3三段电流保护

第三章相间短路的电流保护一、无时限电流速断保护（电流Ⅰ段）二、限时电流速断保护(电流Ⅱ段)三、定时限过电流保护（电流Ⅲ段）四、电流三段保护小结五、电流保护的接线方式一、电流速断保护(电流I段)1.几个基本概念系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。电流速断保护：反应电流增大而瞬时动作的电流保护。最大短路电流：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。最小短路电流：在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小。保护装置的起动值：对应于电流升高而动作的电流保护，使保护装置起动的最小电流值称为保护装置的起动电流，记作IOP。保护装置整定：就是根据对继电保护的基本要求，确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。2.工作原理发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为：lXXEIsxd13min.)(max.lXXEIsxd1223max.)(min.结论：流过保护安装地点的短路电流值随短路点的位置变化，且与系统的运行方式和短路类型有关。3.整定计算动作电流为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即IOPId.d2max=KrelId.B.max结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能保护全线路，其最大和最小保护范围lmax和lmin。保护范围（灵敏度KLm）计算（校验）《规程》规定，在最小运行方式下，速断保护范围的相对值lb%＞（15%~20%）时，为合乎要求，即×100%≥（15~20）%由下图可知其中Xd=X1lmin代入上式整理得=ABblllmin%dsxOPXXEImax.'23)23(1max.'1minsOPxXIEXl)2(1max.'1sOPeXIUX动作时限无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保护固有动作时间，由于动作时间较小可认为t=0s。4.电流速断保护的接线图单相原理接线图原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气联接。展开图展开图以分散形式表示二次设备之间的电气连接。分为交流回路和直流回路。线路中管型避雷器放电时间为0.04~0.06S，在避雷器放电时速断保护不应该动作，为此在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。一方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型避雷器的放电时间，防止误动作。电流速断保护装置为什么要加中间继电器？5.对电流速断保护的评价优点：简单可靠，动作迅速。缺点：（1）不能保护线路全长；（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。（3）在线路较短时，可能无保护范围。特殊情况电流速断可以保护线路全长。在采用线路—变压器组的接线方式的电网中，把线路和变压器可以看成是一个元件。速断保护按躲开变压器低压侧短路出口处d1点短路来整定，可以保护线路的全长。二、限时电流速断保护(电流II段)电流速断保护在许多情况下均能保证选择性，且接线简单，动作迅速可靠。但是电流速断保护不能保护本线路的全长，怎么办？解决办法：增设一套新的保护——限时电流速断保护。限时电流速断保护：按与相邻线路电流速断保护相配合且以较短时限获得选择性的电流保护。1.工作原理（1）限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线路中去。（2）限时电流速断保护的动作带有一定的时限。（3）为了保证速动性，时限应尽量缩短。2.整定计算（1）动作电流动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护的动作电流进行整定：'2''rel''1OPOPIKI(2)动作时限为了保证选择性，限时电流速断保护比下一条线路无时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段△t，即ttt'2''1(3)灵敏度校验Ksen≥1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。（a）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；（b）实际的短路电流小于计算值；（c）电流互感器有负误差，使短路时流入保护起动元件中的电流变小；（d）继电器的实际起动值可能有正误差，使IOP.r变大；(e)考虑一定裕度。5.1'')2(minOPdsenIIK思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？（1）与下一条线路的限时电流速断相配合(2)动作时限比下一条线路时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段△t，即ttt''''下一线本3.限时电流速断保护的接线图（１）单相原理接线展开图4.对限时电流速断保护的评价优点：限时电流速断保护结构简单，动作可靠，能保护本条线路全长。缺点：不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护。三、定时限过电流保护（电流III段）定时限过电流保护定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无关。思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路一部分，限时电流速断能保护本线路全长，但不能做为相邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？1.工作原理反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。2.整定计算（1）动作电流按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定：max.Lress'''rel'''IKKKIOP（２）灵敏度校验近后备远后备5.1'''.min.