7-供配电系统的继电保护

供配电技术第7章供配电系统的继电保护第一节概述第一节概述•继电保护的概念•继电保护的任务继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备发生故障或不正常工作状态，并能动作于断路器跳闸或启动信号装置发出预报信号的一种自动装置。自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电；能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号；继电保护装置与供电系统的自动装置(如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等)配合，可以大大缩短事故停电时间，从而提高供电系统的运行可靠性。•继电保护的基本原理•对继电保护的基本要求测量部分逻辑部分执行部分跳闸发信号故障量整定值选择性速动性灵敏性可靠性1．选择性当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。主保护后备保护（近后备，远后备）辅助保护～MQF2QF1M-1K-2K-1122．速动性为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。注意：必须在满足选择性的基础上Why?!3．灵敏性指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。继电保护装置的灵敏性以灵敏系数KS来衡量。（1）对于反应故障时参数量增加的保护装置例如：过电流保护的灵敏系数为KS＝IK·min／IopIK·min——保护区内故障的最小短路电流值（2）对于反应故障时参数量降低的保护装置例如：低电压保护的灵敏系数为KS＝Uop／UK·maxUK·max——保护区内故障的最大残压值思考故障点位于何处?4．可靠性继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。另外：还要考虑经济性目标：技术上安全可靠，经济上合理电流互感器的接线方式保护装置的接线方式是指作为相间短路的过电流保护用的电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。分为三种：三相完全星形接线方式两相不完全星形接线两相电流差接线接线系数KW：指通过继电器的电流IK与电流互感器二次电流I2的比值，即：KW＝IK／I2。三相完全星形接线方式三相完全星形接线方式是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。可见：KW＝1******AIBICIaIbIcIAKABKACKAAIaIBIbICIcIAICIaIcIAIaI(a)(b)(c)(d)两相不完全星形接线两相不完全星形接线方式是在A、C两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障。可见：KW＝1****AIBICIaIcICKAAKA****AIBICIaIcIBKACKAAKA两相不完全星形接线方式还可以接成两相三继电器形式，以提高可靠性。可见：KW＝1有何作用？两相电流差接线两相电流差接线方式由两台电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时，通过继电器的电流为：cacaKIIIII33****AIBICIaIcIKATAKIaIbIcIaIcIKIaIKIbI(a)(b)(c)(d)jIjIKI两相电流差接线的接线系数不同的相间短路时，接线系数是不一样的。正常和三相短路时接线系数为；AC相短路时接线系数为2；AB相或BC相短路时接线系数为1。因而灵敏系数也不一样。一般情况下：保护整定时取KW＝灵敏度校验时取KW＝133Why?!三种接线方式性能比较三相三继电器两相两继电器两相一继电器可靠性灵敏性最好较好差经济性差较好最好适用场合中性点接地电网中性点不接地电网10kV以下和高压电动机保护I1I210%ifI10I2max12电流互感器的误差曲线电流互感器的误差主要与一次电流和二次负载值Z2有关系。电流互感器二次电流和一次电流的关系曲线图电流互感器的10%误差曲线指电流互感器一次电流倍数m（又称10%倍数）与电流误差等于10%所允许的二次负载值Z2al的关系曲线。利用10%误差曲线校验电流互感器1。计算一次电流倍数m2。计算允许负载值——查10%误差曲线3。计算实际负载值——4。比较负荷大小——如果Z2≤Z2al，则说明电流互感器的误差不超过10%。如果Z2＞Z2al，不满足要求，则采取以下措施：（1）增大连接导线截面，或缩短导线长度，以减小二次负载。（2）改变变比较大的电流互感器，降低一次电流倍数，增大二次负载值。（3）将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允许负载增大一倍。touRwiRZRIUZ2/222电磁型电流继电器（DL型）一、结构1—铁心2—线圈3—可动舌片4—反作用弹簧5—可动触点6—静触点7—调整杆8—刻度盘二、工作原理继电器的起动电流是指使继电器常开接点闭合的最小电流，用Iop·K表示。继电器的返回电流是使继电器闭合了的常开接点断开的最大电流，用Ire·K表示。返回系数Kre是指继电器的返回电流Ih.j与其起动电流Idz.j的比值，一般小于1，即：Kre＝Ire·K／Iop·K继电器起动电流Iop·K的调整方法：粗调：改变继电器两个电流线圈的联结方式(串、并联)细调：改变反作用弹簧的反作用力矩电磁型电压、中间、时间、信号继电器电磁式电压继电器有过电压和欠电压继电器两大类，其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。欠电压继电器的起动电压Uop·K是使其动作的最高电压;返回电压Ure·K是使其返回的最低电压;返回系数Kre＝Ure·K／Uop·K。由于欠电压继电器的返回电压大于起动电压，所以其返回系数Kre大于1，一般在1～1.2之间。时间继电器在保护装置中起延时作用，以保证保护装置动作的选择性。