電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理第二章

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理第二章第1頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四第二章電網(wǎng)的電流保護(hù)主要內(nèi)容（一）單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護(hù)（二）多側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)（三）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中零序電流及方向保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理華中科技大學(xué)武昌分校第2頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四（一）單側(cè)電源電網(wǎng)相間斷路的電流保護(hù)1、電磁型繼電器電磁型繼電器分類：螺管線圈式、吸引銜鐵式和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式電磁型繼電器的原理：利用電磁原理工作吸引銜鐵式的結(jié)構(gòu)組成：線圈、可動(dòng)銜鐵、電磁鐵、止檔 觸點(diǎn)、反作用彈簧吸引銜鐵式的工作原理：線圈中通入電流IJ后產(chǎn)生磁通，

2、 正比于，磁通形成的磁路為鐵芯、空氣隙和可動(dòng)舌片，磁通使舌片磁化，舌片和鐵芯磁極之間產(chǎn)生電磁力，其大小與2成正比，此電磁力作用于舌片上形成的電磁轉(zhuǎn)矩： 上式中，比例常數(shù)氣隙長度電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理華中科技大學(xué)武昌分校(2.1)第3頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理阻力矩包括兩個(gè)部分：彈簧的反抗力矩和摩擦力矩彈簧的反抗力矩包括初始力矩和空氣隙長度變化引起的力矩比例常數(shù)繼電器的阻力矩：繼電器動(dòng)作條件：動(dòng)作電流：使繼電器動(dòng)作的最小電流稱為動(dòng)作電流，記為剩余力矩：繼電器返回條件：第4頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期

3、四電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理華中科技大學(xué)武昌分校返回電流：使繼電器返回原位置的最大電流，記為，對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為繼電器的返回系數(shù)：返回電流與啟動(dòng)電流的比值，即繼電器動(dòng)作繼電器動(dòng)作第5頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四動(dòng)作電流的調(diào)整方法：改善繼電器線圈匝數(shù)改變彈簧的張力改變初始空氣隙長度電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理華中科技大學(xué)武昌分校第6頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理2、電流互感器電流互感器的原理：將線路中的大電流變成1A或者2A的小電流為互感器一二次繞組匝數(shù)電流互感器的極性：當(dāng)一次繞組中的電流由流入，二次繞組的電流由流

4、出，這種標(biāo)注的方式稱為減極性標(biāo)注電流互感器的等值電路及相量圖第7頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理電流互感器的誤差分析電流誤差穩(wěn)態(tài)短路電流引起的誤差暫態(tài)短路電流引起的誤差第8頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理、電壓互感器電磁式電壓互感器的原理：與變壓器原理相似，其等值電路 如下電磁式電壓互感器的誤差分析 電容式電壓互感器第9頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理5、無時(shí)限電流速斷保護(hù)(電流段)幾個(gè)基本概念 系

5、統(tǒng)的最大運(yùn)行方式 被保護(hù)線路末端發(fā)生短路時(shí),系統(tǒng)等值阻抗最小,而通過保 護(hù)裝置的電流為最大的運(yùn)行方式 系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式 被保護(hù)線路末端發(fā)生短路時(shí),系統(tǒng)等值阻抗最大,而通過保 護(hù)裝置的電流為最小的運(yùn)行方式 最大短路電流 在最大運(yùn)行方式下流過保護(hù)裝置的短路電流最大 最小短路電流 在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)裝置的短路電流最小 保護(hù)裝置的啟動(dòng)值 使保護(hù)裝置啟動(dòng)的最小電流值 保護(hù)裝置的整定 根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求,確定保護(hù)裝置的啟動(dòng)值、靈 敏系數(shù)、動(dòng)作時(shí)限等 第10頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 工作原理 在線路的保護(hù)范圍內(nèi),反映電流

