民用建筑电气设计规范培训继电保护.docx
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民用建筑电气设计规范培训继电保护
⏹5继电保护及电气测量
一本章内容和原版本相比主要有下列修改:
1删除了原规范中一些名词解释性的条款如：
主保护、后备保护、远后备保护、近后备保护等内容。
2增加有关配变电所微机保护等内容。
二本章重点内容为继电保护部分。
5.2继电保护
5.2.1继电保护设计应符合下列规定：
1电力设备和线路应装设短路故障和异常运行保护装置。
电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护；
⏹【注释】第1款规定了民用建筑中的电力设备和线路应装设的保护。
其中：
⏹主保护是指满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
⏹后备保护是指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。
后备保护又可分为远后备和近后备两种保护方式。
⏹远后备是指当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。
⏹近后备是指当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备；当断路器拒动时，由断路器失灵保护实现后备。
⏹辅助保护是指为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。
⏹异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。
民用建筑中的配变电所近后备、辅助保护和异常运行保护使用较少。
⏹2继电保护装置的结线应简单可靠，并应具有必要的检测、闭锁等措施。
保护装置应便于整定、调试和运行维护；
⏹【注释】第2款规定了继电保护装置的结线回路，应尽可能简单并且尽量减少所使用的元件和接点的数量。
从而方便操作人员快速查找故障原因，尽快恢复供电。
⏹3对于相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件，其上下两级之间的灵敏性及动作时间应相互配合；
⏹当必须加速切除短路时，可使保护装置无选择性动作，但应利用自动重合闸或备用电源自动投入装置，缩小停电范围；
⏹【注释】第3款若保护装置本身具有自动重合闸功能或备自投功能，就可以不再配置专门的装置，从而节省投资。
⏹4保护装置应具有必要的灵敏性。
各类短路保护装置的灵敏系数不宜低于表5.2.1的规定；
⏹【注释】第4款保护装置的灵敏系数，应根据不利正常运行方式和不利故障类型进行计算，必要时应计及短路电流衰减的影响。
⏹5保护装置和测量仪表不宜共用电流互感器的二次线圈。
保护用电流互感器（包括中间电流互感器）的稳态比误差不应大于10%；
⏹【注释】第5款保护装置和测量仪表一般不宜共用电流互感器的二次线圈，当必须共用一组二次线圈时，则仪表回路应通过中间电流互感器或试验部件连接，当采用中间电流互感器时，其二次开路情况下，保护用电流互感器的稳态比误差仍不应大于10%。
当技术上难以满足要求且不致使保护装置误动作时，可允许有较大的误差。
⏹6在正常运行情况下，当电压互感器二次回路断线或其他故障能使保护装置误动作时，应装设断线闭锁或采取其它措施，将保护装置解除工作并发出信号；当保护装置不致误动作时，应设有电压回路断线信号；
⏹【注释】第6款如果采用微机保护装置，应具有电压回路断线监视功能，并可闭锁相关保护功能。
例如Sepam系列微机保护装置即具有VT监视功能，并可闭锁相关保护功能。
⏹7在保护装置内应设置由信号继电器或其它元件等构成的指示信号，且应在直流电压消失时不自动复归，或在直流恢复时仍能维持原动作状态，并能分别显示各保护装置的动作情况；
⏹8为了便于分别校验保护装置和提高可靠性，主保护和后备保护宜做到回路彼此独立；
⏹9当用户10（6）kV断路器台数较多、负荷等级较高时，宜采用直流操作；
⏹【注释】第9款经多年的实践证明，弹簧储能交流操动机构也是比较可靠的，而且对中小型配变电所来说采用交流操作也是比较经济的。
