第七章 工厂供电系统的保护装置

（二） 操作电源的分类
分为交、直流两大类。常用的有以下几种：
（1）蓄电池组直流操作电源。
（2）硅整流电容储能直流操作电源。
（3）复式整流装置。
（4）由电流或电压互感器及所用变压器供电的 交流操作电源。
二、常用继电器的结构和作用
（一）电磁式电流继电器和电压继电器
（二）电磁式时间继电器
（三）电磁式中间继电器
四、 交流操作的反时限电流保护
当前在1０kv及以下的工厂变电所中，广 泛地采用交流操作的反时限电流保护作为进 线与变压器的保护。
（一） 交流操作的反时限电流保护的接线型式 １、常开式反时限电流保护 常开式反时限电流保护是利用速饱和变流器向跳闸线 圈供电的保护方式。 ２、常闭式反时限电流保护 常闭式反时限电流保护又叫分流式电流保护，是利用 电流继电器的常闭触点分流跳闸线圈的接线方式。
（四）电磁式信号继电器
（五）感应式电流继电器
三、备用电源自动投入装置
（ 一）备用电源自动投入装置的作用及基本要求 1、作用：备用电源自动投入装置就是当正常供电电 源因发生故障而终断供电后，自动而迅速地将备用 电源投入工作或将负荷切换至备用电源，以保证不 间断供电的一种装置，简称BZT。其作用是提高供 电的可靠性。 工厂变电所中的备用电源自动投入装置，多用在备 用线路、备用变压器及母线分段开关上。
1、三只继电器三相完全星形接线
2、两只电流互感器不完全星形接线
3、两只单相电流互感器电流差式接线。
4、接线系数KJX=IJ/I2
三、常用的继电器及型号的意义 1、DL-10系列电磁式电流继电器
Baidu Nhomakorabea
2、DS系列电磁式时间继电器
3、DZ系列电磁式中间继电器
4、DX系列信号继电器
5、GL系列感应型电流继电器
7.5
一、
控制和信号回路
高压断路器的控制回路
1、控制回路的定义和分类
（ 1）定义：控制回路也称操作回路，变电所内 对断路器的分、合闸控制，是通过控制回路实现 的。 （ 2）分类：按操控的地点（操作开关安装的位 置）不同，可分为就地操控和集中操控两种；按 操控的方式不同，可分为按对象分别操控和选线 操控。
2、对备用电源的基本要求：
（1）工作母线不论什么原因失去电压后，BZT都应 迅速动作。
（2）BZT装置应在工作电源确已断开，且备用电源 具有足够高的电压时才允许动作。
（3）BZT只允许动作一次。 （4）当电压互感器任何一个熔断器熔断时，BZT装 置不应动作。
3、为满足要求，应采取的措施
（ 1 ）在备用电源或母联断路器的合闸回路中， 串联工作电源断路器的常闭辅助接点。 （ 2 ）采用两只低电压继电器并将接点串联使用， 防止一相电压互感器的熔断器熔断时发生误动作。 （ 3 ）对工作电源除装设正常的保护装置外，一 般还装设带时限的低电压保护作为控制 BZT装置 的起动环节。 （4）在备用电源断路器或母联断路器上 ，装设 瞬时动作的过电流保护。
1、 照明电路熔体额定电流的选择
（ 1）照明支路电路 熔体额定电流应大于或等于 该支路的实际最大工作电流，但应小于支路中最 小导线截面的安全电流。
IZX>IRE>IG （2）照明总电路 熔体的额定电流应按电度表 额定电流的0.9—1倍进行选择 IRE=(0.9-1)IDE
2、 电动机电路熔体额定电流的选择 感应电动机的起动电流一般达额定电流的4—7 倍，但电动机起动后电流随转速上升而减少。 （ 1）单台电动机电路按 1.5-3倍额定电流进行选 择。 （2）多台电动机电路总熔体的额定电流按容量 最大的一台电动机的额定（不考虑频繁起动的情 况），其它电动机处于额定状态运行的条件进行 选择。
t1>3t2
（四） 熔断器保护与导线或电缆之间的配合 为了使熔断器在电力线路短路或过负荷时有效 地保护导线与电缆，不致因过热而损坏绝缘甚至起 火燃烧，还要求熔断器与导线或电缆之间有合理的 配合。 1、 熔断器只在短路情况下对导线或电缆进行保护 而不考虑过负荷时，其配合条件应满足 IRE〈KGIYX 2、熔断器不仅保护短路，对一些有可能长期过负荷 的电力线路，必须保护过负荷时，其配合条件应满 足 IRE〈0.8IYX
