繼電保護課件(重慶大學(xué))第二章 電網(wǎng)電流電壓保護

1、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間短路電流電壓保護單側(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)的零序保護小接地電流系統(tǒng)的零序保護4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：電流繼電器電流繼電器動

2、作電流（動作電流（Iop.rIop.r） 返回電流（返回電流（Ire.rIre.r） 返回系數(shù)返回系數(shù) ：rereopIKI增量繼電器增量繼電器 欠量繼電器欠量繼電器相間短路和系統(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，32兩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。 相間短路和系統(tǒng)運行方式相間短路和系統(tǒng)運行方式2132phkSEIZz l（ ）（2.1）31phkSEIZz l（ ）（2.2）最大方式最大方式最小方式最小方式 階段式保護方案階段式保護方案1 1、保護范圍

3、、保護范圍 如圖2.3所示，當(dāng)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。階段式保護方案階段式保護方案2 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所示：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。是后備保護階

4、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。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 1、段的整定計算方法段的整定計算方法 如圖1.5所示max.minphoprelABrelSABEIKIKZZ 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

5、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。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。 3 3、線路、線路變壓器形式下變壓器形式下段的整定段的整定 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。 max.minphoprelABrelSABTEIKIKZZZ其中，ZT是變

6、壓器的阻抗 4 4、段的保護范圍段的保護范圍 （一）作圖法 如圖2.5，M 和 N 點的橫坐標(biāo)。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.max.min.min1.max113,2phphoprelpSSpopEEIKlZZz lZI保護范圍末端兩相短路 .min.max.max1.min113,2phphoprelpSSpopEEIKlZZz lZI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 1、 段的整定計算方法段的整定計算方法 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

7、加t。. 221op poprelrelrelbbIIIKIKKKK 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 pttt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)。 3 3、有多個相鄰下一級的情況、有多個相鄰下一級的情況 被保護線路存在多個相鄰下

8、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 4、段的靈敏性校驗段的靈敏性校驗 .min.min. 1ksenop pIKI 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 。 5 5、二次接線、二次接線. 2. 1op pop prelbIIKK其動作時間改為：. 1. 2op pop pttt 段的接線圖與段的相同，在數(shù)字式繼電保護裝置中，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)。 定時限過電流保護定時限過電流

9、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。 如圖2.10. 1.maxrelssop pLreKKIIK其動作時間為：. 1. 2op pop pttt 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. 1ksenop pIKI 規(guī)定最小近后備

10、靈敏系數(shù)必須大于 1.31.5，此時 .min1.max32phkSABEIZZ 規(guī)定最小遠后備靈敏系數(shù)必須大于 1.2，此時 1.max.min.max32phSABkbEZZIK3 3、二次接線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。 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： 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

11、障。 電壓電流連鎖速斷保護電壓電流連鎖速斷保護1 1、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。 。 2 2、電壓電流聯(lián)鎖速斷保護、電壓電流聯(lián)鎖速斷保護 當(dāng)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)保護范圍為零的情況，如圖2.12所示： 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%） . 11.,phUop pSnABEIZZ. 1. 13Uop pop pABUIZ 如圖2.13 所示反時限過電

12、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。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。 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12opopktIKI 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。 電流電壓保護的性能和應(yīng)用電流電壓保護的性能和應(yīng)用1 1、選擇性、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

13、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 2、快速性、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 3、靈敏性、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(dāng)被保護線路阻抗與等值系統(tǒng)阻抗相比很小時（如短線路），其保護范圍可能很小，甚至為零。 b、對限時電流速斷保護，當(dāng)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。

14、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(dāng)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(dāng)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opopTAIiKopopTVUuK方向電流保護的工作原理方向電流保護的工作原理。 電流保護常用于單側(cè)電源輻射形網(wǎng)絡(luò)，而為了提高供電可靠性，電網(wǎng)常常采用雙側(cè)電源或環(huán)網(wǎng)接線。如圖2.15所示 如果P3采用電流保護，對其動作電流和時間進行整定時不會考慮到如下情況：在k處發(fā)生故障時流過保護P3安裝處的電流大小，以及保護P3在動作時間上與保護P2相配合。如此P3將存在失去選擇性的可能，發(fā)生反方向誤動。 為解決上述問題，在電流保護的基礎(chǔ)上增加功率方向判別環(huán)節(jié)，規(guī)定功率方向為正是電流保護動作