工廠供配電技術(shù)02繼電保護裝置的概念與任務(wù)

供電系統(tǒng)中，由于各種原因難免發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，其中最常見的就是短路。供電系統(tǒng)發(fā)生短路時，必須迅速切除故障部分，恢復(fù)其他無故障部分的正常運行。前面所講的熔斷器保護和低壓斷路器保護，就是實現(xiàn)短路故障保護的兩種保護裝置。熔斷器保護簡單經(jīng)濟，但靈敏度低，熔體熔斷后更換熔體需一定時間，從而影響供電可靠性。低壓斷路器靈敏度高，而且在故障消除后可很快合閘恢復(fù)供電，因此供電可靠性大大提高。但以上兩種保護一般只適用于低壓系統(tǒng)。在高壓系統(tǒng)中，一般需要采用繼電保護裝置，才能確保保護的靈敏度，大大提高供電可靠性。

繼電保護裝置的任務(wù)，一是在供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時，作用于前方最近的斷路器或其他控制保護裝置使之迅速跳閘，切除故障部分，恢復(fù)系統(tǒng)其他部分的正常運行，同時發(fā)出信號，提醒運行值班人員及時處理事故；二是在供電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)，如過負(fù)荷或故障苗頭時，發(fā)出報警信號，提醒運行值班人員注意并及時處理，以免發(fā)展為故障。03繼電保護裝置的基本要求

供電系統(tǒng)對繼電保護裝置有以下基本要求：

(1)選擇性當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，僅由離故障點最近的繼電保護裝置動作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他非故障部分仍能正常運行。滿足這一要求的動作，稱為選擇性動作。如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，靠近故障點的保護裝置不動作(拒動)，而離故障點遠(yuǎn)的前級保護裝置越級動作，則稱為失去選擇性動作。

(2)速動性為了防止事故擴大，減輕短路電流對設(shè)備的危害程度，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置應(yīng)迅速動作切除故障。04繼電保護裝置的基本要求

(3)可靠性指保護裝置該動作時就動作(不拒動)，不該動作時不誤動。前者為信賴性，后者為安全性，即可靠性包括信賴性和安全性。繼電保護裝置的可靠性與保護裝置的結(jié)線方式、元件的質(zhì)量以及安裝、整定和運行維護等很多因素有關(guān)。

(4)靈敏性指保護裝置在其保護范圍內(nèi)對故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。繼電保護裝置對其保護區(qū)內(nèi)的所有故障都應(yīng)該正確反應(yīng)。靈敏性通常用靈敏系數(shù)Sp來衡量，Sp越大，靈敏性越高，越能反應(yīng)輕微故障。05常用的繼電保護裝備

繼電器是組成繼電保護裝置的基本元件，繼電器的分類方式很多，按其應(yīng)用分，有控制繼電器和保護繼電器兩大類。機床控制電路應(yīng)用的繼電器多屬于控制繼電器，供電系統(tǒng)中應(yīng)用的繼電器多屬于保護繼電器。保護繼電器按其組成元件分，有機電型和晶體管型兩大類。機電型按其結(jié)構(gòu)原理分，又可分為電磁式和感應(yīng)式等。由于機電型繼電器具有簡單可靠、便于維護等優(yōu)點，我國工廠供電系統(tǒng)中現(xiàn)仍普遍應(yīng)用。保護繼電器按其反應(yīng)物理量分，有電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、瓦斯繼電器等；保護繼電器按反應(yīng)數(shù)量變化分，有過流繼電器和欠流繼電器，如過電流繼電器和欠電壓繼電器等；保護繼電器按其在保護裝置中的功能分，有起動繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間繼電器或出口繼電器等。06一次與二次繼電器

保護繼電器按其與一次電路的聯(lián)系分，有一次式繼電器和二次式繼電器。一次式繼電器的線圈是與一次電路直接相連的。如低壓斷路器的過電流脫扣器和失電壓脫扣器，實際上都是一次式繼電器。二次式繼電器的線圈都是連接在電流互感器或電壓互感器二次側(cè)的，通過互感器再與一次電路相聯(lián)系。高壓系統(tǒng)應(yīng)用的保護繼電器都屬于二次式繼電器。

下面分別介紹工廠供電系統(tǒng)中常用的幾種機電型保護繼電器。

電磁式電流繼電器在繼電保護裝置中，通常用作起動元件，因此又稱起動繼電器。當(dāng)繼電器線圈通過電流時，電磁鐵中產(chǎn)生磁通，力圖使Z形鋼舌簧片向凸出磁極偏轉(zhuǎn)。與此同時，軸上的彈簧又力圖阻止鋼舌簧片偏轉(zhuǎn)。當(dāng)繼電器線圈中的電流增大到使鋼舌簧片所受到的轉(zhuǎn)矩大于彈簧的反作用力矩時，鋼舌簧片便被吸近磁極，使常開觸點閉合，常閉觸點斷開，這就叫繼電器的動作或起動。

能使過電流繼電器動作(觸點閉合)的最小電流稱繼電器的動作電流。

使繼電器由動作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流。

繼電器返回電流與動作電流的比值，稱為繼電器的返回系數(shù)07電磁式過流繼電器對于過量繼電器，返回系數(shù)總是小于1的(欠量繼電器則大于1)，返回系數(shù)越接近于1，說明繼電器越靈敏，如果返回系數(shù)過低，可能使保護裝置誤動作。DL-10系列繼電器的返回系數(shù)一般不小于0.8。

