2继保-电流(2-1)

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1、1/63,第 二 章 电网的电流保护,2/63,第 2.1 节 单侧电源网络相间短路的电流保护,3/63,一、继电器 继电器是一种能自动执行通断操作的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出按预先设定的状态发生变化。分类： 结构 功能 单元件 电磁型 电流继电器 启动继电器 感应型 电压继电器 度量继电器 整流型 功率方向继电器 时间继电器 数字型 阻抗继电器 信号继电器 中间继电器,4/63,一种电磁型电流继电器工作原理,对继电器的基本要求是工作可靠（动作门槛值稳定，接点接触良好），其动作过程具有良好的“继电特性”。,(也称动合触点),常开接点,图形符号,5/63,常闭接点,(也称动断触点)

2、,图形符号,一种电磁型电流继电器工作原理,图形符号,常开接点,6/63,继电器的继电特性： 动作过程,动作电流,连通,7/63,动作电流,继电器的继电特性： 返回过程,返回电流,红色：动作后的返回过程,8/63,由图可知： 动作电流 返回电流,继电器的继电特性：,动作电流,返回电流,9/63,1）动作状态垂直跃变明确性（机械阻力一旦 被克服，就形成跃变，不会缓变）；,继电器的继电特性:,动作电流,返回电流,2） 稳定性 （需要克服阻力）,10/63,欠量型继电器（反应于测量量的减小而动作） 过量型继电器（反应于测量量的增大而动作） 继电器的表示方法：,常开接点,常闭接点,示意图接点符号名称,“

3、常”不带电状态,，不是“正常状态”,11/63,电压继电器的工作原理与此类似。 除了内部设计不同以外，从线圈来看： 导线细、匝数多。 输入阻抗大，并联接入,12/63,二、单侧电源网络相间短路的电流保护 （本节主要针对小电流接地系统）,小电流接地系统： 在该电压等级中，所有变压器的中性点均不接地。,13/63,二、单侧电源网络相间短路的电流保护 （本节主要针对小电流接地系统）,发生单相接地时，几乎没有短路电流，不会烧坏设备，所以,还可以运行12小时供电可靠性高,但是，非故障相电压升高为1.732倍，故,绝缘要求高。 随着电压等级的提高，绝缘的投资会急剧增加。 主要用在1066kV的配电系统。,

4、14/63,大电流接地系统：在该电压等级中，部分或所有变 压器的中性点直接接地。优点：绝缘要求低，绝缘的投资相对于小电流接地 系统要低。缺点：发生单相接地故障时，会产生很大的短路电 流，会损坏设备等。 （主要用在110kV及以上的电压等级中）,15/63,小电阻接地系统,16/63,单侧电源网络相间短路时电流量特征,问题：如果变电站B、C、D还有其他负荷或者引出 线时（这是一般的情况），怎么办？ 负荷对短路电流计算的影响很小，可以忽略,17/63,在故障点位置确定和故障类型确定的情况下，短路电流 Ik 仅与系统等值阻抗 Zs 有关。,18/63,2）在相同地点发生相同类型的短路时，如果流过保护

5、安装处的电流为最小，则称此时的运行方式为：最小方式。,1）在某一地点发生三相短路时，如果流过保护安装处的电流为最大，则称此时的运行方式为：最大方式。,19/63,短路电流随故障点位置变化的曲线，称为短路电流变化曲线。,根据短路电流的变化规律，来进行电流保护的配置和整定计算。,20/63,1. 电流速断保护（电流段） （1）工作原理：是反应于短路电流的幅值增大而瞬时动作的电流保护（电流大于某个数值时，立即动作）。 按照选择性的要求，希望能保护本线路全长。,但是，保护2的测量电流无法区分K1点与K2点短路（电流大小几乎一样）,因此，保护2的电流速断保护按躲过相邻下一条线路(K2)出口处短路时可能出

6、现的最大短路电流来进行整定。,（保证选择性和可靠性，牺牲一定的灵敏性，获得速动性）,21/63,问题1：为什么需要躲过最大短路电流？ 考虑最不利（恶劣）的条件，保证在各 种情况下都能够有选择性。,问题2：什么情况下会出现最大短路电流？ 系统最大运行方式，发生三相短路。,短路点确定后，ZA-B也就确定了。,22/63,（2）整定计算原则,整定计算的三要素： 1)整定值 2)动作时限 3)灵敏性校验,2号断路器处的保护整定：,1号断路器处的保护整定：,电流段整定方法（或称为原则）归纳为： 躲过线路末端出现的最大短路电流！,23/63,符号说明,（断路器1）,24/63,可靠系数,的考虑因素,主要考

7、虑了各种影响因素的相对误差： 1）非周期分量； 2）暂态谐波； 3）系统和线路参数的误差； 4）计算误差； 5）互感器传变误差； 6）继电器测量误差； 7）电动势波动； 8）裕度。 一般取为1.21.3,25/63,根据参数计算出来的继电器电流整定值（动作值）：,二次整定值：,26/63,动作时限： t=0(秒) 瞬时动作（理想 情况）实际上，都需要一定的 测量时间，称为固有动作时间。灵敏性校验：用线路被保护范围大小来衡量。 （能保护线路的多长？）,27/63,保护范围：大于动作电流（整定值）的短路电流所对应的保护区域。 保护范围随运行方式，也随故障类型的变化而变化。,28/63,考虑最不利的

