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工厂供电系统的过电流保护

工厂供电系统的过电流保护. 1 、什么是过电流保护. 为了保证工厂供电系统的安全运行，避免 过负荷和短路引起的过电流 对系统的影响，因此在工厂供电系统中装有不同类型的过电流保护装置 (over—current protector) 。. 工厂供电系统的过电流保护装置. 熔断器保护 (fuse protection) ， 适用于高低压供电系统。由于其装置简单经济，所以在工厂供电系统中应用非常广泛，但是它的 断流能力较小，选择性较差，且熔体熔断后更换不便 ，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采用。

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工厂供电系统的过电流保护

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  1. 工厂供电系统的过电流保护

  2. 1、什么是过电流保护 • 为了保证工厂供电系统的安全运行，避免过负荷和短路引起的过电流对系统的影响，因此在工厂供电系统中装有不同类型的过电流保护装置(over—current protector)。

  3. 工厂供电系统的过电流保护装置 • 熔断器保护(fuse protection)，适用于高低压供电系统。由于其装置简单经济，所以在工厂供电系统中应用非常广泛，但是它的断流能力较小，选择性较差，且熔体熔断后更换不便，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采用。 • 低压断路器保护(low—voltage circuit—breaker protection)，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电系统中。 • 继电保护(relay protection)，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电系统中。

  4. 3、低压断路器保护和线路的配合

  5. 通过一个实例来学习低压断路器的使用 • 例6-3 有一条380V动力线路，I30＝120A，Ipk＝400A；此线路首端的IK(3)=18.5KA。当地环境温度为+30℃。 试选择： (1)此线路的BLV型导线的截面、穿线的塑料管直径 (2)线路上装设的DW16型低压断路器及其过流脱扣器的规格。

  6. (1)此线路的BLV型导线的截面、穿线的塑料管直径？ (1)此线路的BLV型导线的截面、穿线的塑料管直径？ 根据实际情况查表 • I30＝120A • 环境温度为+30℃ • BLV 穿硬塑料管 • 380V动力线 附录表23－5 当A＝70mm2的BLV型塑料线在30℃时，其Ial=121A(三根穿管)>I30＝120A，故按发热条件可选A=70mm2。管径选为50mm。

  7. (2)线路上装设的DW16型低压断路器及其过流脱扣器的规格(2)线路上装设的DW16型低压断路器及其过流脱扣器的规格 • 根据常见DW16的参数初选 1）查附录表13知，DW16-630型低压断路器适合。 2）选过流脱扣器额定电流IN.OR=160A>I30=120A，故初步选IN.OR=160A。 3）校验是否满足尖峰电流和短路电流要求

  8. 校验是否躲过尖峰电流 设瞬时脱扣电流整定为3倍，即IOP=3×160A=480A。而KrelIpk＝1.35×400A＝540A，不满足Iop(o)≥KrelIpk的要求， 因此需增大脱扣电流，整定为4倍时，Iop(o)=4×160A=640A> KrelIpk＝1.35×400A＝540A，满足躲过尖峰电流的要求。 • 校验断流能力： 再查附录表13知，所选DW16-630型断路器Ioc＝30kA> IK(3)=18.5KA ，满足要求。

  9. Iop(o)≤4.5 Ial （3）校验导线与低压断路器保护的配合 根据（1）(2)，瞬时过流脱扣电流整定为Iop(o)＝640A； Ial=121A 可知 4.5Ial＝4.5×121A＝544.5A， 不满足Iop(o)≤4.5 Ial的要求。 因此将导线截面增大为95mm2，这时其Ial＝147A，4.5 Ial＝4.5×147A ＝661.5A>Iop(o)＝640A，满足导线与保护配合的要求。相应的穿线塑料管直径改选为65mm。

  10. 第五节 工厂高压线路的继电保护 （3）带时限的过电流保护动作电流的整定 （4）电流速断保护动作电流的整定

  11. （2）感应式过流继电器－常用保护继电器 • 电磁型电流继电器（DL型） • 感应型电流继电器（GL型）

  12. 电磁型电流继电器（DL型） 一、结构 1—铁心 2—线圈 3—可动舌片 4—反作用弹簧 5—可动触点 6—静触点 7—调整杆 8—刻度盘

  13. 二、几个参数 • 继电器的起动电流是指使继电器常开接点闭合的最小电流，用Iop·K表示。 • 继电器的返回电流是使继电器闭合了的常开接点断开的最大电流 ，用Ire·K表示。 • 返回系数Kre是指继电器的返回电流Ih.j与其起动电流Idz.j的比值，一般小于1，即： Kre＝ Ire·K／ Iop·K • 继电器起动电流Iop·K的调整方法 ： 粗调：改变继电器两个电流线圈的联结方式 (串、并联) 细调：改变反作用弹簧的反作用力矩

  14. KA—电流继电器 KT—时间继电器 KS—信号继电器 KM—中间继电器 图6-5 过电流保护框图

  15. 时间继电器在保护装置中起延时作用，以保证保护装置动作的选择性。时间继电器在保护装置中起延时作用，以保证保护装置动作的选择性。 • 中间继电器的作用是为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量，也可以使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.4～0.8S)，或者通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。 • 信号继电器用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示器