電磁式電流繼電器的動作極為迅速，可認(rèn)為是瞬時動作，因此這種繼電器也稱為瞬時繼電器。

電磁式電流繼電器的動作電流調(diào)節(jié)有兩種方法：一種是平滑調(diào)節(jié)，即撥動轉(zhuǎn)桿來改變彈簀的反作用力矩；另一種是級進調(diào)節(jié)，即改變線圈聯(lián)結(jié)方式，當(dāng)線圈并聯(lián)時，動作電流將比線圈串聯(lián)時增大一倍。08過電流繼電器電磁式時間繼電器在繼電保護裝置中用作時限元件，使保護裝置的動作獲得一定延時。供電系統(tǒng)中常用的系列電磁式時間繼電器的基本結(jié)構(gòu)如圖5-4所示；其內(nèi)部結(jié)線和圖形符號如圖5-5所示。當(dāng)繼電器的線圈通電時，鐵心被吸入，壓桿失去支持，使被卡住的一套鐘表機構(gòu)起動，同時切換瞬時觸點。在拉引彈簧的作用下，經(jīng)過整定延時，使主觸點閉合。繼電器的延時，是用改變主靜觸點的位置(即它與主動觸點的相對位置)來調(diào)整。調(diào)整的時間范圍，在標(biāo)度盤上標(biāo)出。當(dāng)線圈失電后，繼電器在拉引彈簧的作用下返回起始位置。09電磁式時間繼電器10電磁式信號繼電器電磁式信號繼電器在繼電保護裝置中用作信號元件，指示保護裝置已經(jīng)動作。工廠供電系統(tǒng)中常用的DX-11型電磁式信號繼電器，有電流型和電壓型兩種，兩者線圈阻抗和反應(yīng)參量不同。電流型可串聯(lián)在二次回路中而不影響其他二次元件的動作。電壓型因線圈阻抗大，必須并聯(lián)在二次回路內(nèi)。10電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器主要用于各種保護和自動裝置中，以增加保護和控制回路的觸點數(shù)量和觸點的容量。它通常用在保護裝置的出口回路中，用來接通斷路器的跳閘回路，故又稱為出口繼電器。10感應(yīng)式電流繼電器

感應(yīng)式電流繼電器具有上述電磁式電流繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間繼電器的功能，即它在繼電保護裝置中既能作為起動元件，又能實現(xiàn)延時、給出信號和直接接通跳閘回路；既能實現(xiàn)帶時限的過電流保護，又能同時實現(xiàn)電流速斷保護，從而使保護裝置大大簡化。

感應(yīng)系統(tǒng)主要包括線圈1、帶有短路環(huán)3的電磁鐵2及裝在可偏鋁框架6上的轉(zhuǎn)動鋁盤4等元件。TheEND!

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工廠供配電技術(shù)02工廠高壓線路的繼電保護

由于中小型工廠的高壓線路一般不是很長(供電半徑通常不超過2km)，電壓不是很高(通常為6~10kV)，容量不是很大(總?cè)萘恳话悴怀^5000kVA)，因此中小型工廠供電系統(tǒng)的高壓線路繼電保護裝置一般比較簡單。

工廠高壓線路的相間短路保護，通常采用帶時限的過電流保護和電流速斷保護。在線路上發(fā)生各種形式的相間短路時，繼電保護裝置作用于高壓斷路器的跳閘機構(gòu)，使斷路器跳閘，切除短路故障。

由于6~10kV線路屬于小接地電流系統(tǒng)，當(dāng)線路上發(fā)生單相接地故障時，只有接地電容電流，并不影響三相系統(tǒng)的正常運行，但需及時給出信號，以便提醒運行人員處理，預(yù)防進一步發(fā)展為兩相接地短路，因此需裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置或單相接地保護。03保護裝置的結(jié)線方式

保護裝置的結(jié)線方式是指起動繼電器與電流互感器之間的連接方式。6~10kV高壓線路的過電流保護裝置，通常采用兩相兩繼電器式和兩相一繼電器式兩種。(1)兩相兩繼電器式結(jié)線如圖(2)兩相一繼電器式結(jié)線04保護裝置的操作電源

