工厂供电第6版(刘介才)_第6章__工厂供电系统的过电流保护.

111霍平工厂供电刘介才222第六章工厂供电系统的过电流保护本章介绍工厂供电系统中常用的几种过电流保护装置——熔断器保护、低压断路器保护和继电保护，其中继电保护广泛应用于高压供电系统中，其保护功能很多，而且是实现供电系统自动化的基础，因此将予以重点讲述。本章内容是保证供电系统安全可靠运行的基本技术知识。工厂供电333第六章工厂供电系统的过电流保护第一节过电流保护的任务和要求工厂供电44工厂供电系统的过电流保护装置有：熔断器保护、低压断路器保护和继电保护。(1)熔断器保护适用于高低压供电系统。在要求供电可靠性较高的场所不宜采用熔断器保护。(2)低压断路器保护又称低压自动开关保护。适用于要求供电可靠性较高和操作灵活方便的低压供配电系统中。(3)继电保护适用于要求供电可靠性高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供配电系统中。一.过电流保护装置的类型和任务第一节过电流保护的任务和要求55熔断器保护和低压断路器保护都能在过负荷和短路时动作，断开电路，切除过负荷和短路部分，而使系统的其他部分恢复正常运行。但熔断器大多主要用于短路保护，而低压断路器则除了可作过负荷和短路保护外，有的还可作低电压或失压保护。继电保护装置在过负荷时动作，一般只发出报警信号，引起运行值班人员注意，以便及时处理；只有当过负荷可危及人身或设备安全时，才动作于跳闸。而在发生短路故障时，则要求有选择性地动作于跳闸，将故障部分切除。一.过电流保护装置的类型和任务第一节过电流保护的任务和要求66(1)选择性当供电系统发生故障时，只离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其他部分则仍然正常运行。保护装置满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。(2)速动性为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快地动作，切除故障。(3)可靠性保护装置在应该动作时，就应该动作，不应该拒动；而不应该动作时，就不应该误动。(4)灵敏度灵敏度或灵敏系数是表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。二.对保护装置的基本要求第一节过电流保护的任务和要求77过电流保护的灵敏度或灵敏系数，用其保护区内在电力系统为最小运行方式时的最小短路电流与保护装置一次动作电流（即保护装置动作电流换算到一次电路的值）的比值来表示，即GB/T50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》对各种继电保护装置包括过电流保护的灵敏度都有一个最小值的规定，二.对保护装置的基本要求第一节过电流保护的任务和要求888第六章工厂供电系统的过电流保护第二节熔断器保护工厂供电99熔断器在供配电系统中的配置，应符合选择性保护的原则，也就是熔断器要配置得能使故障范围缩小到最低限度。此外应考虑经济性，即供电系统中配置的数量要尽量地少。熔断器在低压放射式配电系统中合理配置的方案。一.熔断器在供配电系统中的配置第二节熔断器保护1010FU5用来保护电动机及其支线，当k-5处发生短路时，FU5熔断。FU4主要用来保护动力配电箱母线；当k-4处发生短路时，FU4熔断。FU3主要用来保护配电干线，FU2主要用来保护低压配电屏母线。FU1主要用来保护电力变压器。在k-1～k-3处短路时，靠近短路点的熔断器熔断。一.熔断器在供配电系统中的配置第二节熔断器保护1111(一)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，应满足下列条件：。第二节熔断器保护(1)熔体额定电流应不小于线路的计算电流。二.熔断器熔体电流的选择1212(一)保护电力线路的熔断器熔体电流的选择(2)熔体额定电流还应躲过线路的尖峰电流。第二节熔断器保护单台电动机K应为：轻载启动，K=0.25～0.35；重载启动，K=0.35～0.5；频繁启动、反接制动，K=0.5～0.8。多台电动机视容量最大的一台电动机的启动情况、线路尖峰电流与计算电流的比值及熔断器的特性而定，取为K=0.5～1。二.