2、对控制回路的基本要求
（1） 断路器的合、分闸线圈是按短时通电设计制造的，在 完成操作后，应立即自动断开。
（2） 控制回路接线不仅要满足手控分、合闸的要求，而且 当继电保护或自动装置动作时，应能实现自动分、合闸的要 求。 应具有防止断路器跳跃的机械闭锁或电气闭锁装置。
（3） 应具有防止断路器跳跃的机械闭锁或电气闭锁装置。 （4） 应有反应断路器位置（分闸或合闸）的位置信号，以 及反应由断电保护、自动装置而使断路器分闸或合闸的信号 装置。 （5） 应有监视断路器的跳闸或合闸回路是否完好的监视信 号
（三）过流保护的配合 1、反时限电流保护与定时限电流保护的配合
根据继电保护选择性的要求，上、下两级保护除 在起动值上进行配合外，在动作时间级差Δt，在 有反时限保护的配合中，一般取Δt=0.7S
2、两级反时限保护的配合 当两级都采用反时限过电流保护时，为了使上、 下级相互配合，应使两级保护的反时限特性曲线 各点上都能保持Δt〉0.7S的时限级差。
7.2
工厂低压配电系统的保护
一、熔断器
（一） 熔断器在供电系统中的位置 熔断器在供电系统中配置的原则，首先要 满足选择性保护的要求。因此，对每一条分支电 路，都需要配置一组熔断器。对于由几条分支电 路组成的一个供电单元，如供给一组负荷的配电 箱母线，也应配置一组熔断器。只有这样才有可 能将故障停电的范围缩小到最低限度。此外，还 应考虑经济性和运行维护的方便，使供电系统中 配置的熔断器数量尽可能为最少。
（三） 熔断器之间的选择性配合
当供电电路中有几个容断器串联，应考虑到 各级熔断器的选择性配合，即靠近故障点的熔断 器最先熔断，切断故障部分，使系统其它部分迅 速恢复正常运行。
同一短路电流通过几个熔断器，使其按不 同的时间分先后熔断的唯一方法是选用不同额定 电流的熔体。上一熔断器根据标准特性曲线查处 的熔断器时间至少应为后一级熔断器根据标准特 性曲线查出的熔断时间的3倍。
（三）自动重合闸装置与继电保护的配合
自动重合闸装置与继电保护的配合，有自动重合闸装 置动作后加速保护动作（后加速）和自动重合闸装置 动作前加速保护动作（前加速）两种方式。 1、后加速自动重合闸
2、前加速自动重合闸
7.4
工厂继电保护装置
一、继电保护的基本原理和分类 1、继电保护的基本工作原理 供电系统发生短路时，电气量的变化突出地表现为 A、电流增大—过电流保护 B、电压降低—低电压 保护 C、电压和电流之间相位角发生变化—阻抗保 护 2、继电保护装置的组成：测量部分、比较部分及 执行部分
二、低压断路器保护
（一）低压断路器在低压系统中的配置
1、低压断路器单独使用的方式：在低压断路器的电
源侧加装一个隔离用的刀闸开关。
2、低压断路器与交流接触器配合使用的方式：适用
于操作频繁的电路。
3、低压断路器与熔断器配合使用的方式：熔断器作
短路保护，低压断路器作过负荷保护。
（二）低压断路器脱扣器的选择与整定
3、继电保护装置的分类： A、按操作电源的性质不同：直流操作和交流操 作 B、按动作时限区分：定时限保护和反时限保护
C、按保护装置所反映的物理量不同分：过电流 保护、低电压保护、差动保护、瓦斯保护、距离 保护 D、按组成继电保护装置的元件不同分：电磁式 保护和晶体管保护两类。
二、电流保护的接线形式 电流保护的接线方式：是指电流继电器与电流互 感器的连接方式。 常用的接线方式有以下三种：
二.保护装置的类别
工厂供电系统的保护装置有熔断器保护、自动 空气开关保护和继电保护。 1、熔断器保护和自动空气开关保护，都能在过 负荷和短路时动作，断开电路，切除故障部分。 2、继电保护装置可保护多种形式的故障和不正 常工作状态，有较好的保护性能。
三.
