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1、工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六工厂供配电系统的保护 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六内容提要内容提要供配电系统保护装置的作用和要求 常用保护继电器的类型与结构工厂高压线路继电保护电力变压器的保护工厂低压供电系统的保护电气设备的防雷与接地工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.1 6.1 供配电系统保护装置的作用供配电系统保护装置的作用在供配电系统的运行过程中，往往由于电气设备的
2、绝缘损坏、操作维护不当以及外力破坏等原因，造成系统故障或不正常的运行状态。在供配电系统中最常见的故障和不正常运行状态为断线、短路、接地及过载。为了保证供电系统的安全可靠运行，避免过载引起的过电流或短路产生的故障电流对系统的影响，因此在供电系统中需装设不同类型的保护装置。保护装置的作用是：在发生故障时自动检测出故障，迅速而有选择地将故障区域从供电系统中切除，以免系统设备继续遭到破坏。另一作用是及时发现系统中不正常运行，如过载、欠电压等情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全可靠地供电。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六过流保护装置的基本要求过流保护装置的基本要求选择性当供电系
3、统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，切除故障，而供电系统的其它无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就叫有选择性。如果供电系统发生故障时，离故障最近的保护装置不动作，而离故障点远的保护装置动作，这叫失去选择性。快速性保护装置应尽快动作，迅速切除故障。可靠性保护装置在其保护范围内发生故障时，必须可靠动作，不应拒动作，在不该它动作的情况下就不应该误动作。灵敏性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性工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六保护装置选择性动作保护装置选择性动作工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六保护装置的灵敏性保护装置的灵敏性灵敏系数
4、为：系统在最小运行方式（指电力系统处于短路阻抗为最大，短路电流为最小的状态的一种运行方式）时保护区末端的短路电流； 保护装置一次侧动作电流。两相短路电流与三相短路电流的关系为： 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六继电保护装置灵敏度继电保护装置灵敏度被保护的电气设备继电保护装置类型最低灵敏度Sp变压器、线路等所有电气设备过电流保护5（如满足此要求将使保护复杂时，灵敏度可降为1.25）电流速断保护2后备保护1.2（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障类型校验灵敏度）变压器纵联差动保护2310kV电缆线路中性点不直接接地电力网中的零序电流保护1.2
5、5310kV架空线路1.5工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六工厂常用保护装置的类型工厂常用保护装置的类型继电保护用各种不同类型的继电器按一定方式连接和组合，构成继电保护装置。继电保护适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。熔断器保护适用于高低压供电系统。由于装置简单经济，在供电系统中广泛应用，但是它的断流能力较小、选择性差，熔体熔断后更换不方便，不能迅速恢复供电，因此在要求供电可靠性较高的场所不宜用。低压断路器保护又称低压自动开关保护。由于低压断路器带有多种脱扣器，能够进行过电流、过负载、失电压和欠电压保护等，而且可作为控制开关进行操作，因此在对供电可靠性要求较高且频繁操作的低压
6、供电系统中广泛应用。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.2 6.2 常用保护继电器的类型与结构常用保护继电器的类型与结构继电器是组成继电保护装置的基本元件。继电器的特征是，当输入的物理量达到一定值时或某物理量一输入时就能自动动作。按反应的物理量分，有电流继电器、电压继电器、气体继电器等按工作原理分，有电磁式、感应式等。按其反应参量变化情况分，有过电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器等。按其与一次电路的联系分，有一次式（继电器的线圈是与一次电路直接相连的）和二次式（继电器的线圈连接在电流互感器或电压互感器的二次侧）。继电保护中用的继电器都是二次式继电器电磁型继电器和感应型继电器
7、是工厂企业运用较广泛的一类继电器。继电器的种类较多，有电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电流继电器电流继电器电流继电器常用的是DL-10系列，铁芯上绕有两个相等的线圈，线圈可串联或并联接线。当线圈中的电流超过继电器的最小电流时，电流继电器的接点动作，这个最小电流称继电器的动作电流。当线圈的电流减小到一定值时，钢舌片在弹簧作用下返回起始位置所需的最大电流值，称继电器的返回电流，继电器的返回电流与继电器的动作电流的比值称返回系数，用Kre表示，过电流继电器的返回系数总是小于1，越接近1继电器越灵敏，一般取0.8。工厂供配电
8、系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电压继电器电压继电器电压继电器与电流继电器的结构基本相同，只是电压继电器的线圈为电压线圈，多做成欠电压继电器。正常工作时，电压继电器的接点动作，当电压低于它的整定时，继电器会恢复起始位置。低电压继电器的返回系数Kre大于1，越接近1，越灵敏，一般取1.25。电压继电器的文字符号为KV。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电磁式中间继电器电磁式中间继电器中间继电器触头数量多（一般有8对），容量也大（510A）。当电压继电器、电流继电器的触点容量不够时，可以利用中间继电器作为功率放大，当继电器的触点数量不够时，利用中间继电器增加触点数量以控制多条回路
9、。所以说中间继电器的作用是增加触点的数目或增大触点的容量。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电磁式信号继电器电磁式信号继电器信号继电器在继电保护装置中的作用是用来发出指示信号的。分为电流型和电压型两种，电流型信号继电器的线圈为电流线圈，串联在回路中，电压型信号继电器的线圈为电压线圈，并联在回路中。常用的是DX-11型电磁式信号继电器 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电磁式时间继电器电磁式时间继电器时间继电器在继电保护装置中的作用是用来保护装置获得所需要的延时。常用的是DS110（用于直流）、120（用于交流）系列工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六感应式电
10、流继电器感应式电流继电器感应式电流继电器常用的型号是GL10、20系列，它属测量元件，广泛应用于反时限的继电保护中。GL型电流继电器实际上由感应部分和电磁部分构成，感应部分带有反时限特性，而电磁部分是瞬时动作的工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六GLGL电流继电器的动作特性曲线电流继电器的动作特性曲线工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六GLGL电流继电器的特点电流继电器的特点可以用一个继电器兼作两种保护，即利用感应部分做过电流保护，利用电磁部分做速断保护。由于GL型电流继电器的接点容量大，可省略中间继电器，能实现断路器的直接跳闸，还有动作信号牌可省略信号继电器，感应部分具有
11、反时限特性可省略时间继电器。缺点是结构复杂，准确性不高。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六各种继电器的图形表示符号工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.3工厂高压线路继电保护为了表述继电器电流IKA与电流互感器二次电流I2的关系，特引入一个接线系数KW工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.3.16.3.1电流互感器与电流继电器的接线方式电流互感器与电流继电器的接线方式三相三继电器的三相星形接线（三相式接线）三相星形接线时，两个电流是相等的，因此接线系数 KW1。常用于110kV及以上中性点直接接地系统中，作为相间短路和单相短路的保护。，d11变压器的过电流
12、保护大都采用这种接线方式，以提高继电保护装置的灵敏度。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电流互感器与电流继电器的接线方式电流互感器与电流继电器的接线方式两相两继电器的两相星形接线（两相式接线）接线系数 KW1。只用了两个电流互感器和两个继电器，接线简单，所用设备较少，在610kV小接地短路电流系统中广泛应用。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电流互感器与电流继电器的接线方式电流互感器与电流继电器的接线方式两相一继电器的两相差式接线（两相差式接线） 能反应所有相间短路，而不能完全反应单相短路和两相接地短路，但保护灵敏度有所不同，有的甚至相差一倍，因此不如两相式接线。但它