保護裝置的操作電源是指供電給繼電保護裝置及其所作用的斷路器操動機構(gòu)的電源。對操作電源的要求，主要是它不應(yīng)受供電系統(tǒng)運行情況的影響，在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，它能保證繼電保護裝置和斷路器可靠地動作，并且當(dāng)斷路器合閘時有足夠的功率。操作電源分直流和交流兩大類(1)直流操作電源過去多采用鉛酸蓄電池組，現(xiàn)多采用鎘鎳蓄電池組或帶電容儲能的晶閘管整流裝置。(2)交流操作電源由于它直接利用交流供電系統(tǒng)的電源，可以取自電壓互感器、電流互感器或變電所的所用變壓器，因此投資少，運行維護方便，而且二次回路簡單可靠。1)鉛酸蓄電池組。2)鎘鎳蓄電池組。3)電容儲能的晶閘管整流裝置。常用的交流操作方式1)去分流跳閘方式。2)直接動作式。05帶時限的過電流保護帶時限的過電流保護，按其動作時間特性分，有定時限過電流保護和反時限過電流保護兩種。定時限，就是保護裝置的動作時間是固定的，與短路電流的大小無關(guān)。反時限，就是保護裝置的動作時間與反應(yīng)到繼電器中的短路電流的大小成反比關(guān)系，短路電流越大，動作時間越短，所以反時限特性也稱為反比延時特性或反延時特性。05帶時限的過電流保護1.定時限過電流保護裝置的組成和動作原理組成：它由起動元件(電磁式電流繼電器)、時限元件(電磁式時間繼電器)、信號元件(電磁式信號繼電器)和出口元件(電磁式中間繼電器)等4部分組成。動作原理：當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA1、KA2中至少有一個瞬時動作，閉合其動合觸點，使時間繼電器KT起動。KT經(jīng)過整定的時限后，其延時觸點閉合，使串聯(lián)的信號繼電器(電流型)KS和中間繼電器KM動作。KM動作后，其觸點接通斷路器的跳閘線圈YR的回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。與此同時，KS動作，其信號指示牌掉下，并接通信號回路，給出燈光和音響信號。在斷路器跳閘時，QF的輔助觸點隨之?dāng)嚅_跳閘回路，以減輕中間繼電器觸點的工作，在短路故障被切除后，繼電保護裝置中除KS外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而KS可手動復(fù)位。05帶時限的過電流保護2.反時限過電流保護的組成和原理組成：反時限過電流保護由GL型電流繼電器組成。動作原理：兩相兩繼電器式結(jié)線的去分流跳閘的反時限過電流保護原理電路圖。當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA1、KA2至少有一個動作，經(jīng)過一定時限后(時限長短與短路電流大小成反比關(guān)系)，其常開觸點閉合，緊接著其常閉觸點斷開，這時斷路器跳閘線圈YR因去分流而通電，從而使斷路器跳閘，切除短路故障部分。在繼電器去分流跳閘的同時，其信號牌自動掉下，指示保護裝置已經(jīng)動作。在短路故障被切除后，繼電器自動返回，信號牌則需手動復(fù)位。06過電流保護的動作電流整定

帶時限過電流保護(包括定時限和反時限)的動作電流Iop，是指繼電器動作的最小電流。

過電流保護的動作電流整定，必須滿足下面兩個條件：1)應(yīng)該躲過線路的最大負(fù)荷電流(包括正常過負(fù)荷電流和尖峰電流)IL·max，以免在最大負(fù)荷通過時保護裝置誤動作。2)保護裝置的返回電流Ire也應(yīng)該躲過線路的最大負(fù)荷電流IL·max，以保證保護裝置在外部故障切除后，能可靠地返回到原始位置，避免發(fā)生誤動作。為了保證前后級保護裝置動作時間的選擇性，過電流保護裝置的動作時間，也稱動作時限，應(yīng)按階梯原則進行整定，就是在后一級保護裝置所保護的線路首端(如圖5-22a中的k點)發(fā)生三相短路時，前一級保護的動作時間t1應(yīng)比后一級保護中最長的動作時間t2都要大一個時間差Δt。這一時間級差Δt，應(yīng)考慮到前一級保護動作時間t1可能發(fā)生負(fù)偏差，即可能提前動作一個時間Δt1；而后一級保護動作時間t2又可能發(fā)生正偏差，即可能延后動作一個時間Δt2。此外應(yīng)考慮到保護的動作(特別是采用GL型電流繼電器時)還有一定的慣性誤差Δt3。為了確保前后級保護的動作選擇性，還應(yīng)再加上一個保險時間△t(一般取0.1~0.15s)。因此

Δt=Δt1+Δt2+Δt3+Δt4=0.5~0.7s07過電流保護的動作時間整定

帶時限的過電流保護，為了保證動作的選擇性，其整定時限必須逐級增加一個Δt，因而越靠近電源處，短路電流越大，而保護動作時限越長。這種情況對于切除靠近電源處的故障是不允許的。因此GB/T50062-2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)過電流保護的動作時限超過0.5s或0.7s時，一般應(yīng)該裝設(shè)電流速斷保護。

電流速斷保護實際上就是一種瞬時動作的過電流保護。其動作時限僅僅為繼電器本身的固有動作時間，它的選擇性不是依靠時限，而是依靠選擇適當(dāng)?shù)膭幼麟娏鱽斫鉀Q。

比較可知，電流速斷保護裝置只是比定時限過電流保護裝置少了時間繼電器。08電流速斷保護

由于電流速斷保護的動作電流是按躲過線路末端的最大短路電流來整定的，因此當(dāng)在靠近線路末端的一段線路上發(fā)生的不一定是最大的短路電流(例如兩相短路電流)時，電流速斷保護裝置就不可能動作，也就是說電流速斷保護實際上不能保護線路的全長，這種保護裝置不能保護的區(qū)域，就稱為死區(qū)，如圖5-26所示。

