繼電保護課件PPT過電流

1、 第第 二二 章章 電流保護和方向性電流保護第一節(jié)第一節(jié) 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護一一、電磁型、晶體管型電流繼電器、電磁型、晶體管型電流繼電器 1 1電磁型過電流繼電器電磁型過電流繼電器 工作特性：工作特性： （a a）動作特性：）動作特性： ，過電流繼電器動作（觸點閉合），過電流繼電器動作（觸點閉合） （b b）返回特性：）返回特性： ，過電流繼電器返回（觸點打開），過電流繼電器返回（觸點打開） 動作電流動作電流 : : 使繼電器動作的最小電流使繼電器動作的最小電流 返回電流返回電流 : : 使繼電器恢復原位的最大電流使繼電器恢復原位的最大電流 返回系數(shù)返

2、回系數(shù)JdzJII.JhJII.1.JdzJhhIIK 過電流繼電器符號JdzI.JhI. 繼電器的工作特性曲線繼電器的工作特性曲線“繼電特性繼電特性”：繼電器的動作是明確的，例如觸點只：繼電器的動作是明確的，例如觸點只能處于閉合和斷開位置。無論起動和返回，繼電能處于閉合和斷開位置。無論起動和返回，繼電器不可能停留在某一個中間位置。器不可能停留在某一個中間位置。返回系數(shù)：1.JdzJhhIIK1、時間繼電器 作用是建立必要的延時，以保證保護動作的選擇性和某種邏 輯關(guān)系。 延時動作。線圈通電后主觸點經(jīng)過一段延時后閉合。 瞬時返回。對正在動作的繼電器，一旦線圈所加電壓消 失，則迅速返回原始狀態(tài)。2

3、、中間繼電器 起中間橋梁作用 觸點容量大，可直接用作于跳閘。 觸點數(shù)目多其它幾種常見的繼電器3、信號繼電器 作為裝置動作的信號指示，標示所處的狀態(tài)，或 接通燈光信號（音響）回路。信號繼電器的觸點 自保持，由值班人員手動復歸或電動復歸。二、三段式電流保護二、三段式電流保護1. 1. 電流速斷保護（電流電流速斷保護（電流段）段） 定義：僅反映電流增大而定義：僅反映電流增大而瞬時動作瞬時動作的保護。的保護。包括： 1、電流速斷保護（電流段）； 2、限時電流速斷保護（電流段）； 3、定時限過電流保護（電流段）。 特點：在保證選擇性的前提下，動作（跳閘）速度越快越好。為提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，保證向重要用

4、戶的可靠供電，防止短路電流損壞故障設(shè)備，要求各種電氣設(shè)備必須配備電流速斷保護，以快速切除故障。電流速斷保護中的過電流繼電器I1反映一次線路側(cè)電流I增大而動作，跳開斷路器QF。電流速斷保護（電流段）的單相原理接線圖（1）電流速斷保護（電流段）的動作原理從電流段保護的單相接線圖可見，決定保護動作的關(guān)鍵因素是過電流繼電器I1，過電流繼電器I1觸點閉合則斷路器跳閘線圈TQ通過電流，斷路器QF斷開。過電流繼電器I1的動作電流 就是電流速斷保護（電流段）的起動電流值。JdzI. 過電流繼電器I1的動作電流如何整定（計算）？ 必須根據(jù)所保護范圍內(nèi)的短路故障電流來整定，即保證其保護范圍內(nèi)所有地點發(fā)生短路，其都

5、可以動作。a 三相短路電流計算 E - 系統(tǒng)等效電源的相電勢 - 短路點至保護安裝處的阻抗 保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的系統(tǒng)阻抗線路相間短路電流計算dSdZZEI)3(dZSZb 兩相相間短路電流計算 線路相間短路電流計算)3()2(2323ddSdIZZEI相同地點發(fā)生兩相相間短路是三相短路電流的 倍。23希望電流速斷保護2的保護范圍包括線路AB的整個范圍。但是當線路AB段的末端d1點短路時的短路電流 ，和線路BC段的首端d2點（BC線路出口處）短路時的短路電流 基本是相等的。因為 非常小。為了滿足選擇性，電流速斷保護2的保護范圍不能包括線路AB全長，只能保護本線路AB首端一部分。1.dd

