電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第2章 電網(wǎng)的電流保護(hù)

1、第第 二二 章章 電網(wǎng)的電流保護(hù) overcurrent protection 第一節(jié)第一節(jié) 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)一一、繼電器繼電器繼電器是一種能自動(dòng)執(zhí)行繼電器是一種能自動(dòng)執(zhí)行通斷通斷操作的部件。當(dāng)輸入量達(dá)操作的部件。當(dāng)輸入量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，能使其輸出的被控制量（如觸點(diǎn)、電平）到一定數(shù)值時(shí)，能使其輸出的被控制量（如觸點(diǎn)、電平）發(fā)生預(yù)計(jì)的狀態(tài)變化。發(fā)生預(yù)計(jì)的狀態(tài)變化。 電磁型電磁型 電流繼電器電流繼電器 啟動(dòng)繼電器啟動(dòng)繼電器 欠量型繼電器欠量型繼電器 感應(yīng)型感應(yīng)型 電壓繼電器電壓繼電器 度量繼電器度量繼電器 過(guò)量型繼電器過(guò)量型繼電器 整流型整流型 功率方向

2、繼電器功率方向繼電器 時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器 數(shù)字型數(shù)字型 阻抗繼電器阻抗繼電器 信號(hào)繼電器信號(hào)繼電器 瓦斯繼電器瓦斯繼電器 中間繼電器中間繼電器1. 1. 繼電器的分類和表示方法繼電器的分類和表示方法常開(kāi)觸點(diǎn)：輸入電量不足時(shí)觸點(diǎn)打開(kāi)。常開(kāi)觸點(diǎn)：輸入電量不足時(shí)觸點(diǎn)打開(kāi)。常閉觸點(diǎn)：輸入電量不足時(shí)觸點(diǎn)閉合。常閉觸點(diǎn)：輸入電量不足時(shí)觸點(diǎn)閉合。mdck ( i2 )動(dòng)作動(dòng)作：mdc mth+ mm 返回返回：mdc mth mm ji12i2. 2. 過(guò)電流繼電器過(guò)電流繼電器iopire0ij動(dòng)作狀態(tài)“ 繼電特性 ”1oprereiik返回系數(shù)：閉合斷開(kāi)0.850.9二、三段式電流保護(hù)的整定與校驗(yàn)二、三

3、段式電流保護(hù)的整定與校驗(yàn)1. 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)時(shí)電流量特征kskzzei)3(三相短路：23)2(kskzzei兩相短路：abcdzkzs（1）正常運(yùn)行狀態(tài)（e）流過(guò)保護(hù)流過(guò)保護(hù)2 2的短路電流和哪些因素有關(guān)呢？的短路電流和哪些因素有關(guān)呢？kskzzei)3(kskzzei23)2(最大方式三相短路最小方式兩相短路iab_maxibc_maxicd_maxil（3）運(yùn)行方式（zs） （2）短路點(diǎn)位置（zk）（4）短路類型abcdzkzs最大運(yùn)行方式:最小運(yùn)行方式:zs.minzs.max系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型的短在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型的短路時(shí)流過(guò)保護(hù)安裝處的電流

4、最大，與此對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)路時(shí)流過(guò)保護(hù)安裝處的電流最大，與此對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行方式。運(yùn)行方式。minssmaxkzzi.maxssminkzzi.系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型的短在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型的短路時(shí)流過(guò)保護(hù)安裝處的電流最大，與此對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)路時(shí)流過(guò)保護(hù)安裝處的電流最大，與此對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行方式。運(yùn)行方式。1. 1. 電流速斷保護(hù)（電流電流速斷保護(hù)（電流段）段）反應(yīng)于短路電流的反應(yīng)于短路電流的幅值增大幅值增大而而瞬時(shí)動(dòng)作瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)。的電流保護(hù)。 整定計(jì)算的三要素整定計(jì)算的三要素整定值整定值動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限靈敏性校驗(yàn)靈敏性校驗(yàn)abcd21k1k2k3k4abskb

