第二章电流保护

第二章.电流保护一、单侧电源网络相间短路的电流保护二、电网相间短路的方向性电流保护三、大电流接地系统的单相接地保护四、小电流接地系统的单相接地保护要求掌握：1.电流继电器的工作原理及相关定义。2.三段式电流保护的基本原理3.三段式电流保护的整定计算方法4.三段式电流保护的接线方式5.三段式电流保护的应用6.方向性电流保护的原理和整定计算方法电网电流保护和方向性电流保护了解：1.其它继电器的工作原理2.原理图、展开图、接线图3.功率方向继电器的特性与测试方法4.三段式零序电流保护的原理与方法5.小电流接地系统单相接地故障的保护方法第一节单侧电源网络相间短路的电流保护主要内容电流继电器三段式电流保护的原理、整定计算、应用、特点等三段式电流保护的接线一。电磁型、晶体管型、集成电路型过电流继电器常用继电器：电流继电器和电压继电器，时间继电器，信号继电器，中间继电器，差动继电器，功率方向继电器，阻抗继电器1。定义起动电流：对反应于电流升高而动作的电流保护而言，能使该保护装置启动的最小电流称为保护装置的起动电流。返回电流：继电器动作后能够返回的条件是：MdcMth-Mm，对应于这一电磁转矩、能使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流。继电特性：无论启动和返回，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，这种特性我们称之为“继电特性”。电流继电器电压继电器功率方向继电器时间继电器母线差动继电器信号继电器中间继电器差动继电器瓦斯继电器系统最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式，称之为最大运行方式。系统最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式，称之为系统最小运行方式。2。电磁型过电流继电器2。电磁型过电流继电器电磁转矩：弹簧的反抗力矩：Mth=Mth*1+K3(δ1-δ)继电器动作的条件：Mdc≥Mth+Mm继电器的动作电流：能使继电器动作的最小电流值，称为（习惯上又成为起动电流），以表示，此时的电磁转矩电磁型电流继电器的原理结构22221δΦJdcIKKMJdzI.I.jΦ.123δ5681δ2422.2jdzIKMdz继电器能够返回的条件Mdc≤Mth-Mm返回电流：能使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流，以表示，此时的电磁转矩为：继电特性：无论启动和返回，继电器的动作都是明显干脆的，它不可能停留在某一个中间位置，这种特性我们称之为“继电特性”。MdzMMth-mMMth-mMsh2MmMhδδ12δ1234（减小）JhI.22.2hJhIKM电磁型电流继电器的转矩曲线返回系数：返回系数不能太高也不能太低；太高则影响可靠性，太低则影响灵敏性。起动电流的调整方法：（1）改变线圈匝数（串联，并联）（2）改变弹簧张力实验课上可进行调整。)9.0~85.0(1..一般为JdzJhhIIK3。晶体管型过电流继电器（1）构成电压形成回路整流滤波回路比较回路执行回路输出IjLBI.2R1UR1D1-D4CC21R2R3UR3aRRR456D5II12R8R9R7T1T2D6WC3Ib1Uc20VbIb21E晶体管型过电流继电器的原理接线图（2）触发特性正常情况下：UC2=E1T1饱和导通T2截至动作时：UC2=0T1截至T2饱和导通UE0162534IIIC21h*1dz*1j晶体管型过电流继电器触发特性曲线IjLBI.2R1UR1D1-D4CC21R2R3UR3aRRR456D5II12R8R9R7T1T2D6WC3Ib1Uc20VbIb21EUE0162534IIIC21h*1dz*1j1~2正常2~3触发器翻转过程3~4起动后继电器继续增大的过程3~5起动之后电流继续减小的过程5~6触发器的返回过程4。