《继保原理与整定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《继保原理与整定（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、继电保护原理与整定计算长沙理工大学，穆大庆1 概述一、保护的任务*故障时：自动、快速、有选择性地切除故障元件，保证非故障部分恢复正常运行*不正常运行时：自动、及时、有选择地动作于信号、减负荷或跳闸二、对保护的基本要求1、选择性；2、速动性；3、灵敏性；4、可靠性（主保护对快速性要求较高；后备保护对灵敏性要求较高）三、保护基本工作原理1、反应设备一端系统正常运行与故障时基本参数的区别（单端测量）由于无法从测量电气量上来区分本设备末端故障点与相邻设备首端故障点，为了保证选择性，在本设备末端附近保护区的动作必须带延时（不能实现全线速动） 。2、反应设备内部故障与外部故障及正常运行时两端电气量的差别（
2、双端测量或纵联保护）由于可准确区分本设备内部故障点与外部其他设备故障点，可实现全线速动。但不具备远后备作用（不能作其他设备的后备保护） 。2 电网的电流保护和方向性电流保护2-1 单侧电源网络相间短路的三段电流保护（主要用于 35KV 及以下线路）一、电流 I 段保护：瞬时动作的电流保护曲线 max：系统最大运行方式下发生三相短路情况曲线 min：系统最小运行方式下发生两相短路情况（线路上某点的两相短路电流为该点三相短路电流的 倍）321、动作电流整定原则：躲开下条线路出口（始端）短路时流过本保护的最大短路电流（以保证选择性）:I Idz.1 = KkII(3)d.B.max ； I Idz.
3、2 = KkII(3)d.C.max 可靠系数 KkI = 1.21.32、灵敏性校验该保护不能保护本线路全长，故用保护范围来衡量灵敏性max：最大保护范围； min：最小保护范围校验保护范围：（ min / L）100% 15% 20%二、电流 II 段：以较小的动作时限切除本线路全线范围内的故障。1、动作电流的整定保护范围延伸到下条线路，但不超出下条线路电流 I 段保护范围末端(与下条线路电流 I 段配合)。即躲开下条线路短路使下条线路电流 I 段刚刚动作时，流过本保护的最大短路电流。I IIdz.1 = KkIII Idz.2 可靠系数 KkII=1.11.2（考虑到暂态过程已过，比 K
4、kI 稍小）2、动作时限的选择为保证本线路电流 II 段与下条线路电流 I 段保护范围重叠区内发生故障时的动作选择性，动作时限与下条线路电流 I 段配合：t II1 = t I2 + t t 时差t：0.35s0.6s，一般取 0.5s3、灵敏性的校验对于过量保护（反映测量电气量上升而动作的保护）：灵敏系数：K lm = 保 护 的 动 作 参 数短 路 的 故 障 参 数 计 算 值应 保 护 的 区 域 内 金 属 性校验灵敏度时的故障参数计算值：应考虑系统最小运行方式下，被保护线路末端发生两相短路时，流过保护的最小短路电流。对保护 1 的电流 II 段：K lm = 要求：K lm 1.