5、zzeimin.max.按照選擇性的要求，希望能保護(hù)本線路全長(zhǎng)。按照選擇性的要求，希望能保護(hù)本線路全長(zhǎng)。以保護(hù)以保護(hù)2 2為例：為例：按按ikb.min整定：能保護(hù)線路整定：能保護(hù)線路ab全長(zhǎng)全長(zhǎng) , 按躲過(guò)相鄰下一條線路出口短路按躲過(guò)相鄰下一條線路出口短路(d2)(d2)時(shí)可能出現(xiàn)的最時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流來(lái)整定大短路電流來(lái)整定, ,可保證可保證bcbc線路故障時(shí)保護(hù)線路故障時(shí)保護(hù)2 2不誤動(dòng)。不誤動(dòng)。d2d2點(diǎn)短路保護(hù)會(huì)誤動(dòng)。點(diǎn)短路保護(hù)會(huì)誤動(dòng)。bcabskczzzeimin.max.abcd21k1k2k3k4max.2 .kbirelisetikiabcd21k1k2k3k4conta

6、isetiopknii2 .2 .二次動(dòng)作電流：）（3 . 12 . 1irelk一次動(dòng)作電流：t 2i= 0 s動(dòng)作時(shí)限：- 理想情況電流互感器變比電流互感器接線方式max.1 .kcirelisetiki保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式、故障類型的變化而變化。 靈敏性校驗(yàn)：計(jì)算最小保護(hù)范圍 lmin% ( 15% ) 最大方式三相短路最小方式兩相短路ilabcd21iseti2 .iseti1 .lmax.2lmax.1lmin.2校驗(yàn)條件：校驗(yàn)條件： 最小方式最小方式兩相相間短路兩相相間短路 2 .min2 .min1max.2 .23llzzeisiset解析法求最?。ㄗ畲螅┍Ｗo(hù)范圍：解析法求最小（

7、最大）保護(hù)范圍：2 .max2 .max1min.2 .llzzeisiset1 .min1 .min1max.1 .23llzzzeiabsiset2 .max2 .max1min.2 .llzzeisiset保保護(hù)護(hù)2 2保保護(hù)護(hù)1 1abcd21k1k2k3k4電流速斷保護(hù)單相原理接線：電流速斷保護(hù)單相原理接線：缺點(diǎn)缺點(diǎn): :電流速斷保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)：電流速斷保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 簡(jiǎn)單可靠簡(jiǎn)單可靠, ,動(dòng)作迅速動(dòng)作迅速不能保護(hù)本線路全長(zhǎng)；不能保護(hù)本線路全長(zhǎng)；失去保護(hù)范圍：運(yùn)行方式變化較大、短線路。失去保護(hù)范圍：運(yùn)行方式變化較大、短線路。個(gè)別情況下（線路變壓器組連接），可以保護(hù)線路的個(gè)別情

8、況下（線路變壓器組連接），可以保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并能夠保護(hù)變壓器的一部分。全長(zhǎng)，并能夠保護(hù)變壓器的一部分。2. 2. 限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流段）段）靈敏度：保護(hù)范圍必然延伸。靈敏度：保護(hù)范圍必然延伸。選擇性：帶時(shí)限選擇性：帶時(shí)限, ,比下一線路電流速斷保護(hù)高比下一線路電流速斷保護(hù)高t t。 保護(hù)線路的全長(zhǎng)，足夠的靈敏度；保護(hù)線路的全長(zhǎng)，足夠的靈敏度； 具有最小的動(dòng)作時(shí)限。具有最小的動(dòng)作時(shí)限。abcd21k1k2k3k4一次起動(dòng)電流計(jì)算一次起動(dòng)電流計(jì)算: :isetiireliisetiki1 .2 .）（2 . 11 . 1irelkabcd21k1k2k3k4iliset

9、i2 .iseti1 .miiseti2 .動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限: :tttiii12lt靈敏性校驗(yàn)：計(jì)算 ksenii校驗(yàn)條件：最小方式、本線末端兩相相間短路最小方式、本線末端兩相相間短路5 . 13 . 12 .)2(min.iisetkbiiseniikabcd21k1k2k3k4若不滿足若不滿足, ,考慮與保護(hù)考慮與保護(hù)1 1的限時(shí)電流速斷配合的限時(shí)電流速斷配合: :iisetiireliisetiki1 .2 .tttiiii12缺點(diǎn)缺點(diǎn): :限時(shí)電流速斷保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)：限時(shí)電流速斷保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 靈敏度好，能保護(hù)線路全長(zhǎng)。靈敏度好，能保護(hù)線路全長(zhǎng)。帶帶 0.5 1秒延時(shí)，速動(dòng)性

