第二章电流保护(1-2)2.

2电网的电流保护2.1单侧电源网络相间短路电流保护2.2双侧电源网络相间短路方向电流保护2.3中性点直接接地系统接地短路的零序电流及方向保护2.4中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护2.1单侧电源网络相间短路电流保护2.1.1继电器继电器：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。对继电器的要求：工作可靠，动作过程具有“继电特性”。动作值误差小、功率损耗小、动作迅速、动稳定和热稳定性好以及抗干扰能力强。安装、整定方便，运行维护少，价格便宜等。按结构型式分：电磁型、感应型、整流型、电子型、数字型。按反映的物理量分：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、瓦斯继电器等。按在保护回路中的作用分：启动继电器、量度继电器（分过量和欠量继电器）、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器等。继电器分类DL系列电流继电器的工作原理（转动舌片式）1—铁心2—转动舌片3—线圈4—固定触点与可动触点5—弹簧6—止挡继电器的继电特性继电特性：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。动作电流—Iop（可调整）返回电流—Ire返回系数：oprereIIK过量继电器：Kre1欠量继电器：Kre1演示2.1.2单侧电源网络相间短路时电流量值特征Eφ：系统等效电源的相电动势Zs：保护安装处至系统等效电源的等效阻抗Zk：保护安装处至短路点阻抗近似短路计算kskZZEI)3(三相短路：BC1QF2QF3QFZsZkAIkkskZZEI23)2(两相短路：（短路电流中的工频周期分量）对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，称为系统最大运行方式，对应的系统等值阻抗最小，Zs＝Zs.min。对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小，称为系统最小运行方式，对应的系统等值阻抗最大，Zs＝Zs.max。最大运行方式和最小运行方式：运行方式举例：G1G2ABCD21EL1L2L3L5L4对于保护1来说，最大运行方式？最小运行方式？对于保护2来说，最大运行方式？最小运行方式？要构成完善的保护，需考虑决定短路电流的因素：（1）系统运行方式（Zs）（2）电力系统正常运行状态(Eφ)（3）短路类型(三相、两相)（4）短路点位置(Zk)kskZZEI)3(三相短路：kskZZEI23)2(两相短路：最大短路电流最小短路电流BC1QF2QF3QFZsZkAIkkskZZEImin.max.kskZZEImax.min.23各种运行方式下：2.1.3电流速断保护1)工作原理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。为了保证其选择性，一般只能保护线路的一部分。为保证电流保护2的选择性，应使：IIset.1Ik.B.max影响：其他运行方式下保护范围会小一些。xaBCZsZLA21Ik.1Ik.2)(ABLLmin.maxB..ZZZZEIABsk：线路末端最大短路电流Lmin.ZZEBCs线路始端最大短路电流A.整定：按“躲开下一线路出口处短路条件”整定2)电流速断保护整定原则xaBCZsZLA21Ik.1Ik.2max..I2.ABmin.max..I2.KBkIrelsetsBksetIIZZEII保护2的电流速断整定值：KrelI为可靠系数，取1.2~1.3，是考虑非周期分量影响、实际短路电流可能大于计算值、保护装置的实际动作值可能小于整定值和一定的裕度等因素。BCsIrelCkIrelsetZZZEKIKIABmin.max..I1.保护1的电流速断整定值：继电器的二次动作电流:2)电流速断保护整定原则consetopKnIITAIInTA为电流互感器变比；Kcon为电流互感器的接线系数，TA二次侧为三相星形或两相星形接线时，其值为1，当二次侧为三角形接线时，其值为3取决于继电器本身固有的动作时间，一般小于10ms。考虑到躲过线路中避雷器的放电时间40~60ms，一般加装一个动作时间为60~80ms的保护出口中间继电器，一方面延时，另一方面扩大触点的容量和数量。B.电流速断保护的动作时间C.电流速断保护的保护范围校验xaBC2QF1QF3QFZsZlAIkkIlkIlmax.kImax.kImax.kI)2(min.kI)2(min.kIMNMN1I1setIminlmaxlminlminlmaxlmaxl(3)C.电流速断保护的保护范围校验I2.min1max.(2)min.232setskILzZEI令为例：以保护)23(1max.2.1minsIsetZIEzL求出：考虑最不利于保护动作的情况：最小运行方式下两相短路规程规定，最小保护范围不应小于线路全长的15％—20％，即：%20~%15minLL应满足：3)电流速断保护的构成信号优点：动作速度快，接线简单；缺点：1)不能保护线路全长；2)保护范围受运行方式的影响。3)电流速断保护的评价在运行方式变化很大的系统中，最小运行方式下的保护范围很小甚至等于零。特例1：线路长短不同，对电流速断保护的影响不同。特例2：当速断保护应用于线路-变压器组时，其动作电流可按躲过变压器低压母线短路整定，因而，其保护范围可保护线路全长。特例3：2.1.4限时电流速断保护用来切除本线路上速断保护范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备。与无时限电流速断保护配合作为被保护线路相间短路的主保护。2.1.4限时电流速断保护1)起动电流的整定保护区要延伸到相邻线路、或相邻元件的一部分。2.1.4限时电流速断保护2)动作时限（考虑选择性问题）应比下一条线路电流速断保护的动作时限高出一个时间阶梯Δt：t1II=t2I+ΔtΔt通常取为0.5s。