6、I2.ddI21.ddLZ（2）電流速斷保護（電流段）的整定原則 起動電流整定值躲開本線路AB段末端（或相鄰下一線路出口處）B處最大短路電流。即大于本線路末端（即母線B處） 的最大短路電流。 動作時限整定值max.2 .BdkdzIKI， 是電流段的可靠系數(shù)，取1.21.3kK秒02t對上圖中的電流速斷保護2進行整定計算。所以電流段只能保護本線路首端一部分。電流速斷保護（電流段）的起動（動作）電流整定值以電流速斷保護2為例。max.2 .BdkdzIKImax.,BdI是本線路末端B處最大短路電流。產(chǎn)生本線路末端B處最大短路電流的條件： 系統(tǒng)處于最大運行方式 系統(tǒng)的最大運行方式系統(tǒng)的最大運行方

7、式：流過該保護裝置的短路電流最大：流過該保護裝置的短路電流最大. 系統(tǒng)阻抗系統(tǒng)阻抗 最小。最小。 系統(tǒng)的最小運行方式系統(tǒng)的最小運行方式：流過該保護裝置的短路電流最?。毫鬟^該保護裝置的短路電流最小. 系統(tǒng)阻抗系統(tǒng)阻抗 最大。最大。 短路形式是三相短路 同一地點的三相短路電流大于 兩相短路電流SZSZ)3()2(23ddII電流速斷保護（電流段）的保護范圍1、最大保護范圍lmax%出現(xiàn)在系統(tǒng)最大運行方式下發(fā)生三相短路；2、最小保護范圍lmin%出現(xiàn)在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路。dSdZZEI)3()3()2(23ddII（3 3） 原理接線圖原理接線圖 電流速斷保護的單相原理接線圖電流速斷保護

8、的單相原理接線圖（4 4）電流速斷保護的優(yōu)缺點）電流速斷保護的優(yōu)缺點 優(yōu)點優(yōu)點: : 簡單可靠簡單可靠, ,動作迅速動作迅速 缺點缺點: : （1 1）不能保護本線路全長。）不能保護本線路全長。 （2 2）保護范圍受影響）保護范圍受影響： （a a）系統(tǒng)運行方式；）系統(tǒng)運行方式； （b b）故障類型。）故障類型。 在運行方式變化較大、短線路的情況下可能失去保護范圍。在運行方式變化較大、短線路的情況下可能失去保護范圍。特例：當線路與變壓器組相連接時，電流速斷保護可以特例：當線路與變壓器組相連接時，電流速斷保護可以保護線路的全長，并能夠保護變壓器的一部分保護線路的全長，并能夠保護變壓器的一部分2

9、2、限時電流速斷保護（電流、限時電流速斷保護（電流段）段） 定義：能夠以較小的時限切除全線路范圍以內(nèi)的故障。定義：能夠以較小的時限切除全線路范圍以內(nèi)的故障。 特點： 保護線路的全長； 具有較小的動作時限。（1 1）工作原理）工作原理以限時電流速斷保護以限時電流速斷保護2 2為例。為例。由于要求保護本線路全長，則保護范圍必然延伸到下一線路出口。為了保證選擇性，需帶時限。比下一線路電流速斷保護高t。 （2）限時電流速斷保護（電流段）的整定原則 起動電流整定值起動電流整定值 限時電流速斷保護2的保護范圍不應超過保護1的段保護范圍 （ 電流段可靠系數(shù)K k1.11.2 ） 動作時限動作時限 （ t0.

10、5s ） 時限特性時限特性（d2d2故障雖保護故障雖保護2 2限時電流速斷起動但不動作）限時電流速斷起動但不動作） 靈敏度校驗 1 .2 .dzkdzIKI ttt 12秒5 . 02 t5 . 13 . 1lmK2 .min.dzBdlmIIK 保護的起動電流整定值路時的最小電流保護范圍末端金屬性短按照最小運行方式、末端兩相相間短路時的短路電流進行校驗。按照最小運行方式、末端兩相相間短路時的短路電流進行校驗。若不滿足若不滿足, ,考慮與保護考慮與保護1 1的限時電流速斷（電流的限時電流速斷（電流段）配合。段）配合。限時電流速斷保護（電流段）的動作特性和時限特性 （3 3）原理接線圖）原理接線

11、圖 限時電流速斷保護的單相原理接線圖限時電流速斷保護的單相原理接線圖 （4 4）電流）電流段保護優(yōu)缺點：段保護優(yōu)缺點： 優(yōu)點：靈敏度好，能保護線路全長。優(yōu)點：靈敏度好，能保護線路全長。 缺點：缺點： 帶帶 0.5 秒左右的延時，速動性較差；秒左右的延時，速動性較差； 不能做下一段線路的遠后備不能做下一段線路的遠后備, , 加裝定時限過電流保護。加裝定時限過電流保護。 電流電流、段聯(lián)合工作就可以保證全線路的故障段聯(lián)合工作就可以保證全線路的故障在在0.50.5秒內(nèi)予以切除，一般情況下能夠滿足速動秒內(nèi)予以切除，一般情況下能夠滿足速動性的要求，可以作為性的要求，可以作為“主保護主保護”。3.3.定時限