弹簧储能交流操动机构合分闸电流很小，直流操作电压应选110V，蓄电池容量为20到60Ah，20Ah以上要增加蓄电池屏，小型配变电所尽量选用20Ah。
⏹10当采用蓄电池组作直流电源时，由浮充电设备引起的波纹系数不应大于5%，电压波动范围不应大于额定电压的±5%，放电末期直流母线电压下限不应低于额定电压的85%，充电后期直流母线电压上限不应高于额定电压的115%；
⏹11当采用交流操作的保护装置时，短路保护可由被保护电力设备或线路的电压互感器取得操作电源。
变压器的瓦斯保护，可由电压互感器或变电所所用变压器取得操作电源；
⏹12交流整流电源作为继电保护直流电源时，应符合下列要求：
⏹1）直流母线电压，在最大负荷时保护动作不应低于额定电压锝80%，最高电压不应超过额定电压的115%。
并应采取稳压、限幅和滤波的措施。
电压允许波动应控制在额定电压的±5%范围内，波纹系数不应大于5%；
⏹2）当采用复式整流时，应保证在各种运行方式下，在不同故障点和不同相别短路时，保护装置均能可靠动作。
⏹13交流操作继电保护应采用电流互感器二次侧去分流跳闸的间接动作方式；
⏹1410（6）kV系统采用中性点经小电阻接地方式时，应符合下列规定：
⏹1）应设置零序速断保护；
⏹2）零序保护装置动作于跳闸，其信号应接入事故信号回路。
⏹5.2.2变压器的保护应符合下列规定：
⏹1对变压器下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护：
⏹1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；
⏹2）绕组的匝间短路；
⏹3）外部相间短路引起的过电流；
⏹4）干式变压器防护外壳接地短路；
⏹5）过负荷；
⏹6）变压器温度升高；
⏹7）油浸式变压器油面降低
⏹8）密闭油浸式变压器压力升高；
⏹9）气体绝缘变压器气体压力升高；
⏹10）气体绝缘变压器气体密度降低。
⏹2400kVA及以上的建筑物室内可燃性油浸式变压器均应装设瓦斯保护。
当因壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器，当变压器电源侧无断路器时，可作用于信号；
⏹3对于密闭油浸式变压器，当壳内故障压力偏高时应瞬时动作于信号；当压力过高时，应动作于断开变压器各侧断路器，如变压器电源侧无断路器时，可作用于信号；
⏹4变压器引出线及内部的短路故障应装设相应的保护装置。
当过电流保护时限大于0.5s时，应装设电流速断保护，且应瞬时动作于断开变压器的各侧断路器；
⏹5由外部相间短路引起的变压器过电流，可采用过电流保护作为后备保护。
保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷，并应带时限动作于跳闸；
⏹6变压器高压侧过电流保护应和低压侧主断路器短延时保护相配合；
⏹7对于400kVA及以上、线圈为三角-星形联结、低压侧中性点直接接地的变压器，对低压侧单相接地短路，且灵敏性符合要求时，可利用高压侧的过电流保护，保护装置应带时限动作于跳闸；
⏹8对于400kVA及以上，线圈为三角-星形联结的变压器，可采用两相三继电器式的过流保护。
保护装置应动作于断开变压器的各侧断路器；
⏹9对于400kVA及以上变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护；
⏹过负荷保护可采用单相式，且应带时限动作于信号。
在无经常值班人员的变电所，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷；
⏹10对变压器温度及油压升高故障，应按现行电力变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置；
⏹11对于气体绝缘变压器气体密度降低、压力升高，应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。
⏹5.2.3中性点非直接接地的供电线路保护，应符合下列规定：
⏹1线路的下列故障或异常运行，应装设相应的保护装置：
⏹1）相间短路；
⏹2）过负荷；
⏹3）单相接地。