(senOPdIIK本末近）2.1'''.min.(senOPdIIK下一末远）ttt''''''21（3）时间整定为保证保护动作的选择性，过电流保护动作延时是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保护动作延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的动作时间长一个时限阶段△t:3.接线图电流Ⅲ段保护的原理接线、展开图与电流Ⅱ段保护相同。4.对定时限过电流保护的评价优点：结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。不仅能作本线路的近后备（有时作为主保护），而且能作为下一条线路的远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保护。缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时限越大，对靠电源端的故障不能快速切除。四、电流三段保护小结电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下一段相邻线路的后备保护。1.三段式电流保护：由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护。思考：是不是所有的线路都要装设三段式电流保护？什么情况下过电流保护作为主保护？什么情况下可采用两段组成一套保护？2.电流三段式保护的保护特性及时限特性3.电流三段式保护接线图（1）单相原理接线图（2）展开图。优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于35千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中才有选择性。4、三段式电流保护的评价例如下图所示网络，试对保护1进行电流速断，限时电流速断和定时限过电流保护整定计算（起动电流，动作时限和灵敏系数），并画出时限特性曲线。（计算电压取115KV）。解：1、对保护1进行电流速断保护的整定计算（1）起动电流=1.33780=4914(A)取1.3)3(max'rel'1opBdIKI（2）灵敏度校验：ABsedBXXUImax.)3(min3ABdBesXIUX)(minmax.3376430035503101153..=12.5(km)minL)(max.'sdzeXIUX2110%100%minABblll=41.67%15%符合要求（3）动作时限：电流速断保护动作时限近似为零，即t=0s2、限时电流速断保护的整定计算（1）起动电流：=1.21.31250=1950(A)'2op''rel''1opIKI)3(max'rel'2opCdIKI)3(max'rel''rel''1opCdIKKI（2）灵敏度校验：=1.581.5符合要求1950355023（3）动作时限sttt5021.'''''op)2(minsenIIKBd3.定时限电流保护整定计算（1）起动电流：=794.12(A)(2)灵敏度校验：近后备保护：=3.871.5符合要求max.Lress'''rel'''opIKKKI'''op)2(minsenIIKBd远后备保护：=1.261.2符合要求(3)动作时限：stttt241''''''op)2(minsenIIKCd时限特性曲线五、电流保护的接线方式1.相间短路电流保护的主要接线形式2.各种接线方式在不同故障时的性能分析3.各种接线方式的应用范围电流保护的接线方式：指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的联系方式。1.相间短路电流保护的主要接线形式(1)三相星形接线(2)两相星形接线三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但B相发生单相短路时，保护装置不会动作。（3）两相电流差接线三相短路时流过继电器电流是倍的短路电流；AB两相短路:Ir=Ia3AC两相短路时流过继电器电流是倍的短路电流；AB或CB两相短路时流过继电器电流是倍的短路电流。21Ir=caII三相短路:Ir=Ia3CB两相短路:Ir=IcAC两相短路:Ir=2Ia故对两相电流差接线方式，在对称运行或三相短路时，Kcon=；3接线系数Kcon：流过继电器的电流与电流互感器二次侧短路电流之比，数值为在AC两相短路时，Kcon=2；在AB或BC两相短路时，Kcon=1。对于三相和两相星形接线方式任何短路型式Kcon=1.2TAKAconIIK2.各种接线方式在不同故障时的性能分析（1）中性点直接接地或非直接接地电网中的各种相间短路前述三种接线方式均能反应这些故障。（2）中性点非直接接地电网中的两点接地短路在中性点非直接接地电网中，某点发生两点接地故障，希望只切除一个故障点。①串联线路上两点接地情况②放射性线路上两点接地情况①串联线路上两点接地情况如下图所示，在dA点和dB点发生接地短路。若保护1和保护2均采用三相星形接线时，100%地只切除线路故障。如采用两相星形接线，只能有2/3的机会有选择地切除后面的一条线路。②放射性线路上两点接地情况如下图所示，在dA、dB点发生接地短路时：如采用三相星形接线时，两套保护均将起动。如采用两相星形接线，则有2/3的机会只切除任一线路。因此，在放射性的线路中，两相星形比三相星形应用较广。（3）对Y，d11接线变压器后面的两相短路当△侧发生AB两相短路时，分析该侧电流相量图和Y侧电流相量图。结论:三相星形接线比两相星形接线灵敏系数增大一倍。A2△IB1△IB△IB2△I△A1IC2△II△AI△C1C1YIIYAIYCIYC2=IYBIYA2=IYA1IYB2IYB1过电流保护接于降压变压器的高压侧（Y侧）以作为低压侧（△侧）线路故障的后备保护时，不同接线形式的保护有其不同的特点。（a）采用三相星形接线时，则B相上继电器中的电流较其它两相大一倍。因此灵敏系数增大一倍。（b）采用两相星形接线时，使B相的电流遗失，不能使保护的灵敏度得到充分提高。故在两相星形接线的中线上再接入一个继电器，从而提高了这个继电器的灵敏度。（c）采用两相电流差接线时，流入继电器的电流为零，保护不动作。因此，这种接线方式不能用来保护变压器。3.各种接线方式的应用范围(1)三相星形接线方式能反应各种类型的故障，用在中性点直接接地电网中，作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地。(2)两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类型的相间短路。主