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Chapter 4 保護協調


Chapter 4 保護協調 4.1 4.2 4.3 4.4

電 驛 的 特 性 ........................................................................1 電 驛 的 保 護 區 決 定 原 則 ..................................................1 電 驛 的 種 類 ........................................................................4 保 護 協 調 ........................................錯誤! 尚未定義書籤。


Chapter 4 保護協調 心得 本章統計有 3 種考題 1.求故障發生後電驛動作時間為多少秒?這類型佔了 70%以上。 你先要看懂故障點短路電流為多少,經過 CT 比流器降低電流給保 護電驛,配合題目所指 TAP=6(CT 給保護電驛電流除上 TAP 得電流 倍數)對應 L=7(Time setting)之電驛動作特性曲線 。 2.敘述保護電驛的功能,尤其是差動電驛,幾乎都要考爛了。 3.繪製保護協調圖。 4.1 電 驛 的 特 性 (1)可靠性:電驛在必要時須快速響應。 (2)選擇性:即電驛之判斷能力,故障時僅最靠近故障點之電驛先 行動作。 (3)靈敏性:電驛一旦動作,即使遠方線路,亦正確動作。 (4)速度:電驛反應速度應快速,即使設定延遲,須能預測及準備 調整。 (5)瞬時:沒有故意的時間延遲。 4.2 電 驛 的 保 護 區 決 定 原 則 (1)同一匯流排之所有斷路器形成一保護區 (2)未經匯流排之所有斷路器自成一保護區 則故障時應採取 包含故障點之所有保護區的斷路器均要動作

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範例 如何決定保護電驛保護區 (a) 如圖 4-1(a)所示之電力系統,於匯流排 1、3 及 4 均有電源, 試求其保護區如何劃分?若 P1 及 P2 點分別發生故障時,哪些斷 路器應動作? (b) 若匯流排 2 加三個斷路器時,各保護區應如何予以修正?於此 情況下,若 P1 及 P2 點分別發生故障時,哪些斷路器應動作? 解: (a)保護區之劃分已封閉虛線劃出,如圖 4-1(a)所示。若 P1 點發生故 障,包含 P1 點的保護區,則斷路器 A、B 及 C 均動作;若 P2 點發生 故障時,包含 P2 點的保護區,則斷路器 A、B、C、D 及 E 均將動 作。

(b)若於匯流排 2 加裝三個斷路器 F、G 及 H,則保護區之劃分以封 閉虛線劃出如圖 4-1(b)所示。若 P1 點發生故障,則斷路器 A 及 F 將會動作;若 P2 點發生故障時,包含 P2 點的保護區,則斷路器 C、 D、E 及 G 均將動作。

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4.3 電 驛 的 種 類 範例 85 年電機工程技師 二、某特高壓用戶以三相 69kV 一路受電,其主變壓器容量為 10,000kVA,需作過電流及差動保護,試以單線圖繪出其線路圖, 並對各部設備名稱(或代號)加以說明。(20 分) 解:

其中 51/50:延時性過電流電驛附瞬時動作元件 51N:延時性過電流電驛 67:方向性過電流電驛 67N:方向性遇電流電驛(接地保護) 87N:差動電驛 MCB:模殼型斷路器 ACB:低壓電力斷路器

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範例 差動電驛的保護原理 試說明變壓器的差動保護原理 解: 變壓器採用差動保護時,須在變壓器之一及二次側各裝一組 比流器 CT,差動電驛比較輸入及輸出的差動電流。如下圖所示, 當變壓器外部有故障時,沒有差動電流,電驛不會動作,當變壓 器發生內部故障時,其差動電流使電驛動作。差動電驛的代號為 87。

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(a)差動電驛接線圖

(b)差動電驛內部構造圖

百分率差動電驛電驛保括動作線圈和抑制線圈,流過動作線 圈的電流為 I1  I 2 ,因動作線圈連接在抑制線圈的中點,故流過 抑制線圈的等效電流為 k  I1  I 2  / 2 ,兩種線圈的電流在正常情形 為比例變化。 差動電驛係利用兩個電流之差值,使動作線圈之電驛,其動 作特性為: I1  I 2  k  I1  I 2  / 2 :跳脫 I1  I 2  k  I1  I 2  / 2 :閉鎖 稱為百分率差動電驛:  I1  I 2  / 2 稱為抑制電流;  I1  I 2  為 跳脫電流;k 為常數,可藉調整分接頭及氣隙修正。

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範例 保護電驛的功能 簡述下列設備之功能 (a)CO (b)LCO (c)OV (d)UV 解: (a) CO:過電流電驛;當電流超過所設定值時,此電驛跳脫。 (b) LCO:小能量過電流電驛;檢測接地故障電流之用。 (c) OV:過電壓電驛;當系統電壓超過其預定值時動作。 (d) UV:欠電壓電驛;當系統電壓低於其預定值時動作。

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範例 89 電機工程技師 五、保護電驛的種類很多,試以用途,動作速度及構造之不同, 分別列舉並說明各種類之電驛。(20 分) 解: 1. 過電流電驛 過電流電驛連接於比流器之二次側,可作發電機、變壓器、 輸電線及配電線等的過電流保護。當短路電流大於電驛的標置 (Setting),電驛就動作,啟開斷路器,以清除故障。 由於過電流電驛接在比流器的二次側,故其額定電流容量, 須配合比流器的二次側電流,其常用的額定電流為 4-12A。另有 一種過電流電驛,其構造完全相同,動作電流 0.5-2.5A,稱為小 能量過電流電驛(Low Energy Over Current Relay)簡稱 LCO,作接地 過電流保護。 過電流電驛依動作原理,可分為感應式即電磁吸引式兩種。 感應式過電流電驛,可調整動作電流及動作時間,亦稱時間過電 流電驛(Time Over Current Relay),台電簡稱 CO 電驛,IEEE 代號為 51。電磁吸引士電驛,可調整動作電流,通常不調整其動作時間, 因其動作很快,為瞬時性高速電驛,簡稱 COI,IEEE 代號為 50。 感應式過電流電驛設計時,其磁通密度不同,動作特性亦異,主 要的特性有定時性(Definite Time)及反時性等。又依動作時間快 慢,有長時性及短時性。 2. 差動電驛 變壓器主要的構造是線圈及鐵心組,其故障原因多為線圈的絕緣 破壞、發生短路或絕緣層間故障及過熱。用在變壓器的保護電亦 有:  過電流保護電驛  差動保護電驛 大容量的變壓器,其過電流保護電驛的動作電流相對的提 高,靈敏度不夠,所以需要差動電驛做主保護,過電流保護作為 後衛保護。 8


3. 電壓電驛 電壓電驛分為過電壓電驛及欠電壓電驛兩種;過電壓電驛, 簡稱 OV,IEEE 代號為 59,電壓超過其預定值動作。欠電壓電驛, 簡稱 UV,IEEE 代號為 27,電壓低於其預定值時動作。通常高壓 電動機及電容器組,為防止過電壓運轉而損壞,可用過電壓電驛 保護。當電力系統的饋線突然停電,而恢復供電時,各種負載同 時啟動,啟動電流較大,有時饋線無法送電,要避免各負載同時 啟動,用電容量較大的高壓用戶,可裝欠電壓電驛,俾利停電時, 自動將負載開啟,則復電時不會同時啟動。有時,電動機在電壓 太低時會過載,亦可用欠電壓電驛保護。

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Chapter 4保護協調(試閱版)  

Chapter4 保護協調 Chapter4 保護協調 4.1 電驛的特性........................................................................1 4.2 電驛的保護區決定原則..................

Chapter 4保護協調(試閱版)  

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