單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路電流保護(hù)

第二章電網(wǎng)的電流保護(hù)第一節(jié)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路

的電流保護(hù)繼電器是一種能自動(dòng)執(zhí)行斷續(xù)控制的部件，當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí)，能使其輸出的被控制量發(fā)生預(yù)計(jì)的狀態(tài)變化，如觸點(diǎn)打開(kāi)、閉合或電平由高變低、由低變高等，具有對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的作用。2.1.1繼電器1.繼電器的分類和要求按照動(dòng)作原理可分為：按照反應(yīng)的物理量可分為：按照作用可分為：電磁型感應(yīng)型整流型電子型數(shù)字型

電流繼電器電壓繼電器功率方向繼電器阻抗繼電器頻率繼電器瓦斯（氣體）繼電器起動(dòng)繼電器量度繼電器時(shí)間繼電器中間繼電器信號(hào)繼電器出口繼電器2.過(guò)電流繼電器過(guò)電流繼電器是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件，也是反映于一個(gè)電氣量而動(dòng)作的簡(jiǎn)單繼電器的典型，它是一個(gè)量度繼電器。

量度繼電器過(guò)量繼電器欠量繼電器過(guò)電流繼電器過(guò)電壓繼電器高周波繼電器低電壓繼電器阻抗繼電器低周波繼電器反映故障參數(shù)增大而動(dòng)作電磁型過(guò)電流繼電器結(jié)構(gòu)電磁型過(guò)電流繼電器可動(dòng)觸點(diǎn)5線圈1鐵心2空氣隙3被吸引的可動(dòng)舌片4固定觸點(diǎn)6彈簧7止檔8

鐵心,空氣隙,可動(dòng)舌片組成的磁路.舌片被磁化后與鐵心產(chǎn)生電磁吸力,吸引舌片向鐵心靠近,當(dāng)電磁吸力足夠大時(shí),即可吸動(dòng)舌片,并使觸點(diǎn)接通,稱為繼電器“動(dòng)作”.

因此,由電磁力作用到舌片上的電磁轉(zhuǎn)矩為:51234678正常情況下,線圈中流入負(fù)荷電流,為保證繼電器不動(dòng)作可動(dòng)舌片受彈簧7拉力的控制而保持在原始位置.此時(shí),彈簧產(chǎn)生的力矩Mth1稱為初拉力矩.矩為則由彈簧產(chǎn)生的反抗力至減少由減小時(shí)故當(dāng)舌片向左移動(dòng)而使成正比彈簧的張力與其伸長(zhǎng)為對(duì)應(yīng)此時(shí)的空氣隙長(zhǎng)度,,.,11ddddK3:比例常數(shù)此外,舌片轉(zhuǎn)動(dòng)須克服由摩擦力所產(chǎn)生的摩擦力矩Mm,其值認(rèn)為是一個(gè)常數(shù).故阻礙繼電器動(dòng)作的全部機(jī)械反抗轉(zhuǎn)矩就是Mth+Mm.51234678為使繼電器起動(dòng)并閉合其觸點(diǎn),須IJ變大,Mdc增大,繼電器能夠動(dòng)作的條件為:把能使繼電器動(dòng)作的最小電流值,稱為繼電器的動(dòng)作電流(起動(dòng)電流).以Iop.J表示,對(duì)應(yīng)此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩:對(duì)應(yīng)這一電磁轉(zhuǎn)矩,能使繼電器返回原位的最大電流值稱為繼電器的返回電流.以Ire.J表示,則此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為在繼電器動(dòng)作之后,為使它重新返回原位.需使IJ減小以使Mdc減小,然后由彈簧的反作用力把舌片拉回,這時(shí)摩擦力又起阻礙返回的作用.故返回的條件是:由此可知:繼電器根本不動(dòng)作繼電器能夠突然迅速地動(dòng)作閉合其觸點(diǎn).繼電器又能突然地返回原位,觸點(diǎn)重新打開(kāi).01E123456JI