09電流速斷保護的“死區(qū)”及其彌補

為了彌補速斷保護存在死區(qū)的缺陷，一般規(guī)定，凡裝設(shè)電流速斷保護的線路，都必須裝設(shè)帶時限的過電流保護。且過電流保護的動作時間比電流速斷保護至少長一個時間級差Δt=0.5~0.7s，而且前后級過電流保護的動作時間符合前面所說的階梯原則，以保證選擇性。在速斷保護區(qū)內(nèi)，速斷保護作為主保護，過電流保護作為后備保護；而在速斷保護的死區(qū)內(nèi)，過電流保護為基本保護。10單相接地保護工業(yè)企業(yè)6~10kV電網(wǎng)為小接地電流系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，如果發(fā)生單相接地故障，只有很小的接地電容電流，而相間電壓不變，因此可暫時繼續(xù)運行。但由于非故障相的電壓要升高為原對地電壓的根號3倍，所以對線路的絕緣增加了威脅，如果長此下去，可能引起非故障相對地絕緣擊穿而導(dǎo)致兩相接地短路，這時將引起線路開關(guān)跳閘，造成停電。為此，在6~10kV的供電系統(tǒng)中一般應(yīng)裝設(shè)單相接地保護裝置或絕緣監(jiān)察裝置，用它來發(fā)出信號，通知值班人員及時發(fā)現(xiàn)和處理。10單相接地保護的原理和組成

這是一種利用零序電流互感器使繼電器動作來指示接地故障線路的保護裝置。這種保護裝置要求在6~10kV的每路出線上都裝設(shè)零序電流互感器TAN，它利用單相接地故障所產(chǎn)生的零序電流使保護裝置動作，發(fā)出報警信號。

圖中所示是電纜線路用零序電流互感器進行單相接地保護的結(jié)構(gòu)和結(jié)線。在電力系統(tǒng)正常運行及三相對稱短路時，因在零序電流互感器二次側(cè)由三相電流產(chǎn)生的三相磁通相量之和為零，即在i零序電流互感器中不會感應(yīng)出零序電流，繼電器不動作。當(dāng)發(fā)生單相接地時，就有接地電容電流通過，此電流在二次側(cè)感應(yīng)出零序電流，使繼電器動作并發(fā)出信號。

這種單相接地保護裝置能夠較靈敏地監(jiān)察小接地電流系統(tǒng)的對地絕緣，而且從各條線路的接地保護信號可以準(zhǔn)確判斷發(fā)生單相接地故障的線路，因此它適用于高壓出線較多的大中型工廠供電系統(tǒng)。10單相接地保護的原理和組成

這里必須強調(diào)指出，根據(jù)小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時接地電容電流的分布特點，電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器的鐵心，否則零序電流(不平衡電流)不穿過零序電流互感器的鐵心，保護就不會動作。

架空線路的單相接地保護，一般采用由三個電流互感器同極性并聯(lián)所組成的零序電流過濾器。但一般工廠的高壓線路不長，很少采用。單相接地保護動作電流的整定

當(dāng)供電系統(tǒng)中的某一線路發(fā)生單相接地時(如WL1)，其他線路(如WL2、WL3)上也會出現(xiàn)不平衡的電容電流。但這些線路(如WL2、WL3)本身是正常的，因此其保護裝置不應(yīng)動作。所以單相接地保護的動作電流Iop(E)應(yīng)該躲過被保護線路外部發(fā)生單相接地時而在本線路上引起的電容電流。TheEND!

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工廠供配電技術(shù)02電力變壓器的繼電保護

變壓器是工廠供電系統(tǒng)的重要設(shè)備，它的故障會給整個工廠或車間的供電帶來嚴(yán)重影響，因此必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設(shè)其保護裝置。

高壓側(cè)為6~10kV的車間變電所及小型工廠變電所的主變壓器，通常裝設(shè)有帶時限的過電流保護和電流速斷保護。如果過電流保護的動作時間范圍為0.5~0.7s，也可不裝設(shè)電流速斷保護。容量在800kVA及以上的油浸式變壓器(如安裝在車間內(nèi)部，則容量在400kVA及以上時)，還需裝設(shè)瓦斯保護。如兩臺并列運行的變壓器容量(單臺)在400kVA及以上，以及雖為單臺運行但又作為備用電源用的變壓器有可能過負(fù)荷時，還需裝設(shè)過負(fù)荷保護，但過負(fù)荷保護只動作于信號，而其他保護一般動作于跳閘。03電力變壓器的繼電保護

高壓側(cè)為35kV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護。在有可能過負(fù)荷時，也裝設(shè)過負(fù)荷保護。但是如果單臺運行的變壓器容量在10000kVA及以上、兩臺并列運行的變壓器容量(單臺)在6300kVA及以上時，則要求裝設(shè)縱聯(lián)差動保護來取代電流速斷保護。04保護裝置的結(jié)線方式

對6~10/0.4kV、采用Yyn0聯(lián)結(jié)組的降壓變壓器，其保護裝置的結(jié)線方式有兩相兩繼電器式和兩相一繼電器式兩種。(1)兩相兩繼電器式結(jié)線如圖所示，這種結(jié)線適用于作相間短路保護和過負(fù)荷保護，而且它屬于相電流結(jié)線，結(jié)線系數(shù)為1，因此無論何種相間短路，保護裝置的靈敏系數(shù)都是相同的。但若變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相短路，情況就不同了。如未裝有電流互感器的那一相(B相)所對應(yīng)的低壓相(b相)發(fā)生單相短路，經(jīng)過分析可知，繼電器的電流僅僅反應(yīng)單相短路電流的1/3，這就達(dá)不到保護靈敏度的要求，因此這種結(jié)線不適于作低壓側(cè)單相短路保護。05保護裝置的結(jié)線方式

