第2[1][1].1章 单侧电源相间短路的电流保护-三段式.pdf

1第二章 电网的电流保护第二章 电网的电流保护第二章 电网的电流保护第二章 电网的电流保护2.1单侧电源网络相间短路的电流保护2.1单侧电源网络相间短路的电流保护2.1.1 继电器2.1.1 继电器1.继电器的分类和要求?按作用分?测量继电器：能直接反应电气量的变化。?辅助继电器：用来改进和完善保护的功能。?按结构型式分?电磁型?感应型?整流型?电子型?数字型2.过电流继电器电流变换比较整定值调整小延时23ms输出输入IIrIoprI&12345678dcMmMthM22rdcIKM2=)(1+=tth1thKMMconstm=M电磁型电流继电器2继电器动作：动作电流：能使继电器动作的最小电流值，表示为opI12345678rI&dcMmMthMmthdcMMM+继电器返回：返回电流：能使继电器返回的最大电流值，表示为reI12345678rI&dcMmMthMmdcthMMM+rI继电器状态动作opIreI初始（返回）继电特性的两个要点：永远处于动作或返回状态，无中间状态。不等于，使接点无抖动。opIreIoprereIIK=返回系数恒小于13.继电特性单侧电源网络相间短路时电流量值特征2.1.2单侧电源网络相间短路时电流量值特征2.1.2最大运行方式和最小运行方式对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，称为系统 最大运行方式最大运行方式，对应的系统等值阻抗最小，ZsZs.min对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小，称为系统 最小运行方式最小运行方式，对应的系统等值阻抗最小，ZsZs.maxkIk1最大运行方式下三相短路最大运行方式下三相短路最小运行方式下两相短路最小运行方式下两相短路k.maxIk.minIlkS(3)klZZEI1+=kS(2)klZZEI123+=max.BAImax.CBI3对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。它是三段式电流保护的第段。2.1.3 电流速断保护kIk1k.B.maxIlK2Iset.1Iminlmaxlabk.B.maxIrelIset.1IKI=式中：3121Irel.=K1.起动电流的整定1kIk1k.B.maxIlK2Iset.1Iminlmaxlab)(%.maxSI1setABmin231ZIEZll=2.最小保护范围校验要求（1520）%KAKMKS信号电流速断保护单相原理接线图3.电流速断保护的构成4.评价4.评价特例:在短线路且运行方式变化很大的系统中，最小运行方式下的保护范围很小甚至等于零。当速断保护应用于线路-变压器组时，其动作电流可按躲过变压器低压母线短路整定，因而，其保护范围可保护线路全长。优点优点：动作速度快，接线简单；：动作速度快，接线简单；缺点缺点：不能保护线路全长，保护范围受运行方式的影响。：不能保护线路全长，保护范围受运行方式的影响。2.1.4 限时电流速断保护用来切除本线路上速断保护范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备。它是三段式电流保护的第 II 段。4kIlIset.1IIset.2IIIset.1IIset.2IIrelIIset.1IKI=式中：2111IIrel.=K1.起动电流的整定ttt+=I2II12.动作时限的选择t通常取为0.5s应比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时间阶梯tIIset.1minBksenIIK.=按系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时的短路电流进行校验。要求 Ksen 1.31.53.灵敏性的校验对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）dzdlmIIKmin保护的动作参数故障参数的最小计算值保护区内金属性短路时=当灵敏度不满足要求时II2setIIrelIIset.1.IKI=ttt+=II2II1kIlIIset.1IIset.2IIIset.2IIIset.1I限时电流速断保护单相原理接线图4.限时电流速断保护的构成KAKTKS信号限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长；依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性；与第段共同构成被保护线路的主保护，兼作第段的近后备保护。5.5.评价评价优点：可保护本线路全长；可作为I段的近后备保护；缺点：速动性差（有延时）；52.1.5 过电流保护过电流保护是指其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护。它是三段式电流保护的第 段。该保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。可作为本线路主保护的近后备保护以及相邻下一线路保护的远后备保护。1.起动电流的整定（1）大于流过该线路的最大负荷电流L.maxI（2）外部故障切除后电动机自起动时，应可靠返回k1L.maxssss.maxIKI=L.maxssIIIrelss.maxIIIrelreIKKIKI=reL.maxssIIIrelrereIIIsetKIKKKII=2.动作时限的选择III2ttlIII3tIII4tIII5t按阶梯原则选择ttttIII6t3.