6、的增大而能瞬時(shí)動(dòng)作切除故障的電 流保護(hù),一般情況下速斷保護(hù)只能保護(hù)被保護(hù)線路的一部分 單側(cè)電源供電線路,短路時(shí)流過保護(hù)裝置的短路電流 由上面兩式可知流過保護(hù)裝置的短路電流與短路點(diǎn)的位置、系統(tǒng)的 運(yùn)行方式和短路的類型有關(guān)第11頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 整定計(jì)算 動(dòng)作電流 保證選擇性,保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流應(yīng)按照躲開下一條線路出口處短路時(shí),通過保護(hù)的最大短路電流來整定,即 保護(hù)范圍 要求: 計(jì)算方法:第12頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 動(dòng)作時(shí)限 沒有人為延時(shí),

7、只有繼電保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間,由于動(dòng)作時(shí)間較小可認(rèn)為t=0s 第13頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 6、限時(shí)電流速斷保護(hù)(電流段) 工作原理 考慮要保護(hù)本條線路的全長,限時(shí)電流速斷電流保護(hù)的保護(hù)范 圍必須要延伸到下一條線路中,在下條線路出口發(fā)生短路時(shí),能 切除故障 保證速動(dòng)性 保證選擇性 整定計(jì)算 動(dòng)作電流按照躲開下一條線路無時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流進(jìn)行整定 動(dòng)作時(shí)限保證選擇性一般取0.5S 第14頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 當(dāng)線路上裝設(shè)了電流速斷保護(hù)和限時(shí)

8、電流速斷保護(hù)后，二者聯(lián)合可以將全線故障在0.5S內(nèi)全部切除，且滿足速動(dòng)性的要求，具有這樣的保護(hù)稱為主保護(hù) 靈敏度校驗(yàn) 保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),保護(hù)裝置的反應(yīng)能力被保護(hù)線路末端兩相短路時(shí)流過限時(shí)速斷保護(hù)的最小短路電流 限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流保護(hù)接線圖原理接線圖展開圖限時(shí)速斷保護(hù)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠，能夠保護(hù)本條線路的全長，但不能作為相鄰元件的后備保護(hù)第15頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 7、定時(shí)限過電流速斷保護(hù)(電流段) 工作原理 反應(yīng)電流的增大而動(dòng)作,既能保護(hù)本條線路的全長又能保護(hù)下一條 線路全長 整定計(jì)

9、算 動(dòng)作電流 躲開被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流,且在自啟動(dòng)電流下繼電器能可靠的返回 可靠系數(shù)自啟動(dòng)系數(shù)繼電器返回系數(shù)被保護(hù)線路最大負(fù)荷電流第16頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 動(dòng)作時(shí)限 保證動(dòng)作的選擇性，其保護(hù)動(dòng)作延時(shí)應(yīng)該比下一條線路動(dòng)作時(shí)間增長一個(gè)時(shí)限階段 靈敏度校驗(yàn)要求對(duì)本條線路及下一條線路相間故障都有反應(yīng)能力，所以作為本條線路的近后備的靈敏度要求滿足作為下條線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度要求滿足第17頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 定時(shí)限過電流保護(hù)的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單

10、,工作可靠,不僅能作為本條線路的近后備保護(hù),而且能作為下一條線路的遠(yuǎn)后備 8、電流三段保護(hù)的小結(jié) 電流速斷保護(hù)保護(hù)只能保護(hù)本條線路的一部分；限時(shí)電流速斷保護(hù) 能保護(hù)線路的全長,但不能作為下一條相鄰線路的遠(yuǎn)后備;定時(shí)限過 電流保護(hù)可以做為本條線路和下一段相鄰線路的后備保護(hù) 由電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過電流保護(hù)相互配合 構(gòu)成的一整套保護(hù)稱為三段式保護(hù) 配電線路并不一定都要裝設(shè)三段式電流保護(hù) 三段式電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是簡單可靠,缺點(diǎn)是受運(yùn)行方式和短路電流的 類型的影響第18頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 9、電流保護(hù)的接線

