電網的電流電壓保護ppt課件

1、第第2 2章章 電網的電流、電壓維護電網的電流、電壓維護 和方向性電流、電壓維護和方向性電流、電壓維護o第一節(jié)第一節(jié) 單側電源網絡相間短路的電流、電壓維護單側電源網絡相間短路的電流、電壓維護o電磁型電流繼電器電磁型電流繼電器o無時限電流速斷維護無時限電流速斷維護o限時電流速斷維護限時電流速斷維護o定時限過電流維護定時限過電流維護o三段式電流維護的運用三段式電流維護的運用o電流維護的接線方式電流維護的接線方式o第二節(jié)第二節(jié) 電網相間短路的方向性電流維護電網相間短路的方向性電流維護o方向性電流維護的根本原理方向性電流維護的根本原理o功率方向繼電器的任務原理功率方向繼電器的任務原理o相間短路功率方向

2、繼電器的接線方式相間短路功率方向繼電器的接線方式o對方向性電流維護的評價對方向性電流維護的評價o第三節(jié)第三節(jié) 大接地電流系統(tǒng)的零序維護大接地電流系統(tǒng)的零序維護o零序電壓過濾器零序電壓過濾器o零序電流過濾器零序電流過濾器o零序電流速斷零序零序電流速斷零序I I 段維護段維護o零序過電流零序零序過電流零序段維護段維護o方向性零序電流維護方向性零序電流維護o對零序電流維護的評價對零序電流維護的評價o第四節(jié)第四節(jié) 小接地電流系統(tǒng)的零序維護小接地電流系統(tǒng)的零序維護o中性點不直接接地電網中單相接地缺點的特點中性點不直接接地電網中單相接地缺點的特點o中性點經消弧線圈接地電網中單相接地缺點的特點中性點經消弧線

3、圈接地電網中單相接地缺點的特點o中性點不接地電網中單相接地的維護中性點不接地電網中單相接地的維護 1、電磁型電流繼電器 電磁型電流繼電器的任務原理可用圖2 一1 闡明。在線圈1 中的電流I，產生磁通，它將經過由鐵心、空氣隙和可動舌片組成的磁路。舌片被磁化后，即與鐵心的磁極產生電磁吸力，企圖吸引舌片向左轉動，在它上面裝有繼電器的可動觸點5 ，當電磁吸力足夠大時，即可吸動舌片并使觸點接通，稱為繼電器“動作。 圖22 示出的電網中實踐運用了半個世紀的電磁型電流繼電器的構造。 第第1 1節(jié)節(jié) 單側電源網絡相間短路的電流、電壓維護單側電源網絡相間短路的電流、電壓維護圖圖2 一一1 電磁型電流繼電器的原理

4、構造電磁型電流繼電器的原理構造 電網發(fā)生相間短路時，一個明顯的特征就是缺點相電流忽然增大，因此，經過檢測電流的變化可以斷定缺點的發(fā)生，這就是作為缺點丈量元件之一的電流繼電器的功能。電流繼電器是實現(xiàn)電流維護的根本元件，也是反映一個電氣量而動作的簡單繼電器的典型。無論何種類型的電流繼電器，它們總有一個動作電流( )和一個前往電流( )。 動作電流: 能使繼電器動作的最小電流值。當繼電器的輸入電流 時，繼電器根本不動作;而當 時，繼電器可以忽然迅速地動作。 前往電流: 能使繼電器前往原位的最大電流值。在繼電器動作以后，當電流減小到 時，繼電器能立刻忽然地前往原位。無論啟動和前往，繼電器的動作都是明確

5、干脆的，它不能夠停留在某一個中間位置。這種特性稱之為“繼電特性。 op rIre rIrop rIIrop rIIrrerII 前往系數(shù)前往系數(shù):即繼電器的前往電流與動作電流的比值。即繼電器的前往電流與動作電流的比值?？杀硎緸椋嚎杀硎緸椋?顯然，反映電氣量增長而動作的繼電器如電流繼電器的Kre小于1，而反映電氣量降低而動作的繼電器如低電壓繼電器，其K re必大于1。 在實踐運用中，經常要求電流繼電器有較高的前往系數(shù)，如0.80.9。 .2.1re rreop rIKI2、無時限電流速斷維護、無時限電流速斷維護 無時限電流速斷維護又稱為無時限電流速斷維護又稱為 段電流維護或瞬時電流段電流維護或瞬

6、時電流速斷維護。根據(jù)對繼電維護速動性的要求，維護安裝動作切速斷維護。根據(jù)對繼電維護速動性的要求，維護安裝動作切除缺點的時間，必需滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和保證重要用戶供電可靠除缺點的時間，必需滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和保證重要用戶供電可靠性、在簡單、可靠和保證選擇性的前提下，原那么上總是越性、在簡單、可靠和保證選擇性的前提下，原那么上總是越快越好。因此，應力求裝設快速動作的繼電維護，無時限電快越好。因此，應力求裝設快速動作的繼電維護，無時限電流速斷維護就是這樣的維護。它是反映電流增大而瞬時動作流速斷維護就是這樣的維護。它是反映電流增大而瞬時動作的電流維護，故又簡稱為電流速斷維護。的電流維護，故又簡稱為電流速斷維護。

7、以圖以圖2.3所示的單側電源網絡接線為例，假定在每條線路所示的單側電源網絡接線為例，假定在每條線路上均裝有電流速斷維護，那么當線路上均裝有電流速斷維護，那么當線路AB上發(fā)生缺點時，上發(fā)生缺點時，希望維護希望維護2能瞬時動作，而當線路能瞬時動作，而當線路BC上缺點時，希望維護上缺點時，希望維護1能瞬時動作，它們的維護范圍最好能到達本線路全長的能瞬時動作，它們的維護范圍最好能到達本線路全長的100。但這種希望能否實現(xiàn)，還需詳細分析。但這種希望能否實現(xiàn)，還需詳細分析. 圖圖2.3電流速斷維護動作特性的分析電流速斷維護動作特性的分析 由圖2.3所示，以維護2為例。當本線路末端K1點短路時，希望速斷維護

