建筑供配电 第七章 建筑供配电系统的继电保护

第七章建筑供配电系统的继电保护第七章建筑供配电系统的继电保护•第一节概述•一、继电保护的任务•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。由于其装置简单经济，所以在用户供电系统中应用非常广泛；但是其断流能力较小，选择性较差，且其熔体熔断后要更换熔体才能恢复供电，因此在要求供电可靠性高的场所不宜采用熔断器保护（过负荷、短路保护）。•(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。（过负荷、短路保护、低电压或失压保护）。•(3)继电保护适用于要求供电可靠性较高、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。•（事故、不正常）第七章建筑供配电系统的继电保护•二、对继电保护装置的基本要求•供电系统对保护装置有下列基本要求：•(1)选择性当供电系统发生故障时，只离故障点最近的电源侧保护装置动作，切除故障，而供电系统的其他部分仍然正常运行。保护装置满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。如果供电系统发生故障时，靠近故障点的保护装置不动作(拒动)，而离故障点远的前一级保护装置动作(越级动作)，就称为“失去选择性”。•(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)可靠性保护装置在该动作时，不应拒动；而不该动作时，不应误动。保护装置的可靠程度，与保护装置的元件质量、接线方案以及安装、整定和运行维护等多种因素有关。•(4)灵敏性在保护范围内发生故障，无论位置和类型都要动作。•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。如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作，就说明保护装置的灵敏度高。•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IKmin与保护装置一次动作电流Iop1。的比值来表示，即：电流互感器的接线方式保护装置的接线方式是指作为相间短路的过电流保护用的电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。分为三种：三相完全星形接线方式两相不完全星形接线两相电流差接线接线系数KW：指通过继电器的电流IK与电流互感器二次电流I2的比值，即：KW＝IK／I2。三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。可见：KW＝1******AIBICIaIbIcIAKABKACKAAIaIBIbICIcIAICIaIcIAIaI(a)(b)(c)(d)两相不完全星形接线两相不完全星形接线方式是在A、C两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障。可见：KW＝1****AIBICIaIcICKAAKA****AIBICIaIcIBKACKAAKA两相不完全星形接线方式还可以接成两相三继电器形式，以提高可靠性。可见：KW＝1有何作用？两相电流差接线两相电流差接线方式由两台电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流为：cacaKIIIII33****AIBICIaIcIKATAKIaIbIcIaIcIKIaIKIbI(a)(b)(c)(d)jIjIKI两相电流差接线的接线系数不同的相间短路时，接线系数是不一样的。正常和三相短路时接线系数为；AC相短路时接线系数为2；AB相或BC相短路时接线系数为1。因而灵敏系数也不一样。一般情况下：保护整定时取KW＝灵敏度校验时取KW＝133Why?!三种接线方式性能比较三相三继电器两相两继电器两相一继电器可靠性灵敏性最好较好差经济性差较好最好适用场合中性点接地电网中性点不接地电网10kV以下和高压电动机保护I1I210%ifI10I2max12电流互感器的误差曲线电流互感器的误差主要与一次电流和二次负载值Z2有关系。电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图电流互感器的10%误差曲线指电流互感器一次电流倍数m（又称10%倍数）与电流误差等于10%所允许的二次负载值Z2al的关系曲线。利用10%误差曲线校验电流互感器1。计算一次电流倍数m2。计算允许负载值——查10%误差曲线3。计算实际负载值——4。比较负荷大小——如果Z2≤Z2al，则说明电流互感器的误差不超过10%。如果Z2＞Z2al，不满足要求，则采取以下措施：（1）增大连接导线截面，或缩短导线长度，以减小二次负载。（2）改变变比较大的电流互感器，降低一次电流倍数，增大二次负载值。（3）将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允许负载增大一倍。touRwiRZRIUZ2/222第七章建筑供配电系统的继电保护•四、继电器的分类•（一）、概述•继电器是一种在其输入的物理量(电气量或非电气量)达到规定值时，其电气输出电路被接通或分断的自动电器。继电器按其输入量性质分为电气继电器和非电气继电器两大类。按其用途分为控制继电器和保护继电器两大类，前者用于自动控制电路中，后者用于继电保护电路中。这里只讲保护继电器。•保护继电器包括电流继电器、电压继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器等，保护继电器按其组成元件分，有机电型、晶体管型和微机型等。•由于机电型继电器具有简单可靠、便于维修等优点，因此用户供电系统中现在仍普遍应用机电型继电器。•机电型继电器按其结构原理分，有电磁式、感应式等继电器。