12、過電流保護定時限過電流保護 定義：作為下級線路主保護拒動和斷路器拒動時的遠后備保護，同時作為本線路主保護拒動時的近后備保護，也作為過負荷時的保護。其起動電流是按照躲開最大負荷電流來整定的。特點：（1）保護范圍不僅包括本線路全長，也包括相鄰下一線路全長，甚至更遠。（2）為了保證選擇性，動作時限一般較長。是一種后備保護。（1 1）定時限過電流保護的整定計算原則）定時限過電流保護的整定計算原則 起動電流整定值 起動電流整定值應滿足： 大于最大負荷電流： 外部故障切除后保護裝置能夠可靠返回，即返回電流要滿足MMABC2 3 415dmax. fImax.zqhII 以定時限過電流保護1為例。要求（a）

13、起動電流要躲開最大負荷電流（b）在外部故障切除后，電動機M發(fā)生自起動時仍然能夠返回，即max.1 .fdzII max.1 .zqhII 可靠系數(shù)，可靠系數(shù)，1.15 1.15 1.251.25 返回系數(shù)，返回系數(shù)，0.85 自起動系數(shù)，與負荷性質(zhì)與接線有關(guān)，大于自起動系數(shù)，與負荷性質(zhì)與接線有關(guān)，大于1 動作時限動作時限 階梯型階梯型的時限特性：的時限特性： ，一般，一般max. max.max.fzqkhfzqzqhIKKIIKIIhfzqkhhdzKIKKKIImax. 1 .tttnn 1秒5 . 0t kKhKzqK所以，起動電流：，與相鄰下一線路的電流段動作時限相配合。1、 處于電網(wǎng)

14、終端的保護裝置，其過電流保護的動作時限為處于電網(wǎng)終端的保護裝置，其過電流保護的動作時限為零。這種情況下過電流保護可作為主保護兼后備保護，不零。這種情況下過電流保護可作為主保護兼后備保護，不需裝設(shè)電流速斷保護和限時電流速斷保護。需裝設(shè)電流速斷保護和限時電流速斷保護。 保護保護3 3：設(shè)定時限過電流保護（電流：設(shè)定時限過電流保護（電流段），無延時動作。段），無延時動作。 保護保護2 2：設(shè)電流速斷（電流：設(shè)電流速斷（電流段）和過電流保護（電流段）和過電流保護（電流段）。段）。 保護保護1 1：按一般原則裝設(shè)三段式電流保護。：按一般原則裝設(shè)三段式電流保護。 2、 應與相鄰多條線路中的最大動作時限配合

15、。應與相鄰多條線路中的最大動作時限配合。定時限過電流保護的動作時限（2 2）靈敏度校驗）靈敏度校驗 最小運行方式，本線路（相鄰線路）末端相間短路。最小運行方式，本線路（相鄰線路）末端相間短路。 近后備：作為本線路近后備：作為本線路ABAB段的后備。段的后備。 遠后備：作為相鄰下一線路遠后備：作為相鄰下一線路BC段的后備。段的后備。 靈敏度應相互配合：越靠近故障點保護靈敏度應越高靈敏度應相互配合：越靠近故障點保護靈敏度應越高（3 3）原理接線）原理接線 同限時電流速斷保護，時間繼電器的時間整定值不同同限時電流速斷保護，時間繼電器的時間整定值不同（4 4）評價）評價 簡單可靠。但越靠近電源端，保護

16、的動作時限越長簡單可靠。但越靠近電源端，保護的動作時限越長5 . 13 . 11 .min. dzBdlmIIK2 . 11 .min. dzCdlmIIK 定時限過電流保護：定時限過電流保護：動作時限與短路電流的大小無關(guān)動作時限與短路電流的大小無關(guān),動作時限是人為事先整定的。動作時限是人為事先整定的。 定時限過電流保護（電流定時限過電流保護（電流段）由于時限的配合原因，段）由于時限的配合原因，造成故障靠電源越近，短路電流越大，過電流保護切除故造成故障靠電源越近，短路電流越大，過電流保護切除故障的時間越長，這是其缺陷。障的時間越長，這是其缺陷。 反時限電流保護：反時限電流保護：也是一種過電流后