8、2 可以瞬時動作切除缺點，而當相鄰線路BC 出口處即BC線路的始端K2點短路時，按照選擇性的要求，速斷維護2就不應該動作，由于該處的缺點應由速斷維護1動作切除。實踐上，K1點和K2點短路時，從維護2安裝處所流過短路電流的數(shù)值幾乎是一樣的。因此，希望K1點短路時速斷維護2能動作，而K2點短路時又不動作的要求不能夠同時得到滿足。同理，維護1 也無法區(qū)別K3和K4點的短路，這就產生了矛盾。為處理這個矛盾，可采取兩種方法：第一，優(yōu)先保證動作的選擇性，即從維護安裝啟動參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時維護不啟動，在繼電維護技術中，這又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定；第二，當快速切除缺點為首

9、要條件時，就采用無選擇性的電流速斷維護，而以自動重合閘來糾正這種無選擇性動作。此處重點引見優(yōu)先保證選擇性的電流速斷維護。 根據(jù)電力系統(tǒng)短路的分析，當電源電勢一定時，短路電流的大小決議于短路點和電源之間的總阻抗 ，三相短路電流可表示為：(3)2.2kskEEIZZZ式中：式中：E系統(tǒng)等效電源的相電勢；系統(tǒng)等效電源的相電勢； Zk短路點至維護安裝處之間的阻抗；短路點至維護安裝處之間的阻抗； Zs維護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗維護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗 Z 由式2. 2 可見，在一定的系統(tǒng)運轉方式下， 和Zs是常數(shù)，流過維護的三相短路電流 i 將隨Zk的增大而減小，因此，可以經計算后繪出

10、Ikf(l的變化曲線，如圖2.3所示。當系統(tǒng)運轉方式及缺點類型改動時，Ik將隨之變化。對每一套維護安裝來講，經過該維護安裝的短路電流為最大的方式，稱為系統(tǒng)最大運轉方式；而短路電流為最小的方式，那么稱為系統(tǒng)最小運轉方式。對于不同安裝地點的維護安裝，應根據(jù)網絡接線的實踐情況，選取最大和最小運轉方式。在系統(tǒng)最大運轉方式下發(fā)生三相短路缺點時，經過維護安裝的短路電流為最大；在系統(tǒng)最小運轉方式下發(fā)生兩相短路時，那么短路電流為最小。這兩種情況下短路電流的變化如圖2.3中的曲線和所示。 E 為了保證電流速斷維護動作的選擇性，對于維護1 ，其啟動電流必需整定得大于K4 點短路時能夠出現(xiàn)的最大短路電流，即在最大運

11、轉方式下變電所C 母線上三相短路時的電流,1. .max*2.3oprelk cIkI式中：式中： 思索短路電流計算誤差、繼電器動作電流誤差、思索短路電流計算誤差、繼電器動作電流誤差、短路電流中非周期分量的影響和必要的裕度而引入的大于短路電流中非周期分量的影響和必要的裕度而引入的大于1 1 的系的系數(shù)。數(shù)。relk 對于維護2，按照同樣的原那么，其啟動電流應整定得大于K2點短路時的最大短路電流，即 2. .m ax*2.4oprelkBIkI 啟動電流與Zk無關，即與L無關，所以在圖2.3上是直線，它與曲線和各有一個交點。在交點以前短路時，由于短路電流大于啟動電流，維護安裝都能動作；而在交點以

12、后短路時，由于短路電流小于啟動電流，維護將不能啟動。對應這兩點，維護有最大和最小維護范圍。由此可見，有選擇性的電流速斷維護不能夠維護線路的全長。 因此，速斷維護對被維護線路內部缺點的反映才干即靈敏性，只能用維護范圍的大小來衡量，此維護范圍通常用線路全長的百分數(shù)來表示。由圖2.3可見，當系統(tǒng)為最大運轉方式且發(fā)生三相短路缺點時，電流速斷的維護范圍為最大，當出現(xiàn)其他運轉方式或兩相短路時，速斷的維護范圍都要減小，而當出現(xiàn)系統(tǒng)最小運轉方式下的兩相短路時，電流速斷的維護范圍為最小。普通情況下，應按這種運轉方式和缺點類型來校驗其維護范圍。規(guī)程規(guī)定，最小維護范圍不應小于線路全長的1520 。無時限電流速斷維護

13、的單相原理接線如圖2.4所示。它是由電流繼電器丈量元件1 、中間繼電器2和信號繼電器3 組成。 圖圖2 . 4 無時限電流速斷維護的單相原理接線圖無時限電流速斷維護的單相原理接線圖 正常運轉時，負荷電流流過線路，反映電流繼電器中的電流小于1的啟動電流，1不動作，其常開觸點是斷開的，2常開觸點也是斷開的，信號繼電器3 線圈和斷路器QF跳閘線圈中無電流，斷路器主觸頭閉合處于送電形狀。當線路短路時，短路電流超越維護安裝的啟動電流，電流繼電器1常開觸點閉合啟動中間繼電器2 , 2常開觸點閉合將正電源接人3的線圈，并經過斷路器的常開輔助觸點QFI ，接到跳閘線圈YR構成通路，斷路器QF執(zhí)行跳閘動作，QF

14、跳閘后切除缺點線路。 中間繼電器2 的作用，一方面是利用2 的常開觸點大容量替代電流繼電器1的小容量觸點，接通YR線圈；另一方面是利用帶有0 . 06 一0 . 08s延時的中間繼電器，以增大維護的固有動作時間，躲過管型避雷器放電時間普通放電時間可達0.040.06s ) ，以防止避雷器放電引起維護誤動作。 信號繼電器3 的作用是用于指示該維護動作，以便運轉人員處置和分析缺點。 無時限電流速斷維護的主要優(yōu)點是簡單可靠，動作迅速，因此獲得了廣泛的運用。它的缺陷是不能夠維護線路的全長，并且維護范圍直接受系統(tǒng)運轉方式變化的影響。當系統(tǒng)運轉方式變化很大，或者被維護線路的長度很短時，無時限電流速斷維護就