中间继电器的作用是为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量，也可以使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.4～0.8S)，或者通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。信号继电器用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示器感应型电流继电器（GL型）一、结构二、工作原理由带延时动作的感应部分与瞬时动作的电磁部分组成。1．感应系统部分：动作电流是指继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整（2，2.5，3…4.5，5，6…9，10A）。返回电流是指便扇形齿片脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。动作时间是指从轴上蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一段时间。通入继电器的电流越大，铝盘转速越快，动作时间就越短，这种特性称为反时限特性。时限螺钉指示盘上的刻度，是指通入10倍动作电流整定值时的动作时间。2．电磁速断部分电磁系统的速断特性即当通入继电器线圈的电流大到整定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合。动作电流值通过改变衔铁与电磁铁心之间气隙来调整，其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的2～8倍。GL-10型继电器本身带有信号掉牌，而且接点容量又较大，所以组成反时限过电流保护时，无需再接入其他继电器。GL-10（20）系列继电器的时限特性曲线第七章第一节作业习题7.1，7.2，7.3，7.4供配电技术第七章供配电系统的继电保护第二节单电源电网相间短路的电流保护本节主要内容瞬时电流速断保护限时电流速断保护定时限过电流保护反时限过电流保护阶段式（三段式）保护的应用及评价一、接线瞬时电流速断保护（Ⅰ段）二、动作电流整定保护装置动作电流：躲过本线路末端最大三相短路电流)(max31krelopIKI继电器的动作电流为：——可靠系数，一般取1．2～1．3。保护范围：线路的前一段，末端有死区。relK1opTAWKopIKKI保护范围三、灵敏度校验在校验灵敏度时，应按最小运行方式下发生两相短路来进行。要求：它的最小保护范围一般不小于线路全长的15％～20％。灵敏系数校验的简化方法为：KS＝／≥1.5式中：——保护安装处最小两相短路电流的次暂态值。)2(minkI1opI)2(minkI四、评价优点：简单、可靠、动作迅速；缺点：1.不能保护线路全长；2.当运行方式变化大时，灵敏度不能满足要求。限时电流速断保护装置，以切除瞬时电流速断保护范围以外的故障，既保护全长，又可作无时限电流速断保护的后备保护。继电器的动作电流为：——可靠系数，一般取1.1～1.2。保护范围：线路的全长及下级线路一部分。relK限时电流速断保护（Ⅱ段）211oprelopIKI1opTAWKopIKKI一、动作电流整定：躲过下级Ⅰ段保护动作电流保护范围二、动作时间整定动作时间比下级Ⅰ段多一个时间阶梯，即：三、灵敏度校验要求：本线路任何短路都能反应。式中：——线路末端最小两相短路电流的次暂态值。注意：如灵敏度不合格，可采用与下级Ⅱ段配合，同时时限也要与下级Ⅱ段配合。stttll5050012..513112..)(minopKSIIK)2(minKI四、评价优点：与瞬时速断保护配合可保护线路全长，作为线路的主保护。缺点：两套装置，设备多，投资大。定时限过电流保护（Ⅲ段）一、接线二、动作电流整定动作电流整定原则：躲过本线路最大负荷电流。要求：动作电流和返回电流均大于最大负荷电流。继电器的动作电流为：——可靠系数，一般取1．2～1．3。保护范围：本线路和下级线路的全长。relKmaxLTAreWrelKopIKKKKIKopWTAopIKKI1三、动作时间整定动作时间比下级Ⅲ段最大值多一个时间阶梯，即：tttllmax12四、灵敏度校验灵敏系数校验方法为：要求：（1）作为本段线路的近后备保护时，灵敏度校验点设在被保护线路末端。KS＝≥1.5（2）作为相邻元件的远后备保护时，其校验点设在相邻线路末端。KS＝≥1.2式中：——保护范围末端最小两相短路电流的次暂态值。12opKII)(min)(min2KI12opKII)(min五、评价优点：接线简单,既可作本级近后备，又可作下级远后备。缺点：越靠近电源端，动作时限反而越长。因此不能作为主保护。当处于负荷终端时时限短，可作为主保护。如电动机的保护。反时限过电流保护一、接线（GL型感应式电流继电器）KopWTAopIKKI1二、动作电流整定动作电流整定原则：躲过本线路最大负荷电流。maxfzqTAWrerelKdzIKKKKKI——可靠系数，一般取1.15～1.25，取1.2。——返回系数，GL型取0.8取整：取稍大的整数（或半整数）2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，6，7，8，9，10A。反算：保护范围：本线路和下级线路的全长。relKreK☆：本节难点三、动作时间整定（点配合）要求：当下级首端出现最大短路电流时，本级保护动作时间比下级保护动作时间最大值多一个时间阶梯，即：tttllmax12取0.6～0.7St四、灵敏度校验灵敏系数校验方法同定时限过电流保护五、评价优点：接线简单，设备少。缺点：动作时限整定复杂，需经实验调试。阶段式（三段式）保护的应用及评价一、接线二、配合关系三、评价优点：接线简单、可靠，在一般情况下能很快地切除故障（0.6s内），广泛适用于35kV及以下线路的保护。缺点：1.保护受电网的接线及运行方式的影响很大，许多情况下达不到灵敏度要求。2.仅适用于单电源辐射型网络。第二节作业7.187.197.20供配电技术第七章供配电系统的继电保护第三节高压供电线路的方向过电流保护线路的方向过电流保护本节主要内容方向电流保护的工作原理功率方向继电器相间短路功率方向继电器接线方式双侧电源网络中电流保护的特点线路的方向过电流保护功