  16. 感应型电流继电器（GL型） 一 结 构

  17. 图6-14 GL-10、20系列感应式电流继电器的内部结构 1—线圈 2—电磁铁 3—短路环 4—铝盘 5—钢片 6—铝框架 7—调节弹簧 8—制动永久磁铁 9—扇形齿轮 10—蜗杆 11—扁杆 12—继电器触点 13—时限调节螺杆 14—速断电流调节螺钉 15—衔铁 16—动作电流调节插销

  18. 二、工作原理 由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。 1．感应系统部分： • 动作电流是指继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。 动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整（2，2.5，3…4.5，5，6…9，10A）。 • 返回电流是指便扇形齿片脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。 • 动作时间是指从轴上蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一段时间。 通入继电器的电流越大，铝盘转速越快，动作时间就越短，这种特性称为反时限特性。

  19. 2．电磁速断部分 • 电磁系统的速断特性即当通入继电器线圈的电流大到整定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合。 • 动作电流值通过改变衔铁与电磁铁心之间气隙来调整，其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的2～8倍。 GL-10型继电器本身带有信号掉牌，而且接点容量又较大，所以组成反时限过电流保护时，无需再接入其他继电器。

  20. GL-10（20）系列继电器的时限特性曲线

  21. （3）带时限的过电流保护动作电流的整定 定时限 反时限 一、 定 时 限 过 电 流 保 护

  22. 反时限过电流保护

  23. 二、带时限的过电流保护动作电流的整定 原则： • 带时限的过电流保护(包括定时限和反时限)的动作电流Iop应躲过线路的最大负荷电流 (包括正常过负荷电流和尖峰电流)IL.max，以免在IL.max通过时保护装置误动作， • 返回电流Ire也应躲过IL.max，否则保护装置还可能发生误动作。 为什么？

  24. 图6-27 线路过电流保护整定说明图a)电路 b)定时限过电流保护的时限整定说明 c)反时限过电流保护的时限整定说明

  25. 返回电流也要躲过ILMAX的原因 • 当线路WL2的首端k点发生短路时，由于短路电流远远大于线路上的所有负荷电流，所以沿线路的过电流保护装置包括KA1、KA2均要动作。 • 按照保护选择性的要求，应是靠近故障点是的保护装置KA2首先断开QF2，切除故障线路WL2。这时故障线路WL2已被切除，保护装置KA1应立即返回起始状态，不致断开QFl。 • 假设KA1的返回电流未躲过线路WL1的最大负荷电流，即KA1的返回系数过低时，则在KA2动作并断开线路WL2后，KA1可能不返回而继续保持动作状态(由WL1供电的负荷线路除WL2外，还有其它线路，因此WL1仍有负荷电流)，而经过KA1所整定的时限后，断开断路器QF1，造成WL1停电，扩大了故障停电范围，这是不允许的。 此时WL1的最大负荷电流大于KA1的返回电流

  26. 设电流互感器的变流比为Ki，保护装置的结线系数为KW，保护装置的返回系数为Kre,则设电流互感器的变流比为Ki，保护装置的结线系数为KW，保护装置的返回系数为Kre,则 最大负荷电流换算到继电器中的电流为 KW·IL.max／Ki。 • 由于要求返回电流躲过最大负荷电流，即Ire>KWIL.max／Ki。而Ire＝KreIOP，，因此 KreIOP>KWIL.max／Ki • 将此式写成等式，计入一个可靠系数Krel，由此得到过电流保护装置动作电流的整定计算公式 为

  27. 式中， • Krel为保护装置的可靠系数，对DL型继电器取1.2，对GL型继电器取.1.3； • KW为保护装置的结线系数，对两相两继电器结线(相电流结线)为1，对两相一继电器结线(两相电流差结线)为 ； • IL.max为线路上的最大负荷电流，可取为(1.5～3)I30，I30为线路计算电流。

  28. 带时限过电流保护动作时间的整定： • 满足选择性要求。 • 过电流保护的灵敏度 • 根据式(6-1)，保护灵敏度 。对于线路过电流保护， 应取被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流。而 。因此按规定过电流保护的灵敏度必须满足的条件为

  29. 带时限的过电流保护缺点： 越靠近电源端，动作时限反而越长。 而短路电流则是越靠近电源，其值越 大，危害也就更加严重，因此 GB50062—92规定，在过电流保护动 作时间超过0.5～0.7s时，应装设瞬动 的电流速断保护装置

  30. （4）电流速断保护动作电流的整定 一、接线

  31. 速断动作电流整定 Why？ • 为了保证前后两级瞬动的电流速断保护的选择性，因此电流速断保护的动作电流(即速断电流quick—break current)Iqb，应按躲过它所保护线路的末端的最大短路电流(即三相短路电流)Ik.max来整定。