13、接线简单，使用继电器最少，可以作为10kV及以下工厂企业的高压电动机保护。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六继电保护装置的操作电源继电保护装置的操作电源继电保护装置、信号装置及断路器操作机构等都需要有一个可靠的电源，即操作电源。它应能在正常或故障情况下向这些装置不间断的供电。继电保护装置的操作电源，有直流操作电源和交流操作电源。直流操作电源，有蓄电池组和硅整流装置。现在工厂企业的变配电所大多采用硅整流装置（一般带有电容储能装置）作直流操作电源。交流操作电源具有投资少，保护装置接线简单，运行维护方便等优点，因此在中小工厂中广泛应用。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六直
14、接动作式直接动作式利用断路器操作机构内的过流脱扣器（跳闸线圈）YR直接动作于跳闸，可接成两相式或两相差式接线。正常运行时，YR流过的电流小于YR的动作电流，因此不动作。而当一次电路发生相间短路时，短路电流反应到电流互感器的二次侧，流过YR的电流达到动作值。使断路器QF跳闸。这种接线不另设继电器，设备最少，接线简单，但由于受脱扣器型号的限制，实际上很少用。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六去分流式去分流式正常运行时，电流继电器KA的常闭接点将跳闸线圈YR短路，YR无电流流过，断路器QF不会跳闸。而在一次电路发生相间短路时，KA动作，其常闭接点断开，使YR的短路分流支路被去掉（即“去
15、分流”），电流互感器的二次侧的电流全部流过YR，断路器跳闸。接线简单，灵敏度较高，但要求继电器的触点容量较大。对于GL15、16的反时限的电流继电器完全能达到要求。因此这种去分流跳闸的操作方式在工厂企业中应用相当广泛。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.3.2 6.3.2 线路过电流保护线路过电流保护在供电系统中发生短路时，线路上的电流剧增。因此，必须设置过电流保护装置，对供电线路进行保护。为了具有选择性，过电流保护通常应有一定的时限。按动作的时限特性：定时限过电流保护反时限过电流保护工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六定时限过流保护装置组成定时限过流保护装置组成所谓
16、定时限过流保护装置，就是保护装置的动作时限是一定的，不随通过保护装置电流大小的变化而变化。这里定时限保护装置是用的直流操作电源 定时限保护装置通常由电流继电器、时间继电器、以及信号继电器与中间继电器组成。电流继电器为DL-10系列过流继电器，时间继电器一般采用DS-100系列，中间继电器一般采用DZB-100系列，信号继电器一般采用DX-11系列。在工厂供电系统中多采用两相式接线，工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六定时限过流保护装置原理定时限过流保护装置原理当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA瞬时动作，闭合其接点，使时间继电器KT动作，KT经过整定的时限后，其延时触点闭合，使串
17、联的信号继电器（电流型）KS和中间继电器KM动作，KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号，向值班人员发出信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。在短路故障切除后，继电保护装置除KS外的其它所有继电器都自动返回起始状态，而KS需手动复位。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六两相式定时限过流保护装置的原理图两相式定时限过流保护装置的原理图工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六两相式定时限过流保护装置的接线图两相式定时限过流保护装置的接线图工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六反时限过电流保护装置组成反时限过电流保
18、护装置组成所谓反时限过流保护装置，就是保护装置动作的时限是变化的，它是随通过保护装置电流大小的变化而成反时限的变化，即通过保护装置的故障电流越大，动作时间越短，故障电流越小，动作时间就长。它是由GL型电流继电器组成。由于现在生产的GL15、16等型电流继电器，其触点容量较大，短时分断电流能力可达150A，所以采用交流操作电源“去分流跳闸”的操作方式。这种方式在工厂供电系统中广泛应用。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六反时限过电流保护装置原理反时限过电流保护装置原理当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA经过一定延时后（反时限特性），其常开触点闭合，紧接着其常闭触点断开（触点是先合
19、后断的转换触点）。这时断路器因其跳闸线圈YR去分流而跳闸，切除短路故障。同时GL型继电器的信号牌掉下，指示保护装置已动作。在短路故障切除后，电流继电器自动返回，信号牌需手动复位。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六交流操作的反时限过电流保护装置原理图交流操作的反时限过电流保护装置原理图工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六交流操作的反时限过电流保护装置展开图交流操作的反时限过电流保护装置展开图工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六过电流保护装置的动作原理过电流保护装置的动作原理在供电系统中发生过载或短路时，主要特征是在供电线路上的电流增大。因此必须设置过电流保护装置，
20、对供电线路进行过电流保护。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六过电流保护动作电流的整定过电流保护动作电流的整定能使保护装置起动的最小电流称为保护装置的动作电流。带时限的过电流保护装置（包括定时限和反时限）的动作电流应躲过线路正常运行时流经本线路的最大负荷电流，其保护装置的返回电流也必须躲过线路的最大负荷电流。过电流保护装置动作电流的整定计算公式为：工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六定时限过电流保护的动作时限的整定和配合定时限过电流保护的动作时限的整定和配合各套保护装置必须具有不同的动作时限，为了保证前后两级保护装置动作的选择性，应该按“阶梯原则”进行整定，也就是在后一级保
21、护装置的线路首端（此点为配合点）k点发生三相短路时，前一级保护的动作时间t1应比后一级保护中的动作时间t2要大一个时间差Dt。即t1=t2+Dt，Dt一般取0.5。定时限过电流保护的动作时间，利用时间继电器来整定。一般说来，某一保护装置的时限应选择得比它下一段各个保护装置中最长的一个时限大一个时间阶段Dt。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六反时限过电流保护的动作时限的整定和配合反时限过电流保护的动作时限的整定和配合为了保证各保护装置动作的选择性，反时限过电流保护装置也应该按照阶梯形的原则来选择。但是由于它的动作时限与通过保护装置的电流有关，因此，它的动作时限实际上指的是在某一短路
22、电流下，或者说在某一动作电流倍数下的动作时限。前后级的配合点仍然在后一级保护装置的线路首端，k点短路时，t1=t2+Dt，Dt一般取0.7。由于GL型电流继电器的时限调节机构是按10倍动作电流的时间来标度的，因此，反时限过电流保护的动作时间，要根据前后两级保护的GL型继电器的动作曲线来整定。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六过电流保护装置的灵敏度过电流保护装置的灵敏度为被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六越级跳闸处理越级跳闸处理断路器越级跳闸后应首先检查保护及断路器的动作情况。如果是WL2的保护动作，断路器QF2拒绝跳闸造
23、成越级，则应在开拒跳断路器QF2两侧的隔离开关后，将其它非故障线路送电；如果是因为保护未动作造成越级跳闸，则应将各线路断路器断开，合上越级跳闸的断路器QF1，再逐条线路试送电，发现故障线路后，将该线路停电，拉开断路器两侧的隔离开关，再将其它非故障线路送电；如果是保护动作，断路器QF2跳闸，则应拉开断路器QF2两侧隔离开关，最后再查找断路器拒绝跳闸或保护动作的原因。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六低电压闭锁的过电流保护低电压闭锁的过电流保护为了降低起动电流，提高保护装置的灵敏度，可采用具有低电压闭锁的过电流保护装置。在线路过电流保护的过电流继电器KA的常开触点回路中，串入低电压（
24、欠电压）继电器KV的常闭触点，而KV经过电压互感器TV接在被保护线路上。当供电系统正常运行时，母线电压接近额定电压，电压继电器KV处于吸合状态，其常闭触点断开。过电流保护装置的动作电流，是按躲过线路上的计算电流来整定的，不必按躲过线路上的最大负荷电流来整定。这是因为KV的常闭触点与KA的常开触点是串联的，即便线路上由于过负荷而使电流继电器KA动作，但这时KV的常闭触点是断开的，QF也就不会误动作。装有低电压闭锁的过电流保护的动作电流整定计算公式为 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六低电压闭锁的过电流保护线路低电压闭锁的过电流保护线路工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六 定
25、时限和反时限过电流保护的比较定时限和反时限过电流保护的比较定时限过电流保护的优点是：动作时间准确，容易整定。而且不论短路电流大小，动作时间是一定的，不会出现因短路电流小动作时间长。缺点是：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长。反时限过电流保护的优点是：接线简单，用一套GL系列继电器也可实现速断保护，在靠近保护装置安装处短路时，能自动缩短动作时间，特别是可采用交流操作，因此简单经济，在工厂供电系统中，车间变电所和配电线路用得较多。缺点是：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方发生短路时，其动作时间较长，延长了故障持续时间。 工