5、31.5IdzB1.min.)2(若 Klm 不满足要求，可继续延伸保护范围使本线路电流 II 段与下条线路电流 I 段配合：I IIdz.1 = KkIII IIdz.2tII1 = t II2 + t 2t （保证重叠区内故障的动作选择性）三、电流 III 段：一般作为后备保护，灵敏度高但动作时限长。1、动作电流的整定基本整定原则：躲开流过保护的最大负荷电流：I IIIdz If.max 实际整定原则：考虑到外部故障切除后，电压恢复时电动机的自启动过程中，保护要能可靠返回，则要求返回电流：I IIIh Izq.max= KzqIf.max (电动机负荷自启动系数 Kzq1)则：I IIId
6、z = （返回系数 Kh= ）hIKhfzqImax. dzhI动 作 电 流返 回 电 流取可靠系数 KkIII =1.151.25，则：I IIIdz = hfzqIkmax.2、按选择性要求确定电流 III 段动作时限为保证动作选择性，动作时限按阶梯原则整定（前级线路保护动作时限至少比下级线路保护动作时限高一个时差t）tIII1 = maxt III2, t III3, t III4+ t对电流 III 段，当故障越靠近电源端时，此时短路电流 Id 越大,但电流 III 段的动作时限反而越长 缺点则：电流 III 段一般作为后备保护，但在电网的终端可以作为主保护。3、电流 III 段灵敏
7、系数校验(1)、作为本线路主保护或近后备（本线路保护的后备）时按本线路末端最小短路校验：K lm = 要求 1.31.5Idzbmin.)2(2)、作为远后备（下条线路保护的后备）时按下条线路末端最小短路校验：K lm = 要求 1.2Idzxmin.)2(3)、要求各级线路保护之间 Klm 互相配合对同一故障点，越靠近故障点的保护，其 Klm 要求越大：K lm.1下级线路电流 III 段动作电流。对单侧电源辐射网，有 I IIIdz.1 I IIIdz.2 I IIIdz.3 I IIIdz.4 ， 自然满足此条件2-2 电网相间短路的方向性电流保护一、方向性问题的提出对于双侧电源电网E1
8、 单独供电：由保护 1、3、5 起线路保护作用E2 单独供电：由保护 6、4、2 起线路保护作用E1 、E2 同时供电：以 B 母线两侧保护 2,3 为例：假设：电流 I 段：I Idz.3 I Idz.2；电流 III 段：t III3 t III2若 d1 点短路，可满足要求：2 动作，3 不动作；但若出现 d2 点短路，则：2 误动 非选择性动作规定保护正方向：保护安装处母线被保护线路（设备）分析可知：保护正方向故障时，保护可确保选择性，但在保护的反方向发生短路时，可能造成该保护误动作。为防止保护误动作,增设功率方向闭锁元件 GJ(装于可能误动的保护上) 母线 线路（正方向）：GJ 动作
9、启动保护功率方向 线路 母线（反方向）：GJ 不动闭锁保护增设 GJ 后,双侧电源网可以按单侧电源网的三段电流保护进行配合二、功率方向元件 GJ 工作原理 方向元件 GJ 中加入电压 、电流 ：JU&JI当 与 相位差在相位平面上的某个范围时，方向元件动作；JU&I当 与 相位差在相位平面上的另一个范围时，方向元件不动作。GJ 动作边界一般设计为一条直线（半个平面为动作区，另半个平面为非动作区） ，且动作边界可根据故障类型及接线方式任意调整。GJ 动作条件：90 arg + 90 （锐角型）JIU&调内角调 GJ 的动作边界当 超前 的角度 J 时， 垂直于动作边界，位于动作范围的正中央，GJ
10、JU&JI JI动作最灵敏，此时的 J 称为 GJ 的最灵敏角 lm 。因此 lm当线路正向出口附近故障时 0，GJ 拒作，出现电压死区。JU&（由于故障时电流 较大，不存在电流死区）JI三、相间短路方向电流保护中 GJ 的接线方式90接线方式 ： A 相 GJA , JI&AJUBCB 相 GJB: , BA&C 相 GJC: , JICJB由分析可知：(1)在线路正方向各种故障情况下，故障相 GJ 的 J 是在以(-90 d)为中心左右偏离不超过 30的范围内。反方向各种故障情况下故障相 GJ 的 J 与正方向故障情况相反。 d为线路正序阻抗角。(2)对三相短路存在死区（保护安装处正向出口
