统最小运
10、行方式下保护安装处两相短路电流与其动作电流Iop之比，即=线路电流速断保护的保护区线路电流速断保护的保护区17电流速断保护的“死区”及其弥补 由由于于电电流流速速断断保保护护的的动动作作电电流流是是按按被被保保护护线线路路末末端端的的最最大大短短路路电电流流来来整整定定的的，因因而而其其动动作作电电流流会会大大于于被被保保护护范范围围末末端端的的短短路路电电流流，这这使使得得保护装置不能保护全段线路，出现一段保护装置不能保护全段线路，出现一段“死区死区”。 速断保护只能保护线路的一部分，而不能保护线路的全长。速断保护只能保护线路的一部分，而不能保护线路的全长。 为为了了弥弥补补死死区区得得不不
11、到到保保护护的的缺缺点点，在在装装设设电电流流速速断断保保护护的的线线路路上上，必必须须配配备备带带时时限限的的过过电电流流保保护护。在在电电流流速速断断的的保保护护区区内内，速速断断保保护护为为主主保保护护，过过电电流流保保护护为为后后备备保保护护；而而在在电电流流速速断断保保护护的的死死区区内内，过过电电流流保保护为基本保护。护为基本保护。 18定时限过电流保护与电流速断保护配合的动作时间示意图19例 某工厂10kV供电线路，已知计算负荷电流 =180A， =1.5，在最大运行方式下末端和始端的短路电流分别为 2300A， 4600A；在最小运行方式时， 2200A， 4400A，线路末端
12、出线保护动作时间为0.5s，线路首端保护的继电器为非全星形联结，试整定该保护各个参数。 解： 1) 过电流保护整定如下： =1.5180A=270A，选用300/5A电流互感器，=300/5=60。 保护动作一次侧电流 = 继电器1KA动作电流 =6.35A, 取6.5A=时间继电器的整定时限 20保护灵敏度 = 2) 因动作时限大于0.7s，需加速断保护装置，其整定计算如下：一次动作电流= 继电器2KA的动作电流 =，取48A速断保护的灵敏度=21三、低电压保护三、低电压保护1.低电压闭锁的过电流保护低电压闭锁的过电流保护 定时限过电流保护的动作电流是按躲过最大负荷电流来整定的，在某些情况下
13、可能满足不了灵敏度要求。为此，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。222. 用于电动机的低电压保护用于电动机的低电压保护 电动机采用低电压保护的目的是当电网电压降低到某一数值时，低电压保护动作，将不重要的或不允许自起动的电动机从电网切除，以保证重要电动机在电网电压恢复时顺利地自起动。 1) 在电网发生故障时往往伴随着电压暂时下降甚至消失，当故障切除后系统电压又恢复时，为了保证重要电动机此时能顺利自起动，对不重要和不准许自起动的电动机，可装设动作电压为(60%70%) UN、时限为0.51.5s的低电压保护，即 =2) 对于由于生产工艺或技术、安全的要求不允许“长期”失电后再自起动的电动
14、机，可装设动作电压为(50%55%) UN、时限为(510)s的低电压保护。即=23四、中性点非有效接地系统的单相接地保护四、中性点非有效接地系统的单相接地保护 用户供电系统采取中性点非有效接地方式，当发生单相接地时，流经故障点的电流IC由线路相对地的分布电容决定（IC为正常时每相对地电容电流的3倍），比负荷电流小得多，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对接于线电压上负荷的供电没有影响，因此在一般情况下允许系统再继续运行12h。但是，在单相接地以后，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高到 倍，如果流过故障点的接地电流数值较大，就会在接地点产生间歇性电弧以致引起约3.5倍的过电压、损坏绝缘，
15、故障有可能进一步扩大成为相间或两相对地短路。此时，应及时发出信号，以便工作人员查找发生接地的线路，采取措施予以消除；特别是，当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。 因此，根据中性点非有效接地系统发生单相接地时的特点，对供电系统应当装设绝缘监测装置，必要时还装设零序电流保护。 241. 绝缘监视装置绝缘监视装置 其利用供电系统单相接地后出现的零序电压给出信号。在中性点非有效接地的供电系统中，只要本级电压网络中发生单相接地故障，则在同一电压等级的所有母线上都将出现数值较高的零序电压。利用这一特点，在变电所的母线上一般装设网络单相接地的绝缘监视装置，它利用接地后出现的零序电压，带延时
16、动作于信号，表明本级电压网络中出现了单相接地。 在供电系统中常用三相五芯柱式电压互感器或三只三绕组单相电压互感器作中性点不接地系统的绝缘监测装置25绝缘监视装置的绝缘监视装置的保护方法简单，但给出信号没有选择性，值班人员想判别出故障发生在哪一条线路上，还需要依次断开各条线路来寻找。若断开某线路时接地信号能消失，即表明故障是在该线路上。这种监视装置可用于出线不太多、负荷电流允许短时间内切断的供电网中。此外，在电网正常运行时，由于电压互感器本身有误差以及高次谐波电压的存在，开口三角形绕组有不平衡电压输出，因此继电器的动作电压要躲过这一不平衡电压，一般整定为15V。26利用单相接地故障线路的零序电流较非故障线路大的特点，实现有选择性地发出信号或动作于跳闸，此即线路的零序电流保护。当供电系统某一线路发生单相接地故障时，其他线路上都会出现不平衡的电容电流（零序电流），而这些非故障线路属于正常线路，其保护装置不应动作，因此，非故障线路保护装置的动作电流应至少大于本线路的电容电流。2. 零序电流保护零序电流保护 27五五 过负荷保护过负荷保护 其动作电流整定其动作电流整定为为 Ic所保护线路的计算电流。所保护线路的计算电流。 对于可能时常出现过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护，延时动作于信号，必要时可动作于跳闸。 动作时间一般整定为1015s 2829