15、能夠沒有維護范圍，因此不能采用。 如圖2.5 所示，當系統(tǒng)運轉方式變化很大時，維護2 電流速斷按最大運轉方式下維護選擇性的條件整定以后，在最小運轉方式下就沒有維護范圍。 圖2.6 所示為被維護線路長短不同的情況。當線路較長時，其始端和末端短路電流的差別較大，因此短路電流變化曲線比較陡，維護范圍比較大，如圖a 所示；而當線路較短時，由于短路電流曲線變化平緩，速斷維護的整定值在思索了可靠系數(shù)以后，其維護范圍將很小，甚至等于零，如圖b 所示。 圖圖2.5系統(tǒng)運轉方式的變化對電流速斷維護的影響系統(tǒng)運轉方式的變化對電流速斷維護的影響 圖圖2.6被維護線路長短不同對電流速斷維護的影響被維護線路長短不同對電

16、流速斷維護的影響 在個別情況下，有選擇地電流速斷也可以維護線路的全長，例如，在個別情況下，有選擇地電流速斷也可以維護線路的全長，例如，當電網的終端線路上采用線路一變壓器組的接線方式時如圖當電網的終端線路上采用線路一變壓器組的接線方式時如圖2.72.7所示，所示，由于線路和變壓器可以看成一個元件，而速斷維護就可以按照躲開變壓由于線路和變壓器可以看成一個元件，而速斷維護就可以按照躲開變壓器低壓側出口處器低壓側出口處K1K1點的短路來整定，由于變壓器的阻抗普通較大，因此，點的短路來整定，由于變壓器的阻抗普通較大，因此，K1K1點的短路電流就大為減小，這樣整定之后，電流速斷就可以維護線路點的短路電流就

17、大為減小，這樣整定之后，電流速斷就可以維護線路ABAB的全長，并能維護變壓器的一部分。的全長，并能維護變壓器的一部分。 當系統(tǒng)運轉方式變化很大時，無時限電流速斷維護的維護范圍能夠當系統(tǒng)運轉方式變化很大時，無時限電流速斷維護的維護范圍能夠很小，甚至沒有維護區(qū)。為了在不延伸維護動作時間的條件下，添加維很小，甚至沒有維護區(qū)。為了在不延伸維護動作時間的條件下，添加維護范圍，提高靈敏度，可采用電流電壓聯(lián)鎖速斷維護。它是兼用短路缺護范圍，提高靈敏度，可采用電流電壓聯(lián)鎖速斷維護。它是兼用短路缺點時電流增大和電壓下降兩種特征，以獲得本線路缺點的較高靈敏度和點時電流增大和電壓下降兩種特征，以獲得本線路缺點的較高

18、靈敏度和防止下一級線路缺點時的誤動作。防止下一級線路缺點時的誤動作。 電流電壓聯(lián)鎖速斷維護的單相原理接線如圖電流電壓聯(lián)鎖速斷維護的單相原理接線如圖2.82.8所示。由電壓互感器所示。由電壓互感器TVTV供應低電壓繼電器以母線殘壓，由電流互感器供應低電壓繼電器以母線殘壓，由電流互感器TATA供應電流繼電器供應電流繼電器1 1 以以相電流，只需當?shù)碗妷豪^電器和電流繼電器同時動作時，才干啟動中間相電流，只需當?shù)碗妷豪^電器和電流繼電器同時動作時，才干啟動中間繼電器繼電器2 2 ，從而啟動信號繼電器，從而啟動信號繼電器3 3 ，至斷路器的跳閘線圈，至斷路器的跳閘線圈YR YR ，執(zhí)行跳閘，執(zhí)行跳閘動作。

19、動作。 圖圖2.7 線路一變壓器組的電流速斷維護線路一變壓器組的電流速斷維護 圖圖2.8電流電壓聯(lián)鎖速斷維護的單相原理接線圖電流電壓聯(lián)鎖速斷維護的單相原理接線圖 圖2. 中表示了沿線路AB 各點發(fā)生相間短路時的短路電流Ik和母線殘壓Uk，其中，曲線1 、4 是最大運轉方式，2、5 是經常運轉方式，3 、6 是最小運轉方式。電流電壓聯(lián)鎖速斷維護的一種整定原那么是確保在經常運轉方式下有較大的維護范圍。例如，被維護線路全長為L ，經常運轉方式的維護區(qū)L = 75 % L ，取電流繼電器的動作電流為: 2.5uopskEIZZZEsk式中：系統(tǒng)等效電源相電勢 Z保護安裝處至等效電源之間的阻抗 被保護線

20、路阻抗值 繼電器的動作電壓應取為：繼電器的動作電壓應取為： 式式2.6 即經常運轉方式下線路即經常運轉方式下線路K 點三相短點三相短路時的剩余線電壓。路時的剩余線電壓。1132.6uopopUI lZ 圖圖2.9 電流電壓聯(lián)鎖速斷維護的動作特性分析電流電壓聯(lián)鎖速斷維護的動作特性分析 3 限時電流速斷維護限時電流速斷維護 由于有選擇性的電流速斷維護不能維護本線路的全長，因此，可由于有選擇性的電流速斷維護不能維護本線路的全長，因此，可思索添加一段新的維護，用來切除本線路上速斷范圍以外的缺點，同思索添加一段新的維護，用來切除本線路上速斷范圍以外的缺點，同時也能作為速斷的后備，這就是限時電流速斷維護，

21、又稱為時也能作為速斷的后備，這就是限時電流速斷維護，又稱為段電流段電流維護。對這個新設維護的要求，首先是在任何情況下都能維護本線路維護。對這個新設維護的要求，首先是在任何情況下都能維護本線路的全長，并具有足夠的靈敏性，其次是在滿足上述要求的前提下，力的全長，并具有足夠的靈敏性，其次是在滿足上述要求的前提下，力求具有最小的動作時限。求具有最小的動作時限。 正是由于它能以較小的時限快速切除全線路正是由于它能以較小的時限快速切除全線路范圍以內的缺點，因此，稱之為限時電流速斷維護。范圍以內的缺點，因此，稱之為限時電流速斷維護。l l任務原理和整定計算的根本原那么任務原理和整定計算的根本原那么t 由于要

22、求限時電流速斷維護必需維護本線路的全長，由于要求限時電流速斷維護必需維護本線路的全長，因此它的維護范圍必然要延伸到下一條線路中去，這樣當因此它的維護范圍必然要延伸到下一條線路中去，這樣當下一條線路出口處發(fā)生短路時，它就要誤動。為了保證動下一條線路出口處發(fā)生短路時，它就要誤動。為了保證動作的選擇性，就必需使維護的動作帶有一定的時限，此時作的選擇性，就必需使維護的動作帶有一定的時限，此時限的大小與其延伸的范圍有關。為盡量縮短此時限，首先限的大小與其延伸的范圍有關。為盡量縮短此時限，首先規(guī)定其整定計算原那么為限時電流速斷的維護范圍不超出規(guī)定其整定計算原那么為限時電流速斷的維護范圍不超出下一條線路電流