繼電特性圖

無(wú)論起動(dòng)和返回,繼電器的動(dòng)作都是明確干脆的,它不可能停留在某一個(gè)中間位置,這種特性稱為

“繼電特性”.返回電流與起動(dòng)電流的比值稱為繼電器的返回系數(shù)由于剩余轉(zhuǎn)矩以及摩擦轉(zhuǎn)矩的影響,Kre恒小于1,一般要求Kre=0.85~0.9Kre=0.85~0.951234678常開(kāi)觸點(diǎn)

51234678常閉觸點(diǎn)512346786多組觸點(diǎn)512346786既有常開(kāi)觸點(diǎn)也有常閉觸點(diǎn)晶體管型過(guò)電流繼電器R1UR1IJI2D1~D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5電壓形成回路的作用是用中間交流器LB將加入繼電器的電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)在電阻R1的電壓降UR1,以便與電流互感器的二次回路相隔離,并取得晶體管回路所需要的信號(hào)電壓.當(dāng)整流濾波回路以后的負(fù)載電阻遠(yuǎn)大于R1時(shí),R1UR1IJI2D1~D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5LB整流濾波回路由二極管D1~D4和兀型濾波器(C1,C2,R2)組成,它將交流輸出電壓UR1變成一個(gè)比較平滑的直流電壓加于電位器R3上,從R3活動(dòng)頭取出的電壓以UR3表示,它與加入繼電器的電流IJ成正比.R1UR1IJI2D1~D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5比較回路由R4和穩(wěn)壓管W組成,W兩端給出穩(wěn)定的電壓Ub(一般為3V左右),稱為比較電壓.繼電器能夠動(dòng)作的條件:故調(diào)節(jié)UR3就可調(diào)整Idz.JR1UR1IJI2D1~D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5Ua=Ub+UR3執(zhí)行回路是由T1,T2組成單穩(wěn)觸發(fā)器.T2集電極輸出Uc2的變化,即表示繼電器的不同工作狀態(tài).R1UR1IJI2D1~D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5正常工作時(shí),IJ<Idz.J,調(diào)節(jié)電位器R3使UR3<Ub，故觸頭輸入端的a點(diǎn)具有正電位.D5截止,I3=0,輸入信號(hào)回路對(duì)觸發(fā)器的工作不產(chǎn)生影響.此時(shí),T1的基極電流由兩部分組成:Ib1=I1+I2在Ib1的作用下:

T1處于飽和導(dǎo)通狀態(tài),其集電極電壓UC1=0.1~0.2V

不足以使T2導(dǎo)通,故T2處于截止?fàn)顟B(tài).

T2集電極輸出電壓UC2約等于E1,對(duì)應(yīng)于繼電器的不動(dòng)作狀態(tài)當(dāng)IJ增大到Idz.J時(shí),UR3開(kāi)始大于Ub,a點(diǎn)電位由正變?yōu)樨?fù),D5導(dǎo)通,故T1的Ib1被輸入回路所分流而開(kāi)始減少,隨著Ib1的減少,T1開(kāi)始由飽和經(jīng)放大區(qū)而向截止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡.由于反饋電阻R9的存在,使這一過(guò)程進(jìn)行得很迅速,故具有觸發(fā)器特性.觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)過(guò)程Ib1T1進(jìn)入放大區(qū)Vc1升高Ib2T2由截止區(qū)向放大區(qū)過(guò)渡Vc2下降Ib1T1截止Vc2下降T2導(dǎo)通對(duì)應(yīng)于繼電器的動(dòng)作狀態(tài)Ι

電流繼電器Ｕ<低電壓繼電器正常運(yùn)行及電壓高時(shí)繼電器不動(dòng)作，觸點(diǎn)斷開(kāi)，電壓低及停電時(shí)繼電器動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合常閉觸點(diǎn)Ｕ>過(guò)電壓繼電器正常運(yùn)行及電壓低時(shí)和停電時(shí)繼電器不動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合，電壓高時(shí)繼電器動(dòng)作，觸點(diǎn)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)功率方向繼電器Z阻抗繼電器JJ極化繼電器I-I

電流差動(dòng)繼電器t時(shí)間繼電器信號(hào)繼電器中間繼電器2.1.2單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量值特征