确定原则见书上P22（1～5）ABC122.1.4限时电流速断保护3)灵敏性的校验灵敏性用灵敏系数Ksen衡量：保护装置的动作参数值值短路时故障参数的计算保护范围内发生金属性senK限时电流速断保护的灵敏性校验基本出发点：选择在要求的保护区内短路最不利于保护动作的情况，来校验保护是否能够动作运行方式：最小短路类型：两相短路点：本线路末端IISet.1KsenIIK.B.min要求Ksen≥1.3~1.5不利于保护启动的因素见书上P23(1~5)当灵敏度不满足要求时，与下一线路II段配合。12限时电流速断保护的灵敏性校验4)限时电流速断保护的构成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；与电流速断共同构成被保护线路的主保护，兼作电流速断的近后备保护。优点：可保护本线路全长；可作为电流速断的近后备保护；缺点：速动性差（有延时）。5)限时电流速断保护的评价2.1.5过电流保护过电流保护是指其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护。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线路保护的远后备保护。起动电流的整定考虑两点：（1）大于流过该线路的最大负荷电流Il.max（2）外部故障切除后电动机自起动时，应可靠返回2.1.5过电流保护max.lsetIImax.ssreII2.1.5过电流保护1)起动电流的整定2.1.5过电流保护max.lressrelset.1IKKKIIIIIII1)起动电流的整定95.0~85.0125.1~15.1，一般采用电流继电器的返回系数负荷性质决定，应由网络具体接线和自启动系数，数值大于可靠系数，一般取ressIIIrelKKK思考：为什么过电流继电器应有较高的返回系数？2.1.5过电流保护2)选择性问题QF1QF2QF3K点短路一般短路电流大于保护装置1、2、3的动作电流，保护1、2、3将起动。K2.1.5过电流保护2)选择性问题为满足选择性的要求，必须依靠各保护装置具有不同的动作时限来保证。QF1QF2QF3tttttt3221IIIIIIIIIIII2.1.5过电流保护所接保护的最大动作时间下一相邻母线上~max)1(max)1(nnntttt动作时限2.1.5过电流保护动作时限（越靠近电源时间越长，如何解决？）2.1.5过电流保护3)灵敏性的校验a.作为近后备时采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流来校验，要求Ksen≥1.3~1.5IIIset.1ksenIIKB.min.ABC2.1.5过电流保护3)灵敏性的校验b.作为远后备时采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流来校验，要求Ksen≥1.2IIIIset.1ksenIKC.min.ABCQF1QF2QF3灵敏系数配合（一般能自然配合）：Ksen.1Ksen.2Ksen.32.1.5过电流保护4)过电流保护的构成2.1.5过电流保护5)评价过电流保护的动作电流小，其灵敏度更高；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线路全长；2.1.6阶段式电流保护配合电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护。其主要区别在于按照不同的原则选择起动电流。电流速断保护：按躲开本线路末端最大短路电流整定；限时电流速断：按躲开下一线路相邻元件电流速断保护的最大动作范围整定；过电流保护：按躲开本元件最大负荷电流整定。电流速断保护不能保护线路全长，限时电流速断保护不能作为相邻元件的后备保护，为迅速而有选择性地切除故障常常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成阶段式的电流保护.2.1.6阶段式电流保护配合保护1：瞬时过电流保护（不是速断）保护2：0.5s过电流保护（不是II段）可加电流速断(两段式)保护3：电流速断限时电流速断过电流保护(三段式)全系统任意点发生短路时，如果不发生保护或断路器据动，则故障都可以在0.5s内切除。演示阶段式电流保护评价优点：简单、可靠，一般情况下可满足快速切除故障要求。缺点：受电网接线和运行方式变化影响大。应用：35kV及以下的电网中。2.1.8电流保护的接线方式所谓电流保护的接线方式是指电流互感器和电流测量元件间的连接方式。为能反映所有类型的相间短路，电流保护要求至少在两相线路上应装有电流互感器和电流测量元件。2.1.8电流保护的接线方式（一）两种常用的接线方式（1）三相星形接线特点：三相电流互感器二次绕组与三个电流继电器分别按相连接，三个继电器触点并联。IcIbIa中性线上流回的电流：2.1.8电流保护的接线方式（一）两种常用的接线方式（2）两相星形接线特点：只有a,c两相装设电流互感器，按相连接继电器。IcIa中性线上流回的电流：2.1.8电流保护的接线方式当保护装置的一次动作电流为时Iset，则反应到继电器上的动作电流应为Iop，有：Iop=Iset/nTAnTA为电流互感器变比。2.1.8电流保护的接线方式（二）两种接线方式在各种故障时的性能分析1.中性点接地系统和非直接接地系统中的各种相间短路相同之处：两种接线方式均能正确反应不同之处：动作的继电器个数不同2.中性点直接接地系统的单相接地短路三相星形：接线可反应各种单相接地故障两相星形：接线不能反应B相接地故障2.1.8电流保护的接线方式（二）两种接线方式在各种故障时的性能分析3.中性点非直接接地系统中的异地两点接地短路（1）在相互串联的两条线路上11KI2K2AB1KIIIACIXL1XL2（希望只切除距离电源较远的线路XL2）三相星形接线（优点）：100%有选择地切除线路2。2.1.8电流保护的接线方式两相星形接线（缺点）有2/3机会有选择地切除线路2。11KI2K2AB1KIIIACIXL1XL22.1.8电流保护的接线方式(2)变电站引出的放射性线路（希望任意切除一条