8、情况（短路电流最小） 用最小保护范围来校验电流段的灵敏性 最小保护范围对应于系统最小运行方式、发生两相相间短路的情况。 图解法 解析法,29/63,归纳： 电流段整定 躲过线路末端最大的 短路电流。 电流段校验 按照最小的短路电流。 无延时 瞬时动作。,30/63,（3）电流段单相原理接线图,31/63,（4）优缺点优点：简单可靠,动作迅速。缺点：1）不能保护本线路全长；2）受系统运行方式 的影响大；3）可能没有保护范围：运行方式 变化较大、短线路。 （当线路与变压器相连接时，可以保护线路的 全长，并能够保护变压器的一部分）,32/63,2、限时电流速断保护（电流段）,要求： 保护线路的全长（

9、有足够的灵敏度）； 具有最小的动作时限（尽可能快）。 （1）工作原理 保护范围延伸至下级线路，与下级线路电流段配合。 需带时限，在时间上比下级线路的电流段高t。,（保证选择性和可靠性，牺牲一定的速动性，获得灵敏性）,33/63,（3）动作时限（保证选择性） t 2 = t 1 + t （t0.30.5s ）,（2）整定电流 假设M为保护1的电流速断保护的保护范围末端，则,（最小运行方式、两相相间短路）若不满足,再考虑与保护1的电流段相配合。,（4）灵敏性校验,34/63,t 考虑的因素： 1）断路器动作时间+灭弧时间； 2）时间继电器的延时误差； 3）测量元件（电流继电器）在外部故障切除后的

10、返回延时； 4）裕度。 通常取0.5s。 采用快速灭弧和电子延时后，可以缩短到0.3s。 （考试或交流中，可以仅说：0.5秒延时）,35/63,36/63,（5）电流段的原理接线,限时电流速断保护的单相原理接线图,37/63,（6）评价 优点：灵敏度好，能保护线路全长。 缺点：带 0.3 1秒延时，速动性差一些； 不能作为下一级线路的远后备,电流、段联合工作就可以保证全线范围内的故障在0.5秒内予以切除，一般情况下能够满足快速切除故障的要求，作为“主保护”。,38/63,实现对下级线路的远后备，同时作为本级线路的近后备。整定原则：躲过线路上可能出现的最大负荷电流 (故障切除后，应当可靠返回)。

11、,3、定时限过电流保护（电流段）,一般情况下，段和段的电流定值都较大一些，所以，基本上存在： IreIL.max 可以可靠返回,39/63,（1）整定电流（启动电流） 本线路上可能出现的最大负荷电流 外部故障切除后已经启动的保护能够可靠返回,3、定时限过电流保护（电流段）,A,B,C,4,5,d,3,D,2,1,40/63,外部故障切除后电压恢复过程中，电动机有一个自启动的过程，自启动电流大于它的额定工作电流。,要求：保护（如3、4、5）在自启动电流情况下必须 可靠返回。,41/63,（2） 动作时限,按上图标定的序号，形成阶梯型时限特性：,42/63,对于更一般的情况，第段时限特性如下：,4

12、3/63,在电流、段以及断路器都可以正常工作情况下，电流段的电流继电器仅仅启动（电流定值较小），但是，延时较长，所以，不发跳闸命令（由电流段或段切除短路，电流段随即返回）；在电流、段或断路器拒动时，电流段的延时才能够“走到头”，此时才发跳闸命令，故称为“后备保护”。,44/63,段的后备作用： 1）近后备同一地点电流、段拒动的后备 2）远后备下一个变电站的保护和断路器拒动 的后备（防止短路点不切除） 顺便提及： 实际上，还有一种叫做“断路器失灵保护”。,45/63,电流的相互配合关系,46/63,时间的相互配合关系及其管辖范围,47/63,（3）灵敏性校验 最小运行方式，本线路（相邻线路）末端

13、两相短路。 近后备： 远后备： 灵敏系数相互配合：越靠近故障点保护灵敏度应当越高 K sen.1 K sen.2 K sen.3,1,48/63,（4）原理接线 与限时电流速断保护类似，主要区别是：时间继电器的时间整定值不同。（5）评价 简单可靠，动作时限与短路电流的大小无关。 故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护切除故障的时间越长。,49/63,4、阶段式电流保护的配合及应用,50/63,阶段式电流保护的单相原理接线,阶段式电流保护简单、可靠，在 35KV及以下低压配电网络中得到广泛应用。主要缺点：受电网接线及系统运行方式变化的影响较大。,51/63,5、反时限过电流保护（了解）,反时限

14、电流保护：也是一种过电流保护，其动作时限与电流的大小有关。电流越小，动作时限越长；电流越大，动作时限越短。在一定程度上具有阶段式电流保护的功能，可同时满足速动性和选择性要求。 避免动作时间太长！,52/63,反时限过电流保护的时间配合关系,构成一个比较自然的时间配合，最长的时间不至于太长。,53/63,三、电流保护的接线方式, 电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式 三相星形接线与两相星形接线,54/63,1.三相星形接线和两相星形接线的性能比较,（1）相间短路 中性点直接接地电网和非直接接地电网，都能够正确动作，但动作的继电器数目不同。（2）单相接地短路 两相星形接线不能反应中性点直接接地电网的B相接地短路。,