12ABCD21Il正常運(yùn)行時(shí)，各條線路中流過(guò)所供的負(fù)荷電流，越是靠近電源側(cè)的線路，流過(guò)的電流越大。負(fù)荷電流的大小，取決于用戶負(fù)荷接入的多少，當(dāng)用戶的負(fù)荷同時(shí)都接入時(shí)，流過(guò)線路的是最大負(fù)荷電流。功率因數(shù)角一般小于300根據(jù)電力系統(tǒng)短路分析,當(dāng)電源電勢(shì)一定時(shí),短路電流的大小決定于短路點(diǎn)和電源之間的總阻抗,三相短路電流可表示為:系統(tǒng)等效電源的相電勢(shì)短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗保護(hù)安裝處至系統(tǒng)的等效阻抗在一定的系統(tǒng)運(yùn)行方式下,和等于常數(shù),可經(jīng)計(jì)算繪出的變化曲線.當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式及故障類型改變時(shí),Ik均將隨之變化.02.1.2單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量值特征

12k1ABCDk2k3k4321Il隨整個(gè)電力系統(tǒng)開(kāi)機(jī)方式、保護(hù)安裝處到電源之間電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?fù)荷水平的變化，Zk和Zs都會(huì)變化，造成短路電流的變化。隨短路點(diǎn)距離保護(hù)安裝處遠(yuǎn)近的變化和短路類型的不同，Zk和Zs的值不同，短路電流也不同。

對(duì)每一套保護(hù)裝置來(lái)講,通過(guò)該保護(hù)裝置的短

路電流為最大(保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的系統(tǒng)

等效阻抗最小,即Zs=Zs.min)的方式,稱為系統(tǒng)最大

運(yùn)行方式,而短路電流為最小(系統(tǒng)等值阻抗Zs最大,即Zs=Zs.max)的方式,則稱為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式.在最大運(yùn)行方式下,三相短路時(shí),通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大,而在最小運(yùn)行方式下,兩相短路時(shí),則短路電流為最小.(電流保護(hù)一般用于35kV以下配電網(wǎng)中.在35kV和10kV以下的低壓線路中,采用中性點(diǎn)不接地方式,所以當(dāng)單相接地,系統(tǒng)影響不大.)ACB~I系統(tǒng)運(yùn)行方式變化舉例開(kāi)機(jī)方式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銩CBD~12IkⅠ:最大運(yùn)行方式下三相短路

Ⅱ:最小運(yùn)行方式下二相短路Ⅰ

Ⅱ短路點(diǎn)的位置不同,流經(jīng)保護(hù)2的短路電流也不同運(yùn)行方式不同,同一地點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的短路電流也不同故障類型不同,同一地點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的短路電流也不同綜上分析：流過(guò)保護(hù)安裝處短路電流的大小與以下因素緊密相關(guān)：

1.電力系統(tǒng)運(yùn)行方式（Zs）的變化；2.電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)（EΦ）的變化；3.不同的短路類型；4.隨短路點(diǎn)距等值電源的距離變化，短路電流連續(xù)變化，越遠(yuǎn)電流越小，并且在本線路末端和下級(jí)線路出口短路，短路電流沒(méi)有差別。2.1.3電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)裝置I概念:對(duì)于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù),稱為電流速斷保護(hù)ACBD~12假設(shè)在每條線路上均裝有電流速斷保護(hù),則當(dāng)線路A~B上發(fā)生故障時(shí),希望保護(hù)2能瞬時(shí)動(dòng)作,而當(dāng)線路B~C上故障時(shí),希望保護(hù)1能瞬時(shí)動(dòng)作,并且它們的保護(hù)范圍最好能達(dá)到本線路全長(zhǎng)的100%.