⏹2线路的相间短路保护，应符合按下列规定：
⏹1）当保护装置由电流继电器构成时，应接于两相电流互感器上。
对于同一供配电系统的所有线路，电流互感器应接在相同的两相上；
⏹2）当线路短路使配变电所母线电压低于标称系统电压的50%～60%，以及线路导线截面过小，不允许带时限切除短路时，应快速切除短路；
⏹3）当过电流保护动作时限不大于0.5～0.7s，且没有本款2）项所列的情况或没有配合上的要求时，可不装设瞬动的电流速断保护。
⏹3对单侧电源线路可装设两段过电流保护。
第一段应为不带时限的电流速断保护，第二段应为带时限的过电流保护，可采用定时限或反时限特性的继电器。
保护装置应装在线路的电源侧；
⏹4对10（6）KV变电所的电源进线，可采用带时限的电流速断保护；
⏹5对单相接地故障，应装设接地保护装置，并应符合下列规定：
⏹1）在配电所母线上应装设接地监视装置，并动作于信号。
⏹2）对于有条件安装零序电流互感器的线路，当单相接地电流能满足保护的选择性和灵敏性要求时，应装设动作于信号的单相接地保护；
⏹3）如不能安装零序电流互感器，而单相接地保护能够躲过电流回路中不平衡电流的影响时，也可将保护装置接于三相电流互感器构成的零序回路中。
⏹6对可能过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护。
保护装置宜带时限动作于信号，当危及设备安全时可动作于跳闸。
⏹5.2.4并联电容器的保护应符合下列规定：
⏹1对10（6）kV的并联补偿电容器组的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：
⏹5.2.4并联电容器的保护应符合下列规定：
⏹1对10（6）kV的并联补偿电容器组的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：
⏹1）电容器内部故障及其引出线短路；
⏹2）电容器组和断路器之间连接线短路；
⏹3）电容器组中某一故障电容器切除后所引起的过电压；
⏹4）电容器组的单相接地；
⏹5）电容器组过电压；
⏹6）所连接的母线失压。
⏹2对电容器组和断路器之间连接线的短路，可装设带有短时限的电流速断和过电流保护，并动作于跳闸。
⏹速断保护的动作电流，应按最小运行方式下，电容器端部引线发生两相短路时，有足够灵敏系数整定。
过电流保护装置的动作电流，应按躲过电容器组长期允许的最大工作电流整定；
⏹3对电容器内部故障及其引出线的短路，宜对每台电容器分别装设专用的熔断器。
熔体的额定电流可为电容器额定电流的1.5～2.0倍；
⏹4当电容器组中故障电容器切除到一定数量，引起电容器端电压超过110%额定电压时，保护应将整组电容器断开。
对不同接线的电容器组可采用下列保护：
⏹1）单星形接线的电容器组可采用中性导体对地电压不平衡保护；
⏹2）多段串联单星形接线的电容器组，可采用段间电压差动或桥式差电流保护；
⏹3）双星形接线的电容器组，可采用中性导体不平衡电压或不平衡电流保护。
⏹5对电容器组的单相接地故障，可按本规定第5.2.3条第3款的规定装设保护，但安装在绝缘支架上的电容器组，可不再装设单相接地保护；
⏹6电容器组应装设过电压保护，应带时限动作于信号或跳闸；
⏹7电容器装置应设置失压保护，当母线失压时，带时限动作于信号或跳闸；
⏹8当供配电系统有高次谐波，并可能使电容器过负荷时，电容器组宜装设过负荷保护，带时限动作于信号或跳闸。
⏹5.2.510（6）kV分段母线保护应符合下列规定：
⏹1配变电所分段母线宜在分段断路器处装设下列保护装置：
⏹1）电流速断保护；
⏹2）过电流保护。
⏹2分段断路器电流速断保护仅在合闸瞬间投入，并应在合闸后自动解除；
⏹3分段断路器过电流保护应比出线回路的过电流保护增大一级时限。
⏹5.2.6备用电源和备用设备的自动投入装置,应符合下列规定：
⏹1备用电源或备用设备的自动投入装置，可在下列情况之一时装设：
⏹1）由双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用；
⏹2）变电所和配电所内有互为备用的母线段；
⏹3）变电所内有备用变压器；
⏹4）变电所内有两台所用变压器；
⏹5）运行过程中某些重要机组有备用机组。
