零序电流式漏电保护的工作原理一、零序电流式漏电保护的元件组成:
由断路器 DW 、零序电流互感器 LLH 、整流桥 D 以及漏电保护继电器 J 构成。
二、工作原理:
零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律:流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零, 也就是 Ia+Ib+Ic=0。在线路与电气设备正常的情况下, 各相电流的矢量和等于零, 因此, 零序电流互感器 LLH 二次侧绕组无信号输出,漏电保护继电器 J 不吸合,漏电保护继电器常闭触点 J1不断开,断路器 DW 不吸合,主电路中断路器的脱扣器 DW1不动作。线路正常供电。
当线路中出现漏电故障时, 三相线路中的某一相与大地构成一个回路,回路中有漏电电流流过,这样零序电流互感器 LLH 中就有一个感应电压,通过整流桥 D 整流,得到一个直流电,当直流电流达到漏电保护继电器 J 动作电流时, 漏电保护继电器 J 吸合, 漏电保护继电器 J 的常闭触点 J1打开,断路器 DW 失电,断路器的脱扣器
DW1动作,切断电源,从而实现了漏电保护。
可以从以下常见原因中查找漏电故障:
1电缆和电气设备是否长期过负荷运转,使绝缘老化,形成漏电
2 运行中的电气设备是否受潮或进水, 使对地绝缘电阻降低而漏电
3 电缆的接头是否存在质量不高、接头不牢, 运行或移动时松脱
形成漏电
4 设备内部是否随意增加电气元件, 使电气距离减少, 因放电形成漏电。
5 电缆是否受机械损伤或受潮、进水使绝缘损坏而漏电
6 电气设备是否遗留其他导电物体, 使电源某相碰壳而形成漏电
7 电气设备是否接线错误造成漏电
8 电缆是否由于反复弯曲使芯线部分折断, 刺破电缆的绝缘而形成漏电
9 电气设备是否在操作时产生弧光放电而造成漏电
10 电气设备在维修时,是否由于送停电错误,带电操作或工作不慎,造成人身触电而漏电。
漏电开关的漏电保护原理 漏电保护器的工作原理是: 将漏电保护器安装在线路中,一次线圈与电网的线路相连接,二次线圈与漏电保护器中的脱扣器连接。 当用电设备正常运行时,线路中电流呈平衡状态,互感器中电流矢量之和为零(电流是有方向的矢量,如按流出的方向为“+”,返回方向为“-”,在互感器中往返的电流大小相等,方向相反,正负相互抵销)。由于一次线圈中没有剩余电流,所以不会感应二次线圈,漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行。 当设备外壳发生漏电并有人触及时,则在故障点产生分流,此漏电电流经人体—大地—工作接地,返回变压器中性点(并未经电流互感器),致使互感器申流入、流出的电流出现了不平衡(电流矢量之和不为零),一次线圈申产生剩余电流。因此,便会感应二次线圈,当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时,自动开关脱扣,切断电源。
漏电保护开关的动作原理是:在一个铁芯上有两个组:一个输入电流绕组和一个输出电流绕组,当无漏电时,输入电流和输出电流相等,在铁芯上二磁通的矢量和为零,就不会在第三个绕组上感应出电势,否则第三绕组上就会感应电压形成,经放大去推动执行机构,使开关跳闸。 在上述UPS前面加漏电保护开关,尽管UPS无漏电现象,但由于各次谐波在铁芯中形成的磁通矢量和由于铁芯的磁滞作用而不能为零,于是就出现了类似漏电的假象,使漏电保护器频繁跳闸。
漏电将火线零线同时穿过一个O型磁环作为初级,次级用N匝输出去推动一个电磁机构,电磁机构动作则脱扣.原理是正常情况下火线和零线上的电流流进等于流出,所以感应出来的次级电压也为零,当火线或零线有一根线对地有接地电阻或短路,则火线和零线上的电流出现电压差,通过次级感应出来,当到一定的差值就推动电磁机构脱开主回路.