23、速斷的維護范圍；同時，動作時限比下一下一條線路電流速斷的維護范圍；同時，動作時限比下一條線路的電流速斷維護高出一個條線路的電流速斷維護高出一個 的時間階段，如圖的時間階段，如圖2.10 所示所示. 圖圖2.10 單側電源線路限時電流速斷維護的配合整定圖單側電源線路限時電流速斷維護的配合整定圖 啟動電流整定為： .2.1*2.7oprelopIkI1.1 1.2relrelKK考慮到短路電流中的非周期分量已經衰減，故可選得比速斷保護的小，一般取為。2 2動作時限的計算動作時限的計算 212.8ttt 從盡快切除缺點的觀念看， 應越小越好，但是，為了保證兩個維護之間動作的選擇性，其值又不能選擇得太

24、小， .1.1.2.22.9Q FttgYt ttttt t 式中： 缺點線路斷路器的跳閘時間，即從操作電流送入 跳閘線圈TQ 的瞬間算起，直到電弧熄滅的瞬間為止； 思索缺點線路維護1 中的時間繼電器實踐動作時間比整定值要大； 思索維護2 中的時間繼電器能夠比預定的時間提早； 維護2 中的丈量元件電流繼電器在外部缺點切除后由于慣性的影響而延遲前往的慣性時間； 裕度時間。.1Q Ft .1tt .2tt .2gt Yt t 按上式計算， 的數(shù)值普通為0.350.6s ，通常取0.5s 。按此原那么整定的時限特性如圖2.10。 在線路上裝設了電流速斷和限時電流速斷維護以后，它們的結合任務就可以保證

25、全線路范圍內的缺點都能在0.5s 的時間內予以切除，在普通情況下都能滿足速動性的要求。具有這種性能的維護稱為該線路的主維護。 3 3維護安裝靈敏性的校驗維護安裝靈敏性的校驗 為了可以維護本線路的全長，限時電流速斷維護必需在系統(tǒng)最小運轉方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時，具有足夠的反響才干，這個才干通常用靈敏系數(shù) 來衡量。對維護2 限時電流速斷而言， 的計算公式為： .min.22.10K BsenopIKIsenKsenK 圖2.11 限時電流速斷維護的單相原理接線圖 4 4 定時限過電流維護定時限過電流維護 無時限電流速斷維護可無時限地切除缺點線路，但它不能維護線路的全長。限時電流速斷維護雖然可

26、以較小的時限切除線路全長上任一點的缺點，但它不能作相鄰線路缺點的后備。因此，引入定時限過電流維護，又稱為段電流維護，它是指啟動電流按照躲開最大負荷電流來整定的一種維護安裝。它在正常運轉時不應該啟動，而在電網發(fā)生缺點時，那么能反響于電流的增大而動作。在普通情況下，它不僅能維護本線路的全長，而且也能維護相鄰線路的全長，以起到后備維護的作用。(1) 任務原理和整定計算的根本原那任務原理和整定計算的根本原那么么 .maxLI 為保證在正常運轉情況下過電流維護不動作，維護安裝的啟動電流必需整定得大于該線路上能夠出現(xiàn)的最大負荷電流 。然而，在實踐確定維護安裝的啟動電流時，還必需思索在外部缺點切除后，維護安

27、裝應能立刻前往。在如圖2.12 所示的單側電源網絡接線中，當K1點短路時，短路電流將經過維護5 、4 、3 ，這些維護都要啟動，但是，按照選擇性的要求應由維護3動作切除缺點，然后維護4和5由于電流曾經減小而立刻前往原位。 圖2.12 定時限過電流維護啟動電流和動作時限的配合.maxstI.maxLI.max.max2.11ststlIK I 式中： 普通取為1.5-3。stK 當外部缺點切除后，流經維護4 的電流是依然在繼續(xù)運轉中的負荷電流。另外，由于短路時電壓降低，變電所B 母線上所接負荷的電動機被制動，因此，在缺點切除后電壓恢復時，電動機有一個自啟動的過程。電動機的自啟動電流要大于它正常任

28、務的電流，因此，引入一個自啟動系數(shù)來表示自啟動時最大電流 與正常運轉時最大負荷電流 之比，即 為保證過電流維護在正常運轉時不動作，其啟動電流 應大于最大負荷電流 。為保證在相鄰線路缺點切除后維護能可靠前往，其前往電流應大于外部短路缺點切除后流過維護的最大自啟動電流，即 o pI.m axLI .max2.12rerelstLIkk I由式. 1 ) ，引入前往系數(shù)，得 rereopIkI.max2.13relstopLrek kIIk即得：式中： 可靠系數(shù)，思索繼電器啟動電流誤差和負荷電流計算不準確等要素而引入的大于1 的系數(shù)，普通取1.151.25 ; 前往系數(shù)，普通取0.85。 由上式可見

29、，當 減小時，維護安裝的啟動電流越大，因此其靈敏性越差，這就是為什么要求過電流繼電器應有較高的前往系數(shù)的緣由。 relk rek rek 最大負荷電流必需按實踐能夠的嚴重情況確定。例如，圖2.12(a)所示的平行線路，應思索某一條線路斷開時另一條線負荷電流增大一倍；圖2.12(b)所示的裝有備用電源自動投入安裝BZT的情況，當一條線路因缺點斷開后，BZT動作將QF投入時，應思索另一條線路出現(xiàn)的最大負荷電流。圖2.12 最大負荷闡明圖 (2)(2)按選擇性的要求整定定時限過電流維護的動作時限按選擇性的要求整定定時限過電流維護的動作時限 212.14ttt 如圖2.13 所示，假定在每條線路上均裝