26、厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.3.3 6.3.3 电流速断保护电流速断保护电流速断保护的组成电流速断保护实质上是一种瞬时动作的过电流保护。对于采用DL系列电流继电器的速断保护，就相当于定时限过流保护中抽去时间继电器。对于采用GL系列电流继电器，则利用该继电器的电磁元件来实现电流速断保护。保护范围2050，不小于线路的1520。 电流速断保护装置的原理接线图 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电流速断保护的整定电流速断保护的整定线路中短路电流的大小决定于短路点与电源间阻抗的大小，短路点离电源越远短路电流就越小。为了保证前后两级瞬动的电流速断保护的选择性，因此电流速断
27、保护的动作电流应按躲过它所保护线路的末端最大短路电流来整定。整定公式为电流速断保护的灵敏度按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流来校验。即 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六线路电流速断保护的保护区线路电流速断保护的保护区工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六电流速断保护的电流速断保护的“ “死区死区” ”及其弥补及其弥补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，电流速断保护装置虽然能迅速地切除故障，但由于它的整定值提高了，因而使保护范围受到一定的限制。速断保护只能保护线路的一部分而不能保护线路的全长，保护不到的
28、区域，通常称为“死区”。电流速断保护的优点是动作迅速，接线简单和维护方便，缺点是动作范围较小，它不能作为线路的主保护，为了弥补死区得不到保护的缺点，电流速断保护不能单独使用，必须与带时限的过电流保护配合使用。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六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。如果配电线路较短，配电线路可只装过电流保护，不装电流速断保护。这是因为不论短路故障发生在线路的首端还是末端，短路电流的差别都很小，装速断保护后，保护范围很小，甚至没有保护范围。同时该处短路电流较小，用过电流保护作为该配电线路的主保护足以
29、满足系统稳定的要求，所以不装设速断保护。 电流速断保护的电流速断保护的“ “死区死区” ”及其弥补及其弥补工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六检验的项目检验的项目为了保证在供电系统故障的情况下，继电保护装置能正确动作，对运行中的继电保护装置应定期进行校验和检查。对10kV用户的继电保护装置一般每年进行一次校验。在继电保护装置进行设备改造、更换、维修以及发生事故后，都应对继电保护装置进行补充检验。检验的项目是：（1）对继电器进行机械部分检查及电气特性试验；（2）二次通电试验；（3）二次回路绝缘电阻试验；（4）保护装置的整组动作试验。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六巡视检查
30、巡视检查对运行中的继电保护装置，要定期进行巡视检查，内容如下：（1）各类继电器外壳有无破损，整定值的位置是否变动；（2）查看继电器有无接点卡住、变位倾斜、烧伤、脱轴、脱焊等情况；（3）感应型继电器的圆盘转动是否正常，经常带电的继电器接点有无大的抖动及磨损，线圈及附加电阻有无过热现象；（4）有无异常响声、发热冒烟以及烧焦等异常气味；（5）在继电保护装置的运行过程中，发现异常现象时，应加强监视并立即向主管部门报告；（6）继电保护装置动作断路器跳闸后，应检查保护动作情况，并查明原因。在送电前，应将所有的掉牌信号全部复位。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六注意事项注意事项在运行中，如果过电
31、流保护和速断保护带电改变定值应注意：首先应根据定值通知单核对一下继电器的规范是否相符，然后断开跳闸压板，按应改的定值拨动相应继电器的拨子。最后用万用表测量一下压板两端分别与地间的电压，核对无误后，即可恢复正常运行。应注意，更改电流继电器串并联时，应首先短路电流互感器二次回路。反时限继电器改定值时可用备用销子插入短路小孔内。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.3.4 6.3.4 线路的过负荷保护线路的过负荷保护线路的过负荷保护只对可能出现过负荷的电缆线路才予以装设，一般延时动作于信号。其动作电流整定为工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.3.5 6.3.5 单相接地保
32、护单相接地保护在中性点直接接地系统中，当发生单相接地故障时，将产生很大的短路电流，一般能使保护装置迅速动作，切除故障部分。在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中发生单相接地时，其故障电流不大，只有很小的接地电容电流，而相间电压仍然是对称的，因此仍可继续运行一段时间。如故障点系高电阻接地，则接地相电压降低，其它两相对地电压高于相电压；如系金属性接地，则接地相电压为零，但其它两相的对地电压升高 倍，故对电气设备的绝缘不利，如果长此下去，可能使电气设备的绝缘击穿而导致两相接地短路，从而引起断路器跳闸，线路停电，因此必须装设专用的绝缘监察装置或单相接地保护装置。当发生单相接地故障时，一般不跳闸，仅给出
33、信号，使工作人员及时发现，采取措施。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六绝缘监察装置绝缘监察装置利用单相接地后出现零序电压而发出信号的，在工厂供电系统中常用三相五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 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六单母线接线的单母线接线的10kW10kW系统发生单相接地系统发生单相接地用瞬停拉线查找法，依次断开故障所在母线上各分路开关。（1）试拉充电线路；（2）试拉双回线路或有其他电源的线路；（3）试拉线路长、分支多、质量差的线路；（4）试拉无重要用户或用户的重要程度差的线路；（5）最后试拉带有重要用户的线路。如果接
34、地信号消失，绝缘监察电压表指示恢复正常，即可以证明所瞬停的线路上有接地故障。对于一般不重要的用户线路，可以停电并通知查找；对于重要用户的线路，可以转移负荷或者通知用户做好准备后停电查找故障点。经逐条线路试停电查找，但接地现象仍不能消失，可能的原因是，两条回路线路同时接地或站内母线及连接设备接地。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六零序电流保护零序电流保护在中性点不接地的系统中，除采用绝缘监测装置以外，也可以在每条线路上装设单独的接地保护，又称零序电流保护，它是利用故障线路的比非故障线路的零序电流大的原理来实现有选择性动作的。1）架空线路的单相接地保护三相的二次电流矢量相加后流入继电
35、器。当三相对称运行以及三相和两相短路时，流入继电器的电流等于零，发生单相接地时，零序电流才流过继电器，所以称它为零序电流过滤器工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六零序电流保护零序电流保护2）电缆线路的单相接地保护电缆线路的单相接地保护一般采用零序电流互感器。零序电流互感器的一次侧即为电缆线路的三相，其铁芯套在电缆的外面，二次线圈绕在零序电流互感器的铁芯上，并与过电流继电器相接注意：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁芯，否则接地保护装置不起作用工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六零序电流保护零序电流保护3）单相接地保护装置动作电流的整定 IC发生单相接地时，被保护线路本
36、身流入电网的电容电流；Ki零序电流互感器的变流比；Krel可靠系数。保护装置不带时限，取45，保护装置带时限，取1.52。校验在本线路发生单相接地时保护装置的灵敏度，即：流经接地点的接地电容电流总和 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六故障故障对于装有绝缘监察装置和各出线装有零序保护的系统，若各装置正常投入，当该系统发生单相接地时，故障范围很容易区分，若报出母线接地信号的同时，某一线路也有接地信号，则故障点多在该线路上。先检查站内设备有无异常，再查找线路。若只报出母线接地信号，对于这种情况，故障点可能在母线及连接设备上。应检查母线及连接设备、变压器有无异常。如经检查，站内设备无异常，
37、则有可能是某一线路有故障，而其接地故障保护装置失灵，应用瞬停的方法，查明故障线路。在某些情况下，系统的绝缘并没有损坏，而是由于其它原因产生某些不对称状态，可能报出接地信号，此种接地称为“虚幻接地”，应注意区分判断。如电压互感器内部发生故障时，电压互感器一相高压熔断器熔体可能熔断，而报出接地信号，此时应将电压互感器立即停运。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.46.4电力变压器的保护电力变压器的保护变压器是供电系统中的重要电气元件，必须根据其容量的大小和重要程度，设置性能良好、动作可靠的保护装置，确保变压器的正常运行。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器易产生的
