繼電保護課件重慶大學(xué)第二章電網(wǎng)的電流電壓保護資料

1、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間短路電流電壓保護 1 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護 2 大接地電流系統(tǒng)的零序保護 3 第二章電網(wǎng)的電流電壓保護第二章電網(wǎng)的電流電壓保護 小接地電流系統(tǒng)的零序保護 4 1 電流繼電器電流繼電器 電網(wǎng)發(fā)生相間短路時，故障相電流突然增大，通過檢測電流的變化可 以判定故障的發(fā)生，這是作為故障測量元件之一的電流繼電器的功能。 電流繼電器有很多類型，如電磁型、晶體管型和集成電路型等，它 們總有一個動作電流（Iop.r）和一個返回電流（Ire.r） 某種電流電壓繼電器的結(jié)構(gòu)如下所示： 圖2.1 一種電磁型電流繼電器原理結(jié)構(gòu) 1電磁鐵 2銜鐵 3繞組 4觸點 5反作用彈簧 r I 2 電流繼

2、電器電流繼電器 動作電流（Iop.r） 返回電流（Ire.r） 返回系數(shù) ： re re op I K I ? 增量繼電器 欠量繼電器 3 相間短路和系統(tǒng)運行方式相間短路和系統(tǒng)運行方式 在假設(shè)電力系統(tǒng)各處正序阻抗和負序阻抗相等的情況下， 3 2 兩相短路時故障相的相電流是三相短路時的 倍。 保護安裝處通常是指繼電保護裝置采集電流、電壓信號的 位置，而不是裝置的實際存在處。 k S QF1 QF2 P1 P2 圖2.2 保護安裝處說明圖 AB 4 相間短路和系統(tǒng)運行方式 2 1 3 2 ph k S E I Zz l ? ? （ ） （2.1） 3 1 ph k S E I Zz l ? ? （

3、 ） （2.2） 最大方式 最小方式 5 階段式保護方案階段式保護方案 1、保護范圍、保護范圍 如圖2.3所示，當電流保護的整定值Iop等于在一定方式下（系統(tǒng)阻抗 一定和短路類型一定）k點短路時的故障電流，則從保護安裝處到K點之 間任意一點短路時保護均能夠啟動，則電流保護在此方式下的保護范圍 （其間任一位置發(fā)生短路，保護裝置能夠啟動）是lp。 S QF1 P1 圖2.3 電流保護的保護范圍 A B p l op I I Ik l l 6 階段式保護方案階段式保護方案 2、階段式保護方案、階段式保護方案 線路的電流保護是常見的階段式保護之一，通常配置段、段和 段，又叫三段式保護，其方案如圖2.4

4、所示： QF1QF2 AB tA=0s AB QF1 QF2 tB=0s tA=tB+t AB QF1 QF2 tB tA=tB+t AB QF 1 QF 2 tB 圖2.4 階段式保護方案說明圖 段保護范圍 段保護范圍 段保護范圍 C C C C 段最大保護范圍 0秒延時動作于跳閘。 段最大保護范圍 動作時間比下一級相鄰線路段的 動作時間增加 ?t。與段構(gòu)成主 保護。 段最大保護范圍 動作時間比下一級相鄰線路段 的動作時間增加?t。是后備保護 7 階段式保護方案階段式保護方案 該方案目的是在最大方式下限制各段的保護范圍，使其滿足選擇 性的要求，并在該前提下使保護的快速性盡可能提高。 方案的實

5、現(xiàn)手段是在最大方式下，通過整定計算獲得各段保護的 整定值。在最小方式下校驗整定結(jié)果能否滿足靈敏性的要求。 8 無時限電流速斷保護無時限電流速斷保護 無時限電流速斷保護又稱為段電流保護或瞬時電流速斷保護 1、段的整定計算方法 如圖1.5所示 max .min ph oprelABrel SAB E IK IK ZZ ? ? 段的整定原則：躲過（使繼電保護不啟動）被保護線路末端 三相短路時保護安裝處的相電流。規(guī)定段保護動作時間top=0s。 可靠系數(shù)：所有誤差及裕度的總和：短路電流計算誤差、傳感 誤差、裝置誤差、非周期分量影響、裕度。誤差均考慮為一個方向。 9 k S QF1 P1 圖2.5 無時

6、限電流速斷保護整定計算說明圖 A B I I 1 2 (最大方式) (最小方式) MN 3 4 C P2 k0 l max.p l min.p l 3 . 12 . 1 max ? ? rel relop K IKI lxZ E I S ph 1min. max ? ? lxZ E I S ph 1max. min 2 3 ? ? l 特點：原理簡單、動作速度快、保護范圍受系統(tǒng)運行方式影響大。 最小保護范圍不小于 15%20%，否則認為其靈敏性校驗不滿足要求。 10 3、線路變壓器形式下段的整定 如圖2.7，是線路變壓器組接線，此時線路的段的整定原則為：躲 過變壓器與線路連接側(cè)的對側(cè)三相短路時