兩相一繼電器式結(jié)線如圖所示，這種結(jié)線也適于作相間短路保護和過負(fù)荷保護，但對不同相間短路保護靈敏度不同，這是不夠理想的。然而由于這種結(jié)線只用一個繼電器，比較經(jīng)濟，因此小容量變壓器也有采用這種結(jié)線的。值得注意的是，采用這種結(jié)線時，如果未裝電流互感器的那一相對應(yīng)的低壓相發(fā)生單相短路，由圖可知，繼電器中根本無電流通過，因此這種結(jié)線也不能作低壓側(cè)的單相短路保護。06變壓器低壓側(cè)的單相短路保護(1)低壓側(cè)裝設(shè)三相均帶過電流脫扣器的低壓斷路器這種低壓斷路器既作低壓側(cè)的主開關(guān)，又可用來保護低壓側(cè)的相間短路和單相短路。這種措施操作方便、便于自動投人、提高供電可靠性，在工廠和車間變電所中得到廣泛的應(yīng)用。(2)低壓側(cè)三相裝設(shè)熔斷器保護這種措施既可以保護變壓器低壓側(cè)的相間短路也可以保護單相短路，但由于熔斷器熔斷后更換熔體需要一定的時間，所以它主要適用于供不太重要負(fù)荷的小容量變壓器。(3)在變壓器中性點引出線上裝設(shè)零序過電流保護如圖所示，這種零序過電流保護的動作電流，按躲過變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來整定，零序過電流保護的動作時間一般取0.5~0.7s。為了彌補上述變壓器過電流保護的兩種結(jié)線方式不適于低壓側(cè)單相短路保護的缺點，可采取以下措施之一：(4)改兩相兩繼電器為兩相三繼電器結(jié)線。

變壓器過電流保護的動作電流整定計算公式，也與電力線路過電流保護基本相同，最大電流按變壓器額定一次電流計算。

變壓器過電流保護的動作時間，也按階梯原則整定。但對車間變電所來說，由于其屬于電力系統(tǒng)的終端變電所，因此動作時間可整定為最小值0.5s。

變壓器過電流保護的靈敏度，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運行方式時發(fā)生兩相短路(換算到高壓側(cè)的電流值)來校驗。其靈敏度的要求也與線路過電流保護相同，即Sp≥1.5，當(dāng)作為后備保護時可以Sp≥1.2。07變壓器的過電流保護變壓器是工廠供電系統(tǒng)中的重要設(shè)備。因此當(dāng)變壓器的過電流保護動作時限大于0.5s時，必須裝設(shè)電流速斷保護。變壓器電流速斷保護的組成、原理，也與電力線路的電流速斷保護完全相同。變壓器電流速斷保護的動作電流的整定計算公式，也與電力線路的電流速斷保護基本相同，只是取低壓母線三相短路電流周期分量有效值換算到高壓側(cè)的電流值，即變壓器電流速斷保護的動作電流按躲過低壓母線三相短路電流來整定。變壓器速斷保護的靈敏度，按變壓器高壓側(cè)在系統(tǒng)最小運行方式時發(fā)生兩相短路的短路電流來校驗。變壓器的電流速斷保護，與電力線路的電流速斷保護一樣，也有死區(qū)。彌補死區(qū)的措施，也是配備帶時限的過電流保護。考慮到變壓器在空載投入或突然恢復(fù)電壓時將出現(xiàn)一個沖擊性的勵磁涌流，為避免速斷保護誤動作，可在速斷保護整定后，將變壓器空載試投若干次，以檢驗速斷保護是否會誤動作。根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)速斷保護的一次動作電流比變壓器額定一次電流大2~3倍時，速斷保護一般能躲過勵磁涌流，不會誤動作。08變壓器的電流速斷保護變壓器的過負(fù)荷保護是用來反應(yīng)變壓器正常運行時出現(xiàn)的過負(fù)荷情況，只在變壓器確有過負(fù)荷可能的情況下才予以裝設(shè)，一般動作于信號。

變壓器的過負(fù)荷在大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此過負(fù)荷保護只需要在一相上裝一個電流繼電器。在過負(fù)荷時，電流繼電器動作，再經(jīng)過時間繼電器給予一定延時，最后接通信號繼電器發(fā)出報警信號。09變壓器的過負(fù)荷保護變壓器的瓦斯保護變壓器的氣體保護是保護油浸變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護。瓦斯繼電器裝在變壓器油箱和油枕之間的聯(lián)通管上，在油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障時，由于絕緣油和其他絕緣材料受熱分解而產(chǎn)生氣體，因此可利用這種氣體的變化情況使繼電器動作來作變壓器內(nèi)部故障的保護。TheEND!

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工廠供配電技術(shù)02斷路器的控制回路和信號系統(tǒng)

斷路器的控制回路就是控制(操作)斷路器分、合閘的回路。它與所采用斷路器操動機構(gòu)的型式和操作電源的類別密切相關(guān)。高壓斷路器的操動機構(gòu)有手力式、電磁式和彈簧式等型式；操作電源有直流和交流兩類。電磁操動機構(gòu)只能采用直流操作電源，手力操動機構(gòu)和彈簧操動機構(gòu)一般采用交流操作電源。信號系統(tǒng)，是用來指示一次設(shè)備運行狀態(tài)的二次系統(tǒng)。按用途分，有斷路器位置信號、事故信號和預(yù)告信號。斷路器的位置信號用來顯示斷路器正常工作時的位置狀態(tài)。一般用紅燈亮表示斷路器在合閘位置；用綠燈亮表示斷路器在分閘位置。事故信號用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)；一般用紅燈閃光表示斷路器自動合閘；用綠燈閃光表示斷路器自動跳閘。此外還有事故音響信號和光字牌等。預(yù)告信號是在一次設(shè)備出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時或故障初期發(fā)出報警信號，例如變壓器過負(fù)荷或輕瓦斯動作時，就發(fā)出區(qū)別于事故音響信號的另一種預(yù)告音響信號，同時光字牌亮，指示出故障的性質(zhì)和地點，值班人員可根據(jù)預(yù)告信號及時處理。由以上分析可見，信號系統(tǒng)一般由燈光信號和音響信號兩部分組成；前者反映事故或故障的性質(zhì)，后者用來引起值班人員注意。03斷路器的控制回路和信號系統(tǒng)

