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1、第二章 电网的电流保护,中国石油大学 信控学院主讲老师 张丽霞,教材：电力系统继电保护 作者：张保会 尹项根,第二章 电网的电流保护,2.1单侧电源网络相间短路时电流量值特征,2.1.1 继电器测量元件,Mdc,Mth,Mm,动作电流：能使继电器动作的最小电流值，记作Iop,返回电流：能使继电器返回（原位）的最大电流值Ire,2.1.2单侧电源网络相间短路时电流量值特征,目前，我国电力系统主要的电压等级： 500kV, 330kV, 220kV, 110kV, 66kV, 35kV, 10kV, 6kV, 380/220V。,最大运行方式下三相短路,最小运行方式下两相短路,2.1.3 电流速断
2、保护,对于仅反应于电流幅值增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。它是三段式电流保护的第一段,1电流速断保护动作电流的整的整定,1电流速断保护动作电流的整的整定,保护范围,注意：保护范围可能为0,动作时间,保护本身没有延时， 电流继电器延时一般小于10ms；保护出口中间继电器延时60-80ms， 一方面延时动作可以躲过线路中避雷器的放电时间40-60ms，另一方面扩大触电容量和数量。可见，并不是瞬间完成的，有一定的延时。,构成,结论,仅靠动作电流值来保证其选择性，保护范围直接受到运行方式变化的影响，一般不能保护线路全长（当线路末端为线路-变压器单元时可以保护全长）；需要根据具体场合选择，一般
3、适用于长线路。 能无延时地（相对而言）保护本线路的一部分（不是一个完整的电流保护）。,2.1.4限时电流速断保护,定义：是带时限动作的保护，用来切除本线路上速断保护范围之外的故障，且作为速断保护的后备保护。 要求： 任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性； 在满足要求的前提下，可以带一定时间延时，但力求动作时限最小； 在下级线路发生短路时，保证下级保护优先切除故障，满足选择性要求。,1 启动电流的整定,2 动作时限的选择,应比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时间阶梯t,t通常取0.5S,3 灵敏性校验,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,限时电流速断动作
4、时限的配合关系,4 限时电流速断保护的构成（图 1）,限时电流速断保护的构成（图 2）,小结,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，兼作第段的后备保护。,一句话：限时电流速断保护作为本线路首段的近后备、本线路末端的主保护、相邻下一线路首端的远后备。,2.1.5 （定时限 ）过电流保护,过电流保护是指启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路保护的远后备保护,1 启动电流计算,动作电流: 躲最大负
5、荷电流 在外部故障切除后，电动机自启动时，应可靠返回。,2 动作时限的选择,按阶梯原则选择,3 灵敏性的校验,（1）作为近后备时,3 灵敏性的校验,（1）作为远后备时,在各个灵敏度系数之间，要求灵敏系数互相配合,过电流保护的构成,流入保护继电器的电流与电流互感器的二次电流的比值，称为接线系数,两种接线方式在各种故障时的性能分析,1、对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映；只是动作继电器的个数不同。2、中性点直接接地系统的单相接地短路，三相 星形可反应各种接地故障，两相（AC）星形 不能反映B相接地故障3、在小接地电流系统中，发生异地两点接地 时，一般只要求切除一个接地点，而允许带一 个接地点
6、继续运行一段时间。,停电通知,结论（换一种说法）： 当在Y/变压器的侧发生两相短路时：滞后相电流是其它两相电流的两倍并与它们反相位。 当在Y/ 变压器的Y侧发生两相短路时：超前相电流是其它两相电流的两倍，并与它们反相位。（作业：推导此结果） 当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线路故障的后备保护，采用两相星形接线时的灵敏度比三相星形接线时降低一半,两相三继电器接线方式,5 两种接线方式的应用,（1）三相星形接线：主要用于发电机、变压器的后备保护，采用电流保护作为大电流接地系统的保护（要求较高的可靠性和灵敏性）；也用于中性点直接接地系统中，作为相间短路和单相接地短路的保护（但不常见）。
7、（2）两相星形接线：中性点不接地电网或经高阻接地电网中，用于相间短路保护；（注：所有线路上的保护装置应安装在相同的两相上：A、C相）。,三段式电流保护的接线图举例,2.1.8 对电流保护的评价,1、选择性： 在单测电源辐射网中，有较好的选择性， 但在多电源或单电源环网等复杂网络中可能无法保证选择性。 2、灵敏性： 受运行方式的影响大，往往满足不了要求。电流保护的缺点 例：第段：运行方式变化较大且线路较短，可能使保护范围为零； 第段：长线路重负荷（IL增大，Id减小），灵敏性不满足要求。 3、速动性： 一般情况下可以满足快速切除故障的要求（第、段满足）； 第段越靠近电源，t越长缺点 4、可靠性：
