21电网的电流保护

编写教师李志新编写日期2019.3.1授课顺序3、4、5、6、授课日期2019.3.7授课班级发电091JS课题2.1单侧电源网络相间短路的电流保护目的要求掌握单侧电源网络相间短路的电流保护的基本原理重点及难点重点：三段保护及其配合关系；接线方式难点：速断及限时电流速断保护课堂提问及布置作业提问：各段的保护范围及配合时限？作业：P622.1～2.10时间分配组织教学12分钟复习旧课12分钟讲授新课480分钟巩固新课20分钟布置作业12分钟组长审核签字审核日期《继电保护》教案2电网的电流保护第一节单测电源网络相间短路的电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护第三节大电流接地系统的零序电流保护第四节小电流接地系统的接地保护2.1单侧电源网络相间短路的电流保护电流速断保护（Ⅰ段）电流保护限时电流速断保护（Ⅱ段）过电流保护（Ⅲ段）电流继电器2.1.1反应单一电气量的继电器继电器是一种能根据输入信号自动实现对被控电路进行“通”、“断”控制作用的电器元件。---“自动开关”组成：反应机构（输入部分）、执行机构（输出部分）、中间机构（比较部分）电流继电器是实现电流保护的基本原件。电流继电器是反应于一个电气量而动作的简单继电器的典型。电流继电器在电流保护中用作测量和启动元件，它是反应电流超过一定整定值而动作的继电器。电流继电器按照电流工作原理可分为电磁型（最早）、晶体管型、集成电路型等。随着继电保护的发展，现在继电保护已经广泛使用了微机保护。1.电磁型继电器：基本构成：绕组、铁心、触点按基本结构形式，可分为：螺线管线圈式吸引衔铁式转动舌片式绕组通以一定电流，以电流的大小建立磁场。绕组中心为铁心，铁心中产生相应的磁场，这个磁场与电流大小有关，电流越大，磁场越强，由此产生的磁力也就越大，对应的触点部分可以动作。电磁力矩—动作力矩弹簧力---反向制动1）继电器动作条件：为使继电器动作，必须增大电流，通过增大电流来增大电磁，当电磁力矩大于弹簧的作用力及摩擦力矩之和时，保护动作。动作电流：使继电器动作的最小电流值称为继电器的动作电流（启动电流）。2）继电器的返回条件：继电器动作后，当电流减小时，继电器在弹簧的作用下将返回。为使继电器返回，弹簧的作用力矩必须大于电磁力矩及摩擦力矩之和。返回电流：使继电器返回原位的电流值。返回系数：返回电流和动作电流的比值。reIreK9.085.0oprereIIK3）继电特性：无论动作或返回，继电器从起始位置到终止位置是突发性的，他不可能停留在某一中间位置。返回系数：辅助继电器时间继电器KT作用：用来建立保护装置的动作时限。（延时）中间继电器KM作用：用以同时接通或断开几条独立回路和用以代替小容量触点或者带有不大延时时来满足保护的需要。电磁型信号继电器KS作用：用以在保护动作时，发出灯光和音响信号，并对保护装置的动作起记忆作用，以便分析保护装置动作情况和电力系统故障性质。2.1.2无时限电流速断保护1）电力系统运行方式的变化最大运行方式：短路电流最大，等值阻抗最小；最小运行方式：短路电流最小，等值阻抗最大。2）不同的短路类型（Kφ）一、短路电流的大小与下列因素有关：3）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，电流没有差别。最大三相短路电流：lXXElmSin.3max.kI最小两相短路电流：lXXElSmmax.2in.k23I电源等值相电势----E最小等值电抗从保护安装点到电源的----in.mSX值输电线路单位长度阻抗----lX的距离短路点到保护安装地点----l最大短路电流：最大运行方式下的三相短路电流。最小短路电流：最小运行方式下的两相短路电流。2）保护装置的启动值对应电流升高而动作的电流保护而言，使保护装置启动的最小电流值，称为保护装置的启动电流。保护装置的起动电流值一般用电力系统一次侧参数来表示。也就是说当一次侧的短路电流达到这个数值时，安装在该处的保护装置就能够启动。2.保护装置的整定1）保护装置的整定根据继电保护的基本要求，确定保护装置的启动值、灵敏性、动作时限等过程。对整定值的计算通常指电力系统一次侧参数。继电器的启动值，它指电力系统二次侧的参数值，因为继电器接在电流互感器、电压互感器的二次侧。二、电流速断保护工作原理及整定计算仅反映电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护，称为电流速断保护。1、工作原理以保护1为例：1）A—B线路k1点故障2）B—C相邻线路k2点故障；存在问题：k1点与k2点短路电流相同，保护2无法识别；解决方法：①、按躲开下一线路出口最大短路电流来整定（常用）；②、用重合闸来纠正（特例）2、整定计算1）动作电流Iop：为保证选择性，动作电流必须大于线路末端的最大短路电流，即3maxopIkrelIK3maxopIkI整定原则：保护装置的动作电流应按躲开下一条线路出口处通过保护的最大短路电流（最大运行方式下的三相短路电流）来进行整定，也就是躲过本线路末端的最大短路电流来整定。从而保证了k2点发生任何短路时，保护2都不动作。2）动作时限瞬时动作，动作时限为零。可靠系数一般取1.2-1.3的原因：计算最大短路电流时，采用了很多理想条件，忽略了很多因素的影响，是短路电流可能不准确，有误差。保护装置本身的误差。一定的裕度。3.12.1relK可靠系数：3）灵敏性校验用保护范围的大小来衡量。通常用线路全长的百分数来表示。计算方法：最大运行方式下保护末端发生三相短路时的短路电流与动作电流相等。一般要求≥50%。最大运行方式下三相短路时保护范围最大为lmax。计算方法：最小运行方式下保护末端发生两相短路时的短路电流与动作电流相等。一般要求≥15%。最小运行方式下两相短路时保护范围最小为lmin。三原理接线图及其特点信号继电器辅助触点1.单相原理接线图电流继电器直接反映线路上电流的大小。中间继电器1）增大接点容量2）增大装置动作时间1、交流、直流回路分开画2、先交流，后直流3、从上向下，从左向右4、先线圈，后接点5、信号回路、合闸回路单独画6、展开图的右侧要有回路用途的文字说明直流展开图的绘图与识图方法2.