电力继电保护-第三章电网的电流保护和方向...

电力系统继电保护原理主讲教师：刘青电自教研室2.继电保护的硬件构成2.1继电器1、继电器的分类☆按照动作原理分为：电磁型、感应型、整流型、电子型和数字型等；☆按照反应的物理量可分为：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和气体（瓦斯）继电器等；☆按照继电器在保护回路中所起的作用分为：启动继电器、量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等；2、对继电器的基本要求：工作可靠，动作过程具有“继电特性”。3、继电器的继电特性：IopIreI返回动作继电器的动作明确干脆不可能停留在某一中间位置，这种特性称为“继电特性”。＊继电器的动作电流：使继电器动作的最小电流；＊继电器的返回电流：使继电器返回的最大电流；返回系数：1IIKoprere(0.85~0.9)＊电磁型电流继电器•3个力矩：电磁力矩Mdc；弹簧力矩Mth；摩擦力矩Mm；mthdcMMM动作条件：mdcthMMM返回条件：rI12345678dcMmMthM3.电网的相间电流保护和方向性相间电流保护3.1单侧电源网络的相间电流保护一、三段式电流保护的配置与整定第Ⅰ段：电流速断保护第Ⅱ段：限时电流速断保护第III段：定时限过电流保护主保护后备保护三段式短路电流的计算23ABCQF1QF2QF3kskZZEKZEI系统等效电源的相电势短路点到保护安装处之间的阻抗保护安装处的阻抗到系统等效电源之间的阻抗短路类型系数，三相短路取1，两相短路取短路电流的计算影响短路电流的大小的因素＊：),(s.maxs.minsZZZ１、电力系统运行方式的变化；E２、电力系统正常运行状态的变化；K３、不同的短路类型；kZ４、短路点位置的变化；短路电流的计算ABCQF1QF2QF3k1S.min(3)klZZEIkIl12１最大运行方式下三相短路２最小运行方式下两相短路k1k1S.max(2)k23lZZEI对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为瞬时电流速断保护。它是三段式电流保护的第Ⅰ段。（一）瞬时电流速断保护1、动作电流的整定原则按躲过本线路末端短路时的最大短路电流整定；kIl12maxk.B.IIset.1Ik.B.maxIrelIset.1IKI式中：3121Irel.~.KABCQF1QF2QF3k2k12、最小保护范围校验)(%..maxSI1setABmin231ZIEZllmaxlaminlb要求≥（15~20%）ABCQF1QF2QF3k2k1kIl12Iset.1Imaxk.B.IIQFTAYR3、电流速断保护的构成KAKMKS信号4、评价特例:在短线路且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。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。优点：动作速度快，接线简单；缺点：不能保护线路全长，保护范围受运行方式的影响。（二）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。它是三段式电流保护的第II段。ABCQF1QF2QF31.动作电流的整定整定原则：整定值与相邻线路第Ⅰ段保护配合。I2setIIrelIIset.1.IKI式中：2111IIrel.~.KIIset.1IlIset.2IIset.1IkIABCQF1QF2QF3IIset.1IlIset.2IIset.1IkI?tttI2II12.动作时限的选择t通常取为0.5sABCQF1QF2QF33.灵敏度校验IIset.1minBksenIIK..按系统最小运行方式下，本线路末端发生两相短路时的短路电流进行校验要求≥1.3~1.53.灵敏度校验当灵敏度不满足要求时，可与下一条线路的限时电流速断保护配合。II2setIIrelIIset.1.IKI式中：2111IIrel.~.KtttII2II1IQFTAYRt4.限时电流速断保护的构成KAKTKS信号优点：★可保护本线路全长；★可作为I段的近后备保护；缺点：★速动性差（有延时）；5、评价（三）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。它是三段式电流保护的第Ⅲ段。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。也作为过负荷时的保护。1.动作电流的整定L.maxIIIrelIIIsetIKI式中：251151IIIrel.~.K（1）大于流过该线路的最大负荷电流L.maxI1.动作电流的整定（2）外部故障切除后电动机自起动时可靠返回ABDQF4QF3QF1QF5CQF2DQF6Dk1电动机自启动电流大于最大负荷电流为：L.maxssss.maxIKI自启动电流：自启动系数，大于11.动作电流的整定（2）外部故障切除后电动机自起动时可靠返回ABDQF4QF3QF1QF5CQF2DQF6Dk1线路AB保护的返回电流应大于自启动电流：可靠系数，大于1L.maxssIIIrelss.maxIIIrelreIKKIKI返回电流：1.动作电流的整定（2）外部故障切除后电动机自起动时可靠返回ABDQF4QF3QF1QF5CQF2DQF6Dk1返回系数，小于1动作电流：reL.maxssIIIrelrereIIIsetKIKKKIIABDQF4QF3QF1QF5CQF2DQF62.动作时限的选择III2tttttlIII3tIII4tIII5t按阶梯原则选择t3.灵敏性的校验（1）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；ABCQF1QF2QF31.3IIKIIIsetk.B.minsen3.