17、備保護，其動作也是一種過電流后備保護，其動作時間是電流的函數(shù)。電流小時，動作時間長；電流大時，時間是電流的函數(shù)。電流小時，動作時間長；電流大時，動作時間短。動作時間短。opI是瞬時動作電流；opI是起動電流；bt是瞬時動作觸點閉合時間。4.4.階段式電流保護階段式電流保護每一線路裝設(shè)有三段式繼電保護，段、段、段之間，并與相鄰線路三段式繼電保護共同構(gòu)成了較完善的保護系統(tǒng)。 (1) 電流電流I段：由動作電流的整定來保證動作選擇性，按躲開段：由動作電流的整定來保證動作選擇性，按躲開某點的短路電流整定，動作迅速（無時限），但不能保護本某點的短路電流整定，動作迅速（無時限），但不能保護本線路全長，作為主

18、保護的一部分。線路全長，作為主保護的一部分。 (2) 電流電流II段：由動作電流整定與時限配合來保證動作選擇性，段：由動作電流整定與時限配合來保證動作選擇性，動作電流按躲開某點的短路電流整定，能保護本線路全長，動作電流按躲開某點的短路電流整定，能保護本線路全長，動作時限較小，作為主保護的另一部分（電流動作時限較小，作為主保護的另一部分（電流I段的補充）段的補充） (3) 電流電流III段：由動作時限的配合來保證動作的選擇性，動段：由動作時限的配合來保證動作的選擇性，動作電流按躲開負荷電流整定，其值較小，靈敏度較高，然而作電流按躲開負荷電流整定，其值較小，靈敏度較高，然而動作時限較長，且越靠近電

19、源短路，動作時限反而越長，一動作時限較長，且越靠近電源短路，動作時限反而越長，一般作為后備保護，但是在電網(wǎng)終端可作為主保護。般作為后備保護，但是在電網(wǎng)終端可作為主保護。三、電流保護的接線方式三、電流保護的接線方式接線方式：電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。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。主要有主要有2種接線方式種接線方式： （a）三相星形接線方式；）三相星形接線方式； （b）兩相星形接線方式。）兩相星形接線方式。（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 1）三相三繼完全星形接線）三相三繼完全星形接線 特點

20、特點:三相電流互感器二次繞組與三個電流繼三相電流互感器二次繞組與三個電流繼電器分別按相連接，三個繼電器觸點并聯(lián)電器分別按相連接，三個繼電器觸點并聯(lián)(2)兩相兩繼電器接線兩相兩繼電器接線特點特點:只有兩相裝設(shè)電流互感器，按相連接繼電器。只有兩相裝設(shè)電流互感器，按相連接繼電器。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 中性點直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)，都能夠正確動作，中性點直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)，都能夠正確動作，但動作的繼電器數(shù)目不同。但動作的繼電器數(shù)目不同。（2 2）中性點直接接地電網(wǎng)單相接地短路中性點直接接地電網(wǎng)單相接地

21、短路 兩相星形接線不能反應中性點直接接地電網(wǎng)的兩相星形接線不能反應中性點直接接地電網(wǎng)的B B相接地短路。相接地短路。 中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，接地相故障電流很大。 中性點非直接（不）接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，接地相故障電流很小。（3 3）中性點非直接接地電網(wǎng)（異相）兩點接地短路中性點非直接接地電網(wǎng)（異相）兩點接地短路 由于中性點非直接接地電網(wǎng)中允許單相接地時繼續(xù)短時運由于中性點非直接接地電網(wǎng)中允許單相接地時繼續(xù)短時運行，希望只切除一個故障點。行，希望只切除一個故障點。串聯(lián)線路串聯(lián)線路輻射線路輻射線路性能比較性能比較結(jié)論在兩回路上不同地點、不同相別發(fā)生兩點接地在兩回路上不同地點、

22、不同相別發(fā)生兩點接地短路時，若保護具有相同的動作時間，采用兩短路時，若保護具有相同的動作時間，采用兩相式接線有相式接線有2/32/3的機會只切除一條回路，這是的機會只切除一條回路，這是兩相式接線的優(yōu)點。兩相式接線的優(yōu)點。若在串聯(lián)線路上發(fā)生兩點接地短路，有若在串聯(lián)線路上發(fā)生兩點接地短路，有1/31/3機機會誤切除近電源的故障點，擴大了停電范圍，會誤切除近電源的故障點，擴大了停電范圍，這是兩相式接線的缺點。這是兩相式接線的缺點。（4 4）作為作為Y/Y/ 1111接線變壓器后面短路的遠后備保護的接接線變壓器后面短路的遠后備保護的接線方式線方式 在變壓器的聯(lián)接組中在變壓器的聯(lián)接組中“Y Y”表示高壓