熔断器熔体电流的选择1313(3)熔断器保护还应与被保护的线路相配合。保护线路过负荷和短路，不致引起绝缘导线或电缆过热起燃而熔体不熔断的事故，因此熔断器熔体电流还应满足以下条件为绝缘导线和电缆的允许载流量；KOL为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷倍数。第二节熔断器保护(一)保护电力线路的熔断器熔体电流的选择二.熔断器熔体电流的选择1414如果熔断器只作短路保护，对电缆和穿管绝缘导线，取KOL=2.5；对明敷绝缘导线，取KOL=1.5。如果熔断器作短路保护和过负荷保护，KOL=1；当A时，KOL=0.85。爆炸性气体和粉尘的区域内，KOL=0.8。第二节熔断器保护(一)保护电力线路的熔断器熔体电流的选择二.熔断器熔体电流的选择1515(二)保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择保护电力变压器的熔断器熔体电流，应满足下式要求：I1NT为变压器的额定一次电流。上式考虑了以下三个因素：(1)熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流。油浸式变压器的正常过负荷，室内为20%，室外为30%。(2)熔体电流要躲过来自变压器低压侧的电动机自启动引起的尖峰电流。(3)熔体电流还要躲过变压器自身的励磁涌流。二.熔断器熔体电流的选择第二节熔断器保护1616熔断器选择应满足下列条件：(1)熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压。对高压熔断器，其额定电压应不低于线路的最高电压。(2)熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流。(3)熔断器的类型应符合安装条件（户内或户外）及被保护设备对保护的技术要求。三.熔断器的选择与校验第二节熔断器保护二.熔断器熔体电流的选择第二节熔断器保护1717(三)保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择由于电压互感器二次侧的负荷很小，保护电压互感器的RN2型熔断器熔体额定电流一般为0.5A。二.熔断器熔体电流的选择第二节熔断器保护1818熔断器还必须进行断流能力的校验：(1)对限流式熔断器（如RN1、RT0等型）由于限流式熔断器能在短路电流达到冲击值之前完全熔断并熄灭电流，切除短路故障，因此满足的条件为式中为熔断器的最大分断电流；为熔断器安装地点的三相次暂态短路电流有效值，在无限大容量系统中三.熔断器的选择与校验第二节熔断器保护1919(2)对非限流熔断器（如RW4、RM10等型）由于非限流熔断器不能在短路电流达到冲击值之前熄灭电弧，切除短路故障，因此需满足的条件为为熔断器安装地点的三相短路冲击电流有效值。三.熔断器的选择与校验第二节熔断器保护2020(3)对具有断流上下限的熔断器（如RW4等型跌开式熔断器）断流上限的校验条件，其断流下限应满足下列条件为熔断器的最小分断电流；为熔断器所保护线路末端的两相短路电流。三.熔断器的选择与校验第二节熔断器保护2121熔断器保护的灵敏度应满足下列条件为熔断器熔体的额定电流；为熔断器所保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电流；K为灵敏系数的最小比值，如表所示。四.熔断器保护的灵敏度校验第二节熔断器保护—1110980.4s76554.55s熔断时间250～500A80～200A40～63A16～32A4～10A熔体额定电流22A(2)校验熔断器的断流能力查附录表10-1，得RT0-100型熔断器的。其断流能力是满足要求。5013ocIkAIkA(4)校验导线与熔断器保护的配合假设该电动机安装在一般车间内，熔断器只作短路保护用，因此导线与熔断器保护的配合条件为校验机械强度，查附录表15知，穿管铝芯线的最小截面为2.5mm2。现A=10mm2，故满足机械强度要求。(3)选择导线截面和钢管直径按发热条件选择，查附录表19-2得A=10mm2的BLV型铝芯塑料线三根穿钢管时，，满足发热条件。相应地选择穿线钢管SC20mm。30(30)4135.5alCIAIA.2.5NFEalII现，故满足熔断器保护与导线的配合要求，（注：因未给数据，熔断器灵敏度校验从略。）