零序保护原理 零序电流与零序保护定义是什么呢?通过下面这篇简短的文章我们了解一下。 什么是零序电流 在正常的三相三线电路中,三相电流的相量和等于零,即Ia+Ib+Ic=0。如果在三相三线中接入一个电流互感器,这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时,回路中有漏电电流流过,这时穿过互感器的三相电流相量和不等零,其相量和为:Ia+Ib+Ic=I(漏电电流,即零序电流)。三项电流的向量和不等于零,所产生的电流即为零序电流。 如何检测零序电流 当存在零序电流时,电流互感器二次线圈中就有一个感应电流,此电流加于检测部分的电子放大电路,与保护区装置预定动作电流值相比较,若大于动作电流,则使灵敏继电器动作,作用于执行元件跳闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器。 图1 零序电流互感器 零序电流的危害 零序电流是由三相不平衡带来的,三相不平衡的危害非常多,下面列举两个三相不平衡的危害: 1、增加变压器损耗 假设变压器的三相损耗分别为:Qa=Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R,式中Ia、Ib、Ic分别为变压器二次负荷相电流,R为变压器的相电阻。则变压器的损耗表达式如下: Qa+Qb+Qc≥3√〔(Ia2 R)(Ib2 R)(Ic2 R)〕 由此可知,变压器的在负荷不变的情况下,当Ia=Ib=Ic时,即三相负荷达到平衡时,变压器的损耗最小。当存在零序电流时,三相负荷不平衡,增大变压器损耗。而当不平衡严重时,变压器损耗过大,会加速变压器的老化甚至烧毁。 2、增加高压线路的损耗 设高压线路每相的电流为I,其功率损耗为:ΔP1 = 3I2R,在最大不平衡时,高压对应相为1.5I,另外两相都为0.75 I,功率损耗为: ΔP2 = 2(0.75I)2R+(1.5I)2R = 3.375I2R =1.125(3I2R)即高压线路上电能损耗增加12.5%。 零序保护 在大短路电流接地系统中发生接地故障后,就有零序电流、零序电压和零序功率出现,利用这些电气量(比如零序电流)构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。
2三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护 整定计算原则:躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式: 式中: Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下,保护区末端B母线处三相相间短路时,流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数,一般取1.2~1.3。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验:
式中: X1— —线 路的 单位 阻抗, 一般 0.4Ω /KM; Xsmax ——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%~20%线路全长,才允许使用。 2、限时电流速断保护 整定计算原则: 不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流,且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性,保护1的动作时限应该比保护2大。故: 式中: KⅡrel——限时速断保护可靠系数,一般取1.1~1.2; △t——时限级差,一般取0.5S; 灵敏度校验:
规程要求: 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷 电流整定。 式中: KⅢrel——可靠系数,一般 取1.15~1.25; Krel——电流继电器返回系数,一般取0.85~0.95; Kss——电动机自起动系数,一般取1.5~3.0; 动作时间按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中: Ikmin——保护区末端短路时,流经保护的最小短路电流。即:最小运行方式下,两相相间短路电流。 要求:作近后备使用时,Ksen≥1.3~1.5 作远后备使用时,Ksen≥1.2
一、漏电保护器的工作原理 目前建筑施工现场应用最广泛的是电流型漏电保护器,该漏电保护器是由零序电流(压)互感器、漏电放大器、脱扣机构、主开关、试验按钮等五部分组成。以采用三相四线漏电保护器为例,在三相四线电网中,三相四线合成电流关系为:IU+IV+IW+IN=0四线穿人零序电流互感器,合成电流为零,互感器二次侧无电流流动,所以磁通为零,剩余电流动作保护装置不动作。当有人遭到电击时,应有电流IR从相线经人体流入大地回到变压器中性点,形成闭合路。再加上正常运行的三相低压电网漏电所产生的剩余电流。此时,通过零序电流互感器一次侧的电流是IU+IV+IW+IN=I∑Z+IR在I∑Z+IR的电流作用下,零序电流互感器的铁芯有了磁通,其二次侧就感应出电流,即有了信号,此信号经放大,回到执行元件上,便可切断供电回路,使用电者得到保护。 二、施工现场漏电保护器误动作的原因 (一)外界干扰 施工现场临时用电的漏电保护器受外界干扰是造成其误动作及拒动作的原因之一。