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1、第第 二二 章章 电网的电流保护电网的电流保护1 1第第 2.1 节节 单侧电源网络相间短路的单侧电源网络相间短路的电流保护电流保护2 2一一、继电器继电器 继电器是一种能自动执行继电器是一种能自动执行通、断通、断操作的部件操作的部件（电控开关），当输入量达到一定值时，能使其输（电控开关），当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。出按预先设定的状态发生变化。分类：分类： 结构结构 功能功能 单元件单元件 电磁型电磁型 电流继电器电流继电器 启动继电器启动继电器 感应型感应型 电压继电器电压继电器 度量继电器度量继电器 整流型整流型 功率方向继电器功率方向继电器 时间继电器时间
2、继电器 数字型数字型 阻抗继电器阻抗继电器 信号继电器信号继电器 中间继电器中间继电器 接点闭合接点闭合, 或断开或断开3 3一种电磁型电流继电器工作原理一种电磁型电流继电器工作原理( (也称动合触点也称动合触点) )常开接点常开接点图形符号图形符号4 4一种电磁型电流继电器工作原理一种电磁型电流继电器工作原理( (也称动合触点也称动合触点) )常开接点常开接点通通入入电电流流 电流不大时（如正常的负荷电流），电磁力电流不大时（如正常的负荷电流），电磁力不足以克服弹簧力矩，接点仍然处于不足以克服弹簧力矩，接点仍然处于“断开断开”的的状态。状态。5 5一种电磁型电流继电器工作原理一种电磁型电流继
3、电器工作原理( (也称动合触点也称动合触点) )常开接点常开接点电电流流较较大大后后继电器动作继电器动作 接点闭合（连通）接点闭合（连通）应用于：应用于： 控制电的控制电的“通通”、“断断”。 （如家里的空气开关、遥控电源）（如家里的空气开关、遥控电源）电流较大时（如短路电流），电磁力矩较大电流较大时（如短路电流），电磁力矩较大6 6常闭接点常闭接点( (也称动断触点也称动断触点) )图形符号图形符号一种电磁型电流继电器工作原理一种电磁型电流继电器工作原理图形符号图形符号常开接点常开接点7 7继电器的继电器的继电特性：继电特性： 动作过程动作过程 不动不动“动作电流动作电流”的电磁力矩的电磁力
4、矩 弹簧力矩弹簧力矩 + + 摩擦力矩摩擦力矩8 8继电器的继电器的继电特性：继电特性： 动作过程动作过程“动作电流动作电流”的电磁力矩的电磁力矩 弹簧力矩弹簧力矩 + + 摩擦力矩摩擦力矩 保持动作状态保持动作状态连通连通9 9继电器的继电器的继电特性：继电特性： 动作过程动作过程( (重复一遍重复一遍) )动动作作电电流流“动作电流动作电流”的电磁力矩的电磁力矩 弹簧力矩弹簧力矩 + + 摩擦力矩摩擦力矩一旦动作，则气隙减小一旦动作，则气隙减小电磁力矩增大电磁力矩增大过程急剧过程急剧1010动动作作电电流流返返回回电电流流红色：动作后的返红色：动作后的返回过程回过程“返回电流返回电流”的电
5、磁力矩的电磁力矩+ + 摩擦力矩摩擦力矩 弹簧力矩弹簧力矩继电器的继电器的继电特性：继电特性： 返回过程返回过程1111由图可知：由图可知： 动作电流动作电流 返回电流返回电流继电器的继电器的继电特性：继电特性：动动作作电电流流返返回回电电流流12121 1）动作状态垂直跃变）动作状态垂直跃变明确性明确性（摩擦阻力一旦（摩擦阻力一旦 被克服，就会形成跃变，不会缓变）；被克服，就会形成跃变，不会缓变）；动动作作电电流流返返回回电电流流2 2） 稳定性稳定性 （需克服阻力，也避免弹跳）（需克服阻力，也避免弹跳）继电器的继电器的继电特性：继电特性：动作、返回都十分动作、返回都十分干脆，如右图。干脆，
6、如右图。13132 2） 稳定性稳定性 （需克服阻力，也避免弹跳）（需克服阻力，也避免弹跳）电流波动时，会弹跳电流波动时，会弹跳不会弹跳不会弹跳1414 欠量型继电器（反应于测量量的减小而动作）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）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：继电器的表示方法：常开接点常开接点常闭接点常闭接点示意图示意图接点符号接点符号名称名称“常常”是指是指不带电的状态不带电的状态，而不是，而不是“正常状正常状态态”1515 电压继电器的工作原理与此类似。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