38、故障和不正常工作状态变压器易产生的故障和不正常工作状态变压器故障分内部故障和外部故障两种。常见内部故障包括：线圈的相间短路、匝间或层间短路、单相接地短路以及烧坏铁芯等。这些故障都伴随有电弧产生，电弧将会引起绝缘油的剧烈气化，从而可能导致油箱爆炸等更严重的事故。常见的外部故障包括：套管及引出线上的短路和接地。最容易发生的外部故障是由于绝缘套管损坏而引起引出线的相间短路和碰壳后的接地短路。变压器常见的不正常工作状态是：过负荷、温升过高以及油面下降超过了允许程度等。变压器的过负荷和温度的升高将使绝缘材料迅速老化，绝缘强度降低，除影响变压器的使用寿命外，还会进一步引起其它故障。 工厂供配电系统的保护工
39、厂供配电系统的保护模块六变压器的保护装置变压器的保护装置高压侧为610kV的车间变电所主变压器：带时限的过电流保护：反应变压器外部的短路故障，并作为变压器速断保护的后备保护。一般变压器均应装设。电流速断保护：反应变压器内外部故障。如果带时限的过电流保护动作时间大于0.50.7均应装设。瓦斯保护：反应变压器内部故障和油面降低时的保护装置。对于800kV.A及以上的油浸式变压器以及400kV.A及以上的车间内油浸式变压器均应装设。通常轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。过负荷保护：反应因过负荷引起的过电流。应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护，一般过负荷保护动作于信号。温度保护装置：反应变压器上层
40、油温超过规定值（一般为95）的保护装置。一般动作于信号。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的保护装置变压器的保护装置对于高压侧为35kV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护和温度保护。如果单台运行的变压器容量在10000kVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kVA及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的过电流保护变压器的过电流保护动作电流整定：为（1.53）I1N.T； 其动作时间亦按“阶梯原则”整定，与线路过电流保护完
41、全相同。对车间变电所来说，其动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行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流值来校验。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护动作电流整定计算公式与线路电流速断保护基本相同。动作电流整定： Ik.max为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。灵敏度按保护装置安装处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流值来校验。电流速断保护的不足之处是保护范围受到限制，一般只能保护到变压器电源侧的部分线圈。因此，电流速断保护必须和瓦斯保护以及过电流保护互相配合，才能可靠的对
42、中小容量的变压器起到保护作用。变压器在空载投入或突然恢复电压时将出现一个冲击性的励磁电流，为了避免电流速断保护误动作，可在速断电流整定后，将变压器空载试投若干次，以检查速断保护是否误动作。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器过电流保护动作后的故障分析变压器过电流保护动作后的故障分析变压器过电流保护动作跳闸,应作如下检查和处理:（1）检查母线及母线上的设备是否有短路；（2）检查变压器及各侧设备是否短路；（3）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作；（4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路；（5）如系母线故障，应视该站母线设置情况，用倒母线或转带负荷的方法处理；（6）经
43、检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器；（7）试送良好，应逐路检查故障线路。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护变压器过负荷保护的组成、工作原理与线路过负荷保护的组成、工作原理完全相同，动作电流整定计算公式与线路过负荷保护基本相同，只是式中的应为变压器一次侧的额定电流。动作时间取1015s。运行中的变压器发出过负荷信号时，当班人员应检查变压器各侧电流是否超过规定值，并即时报告，然后检查变压器的油温、油位是否正常，同时将冷却器全部投入运行，及时掌握过负荷情况，并按规定巡视检查。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的瓦斯保护变压器
44、的瓦斯保护瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式变压器内部故障的保护装置，是变压器的主保护之一。对于800kVA及以上的油浸式变压器以及400kVA及以上的车间内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断路器跳闸。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六瓦斯继电器的结构及工作原理瓦斯继电器的结构及工作原理瓦斯继电器主要有浮筒式和开口杯式两种类型，由于浮筒式瓦斯继电器的接点不够可靠，所以现在广泛应用的是开口杯式。上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落，这时上接点接通而接通信号回路，这称之为“轻瓦斯动作”。下触点接通跳闸回路，这称之为“重瓦斯动作
45、” FJ3-80瓦斯继电器的结构示意图 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器瓦斯保护的接线变压器瓦斯保护的接线优点是：动作快、灵敏度高、结构简单，并能反应变压器油箱内的各种故障。缺点是：不能反应变压器油箱外、套管及联接线上的故障，且由于继电器结构的不完善等造成误动作较多。运行经验证明，只要加强试验及运行维护工作，瓦斯保护误动作是可以防止的。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器瓦斯保护动作后的故障分析变压器瓦斯保护动作后的故障分析1.收集瓦斯继电器内的气体做色谱分析，如无气体，应检查二次回路和瓦斯继电器的接线柱及引线绝缘是否良好；2.检查油位、油温、油色有无变化
46、；3.检查防爆管是否爆裂喷油；4.检查变压器外壳有无变形，焊缝是否开裂喷油；5.如果经检查未发现任何异常，而确系因二次回路故障引起误动作时，可退出瓦斯保护，投入其它保护，试送变压器，并密切监视；6.在瓦斯保护的动作原因未查清前，不得合闸送电。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六瓦斯继电器中的气体的性质瓦斯继电器中的气体的性质如积聚在瓦斯继电器内的气体不可燃，而且是无色无嗅的，说明是空气进入继电器内，此时变压器可继续运行。如气体是可燃的，则说明变压器内部有故障，应根据瓦斯继电器内积聚的气体性质来鉴定变压器内部故障的性质，如气体的颜色为：黄色不易燃的，为木质绝缘损坏，应停电检修。灰色和
47、黑色易燃的，有焦油味，闪点降低，则说明油因过热分解或油内曾发生过闪烙故障，必要时停电检修。浅灰色带强烈臭味且可燃的，是纸或纸板绝缘损坏，应立即停电检修。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的差动保护变压器的差动保护变压器的差动保护，主要是用来保护变压器线圈及其引出线和绝缘套管的相间保护，还可以保护变压器的匝间短路。保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。 10000kVA及以上的单独运行的变压器和6300kVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护；6300kVA及以下单独运行的重要变压器，也可装设纵联差动保护。当速断保护灵敏度不满足要求时，也应装设纵联差动保护。差动
48、保护利用故障时产生的不平衡电流来动作，保护灵敏度很高，而且动作迅速。它与瓦斯保护都是变压器的主保护。在工厂企业的35kV的变电所常使用，10kV变电所一般不用。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器差动保护的工作原理变压器差动保护的工作原理变压器的差动保护，由变压器两侧的电流互感器和继电器等构成。差动保护是反映被保护元件两侧电流差而动作的保护装置。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的差动保护的问题变压器的差动保护的问题 1. 应躲过变压器合闸瞬间的励磁电流；2. 由于变压器接线组别不同而引起的电流互感器二次电流的相角差，应使其相位相同；3. 由于电流互感器的
49、变比和特性的不一致而引起的不平衡电流；4. 由于运行中变压器分接头的改变而引起的不平衡电流等。这些问题均以在差动保护中采取不同的措施予以解决。由于变压器差动保护动作迅速，选择性好，所以在工厂企业的大中变电所中应用较广。差动保护还可用于线路和高压电动机的保护。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六保护动作跳闸后的检查和处理保护动作跳闸后的检查和处理1.查变压器本体有无异常，检查差动保护范围内的瓷瓶是否有闪络、损坏，引线是否有短路；2.如果变压器差动保护范围内的设备无明显故障，应检查继电保护及二次回路是否有故障，直流回路是否有两点接地；3.经以上检查无异常时，应在切除负荷后立即试送一次，
