电网电流保护2122

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1、第二章 电网的电流保护,第一节 单侧电源网络相间短路 的电流保护,继电器是一种能自动执行断续控制的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变化，如触点打开、闭合或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现“通”、“断”控制的作用。,2.1.1 继电器,1. 继电器的分类和要求,按照动作原理可分为：,按照反应的物理量可分为：,按照作用可分为：,电磁型 感应型 整流型 电子型 数字型,电流继电器 电压继电器 功率方向继电器 阻抗继电器 频率继电器 瓦斯（气体）继电器,起动继电器 量度继电器 时间继电器 中间继电器 信号继电器 出口继电器,2. 过电流继电器,过电流继电器是

2、实现电流保护的基本元件，也是反映于一个电气量而动作的简单继电器的典型，它是一个量度继电器。,量度继电器,过量继电器,欠量继电器,过电流继电器 过电压继电器 高周波继电器,低电压继电器 阻抗继电器 低周波继电器,反映故障参数增大而动作,电磁型过电流继电器结构,电磁型过电流继电器,由此可知:,继电器根本不动作,继电器能够突然迅速地动作闭合其触点.,继电器又能突然地返回原位,触点重新打开.,继电特性图,无论起动和返回,继电器的动作都是明确干脆的,它不可能停留在某一个中间位置,这种特性称为“继电特性”.,返回电流与起动电流的比值称为继电器的返回系数,由于剩余转矩以及摩擦转矩的影响,Kre恒小于1,一般

3、要求Kre=0.850.9,Kre=0.850.9,晶体管型过电流继电器,R1,UR1,IJ,I2,D1D4,C1,C2,R2,R3,R4,R5,R6,R8,R7,R9,D5,D6,T1,T2,W,0V,+E1,UC2,+,-,UR3,a,b,I1,I2,Ib1,Ib2,ID5,2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流量值特征,1,2,A,B,C,D,2,1,I,l,正常运行时，各条线路中流过所供的负荷电流，越是靠近电源侧的线路，流过的电流越大。负荷电流的大小，取决于用户负荷接入的多少，当用户的负荷同时都接入时，流过线路的是最大负荷电流。,功率因数角一般小于300,根据电力系统短路分析,当电源电

4、势一定时,短路电流的大小决定于短路点和电源之间的总阻抗 , 三相短路电流可表示为:,系统等效电源的相电势,短路点到保护安装处的阻抗,保护安装处至系统的等效阻抗,在一定的系统运行方式下, 和 等于常数,可经计算绘出 的变化曲线.,当系统运行方式及故障类型改变时,Ik均将随之变化.,2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流量值特征,1,2,k1,A,B,C,D,k2,k3,k4,3,2,1,I,l,随整个电力系统开机方式、保护安装处到电源之间电网的网络拓扑、负荷水平的变化， Zk和Zs都会变化，造成短路电流的变化。随短路点距离保护安装处远近的变化和短路类型的不同，Zk和Zs的值不同，短路电流也不同。

5、,对每一套保护装置来讲,通过该保护装置的短 路电流为最大(保护安装处到系统等效电源之间的系统 等效阻抗最小,即Zs=Zs.min)的方式,称为系统最大 运行方式,而短路电流为最小(系统等值阻抗Zs最大,即Zs=Zs.max)的方式,则称为系统最小运行方式.,在最大运行方式下,三相短路时,通过保护装置的短路 电流为最大,而在最小运行方式下,两相短路时,则短路 电流为最小.(电流保护一般用于35kV以下配电网中.在35kV和 10kV以下的低压线路中,采用中性点不接地方式,所以当单相接地, 系统影响不大.),系统运行方式 变化举例,开机方式,网络拓扑,A,C,B,D,1,2,Ik,:最大运行方式下

6、三相短路,:最小运行方式下二相短路,短路点的位置不同,流经保护2的短路电流也不同 运行方式不同,同一地点发生短路时的短路电流也不同 故障类型不同,同一地点发生短路时的短路电流也不同,综上分析：,流过保护安装处短路电流的大小与以下因素紧密相关：,1. 电力系统运行方式（Zs）的变化； 2. 电力系统正常运行状态（E）的变化； 3. 不同的短路类型； 4. 随短路点距等值电源的距离变化，短路电流连续变化，越远电流越小，并且在本线路末端和下级线路出口短路，短路电流没有差别。,2.1.3 电流速断保护,电流速断保护装置,概念: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,假设在每条线路上

7、均装有电流速断保护,则当线路AB上发生故障时,希望保护2能瞬时动作,而当线路BC上故障时,希望保护1能瞬时动作,并且它们的保护范围最好能达到本线路全长的100%.,以保护2为例,当本线路末端k1点发生故障时希望保护 2能够瞬时动作切除故障.而当相邻线路BC的始端k2点 短路时,按选择性的要求,速断保护2不应动作,而应由速 断保护1动作切除.但实际上,k1点和k2点短路时从保护安 装2处看所流过的短路电流的数值几乎一样.因此,希望k1 点短路时速断保护2能动作,而k2点短路时速断保护2又 不动作的要求就不可能同时得到满足.,解决方法,优先保证动作的选择性.即从保护装置起动参数的整定上保证下一线路