1)應(yīng)能監(jiān)視控制回路保護裝置(如熔斷器)及其分、合閘回路的完好性，以保證斷路器的正常工作，通常采用燈光監(jiān)視的方式。2)分閘或合閘完成后應(yīng)能使其命令脈沖解除，即能切斷分閘或合閘的電源。3)應(yīng)能指示斷路器正常分、合閘的位置狀態(tài)，并在自動合閘和自動跳閘時有明顯的指示信號。4)各斷路器應(yīng)有事故跳閘信號。事故跳閘信號回路應(yīng)按不對應(yīng)原理結(jié)線。當(dāng)斷路器采用手力操動機構(gòu)時，利用手力操動機構(gòu)的輔助觸點與斷路器的輔助觸點構(gòu)成不對應(yīng)關(guān)系，即操動機構(gòu)(手柄)在合閘位置而斷路器已跳閘時，發(fā)出事故跳閘信號。當(dāng)斷路器采用電磁操動機構(gòu)或彈簧操動機構(gòu)時，則利用控制開關(guān)的觸點與斷路器的輔助觸點構(gòu)成不對應(yīng)關(guān)系，即控制開關(guān)的觸點在合閘后位置而斷路器已自動跳閘時，發(fā)出事故跳閘信號。5)對有可能出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)的設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)預(yù)告信號，預(yù)告信號應(yīng)能使控制室或值班室的中央信號裝置發(fā)出音響或燈光信號，并能指示故障地點和性質(zhì)。一般預(yù)告音響信號用電鈴，而事故音響信號用電笛，以示區(qū)別。高壓斷路器的控制回路及其信號系統(tǒng)有下列主要要求04采用手力操動機構(gòu)的斷路器控制回路及其信號系統(tǒng)

如圖所示為采用手力操動機構(gòu)的控制回路及其信號系統(tǒng)。合閘時，推上手力操動機構(gòu)的操作手柄使斷路器合閘。這時斷路器的輔助觸點QF3~4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器在合閘位置(注意：YR雖通電，但由于RD和R的限流，不會動作。)紅燈RD亮還表明跳閘線圈YR回路及控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好的，即紅燈RD同時起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。在合閘同時，QF1~2斷開，綠燈GN滅。分閘時，扳下操作手柄使斷路器跳閘。斷路器輔助觸點QF3~4斷開，紅燈RD滅，并切除跳閘電源，同時輔助觸點QF1~2閉合，綠燈GN亮，指示斷路器在分閘位置。綠燈GN亮還表明控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好的，即綠燈GN也同時起著監(jiān)視本回路完好性的作用。05采用手力操動機構(gòu)的斷路器控制回路及其信號系統(tǒng)

在斷路器正常操作分、合閘時，由于操動機構(gòu)輔助觸點QM與斷路器輔助觸點QF5~6總是同時切換的，因此事故信號回路總是不通，不會錯誤地發(fā)出事故信號。

當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，其出口繼電器KA閉合，接通跳閘線圈YR的回路(QF3~4原已閉合)，使斷路器跳閘。隨后QF3~4斷開，使紅燈RD滅，并切斷跳閘電源，同時QF1~2閉合，使綠燈GN亮。這時操動機構(gòu)的手柄雖然還在合閘位置，但跳閘指示牌掉下，表示斷路器自動跳閘。同時事故跳閘信號回路接通，此事故信號回路是按不對應(yīng)原理接線的。由于操作機構(gòu)仍在合閘位置，其輔助觸點QM閉合，而斷路器實際已跳閘，其輔助觸點QF5~6也閉合，因此事故信號回路接通，發(fā)出音響和燈光信號。在值班員得知事故信號后，可將操作手柄板向分閘位置。這時，跳閘信號牌返回，事故信號也立即消除。控制回路中的電阻R1、R2是限流電阻，用來防止紅、綠指示燈的燈座短路造成斷路器誤跳閘，或引起控制回路短路。06采用電磁操動機構(gòu)的斷路器控制回路及其信號系統(tǒng)