7、看：除了内部设计不同以外，从线圈来看：导线细、匝数多。导线细、匝数多。 输入阻抗大，并联接入。输入阻抗大，并联接入。 控制继电器（非量测）的特性和工作区域：控制继电器（非量测）的特性和工作区域：无压无压工作区工作区有压有压工作区工作区非工作区非工作区1616二、单侧电源网络相间短路的电流保护二、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）（本节主要针对小电流接地系统） 小电流接地系统小电流接地系统： 在该电压等级中，所有变压器的在该电压等级中，所有变压器的中性点均不接地中性点均不接地。1717二、单侧电源网络相间短路的电流保护二、单侧电源网络相间短路的电流保护 （本节主要针对
8、小电流接地系统）（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，不会烧坏设发生单相接地时，几乎没有短路电流，不会烧坏设备，所以备，所以, ,还可以运行还可以运行 12 小时小时供电可靠性高，供电可靠性高，但是，非故障相电压升高为但是，非故障相电压升高为1.732倍，故倍，故, ,绝缘要求高。绝缘要求高。 随着电压等级的提高，绝缘的投资会急剧增加。随着电压等级的提高，绝缘的投资会急剧增加。 在我国，主要用在在我国，主要用在1066kV的配电系统。的配电系统。1818大电流接地系统：大电流接地系统：在该电压等级中，部分或所有变在该电压等级中，部分或所有变 压器的中性点直接接地。压
9、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优点：绝缘要求低，绝缘的投资相对于小电流接地 系统要低。系统要低。缺点：发生单相接地故障时，会产生很大的短路电缺点：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。流，会损坏设备等。 （主要用在（主要用在110kV及以上的电压等级中）及以上的电压等级中）1919小电阻接地系统小电阻接地系统2020单侧电源网络相间短路时电流量特征单侧电源网络相间短路时电流量特征问题：问题：如果变电站如果变电站 B、C、D 还有其他负荷或者引还有其他负荷或者引 出线时（这是一般的情况），怎么办？出线时（这是一般的情况），怎么办？负荷端对短路
10、电流计算的影响较小负荷端对短路电流计算的影响较小, ,可以忽略。可以忽略。形意图形意图2121 在在故障点位置故障点位置确定和确定和故障类型故障类型确定的情况下，短路确定的情况下，短路电流电流 Ik 仅与系统等值阻抗仅与系统等值阻抗 Zs 有关。有关。（对于小电流接地系统，（对于小电流接地系统， 只需要讨论这只需要讨论这2种短路）种短路）2222 1 1）在某一地点发生三相短路时，如果流过保护安）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：装处的电流为最大，则称此时的运行方式为：最大方最大方式式。2323 2 2）在相同地点发生相同类型的短路时，如果流过）在
11、相同地点发生相同类型的短路时，如果流过保护安装处的电流为最小，则称此时的运行方式为：保护安装处的电流为最小，则称此时的运行方式为：最小方式最小方式。 1 1）在某一地点发生三相短路时，如果流过保护安）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：装处的电流为最大，则称此时的运行方式为：最大方最大方式式。2424 短路电流随故障点位置变化的曲线，称为短路电流随故障点位置变化的曲线，称为短路电短路电流变化曲线流变化曲线。 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。置和整定计算。25251 1、电流速断保护（简