8、出口处短路时不动作(继保中称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定),采用无选择性的速断保护,而以自动重合闸来纠正这种无选择性动作.,牺牲灵敏性 保选择性,牺牲选择性 保灵敏性,A,C,B,D,1,2,对反应电流升高而动作的电流速断保护而言,能使该保护装置起动的最小电流值称为保护装置的整定电流.以Iset表示.,保护装置的起动值 Iset 是用电力系统一次侧的参数表示的.,显然必须当实际的短路电流 保护装置才能起动.,它所表示的意义是:当在被保护线路的一次侧电流达到这个数值时,安装在该处的保护装置就能够起动.,四性中选择性是第一位的.为保选择性,对保护1,Iset.1须整定得大于k4短路时,可

9、能出现的最大短路电流.（保选择性）,A,C,B,D,k3,k4,1,2,引入可靠系数:Krel=1.21.3, 则有:,因此,有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长.,选择性:只要大于Iset,故障肯定在被保护范围以内,保护装置一定动作,以外不动作. 速动性:t=0,速度非常快(由于继电器闭合,跳闸线圈的熄弧时间,其固有延时1030ms) 灵敏性:15%的范围内,具有灵敏性.一般整定值选好后,再来校验灵敏性. 可靠性:只要大于Iset,肯定动作,小于Iset不动作.,评价,优点:非常简单,动作速度快 不足:保护范围太小(15%),受故障类别,运行方式影响大,不能单独作为主保护. 在系统(辐

10、射型网络)末梢线路,电流速断满足“四性”,单相原理接线,Isel.2=Krel.Ik.B.max,A,B,Ik,1,2,保护范围校验,A,C,B,1,2,Ik,N,M,Iset.1,在最大运行方式的最小保护范围为:最大运行方式下两相短路M点短路电流等于Iset.1,在M点发生三相短路时:,在M点发生二相短路时,M点为最大运行方式下的最小保护范围未端.,I(2)k.max,I(2)k.min,在最小运行方式的最小保护范围为：最小运行方式下两相短路N点短路电流等于Iset.1,在N点发生三相短路时:,在N点发生二相短路时,N点为最小运行方式下的最小保护范围未端.,要求:,概念:有选择性的电流速断不

11、能保护本线路的全长,增加一级保护,用来切除本线路上速断范围以外的故障,同时也能作为速断保护的后备，这就是限时速断保护。,2.1.4 限时速断保护,延时一段时间,启动继电器动作,1.原理:由于要求限时速断必须保护本线路的全长,因 此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去.这样,当 下一条线路出口处发生短路时,它就要起动,满足不了选择性.为了保证动作的选择性,就必须使保护的动作带有一定的时限,为使这一时限尽量缩短,一般首先考虑使它的保护范围不超出下一条线路速断保护的范围,而动作的时限则比下一条线路的速断保护延时一个时间阶段rt.,主保护的定义,2. 整定,A,C,B,2,Ik,Iset.2,Ise

12、t.2,Iset.1,1,保护1,速断保护起动电流Iset.1 ,从B至M为保护1电流速断的保护范围,保护2的限时速断不应超出Iset.1,因此,保护2限时速断的起动电流应整定为:Iset.2Iset.1,引入可靠系数:Krel,Iset.2=KrelIset.1,Krel=1.11.2,(短路电流中的非周期分量已经减少),I(3)k.max,保护2限时速断范围,保护2电流速断范围,保护1电流速断范围,A,C,B,2,Ik,Iset.2,M,Iset.2,Iset.1,1,I(3)k.max,限时速断,电流速断,当线路B-C的k2点故障时，保护1处的电流速断和限时速断以及保护2处的限时速断均启

13、动，这时由保护1的电流速断以t1的时间切除k2点故障，在k2点故障切除短路电流消失后，保护1和保护2的限时速断自动返回。,线路A-B末端k1点故障时，只有保护处2的限时速断启动，其以t2=t1+t的时间切除k1点故障。,当线路B-C的k3点故障时,哪些保护启动？由哪个保护动作切除故障呢？,动作时限选择,从速动性讲, t越小越好,为保证选择性, t又不能太少,通常t=0.350.6s.多取t=0.5s,t=tQF.1+tt.1+tt.2+tg.2+ty,t,tQF.1:包括故障线路断路器的跳闸时间、灭弧时间,tt.1 :故障线路保护1中时间继电器的实际动作时间比整定时间大的正误差,tt.2 :保

14、护2中时间继电器可能比预定时间提早动作的负误差,tg.2 :保护2中的测量元件（电流继电器）在外部故障切除后， 由于惯性的影响而不能立即返回的延时,ty :考虑一定的裕度,当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护后,它们的联合工作就可以保证本线路范围内的故障都能够在0.5s的时间内予于切除,能够满足速动性的要求,具有这种性能的保护称为该线路的“主保护”.,可见:,限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力，用灵敏系数Ksen来衡量。,灵敏性校验,对于反应数值上升而动作的过量保护装置，灵敏系数Ksen定义,对保护2限时速断，应采用系统最小运行方式下线路AB末端发生两相短路时的短路电流作为故障参数的计算值，设此电流为I(2)k.B.min，则：,要求 Ksen1.31.5,单相原理接线,灵敏性不满足怎么办?,若不满足Ksen1.31.5 则:Iset.2 KrelIset.1,t2= t1+t,限时速断的单相原理接线图,TQ,t,+,+,信号,TA,2KA,2KT,2KS,-,经t时间后时间继电器2KT动作，触点闭合.,当电流达到整定值后电流继电器2KA动作，触点闭合。,保护用直流经其触点加入时间继电器2KT绕组，启动时间继电器2KT,