以保護(hù)2為例,當(dāng)本線路末端k1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)希望保護(hù)2能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障.而當(dāng)相鄰線路B~C的始端k2點(diǎn)短路時(shí),按選擇性的要求,速斷保護(hù)2不應(yīng)動(dòng)作,而應(yīng)由速斷保護(hù)1動(dòng)作切除.但實(shí)際上,k1點(diǎn)和k2點(diǎn)短路時(shí)從保護(hù)安裝2處看所流過(guò)的短路電流的數(shù)值幾乎一樣.因此,希望k1點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)2能動(dòng)作,而k2點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)2又不動(dòng)作的要求就不可能同時(shí)得到滿足.解決方法優(yōu)先保證動(dòng)作的選擇性.即從保護(hù)裝置起動(dòng)參數(shù)的整定上保證下一線路出口處短路時(shí)不動(dòng)作(繼保中稱為按躲開(kāi)下一條線路出口處短路的條件整定)采用無(wú)選擇性的速斷保護(hù),而以自動(dòng)重合閘來(lái)糾正這種無(wú)選擇性動(dòng)作.犧牲靈敏性保選擇性犧牲選擇性保靈敏性ACBD~k1k212對(duì)反應(yīng)電流升高而動(dòng)作的電流速斷保護(hù)而言,能使該保護(hù)裝置起動(dòng)的最小電流值稱為保護(hù)裝置的整定電流.以Iset表示.保護(hù)裝置的起動(dòng)值Iset

是用電力系統(tǒng)一次側(cè)的參數(shù)表示的.顯然必須當(dāng)實(shí)際的短路電流

保護(hù)裝置才能起動(dòng).

它所表示的意義是:當(dāng)在被保護(hù)線路的一次側(cè)電流達(dá)到這個(gè)數(shù)值時(shí),安裝在該處的保護(hù)裝置就能夠起動(dòng).四性中選擇性是第一位的.

為保選擇性,對(duì)保護(hù)1,IⅠset.1須整定得大于k4短路時(shí),可能出現(xiàn)的最大短路電流.（保選擇性）ACBD~k3k412下一線路出口處短路最大運(yùn)行方式三相短路引入可靠系數(shù):KⅠrel=1.2~1.3,則有:由于I(3)k3.max=I(3)k4.max,I(2)k4.max<I(3)k4.max

只有高于IⅠset保護(hù)才能動(dòng)作.故在k3點(diǎn)三相短路時(shí)保護(hù)不動(dòng)作,兩相短路時(shí)保護(hù)也不動(dòng)作.因此,有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng).選擇性:只要大于IⅠset,故障肯定在被保護(hù)范圍以內(nèi),保護(hù)裝置一定動(dòng)作,以外不動(dòng)作.速動(dòng)性:t=0,速度非?？?由于繼電器閉合,跳閘線圈的熄弧時(shí)間,其固有延時(shí)10~30ms)靈敏性:15%的范圍內(nèi),具有靈敏性.一般整定值選好后,再來(lái)校驗(yàn)靈敏性.可靠性:只要大于IⅠset,肯定動(dòng)作,小于IⅠset不動(dòng)作.評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):非常簡(jiǎn)單,動(dòng)作速度快不足:保護(hù)范圍太小(15%),受故障類別,運(yùn)行方式影響大,不能單獨(dú)作為主保護(hù).在系統(tǒng)(輻射型網(wǎng)絡(luò))末梢線路,電流速斷滿足“四性”~D單相原理接線IⅠsel.2=KⅠrel.Ik.B.maxABIk12~Ι

TQ+-保護(hù)范圍校驗(yàn)ACB~12IkNMIⅠset.1在最大運(yùn)行方式的最小保護(hù)范圍為:最大運(yùn)行方式下兩相短路M點(diǎn)短路電流等于IⅠset.1在M點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí):在M點(diǎn)發(fā)生二相短路時(shí)M點(diǎn)為最大運(yùn)行方式下的最小保護(hù)范圍未端.I(2)k.maxI(2)k.min在最小運(yùn)行方式的最小保護(hù)范圍為：最小運(yùn)行方式下兩相短路N點(diǎn)短路電流等于IⅠset.1在N點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí):在N點(diǎn)發(fā)生二相短路時(shí)N點(diǎn)為最小運(yùn)行方式下的最小保護(hù)范圍未端.要求:概念:有選擇性的電流速斷不能保護(hù)本線路的全長(zhǎng),增加一級(jí)保護(hù),用來(lái)切除本線路上速斷范圍以外的故障,同時(shí)也能作為速斷保護(hù)的后備，這就是限時(shí)速斷保護(hù)。2.1.4限時(shí)速斷保護(hù)延時(shí)一段時(shí)間,啟動(dòng)繼電器動(dòng)作1.原理:由于要求限時(shí)速斷必須保護(hù)本線路的全長(zhǎng),因