12、称：电流、电流速断保护（简称：电流段）段） （1 1）工作原理：反应于短路电流的）工作原理：反应于短路电流的幅值增大幅值增大而而瞬瞬时动作时动作的电流保护（的电流保护（电流大于某个数值时，立即动作电流大于某个数值时，立即动作）。 以保护以保护2 2为例予以说明为例予以说明按照选择性的要求，希望能保护本线路全长。按照选择性的要求，希望能保护本线路全长。26261 1、电流速断保护（简称：电流、电流速断保护（简称：电流段）段） 按照选择性的要求，希望能保护本线路全长。按照选择性的要求，希望能保护本线路全长。 ，因此，保，因此，保护护2 2的电流速断保护按躲过相邻下一条线路出口处的电流速断保护按躲过
13、相邻下一条线路出口处(K(K2 2) )短路时，短路时，可能出现的最大短路电流可能出现的最大短路电流来进行整定。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）（保证选择性和可靠性，牺牲一定的灵敏性，获得速动性） 但是，保护但是，保护2 2无法区分无法区分 K K1 1 点与点与 K K2 2 点的短路点的短路 ( (电流大小几乎一样，两点间的距离很短）电流大小几乎一样，两点间的距离很短） 否则，否则，K K2 2 时，保护时，保护2 2会会误动。误动。2727 问题问题1 1：为什么需要躲过最大短路电流？为什么需要躲过最大短路电流？ 考虑最不利（恶劣）的条件，保证在各考虑最不
14、利（恶劣）的条件，保证在各 种情况下都能够种情况下都能够有选择性有选择性。 问题问题2 2：什么情况下会出现最大短路电流？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。系统最大运行方式，发生三相短路。短路点确定后，短路点确定后，ZA-B 也就确定了。也就确定了。2828符号说明符号说明（或断路器编号（或断路器编号1 1）2929（2 2）整定计算原则）整定计算原则整定计算的三要素：整定计算的三要素： 1 1）整定值；）整定值； 2 2）动作时限；）动作时限； 3 3）灵敏性校验。）灵敏性校验。下面，以保护下面，以保护2 2为例。为例。3030 为了保证选择性，保护为了保证选择
15、性，保护2 2的整定原则为：躲开下一的整定原则为：躲开下一条线路出口处（条线路出口处（K K2 2）的最大短路电流。）的最大短路电流。（2 2）整定计算原则）整定计算原则 为了不必在图中标注短路点的位置，整定原则的为了不必在图中标注短路点的位置，整定原则的公式可以书写为：公式可以书写为：为了叙述简便，将为了叙述简便，将整定原则演变为：整定原则演变为： 躲过线路末端的最大短路电流躲过线路末端的最大短路电流（K K1 1处）。处）。3131（2 2）整定计算原则）整定计算原则保护保护2 2的电流的电流整定原则整定原则：3232（2 2）整定计算原则）整定计算原则2 2号号断路器处的保护整定：断路器
16、处的保护整定：1 1号号断路器处的保护整定：断路器处的保护整定：电流电流段整定方法（或称为原则）归纳为：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！躲过线路末端出现的最大短路电流！（不必标注短路点的位置，即可知道：上图的何处（不必标注短路点的位置，即可知道：上图的何处为短路点）为短路点）3333（2 2）整定计算原则）整定计算原则 由计算式可以推断出，存在如下这些误差（影响由计算式可以推断出，存在如下这些误差（影响 因素）：因素）：1 1）系统和线路参数（）系统和线路参数（ZS 、 ZAB ）的误差；）的误差；2 2）电势的波动；）电势的波动；3 3）上式为工频量，还应当考虑非周期分量、谐波；）上式为工频量，还应当考虑非周期分量、谐波；4 4）“大于大于”而不是而不是“等于等于”，应当有，应当有“一定的裕度一定的裕度” ” 3434可靠系数可靠系数 主要考虑了各种主要考虑了各种影响因素影响因素的相对误差：的相对误差： 1 1）非周期分量、谐波分量；）非周期分量、谐波分量； 2 2）系统和线路参数的误差；）系统和线路参数的误差； 3 3）电动势波动；）电动势波动；