30、有定時限過電流維護，各維護安裝的啟動電流均按照躲開被維護線路上的最大負荷電流來整定。當K1點短路時，維護15在短路電流的作用下都能夠啟動，但按照選擇性的要求，應該只需維護1 動作，切除缺點，而維護25在缺點切除后應立刻前往。這個要求只需依托使各維護安裝帶有不同的時限來滿足。 維護1位于線路的最末端，只需電動機內部發(fā)生缺點，它就可以瞬時動作給予切除，t1即為維護安裝本身的固有動作時間。對維護2來講，為了保證K1點短路時動作的選擇性，那么應整定其動作時限t2 t1 ，引入t ，那么維護2 的動作時限為： 322.15ttt依此類推，維護4 、5 的動作時限分別為：432.16ttt 542.17t

31、tt 維護2的動作時限確定以后，當k2點短路時，它將以t2的時限切除缺點，此時，為了保證維護3動作的選擇性，又必需整定t3t2，引入t后，得： 圖2.13 單側電源串聯(lián)線路中各過電流維護動作時限確實定 普通說來，任一過電流維護的動作時限，應選擇比下一級線路過電流維護的動作時限至少高出一個t ，只需這樣才干充分保證動作的選擇性。如在圖2.12，對維護4而言應同時滿足以下要求： t4 = t1t t4 = t3t t4 = t2t 式中：t1維護l的動作時限； t2維護2的動作時限； t3維護3的動作時限; 當缺點越接近電源端時，短路電流越大，而由以上分析可見，此時過電流維護動作切除缺點的時限反而

32、越長，這是一個很大的缺陷，因此，在電網中廣泛采用電流速斷和限時電流速斷來作為線路的主維護，以快速切除缺點，利用過電流維護來作為本線路和相鄰元件的后備維護,由于它作為相鄰元件的后備維護的作用是在遠處實現(xiàn)的，因此它屬于遠后備維護。由以上分析也可以看出，處于電網終端附近的維護安裝如圖2. 13 中的維護1或2 ) ，其過電流維護的動作時限并不長，在這種情況下，它就可以作為主維護兼后備維護，而無須再裝設電流速斷或限時電流速斷維護。( 3 ( 3 過電流維護靈敏系數(shù)的校驗過電流維護靈敏系數(shù)的校驗 1.3 1.5senk 1.2senk 過電流維護靈敏系數(shù)的校驗類似式2.10) ，當過電流維護作為本線路的

33、主維護時，應采用最小運轉方式下本線路末端兩相短路時的電流進展校驗，要求 ；作為相鄰線路的后備維護時，應采用最運轉方式下相鄰線路末端兩相短路時的電流進展校驗，此時要求 。 .1.2.3.4.52.18sensensensensenkkkkk 此外，在各個過電流維護之間，還必需求求靈敏系數(shù)相互配合，即對同缺點點而言，要求越接近缺點點的維護應具有越高的靈敏系數(shù)。如圖2.14所示，當k1點短路時，應要求各維護的靈敏系數(shù)之間有以下關系： 5 5 三段式電流維護的運用三段式電流維護的運用 電流速斷、限時電流速斷和過電流維護都是反映電流升高而動作的維護安裝。 它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原那么來選擇啟動

34、電流。速斷是按照躲開某一點的最大短路電流來整定，限時電流速斷是按照躲開下一級相鄰元件電流速斷維護的動作電流整定，而過電流維護那么是按照躲開最大負荷電流來整定。由于電流速斷不能維護線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備維護，因此，為保證迅速而有選擇地切除缺點，常將電流速斷、限時電流速斷和過電流維護組合在一同，構成三段式電流維護。 圖2.14 分段式電流維護的配合和實踐動作時間的表示圖圖2 . 15 具有電流速斷、限時電流速斷和過電流維護的單相原理接線圖 具有上述配合關系的維護安裝配置情況，以及各點短路時實踐切除缺點的時間也相應地表示在圖上。由圖2.14可見，當全網任何地點發(fā)生短路時，那么

35、缺點都可以在0.5s以內的時間予以切除。 具有電流速斷、限時電流速斷和過電流維護的單相原理接線如圖2 . 15所示，電流速斷部分由繼電器13組成，限時電流速斷部分由繼電器4 一6 組成，過電流維護部分那么由繼電器79組成。由于三段的啟動電流和動作時間整定得均不一樣，因此，必需分別運用三個電流繼電器和兩個時間繼電器，而信號繼電器3 、6和9那么分別用以發(fā)出、 、段動作的信號。運用段、段或段組成的階段式電流維護，其最主要的優(yōu)點就是簡單、可靠，并且在普通情況下也可以滿足快速切除缺點的要求。因此，在電網中特別是在35kV及以下的較低電壓的網絡中獲得了廣泛的運用。 6 6 電流維護的接線方式電流維護的接

36、線方式 電流維護的接線方式是指維護中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的銜接方式。對于相間短路的電流維護，根本接線方式有3種：三相三繼電器的完全星形接線方式、兩相兩繼電器的不完全星形接線方式、兩相一繼電器的兩相電流差接線方式。 圖2.16 三相完全星形接線方式的原理接線圖 1、完全星形接線如圖2.16所示，是將三個電流互感器與三個電流繼電器分別按相銜接。 2、不完全星形接線如圖2.17所示，用裝設在A 、C 相上的兩個電流互感器與兩個電流繼電器分別按相銜接在一同，它和完全星形接線的主要區(qū)別在于B 相上不裝設電流互感器和相應的繼電器，因此，它不能反映B 相中所流過的電流。多用于中性點非直接接地系

37、統(tǒng)，構成相間短路維護。圖2.17 兩相不完全星形接線方式的原理接線圖 兩相不完全星形接線動作情況 在中性點直接接地的電網中發(fā)生單相接地短路缺點時，要求維護切除缺點線路。在此情況下，假設采用三相完全星形接線，那么可以反映任一相的接地短路而動作于跳閘。對于后兩種方式，由于在B 相上沒有裝設電流互感器和繼電器，因此就不能反映B 相的接地。實踐上，對于接地缺點采用公用接地維護。2 2對中性點非直接接地電網中的兩點接地短路對中性點非直接接地電網中的兩點接地短路 在中性點非直接接地電網中某相上一點接地以后，由于電網上能夠出現(xiàn)弧光接地過電壓，因此，在絕緣薄弱的地方就能夠發(fā)生一相上的第二點接地，這樣就出現(xiàn)了兩