⏹2自动投入装置应符合下列要求：
⏹1）应能保证在工作电源或设备断开后才投入备用电源或设备；
⏹2）工作电源或设备上的电压消失时，自动投入装置应延时动作；
⏹3）自动投入装置保证只动作一次；
⏹4）备用电源或设备投入到故障上时，自动投入装置应使其保护加速动作；
⏹5）手动断开工作电源或设备时，自动投入装置不应起动；
⏹6）备用电源自动投入装置中，可设置工作电源的电流闭锁回路。
⏹3民用建筑中备用电源自动投入装置多级设置时，上下级之间的动作应相互配合。
⏹5.2.7继电保护可根据需要采用智能化保护装置或采用变电所综合自动化系统，并宜采用开放式和分布式系统。
⏹5.2.8当所在的建筑物设有建筑设备监控（BA）系统时，继电保护装置应设置和BA系统相匹配的通信接口。
⏹继电保护设计
⏹3变配电站继电保护四大要素
⏹1）可靠性
⏹可靠性是指有事故时必须可靠动作，无事故时不误动。
为保证可靠性宜选用简单的保护方式和可靠的保护设备。
常规保护不误动，易拒动，需要定期作保护试验。
变配电站综合自动化装置（微机保护）拒动较少，遇到干扰容易引起误动。
⏹2）选择性
选择性是指发生事故的设备或线路本身的保护（主保护）先动作将事故切除，设备或线路本身的保护（主保护）拒动时，才允许由相邻设备或线路（后备或上一级）的保护或者由断路器失灵保护动作将事故切除。
⏹3）灵敏性
⏹灵敏性是指被保护的设备或线路发生金属性短路事故时，保护装置的灵敏系数应符合表5.2.1的规定。
灵敏系数等于保护区内发生短路事故时，流过保护安装处的最小短路电流和保护装置一次动作电流整定值之比。
⏹注:
在校验断路器的灵敏度时,是以所保护线路末端的最小短路电流作为校验依据。
对中性点直接接地系统,就是最小运行方式下单相短路电流；对于中性点非直接接地系统则采用最小运行方式下的两相断路电流
⏹4）速动性
⏹速动性是指发生事故后，保护装置应尽快地将事故切除，以提高电力系统运行的稳定性，减小事故的损坏程度和波及范围。
⏹2变配电所继电保护分类
⏹1）变配电所继电保护按照保护对象可分为：
⏹变压器保护;
⏹线路保护;
⏹母联保护;
⏹高压电动机;
⏹高压电容器保护等。
⏹2）变配电所继电保护按照保护性质可分为:
短路保护和异常运行保护。
⏹异常运行保护又分为:
⏹过电流保护
⏹过负荷保护
⏹瓦斯保护
⏹温度保护
⏹油浸式变压器油面降低；
⏹密闭油浸式变压器压力升高；
⏹气体绝缘变压器气体压力升高；
⏹气体绝缘变压器气体密度降低。
⏹3短路保护
短路保护为配电设备及配电线路发生相间断路或单相短路时的保护。
断路器通常设置下列保护：
1）无时限电流速断保护；
2）带时限电流速断保护；
3）定时限过电流保护；
4）反时限过电流保护。
短路保护应有主保护和后备保护,必要是还应可增设辅助保护。
⏹a.变压器回路的短路保护
⏹反应变压器绕组和引出线的相间短路的电流速断保护。
对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路也能起到保护作用。
4）异常运行保护
a.过电流保护
降压变压器保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。
⏹b.过负荷保护
对于400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能出现的过负荷情况装设过负荷保护。
c.瓦斯保护
400kVA及以上的建筑物室内可燃性油浸式变压器均应装设瓦斯保护。
瓦斯保护是作为油浸式变压器相间短路的后备保护设置的。
当变压器内部发生轻微故障时，瓦斯继电器接点闭合发出瞬时轻瓦斯报警。
当变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量瓦斯气体，强烈的油流冲击挡板，瓦斯继电器接点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器。
⏹d.温度保护
由于过负荷或接地故障等原因使变压器
出现温度超高而设置的报警或跳闸。
⏹3变压器保护的设置
1）小于400kVA变压器应配置高压熔断器保护。