50、试送后又跳闸，不得再送；4.如果是因继电器或二次回路故障、直流两点接地造成的误动，应将差动保护退出运行，将变压器送电后，再处理二次回路故障及直流接地；5.差动保护及重瓦斯保护同时动作使变压器跳闸时，不经内部检查和试验，不得将变压器投入运行。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六保护故障分析实例保护故障分析实例某中型工厂新建35kV变电所在运行中发生多次越级跳闸事故。10kV线路WL1故障，其断路器跳闸，但同时变压器过电流保护跳闸，造成10kV母线停电，中断其它线路的供电。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六分析引起变压器过电流保护动作的原因分析引起变压器过电流保护动作的原
51、因1.变压器过电流保护整定值与下级整定值配合不当；2.变压器过电流保护整定值校验不准，取值过小；3.WL1线路过电流整定值校验不准，取值过大；4.变压器过电流继电器线圈并联接成串联，以至整定值缩小一半；5.WL1线路过电流继电器线圈串联接成并联，以至整定值增大一半；6.变压器过电流时间与WL1线路过电流时间配合不当。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六验证原因验证原因在变压器和WL1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路串联起来，再串接WL1的断路器的主接点。 冲击地加入可使两过电流保护动作的电流值。正常的话，WL1的断路器主接点断开试验交流电源（模拟
52、短路电流），变压器达不到动作时间而返回，不会跳闸。但事实变压器和WL1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。经查变压器保护装置的二次接线，发现过流保护装置的时间继电器接点接错，动作时间缩短，与线路的过流保护动作时间一样。因而在线路故障时，变压器过流保护和线路过流保护同时动作，造成越级跳闸母线停电。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六故障分析故障分析电气人员对任何一套保护做试验时，不但要做好各继电器的检验，还要认真做好整组试验。查二次接线故障时，要把控制、保护、信号回路原理图和安装接线图结合在一起分析，查找故障时少走弯路。并要求安装人员保证施工质量，及时发现缺陷
53、并改正。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的异常声音变压器的异常声音1.当有大容量的动力设备起动时，负荷变化较大，变压器声音增大2.过负荷使变压器发出很高而且沉重的“嗡嗡”声3.个别零件松动，变压器发出强烈而不均匀的“噪音”4.内部接触不良，或绝缘有击穿，变压器发出放电的“劈啪”声5.系统短路或接地，通过很大的短路电流，使变压器有很大的噪音6.系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不均匀的噪音7.变压器高压套管脏污和裂损时，会发生表面闪络，发出“嘶嘶”或“哧哧”的响声8.变压器电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐9.变压器绕组发生层间或匝间短路时，变压器会发出“咕嘟
54、咕嘟”的开水沸腾声10.变压器的铁芯接地断线时，变压器将产生“哔剥哔剥”的轻微放电声11.变压器投入运行时，若分接开关不到位，将发出较大的“啾啾”响声，严重时造成高压熔丝熔断；如果分接开关接触不良，就会产生轻微的“吱吱”火花放电声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.4.3 6.4.3 变压器的单相保护变压器的单相保护变压器低压侧单相短路时，可采取下列措施之一：在变压器低压侧装设三相都带过流脱扣器的低压断路器，这一低压断路器，既作低压主开关，又可用来保护低压侧的相间短路和单相短路，操作方便。在变压器低压侧装设熔断器，同样可用来保护低压侧的相
55、间短路和单相短路，但熔断器不能作开关用，而且它熔断后需更换容体才能恢复供电，因此它只能适用于不重要负荷的变压器。采用两相三继电器或三相三继电器的接线，提高其保护灵敏度。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变压器的零序电流保护变压器的零序电流保护零序电流保护的动作电流按躲过变压器低压侧最大不平衡电流来整定，即： 零序电流保护的动作时间一般取0.50.7s。灵敏度按低压干线末端发生单相短路来校验。采用此种保护，灵敏度较高，但投资较大。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.5.1熔断器保护在工厂企业供电系统中，对容量较小且不太重要的负荷，广泛使用高压熔断器作为输配电线路及电
56、力变压器的过载及短路保护。低压熔断器广泛应用于在低压500V以下的电路中，作为电力线路、电机等其它电器的过载及短路保护。熔断器在供电系统中的配置，应符合选择性的原则，配置的数量应尽量少。必须注意：在低压系统中，不许在PE（保护线）或PEN（零线）上装设熔断器，以免熔断器熔断而使零线断开，如这时保护接零的设备外壳带电，那对人是十分危险的。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六熔断器的选择熔断器的选择1.断器的额定电压应不小于装置安装处的工作电压。2.熔断器的额定电流应小于它所装设的熔体额定电流。3.熔断器的类型应符合安装处条件（户内或户外）及被保护设备的技术要求。4.熔断器的断流能力应进
57、行校验。 对限流式 对非限流式 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六熔断器熔体电流的选择熔断器熔体电流的选择1）熔断器熔体额定电流IN.FE应不小于线路的计算电流I30。即：2）熔断器熔体额定电流IN.FE还应躲过线路的尖峰电流IPK。即： 式中，K小于1的计算系数。轻载起动：宜取K=0.250.35；重载起动：宜取K=0.350.5；频繁起动：宜取K=0.51。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六3）熔断器保护还应与被保护的线路相配合，使之不致发生因过负荷和短路引起绝缘导线或电缆过热起燃而熔断器不熔断的事故，因此应满足以下条件： 熔断器熔体电流的选择熔断器熔体电流的选择
58、式中，KOL为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷系数。明敷取1.5，穿管或电缆取2.5，作过负荷保护时取1。Ial为绝缘导线或电缆的允许载流量。如果熔断器是保护电力变压器，则它的熔体额定电流应满足下列要求：如果熔断器是保护电压互感器，由于电压互感器二次侧的负荷很小，因此保护高压电压互感器的RN2型熔断器的熔体额定电流一般为0.5A。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六前后熔断器之间的选择性配合前后熔断器之间的选择性配合如果不用熔断器的保护特性曲线来校验选择性，则一般只有前一级熔断器的熔体电流大于后一级熔断器的熔体电流23级以上，才有可能保证动作的选择性。前后熔断器的选择性配合，宜按它们
59、的保护特性曲线来校验。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六低压熔断器的运行维护低压熔断器的运行维护1.检查熔断管与插座的连接处有无过热现象，接触是否紧密；2.检查熔断管的表面应完整无损，否则要进行更换；3.检查熔断管内部烧损是否严重、有无炭化现象并进行清查或更换；4.检查熔体外观是否完好，压接处有无损伤，压接是否紧固，有无氧化腐蚀现象等；5.检查熔断器的底座有无松动，各部位压接螺母是否紧固。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.5.2 6.5.2 低压断路器保护低压断路器保护在500V及以下的低压用电系统中，低压断路器广泛地作为线路短路及失压保护。 低压断路器在低压配
60、电系统中的配置。常用的有单独接低压断路器或低压断路器与刀开关的配合。低压断路器与接触器的配合,这种线路常用于频繁操作的低压控制线路中，低压断路器的作用是作电源开关和短路保护。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六低压断路器的选择低压断路器的选择1.低压断路器的额定电压应不小于保护线路的额定电压。2.低压断路器的额定电流应小于它所装设的脱扣器额定电流。3.低压断路器的类型应符合安装处条件、保护性能及操作方式的要求。4.低压断路器的断流能力应进行校验。 对动作时间在0.02s以上 对动作时间在0.02s以下 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六低压断路器脱扣器的选择和整定低压断
61、路器脱扣器的选择和整定1）过流脱扣器的额定电流2）瞬时过流脱扣器动作电流的整定3）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定4）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六 低压断路器的选择性配合低压断路器的选择性配合1）前后低压断路器之间的选择性配合 前一级低压断路器的脱扣器动作电流应比后一级低压断路器的脱扣器动作电流大一级以上；而前一级低压断路器宜采用带短延时的过流脱扣器，后一级低压断路器则采用瞬时过流脱扣器。 2）低压断路器保护与导线或电缆之间的配合 低压断路器保护还应与被保护的线路相配合，使之不致发生因过负荷和短路引起绝缘导线或电缆过热起燃而低
62、压断路器不跳闸的事故，因此应满足以下条件：工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六低压断路器的运行维护低压断路器的运行维护1.检查所带的正常最大负荷是否超过断路器的额定值；2.检查分、合闸状态是否与辅助触点所串接的指示灯信号相符合；3.监听断路器在运行中有无异常响声；4.检查断路器的保护脱扣器状态，如整定值指示位置有无变动；5.如较长时间的负荷变动（增加或减少），则需要相应调节过电流脱扣器的整定值，必要时应更换；6.断路器发生短路故障掉闸或遇有喷弧现象时，应对断路器进行解体检修。检修完毕，应作几次传动试验，检查是否正常。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.5.3 6.5.