如圖所示為采用電磁操動機構(gòu)的斷路器控制回路及其信號系統(tǒng)，其操作電源采用硅整流器帶電容儲能的直流系統(tǒng)。該控制回路采用雙向自復(fù)式并具有保持觸點的LW5型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，其手柄正常時為垂直位置(0?)。順時針扳轉(zhuǎn)45?，為合閘(ON)操作，手松開即自動返回，但仍保持合閘狀態(tài)。逆時針扳轉(zhuǎn)45?，為分閘(OFF)操作，手松開也自動返回，但仍保持分閘狀態(tài)。圖中虛線上打黑點“.”的觸點，表示在此位置時觸點接通；在虛線上標(biāo)出的箭頭“→”，則表示控制開關(guān)手柄自動返回的方向。合閘時，將控制開關(guān)SA手柄順時針扳轉(zhuǎn)45°，這時其觸點1-2接通，合閘接觸器KM通電(其中QF1~2原已閉合)，其主觸點閉合，使電磁合閘線圈YO通電，斷路器合閘。合閘完成后，控制開關(guān)SA自動返回，其觸點1-2斷開，斷路器輔助觸點QF1~2也斷開，綠燈GN滅，并切斷合閘電源；同時QF3~4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器在合閘后位置，并監(jiān)視跳閘回路的完好性。分閘時，將控制開關(guān)SA手柄逆時針扳轉(zhuǎn)45?，這時其觸點7-8接通，跳閘線圈YR通電(其中QF3~4原已閉合)，使斷路器跳閘。跳閘完成后，控制開關(guān)SA自動返回，其觸點7-8斷開，斷路器輔助觸點QF3~4也斷開，紅燈RD滅，并切斷跳閘電源；同時SA的觸點3-4閉合，QF1~2也閉合，綠燈GN亮，指示斷路器在分閘后位置，并監(jiān)視合閘回路的完好性。由于紅綠指示燈兼起監(jiān)視分、合閘回路完好性的作用，長期投入工作，耗電較多，為了減少儲能電容器能量的消耗并使電路安全可靠，因此這種回路設(shè)有燈光指示小母線WL+，專用來接入紅綠指示燈。當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時，保護裝置動作，其出口繼電器觸點KA閉合，接通跳閘線圈YR回路(其中QF3~4原已閉合)，使斷路器跳閘。隨后QF3~4斷開，紅燈RD滅，并切斷跳閘電源；同時QF1~2閉合，SA在合閘后位置，其觸點5-6也閉合，因而接通閃光電源WF+，使綠燈GN閃光，表示斷路器已自動跳閘。由于SA仍在合閘后位置，其觸點9-10閉合，而斷路器已跳閘，其觸點QF5~6也閉合，因此事故音響信號回路接通，發(fā)出事故跳閘的音響信號。值班人員得此信號后，可將控制開關(guān)SA的手柄扳向分閘位置(逆時針旋轉(zhuǎn)45°后松開讓它返回)，使SA的觸點與QF的輔助觸點恢復(fù)對應(yīng)關(guān)系，全部事故信號立即解除。07采用電磁操動機構(gòu)的斷路器控制回路及其信號系統(tǒng)08采用彈簧操動機構(gòu)的斷路器控制回路及其信號系統(tǒng)彈簧儲能操動機構(gòu)是一種比較新型的操動機構(gòu)。它利用預(yù)先儲能的合閘彈簀釋放能量，使斷路器合閘。合閘彈簧由電動機帶動(也可手動儲能)，多為交直流兩用電動機，且功率很小(10kV及以下斷路器用的只有幾百瓦)，彈簧操動機構(gòu)的出現(xiàn)，為變電所采用交流電動操作創(chuàng)造了條件。目前國內(nèi)生產(chǎn)的彈簧儲能操動機構(gòu)品種很多，在工廠變配電所內(nèi)采用較多的是CT7型和CT8型。CT7型操動機構(gòu)的彈簧儲能電動機采用單相交直流兩用的串勵電動機，額定功率為369W。操動機構(gòu)中可安裝1~4只脫扣線圈，這種機構(gòu)能滿足交流操作的要求。如圖5-39所示為采用CT7型操動機構(gòu)的斷路器控制及其信號系統(tǒng)，控制開關(guān)可采用LW5型或LW2型。圖中GN、RD分別為斷路器分、合閘位置信號指示燈，并兼作監(jiān)視熔斷器及合、分閘回路的完好性之用。S1和S2是儲能電機的行程開關(guān)。在合閘彈簧儲能完畢時，S1閉合，保證了在彈簧儲能完畢時才能合閘，S2斷開，使電動機在彈簧儲能完畢后斷電。儲能電動機由按鈕SB控制，這樣控制回路就不需要設(shè)置電氣防跳裝置了。事故跳閘回路由控制開關(guān)的觸點SA9~10與斷路器輔助開關(guān)的常閉觸點QF5~6構(gòu)成不對應(yīng)結(jié)線。09采用彈簧操動機構(gòu)的斷路器控制回路及其信號系統(tǒng)

當(dāng)一次電路發(fā)生故障時，保護裝置動作，繼電器KA觸點閉合，接通跳閘線圈YR回路(其中QF3~4原已閉合)，使斷路器跳閘，隨后QF3~4斷開，使紅燈RD滅，并切斷跳閘電源；同時，由于斷路器是自動跳閘，SA仍在合閘后位置，其觸點9-10閉合，而斷路器已跳閘，QF5~6也閉合，因此事故音響回路接通，發(fā)出事故跳閘音響信號。值班人員得知此信號后，可將控制開關(guān)扳回跳閘位置，使SA觸點與QF的觸點恢復(fù)對應(yīng)關(guān)系，解除事故跳閘信號。10配電站TheEND!