灵敏性的校验（1）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；ABCQF1QF2QF31.2IIKIIIsetk.C.minsenABDQF4QF3QF1QF5CQF2DQF6123456k1sen.4sen.3sen.2sen.1KKKK在各个过电流保护之间，要求灵敏系数互相配合；对同一故障点而言，要求越靠近故障点的保护灵敏系数越高；4.过电流保护的构成IQFTAYRtKAKTKS信号动作电流小，灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高；保护范围是本线路和相邻下一线路全长；电网末级线路保护亦可简化（Ⅰ＋III或III），越接近电源，动作时限越长，应装设三段式保护。5、评价IIIACBKAaKAbKAcIIACBKAaKAc三相星形接线方式两相星形接线方式二、电流保护的接线方式（一）一次电流和二次电流的关系TAsetopnIIopI继电器的动作电流；TAn电流互感器变比。（二）两种接线方式的性能分析1.对于各种相间短路各种两相短路时有两个继电器动作AB、BC两相短路时仅有一个继电器动作两相星形接线方式三相星形接线方式2.中性点非直接接地系统中的不同相两点接地短路（1）在相互串联的两条线路上XL2XL1故障相别组合及保护动作情况表三相星形接线100%有选择地切除XL2。两相星形接线2/3机会有选择地切除XL2。线路1AABBCC线路2BCACAB保护动作XL1XL2XL2XL2XL2XL1XL1XL2故障相别组合及保护动作情况表三相星形接线100%同时切除两条线路。两相星形接线2/3机会仅切除一条线路。21tt线路1AABBCC线路2BCACAB保护动作XL1XL1、2XL2XL2XL1、2XL1假设（2）在并联的两条线路上3.在Y,d11接线的变压器后的两相短路＊在Y,d11接线的降压变压器后发生AB两相短路时，变压器星形侧三相电流的关系为：YCYAYB22IIIKΔAIΔBIΔCIΥAIΥBIΥCIΔ1AIΔB1IΔC1IΔAIΔBIYAIYBIY1AIYB1IYC1I2BI2AI2CIY2AIYB2IYC2I结论当Y,d11接线的降压变压器低压（Δ）侧AB两相短路时，在高压（Y）侧各相的电流为YCYAYB22III当Y,d11接线的升压变压器高压（Y）侧BC两相短路时，在低压（Δ）侧各相的电流为BAC22III这对采用两相星形接线的后备保护不利!当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线路故障的后备保护时，如果保护采用两相星形接线方式，则由于B相没有装设继电器，因此灵敏度要比采用三相星形接线方式要降低50％。为了提高灵敏度，采用两相三继电器接线方式。解决方法：两相三继电器接线方式IIIKAaKAbKAc****（三）两种接线方式的应用三相星形接线广泛应用于发电机、变压器的后备保护中；两相星形接线被广泛应用在中性点非直接接地系统中，作为相间短路电流保护的接线方式。三、三段式电流保护的应用范围——35KV及以下的单电源辐射状网络中；三段式电流保护的功能逻辑框图三段式电流保护的接线ABDQF4QF3QF1QF5CQF2DQF6IIIIIIIIII或IIII或IIIIIIIIIIII阶段式电流保护的配合及应用1.选择性在单侧电源辐射状网络中具有较好的选择性；2.灵敏性受运行方式的变化的影响；四、对电流保护的评价3.速动性一般情况下能够满足快速切除故障的要求4.可靠性简单、可靠性高继电器的动作电流、返回电流及返回系数。掌握三段式电流保护的配置、基本工作原理、整定计算原则、整定计算方法及其评价。掌握相间短路电流保护的基本接线方式及其特点与应用范围。学习重点ABCQF1QF2QF3习题1图示网络中具体参数如图所示。计算：当线路长度为80km、40km和20km时保护1电流速断保护的定值，并校验灵敏度。3115E12min.sZ18max.sZkmZ/4.0125.1IrelK1.886KA800.41231151.25ZZE1.25IKIABs.mink.B.maxIrelIset.1解：线路长80km时：1、定值计算：2、时间：stIAB0解：线路长80km时：3、灵敏度校验：%%).(.)ZIE(Z%llS.Iset.AB153918886131152380401231max1min满足要求6KA9.2400.41231151.25ZZE1.25IKIABs.mink.B.maxIrelIset.1解：线路长40km时：1、定值计算：2、时间：stIAB0解：线路长40km时：3、灵敏度校验：%%)(.)ZIE(Z%llS.Iset.AB159.81896.231152340401231max1min不满足要求KA15.4200.41231151.25ZZE1.25IKIABs.mink.B.maxIrelIset.1解：线路长20km时：1、定值计算：2、时间：stIAB0解：线路长20km时：3、灵敏度校验：%%)(.)ZIE(Z%llS.Iset.AB15201815.431152320401231max1min短线路没有保护范围习题3AIABL32.max..AIBCL2max..stIIIBC310sZABCQF1QF21523203380E图示网络中，线路AB装有III式电流保护，线路BC装有II式电流保护，均采用两相星形接线方式。具体参数如图所示。计算：线路AB和线路BC各段保护动作电流和动作时限，并校验各段灵敏度。1ssK11.IIIrelIIrelKK21.IrelK850.reKAIKI5101510338021k.B.maxIrelIset.AB..解：I段（线路AB）：1、定值计算：2、时间：stIAB03、灵敏度校验：%).()(%..5410510338023151231maxSI1setABminZIEZll解：II段（线路AB）：1、定值计算：2、时间：st50IIAB