11、方式 電流三段保護(hù)的單相原理接線圖和展開圖 三相星形接線，在三相短路、兩相短路、單相接地短路都能動(dòng)作 兩相星形接線，在B相上不裝電流互感器和繼電器，在三相短路、 兩相短路、單相接地短路都能動(dòng)作，但是B相發(fā)生單相短路時(shí)， 保護(hù)不動(dòng)作 兩相電流差接線，三相短路時(shí)，流過繼電器的電流是倍短路電流；AC兩相短路時(shí)流過繼電器的電流是2倍的短路電流；AB或CB兩相短路時(shí)流過繼電器的電流是倍的短路電流流過繼電器的電流與電流互感器二次側(cè)短路電流的關(guān)系：兩相和三相星形兩相電流差方式下，對(duì)稱或者三相短路兩相電流差方式下，AC短路 兩相電流差方式下，AB或BC短路第19頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25

12、分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 、方向性電流保護(hù)的工作原理A) 三段式式電流保護(hù)在多側(cè)電源電網(wǎng)中存在的問題分析： 單側(cè)電源電網(wǎng)中，電流保護(hù)安裝在母線的一側(cè)，即靠近電源一側(cè) 單側(cè)電源電網(wǎng)中，發(fā)生故障時(shí)短路功率的方向是從母線流向線路雙側(cè)電源電網(wǎng)中，線路兩側(cè)都安裝保護(hù)裝置在雙側(cè)電源電網(wǎng)中，只采用三段式電流保護(hù)，會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng) 產(chǎn)生誤動(dòng)的原因是所保護(hù)線路反方向發(fā)生故障時(shí)，由另外一個(gè)電源供給的短路電流引起，并且引起誤動(dòng)的電流是從線路流向母線，與內(nèi)部故障時(shí)的短路功率相反 B)解決問題方法在可能誤動(dòng)的保護(hù)上裝設(shè)功率方向閉鎖元件方向性電流保護(hù)原理：方向性保護(hù)是指當(dāng)短路功率從母線流向線路時(shí)（內(nèi)部

13、故障）動(dòng)作而當(dāng)短路功率由線路流向母線時(shí)不動(dòng)作的保護(hù)，即使繼電保護(hù)具有一定的方向性（二）多側(cè)電源電網(wǎng)相間斷路的方向性電流保護(hù)第20頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 2、方向性電流保護(hù)原理接線圖 方向過電流保護(hù)由方向元件（功率方向繼電器）、電流元件（電流互感器和電流繼電器）和時(shí)間元件（時(shí)間繼電器）組成功率方向繼電器的構(gòu)成原理第21頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 、接地故障時(shí)零序電流、零序電壓和零序功率的特點(diǎn) 零序電流可以看成是故障點(diǎn)出的零序電壓產(chǎn)生的故障點(diǎn)零序電壓最

14、高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低零序電流的分布，是由線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗及變壓器接地中性點(diǎn)的數(shù)目和位置決定的，而與電源的數(shù)量和位置無關(guān)故障線路零序功率的方向和正序相反，是由線路流向母線的保護(hù)安裝點(diǎn)的零序電壓和零序電流之間的相位差取決于后面元件的阻抗角，而與被保護(hù)線路的零序阻抗和故障點(diǎn)的位置無關(guān)在系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，正負(fù)序阻抗的變化，引起正序電壓、負(fù) 序電壓和零序電壓的大小2、零序電壓濾過器和零序電壓互感器序阻抗是三相參數(shù)對(duì)稱時(shí)，元件兩端某一序點(diǎn)電壓與同一序電流比值（三）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流和方向保護(hù)第22頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)25分，星期四華中科技大學(xué)武昌分校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 零序電流可以看成是故障點(diǎn)出的零序電壓產(chǎn)生的故障點(diǎn)零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低零序電流的分布，是由線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗及變壓器接地中性點(diǎn)的數(shù)目和位置決定的，而與電源的數(shù)量和位置無關(guān)故障線路零序功率的方向和正序相反，是由線路流向母線的保護(hù)安裝點(diǎn)的零序電壓和零序電