此它的保護(hù)范圍必然要延伸到下一條線路中去.這樣,當(dāng)

下一條線路出口處發(fā)生短路時(shí),它就要起動(dòng),滿足不了選擇性.為了保證動(dòng)作的選擇性,就必須使保護(hù)的動(dòng)作帶有一定的時(shí)限,為使這一時(shí)限盡量縮短,一般首先考慮使它的保護(hù)范圍不超出下一條線路速斷保護(hù)的范圍,而動(dòng)作的時(shí)限則比下一條線路的速斷保護(hù)延時(shí)一個(gè)時(shí)間階段rt.

It主保護(hù)的定義2.整定ACB~2IkIⅡset.2tIⅠset.2IⅠset.11保護(hù)1,速斷保護(hù)起動(dòng)電流IⅠset.1,從B至M為保護(hù)1電流速斷的保護(hù)范圍,保護(hù)2的限時(shí)速斷不應(yīng)超出IⅠset.1,因此,保護(hù)2限時(shí)速斷的起動(dòng)電流應(yīng)整定為:IⅡset.2>IⅠset.1引入可靠系數(shù):KⅡrelIⅡset.2=KⅡrelIⅠset.1KⅡrel=1.1~1.2(短路電流中的非周期分量已經(jīng)減少)I(3)k.max保護(hù)2限時(shí)速斷范圍保護(hù)2電流速斷范圍M保護(hù)1電流速斷范圍ACB~2IkIⅡset.2tMIⅠset.2IⅠset.11I(3)k.max限時(shí)速斷電流速斷k2k1

當(dāng)線路B-C的k2點(diǎn)故障時(shí)，保護(hù)1處的電流速斷和限時(shí)速斷以及保護(hù)2處的限時(shí)速斷均啟動(dòng)，這時(shí)由保護(hù)1的電流速斷以tⅠ1的時(shí)間切除k2點(diǎn)故障，在k2點(diǎn)故障切除短路電流消失后，保護(hù)1和保護(hù)2的限時(shí)速斷自動(dòng)返回。k3線路A-B末端k1點(diǎn)故障時(shí)，只有保護(hù)處2的限時(shí)速斷啟動(dòng)，其以tⅡ2=tⅠ1+?t的時(shí)間切除k1點(diǎn)故障。當(dāng)線路B-C的k3點(diǎn)故障時(shí),哪些保護(hù)啟動(dòng)？由哪個(gè)保護(hù)動(dòng)作切除故障呢？動(dòng)作時(shí)限選擇限時(shí)速斷的動(dòng)作時(shí)限tⅡ2,應(yīng)選擇比下一線路速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限tⅠ1高出一個(gè)△t.即tⅡ2

=

tⅠ1+△t(△t:時(shí)限級(jí)差)從速動(dòng)性講,△t越小越好,為保證選擇性,△t又不能太少,通?！鱰=0.35~0.6s.多取△t=0.5s△t=tQF.1+tt.1+tt.2+tg.2+ty△ttQF.1:包括故障線路斷路器的跳閘時(shí)間、滅弧時(shí)間

tt.1:故障線路保護(hù)1中時(shí)間繼電器的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間比整定時(shí)間大的正誤差

tt.2:保護(hù)2中時(shí)間繼電器可能比預(yù)定時(shí)間提早動(dòng)作的負(fù)誤差tg.2:保護(hù)2中的測(cè)量元件（電流繼電器）在外部故障切除后， 由于慣性的影響而不能立即返回的延時(shí)