10、較差；秒延時(shí)，速動(dòng)性較差；不能做下一段線路的遠(yuǎn)后備不能做下一段線路的遠(yuǎn)后備電流電流、段聯(lián)合工作就可以保證全線路的故障在段聯(lián)合工作就可以保證全線路的故障在0.50.5秒內(nèi)予以切除，一般情況下能夠滿足速動(dòng)性的秒內(nèi)予以切除，一般情況下能夠滿足速動(dòng)性的要求，可以作為要求，可以作為“主保護(hù)主保護(hù)”。限時(shí)電流速斷保護(hù)單相原理接線：限時(shí)電流速斷保護(hù)單相原理接線：3. 3. 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（電流定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（電流iiiiii段）段）動(dòng)作電流整定：動(dòng)作電流整定：max.limax.ssi后備保護(hù)：（后備保護(hù)：（1 1）近后備保護(hù)本線路全長(zhǎng)）近后備保護(hù)本線路全長(zhǎng) （2 2）遠(yuǎn)后備保護(hù)相鄰線路全長(zhǎng)）遠(yuǎn)后備保護(hù)

11、相鄰線路全長(zhǎng) 最大負(fù)荷電流：最大負(fù)荷電流： 外部故障切除后保護(hù)裝置能夠可靠返回外部故障切除后保護(hù)裝置能夠可靠返回: :iopire0ijmmabc2 3 415kmax.1 .lressiiirelrereiiisetikkkkiimax.max.lssiiirelssiiirelreikkikiiopire0ijmax.max.lssssikimax.ssreii）（25. 115. 1iiirelkmmabc2 3 415k動(dòng)作時(shí)限整定：動(dòng)作時(shí)限整定：ltabcd21k1k2m345t1iiit2iiit3iiit4iiit5iii缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：故障越近電源端，故障電流越大，切除時(shí)故障越近電

12、源端，故障電流越大，切除時(shí) 限反而越長(zhǎng)，不滿足速動(dòng)性要求！限反而越長(zhǎng)，不滿足速動(dòng)性要求！階梯型的時(shí)限特性：階梯型的時(shí)限特性：tttiiiniiin1mmabc2 3 415ktttttttiiiiiiiiiiii4321,max 處于電網(wǎng)終端的保護(hù)裝置，其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限并處于電網(wǎng)終端的保護(hù)裝置，其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限并不長(zhǎng)，這種情況下它可作為主保護(hù)兼后備保護(hù)，不需裝設(shè)不長(zhǎng)，這種情況下它可作為主保護(hù)兼后備保護(hù)，不需裝設(shè)電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)。 保護(hù)保護(hù)c c：只設(shè)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，無(wú)延時(shí)：只設(shè)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，無(wú)延時(shí) 保護(hù)保護(hù)b b：只設(shè)電流速斷保護(hù)

13、和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：只設(shè)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 保護(hù)保護(hù)a a：按一般原則裝設(shè)電流速斷、限時(shí)電流速斷和定時(shí)限過(guò)流保護(hù)。：按一般原則裝設(shè)電流速斷、限時(shí)電流速斷和定時(shí)限過(guò)流保護(hù)。 靈敏性校驗(yàn)：計(jì)算 kseniii校驗(yàn)條件：5 . 13 . 1)(2 .)2(min.2 .iiisetkbiiiseniik近abcd21k1k2k3k4最小運(yùn)行方式，最小運(yùn)行方式，本線路（相鄰線路）末端相間短路。本線路（相鄰線路）末端相間短路。2 . 1)(2 .)2(min.2 .iiisetkciiiseniik遠(yuǎn)- - 靈敏度應(yīng)相互配合：靠近故障點(diǎn)保護(hù)靈敏度高靈敏度應(yīng)相互配合：靠近故障點(diǎn)保護(hù)靈敏度高ab

14、cd21k1k2m345iiiseniiiseniiiseniiiseniiisenkkkkk5 .4 .3 .2 .1 .過(guò)電流保護(hù)單相原理接線：過(guò)電流保護(hù)單相原理接線：同電流二段。同電流二段。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠，簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作時(shí)限與短路電流的大小無(wú)關(guān)。動(dòng)作時(shí)限與短路電流的大小無(wú)關(guān)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：故障靠電源越近，短路電流越大，過(guò)電流保護(hù)故障靠電源越近，短路電流越大，過(guò)電流保護(hù)切除故障的時(shí)間越長(zhǎng)。切除故障的時(shí)間越長(zhǎng)。反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：也是一種過(guò)電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)間是電流的函數(shù)。也是一種過(guò)電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)間是電流的函數(shù)。電流越小，動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)；電流越小，動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)；電流越