23、側(cè)為星形接線；表示高壓側(cè)為星形接線；“d d”表示低壓側(cè)為三角形接線。表示低壓側(cè)為三角形接線?！?111”表示變壓器低壓側(cè)的表示變壓器低壓側(cè)的線電壓線電壓UabUab滯后高壓側(cè)滯后高壓側(cè)線電壓線電壓Uab330Uab330度（或超前度（或超前3030度）度） 變壓器接線方式有變壓器接線方式有4 4種基本連接形式：種基本連接形式：“YyYy”、“DyDy”、“YdYd”和和“DdDd”。我國只采用。我國只采用“YyYy”和和“YdYd”。由。由于于Y Y連接時還有帶連接時還有帶中性線中性線和不帶和不帶中性線中性線兩種，不帶兩種，不帶中性中性線線則不增加任何則不增加任何符號表符號表示，帶中性線則在

24、字母示，帶中性線則在字母Y Y后面加后面加字母字母N N表示。表示。 帶中性線是為了防止發(fā)生短路故障時帶中性線是為了防止發(fā)生短路故障時三相不平衡三相不平衡，110kV110kV以上以上電壓等級電壓等級電網(wǎng)運行中，采用電網(wǎng)運行中，采用中性點中性點直接接地直接接地方式，這樣可以避免系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路故障時方式，這樣可以避免系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路故障時三相不平三相不平衡衡運行。運行。三相不平衡三相不平衡運行在大電網(wǎng)運行中是不允許的。運行在大電網(wǎng)運行中是不允許的。 對于高、低壓繞組為同類型接線的變壓器，如對于高、低壓繞組為同類型接線的變壓器，如Y,yY,y或或D,dD,d接線方式，其組別號只能為雙數(shù)，即接線方式，

25、其組別號只能為雙數(shù)，即0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010。對于高、低壓繞組為不同類型接線的變壓器，如對于高、低壓繞組為不同類型接線的變壓器，如Y,dY,d或或D,yD,y接線方式接線方式, ,其組別號只能為單數(shù)，即其組別號只能為單數(shù)，即1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111。所以說不存在。所以說不存在Yd12Yd12聯(lián)接組別的變壓器。聯(lián)接組別的變壓器。(3)作為Y/接線變壓器后面短路的遠后備保護的接線方式 Y/-11接線T：正序：正序： 側(cè)超前側(cè)超前Y Y側(cè)側(cè)3030 負序：負序： 側(cè)落后側(cè)落后Y Y側(cè)側(cè)3030 現(xiàn)以Y/-11接線的降壓變壓器為例：假設(shè)低壓側(cè)（側(cè)）發(fā)生

26、AB兩相短路： 兩相星形的Ksen比三相星形降低一半 提高兩相星形接線Ksen的方法：在兩相星形的中線上再接一個繼電器3LJ. 兩相短路時有： 3LJ中的電流: I3LJ反映了IB Klm 兩相三繼電器接線特點：特點：中性上的電流繼電器測量到中性上的電流繼電器測量到B B相電流。相電流。采用此接線的目的：為了提高采用此接線的目的：為了提高Y Y，d d變壓器后發(fā)生變壓器后發(fā)生兩相短路的靈敏度兩相短路的靈敏度。 因為變壓器后兩相短路，電源側(cè)三相短路因為變壓器后兩相短路，電源側(cè)三相短路電流大小不相等，最大相是最小相的電流大小不相等，最大相是最小相的2 2倍。倍。若采用兩相兩繼電器接線，有可能無法測

27、若采用兩相兩繼電器接線，有可能無法測量到最大相的電流，保護的靈敏度將受到量到最大相的電流，保護的靈敏度將受到影響。影響。結(jié)論：采用兩相三繼電器接線，可測量到采用兩相三繼電器接線，可測量到三相短路電流，所以靈敏度得到提高，廣三相短路電流，所以靈敏度得到提高，廣泛應用于泛應用于Y Y，d d接線變壓器的遠后備保護。接線變壓器的遠后備保護。小結(jié)小結(jié)：定時限過電流保護動作電流按最大負：定時限過電流保護動作電流按最大負荷電流條件整定，動作時間按階梯原則確定。荷電流條件整定，動作時間按階梯原則確定。電流保護三種接線應用條件 中性點直接接地系統(tǒng)應采用三相三繼電器接線； 中性點不接地系統(tǒng)只能采用兩相式接線； 作為Y，d變壓器遠后備保護，應采用兩相三繼接線。 三相星形接線：三相星形接線： 廣泛應用于發(fā)電機、變壓器等大型貴重設(shè)備的保護廣泛應用于發(fā)電機、變壓器等大型貴重設(shè)備的