7、保護安裝處的相電流。也即保護 的整定值會較小，其保護范圍可能會超過線路全長，伸入變壓器內(nèi)部，這 是被允許的，因為對于線路變壓器組接線，變壓器故障時其必然停止運 行。 S QF1 P1 圖2.7 線路變壓器組接線的無時限電流速斷保護的保護范圍 A I I 1 M 3 4 B k1 k2 max.p ll 11 max .min ph oprelABrel SABT E IK IK ZZZ ? ? 其中，ZT是變壓器的阻抗 4 4、段的保護范圍 （一）作圖法 如圖2.5，M 和 N 點的橫坐標。不難發(fā)現(xiàn)，最大方式下保護范圍末 端的短路電流等于保護的整定值 （二）解析法 保護范圍末端三相短路 .ma

8、x.min .min1.max1 13 , 2 phph oprelpS Spop EE IKlZ ZzlZI ? ? ? ? ? ? 保護范圍末端兩相短路 .min.max .max1.min1 13 , 2 phph oprelpS Spop EE IKlZ Zz lZI ? ? ? ? ? ? 12 限時電流速斷保護限時電流速斷保護 限時電流速斷保護又稱為段電流保護。 1、 段的整定計算方法 如圖2.8所示，為滿足選擇性要求， 段的動作時限必須比相鄰下 一級線路段的動作時限增加?t。 S1 QF1 P1 圖2.8 限時電流速斷保護整定計算說明圖 A B I1 C P2 k1 I2 S2

9、k2 l2l 1 l 3l 13 . 2 2 1 op p oprelrelrel bb I I IK IKK KK ? 段的整定原則：躲過相鄰下一級線路段保護范圍末端三相短路 時保護安裝處的相電流。 其整定值用下式計算， 段的動作時間為： . 1. 2op pop p ttt? ? 其中 ?t 通常為 0.30.5s 。 2 2、相鄰分支線路、相鄰分支線路-定義分支系數(shù)定義分支系數(shù) 分支系數(shù)= 相鄰線路短路電流的比值。即將下一條線路動作電流折 算到本線路。 助增的情況，而Kb1；外汲的情況，而Kb1。 在復(fù)雜電網(wǎng)中可能同時既存在助增情況，也存在外汲情況，分支系 數(shù)的值可能為任意正數(shù)。 14

10、SQF1 P1 圖2.9 具有外汲電流的電網(wǎng) A B I1 C P2 k1 I2 3、有多個相鄰下一級的情況 被保護線路存在多個相鄰下一級設(shè)備時， 首先按與各個相鄰下一 級設(shè)備的段相配合整定，然后選擇數(shù)值較大者 4、段的靈敏性校驗 .min .min . 1 k sen op p I K I ? 最小靈敏系數(shù) 規(guī)定其必須大于1.31.5。如果靈敏系數(shù)檢驗不滿足要求，則應(yīng)該按 與相鄰下一級線路的段相配合重新整定 。 15 5、二次接線 . 2 . 1 op p op prel b I IK K ? 其動作時間改為： . 1. 2op pop p ttt? ? 段的接線圖與段的相同，在數(shù)字式繼電保

11、護裝置中，它們是 共用同一硬件的兩段程序，其跳閘邏輯出口為 “或”關(guān)系。由常 規(guī)繼電器實現(xiàn)的兩段保護各自有一套硬件，其跳閘出口部分電路并 聯(lián)。 16 定時限過電流保護定時限過電流保護 定時限過電流保護又稱為段電流保護。 1 1、 段的整定計算方法段的整定計算方法 段應(yīng)該躲過保護安裝處流過的最大負荷電流IL.max，為了滿足選擇性 要求，段的動作時間一般會被設(shè)置得較長。 圖2.10 定時限過電流保護的整定計算說明圖 t max.L I ss I 1. pre I ? ? ? 1.pop I ? ? ? I 如圖2.10 17 . 1.max relss op pL re K K II K ? 其

12、動作時間為： . 1. 2op pop p ttt? ? 段整定值公式： ，被稱為階梯型動作時間配合關(guān)系 如果存在多個相鄰下一級設(shè)備，段的動作時間按與各個相鄰下一 級設(shè)備的段動作時間配合后，選擇最大值整定。 2 2、段的靈敏度校驗段的靈敏度校驗 段保護的靈敏性通過計算其最小近后備和遠后備靈敏系數(shù)來檢 驗。 .min .min . 1 k sen op p I K I ? 18 規(guī)定最小近后備靈敏系數(shù)必須大于 1.31.5，此時 .min 1.max 3 2 ph k SAB E I ZZ ? ? 規(guī)定最小遠后備靈敏系數(shù)必須大于 1.2，此時 1.max .min .max 3 2 ph SAB