38、相經過大地構成回路的兩點接地短路。而由于在中性點非直接接地電網中，允許單相接地時繼續(xù)短時運轉，因此，希望只切除一個缺點點。例如，在圖2.18所示的串聯(lián)線路上發(fā)生兩點接地短路時，希望只切除距電源較遠的那條線路BC，而不要切除線路AB，這樣可以繼續(xù)保證對變電所B的供電。 圖2.18 串聯(lián)線路上兩點接地的表示圖 圖2.19 兩點異地接地表示圖 (3)(3)對對Y Y 、 接線變壓器后面的兩相短路接線變壓器后面的兩相短路 在實踐的電力系統(tǒng)中，大量采用Y 11接線的變壓器，并在變壓器的電源側裝設一套電流維護，以作為變壓器的后備維護。 圖2.20 Y 一11 接線降壓變壓器短路時電流分布及過電流維護的接線

39、(a)接線圖；(b)電流分布圖；(c)三角形側電流相量圖；(d)星形側電流相量圖 ABII 0cIabcIII、，2.19abAbcBcaCIIIIIIIII 現(xiàn)以圖2.20(a)所示的Y 11接線的降壓變壓器為例，分析側發(fā)生A 、B 兩相短路時的電流關系。在缺點點， , 設 側各相繞組中的電流分別為 并設變壓器變比nT=1 ，那么：13222 .2 033acAbABIIIIII 根據(jù)變壓器的任務原理，即可求得Y 側電流的關系為 22 .2 1YYACYYBAIIII 假設維護是采用三相完全星形接線，那么接于B相上的繼電器由于流有較其他兩相大一倍的電流，因此，靈敏系數(shù)增大一倍，這是非常有利的

40、。假設維護采用的是兩相不完全星形接線，那么由于B相上沒有裝設繼電器，因此，靈敏系數(shù)只能由A相和C相的電流決議，在同樣的情況下，其數(shù)值要比采用三相完全星形接線時降低一半。為了抑制這個缺陷，可以在兩相不完全星形接線的中線上再接入一個繼電器如圖2.20(a)所示。利用這個繼電器就能提高靈敏系數(shù)。第第2 2節(jié)節(jié) 電網相間短路的方向性電流維護電網相間短路的方向性電流維護2.1 2.1 方向性電流維護的根本原理方向性電流維護的根本原理 問題的提出：前節(jié)所引見的三段式電流維護是以單側電源網絡為根底分析的，各維護都安裝在被維護線路接近電源的一側，發(fā)生缺點時短路功率普通指短路時某點電壓與電流相乘所得的感性功率，

41、在無串聯(lián)電容、也不思索分布電容的線路上短路時，以為短路功率從電源流向短路點從母線流向被維護線路的情況下，按照選擇性的條件來協(xié)調配合任務。隨著電力工業(yè)的開展和用戶對延續(xù)供電的要求，由原來的單側電源供電的輻射型電網開展為多電源組成的復雜網絡或單電源環(huán)網。因此，上述簡單的維護方式不能滿足系統(tǒng)運轉的要求。 圖2 . 21 雙側電源供電網絡(a) k1點短路時的電流分布；(b)k2 點短路時的電流分布；(c) 各維護功率方向的規(guī)定；(d) 方向過電流維護的階梯形時限特性 分析雙側電源供電情況下所出現(xiàn)的這一新矛盾可以發(fā)現(xiàn)，凡發(fā)生誤動作的維護都是在本人所維護的線路反方向發(fā)生缺點時，由對側電源供應的短路電流所

42、引起的。對誤動作的維護而言，實踐短路功率的方向都是由線路流向母線，這與其所維護的線路缺點時的短路功率方向相反。因此，為了消除這種無選擇的動作，就需求在能夠誤動作的維護上增設一個功率方向閉鎖元件，該元件只當短路功率方向由母線流向線路時動作，而當短路功率方向由線路流向母線時不動作，從而使繼電維護的動作具有一定的方向性。由此可見，方向性繼電維護的主要特點就是在原有維護的根底上添加一個功率方向判別元件，以保證在反方向缺點時把維護閉鎖使其不致誤動作。 圖2.22方向過電流維護的單相原理接線圖 2 . 2 2 . 2 功率方向繼電器的任務原理功率方向繼電器的任務原理 圖2 . 23 方向繼電器任務原理的分

43、析( a 系統(tǒng)網絡接線圖；( b ) K1 點短路；( c ) K 2點短路 k1點短路： k2點短路：111cos0rKKPU I22221coscos(180 )0rKKrKKPU IU I對繼電維護中方向繼電器的根本要求是： 應具有明確的方向性，即在正方向發(fā)生各種缺點時，能可靠動作；而在反方向缺點時，可靠不動作； 缺點時繼電器的動作有足夠的靈敏度。 方向性電流維護要處理的中心問題就是要判別短路電流或短路功率的方向，只需當它們的方向由母線指向線路時電力系統(tǒng)規(guī)定此方向為“正方向) ，才允許維護動作。眾所周知，交流電流的方向是呈周期性變換的，沒有固定的方向。但是，交流電流與電壓的相位關系隨著短

44、路電流方向的不同而有不同的固定關系。 11arg(2.22)ArAKK AUI反方向短路時，如圖2.24(c)所示，繼電器中電壓、電流之間的相角為：22arg180(2.23)ArAKKAUI 對于A 相的功率方向繼電器，參與電壓和電流時，那么當正方向短路時，如圖2.23(b)所示，繼電器中電壓、電流之間的相角為：sen09 0k在90sen 普通地，當功率方向繼電器的輸人電壓和電流的幅值不變時，其輸出值隨兩者間相位差的大小而改動，輸出為最大時的相位差稱為繼電器的最大靈敏角 。為了保證正方向缺點時即 范圍內變化，繼電器都能可靠動作，繼電器動作的角度范圍通常取為 其動作方程可以寫為：圖2 . 2

45、4 功率方向繼電器的任務原理 90arg902.24rsensenrUI 假設用 表示 超前于 的角度，并用功率的方式表示，那么 rUrrI cos()02.25rrrsenU I 采用這種特性和接線的繼電器時，在其正方向出口附近發(fā)生三相短路、A 、B 或C 、A 兩相接地短路，以及A 相接地短路時，由于 或數(shù)值很小，使繼電器不能動作，稱為繼電器的“電壓死區(qū)。當上述缺點發(fā)生在死區(qū)范圍以內時，整套維護將要拒動，這是一個很大的缺陷。 0AUargB CrAUI9030senK60K90180rK90rKB CUAI 為了減小和消除死區(qū)，在實踐運用中廣泛地采用非缺點相的相間電壓作為參考量去判別電流的