8、 线路越简单，可靠性越高优点,2.2 双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护,主要内容,1、问题的提出及解决办法 2、功率方向继电器 3、相间短路功率方向继电器接线方式 4、方向性电流保护整定计算特点 5、对方向性电流保护的评价,1、问题的提出及解决办法,（2）原因分析,（3）解决方法,2、功率方向继电器,（1）基本原理,（2）功率方向继电器的动作方程,（2）功率方向继电器的动作方程,(二)功率方向继电器的动作区,LG-11整流型功率方向继电器,LG-11、LG-12小常识,LG-11、LG-12小常识,动作时间：对于LG-11型，在灵敏角下，电压由额定突然降4倍最小动作电压，电流同时由0升至
9、额定电流时，动作时间不大于30mS；对于LG-12型，在灵敏角下，同时突然加入额定电流和4倍最小动作电压时，动作时间不大于40ms。 记忆时间：对于LG-11型，当模拟保护出口处短路在灵敏角下，突然增加额定电流至10倍额定电流，电压自100V同时突然降到0的情况下，继电器应可靠动作，其极化继电器动作保持时间不小于50ms,按相启动,注意电流线圈和电压线圈的极性,分析正方向远方两相短路,（二）限时电流速断保护的整定计算,（二）限时电流速断保护的整定计算,（二）限时电流速断保护的整定计算,（二）限时电流速断保护的整定计算,5、对方向性电流保护的评价,直接接地：110kV及以上电网不接地：36kV单
10、相接地电流30A3560kV单相接地电流10A非直接接地：其他情况,序网电流电压分布特点：,正序电压距故障点越近，电压越低；距电源越近，电压越高。 负序、零序距故障点越近，电压越高。 各序分量经变压器后的相位变化： Y0：正序分量逆时针转300；负序分量顺时针转300；侧无零序流出。 Y0：正序分量顺时针转300；负序分量逆时针转300；侧无零序流出；Y0侧无零序流出。,线路L-4和变压器T-4包含在正（负）序网络中，但是变压器T-4中性点未接地，不能流通零序电流，所以他们不包括在零序网络中 相反，线路L-3和变压器T-3因为空载不能流通正（负）序电流而不包括在正（负）序网络中，但因变压器T-
11、3中性点接地。故L-3和T-3能够流通零序电流，所以他们包含在零序网络中,对称分量法的基本原理,注意： 正常运行和电网相间短路时，由于电压互感器的误差以及三相系统对地不完全平衡，在开口三角形侧也可能有数值不大的电压输出，此电压称为不平衡电压，以UUnb表示。 当系统中存在有三次谐波分量时，一般三相中的三次谐波电压是同相位的，在零序电压过滤器的输出端也有三次谐波电压输出。对反应于零序电压而动作的保护装置，应该考虑躲开它们的影响。,2.3.3 零序电流速断保护 （I）段,G,=0,发电机出线端的零序电流（图）,在故障线路上（图）,中性点不接地系统发生单相接地后零序分量分布的特点：,5.中性点不接地
12、电网中单相接地的保护,(2)零序电流保护利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特点来实现有选择性地发出信号或动作于跳闸。,5.中性点不接地电网中单相接地的保护,(2)零序电流保护利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特点来实现有选择性地发出信号或动作于跳闸。,5.中性点不接地电网中单相接地的保护,(2)零序电流保护利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特点来实现有选择性地发出信号或动作于跳闸。,5.中性点不接地电网中单相接地的保护,(3)零序功率方向保护,利用故障线路与非故障线路零序功率方向相反的特点来实现有选择性的保护 。用于零序电流保护不满足要求和接线复杂的网络中。,在各级电压网络中，当全
13、系统的电容电流超过下列数值时，即应装设消弧线圈： 36kV电网30A； lOkV电网20A； 2266kV电网10A。,采用过补偿后，通过故障线路保护安装处的电流为补偿以后的感性电流。其方向是由母线流向线路，与非故障线路的方向一样。它的数值也和非故障线路容性电流差不多。因此前述的零序电流保护和零序功率方向保护均不能采用。 目前消弧线圈接地电网的单相接地保护方式主要还有有下列几种：,(2)利用破坏补偿的方法。在发生接地故障后，利用出现的U0的特点，短时将消弧线圈切除，这样可以根据不接地系统所采用的方式实现有选择的保护。待保护动作后，再将消弧线圈投入 (3)短时投入有效电阻的方法。发生单相接地时，在中性点与地之间投入一个有效电阻，使在接地点产生一有效分量电流，再利用余弦型功率方向继电器进行选择故障线路。经一定延时后再把电阻切除。此外，还有反映5次谐波电流的接地保护和反映暂态零序电流首半波的接地保护到目前为止，中性点经消弧线圈接地系统的单相接地保护，还没有令人满意的保护方案。,返回,