.minkI例1有一台Y型电动机，其额定电压为380V，额定容量为18.5kW，额定电流为35.5A，启动电流倍数为7。现拟采用BLV型导线穿焊接钢管敷设。该电动机采用RT0型熔断器作短路保护，短路电流最大可达13kA。当地环境温度为30℃。试选择熔断器及其熔体的额定电流，并选择导线截面和钢管直径。(3)kI解：(1)选择熔断器及熔体的额定电流.3035.5NFEII且A.0.335.5774.55NFEpkIKIA因此由附录表10-1，可选RT0-100型熔断器，即A，而熔体选A。.80NFEI.100NFUIAAAIFEN5.102415.280四.熔断器保护的灵敏度校验第二节熔断器保护2323前后熔断器之间的选择性配合，就是在线路发生故障时，靠近故障点的熔断器首先熔断，系统的其他部分恢复正常运行。前后熔断器的选择性配合，宜按它们的保护特性曲线（安秒特性曲线）来进行检验。如图a所示线路中，设支线WL2的首端k点发生三相短路，则三相短路电流Ik要通过FU2和FU1。四.熔断器保护的灵敏度校验第二节熔断器保护2424保护选择性要求，FU2的熔体首先熔断，切断故障线路WL2，而FU1不再熔断，使干线WL1正常运行。熔体实际熔断时间与其产品的标准特性曲线查得的熔断时间可能有±30%～±50%的偏差，从最不利的情况考虑，k点短路时，FU1的实际熔断时间t1´比标准特性曲线查得的时间t1小50%（为负偏差），即t1´=0.5t1；而FU2的实际熔断时间t2´又比标准特性曲线查得的时间t2大50%（为正偏差），即t2´=1.5t2。五.前后熔断器之间的选择性配合第二节熔断器保护2525图所示熔断器保护特性曲线可以看出，要保证前后两熔断器FU1和FU2的保护选择性，必须满足的条件是t1´t2´，即0.5t11.5t2，因此在后一熔断器所保护的首端发生最严重的三相短路时，前一熔断器按其保护特性曲线查得的熔断时间，至少应为后一熔断器按其保护特性曲线查得的熔断时间的3倍，才能确保前后两熔断器动作的选择性。如果不能满足这一要求时，则应将前一熔断器的熔体额定电流提高1～2级，再进行校验。五.前后熔断器之间的选择性配合第二节熔断器保护26解：用和查附录表5-2曲线得。用和查附录表4-2曲线得。由此可见FU1与FU2能保证选择性动作。例2如图6-3a所示线路中，设FU1（RT0型）的A，FU2（RM10型）的。k点的三相短路电流。试检验FU1与FU2之间是否能选择性配合。.1100NFEI10.3ts20.08ts120.3330.080.24tstss.260NFEIA(3)1000kIA.1100NFEIA1000kIA,280NFEIA1000kIA五.前后熔断器之间的选择性配合第二节熔断器保护272727第六章工厂供电系统的过电流保护第三节低压断路器保护工厂供电28低压断路器在低压配电系统中的配置，通常有下列三种方式：1.单独接低压断路器或低压断路器-刀开关的方式(1)一台主变压器的变电所，主开关采用低压断路器，如图a所示。(2)两台主变压器的变电所，低压侧采用低压断路器时，如图b所示。(3)低压配电出线装设的低压断路器，如图c所示，以隔离来自低压母线的电源。一.低压断路器在低压配电系统中的配置第三节低压断路器保护292.低压断路器与磁力启动器或接触器配合的方式频繁操作的低压电路，如图d所示3.低压断路器与熔断器配合的方式熔断器或刀熔开关实现短路保护，断路器控制通断及过负荷和失压保护，装热脱扣器和失压脱扣器，不装过流脱扣器，如图e所示一.低压断路器在低压配电系统中的配置第三节低压断路器保护30(一)低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择过电流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流二.低压断路器脱扣器的选择和整定第三节低压断路器保护31(二)低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定1.瞬时过电流脱扣器动作电流的整定瞬时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流，即Krel为可靠系数。对动作时间在0.02s以上的万能式（DW型）断路器，可取1.35；