63、3 漏电保护漏电保护漏电保护是利用漏电保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。漏电保护装置是一种低压安全保护电器，是对低压电网中的直接和间接触电的一种有效保护，断路器和熔断器主要是切断线路的相间故障，保护动作电流是按线路上的正常工作最大负荷电流来整定的，电流较大，而漏电保护开关是反应系统的剩余电流，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，在发生漏电和触电时，电路产生剩余电流，这个电流对断路器和熔断器来说，根本不动作，而漏电保护开关可以可靠地动作。漏电保护开关根据动作原理，可分为电压型和电流型两大类，电流型的漏电保护开关比电压型的性能优越，目前大多数漏电保护开关都是电流型的，根据结构和动作原理分电磁
64、式和电子式。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六漏电保护开关的工作原理漏电保护开关的工作原理漏电保护器主要包括检测元件(零序电流互感器)、中间环节(包括放大器、比较器、脱扣器等)、执行元件(一般是自动开关) 以及试验元件等几个部分。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六漏电保护开关的工作原理漏电保护开关的工作原理单相回路的漏电保护与三相三线制的漏电保护器的工作原理基本相同, 不同的是单相漏电保护开关穿过零序电流互感器的导线是相线和中线。电磁式漏电保护开关的特性不受电源电压影响，环境温度对特性影响也很小，耐压冲击能力强，外界磁场干扰小，并具有结构简单、进出线可倒接等优点；但耐
65、机械冲击振动能力较差。电子式漏电保护开关作用时，检测元件零序电流互感器输出端有电流信号，在电子线路中经放大、比较，漏电流达到动作值时，可触发晶闸管导通，使脱扣器动作，开关跳闸切断电源。电子式漏电保护开关虽存在电源电压、环境温度对特性有影响，耐雷电冲击能力差，抗外磁场干扰弱，结构复杂，进出线不可倒接的缺点，但制造简单，灵敏度高，价格便宜。特别是电子技术高速发展，集成电路、集成块的广泛应用，因而得到广泛应用。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六 漏电保护器额定漏电动作电流的选择漏电保护器额定漏电动作电流的选择1.为了保证人身安全, 额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值, 30 mA 为
66、人体安全电流值，动作时间小于0.1s。2.为了保证电网可靠运行, 额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流；3.漏电保护开关的额定电流必须大于线路的最大工作电流；4.为了保证多级保护的选择性, 下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六多级保护的选择性多级保护的选择性第一级漏电保护器安装在配电变压器低压侧出口处。该级保护的线路长，是第一级干线保护，漏电电流较大，一般漏电保护动作电流在60120mA之间。第二级漏电保护器安装于分支线路出口处, 被保护线路较短, 用电量不大, 漏电电流较小。漏电保护器的额定漏电动作电流应介于上、下级保护
67、器额定漏电动作电流之间, 一般取3075 mA。第三级漏电保护器用于保护单个或多个用电设备, 是直接防止人身触电的保护设备。被保护线路和设备的用电量小, 漏电电流小, 一般不超过10mA , 宜选用额定动作电流为30 mA , 动作时间小于0.1 s 的漏电保护器。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.6 6.6 电气设备的防雷与接地电气设备的防雷与接地电力系统中，雷击是主要的自然灾害。雷电可能损坏设备或设施，造成大规模停电，也可能引起火灾或爆炸事故，危及人生安全，因此必须对电力设备、建筑物等采取一定的防雷措施。如果工作人员没有遵守安全操作规程，直接触及或过分靠近电气设备，或人体
68、触及电气设备中因绝缘损坏而带电的金属外壳或与之相连接的金属构架，遭到伤害，称其为触电。为了避免触电事故的发生，保证人身安全，除遵守安全操作规程外，同时采取一定的保护措施，通常采用保护接地和保护接零。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.6.16.6.1过电压与防雷过电压与防雷在供电系统中，过电压有两种：内部过电压和雷电过电压。内部过电压是供电系统中开关操作、负荷骤变或由于故障而引起的过电压，运行经验证明，内部过电压对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。雷电引起的过电压，叫做大气过电压。这种过电压危害相当大，应特别加以防护。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六雷电现象
69、及危害雷电是带有电荷的雷云之间或雷云对大地（或物体）之间产生急剧放电的一种自然现象。大气过电压的根本原因，是雷云放电引起的。大气中的饱和水蒸汽在上、下气流的强烈摩擦和碰撞下，形成带正、负不同电荷的雷云。当带电的云块临近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应，大地感应出与雷云极性相反的电荷。当云中电荷密集处对地的电场强度达到2530kV/cm时，就会使周围空气的绝缘击穿，云层对大地便发生先导放电。当先导放电的通路到达大地时，大地上的电荷与雷云中的电荷中和，出现极大的电流。这就是所谓的主放电阶段。主放电存在的时间极短，电流极大，是全部雷电流的主要部分。可能波及到电力系统的雷云放电
70、，使电力系统电压升高。引起大气过电压。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六大气过电压的基本形式大气过电压的基本形式雷电直接对建筑物或其它物体放电，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体如地，从而产生破坏性很大的热效应和机械效应，这叫做直接雷击或直击雷。造成击毁杆塔和建筑物，烧断导线，烧毁设备，引起火灾。雷电的静电感应或电磁感应所引起的过电压，叫做感应过电压或感应雷。造成击穿电气绝缘，甚至引起火灾。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六防雷装置避雷针和避雷线防雷装置避雷针和避雷线避雷针的作用实质上是引雷作用，是将雷电引到自己身上来，避免了在它所保护范围其它物体遭受雷击。避雷针
71、（线）保护范围的大小与其高度有关。避雷针一般采用针长为12m、直径不小于20mm的镀锌圆钢或采用针长为12m、内径不小于25mm的镀锌钢管制成。它通常安装在电杆或构架、建筑物上。避雷针由接闪器、引下线、接地体三部分组成。 接闪器：避雷针的最高部分，专用来接受雷云放电，称为“受雷尖端”。 接地引下线：它是接闪器与接地体之间的连接线，它将接闪器上的雷电流安全地引入接地体，使之尽快地泄入大地。引下线一般采用直径为8mm的镀锌圆钢或截面不小于25mm2的镀锌钢绞线。 接地体：是避雷针的地下部分，其作用是将雷电流直接泄入大地。接地体埋设深度不应小于0.6m，垂直接地体的长度不应小于2.5m，垂直接地体之
72、间的距离一般不小于5m。接地体一般采用直径为19mm镀锌圆钢。 避雷线主要用来保护架空线路。它由悬挂在空中的接地导线、接地引下线和接地体等组成。避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线的上面，以保护架空线或其它物体免遭直击雷。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六防雷装置避雷带、避雷网、避雷器防雷装置避雷带、避雷网、避雷器避雷带和避雷网主要用来保护高层建筑物免遭直击雷和感应雷。避雷带和避雷网宜采用圆钢和扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径应不小于8mm，扁钢截面应不小于48mm2，其厚度应不小于4mm。 避雷器是用来防止雷电产生过电压波沿线路侵入变电所或其它设备内，从而使
73、被保护设备的绝缘免受过电压的破坏。它一般接于导线与地之间，与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六管型避雷器管型避雷器管型避雷器主要用于室外架空线上。在选择管型避雷器时，开断电流的上限，应不小于安装处短路电流的最大有效值（考虑非周期分量）；开断电流的下限，应不大于安装处短路电流可能的最小值（不考虑非周期分量）。主要用于变配电所的进线保护和线路绝缘弱点的保护，保护性能较好的管型避雷器可用于保护配电变压器。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，装在密封的磁套管内。阀型避雷器的火花间隙组是由多个单间
