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工厂高压供电线路的继电保护摘要:本文介绍了在工厂高压供电线路中继电保护装置的作用;提出对保护装置的基本要求对常用的继电保护方式的原理、特点和使用进行探讨;最后给出提高灵敏度的简单措施—低电压闭锁。
关键词:继电保护;故障;过电流;单相接地;灵敏度 电力系统在运行过程中由于自然环境的影响、设备缺陷、绝缘老化和操作不当等原因可能造成电力系统及设备发生故障或处于不正常工作状态。
可以说电气故障的发生是不可避免的而系统中的任何一处发生故障都可能对电力系统的运行产生重大影响甚至导致事故发生。
因此电力系统在设计和运行时要充分考虑系统可能发生的故障和不正常工作状态并采取措施给予消除保证系统的正常运行。
继电保护就是保证电力系统安全运行和提高供电质量的重要措施之一。
1 工厂高压供电线路继电保护 作为配电系统的工厂高压供电线路电压一般为 6~10 kV供电半径一般不超过 3 km供电容量也不很大因此其高压线路的继电保护装置比较简单。
对线路的相间短路保护常采用带时限的过电流保护某些场所需配备电流速断保护在线路出现相间短路故障时继电保护装置作用于断路器的跳闸机构使断路器跳闸切除短路故障。
由于我国 6~10 kV 系统属于不接地系统在线路发生单相接地时接地相对地电压为 0其它两相对地电压由相电压升高为线电压但线路线电压的相位和大小不变不影响三相用电设备的正常运行故只需装设绝缘监察或接地保护装置在发生单相接地时发出信号提醒值班人员注意并及时处理。
电力规程规定:电源中性点不接地系统发生单相接地故障时允许继续运行 2 h。
单相接地故障线路不可长期运行因为如果另一相又发生接地故障就形成了两相短路产生很大的短路电流损坏电路设备。
目前工厂高压供电线路的保护主要是通过缩小故障范围或预报故障的发生来提高系统运行的可靠性并最大限度地保证供电安全的。
因此继电保护装置要有以下作用:①在系统正常运行时能完整、正确地监视设备的运行状态为值班人员提供运行依据;②如果运行过程中发生故障应迅速、有选择地切除故障保证正常部分继续运行; ③当运行中出现异常工作状态时要及时发出信号提醒值班人员尽快处理。
2 对过电流继电保护的基本要求 短路故障是供电系统的常见故障也是危害最大的故障对反应短路故障的过电流继电保护装置的要求: 1选择性:当供电系统某一部分发生故障时继电保护装置能有选择性地将故障部分切除。
也就是它应该首先断开距离故障最近的断路器而不影响非故障部分继续运行将故障的影响限制在最小范围。
2快速性:快速切除短路故障可以减轻短路电流对电气设备的破坏程度加快非故障部分电压的恢复减小对用户的影响。
保护装置切除故障的时间等于保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之和。
断路器选定后其跳闸时间就确定了那么实现快速性的关键是保护装置应能快速动作。
3灵敏性:灵敏性是保护装置对故障或非正常工作状态的反映能力。
通常用灵敏度系数来衡量它是根据对保护装置动作最不利情况计算而得的在 《继电保护和安全自动装置技术规程》中对各种保护装置的最小灵敏系数都有具体规定。
4可靠性:当发生故障时要求保护装置动作可靠即在应动作时不拒动而不该动作时不误动。
为确保保护装置动作的可靠性保护装置的原理设计、整定值、安装调试要正确合理组成保护装置的元器件质量好系统简化。
这四个基本要求对具体保护装置并不是同等重要的对电力变压器它是供电系统中的关键设备因此对它的保护装置灵敏度要求较高轻微故障也能及时反应动作;而作为一般电力线路的保护装置则对选择性要求较高灵敏度可适当低一些有时无法兼顾选择性和快速性为了快速切除故障保护设备而牺牲选择性。
