電力系統(tǒng)繼電保護(hù)——2.1_單側(cè)電源相間短路的電流保護(hù).ppt

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理,主講教師：范春菊,2.電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù),2.電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù),2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù) 2.2 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù) 2.3 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù) 2.4 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地短路的零序電壓、電流及方向保護(hù),什么是電流保護(hù),電流保護(hù)主要是反應(yīng)故障時(shí)電流量的不正常狀態(tài)（增大）而動(dòng)作的 針對(duì)相間故障 2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路電流保護(hù) 2.2 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù) 針對(duì)接地故障 2.3 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地短路的電流保護(hù) 2.4 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)單相接地的電流保護(hù),2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù),2.1.1 電流繼電器 2.1.2 電流速斷保護(hù) 2.1.3 限時(shí)電流速斷保護(hù) 2.1.4 定時(shí)限過電流保護(hù) 2.1.5 階段式電流保護(hù) 2.1.7 電流保護(hù)的接線方式 2.1.8 三段式電流保護(hù)的接線圖,2.1.1 電流繼電器,電流繼電器的工作原理,繼電器動(dòng)作條件：,使繼電器返回的最大電流值，稱為返回電流,使繼電器剛剛能夠動(dòng)作的最小電流值，稱為繼電器的 啟動(dòng)電流,繼電特性和返回系數(shù),繼電特性要點(diǎn)： 1) 永遠(yuǎn)處于動(dòng)作或返回狀態(tài)，無中間狀態(tài) 2) 動(dòng)作電流不等于返回電流，防止觸點(diǎn)抖動(dòng),返回系數(shù)：,2.1.2 電流速斷保護(hù) （電流段保護(hù)）,電流速斷保護(hù)的定義僅僅反映于電流的增大而動(dòng)作的保護(hù)。,單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),電流的流向固定，由電源流向負(fù)荷 在35kV以下的配網(wǎng)當(dāng)中非常普遍，特別是10kV網(wǎng)絡(luò)，基本上是輻射狀供電的 隨著對(duì)供電可靠性要求的提高，網(wǎng)絡(luò)單側(cè)電源供電的方式將越來越少 在負(fù)荷轉(zhuǎn)移時(shí)，可能存在短時(shí)的雙電源或多電源供電 一般還存在分支,短路電流特征分析,補(bǔ)充概念,最大運(yùn)行方式 最小運(yùn)行方式 區(qū)內(nèi)故障 區(qū)外故障 保護(hù)范圍內(nèi) 保護(hù)范圍外,大方式和小方式,當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，由三個(gè)電源一起供電，則屬于大方式 大方式和小方式是相對(duì)而言的 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，大方式下短路電流大，而小方式下短路電流小,電流速斷保護(hù)的目的和原理,目的：反應(yīng)本線路的相間短路故障,考慮各種誤差的影響，僅靠短路電流幅值無法分辨k1和k2兩處短路 以保護(hù)2為例，當(dāng)本線路末端k1點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷保護(hù)2能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而當(dāng)相鄰線路B-C的始端k2點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性要求，速斷保護(hù)2就不應(yīng)該動(dòng)作，因?yàn)樵撎幍墓收蠎?yīng)由速斷保護(hù)1動(dòng)作切除。然而，保護(hù)2是無法從短路電流的數(shù)值區(qū)分d1點(diǎn)和d2點(diǎn)短路的。,整定原則保證選擇性,為短路電流,為繼電保護(hù)的整定值,是指本線路末端發(fā)生短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流，即在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流,為可靠系數(shù)，一般取1.21.3,動(dòng)作判據(jù)：,又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定,引入可靠系數(shù)確保不誤動(dòng),實(shí)際短路電流大于理論計(jì)算值 對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)還應(yīng)考慮非周期分量使總電流增大的影響 電流繼電器的實(shí)際起動(dòng)電流可能小于整定值 考慮最不利的情況，留有必要的裕度,整定原則保護(hù)的二次側(cè)整定值,為繼電保護(hù)的一次側(cè)整定值,保護(hù)安裝處電流互感器的變比,為電流保護(hù)的接線系數(shù)，與電流保護(hù)的接線方式有關(guān),計(jì)算出保護(hù)的一次動(dòng)作電流后， 還需要求出繼電器的二次動(dòng)作電流,儀用互感器的討論-作用,實(shí)現(xiàn)一次與二次系統(tǒng)的電的隔離，不影響一次系統(tǒng)的正常工作； 將變電所或者電廠的高電壓和大電流按比例降低； 便于改變保護(hù)的整定值； 實(shí)現(xiàn)信號(hào)的綜合-變成相應(yīng)的電壓量以進(jìn)行比較。