而外界干扰又分为电压干扰、负荷故障电流干扰及周围气候及环境影响等多种因素干扰。 1. 电压干扰 (1)雷电过电压 雷击时正逆变换过程引起的过电压,通过架空线路、绝缘电线、电缆和电气设备的对地电容,产生对地泄漏电流,足以使剩余电流保护器发生误动作,甚至直接损坏。 (2)中性点位移过压中性点过电压过高时将造成保护器的电源及电子电路的损坏;过低时会引起电磁开关因吸跳动率不足而拒动。 2. 线路和用电设备干扰 (1)施工现场有的照明线路乱拉乱接现象很严重,导线老化、线路和用电设备绝缘电阻低、泄漏大、甚至接地,致使保护器频繁动作或不能投入运行。 (2)由于漏电开关输出端中性线绝缘不良,接地接零保护安装保护器时电源侧中性点未接地。发生触电时,保护器被旁路而使灵敏度下降或拒动。 (3)线路排列混乱,当大型设备起动时瞬时大电流会使线路与大地间产生分路电容,而当电流恢复正常时,电容放电而使漏电开关误动作。 (4)户外施工用一台漏电保护器控制多个回路时,多个微小的漏电流积累在一起,就可能引起剩余电流保护器动作。 3. 环境条件干扰 剩余电流保护器受环境条件变化的影响,主要是指使用环境条件恶化,如夏季出现的高温,雨水季节出现的潮湿,或保护器附近安装有强烈振动冲击的电器机械设备,或受到腐蚀性气体的侵蚀,使保护器的电子元件电磁线圈或机构等元件产生锈蚀、霉断,以致引起保护器的误动作或拒动作。 (二)漏电开关安装接线错误 漏电保护器在安装中,往往因接线错误或安装方式与线路结构不相适应而引起误动作、拒动作或达不到最佳效果: 1. 使用单相负载,而中性线未穿过漏电保护器。当接通单相负载,漏电开关就动作; 2. 中性线穿过漏电保护器后,直接接地或通过用电设备接地,漏电保护器将保护跳闸; 3. 中性线穿过漏电保护器后,同其他漏电保护器的中性线或其他没有装设漏电保护器的中性线连在一起。 4. 三相负载如电动机一般不接中性线,使用四芯电缆,其中有一芯应接PE保护线和电动机外壳,但在一些情况下,这根PE保护线接在了中性线上,实际上是把中性线通过电
零序电流及方向保护 一、零序电流方向保护的基本原理; 1、基本原理; 零序电流保护: 在正常运行时没有零序电流,只有在接地短路时才有零序电流。 并且流过保护的零序电流大小反应了短路点的远近; 当短路点越近时,保护动作越快,短路点越远保护动作得越慢。 输电线路零序电流保护是反应输电线路一端零序电流的保护。反应输电线路一端电气量变化的保护由于无法区分本线路末端短路和相邻线路始端的短路,为了在相邻线路始端短路不越级跳闸。 所以反应输电线路一端电气量弯化的保护都要做成多段式保护。零序电流一段的任务: 保护本线路的一部分。它的定值按躲过本线路末端(实质是躲过相邻线路始端)接地短路时流过保护的最大零序电流整定(其他整定条件姑且不论)。 零序电流二段的任务: 能以较短的延时尽可能地切除本线路范围内的故障。 零序电流三段的任务: 应可靠保护本线路的全长,在本线路末端金属性接地短路时有一定的灵敏系数。 零序电流四段的任务:
起可靠的后备作用。第四段的定值应不大于300A,用它保护本线路的高阻接地短路。在110KV的线路上,零序电流保护中的第四段还应作为相邻线路保护的后备。 零序电流保护只能用来保护接地故障,所以对于两相不接地的短路和三相短路不能起到保护作用。另外零序一段保护范围受运行方式的影响也较大,有时可能保护范围缩得很小,这一点比同样保护接地故障的接地距离一段要逊色得多。但是零序电流保护的最后一段——零序过电流保护,由于很灵敏,保护过渡电阻的能力很强,这一点又比接地距离第三段强; 所以,现在有一些高压电网中有线路纵联保护,又配有保护接地短路的三段式的接地距离保护,并有双重化的保护配置,所以,生产一种保护装置的型号,把零序电流保护的第一段省略而只配零序电流保护二、三段; 零序电流保护中: 零序电流的大小与中性点接地的变压器的多少有很大关系。 零序方向继电器的原理、实现方法、性能评述: 零序方向继电器的最基本思想是比较零序电压的零序电流的相位来区分正、反方向的接地短路。 零序电流以母线流向被保护线路的方向为其正方向。 如果系统中各元件零序阻抗的阻抗角为80°,正方向短路时,零序电压超前零序电流的角度为:-100°,反方向短路时,零序电压超前零序电流的角度为80°;ARG表示的幅角,是分子相量超前分母相量
实习(实训报告 实习(实训名称:电力系统继电保护课程设计学院: 专业、班级: 指导教师: 报告人: 学号: 时间: 2017年 1月 5日 目录 1设计题 目 ...............................................................................................................................3 2分