3 工厂高压线路保护常用的几种方式3.1 定时限过电流保护 定时限过电流保护的动作时限是固定的与通过它的短路电流的大小无关动作时限靠整定时间继电器的值来确定保护装置组成如图 1。
图中 KA 为 DL 电磁型电流继电器 接电流互感器 TA 二次侧用来鉴别 线路电流是否超过整定的动作值; KT 为时间继电器延时元件通过 它的延时来保证保护装置的选择 性;KS 为信号继电器是保护装置 的显示元件显示装置是否动作并 发出报警信号;KM 中间继电器动 作的执行元件驱动断路器跳闸切 除故障。
其保护原理:当在保护范围 内发生故障或过电流时电流继电 器 KA 动作通过触点的闭合起动时 间继电器 KT经过 KT 的预定延时后 其触点接通信号继电器 KS 和中间 继电器 KM 的线圈使其动作中间 继电器 KM 触点接通断路器的跳闸 线圈 YR 使断路器跳闸切除故障线 路而非故障线路继续运行; 同时通 过 KS 触 点 的 通 断 可 发 出 报 警 信号。
定时限过电流保护的具有动作时间准确整定方便动作的选择性和灵敏性易满足要求的特点但所需继电器的数量较多接线复杂且需直流操作电源投资较大;另外由于定时限过电流保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的级差一般为 0.5 s即越靠近电源端保护的动作时限越长且线路的阻抗也越小短路电流就越大造成的危害也大因此常在靠近电源端加装电流速断保护元件配合使用。
这种保护方式一般应用在比较重要的场所。
3.2 反时限过电流保护 反时限过电流继电保护的动作时限与通过它的电流的大小成反比短路电流越大动作时间越短;短路电流越小动作时间越长。
在故障靠近电源端时短路电流较大动作时限也就较短。
如图 2反时限过电流保护 由 GL 感应型继电器 KA1KA2 构 成分别接电流互感器 TA1、 TA3 的二次侧由于感应型电流继电 器本身具有时限、掉牌功能且有 功率大、触点数量多等特点故 省去时间继电器、信号继电器、 中间继电器;另外它还具有电磁 型继电器的速断功能可以实现 电流速断保护。
这种保护装置无 须直流电源投资少接线简单;缺点是:动作时间整定比较麻烦继电器动作误差较大当短路电流较小时动作时间可能很长快速性不如定时限保护装置。
对中小型工厂供电系统来说此种保护简单、经济因而应用广泛。
保护原理:正常运行时KA1、KA2 过电流继电器不会动作其触点都是断开的断路器跳闸线圈 YR1、YR2 没有接通断路器处于合闸状态;当保护区内发生故障或过电流时电流继电器 KA1 或 KA 达到整定的时限后动作它的常开触点先闭合常闭触点后打开因而 YR1 或 YR2 通电动作断路器跳闸同时继电器的信号牌自动掉下给出信号;故障切除后继电器返回信号牌可用手动复位。
3.3 电流速断保护 电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护保护元件为 DL 系列电磁型电流继电器动作时限为本身固有的动作时间通过它可接通断路器的跳闸回路并在最短的时间内切除短路故障保护线路。
它不带时间继电器其选择性不是依靠时限而是根据线路故障位置不同产生的短路电流不同来选择动作电流的。
电流速断保护的动作电流设定要躲过被保护线路末端的最大短路电流当被保护线路以外发生短路时保护装置应不动作; 而在电流速断保护区内即使发生最小的短路电流保护装置也能可靠动作。
电流速断保护虽能快速切除故障但不能保护线路全长只能保护靠近首端的一部分线路因为当靠近末端的线路上发生的不是最大短路电流故障时电流速断保护装置可能不动作此段线路就得不到保护。
这种保护装置不能保护的区域称为“死区”保护死区的大小与系统的运行方式有关当系统运行方式从最大运行方式
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