74、隙串联组成的。正常运行时，间隙介质处于绝缘状态，仅有极小的泄漏电流通过阀片。当系统出现雷电过电压时，火花间隙很快被击穿，使雷电冲击电流很容易通过阀性电阻盘而引入大地，释放过电压负荷，阀片在大的冲击电流下电阻由高变低，所以冲击电流在其上产生的压降（残压）较低，此时，作用在被保护设备上的电压只是避雷器的残压，从而使电气设备得到了保护。阀型避雷器有普通型FS、FD系列，如FS4-10型高压阀型避雷器和FS-0.38型低压阀型避雷器。磁吹阀式避雷器有FCD型和FCZ型。广泛用在交直流系统中，保护变配电所设备的绝缘。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六保护间隙保护间隙又称角型避雷器，是一个较
75、简单的防雷设备，它由两个金属电极构成的，其中一个电极固定在绝缘子上，而另一个电极则经绝缘子与第一个电极隔开，并使这一对空气间隙保持适当的距离。工作原理：在正常运行的情况下，间隙对地是绝缘的，而当架空电力线路遭受雷击时，间隙的空气被击穿，将雷电流泄入大地，使线路绝缘子或其它电气设备的绝缘上不致发生闪络，起到了保护作用。于室外且负荷不重要的线路上。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器又称压敏避雷器。它是一种没有火花间隙只有压敏电阻片的阀型避雷器。压敏电阻片有氧化锌等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀特性。在工频电压下，它
76、具有极大的电阻，能迅速有效的阻断工频电流，因此无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧，而且在雷电过电压作用下，其电阻又变得很小，能很好地泄放雷电流。目前氧化物避雷器广泛应用于高低压设备的防雷保护。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六架空线的防雷措施架空线的防雷措施架设避雷线，这是防雷的有效措施，造价高，只在66kV及以上的架空线线路上才装设。35kV的架空线路上，一般只在进出变电所的一段线路上装设。而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。提高线路本身的绝缘水平。可以采用高一级电压的绝缘子，以提高线路的防雷水平。尽量装设自动重合闸装置。线路发生雷击闪络之所以跳闸，是因为闪络造成了稳定
77、的电弧而形成短路。当线路断开后，电弧即行熄灭，而把线路再接通时，一般电弧不会重燃，因此重合闸后，线路恢复正常状态，能缩短停电时间。装设避雷器和保护间隙。这是用来保护线路上个别绝缘薄弱地点，包括个别特别高的杆塔，带拉线的杆塔、跨越杆塔、分支杆塔、转角杆塔以及木杆线路中的金属杆塔等处。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六架空线的防雷措施架空线的防雷措施对于低压（380/220V）架空线路的保护：1.在多类雷地区，当变压器采用Y，yn0或Y，y0接线时，宜在低压侧装设阀式避雷器或保护间隙。当变压器低压侧中性点不接地时，应在其中性点装设击穿保险器。2.对于重要用户，宜在低压线路进入室内前5
78、0m处安装低压避雷器，进入室内后再装低压避雷器。3.对于一般用户，可在低压进线第一支持物处装设低压避雷器或击穿保险器。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六变配电所的防雷措施变配电所的防雷措施1.装设避雷针。装设避雷针来防止直接雷。2.装设避雷器。这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所。 310kV变压器的防雷保护 310kV配电装置防止雷电波侵入的保护接线 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六高压电动机的防雷措施高压电动机的防雷措施高压电动机对雷电波侵入的保护，不能采用普通型的阀式避雷器，应采用FCD型磁吹阀式避雷器或氧化锌避雷器。 工厂供配电系统的保
79、护工厂供配电系统的保护模块六建筑物的防雷措施建筑物的防雷措施根据发生雷电事故的可能性和后果，建筑物分成三类。第一、二类建筑物是制造、使用或储存爆炸物质，因电火花而会（或不宜）引起爆炸，造成（或不致造成）巨大破坏和人身伤亡；以及在正常情况下（或在不正常情况下）能（或才能）形成爆炸性混合物，因火花而引起爆炸的建筑物。第三类建筑物是除第一、二类建筑物以外的爆炸、火灾危险的场所，按雷击的可能性及其对国民经济的影响，确定需要防雷的建筑物。如年预计雷击次数N0.06的一般工业建筑物，或年预计雷击次数0.3N0.06的一般性民用建筑物，并结合当地的雷击情况，确定需要防雷的建筑物。历史上雷害事故较多地区的较重
80、要的建筑物。1520m以上的孤立的高耸的建筑物(如烟囱、水塔)。对第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中有爆炸危险的场所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施，指定专人看护，发现问题及时处理，并定期检查防雷装置。第二类防雷建筑物除有爆炸危险者外及第三类防雷建筑物，应有防直击雷和防雷波侵入的措施。对建筑物屋顶的易受雷击的部位，应装设避雷针或避雷带（网）进行直击雷防护。屋顶上装设的避雷带、网，一般应经2根引下线与接地装置相连。为防直击雷或感应雷沿低压架空线侵入建筑物，使人和设备免遭损失，一般应将入户处或进户线电杆的绝缘子铁脚接地，其接地电阻应不大于30欧，入户处的接地应和电气设备保护接地装置
81、相连。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六6.6.2 6.6.2 接地的基本概念接地的基本概念1）接地和接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。接地装置是由接地体和接地线两部分组成。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、建筑物的基础等，称为自然接地体。接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线，称为接地线。接地线在设备正常运行时是不载流的，但在故障情况下通过接地故障电流。接地线又分为接地干线和接地支线。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为
82、接地网。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地的基本概念接地的基本概念2）接地电流和对地电压当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流，称为接地电流。试验表明，在距单根接地体或接地故障点20米左右的地方，实际上散流电阻已趋近于零，这电位为零的地方，称为电气上的“地”或“大地”。电气设备的接地部分与零电位的“地”（大地）之间的电位差，就称为接地部分的对地电压。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地的基本概念接地的基本概念3)接触电压和跨步电压接触电压是指设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。如人站在发生接地故障的设备旁
83、边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间的电位差，即为接触电压。跨步电压是指在故障点附近行走，两脚之间出现的电位差。在带电的断线落地点附近及防雷装置泄放雷电流的接地体附近行走时，同样也有跨步电压。跨步电压的大小与距接地点的远近有关，距离短路接地点愈远，跨步电压愈小，距离20米以外时，则跨步电压近似等于零。而接触电压的大小则反之，当距离接地短路点愈远时，接触电压愈大，愈近时，接触电压愈小。因此在敷设变配电所的接地装置时，应尽量使接地网做到电位分布均匀，以降低接触电压和跨步电压。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六跨步电压和接触电压示意图跨步电压和接触电压示意图工厂供配电系统的保护工厂