特点：1）优点：动作迅速，简单可靠。2）缺点：不能保护线路的全长，不能作为主保护。保护范围直接受系统运行方式改变的影响。最小运行方式下可能没有保护范围。线路很短时，整定值在考虑了可靠系数后，保护范围将很小。四、小结：仅靠动作电流值来保证其选择性。能无延时保护本线路一部分（不是一个完整的电流保护）。2.1.3、限时电流速断保护限时电流速断保护（也称电流Ⅱ段）：能以较小的时限快速切除全线路范围内的故障的保护。2.特点能保护线路的全长，快速的切除故障，兼做电流速断保护的后备。一、保护的要求和基本工作原理1.要求在任何条件下都能保护本线路的全长，并具有足够灵敏性。在满足上述要求的前提下，具有最小的动作时限。为了尽量缩短时限，保护范围不超过下一条线路的速断保护的范围。3.工作原理保护范围必然要延伸到下一条线路中去，当下一条线路出口处发生故障时，保护启动。为了保护选择性，就必须使保护动作有一定的时限。二、整定计算的基本原则2.relopKIopI2.11.1Krel流。电流速断保护的动作电下一条相邻线路无时限---2.opI1.动作电流整定原则：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路电流速断保护范围末端发生短路时的最大短路电流。（或躲过下一条线路电流Ⅰ段的整定值）来整定。可靠系数：实际上是Δt越小越好，Δt的大小与断路器跳闸时间、时间继电器动作时间的误差、延时返回的惯性时间和考虑的一定裕度等有关。ttt122.动作时限的选择限时速断的动作时限应选择的比下一条线路电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段。综合以上因素，Δt取值在0.3～0.6之间，一般取0.5。三、限时电流速断保护动作的配合装设了电流速断和限时电流速断保护后，她们的联合工作就可以保证全线路范围内的故障都能在0.5秒的时间内予以切除。也就说线路的前半部分可以0秒切除，后半部分0.5秒，两者配合在一起就完成了整个线路所有故障点的保护，所以，两者合在一起，构成了主保护。四、保护装置灵敏性校验为了保护本线路的全长，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。保护装置的动作参数保最小计算值末端性短路故障参数的金属护区范围senK1）灵敏系数的计算一般采用最小运行方式下发生两相短路时短路电流来计算，即5.13.1op2min.IIKksen通常用灵敏系数来衡量。保证灵敏系数≥1.5的原因：（1）可能为非金属性短路；（2）实际短路电流小于计算值；（3）电流互感器引起的负误差；（4）保护装置中的继电器可能具有正误差；（5）考虑一定的裕度。动作时限应比下一条线路的限时电流速断的时限高一个Δt。2）灵敏性不满足要求时的调整降低启动电流，进一步延伸限时电流速断保护的保护范围，使之与下一条线路的限时电流速断相配合。4、接线（图2.10）与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼做第Ⅰ段的后被保护。四、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；2.1.4、定时限过电流保护定时限过电流保护（也称电流Ⅲ段）：其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置。正常时不应该动作，短路时启动并以时间来保证动作的选择性。保护的作用：作为本线路主保护的近后备以及相邻下一线路保护的远后备一、工作原理和整定计算的基本原则1.工作原理二.整定计算的基本原则整定原则：按躲开本线路最大负荷电流来整定，同时保证在故障切除后保护装置能够返回。max.opLII①在最大负荷电流下不能启动；（启动电流大于最大负荷电流）②故障切除后，电压恢复的过程中，在电动机自启动的情况下，已经启动的保护装置应能可靠返回；1.动作电流max.relreImsIKmax.srelopLremrereIKKKKII；可靠系数，取25.115.1----relK31----自启动系数，取msK85.0----re型的取继电器返回系数，电磁K保护装置的动作电流：流被保护线路最大负荷电----max.LImax.max.LmsmsIKIK2点故障切除后，电动机的启动电流为：max.remsIImax.relmax.msrelreLmsIKKIKI2.动作时限的选择保护的选择性只有依靠使各保护装置带有的不同时限来满足。按阶梯原则整定，看相邻的动作时限，即ttt121）单级线路tttnn1ttttt3214,,max2）多级线路tmaxt下上t为保证选择性：4.保护装置灵敏性校验----灵敏系数的计算1）近后备采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的短路电流来校验，即2）远后备采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的短路电流来校验，即5.13.1K1.min.1ksenopII2.1K1.min.2senopkII电网末端第三段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和（可瞬时动作），故可不设电流速断保护；末级线路保护亦可简化（Ⅰ+Ⅲ或Ⅱ+Ⅲ），越接近电源，动作时间越长，应设三段式保护。三、小结第Ⅲ段的动作电流要比Ⅰ、Ⅱ段的动作电流小的多，其灵敏度比Ⅰ、Ⅱ段更高。在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性。保护范围是本线路和相邻下一条线路全长。选择性在单侧电源辐射网络中，保护具有较好的选择性，但在多电源或单电源环网等复杂的网络中可能无法保证选择性。灵敏性受运行方式影响较大，往往满足不了要求-------电流保护的缺点。速动性第Ⅰ、Ⅱ段满足第Ⅲ段越靠近电源，动作时限越长