  32. 图6-32 线路电流速断保护的保护区 Ik.max—前一级保护躲过的最大短路电流 Iqb.1—前一级保护整定的一次动作电流

  33. (二) 电流速断保护的“死区”及其弥补 • 什么是死区：由于电流速断保护的动作电流躲过了线路末端的最大短路电流，因此靠近末端的一段线路上发生的不一定是最大的短路电流(例如两相短路电流)时，电流速断不会动作，这说明，电流速断保护不可能保护线路的全长。这种保护装置不能保护的区域，称为“死区” ，如图6-32所示。 • 措施：为了弥补死区得不到保护的缺陷，所以凡是装设有电流速断保护的线路，必须配备带时限的过电流保护

  34. 第七章 工厂供电系统的二次回路和自动装置 主要内容： 操作电源 高压断路器的控制和信号回路

  35. 第一节 二次回路及其操作电源 • 二次回路的概念和作用 • 直流操作电源 • 交流操作电源 • 闪光装置 • 所用变压器

  36. 二次回路的概念和作用 • 一次设备(也称主设备)是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送、分配电能的电气设备。 • 二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备。 • 一次回路指一次设备及其相互连接的回路(又称主回路或主系统或主电路)。 • 二次回路指二次设备及其相互连接的回路。

  37. 二次回路作用：二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，它是发电厂和变电站中不可缺少的重要组成部分。二次回路作用：二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，它是发电厂和变电站中不可缺少的重要组成部分。

  38. 二次回路的内容 • 操作电源系统 • 控制回路 • 信号回路 • 测量和监视回路 • 继电保护及自动装置回路

  39. 操作电源系统 • 组成：操作电源系统是由电源设备和供电网络组成的，它包括直流电源和交流电源系统。 • 作用：供给各二次回路工作电源。 • 发电厂和变电站：操作电源多采用直流电源系统，简称为直流系统，部分小型变电站也可采用交流电源或整流电源(如硅整流电容储能或电源变换式直流系统)。

  40. 控 制 回 路 组成是由控制开关和控制对象(断路器、隔离开关)的传送机构及执行(或操作)机构组成的。 作用是对一次开关设备进行“跳”、“合”闸操作。 (1)按自动化程度分：手动控制和自动控制 (2)按控制距离分：就地控制和距离控制 (3)按控制方式分：分散控制和集中控制 (4)按操作电源性质分：直流操作和交流操作 (5)按操作电源电压和电流的大小分： 强电控制和弱电控制

  41. 信 号 回 路 组成是由信号发送机构、传送机构和信号器具构成的。 作用是反映一、二次设备的工作状态。 （1）按信号性质分:事故信号、预告信号、指挥信号、位置信号 （2）按信号显示方式分:灯光信号和音响信号 （3）按信号的复归方式分:手动复归和自动复归

  42. 测量和监视回路 组成是由各种测量仪表及其相关回路组成的。 作用是指示或记录一次设备的运行参数，以便运行人员掌握一次设备运行情况。它是分析电能质量,计算经济指标,了解系统和主设备运行工况的主要依据。

  43. 继电保护及操作型自动装置回路 • 组成：由测量机构、传送机构、执行机构及继电保护和自动装置组成的。 • 作用是自动判别一次设备的运行状态，在系统发生故障或异常运行时，自动跳开断路器，切除故障或发出异常运行信号，故障或异常运行状态消失后，快速投入断路器，恢复系统正常运行。

  44. 第二节 高压断路器的控制和信号回路 主要内容：采用电磁操作机构的断路器 控制和信号回路

  45. 其中：WC－控制小母线 WL－灯光指示小母线 • WF－闪光信号小母线 WS－信号小母线 WAS－信号音响小母线 • WO－合闸小母线 SA－万能控制开关 KO－合闸接触器 • YO－电磁合闸线圈 YR－跳闸线圈 KA－继电保护触点

  46. 控制开关又称万能开关，是控制回路中的控制元件，由运行人员直接操作，发出命令脉冲，使断路器合、跳闸。又称为“万能转换开关”控制开关又称万能开关，是控制回路中的控制元件，由运行人员直接操作，发出命令脉冲，使断路器合、跳闸。又称为“万能转换开关” 目前发电厂、变电站常采用LW2型系列自动复位控制开关。 1。结构图 控 制 开 关

  47. 2。控制开关手柄的六个不同的操作位置，即PC（预备合闸）、C（合闸）、CD（合闸后）、PT（预备跳闸）、T（跳闸）、TD（跳闸后）2。控制开关手柄的六个不同的操作位置，即PC（预备合闸）、C（合闸）、CD（合闸后）、PT（预备跳闸）、T（跳闸）、TD（跳闸后） 3。触点图表

  48. 断路器的操作机构是断路器自身附带的跳、合闸传动装置。分为以下几种。断路器的操作机构是断路器自身附带的跳、合闸传动装置。分为以下几种。 （1）电磁操作机构（CD）：直流螺管式电磁铁合闸。 由于是利用电磁力直接合闸，合闸电流很大，可达几十安至数百安，所以合闸回路不能直接利用控制开关触点接通，必须采用中间接触器（即合闸接触器）。多适用于35kV及以下少油断路器。 （2）弹簧操作机构（CT）：已储能的合闸弹簧合闸，已储能的分闸弹簧分闸。多适用于真空断路器。 操 动 机 构

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