84、供配电系统的保护模块六接地的种类接地的种类1）工作接地工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地，能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变，而电源中性点经消弧线圈接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止系统出现过电压。至于防雷装置的接地，其功能更是显而易见的，不进行接地就无法对地泄放雷电流，从而无法实现防雷的要求。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地的种类接地的种类2）保护接地由于绝缘的损坏，在正常情况下不带电的电力设备外壳有可能带电，为了保障人身安全，将电力
85、设备正常情况不带电的外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地 保护接地一般应用在高压系统中，在中性点直接接地的低压系统中有时也有应用。 保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系统和TT系统。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六TN系统TN-C系统：中性线N与保护线PE是合在一起的，电气设备不带电金属部分与之相连，适用于三相负荷比较平衡且单相负荷不大的场所，在工厂低压设备接地保护中使用相当普遍。TN-S系统：中性线N与保护线PE分开，电气设备的金属外壳接在保护线PE上，适用于环境条件较差、安全可靠要求较高以及设备对电磁干扰要求较严的场所。TN-C-S系统：该系统是TN-C
86、和TN-S系统的综合，电气设备大部分采用TN-C系统接线，在设备有特殊要求场合局部采用专设保护线接成TN-S形式 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六IT系统IT系统是对电源小电流接地系统的保护接地方式，电气设备的不带电金属部分直接经接地体接地。当电气设备因故障金属外壳带电时，接地电容电流分别经接地体和人体两条支路通过，只要接地装置的接地电阻在一定范围内，就会使流经人体的电流被限制在安全范围。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六TT系统针对大电流接地系统的保护接地。配电系统的中性线N引出，但电气设备的不带电金属部分经各自的接地装置直接接地，与系统接线不发生关系。发生绝缘损
87、坏的故障时其保护方式与IT系统相似。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六注意同一低压系统中，不能有的采取保护接地，有的又采取保护接零，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压。中性点不接地系统中的设备不允许采用保护接零。因为任一设备发生碰壳时都将使所有设备外壳上出现近于相电压的对地电压，这是十分危险的。在中性线上不允许安装熔断器和开关，以防中性线断线，失去保护接零的作用，为安全起见，中性线还必须实行重复接地，以保证接零保护的可靠性。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六3）重复接地在中性点直接接地的低压电力网中采用接零时，
88、将零线上的一点或多点再次与大地作金属性连接，称为重复接地。作用是：当系统中发生碰壳短路时，可以降低零线的对地电压，当零线断裂时，或当零线与相线交叉连接时，都可以减轻触电的危险。在中性点直接接地的低压电力网中采用接零时，必须实行重复接地。对实行重复接地的要求如下：在低压架空线末端及沿线每1km处；当高低压线路共杆架设时，在共杆架设段的两端终端杆上，低压线路的零线要接地；没有专用线芯作零线，或利用电缆金属外皮作零线的低压电缆线路；电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处。 接地的种类接地的种类工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六零线断裂时零线对地电压零线断裂时零线对地电压工厂供配电系统的保护
89、工厂供配电系统的保护模块六接地装置的装设接地装置的装设1）自然接地体的利用装设接地装置时，首先利用自然接地体，以节约投资。可作为自然接地体的有：与大地有可靠连接的建筑物的刚结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的非可燃可爆的金属管等。对于变配电所来说，可利用其建筑物钢筋混凝土基础作为自然接地体。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接，在建构筑物的结合处，除已焊接者外，凡用螺栓连接或其它连接的，都应采用跨接焊接，而且跨接线不得小于规定值。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地装置的装设接地装置的装设2）人工接地体的埋设人工接地体的埋设，应注意不要埋设在垃圾、炉渣和有强烈腐蚀性土壤处，遇有这
90、些情况应进行换土。工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地装置的装设接地装置的装设3）接地线自然接地线为了节约金属，减少投资，应尽量选择自然导体作为接地线。如建筑物的金属构架、电梯竖井、电缆的金属外皮等都可以作为自然接地线。各种金属管道（可燃液体、可燃或爆炸性气体的金属管道除外）可作为低压电力设备的自然接地线。人工接地线为了连接可靠并有一定的机械强度，一般采用钢作为人工接地线。对于接地体和接地线的截面积应符合我国电气规定的最小规格。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地电阻的要求接地电阻的要求接地电阻是接地体的流散电阻与接地线和接地体电阻的总和。由于接地体和接地线的电阻
91、相对较小，可略去不计。因此接地电阻可认为就是接地体的流散电阻。对接地电阻的要求，按我国有关规定执行即可。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地电阻的测量接地电阻的测量1）测量接地电阻的一般原理 测量接地体的接地电阻时，为了使电流能从接地体流入大地，除了被测接地体外，还要另外加设一个辅助接地体（称电流极），才能构成电流回路。而为了测得被测接地体与大地零电位的电压，必须再设一个测量电压用的测量电极（称电压极）。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地电阻的测量接地电阻的测量2）测量接地电阻的方法间接法测量电阻。 在测量接地电阻时须先估计电流的大小，选出适当截面的绝缘导线，
92、在预备试验时可利用可变电阻R调整电流，当正式测定时，则将可变电阻短路，由电流表、电压表及功率表所得的数据可以算出接地电阻RE。或工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地电阻的测量接地电阻的测量2）测量接地电阻的方法直接法测量接地电阻一般测量接地电阻大多采用接地电阻测试仪。采用接地电阻测试仪测量接地电阻时，电流极和电压极与仪器配套供应。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地装置的运行接地装置的运行运行中的接地装置巡视与检查一般为：1.检查接地线或接零线与电气设备的金属外壳以及同接地网的连接处连接是否良好，有无松动脱落等现象；2.检查接地线有无损伤、碰断及腐蚀等现象；3.对
93、于移动式电气设备的接地线，在每次使用前应检查其接地线情况，观察有无断股现象；4.定期测量接地装置的接地电阻值，测量接地电阻要在土壤电阻率最大的季节内进行，即夏季土壤干燥时期和冬季土壤冰冻最甚时期。 工厂供配电系统的保护工厂供配电系统的保护模块六接地装置的维护接地装置的维护 1.要经常观察人工接地体周围的环境情况，不应堆放具有强烈腐蚀性的化学物质；2.对于接地装置与公路、铁路或管道等交叉的地方，应采用保护措施，以防碰伤损坏接地线；3.接地装置在接地线引进建筑物的入口处，最好有明显的标志，以便为运行维护工作提供方便；4.明敷的接地线表面所涂的漆应完好；5.电气设备在每次大修后，应着重检查其接地线连接是否牢固；6.当发现运行中接地装置的接地电阻不符合要求时，可采用降低电阻的措施，如将接地体引至土壤电阻率较低的地方、装设引外接地体、或者在接地坑内填入化学降阻剂。