46、相位。例如，對A 相的功率方向繼電器參與電流 和電壓 ，此時， ，當正方向短路時， ，反方向短路時， ，圖2.25為 的情況，在這種情況下，繼電器的最大靈敏角應設計為 動作特性如圖2.24(b)所示，其動作方程為：引入 9090arg9090rKKrUI9 0arg9 0rsensenrUI90senK習慣上采用 稱為功率方向繼電器的內角，那么上式變?yōu)椋?0,K 90arg902.26rrUI 如用功率的方式表示cos()02.27rrrU I對A 相的功率方向繼電器而言，可詳細表示為： cos()02.28BCArUI2.3 2.3 相間短路功率方向繼電器的接線方式相間短路功率方向繼電器的接

47、線方式 功率方向繼電器的接線方式，是指它與電流互感器和電壓互感器的銜接方式，即參與繼電器的電壓和電流的一定組合方式。對于相間短路維護用的功率方向繼電器，為滿足上述要求，廣泛采用90 度接線方式。這種接線方式的功率方向繼電器，所加電流和電壓列于表2.3 中。所謂“90度 接線，是指三相對稱且功率因數(shù)為1的情況下，各相功率方向繼電器所加電流和電壓間的相位差為90 度。 圖2.25 功率方向繼電器的90度接線 圖2.26 三相短路的90度接線分析圖 1三相短路 A 相功率方向繼電器的動作條件為： cos(90)02.29BCAkUI 為了使繼電器任務在最靈敏的條件下，應使 ，即要求 。因此，假設線路

48、的阻抗角 ，那么應取內角 ；假設 ，那么應取內角 等。故功率方向繼電器應有可以調整的內角 ，其大小決議于功率方向繼電器的內部參數(shù)。 cos(90)1K90K60K3045K45( 2 ( 2 兩相短路兩相短路 圖2.27 B 、C 兩相短路的系統(tǒng)接線圖 圖2. 28 維護安裝地點出口 處B 、C 兩相短路時的相量圖 維護安裝地點的電壓此時，對于A相功率方向繼電器，Ia0,因此，維護不動作此時，對于B相繼電器，動作條件應為1212AAK AABK BACK CUUEUUEUUE cos(90)0(2.30)CA BKU I對于C相繼電器，動作條件應為cos(90)0(2.31)ABCKUI對于兩

49、相短路時的分析，為了保證在 的范圍內，繼電器均能動作，就要選擇內角 09 0K090為短路點遠離維護安裝地點，且系統(tǒng)容量很大，此時，那么相量圖如圖2.31 所示，維護安裝地點的電壓CCCCAABBKBBKKKUEUUIZEUUIZE 圖2.29 遠離維護安裝地點B 、C 兩相短路時的相量圖 對于B 相繼電器，由于電壓 ，較出口處短路時相位滯后30度 ，因此， ，那么動作條件應為：9030120rBKKcos(120) 02.32CA BKU I090K30120K因此、當時，繼電器可以動作的條件為： 。 對于C相繼電器，由于電壓 ，較出口處短路時相位超前30度 ，因此， ，那么動作條件應為：C

50、ACAUEABABUE903060rCKKcos(60) 02.33AB CKU I 因此、當 時，繼電器可以動作的條件為： 090K3060K綜合以上兩種情況可得出，在正方向任何地點兩相短路時，B 相繼電器可以動作的條件是 , C 相繼電器為 ；反方向短路時，電流向量位于非動作區(qū)，功率方向繼電器不會動作。 090K3060綜上所述，采用900接線方式，除在維護安裝出口處發(fā)生三相短路時出現(xiàn)死區(qū)外，對于線路上發(fā)生的各種相間短路均能正確地動作。當時，繼電器可以動作的條件是309006 0通常廠家消費的繼電器直接提供了 兩種內角，這就滿足了上述要求。 3 04 5和( 3 ( 3 按相啟動按相啟動

51、當電網中發(fā)生不對稱缺點時，在非缺點相中依然有電流流過，這個當電網中發(fā)生不對稱缺點時，在非缺點相中依然有電流流過，這個電流就稱為非缺點相電流，它能夠使非缺點相的方向元件誤動作?，F(xiàn)以電流就稱為非缺點相電流，它能夠使非缺點相的方向元件誤動作?，F(xiàn)以發(fā)生兩相短路為例，分析非缺點相電流對維護的影響發(fā)生兩相短路為例，分析非缺點相電流對維護的影響 在圖在圖2.322.32中線中線路路BCBC上上K K點發(fā)生兩相短路時，點發(fā)生兩相短路時，B B、C C兩相中有短路電流流向缺點點，而兩相中有短路電流流向缺點點，而非缺點相非缺點相A A相有負荷電流流過維護相有負荷電流流過維護1 1，那么維護，那么維護l l中中A

52、A相功率方向繼電相功率方向繼電器器P P將發(fā)生誤動作。需求利用整定值躲過。將發(fā)生誤動作。需求利用整定值躲過。 圖 2. 32兩相短路電流對非缺點相電流的影響(4) 90(4) 90度接線方式的評價度接線方式的評價 優(yōu)點： 適中選擇繼電器的內角a ，對線路上發(fā)生的各種相問短路都能保證正確地判別短路功率的方向，而不致誤動作； 各種兩相短路均無電壓死區(qū)，由于繼電器接入非缺點相間電壓，其值很高； 由于接入繼電器的相間電壓，故對三相短路的電壓死區(qū)有一定的改善；假設再采用電壓記憶回路。普通可以消除三相短路電壓死區(qū)。 缺陷：銜接在非缺點相電流上的功率方向繼電器，能夠在兩相短路或單相接地短路時誤動作。2 .