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工廠供配電技術(shù)02絕緣監(jiān)察裝置絕緣監(jiān)察裝置主要用來監(jiān)視小接地電流系統(tǒng)相對地的絕緣狀況。絕緣監(jiān)察裝置可采用三個單相電壓互感器和三只電壓表接成如圖所示的電路，也可采用三個單相三線圈電壓互感器或一個三相五芯柱三線圈電壓互感器接成如圖2-36d所示的電路。這類電壓互感器二次側(cè)有兩組線圈，一組接成星形，在它的引出線上接三只電壓表，系統(tǒng)正常運行時，反應(yīng)各個相電壓；在系統(tǒng)發(fā)生一相接地時，則對應(yīng)相的電壓表指零，而另兩只電壓表讀數(shù)升高到線電壓。另一組接成開口三角形(也稱輔助二次繞組)，構(gòu)成零序電壓過濾器，在開口處接一個過電壓繼電器。系統(tǒng)正常運行時，三相電壓對稱，開口三角形兩端電壓接近于零，繼電器不動作，在系統(tǒng)發(fā)生一相接地時，接地相電壓為零，另兩個互差120°的相電壓疊加，則使開口處出現(xiàn)近100V的零序電壓，使電壓繼電器動作，發(fā)出報警的燈光和音響信號。

03變電所的類型

如圖5-40所示為裝于6~10kV母線的絕緣監(jiān)察裝置及電壓測量的原理電路。上述絕緣監(jiān)察裝置能夠監(jiān)察小接地電流系統(tǒng)的對地絕緣，值班人員根據(jù)信號和電壓表指示可以知道發(fā)生了接地故障且知道故障相別，但不能判別是哪一條線路發(fā)生了接地故障。如果高壓線路較多時，采用這種絕緣監(jiān)察裝置還是不夠的。這種裝置只適用于線路數(shù)目不多，并且允許短時停電的供電系統(tǒng)中。04電氣測量儀表

電氣測量儀表是保證變配電所電氣設(shè)備安全經(jīng)濟運行的重要設(shè)備。通過它，值班人員可以監(jiān)視各種電氣設(shè)備的運行情況，了解運行參數(shù)(如電壓、電流、功率等)，及時察覺各種異常現(xiàn)象。同時在電氣設(shè)備發(fā)生事故的情況下，還可以測量和記錄事故范圍和事故性質(zhì)等。此外，運行值班人員還可以通過各種記錄儀表的指示數(shù)據(jù)，進行電力負(fù)荷的統(tǒng)計、積累技術(shù)資料和分析生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，以便指導(dǎo)運行工作。

為了監(jiān)視一次設(shè)備的運行狀況和計量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證系統(tǒng)安全可靠和優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟合理地運行，在工廠供電系統(tǒng)的變配電裝置中必須裝設(shè)一定數(shù)量的電工測量儀表。

電工儀表的類型很多，根據(jù)各種儀表的結(jié)構(gòu)、特點以及在供電系統(tǒng)的配置和用途，通常分成電氣指示儀表和電能計量儀表。各種儀表的配置、選擇應(yīng)當(dāng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T

50063-2017《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。05

1.對電氣指示儀表的要求電氣指示儀表，是指固定安裝在變配電所儀表屏、控制屏或配電屏(柜)上的反映電力設(shè)備運行情況、監(jiān)視系統(tǒng)絕緣狀況以及在事故情況下測量和記錄事故范圍和事故性質(zhì)的電工測量儀表。除了要求其測量范圍和準(zhǔn)確度能夠滿足變配電裝置運行監(jiān)測的要求外，應(yīng)力求外形美觀、便于觀測、經(jīng)久耐用。具體要求如下：1)交流回路的儀表，其準(zhǔn)確度不低于2.5級；直流回路的儀表，其準(zhǔn)確度不低于1.5級。2)1.5級和0.5級的儀表，應(yīng)配用準(zhǔn)確度不低于0.5級的互感器。3)儀表的測量范圍和電流互感器電流比的選擇，宜滿足電力裝置回路以額定條件運行時，儀表的指示在標(biāo)度尺的2/3處。對有可能過負(fù)荷運行的電力裝置回路，儀表的測量范圍，宜留有適當(dāng)?shù)倪^負(fù)荷裕度；對重載起動的電動機和運行中有可能出現(xiàn)短時沖擊電流的電力裝置回路，宜采用具有過負(fù)荷標(biāo)度尺的電流表；對有可能雙向運行的電力裝置回路，應(yīng)采用具有雙向標(biāo)度尺的儀表。06地區(qū)變電所2.對電能計量儀表的要求電能計量儀表主要是指計費用有功電能表和用于技術(shù)分析用的有功、無功電能表，按照國家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)符合考核技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和按電價分類合理計費的要求。1)月平均用電量在1×106kW·h及以上的電力用戶的電能計量點，應(yīng)采用0.5級的有功電能表；月平均用電量小于1×106kW·h、容量在315kVA及以上的變壓器高壓側(cè)計量的電力用戶電能計量點，應(yīng)采用1.0級有功電能表；容量在315kVA及以下變壓器低壓側(cè)計量的電力用戶電能計量點、75kW及以上的電動機以及僅作為內(nèi)部技術(shù)經(jīng)濟考核而不計費的線路和電力裝置回路，均采用2.0級有功電能表。2)315kVA及以上的變壓器高壓側(cè)計費的電力用戶電能計費點和并聯(lián)電力電容器組，應(yīng)采用2.0級的無功電能表；在315kVA以下的變壓器低壓側(cè)計費的電力用戶電能計量點以及僅作內(nèi)部技術(shù)經(jīng)濟考核而不計費的線路和電力裝置回路，均采用3.0級無功電能表。3)0.5級的有功電能表，應(yīng)配用0.2級的互