供电系统对保护装置的要求
（1） 选择性
是指在故障情况下，离故障点最 近的保护装置首先动作，切断电路。 （2） 速动性 快速切除故障可以防止故障扩大， （3）可靠性 保护装置的可靠性表现为该动 作时不应该拒动。 （4） 灵敏性 是表示保护装置对其保护范围 内发生的故障和不正常工作状态反应能力的一 个特性参数。
第七章 工厂供电系统的保护装置
7.1 保护装置的任务与要求 7.2 工厂低压配电系统的保护 7.3 操作电源、保护继电器和自动装置 7.4 工厂常用继电保护装置 7.5 工厂变配电所的控制、信号回路 7.6 工厂供电系统保护装置的选择
7.1
一、
保护装置的任务与要求
保护装置的任务
（1） 自动、迅速，有选择性地将故障元件从供 电系统中切除，保证其它非故障部分迅速恢复正 常运行，并使故障元件免于继续遭到破坏。 （2） 反映电气元件的不正常运行状态，并根据 保护装置的性能和运行维护条件，或动作于信号 （如经常有人值班的变压器的过负荷保护轻瓦斯 保护等），或经过一段时间不正常状态不能自行 消除时，将电路切断（如熔断器、自动空气开关 保护等）。
（二）对自动重合闸装置的要求
（ 1 ） 在满足故障点绝缘的恢复，断路器灭弧能力 的恢 复及机械上的恢复要求时，应尽快动作，以减 少停电时间。 （2）对架空线路只重合一次。对全部是电缆的线路， 不采用自动重合闸装置。 （3）手控跳闸时，自动重合闸不应动作。手控合闸 时，断路器遇故障而跳闸后不应该进行重合。
（四）低压断路器保护与导线或电缆之间的配合
满足以下条件：IZZ<KGIYX IZZ：低压断路器脱扣器的整定电流（A） IYX：导线或电缆按发热条件的最大允许电流（A） KG：导线或电缆的允许短时过负荷系数
7.3
操作电源、保护继电器和自动装置
一、操作电源
（一） 操作电源的定义
在工厂变配电系统中，高压断路器的合闸回路、 跳闸回路、控制回路、信号回路、保护回路以及继电 保护装置中的操作回路等所需要的电源称为操作电源。
3、 控制回路中的切换开关
断路器按对象分别控制的控制开关有控制按钮和 转动切换开关两类。
4、 音响监视控制回路 （1）合闸过程
（2）跳闸过程
（3）控制回路监视
（4）“防跳跃”装置
（5）闪光装置
二、 变电所的信号装置 1、变电所的信号分类及作用
（二） 熔断器熔体电流的选择
熔断器具有反时限的动作特性，即电流倍数 越大、动作时限越短。根据熔体材料不同，其保 护特性有所差别。一般铅锡、锌、铝类熔体，通 过熔体的电流为额定电流的1.3—1.4倍时约1小 时后熔断；通过电流为1.5—1.6倍时，约半小时 后熔断；通过电流为2.5—3倍时，约10秒后熔断。 对于铜质熔体，通过熔体的电流为额定电流的 1.6倍时约1小时后熔断；通过电流为1.8倍时， 约半小时后熔断；通过电流为3.5倍时，约10秒 钟后熔断。
（二）过流保护起动电流的整定 带时限的过电流保护的起动电流Iqd 必须满足以 下两个条件： （1） 电流继电器的起动电流应躲过线路的最大 负荷电流IZd,以免在最大负荷电流通过时保护装 置误动作。 （2）电流继电器的返回电流If,必须大于最大负 荷电流IZd,以免发生短路时，靠近故障点的那一 级保护已经动作跳闸，切除了故障，但上一级保 护装置不能返回而误跳闸。
四、 自动重合闸装置
（ 一）自动重合闸的作用及对它的要求 1、自动重合闸的作用
架空线路是供用电系统中的一个薄弱环节，发生故障的机会 较多。当架空线路发生故障，由保护装置动作将断路器跳闸 后，能够经一定时限使断路器自动再投入的装置，通常称为 自动重合闸装置。简称ZCH装置。
自动重合闸装置的作用：是当架空线路故障跳闸后，自动将 断开的断路器重新进行合闸，若故障属暂时性的，则合闸成 功，供电不会中断，若故障属永久性的，则由保护装置再次 将断路器跳闸不再重合。
1、型号的选择：A、保护短路时，采用电磁脱扣器
B、保护过负荷时，采用热脱扣器 C、两者都保护时，采用复式脱扣器 2、额定电流的选择：脱扣器的额定电流IZ必须大于线路中的计 算电流IJS
3、脱扣器动作电流的整定：整定的动作电流应躲过线路中可能
出现的尖峰电流。
（三）低压断路器之间的选择性配合
一般要求前一级的脱扣电流应比后一级的脱扣电 流大一级以上。