灵敏性的校验（1）作为近后备时采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流来校验，要求5131sen.KIIIsetminksenIIK.=1 13.灵敏性的校验（2）作为远后备时采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流来校验，要求21sen.KIIIsetminksenIIK.=1 1123456k1Lsen.4sen.3sen.2sen.1KKKK在各个过电流保护之间，要求灵敏系数互相配合6过电流保护单相原理接线图4.过电流保护的构成KAKTKS信号?第III段的动作电流比第、段的动作电流小得多，其灵敏度比第、段更高；?在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性；?保护范围是本线路和相邻下一线路全长；?电网末级线路保护亦可简化（III或III），越接近电源，动作时限越长，应装设三段式保护。5.评价5.评价参 考 书参 考 书贺家李，宋从矩贺家李，宋从矩贺家李，宋从矩贺家李，宋从矩 主编主编主编主编.电力系统继电保护原理（增订版）电力系统继电保护原理（增订版）电力系统继电保护原理（增订版）电力系统继电保护原理（增订版）.北京：中国电力出版社，北京：中国电力出版社，北京：中国电力出版社，北京：中国电力出版社，20042004习习题题AIABL32.max.=AIBCL2=max.stIIIBC3=10=sZ1523103380=E图示网络中，线路AB装有III式电流保护，线路BC装有II式电流保护，均采用两相星形接线方式。具体参数如图所示。计算：线路AB和线路BC各段保护动作电流和动作时限，并校验各段灵敏度。1=ssK11.=IIIrelIIrelKK21.=IrelK850.=reKThe EndThe EndThe EndThe End2.1.6 电流保护的接线方式7三相星形接线方式两相星形接线方式（一）两种常用的接线方式当保护装置的一次动作电流为时，则反应到继电器上的动作电流应为setITAsetconopnIKI=conK接线系数TAn电流互感器变比opI继电器的动作电流式中（二）两种接线方式在各种故障时的性能分析1.各种相间短路两种接线方式均能正确反应相同之处：动作的继电器个数不同不同之处：三相星形接线可反应各种单相接地故障2.中性点直接接地系统的单相接地短路两相星形接线不能反应B相接地故障XL2XL1100%有选择地切除XL23.中性点非直接接地系统中的异地两点接地短路（1）在相互串联的两条线路上采用三相星形接线时：XL2XL13.中性点非直接接地系统中的异地两点接地短路（1）在相互串联的两条线路上有2/32/3的机会有选择地切除XL2采用两相星形接线时：8有2/32/3的机会有选择地切除XL2采用两相星形接线时：故障相别组合及保护动作情况表XL1XL2XL2XL2XL2XL1保护动作BACACB线路2CCBBAA线路1XL2XL1（2）在同一母线的两条线路上采用三相星形接线时：XL1XL2若，将同时切除两条线路21tt=（2）在同一母线的两条线路上XL1XL2有2/3的机会仅切除一条线路采用两相星形接线时：XL1XL2有2/3的机会仅切除一条线路采用两相星形接线时：故障相别组合及保护动作情况表XL1XL1、2XL2XL2XL1、2XL1保护动作BACACB线路2CCBBAA线路14.在Y,d11接线的变压器后两相短路时YCYAII&=YBI&YCYAYB22III&=caII&=bI&AI&BI&AI&BI&CI&AI&BI&CI&0CBA=III&,=AIII&31ca=AII&32baI&kbI&cI&4.在Y,d11接线的变压器后两相短路时当当Y,d11接线的降压变压器低压（）侧AB两相短路时，在高压（Y）侧各相的电流为YCYAYB22III&=当当Y,d11接线的升压变压器高压（Y）侧BC两相短路时，在低压（）侧各相的电流为YCYAYB22III&=这对采用两相星形接线的后备保护不利!9AI&BI&AI&BI&CI&提高灵敏系数5.两种接线方式的应用?三相星形接线广泛应用于发电机、变压器的后备保护中?两相星形接线被广泛应用在中性点直接接地系统和非直接接地系统中，作为相间短路电流保护的接线方式2.1.7 阶段式电流保护的配合及应用IIIIIIIIII或IIII或IIIIIIIIIIII2.1.8 对电流保护的评价1.选择性在单侧电源辐射状网络中具有较好的选择性2.灵敏性受运行方式的变化的影响103.速动性一般情况下能够满足快速切除故障的要求4.可靠性简单、可靠性高AIKI5101510338021k.B.maxIrelIset.AB.=+=+=解：I段（线路AB）：1、定值计算：2、时间：stIAB0=3、灵敏度校验：%).()(%.5410510338023151231maxSI1setABmin=ZIEZll解：II段（线路AB）：1、定值计算：2、时间：st50IIAB.=3、灵敏度校验：AIKI55231510338021k.C.maxIrelIset.BC.=+=+=AIKI65511IBCsetIIrelIIset.AB=.27161510338023IIset.ABminBksen.=+=+=IIK解：III段（线路AB）：1、定值计算：2、时间：sttt53IIIBCIIIAB.=+=+=3、灵敏度校验：5231510338023IIIset.ABminBksen.=+=+=IIKAKIKKI385032111reL.maxssIIIrelIIIset.AB=.3213231510338023IIIset.ABminCksen.=+=+=IIK近后备：远后备：