53、4 2 . 4 對方向性電流維護的評價對方向性電流維護的評價圖2.30 雙側電源線路上電流速斷維護的整定1 1 助增電流的影響助增電流的影響 分支線路中有電源，此時，缺點線路中的短路電流 將大于 ,其值為 。這種使缺點線路電流增大的景象稱為助增。有助增以后的短路電流分布曲線如圖2.34 所示。 維護2 限時電流速斷的整定值應為： BCIA BI BCABABIII 2.34bK 故障線路流過的短路電流前一級保護所在線路上流過的短路電流.2.12 .3 5Ko po pbKIIK 圖2.31 有助增電流時限時電流速斷維護的整定 2 2外汲電流的影響外汲電流的影響 分支線路為一并聯(lián)線路，此時缺點線

54、路中的電流 將小于 ，其關系為 ，這種使缺點線路中電流減小的景象稱為外汲。此時，分支系數(shù) Kbl ，短路電流的分布曲線如圖2. 35 所示。 ABBCBCIIIBCIABI 以上分析可見，在繼電維護中應力求不用方向元件。實踐上，能否可以取消方向元件而同時又不失掉動作的選擇性，將根據(jù)電流維護的任務情況和詳細的整定計算來確定。 圖2.32 有外汲電流時限時電流速斷維護的整定第第3 3節(jié)節(jié) 大接地電流系統(tǒng)的零序維護大接地電流系統(tǒng)的零序維護 電力系統(tǒng)中性點的任務方式有：中性點直接接地、中性點不接地和中性點經消弧線圈接地。中性點的接地方式是綜合思索供電的可靠性、系統(tǒng)絕緣程度、系統(tǒng)過電壓、繼電維護的要求、

55、對通訊線路的干擾以及系統(tǒng)穩(wěn)定運轉的要求等要素確定的。普通110kV 及以上電壓等級電網都采用中性點直接接地方式，3-35kV 的電網采用中性點不接地或經消弧線圈接地方式。當中性點直接接地的電網又稱大接地電流系統(tǒng)中發(fā)生短路時，將出現(xiàn)很大的零序電流，而在正常運轉情況下它們是不存在的。因此，利用零序電流來構成接地短路的維護，就有顯著的優(yōu)點。 圖2. 33 接地短路時的零序等效網絡( a 系統(tǒng)接線；( b 零序網絡；( C 零序電壓的分布；( d 忽略電阻時的相量圖；( e 思索電阻時相量圖設 080K 零序分量的參數(shù)具有如下特點零序分量的參數(shù)具有如下特點0AU0BU0KU00090KIIU和將 超

56、前000100KIIU和將超前80K 缺點點的零序電壓最高，系統(tǒng)中間隔缺點點越遠處的零序電壓越低，零序電壓的分布如圖2.33(c)所示，在變電所A母線上零序電壓為 ，變電所B母線上零序電壓為 。 由于零序電流是 產生的，當忽略回路的電阻時，按照規(guī)定的正方向畫出零序電流和電壓的相量圖，如圖2.33(d所示， ;而思索回路電阻時，例如，取零序阻抗角 ，如圖2.33(e所示， 。 對于發(fā)生缺點的線路，兩端零序功率的方向與正序功率的方向相反，零序功率方向實踐上都是由線路流向母線的。 從任一維護例如維護1安裝處的零序電壓與電流之間的關系看，由于A母線上的零序電壓實踐上是從該點到零序網絡中性點之間零序阻抗

57、上的電壓降，因此，可表示為： 在電力系統(tǒng)運轉方式變化時，假設送電線路和中性點接地的變壓器數(shù)目不變，那么零序阻抗和零序等效網絡就是不變的。 001.0()ATUIX 2.3.1 2.3.1 零序電壓過濾器零序電壓過濾器 圖2 . 34 獲得零序電壓的接線圖( a 用三個單相式電壓互感器；( b 用三相五柱式電壓互感器；( c 用接于發(fā)電機中性點的電壓互感器；( d 在集成電路維護安裝內部合成零序 2.3.2 2.3.2 零序電流過濾器零序電流過濾器 圖2.35 零序電流過濾器( a 原理接線；( b 等效電路032.44rabcIIIII 圖2.36 電流互感器的等效電路11()2.45iTAI

58、IIn 因此，零序電流過濾器的等效回路可用圖2.35( b 來表示，此時流入繼電器的電流為 1()()()1()()2.36rabcAiAAiAAiATAABCiAiBiCTAIIIIIIIIIInIIIIIIn 在正常運轉和不接地的相間短路時，三個電流互感器一次側電流的相量和必然為零，因此，流入繼電器中的電流為 1()2.37riAiBiCunbTAIIIIIn 圖2.37 零序電流互感器接線表示圖 2.3.3 2.3.3 零序電流速斷零序零序電流速斷零序I I 段維護段維護 零序電流速斷維護的整定原那么如下： 躲開下一條線路出口處單相或兩相接地短路時能夠出現(xiàn)的最大零序電流，引入可靠系數(shù) 普

59、通取為1.21.3) ，即為： 躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時所出現(xiàn)的最大零序電流，引入可靠系數(shù) 即為： 假設維護安裝的動作時間大于斷路器三相不同期合閘的時間，那么可以不思索這一條件整定值應選取其中較大者。 relKrelK0.max32.38oprelIKI0 .32 .3 9o pr e lb tIKI 當線路上采用單相自動重合閘時，按上述條件 、 整定的零序I 段，往往不能躲開在非全相運轉形狀下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流，假設按這一條件整定，那么正常情況下發(fā)生接地缺點時，其維護范圍又要減少，不能充分發(fā)揚零序段的作用。因此，為理處理這個矛盾，通常可設置兩個零序I 段維護，一個是按

60、條件 或 整定由于其定值較小，維護范圍較大，因此稱為靈敏段，其主要義務是對全相運轉形狀下的接地缺點起維護作用，具有較大的維護范圍，而當單相重合閘啟動時，那么將其自動閉鎖，需待恢復全相運轉時才干重新投入。另一個是按條件 整定，即按躲過非全相運轉形狀下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流由于它的定值較大，因此稱為不靈敏段，裝設它的主要目的是為了在單相重合閘過程中，其他兩相又發(fā)生接地缺點時，用于彌補失去靈敏段的缺陷，盡快地將缺點切除。 靈敏系數(shù)的校驗，按照電流維護的方式。2.3.4 2.3.4 零序電流限時速斷零序零序電流限時速斷零序段維護段維護零序段的啟動電流應整定為： .1.22.40relop