第七章建筑供配电系统的继电保护•（二）、电磁式电流继电器和电压继电器•电磁式电流继电器和电压继电器在继电保护装置中均为起动元件，属测量继电器类。•电流继电器的文字符号为KA，电压继电器的文字符号为KV。•工厂供电系统中常用的DL-10系列。电磁式电流继电器的基本结构如图6－6所示，其内部接线和图形符号如图6-7所示。•过电流继电器线圈中的使继电器动作的最小电流，称为继电器的动作电流用Iop表示。•过电流继电器动作后，减小其线圈电流到一定值时，钢舌片在弹簧作用下返回起始位置。使过电流继电器由动作状态返回到起始位•置的最大电流，称为继电器的返回电流用Ire表示。•继电器的返回电流与动作电流的比值，称为继电器的返回系数•用Kre表示，即:•供电系统中常用的电磁式电压继电器的结构和动作原理，与上述电磁式电流继电器基本相同，只是电压继电器的线圈为电压线圈，多作成低电压(欠电压)继电器。DY-10C第七章建筑供配电系统的继电保护•（三）、感应式电流继电器•在用户供电系统中，广泛采用感应式电流继电器来作过电流保护兼电流速断保护，因为感应式电流继电器兼有上述电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能，从而可大大简化继电保护装置。而且采用感应式电流继电器组成的保护装置采用交流操作，可进一步简化二次系统，减少投资，因此它在中小变配电所中应用非常普遍。一、接线瞬时电流速断保护（Ⅰ段）二、动作电流整定保护装置动作电流：躲过本线路末端最大三相短路电流)(max31krelopIKI继电器的动作电流为：——可靠系数，一般取1．2～1．3。保护范围：线路的前一段，末端有死区。relK1opTAWKopIKKI保护范围三、灵敏度校验在校验灵敏度时，应按最小运行方式下发生两相短路来进行。要求：它的最小保护范围一般不小于线路全长的15％～20％。灵敏系数校验的简化方法为：KS＝／≥1.5式中：——保护安装处最小两相短路电流的次暂态值。)2(minkI1opI)2(minkI四、评价优点：简单、可靠、动作迅速；缺点：1.不能保护线路全长；2.当运行方式变化大时，灵敏度不能满足要求。限时电流速断保护装置，以切除瞬时电流速断保护范围以外的故障，既保护全长，又可作无时限电流速断保护的后备保护。继电器的动作电流为：——可靠系数，一般取1.1～1.2。保护范围：线路的全长及下级线路一部分。relK限时电流速断保护（Ⅱ段）211oprelopIKI1opTAWKopIKKI一、动作电流整定：躲过下级Ⅰ段保护动作电流保护范围二、动作时间整定动作时间比下级Ⅰ段多一个时间阶梯，即：三、灵敏度校验要求：本线路任何短路都能反应。式中：——线路末端最小两相短路电流的次暂态值。注意：如灵敏度不合格，可采用与下级Ⅱ段配合，同时时限也要与下级Ⅱ段配合。stttll5050012..513112..)(minopKSIIK)2(minKI四、评价优点：与瞬时速断保护配合可保护线路全长，作为线路的主保护。缺点：两套装置，设备多，投资大。定时限过电流保护（Ⅲ段）一、接线二、动作电流整定动作电流整定原则：躲过本线路最大负荷电流。要求：动作电流和返回电流均大于最大负荷电流。继电器的动作电流为：——可靠系数，一般取1．2～1．3。保护范围：本线路和下级线路的全长。relKmax1LrerelopIKKIKopTAWKopIKKI.三、动作时间整定动作时间比下级Ⅲ段最大值多一个时间阶梯，即：tttllmax12四、灵敏度校验灵敏系数校验方法为：要求：（1）作为本段线路的近后备保护时，灵敏度校验点设在被保护线路末端。KS＝≥1.5（2）作为相邻元件的远后备保护时，其校验点设在相邻线路末端。KS＝≥1.2式中：——保护范围末端最小两相短路电流的次暂态值。12opKII)(min)(min2KI12opKII)(min五、评价优点：接线简单、既可作本级近后备，又可作下级远后备。缺点：越靠近电源端，动作时限反而越长。因此不能作为主保护。当处于负荷终端时时限短，可作为主保护。如电动机的保护。反时限过电流保护一、接线（GL型感应式电流继电器）KopWTAopIKKI1二、动作电流整定动作电流整定原则：躲过本线路最大负荷电流。maxfzqTAWrerelKdzIKKKKKI——可靠系数，一般取1.15～1.25，取1.2。——返回系数，GL型取0.8取整：取稍大的整数（或半整数）2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，6，7，8，9，10A。反算：保护范围：本线路和下级线路的全长。relKreK☆：本节难点三、动作时间整定（点配合）要求：当下级首端出现最大短路电流时，本级保护动作时间比下级保护动作时间最大值多一个时间阶梯，即：tttllmax12取0.6～0.7St四、灵敏度校验灵敏系数校验方法同定时限过电流保护五、评价优点：接线简单，设备少。缺点：动作时限整定复杂，需经实验调试。阶段式（三段式）保护的应用及评价一、接线二、配合关系三、评价优点：接线简单、可靠，在一般情况下能很快地切除故障（0.6秒内），广泛适用于35kV及以下线路的保护。缺点：1.保护受电网的接线及运行方式的影响很大，许多情况下达不到灵敏度要求。2.仅适用于单电源辐射型网络。为什么装设方向保护？k-1点短路时要求：t5t4k-3点短路时要求：t4t5两者矛盾，因此要装方向保护。SASBI＞I＞I＞I＞I＞I＞k-3k-2k-1ttt112345678t2t3t4t6t5△t△t△t△t保护原理1。双电源系统中过电流保护一定要装设方向保护。规定：短路功率由母线线路：正方向短路功率由线路母线：负方向正方向保护动作，负方向保护不动作2。单方向时限阶梯原则。3。同一母线两侧的开关，时限长的可不要装方向保护，时限相同都要装。方向保护原理接线图★：只有当功率方向元件和电流元件同时启动时，保护才出口。（二）单相接地保护原理绝缘监察装置——利用电压互感测；零序电流保护——利用故障与非故障线路零序电流数值大小的区别而设置的；方向电流保护——利用故障与非故障线路零序电流方向相反而设置的。03U绝缘监察接线图（三）绝缘监察装置寻找故障线路方法：轮流拉闸法实际中应与自动重合闸装置配合，运