,電流互感器-等值電路,主要作用是將一次系統(tǒng)高電壓電路上的大電流，準(zhǔn)確地變換為二次低 電壓電路上的小電流（額定值為5A或1A）；同時(shí)，它還具有高、低電壓電 路的隔離作用，以保障二次設(shè)備和工作人員的安全。,電流互感器-向量圖,電流互感器的兩個(gè)基本誤差： 一是變比誤差 另一個(gè)是角度誤差,電流互感器-誤差分析（幅值）,（1）變比誤差 定義 10% 由于誤差 一般很小，所以變比誤差可近似寫成,當(dāng) ，即二次側(cè)為純阻性負(fù)荷時(shí)，變比誤差最?。?當(dāng) ，即二次側(cè)為純感性負(fù)荷時(shí)，變比誤差最大。,電流互感器-10%的誤差曲線,電流互感器-誤差分析（角度）,（2）角度誤差 由于角度誤差 很小，所以可近似表示為,當(dāng) ，即二次側(cè)為純阻性負(fù)荷時(shí)，變比誤差最大； 當(dāng) ，即二次側(cè)為純感性負(fù)荷時(shí)，變比誤差最小。 一般來說，角度誤差小于,電壓互感器,將電力系統(tǒng)的高壓電在二次側(cè)準(zhǔn)確地變換為繼電保護(hù)及儀表所允許電 壓，使繼電器和儀表既能在低電壓情況下工作，又能準(zhǔn)確地反應(yīng)電力系統(tǒng) 中高電壓設(shè)備的運(yùn)行情況；同時(shí)它還具有高、低電壓電路的隔離作用，以 保障二次設(shè)備和工作人員的安全。,幅值誤差和角度誤差都非常小，一般來說，幅值誤差小于1%,電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍（靈敏性）,保護(hù)范圍的校驗(yàn),電流速斷保護(hù)的目的是反應(yīng)本線路的相間短路故障，因此應(yīng)按照如下標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)靈敏度： 在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生相間短路時(shí)，電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍應(yīng)不小于1520%,討論保護(hù)范圍受哪些因素影響,系統(tǒng)的運(yùn)行方式 故障類型三相短路和兩相相間短路 最大運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍的求取 最小運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍的求取,電流速斷保護(hù)（I段）的動(dòng)作時(shí)限,一般情況下，可以認(rèn)為0S，實(shí)際上的動(dòng)作時(shí)間為0.02-0.06S,單相原理接線圖,采用閉鎖的原因：某些特殊情況下繼電保護(hù)需要閉鎖跳閘回路，設(shè)置閉鎖環(huán)節(jié)。 以前是采用中間繼電器： 增大繼電器觸點(diǎn)容量，以驅(qū)動(dòng)跳閘 增大保護(hù)裝置固有動(dòng)作時(shí)間(0.060.08s)，防止避雷器放電(0.040.06s)時(shí)誤動(dòng),保護(hù)評(píng)價(jià),優(yōu)點(diǎn)：簡單可靠，動(dòng)作迅速 缺點(diǎn)：不能保護(hù)線路的全長，保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。 特例： 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大或者被保護(hù)線路的長度很短時(shí)，可能沒有保護(hù)范圍 當(dāng)應(yīng)用于線路-變壓器組時(shí)，可按躲開變壓器低壓側(cè)線路出口處短路來整定，其保護(hù)范圍可保護(hù)線路全長,運(yùn)行方式變化對(duì)保護(hù)范圍的影響,線路長短不同時(shí)，對(duì)保護(hù)范圍的影響,用于線路-變壓器組的電流速斷保護(hù),2.1.3 限時(shí)電流速斷保護(hù) （電流段保護(hù)）,限時(shí)電流速斷保護(hù)-既反映于電流的增大，同時(shí)又限定動(dòng)作時(shí)間的保護(hù)，可以保護(hù)線路的全長的保護(hù)。,限時(shí)電流速斷保護(hù)的目的和原理,目的：反應(yīng)本線路速斷保護(hù)范圍以外的相間故障,動(dòng)作電流的整定,為限時(shí)電流速斷保護(hù)的可靠性系數(shù)，一般為1.11.2,動(dòng)作時(shí)限的整定,通常取0.5s，保證保護(hù)的選擇性，保證保護(hù)以可靠返回,動(dòng)作時(shí)限的配合關(guān)系,電流段和段保護(hù)聯(lián)合工作，能夠保證全線路范圍內(nèi)的相間故障都能夠在段時(shí)限內(nèi)切除，構(gòu)成該線路的主保護(hù),靈敏性校驗(yàn),對(duì)于過量保護(hù)，靈敏性的定量計(jì)算方法： 靈敏性：按最小方式下，線路末端兩相短路時(shí)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn),靈敏度不滿足時(shí),靈敏度不滿足要求時(shí)，在發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)可能不動(dòng)作,靈敏度不滿足時(shí)整定值調(diào)整,需要進(jìn)一步延伸限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍，按照下一線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)來整定,靈敏性不滿足時(shí)時(shí)限調(diào)整,當(dāng)按照下一線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)來整定時(shí)，需要進(jìn)一步增加延時(shí) ，以同時(shí)滿足選擇性的要求，即：,單相原理接線圖,保護(hù)評(píng)價(jià),限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長 與段保護(hù)配合，可在較短時(shí)間內(nèi)切除全線路范圍內(nèi)任何點(diǎn)相間故障可作為線路的主保護(hù) 優(yōu)點(diǎn)：可保護(hù)本線路全長；可作為段的近后備 缺點(diǎn)：速動(dòng)性差（有延時(shí)）,2.1.4 定時(shí)限過電流保護(hù) （電流段保護(hù)）,定義：按照躲開最大負(fù)荷電流的一種電流保護(hù)，可以保護(hù)本線路和相鄰線路的全長，同時(shí)又具有確定的動(dòng)作時(shí)限的保護(hù)。