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第二章电网电流保护第二章电网电流保护Ø计划学时16学时Ø教学重点三段式电流保护的基本原理方向电流保护及方向元件接地故障的电流保护2.1单侧电源网络相间短路的电流保护Ø继电器基本知识（一）继电器的作用和分类作用：是一种能自动对被控电路实行接通和断开控制的装置或元件。控制原理：当其输入量达到一定值时，继电器能使其输出的被控制量如触点打开、闭合或电平翻转，从而实现对被控电路的控制。2.1单侧电源网络相间短路的电流保护Ø继电器基本知识（一）继电器的作用和分类分类：实现方式划分：电磁型，集成电路型，数字型按输入量划分：电流继电器，电压继电器，功率方向，阻抗，频率等按作用划分：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要求：工作可靠，迅速，安装方便，误差小，功率损耗小等2.1单侧电源网络相间短路的电流保护Ø继电器基本知识（二）过电流继电器的工作原理量度继电器：是一种能调节其动作量值（定值）的继电器，是继电保护系统的核心器件，也是继电保护系统中实现测量比较的环节。可分为欠量继电器和过量继电器。继电保护课程研究的主要是量度继电器的工作原理2.1单侧电源网络相间短路的电流保护Ø继电器基本知识（三）继电特性及返回系数继电特性作用：保证了继电器动作明确、可靠。不出现触点跳跃现象2.1单侧电源网络相间短路的电流保护Ø继电器基本知识（三）继电特性及返回系数过量继电器返回系数1，通常为0.85-0.95欠量继电器返回系数1，通常为1.02-1.052.1.2单侧电源网络相间短路时电流特征Ø应用背景110kV及其以上电压等级电网：750kV，500kV，330kV，220kV，110kV承担电能输送任务，考虑提高输电能力，供电可靠性因素，通常采用多电源环网（通常在高电压等级的主干网为环网结构，低一级电压电网解环运行）结构。中性点接地方式为中性点直接接地，限制过电压水平。2.1.2单侧电源网络相间短路时电流特征Ø应用背景110kV以下电压等级电网：54kV,35kV，10kV，6kV以下承担电能分配任务，为限制短路电流，降低环网运行导致的线损增加，通常采用单侧供电的辐射型网络，在电源接入点，通过手拉手开关形成电源备用，保证供电可靠性。中性点接地方式为中性点非直接接地方式，供电可靠性高。2.1.2单侧电源网络相间短路时电流特征Ø应用背景单侧电源，相间短路。电压等级：110kV以下；网络结构：单电源辐射型网络；开关配置：只在靠近电源侧安装断路器2.1.2单侧电源网络相间短路时电流特征Ø电网相间故障短路电流分析2.1.2单侧电源网络相间短路时电流特征Ø电网相间故障短路电流分析短路故障的特点：电流增大影响短路电流量值的因素：，：与系统运行方式有关，其中运行方式对影响更大；对的影响通常可以忽略掉。：故障点位置和过渡电阻有关：故障类型有关2.1.2单侧电源网络相间短路时电流特征Ø电网相间故障短路电流分析2.1.2单侧电源网络相间短路时电流特征Ø电网相间故障短路电流分析最大运行方式：短路电流最大的运行方式最小运行方式：短路电流最小的运行方式2.1.2单侧电源网络相间短路时电流特征Ø电网相间故障短路电流分析电流保护需要解决的问题：电流保护以故障时电流增大的特征作为故障判别的依据，这是电流保护的基本原理。但从影响故障电流的诸因素可以看到。即使同一地点的故障，也会由于故障类型不同，有无过渡电阻，运行方式的变化等因素造成短路电流的变化。因此在以电流增大为基本判据的电流保护所要解决的问题就是如何在电网运行中使得由电流保护构成的继电保护系统满足保护的基本要求：选择性，灵敏性，速动性和可靠性。2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（一）工作原理分析何谓电流速断保护反应电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护电流速断保护原理分析ü强调动作的快速性，因此在保护的四项基本原则中把速动性作为第一要素ü选择性分析：区内末端短路和下级线路出口短路存在选择性问题2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（一）工作原理分析解决思路ü选择性和快速性兼顾的方案：保证区外故障不误动的前提下提高动作速度。具体措施是提高动作电流，缩短保护范围。ü首次故障不考虑选择性的方案：靠重合闸纠正2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（二）整定计算原则何谓继电保护整定计算：继电保护的整定计算一般是根据继电保护运行规程的规定，对被保护元件进行故障分析，确定相应保护动作定值（包括动作特征量和动作时间）并进行灵敏度计算和校验，最终给出符合运行规程的保护定值的过程。整定计算应给出如下结果：Ø各保护元件的动作量值，并根据要求进行归算Ø各保护元件的动作时间Ø各保护元件的灵敏度2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（二）整定计算原则（1）动作电流的确定原则为了避免区外故障误动作，保证选择性，其整定的动作电流要躲过被保护元件（线路）末端故障时可能的最大短路电流（？）最大短路电流的确定：最大运行方式下线路末端发生三相金属性短路时的短路电流2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（二）整定计算原则（1）动作电流的确定原则短路电流最大的运行方式如何确定：通常最大运行方式通常取系统等值电势为额定值的1.05-1.1倍（即等值电势标么值=1.05-1.1），系统等值阻抗最小（所有机组都开机，所有线路均完好无检修）的运行方式。2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（二）整定计算原则（2）动作时间的确定由于在动作定值上保证了选择性，所以保护动作时间就是继电器的固有动作时间，可认为是0s实际上考虑到中间继电器的动作时延及躲过避雷器动作时间，通常会带100ms的延时2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（二）整定计算原则（3）保护范围（灵敏度）的校验灵敏度的校验：是校验在保护区内发生金属性故障时，各种可能情况中灵敏度最低的情况（最不利于保护灵敏动作的情况）其灵敏系数是否满足规程要求。灵敏度校验的本质是找出各种运行方式下的最小灵敏系数，看其是否满足要求2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（二）整定计算原则灵敏系数：对于欠范围的保护，以其保护范围作为灵敏度。对于全范围的保护，以故障时测量到的动作量和动作门坎的比值作为灵敏度。过量继电器灵敏系数定义欠量继电器灵敏系数定义2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（二）整定计算原则（3）保护范围（灵敏度）的校验最小保护范围的确定：ü首先确定最不利于保护灵敏动作的情况（动作量和定值的差别最小的方式）：最小运行方式，两相短路（？）ü其次，由临界动作情况确定在上述方式下的保护范围2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（二）整定计算原则（3）保护范围（灵敏度）的校验最小保护范围的确定：最小运行方式的确定：所有可能运行方式中短路电流最小的运行方式。通常采用N-2方式搜索确定。2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（三）电流保护原理接线2.1.3电流速断保护Ø电流速断保护（四）电流速断保护的特点优点：原理简单（判据本身简单，接线简单），工作可靠缺点：无法保护线路全长，保护范围（灵敏度）受运行方式影响较大，极端情况下无保护范围(例如系统等值阻抗远大于线路阻抗时相当于恒流源)。个别情况下可以保护线路全长，例如线路变压器组方式，这种情况下线路保护的按躲开变压器低压侧故障整定，由于变压器阻抗一般远大于线路阻抗，因此电流保护范围可以覆盖线路全长和变压器的一部分。世界上有两件事值得我们永远敬畏头顶的星空和心中的道德律！康德