集成电路型过电流继电器LBRov滤波整流比较输出3ms0012ms1234集成电路形过电流继电器构成框图P14图2-4二．电流速断保护（Ⅰ段）1。提出：基于速断性的要求，在简单可靠和保证选择性的前提下越快越好。2。原理：仅反应电流增大而瞬时动作四性：选择性、速动性、灵敏性、可靠性ACBd1d321d4d2ⅠⅡIdtIdz1Idz2当A-B线路发生短路故障时，流经保护2的电流增大，保护2瞬时动作。当B-C线路发生短路故障时，流经保护2和1的电流都增大；按照保护选择性的要求，保护1瞬时动作，保护2不动作。如何保证选择性：a:如何区分A---B线路末端发生短路B---C线路发生短路B---C线路首端发生短路b:当系统运行方式发生变化时如何保证选择性ACBd1d321d4d2ⅠⅡIdtIdz1Idz23.整定计算下面看怎样保证在保护瞬时动作的情况下，保证选择性。(1)三相短路电流的计算：式中:E——系统等效电源单相电势Zd—短路点至保护安装处之间的阻抗Zs—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗)/(/)3(dSdZZEZEI(2)两相短路电流的计算：(3)起动电流整定计算（考虑选择性问题）为保证选择性和速动性按本线路（A-B线路末端的最大短路电流计算（以保护2为例）)3()2(23)(2323ddsdIZZEZEIACBd1d321d4d2ⅠⅡIdtIdz1Idz2为最大短路电流（即系统最大运行方式下的三相短路电流）为可靠系数＝1.2～1.3考虑以下原因：实际电流大于计算电流非周期分量的影响装置实际启动电流可能小于整定电流考虑必要的裕度从而保证不误动。maxmaxdBkdzdBdzIKIIIkKmaxdBImaxdBIKIdzIKIAB0minSIKZZEKlAB0minSmaxZElZIdB(4)起动时间整定保护1同样可得。ACBd1d321d4d2ⅠⅡIdtIdz1Idz20Idzt+I+---TQLH+bDC-+-图2-6电流速断保护的单相原理接线图4.电流速断保护单相原理接线其中增加ZJ的原因：增大触点容量（ZJ继电器的触点容量大）躲过管型避雷器放电时间（相当于瞬时接地短路）0.04～0.06s避雷器放电时间0.06～0.08sZJ动作时间（选择）5.灵敏度校验要求：按最小运行方式下发生两相短路情况校验由公式：推出灵敏度lmKminmin0max)2(23llZZEIIsIdzdlmKABlmLK%)20~%15(%100LlABmin6.特点：只能保护本线路的一部分t=0可能很小保护范围受系统运行方式影响，当运行方式变化很大时，可能很小。当线路较长时其始端与末端短路电流差别较大，较大；当线路较短时其始端与末端短路电流差别较小，较小，所以：短线路更受运行方式影响。lmKminlminl当时采用电压电流连锁速断保护或纵差保护。个别情况下可以保护线路全长。例如：当电网的终端线路采用线路变压器组接线时，电流速断保护可以保护线路全长和变压器的一部分。优缺点：优点：是简单可靠，动作迅速；缺点：是不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。%15lmK复习题.一。填空题1．瞬时电流速断保护的选择性是靠获得的，保护范围被限制在以内。2．瞬时电流速断保护的动作电流按大于本路线末端整定，其灵敏性通常用来表示。3．瞬时电流速断保护的保护范围在被保护线路端，在运行方式下保护范围最小。4．瞬时电流速断保护的保护范围随和而变。5．校验电流保护的灵敏系数时，最小短路电流是指在被保护范围末端，在运行方式下的电流。二。判断题1．瞬时电流速断保护可以单独作为线路保护。()2．瞬时电流速断保护在最小运行方式下保护范围最小。（）3．瞬时电流速断保护的保护范围为被保护线路全长。()4．瞬时电流速断保护可以作线路的主保护。()5．瞬时电流速断保护的保护范围不随运行方式而变。