析设计要求 (4) 2.1设计规定 (5) 2.2本线路保护 计 .......................................................................................................................6 2.3 系统等效电路图.............................................................................. . (7) 3三段式零序电流保护整定计 算 ............................................................................................8 3.1 三段式零序电流保护中的原则 ...........................................................................................9 3.2 M侧保护 1零序电流保护Ⅰ段整定 (10) 3.3 N侧保护 1零序电流保护Ⅰ段整 定 (11) 4 零序电流保护评 价 ..............................................................................................................12 4.1原理与内容………………………………………………… . …………………………… .13 4.2零序电流保护的优缺点………………………………………………………………… ..13 5 总 结 (1) 4 参考文 献 .......................................................................................................................................... 15 1设计题目 如图 1所示为双电源网络中,已知线路的阻抗km X /4. 01Ω=, km X /4. 10Ω=,两侧系统等值电源的参数:
2三段式电流保护的整定计算1、瞬时电流速断保护整定计算原则:躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式: 式中: Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下,保护区末端B母线处三相相间短路时,流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数,一般取~。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验: 式中: X1——线路的单位阻抗,一般Ω/KM; Xsmax——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%~20%线路全长,才允许使用。 2、限时电流速断保护
整定 计算 原则: 不超 出相 邻下 一元 件的 瞬时 速断 保护 范围。 所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流,且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性,保护1的动作时限应该比保护2大。故: 式中: KⅡrel——限时速断保护可靠系数,一般取~; △t——时限级差,一般取; 灵敏度校验: 规程要求: 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷电流整定。
式中: KⅢrel——可靠系数,一般 取~; Krel——电流继电器返回 系数,一般取~; Kss——电动机自起动系 数,一般取~; 动作时间按阶梯原则递推。灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中: Ikmin——保护区末端短路时,流经保护的最小短路电流。即:最小运行方式下,两相相间短路电流。 要求:作近后备使用时,Ksen≥~ 作远后备使用时,Ksen≥ 注意:作近后备使用时,灵敏系数校验点取本条线路最末端;作远后备使用时,灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端; 4、三段式电流保护整定计算实例 如图所示单侧电源放射状网络,AB和BC均设有三段式电流保护。已知:1)线路AB长20km,线路BC长30km,线路电抗每公里欧姆;2)变电所B、C中变压器连接组别为Y,d11,且在变压器上装设差动保护;3)线路AB的最大传输功率为,功率因数,自起动系数取;4)T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧;5)系统最大电抗欧,系统最小电抗欧。试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。 解: (1)短路电流计算
断路器<又名空气开关它是有灭弧装置的简称空开>它是一种有开关作用,又能进行自动保护低压配电电器.其作用相当于刀开关.熔断器.热继电器等电气元件的组合主要是用来短路和过载保护的.一般分1P<就是只有一根火线进入空开零线在公共端上>1 P加N<就是火线和零线同进入空开不过是零线是常闭的不管它跳不跳闸接线时千万别搞错了!>或是2P 的<就是火线和零线同进入空开二者都是常开跳闸时同时断开>. 3P或4P等.工作原理简单的来说就一句话那就是任何电器在工作时都会发热.且发热程度与功率成正比. 漏电保护器<又名剩余电流动作保护器简称RC D>可以分为以下三种: 第一不带过载.短路保护.仅有漏电保护的RCD.也称为漏电开关. 第二带过载保护.短路保护和漏电保护的RCD.也称为漏电断路器. 第三没有过载.短路保护功能.也不直接分合电路,仅有漏电报警作用的RCD.也称为漏电继电器.一般用于不断电的重要场所.其原理为利用RCD的零序电流互感器来检测.捕捉漏电,触电等接地故障电流.并使其脱扣器动作切断电源.根据其分断反应时间可分为高灵敏度.