13、 k b E ZZ I K ? ? 3 3、二次接線 保護裝置內(nèi)部各段保護之間的連接關(guān)系： 微機保護裝置：三段保護集中在1個裝置里，跳閘命令采用 “或”的方式發(fā)出； 共用硬件及出口繼電器。 19 電流互感器與保護裝置之間的接線：電流互感器與保護裝置之間的接線： 小接地電流系統(tǒng)中，電流互感器采用二相不完全星形接線，無時限 電流速斷保護輸入A、C 兩相電流， 如圖所示： 圖2.6 無時限電流速斷保護原理接線圖 P1 M 跳閘信號 A I ? C I ? 不完全星型接線不能反映B相故障電流； 大電流接地系統(tǒng)采用完全星型接線，可反映任意相接地故障。 20 電壓電流連鎖速斷保護電壓電流連鎖速斷保護 1、

14、運行方式變化對保護的影響、運行方式變化對保護的影響 電流保護受運行方式變化的影響很大，如圖2.11，運行方式不同， 保護范圍也不同。 S QF1 P1 圖2.11 電流保護的保護范圍受運行方式變化的影響 A I I 方式1 B 方式2 l2l1 l op I 。 21 圖2.12 無時限電流保護的最小保護范圍受最大和最小運行方式差異程度的影響 I 最大方式 最小方式 I 最大方式 最小方式 （a）（b） op I max lmin l ll max lmin l op I 2 2、電壓電流聯(lián)鎖速斷保護 當最大和最小運行方式差異較大時，無時限電流速斷的保護范圍可 能很小，甚至出現(xiàn)保護范圍為零的情

15、況，如圖2.12所示： 22 整定原則是：使保護在主要運行方式（一般不是最大方式）下，電 壓繼電器和電流繼電器都有相同且較大的保護范圍（通常是設(shè)備阻抗 的75%） . 1 1. , ph U op p S nAB E I ZZ? ? ? . 1. 1 3 U op pop pAB UIZ? 23 S QF1 P1 圖2.13 電壓、電流聯(lián)鎖速斷保護的性能 A I I 最大方式 B U U 最小方式 主要方式 k1 1.pop I? l 2l1 l U pop I 1. 1.pop U 如圖2.13 所示 24 反時限過電流保護反時限過電流保護 帶時限的保護按動作時間特性分為定時限和反時限兩種。

16、定時限過 流保護的動作時間是固定不變的， 與短路電流大小無關(guān)；而反時限過流 保護的動作時間與短路電流大小成反比，故稱為反時限特性，如圖2.14 所示。 S QF1 P1 圖2.14 過電流保護動作時間的反時限和定時限特性 A t l BC P1 P2P3 P2P3 t l P1 P2 P3 （a） （b） I 25 反時限過電流保護的動作電流整定值與定時限過流保護相同，用下 式計算反時限過電流保護的動作時間 1 2 op op k t I K I ? ? 反時限過電流保護在快速性上常常優(yōu)于定時限過流保護，只是在 動作時間的配合上比定時限過流保護復(fù)雜。 26 電流電壓保護的性能和應(yīng)用電流電壓保護

17、的性能和應(yīng)用 1、選擇性 無時限電流速斷保護是依靠動作電流整定值獲得選擇性的，過電流 保護主要依靠動作時間獲得選擇 性，限時電流速斷保護的選擇性依靠 電流和動作時間共同實現(xiàn)的。 。 2、快速性 無時限電流速斷保護和電壓、電流聯(lián)鎖速斷保護沒有人為的延時，主 要保護裝置固有的動作時間，約0.060.1s，其動作快速。限時電流速 斷保護的動作時間一般為 0.5s。定時限過電流保護動作時間一般較長， 特別是靠近電源的保護，有時長達數(shù)秒。 3、靈敏性 電流保護的保護范圍和靈敏系數(shù)受運行方式變化的影響，有時不 能夠滿足要求。 a、對無時限電流速斷保護，當被保護線路阻抗與等值系統(tǒng)阻抗相 比很小時（如短線路）

18、，其保護范圍可能很小，甚至為零。 b、對限時電流速斷保護，當相鄰下一級線路阻抗很小時，其 靈敏系數(shù)可能不滿足要求。 27 c、過電流保護靈敏系數(shù)一般較大，但對于長距離重負荷線路，其靈敏 系數(shù)也可能達不到要求。當相鄰下一級設(shè)備阻抗很大時，做為其遠后備 的過電流保護靈敏系數(shù)往往不夠。 電流電壓保護的原理、結(jié)構(gòu)和接線比較簡單，整定計算方便，具有較 高的可靠性。三段式電流保護廣 泛用于35kV及以下電網(wǎng)，在更高電壓等 級電網(wǎng)中很少采用，一般是做為輔助保護（為補充主保護和后備保護的 性能或當主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護）。 4 4、可靠性、可靠性 5 5、實際應(yīng)用、實際應(yīng)用 在實際應(yīng)用中，保存在繼電器中的整定值應(yīng)該是按電壓互感器變比 KTV和電流互感器變比KTA折算的二次值，即 和 op op TA I i K ? op op TV U u K ? 28 方向電流保護的工作原理方向電流保護的工作原理 。