()6．瞬时电流速断保护的保护范围与故障类型无关。()三。简答题1．简述瞬时电流速断保护的优缺点？2．瞬时电流速断保护中采用中间继电器的作用是什么?3．在图1-2-11所示网络中，指出对5QF的电流保护来说，在什么情况下具有最大和最小运行方式?4．何谓最大运行方式、最小运行方式?对继电保护来说，最大运行方式和最小运行方式有什么意义?四．计算题1．如图所示网络．已知：系统等效电源线电势为230KV．Xs.min＝8.86欧姆，Xs.max＝13.3欧姆，线路每公里长度的正序阻抗为0.4欧姆，试求：A，B两处瞬时电流速断保护的动作电流和最小保护范围Lmin。2．3．一。填空题1．瞬时电流速断保护的选择性是靠获得的，保护范围被限制在以内。（动作电流的整定；被保护线路。）2．瞬时电流速断保护的动作电流按大于本路线末端整定，其灵敏性通常用来表示。（最大短路电流；保护范围的大小。）3．瞬时电流速断保护的保护范围在被保护线路端，在运行方式下保护范围最小。（首端；最小）4．瞬时电流速断保护的保护范围随和而变。（运行方式；故障类型。）5．校验电流保护的灵敏系数时，最小短路电流是指在被保护范围末端，在运行方式下的电流。（最小；两相短路。）复习题答案.二。判断题1．瞬时电流速断保护可以单独作为线路保护。(×)2．瞬时电流速断保护在最小运行方式下保护范围最小。（√）3．瞬时电流速断保护的保护范围为被保护线路全长。(×)4．瞬时电流速断保护可以作线路的主保护。(×)5．瞬时电流速断保护的保护范围不随运行方式而变。(×)6．瞬时电流速断保护的保护范围与故障类型无关。(×)三。简答题1．简述瞬时电流速断保护的优缺点？答：优点：简单可靠、动作迅速。缺点：不能保护本线路全长，故不能单独使用；另外，保护范围随运行方式和故障类型而变，2．瞬时电流速断保护中采用中间继电器的作用是什么?答：(1)由于电流继电器的触点容量小，不能直接接通跳闸回路、采用中间继电器可扩大前级电流继电器的触点容量。(2)考虑到在装有管型避雷器器的输电线路上，当出现大气过电压使两相或三相避雷器同时放电时，将造成短时间的相间短路，采用有延时0.06~0.08S的中间继电器，增大了保护的动作时间，从时间上躲过避雷器放电，避免了在上述情况下，瞬时电流速断保护误动作。3．在图1-2-11所示网络中，指出对5QF的电流保护来说，在什么情况下具有最大和最小运行方式?答：（1）最大运行方式为4台发电机、2台主变压器、2条线路均运行；（2）最小运行方式为1台发电机、1台主变压器、l条线路运行。4．何谓最大运行方式、最小运行方式?对继电保护来说，最大运行方式和最小运行方式有什么意义?答：最大运行方式是指归算到保护安装处电压的系统等值阻抗最小．使通过保护的短路电流最大的运行方式，通常用来选定保护装置的起动值；而最小远行方式归算到保护安装处电压系统等值阻抗最大，使通过的短路电流最小的运行方式，通常用来校验保护装置的灵敏系数。四。计算题1。解2。3.三．限时电流速断保护（Ⅱ段）1.提出：电流速断保护无法保护线路的全长，为了在线路任意点故障都能迅速切除故障。2.保护原理：靠整定电流和动作时间来实现选择性为保证能保护整个线路，必须延伸到下一线路。为了使t最小，以保护范围不超过下一线路Ⅰ段保护的范围，即与下一线路的速断保护相配合。（动作整定值和动作时间）ACBd1d321d4d2ⅠIdtIIdz1IIdz2IIIdz2M3.整定计算：（1）动作电流值整定计算按与下一级所有线路或元件的速断保护配合例如下图:DCBA5432121dzKdzIKI31dzKdzIKI2.1~1.1KK（非周期分量已衰减）然后取最大值作为整定值。（2）时限stttttdzdzdz5.0max321sttttttygttDL6.0~3.02211通常取0.5s。sttttttygttDL6.0~3.02211通常取0.5s。（1）断路器1跳闸时间（2）时间继电器1实际动作时间比整定值大时才动作的情况（3）时