11、附近） ，但对各种两相短路不存在死区（中包含非故障相电压，其值较大，大于正常相电压）JU&(3)若已知线路阻抗角 d，为降低死区，应尽量使： lm(-90 d)（微机保护一般在内部固定取 lm=-30或取 lm=-45）(4)功率方向元件与电流元件应采用按相启动（相应相的 GJ 与 LJ 相“与” ，再各相之间相“或” ）原则。 （防止反向两相故障时由于非故障相 GJ 的方向不定造成保护误动）(5)只需采用两个方向元件（一般接于 A，C 相）即可反映各种相间短路的正、反方向(6)为了消除方向元件的死区，可采用记忆作用。由于针对相间短路，故障前电压 与0JU&故障后电压 的相位一致，故用故障前的
12、电压 （其值较大）与故障后的电流 比较JU&0JU&I相位来判别方向。 （有些要求不高的低压线路允许方向电流保护存在死区，死区内故障由远后备来保护）2-3 低压电网中反时限电流保护的配合一、反时限保护特性若通过元件的电流 IIIIIdz 时，元件启动，且动作延时 t 随着 I 的增大而减小（反时限）三种反时限特性： 一般反时限特性：t = 1)(4.02Idzk非常反时限特性：t = )(5.3Idzk极端反时限特性：t = 1)(802Idzk任一种反时限特性有两个定值：启动定值 IIIIdz 和反时限系数 k3 种整定方法：*给定启动定值 IIIIdz 和反时限系数 k*给定启动定值 II
13、IIdz 和反时限特性上的一点(I, t)*给定反时限特性上的两点(I 1, t1)、(I 2, t2)二、反时限保护的整定及配合1、反时限保护动作电流整定(1) 躲过最大负荷电流：I IIIdz.1 = Ifh.maxhzqkKKk ：可靠系数，取 1.21.3Kh ：继电器返回系数，机电型一般取 0.85，静态型一般采用 0.90.95Kzq：电动机自启动系数，1.21.5Ifh.max ：线路的最大负荷电流(2)灵敏度要与下条线路的电流 III 段（定时限或反时限）配合：IIIIdz.1 = Kph IIIIdz.2 Kph ：配合系数，取 1.11.22、反时限保护的时限配合(1)反时
14、限特性与反时限特性的时限配合若下条线路无速断：保证下条线路出口短路时，保护 1 比保护 2 动作时限高 t若下条线路有速断：保证下条线路速断保护范围末端 M 短路时，保护 1 比保护 2 动作时限高 t(2)反时限特性与定时限特性的时限配合若下条线路无速断：保证下条线路出口短路时，保护 1 比保护 2 动作时限高 t若下条线路有速断：保证下条线路速断保护范围末端短路时，保护 1 比保护 2 动作时限高 t(3)定时限特性与反时限特性的时限配合保证本线路电流 III 段保护范围末端 M 短路时，保护 1 比保护 2 动作时限高 t3 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护（用于 110
15、kV 及以上中性点直接接地系统中接地故障的主保护或后备保护）（补充内容：电力系统中性点接地方式及运行特点 1、系统中性点接地方式 2、单相接地故障时，不同中性点接地方式的特点 (1)中性点不接地系统 *无短路回路，无 Id，只有经等效对地 C 形成的大容抗回路，故障点只有较小的 IC，允许系统继续运行 12h，保护不需跳闸，因此供电可靠性相对较高。 *故障相对地电压降低，但非故障相对地电压升高（若为金属性接地故障，非故障相对地电压将由正常时的相电压升高为线电压） ，因此对系统中设备的对地绝缘要求高。 (2)中性点直接接地系统 *有短路回路，有很大的 Id，不允许系统继续运行，保护必须立即切除故障，供电可靠性相对较低。 *由于中性点对地电压被钳制为 0，则各相对地电压不会超过相电压（或超过不多） ，因此系统中设备的对地绝缘要求不高。3、不同中性点接地方式的应用特点由于 110kV 以上系统，其设备费用将随着对地绝缘要求的提高而大幅增加，因此我国规定 110kV 以下系统采用中性点非直接接地系统（不接地系统） ；110kV 及以上系统采用中性点直接接地系统（其供电可靠性可通过其他措施来保证，例如采用双回线供电、环网供电等） 。当中性点不接地系统中发生单相接地故障时，若故障点对地电容电流 IC