15、大，動(dòng)作時(shí)間越短。電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。abcd21k1k2m345ijt0iopiioptb（啟動(dòng)電流）（瞬時(shí)動(dòng)作電流）abcd21k1k2m345likltiseti1 .iseti2 .iseti3 .iseti4 .iiseti4 .iiseti3 .階段式電流保護(hù)的配合三、電流保護(hù)的接線方式三、電流保護(hù)的接線方式 電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。（a a）三相星形接線方式；）三相星形接線方式； （b b）兩相星形接線方式）兩相星形接線方式 每相上均裝有ct和lj、y形接線 lj的觸點(diǎn)并聯(lián)（或） 一相上不裝設(shè)ct和lj、y形

16、接線 lj的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）（接a、c相）1. 1. 三相星形接線和兩相星形接線的性能比較三相星形接線和兩相星形接線的性能比較（1 1）相間短路）相間短路 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)，都能夠中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)，都能夠 正確動(dòng)作，但動(dòng)作的繼電器數(shù)目不同。正確動(dòng)作，但動(dòng)作的繼電器數(shù)目不同。（2 2）單相接地短路）單相接地短路 兩相星形接線不能反應(yīng)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的兩相星形接線不能反應(yīng)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的b b 相接地短路（但有專門的接地保護(hù)）。相接地短路（但有專門的接地保護(hù)）。（3 3）兩點(diǎn)接地短路）兩點(diǎn)接地短路 小電流接地系統(tǒng)，允許單相接地時(shí)繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行，小電流接地系統(tǒng)，

17、允許單相接地時(shí)繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行， 希望只切除一個(gè)故障點(diǎn)。希望只切除一個(gè)故障點(diǎn)。串聯(lián)線路輻射線路性能比較（4 4） y/ /接線變壓器后面的短路接線變壓器后面的短路00cbacacabcbabaiiiiiiiiiiiii3/223/aabacaiiiiiiyaybycyaiiii2yaiybiyciaibi0ciaibiciyaybycyaiiii2當(dāng)過(guò)電流保護(hù)接于降壓變壓器的高壓側(cè)作為低壓側(cè)線當(dāng)過(guò)電流保護(hù)接于降壓變壓器的高壓側(cè)作為低壓側(cè)線路的后備時(shí)路的后備時(shí): :yyaiybiyciaibiycyaii措施：措施：在中線上接入一個(gè)繼電器，以提高靈敏系數(shù)。在中線上接入一個(gè)繼電器，以提高靈敏系數(shù)。(1

18、) (1) 三相星形接線可使靈敏系數(shù)增大一倍；三相星形接線可使靈敏系數(shù)增大一倍；(2) (2) 兩相星形接線的靈敏系數(shù)只能由兩相星形接線的靈敏系數(shù)只能由a,ca,c相決定，較相決定，較 三相星形接線靈敏系數(shù)降低一半。三相星形接線靈敏系數(shù)降低一半。三相星形接線：三相星形接線：廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴重設(shè)備的保護(hù)中，因?yàn)樗芴岣弑Ｗo(hù)動(dòng)作的可靠性和重設(shè)備的保護(hù)中，因?yàn)樗芴岣弑Ｗo(hù)動(dòng)作的可靠性和靈敏性。靈敏性。2. 2. 不同接線方式的應(yīng)用不同接線方式的應(yīng)用 兩相星形接線時(shí)，應(yīng)在所有的線路上將保護(hù)裝置安兩相星形接線時(shí)，應(yīng)在所有的線路上將保護(hù)裝置安裝在裝在相同的兩

19、相相同的兩相上（一般都裝于上（一般都裝于a a、c c相上），以保證相上），以保證在不同的線路上發(fā)生兩點(diǎn)及多點(diǎn)接地時(shí)，能切除故障。在不同的線路上發(fā)生兩點(diǎn)及多點(diǎn)接地時(shí)，能切除故障。兩相星形接線：兩相星形接線：由于兩相星形接線較為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，因由于兩相星形接線較為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，因此在中性點(diǎn)直接接地和非直接接地電網(wǎng)中（輻射線路此在中性點(diǎn)直接接地和非直接接地電網(wǎng)中（輻射線路較普遍）廣泛使用。較普遍）廣泛使用。四四. . 三段式電流保護(hù)接線圖舉例三段式電流保護(hù)接線圖舉例1lj5lj9lj3zj 4xj lp3zj7sj12sjdltq2lj6lj10lj11lj7sj 8xj lp12sj 13xj lp(c) (c) 直流回路展開(kāi)圖直流回路展開(kāi)圖電流速斷電流速斷 保護(hù)保護(hù)限