ch5.1供电系统保护基础

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第5章 供电系统的保护

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内容回顾 供电系统概述 负荷计算 短路电流计算 高压电器设备

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供电系统的保护内容提要：本章讲述供电系统保护装置的作用及对其基本要 求，分别论述了电流互感器接线方式及其特点、工厂供电线

路中的继电保护、熔断器保护、低压断路器保护的方式及适用范围，其中重点讲述了单端供电线路的相间短路保护和电 力变压器的保护。最后介绍了过电压保护、防雷保护及接地

的知识。

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第5章 工厂供配电系统的保护5.1 继电保护基础 5.2 线路保护 5.3 电力变压器的保护 5.4 低压配电线路的保护 5.5 自动重合闸装置 5.6 供电系统的防雷与接地

小退

结出EXIT

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5.1 继电保护基础 1.继电保护的任务 工矿企业供电系统在运行中，可能出现各种故障和 不正常运行状态。 故障：相间短路、接地短路，变压器、电动机一相 绕组的匝间短路等。 不正常运行状态：过负荷、一相断线、小接地电流 系统中的单相接地等。

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5.1 继电保护基础 常用保护装置的类型 (1)继电保护。 (2)熔断器保护。 (3)低压断路器保护。

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5.1 继电保护基础 1.继电保护的任务 继电保护装置：是指能反映电力系统中电气元件发生故障 或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一 种自动装置。 或者说：各种不同类型的继电器，以一定的方式连接与 组合，在系统发生故障时，继电保护动作，作用于断路器 或给出报警信号，以达到对系统进行保护的目的。 任务： 1、发生故障时，自动、迅速、有选择地借助于断路器将 故障部分从供电系统中切除； 2、当设备出现不正常运行状态时，根据运行条件而动作 于发出信号、减负荷或者跳闸。2013年8月10日 EXIT

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5.1 继电保护基础 2.继电保护的工作原理

供电系统发生故障时，会引起电流的增加和电 压的降低，以及电流、电压间相位角的变化等。 因此，利用故障时参数与正常运行时的差别，就 可以构成不同原理和类型的继电保护。 分成两类： 1.反应电气量变化的保护, 2.反映非电气量变化的保护。EXIT

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反应电气量变化的保护原理：– 利用短路时电流增大的特征，可构成过电流保护； – 利用电压降低的特征，可构成低电压保护； – 利用

电压和电流比值的变化，可构成阻抗(距离) 保护； – 利用电流和电压之间相位关系的变化，可构成方向 保护； – 利用比较被保护设备各端电流大小和相位的差别可 构成差动保护等。 – 利用比较不对称分量的电流、电压等构成的保护。EXIT

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反应非电气量变化的保护原理：– 利用故障时变压器油分解所产生的气体，可构成瓦 斯保护。 – 利用电动机绕组温度的升高，可构成过负荷保护或 过热保护。

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5.1 继电保护基础 3.继电保护装置的构成

测量部分：测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定 的整定值进行比较，根据比较结果，给出逻辑信号。 逻辑部分：根据测量部分的输出，使保护装置按照一定的逻辑 关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号。 执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担 负的任务。2013年8月10日 EXIT

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5.1 继电保护基础 4.对继电保护的基本要求 对作用于跳闸的继电保护，在技术上有四个基本要 求：即选择性、灵敏性、可靠性和快速性 选择性 灵敏性 可靠性 快速性

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5.1 继电保护基础 4.对继电保护的基本要求

(1)选择性

当供电系统发生故障时，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 其他无故障部分继续运行，满足这一要求的动 作就叫有选择性。

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图解：下图中各断路器都装有保护。K1点短路时，保 护只跳开1QF 和2QF,使其余部分继续供电；又如 K3 点短路，断路器 1QF~6QF均有短路电流，保护只应跳 6QF,除变电站D停电外，其余继续供电。 K3点短路时，若6QF因本身失灵或保护拒动而不能跳 开，此时5QF的保护应使5QF跳闸，这显然符合选择性 的要求，这种作用称为远后备保护。

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5.1 继电保护基础 4.对继电保护的基本要求

(2)快速性保护装置在尽可能的条件下，应尽快地动作切除事故，

以减少对用电设备的影响，如果故障能在0.2s内切除，则一般电动机就不会停转。 迅速的动作还能减轻对系统的破坏程度，减轻对元件的 损害程度，减少用户在低电压下工作的时间和停电时间， 加速恢复正常运行的过程，提高系统的稳定性。2013年8月10日 EXIT

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(2)快速性 故障切除时间等于继电保护动作时间与

断路 器跳闸时间(包括熄弧时间)之和。 一般快速保护的动作时间为0.06-0.12S,最 快可达0.01-0.04s;

一般断路器的动作时间为0.06-0.15s,最快 的可达0.02-0.06s。 对于反应不正常运行状态的保护，一般无需 要求迅速，可带延时发出信号。 快速性不是绝对要求的。在一些情况下，允 许保护装置带有一定的延时切除故障。2013年8月10日 EXIT

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5.1 继电保护基础 4.对继电保护的基本要求 (3)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，

不应拒绝动作， 在不该动作的情况下就不应该误动作。 保护装置接线应尽可能简单，力求减少继电器接点，

避免保护装置断线、短路、接地和错误的接线，所有辅助 元件以及安装施工，都应当十分可靠。2013年8月10日 EXIT

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5.1 继电保护基础 (4)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，用灵敏系数( Ks )来衡量。

以过电流保护为例，灵敏系数为：反应参数增加，如短路时电流增大 Ks=Ikmin/Iop

0 IkminIop2013年8月10日

Ica

Iop

Ikmin Ikmax 故障区 动作区

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