,定時(shí)限過電流保護(hù)的目的和原理,目的：不僅能保護(hù)本線路的全長，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長，以起到后備保護(hù)的作用,動(dòng)作電流的整定,為可靠性系數(shù)，一般為1.151.25,為電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)系數(shù)，跟電動(dòng)機(jī)的數(shù)目有關(guān) ，一般取1.5,按照躲開最大負(fù)荷電流來整定 外部故障切除后電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)，應(yīng)可靠返回,為最大負(fù)荷電流,動(dòng)作時(shí)限的整定,按階梯原則來整定,動(dòng)作時(shí)限的整定,保護(hù)4既要與相鄰線路上的保護(hù)3配合，也要和相鄰元件（電動(dòng)機(jī)、變壓器）的保護(hù)配合,靈敏性校驗(yàn)近后備,(1)作為近后備時(shí),采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時(shí)的電流來校驗(yàn),靈敏性校驗(yàn)遠(yuǎn)后備,(2)作為遠(yuǎn)后備時(shí),采用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路時(shí)的電流來校驗(yàn),保護(hù)評(píng)價(jià),段保護(hù)的動(dòng)作電流比段、段的小得多，因此靈敏性更高 保護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路的全長 可作為本線路的近后備和相鄰元件的遠(yuǎn)后備 故障越靠近電源端時(shí)，短路電流越大，但是過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限反而越長 段保護(hù)處于電網(wǎng)終端附近時(shí)，其動(dòng)作時(shí)限并不長，可作為主保護(hù)兼后備保護(hù),2.1.5 階段式電流保護(hù)的總結(jié)及評(píng)價(jià),階段式電流保護(hù)“四性”的討論,電流段：按躲開本線路末端的最大短路電流來整定；不能保護(hù)線路全長 電流段：按躲開下一級(jí)相鄰元件速斷保護(hù)的動(dòng)作電流來整定；不能作為相鄰元件的后備 電流段：按躲開最大負(fù)荷電流來整定；動(dòng)作時(shí)限較長 階段式電流保護(hù)：為保證選擇性和速動(dòng)性，將電流段、 段和段聯(lián)合起來工作,階段式電流保護(hù)的配合-定值的配合,階段式電流保護(hù)的配合-動(dòng)作時(shí)限的配合,階段式電流保護(hù)的單相原理圖,優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：簡單、可靠，廣泛應(yīng)用于35kV及以下較低電壓的網(wǎng)絡(luò)中 缺點(diǎn)：直接受電網(wǎng)接線和運(yùn)行方式變化的影響 整定值必須按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式選擇 靈敏性必須用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式來校驗(yàn),2.1.7 電流保護(hù)的接線方式,電流保護(hù)接線方式的定義：電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式,三相星型接線方式,繼電器上的起動(dòng)電流：,兩相星型接線方式,兩相三接線方式,兩種接線方式的性能分析(1),對(duì)各種相間短路 相同之處：均能正確反應(yīng) 不同之處：動(dòng)作的繼電器個(gè)數(shù)不同 對(duì)單相接地短路 需要區(qū)分中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（單相接地立即跳閘）和非直接接地系統(tǒng)（單相接地允許繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行）,兩種接線方式的性能分析(2),中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的單相接地短路 三相星型接線可反應(yīng)各種單相接地故障 兩相星型接線不能反映B相接地故障,兩種接線方式的性能分析(3),非直接接地系統(tǒng)串聯(lián)線路的異地兩點(diǎn)接地短路 采用三相星型接線時(shí)，100%有選擇地切除B-C 采用兩相星型接線時(shí)，有2/3的機(jī)會(huì)有選擇地切除B-C,兩種接線方式的性能分析(4),非直接接地系統(tǒng)的放射線路兩點(diǎn)接地短路 采用三相星型接線時(shí)，若t1=t2，將同時(shí)切除兩條線路 采用兩相星型接線時(shí)，有2/3的機(jī)會(huì)僅切除一條線路,在Y,d11接線變壓器后兩相短路時(shí)(1),在Y,d11接線變壓器后兩相短路時(shí)(2),過電流保護(hù)接在降壓變壓器的高壓側(cè)，以作為低壓側(cè)線路故障的后備保護(hù) 采用三相星型接線時(shí)，由于B相繼電器能夠測量到比其他兩相大一倍的電流，因而靈敏性高 采用兩相星型接線時(shí)，由于B相沒有裝設(shè)繼電器，因而靈敏性只能由其他兩相的電流決定，在同樣情況下，比采用三相星型接線時(shí)降低一半,兩相三接線方式,兩種接線方式的應(yīng)用,三相星型接線能提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性和靈敏性，廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器等貴重設(shè)備 兩相