⏹2）400~800kVA变压器高压侧装断路器保护，应配置带时限的过电流保护、电流速断保护（过电流保护时限大于0.5s时装设）、过负荷保护（低压侧断路器带过负荷时可不装设）、低压侧单相接地保护（高压侧过电流保护和低压侧断路器不能满足灵敏度要求时）
⏹c.1000~2500kVA变压器高压侧装断路器保护，应配置带时限的过电流保护、电流速断保护（过电流保护时限大于0.5s时装设）、过负荷保护（低压侧断路器带过负荷时可不装设）、低压侧单相接地保护（高压侧过电流保护和低压侧断路器不能满足灵敏要求时,应在变压器中性线上装设零序过电流保护）、温度超限保护。
4.线路保护
根据线路发生短路故障对主、后备保护的要求，短路电流保护有三种：
1）无时限电流速断保护；
2）带时限电流速断保护；
3）定时限过电流保护。
这三种保护分别称为相间短路电流保护的第I段、第II段为线路的主保护，第III段为本线路主保护的近后备保护和相邻线路的远后备保护。
⏹5母联保护
当母线为分段运行时，母联保护的主要方式是装设专用保护。
1）装设电流速断保护；
2）装设反时限特性的过电流保护。
反时限特性的过电流保护是动作时限和被保护线路中短路电流大小有关的一种保护。
当短路电流小时，保护动作时限长，当短路电流大时，保护动作时限短。
通常10kV母线分段断路器上装设反时限特性的过电流保护（如采用LL-15E、16E型过电流继电器,其具有电流速断保护和定时限电流速断保护），为保证引出线故障时保护动作的选择性，将LL-15E型继电器瞬动部分解除。
同时设置定时限电流速断保护，当分段断路器合闸时保护投入，合闸后保护自动解除。
⏹6.电压互感器的选择
10kV变电所采用的电压互感器有两种接线方式:
V/V型和Yo/Y/△（开口三角形）型。
V/V型接线适用于小型变电所，Yo/Y/△型适用于较大型变电所。
需要进行高压电能计量，或有高压电动机和高压电容器的变配电所，应设计电压互感器。
V/V型接线适用范围：
1）小型变电所（主接线较简单）需要进行高压电能计量；
2）不要求单相接地报警时。
3）高压电容器无需零序电压保护时
可选用V/V型电压互感器。
Yo/Y/△型接线的使用范围：
1）较大型变电所（主接线较复杂）需要进行高压电能计量；
2）所内高压电容器需要设置零序电压保护时；
3）需要绝缘监视的变电所；
4）对中性点非直接接地系统，需要检查和监视一次回路单相接地时。
上述情况应选用Yo/Y/△型三相五柱式或三个单相电压互感器，不能选用三相三柱式电压互感器，因为三相三柱式电压互感器在发生单相接故障后，故障相电压为零，而非故障两相会在故障相铁芯上又感应出电压，△（开口三角形）绕组就无感应电压输出。
⏹选用Y/Y/△（开口三角形）型电压互感器进行单相接地报警和对地绝缘监视时，一次和二次侧中性点均应接地，发生单相接地故障后，接地相对地电压为零，△（开口三角形）才能够感应出零序电压。
当单母线分段运行，内部需要高压电能计量时，应选用两台电压互感器。
7.电度表的选择
7）10kV供电系统为三相三线制，功率和电能计量应选用三相三线制功率表和电能表，此时电流测量采用两电流互感器，电压互感器可采用V/V型提供线电压。
⏹采用三电流互感器和Y/Y型或Y/Y/△（开口三角形）型电压互感器时，功率和电能计量仍然选用三相三线制功率表和电能表，有三个电流互感器，并且选用Y/Y/△（开口三角形）型电压互感器时，也可以采用三相四线制功率表和电能表。
⏹8.电流互感器选择
1）电流互感器的选择涉及到采用两电流互感器，还是采用三电流互感器，如何设计和选用零序电流互感器，以及电流互感器变比和精确度选择等问题。
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⏹2）电源中性点不接地的供电系统，采用两电流互感器可满足相间短路保护要求，需要单相接地故障时，由Y/Y/△（开口三角形）型电压互感器和零序电流互感器进行报警或跳闸。
⏹3）电源中性点接地的供电系统和电源中性点通过串联电阻再接地的供电系统，发生单相接地后，通过大地形成回路，故障电流比较大，称为接地故障短路电流，应采用三电流互感器，才可以测量出三相不平衡电流（零序电流），以满足单相对地短路保护跳闸要求。
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