ty:考慮一定的裕度當(dāng)線路上裝設(shè)了電流速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)后,它們的聯(lián)合工作就可以保證本線路范圍內(nèi)的故障都能夠在0.5s的時(shí)間內(nèi)予于切除,能夠滿足速動(dòng)性的要求,具有這種性能的保護(hù)稱為該線路的“主保護(hù)”.可見(jiàn):限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的反應(yīng)能力，用靈敏系數(shù)Ksen來(lái)衡量。靈敏性校驗(yàn)對(duì)于反應(yīng)數(shù)值上升而動(dòng)作的過(guò)量保護(hù)裝置，靈敏系數(shù)Ksen定義對(duì)保護(hù)2限時(shí)速斷，應(yīng)采用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路A~B末端發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流作為故障參數(shù)的計(jì)算值，設(shè)此電流為I(2)k.B.min，則：Ksen＝保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值保護(hù)裝置的動(dòng)作參數(shù)Ksen＝I(2)k.B.minIⅡset.2要求Ksen≥1.3~1.5單相原理接線靈敏性不滿足怎么辦?若不滿足Ksen≥1.3~1.5則:IⅡset.2＝KⅡrelIⅡset.1tⅡ2=tⅡ1+△t限時(shí)速斷的單相原理接線圖TQtΙ

++信號(hào)TA2KA2KT2KS-③經(jīng)tⅡ時(shí)間后時(shí)間繼電器2KT動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合.①①當(dāng)電流達(dá)到整定值后電流繼電器2KA動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合。②②保護(hù)用直流經(jīng)其觸點(diǎn)加入時(shí)間繼電器2KT繞組，啟動(dòng)時(shí)間繼電器2KT③④保護(hù)用直流經(jīng)其觸點(diǎn)再經(jīng)信號(hào)繼電器繞組驅(qū)動(dòng)跳閘線圈跳閘。④線路流過(guò)一次電流經(jīng)TA二次電流流入電流繼電器繞組2.1.5定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)概念:過(guò)電流保護(hù)通常指其起動(dòng)電流按照躲開(kāi)流過(guò)本線路的最大負(fù)荷電流來(lái)整定的一種保護(hù)裝置,它不僅能保護(hù)本線路的全長(zhǎng),而且也能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng),以起到后備保護(hù)的作用.限時(shí)電流速斷不能作為下一條線路的遠(yuǎn)后備It它可作為下級(jí)線路主保護(hù)拒動(dòng)和斷路器拒動(dòng)時(shí)的遠(yuǎn)后備保護(hù)，同時(shí)又可作為本線路主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)的近后備保護(hù)，也作為過(guò)負(fù)荷時(shí)的保護(hù)。⑴原理整定:

為保證在正常運(yùn)行情況下過(guò)電流保護(hù)絕不動(dòng)作,保護(hù)裝置的起動(dòng)電流整定應(yīng)大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流IL.max,在實(shí)際中還須考慮在外部故障切除后,保護(hù)裝置能否返回.當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí),短路電流將通過(guò)保護(hù)5,4,3.這些地方裝設(shè)的過(guò)電流保護(hù)都要起動(dòng).但按選擇性要求應(yīng)由保護(hù)3動(dòng)作切除故障,然后保護(hù)4,5由于電流減小而立即返回原位.實(shí)際上當(dāng)外部故障切除后,流經(jīng)保護(hù)4的電流是仍在繼續(xù)運(yùn)行中的負(fù)荷電流.~MM54321CBAk1由繼電器的返回系數(shù)定義:由于短路時(shí)電壓降低,變電所B母線上所接負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)被制動(dòng),因此在故障切除后電壓恢復(fù)時(shí),電機(jī)的自起動(dòng)電流要大于它正常的工作電流,故引入一個(gè)自起動(dòng)系數(shù)Kss來(lái)表示自起動(dòng)時(shí)最大電流Iss.max,與正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷電流之比.同時(shí)引入可靠系數(shù)KⅢrel:得:Kre:電流繼電器返回系數(shù);Kre=0.85;KⅢrel=1.15-1.25;Kss:自啟動(dòng)系數(shù),大于1,應(yīng)視網(wǎng)絡(luò)具體接線和負(fù)荷性質(zhì)確定.自起動(dòng)系數(shù)最大自起動(dòng)電流最大負(fù)荷電流⑵按選擇性要求,整定過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí),保護(hù)1~5在短路電流的作用下,均可能起動(dòng),但要滿足選擇性,應(yīng)只有保護(hù)1起動(dòng),切除故障,而保護(hù)2~5在故障切除后應(yīng)立即返回,這個(gè)要求只有靠各保護(hù)裝置不同的時(shí)限來(lái)滿足.~ABCDM45321k1tⅢ4△t△t△t△ttⅢ3tⅢ2tⅢ1tⅢ5保護(hù)1位于電網(wǎng)末端,只要電機(jī)內(nèi)部故障,它便可以瞬時(shí)動(dòng)作切除,tⅢ1為保護(hù)裝置本身的固有動(dòng)作時(shí)間,對(duì)保護(hù)2,為保證k1點(diǎn)短路時(shí)動(dòng)作的選擇性,則應(yīng)整定其動(dòng)作時(shí)限,tⅢ2>tⅢ1,引入時(shí)間階段△t,則應(yīng)保護(hù)2的動(dòng)作時(shí)限為tⅢ2=tⅢ1+△t.保護(hù)2的時(shí)限確定后,當(dāng)k2點(diǎn)短路時(shí),它將以tⅢ2的時(shí)限切除故障,此時(shí),為了保證保護(hù)3動(dòng)作的選擇性,則必須整定tⅢ3>tⅢ2,tⅢ3=tⅢ2+△t.同理,tⅢ4=tⅢ3+△t,tⅢ5=tⅢ4+△t.~M45321ABCDk1tⅢ4△t△t△t△ttⅢ3tⅢ2tⅢ1tⅢ5k2任一過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限,應(yīng)選擇得比相鄰各元件保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限均高出至少一個(gè)△t,只有這樣才能充分保證動(dòng)作的選擇性.結(jié)論:當(dāng)故障越靠近電源端時(shí),短路電流越大,而此時(shí)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作切除故障的時(shí)間反而越長(zhǎng).故在電網(wǎng)中,廣泛采用電流速斷和限時(shí)電流速斷作為本線路的主保護(hù),以快速切除故障,利用過(guò)電流保護(hù)作為本線路和相鄰元件的后備保護(hù).由于它作為相鄰元件后備保護(hù)的作用是在遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)的,因此屬于遠(yuǎn)后備保護(hù).稱為階梯型時(shí)限特性⑶過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)作為本線路的主保護(hù)和近后備作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)思考為什么ⅠⅡ段不考慮Kss,Kre而Ⅲ段要考慮？什么情況下，過(guò)電流動(dòng)作時(shí)限可以整定為0s？注意：在各個(gè)過(guò)電流保護(hù)之間，還必須要求靈敏系數(shù)互相配合，即對(duì)同一故障點(diǎn)而言，要求越靠近故障點(diǎn)的保護(hù)應(yīng)具有越高的靈敏系數(shù)。例如當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)要求各保護(hù)的靈敏系數(shù)之間具有下列關(guān)系:

在后備保護(hù)之間，只有當(dāng)靈敏系數(shù)和動(dòng)作時(shí)限都互相配合時(shí)，才能切實(shí)保證動(dòng)作的選擇性，這一點(diǎn)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)中，尤其應(yīng)該注意。以上要求同樣適用于以后要講的零序Ⅲ段和距離Ⅲ段保護(hù)。電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路始端的一部分。限時(shí)電流速斷保護(hù)雖能保護(hù)本線路的全長(zhǎng),但不能作為相鄰線路的后備。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)及相鄰下一條線路的全長(zhǎng),然而動(dòng)作時(shí)限太長(zhǎng),且越靠近電源,動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。2.1.6階段式電流保護(hù)概念:為了迅速可靠地切除被保護(hù)線路的故障,將三種電流保護(hù)組合在一起構(gòu)成一整套保護(hù),稱為階段式電流保護(hù).電流速斷Ⅰ段,限時(shí)電流速斷Ⅱ段,由Ⅰ、Ⅱ段共同構(gòu)成主保護(hù).過(guò)電流Ⅲ段,近后備和遠(yuǎn)后備.注:不一定三段全用,也可只用兩段即用電流速斷或限時(shí)速斷做為Ⅰ段，過(guò)電流作為Ⅲ段一般對(duì)于電網(wǎng)末梢線路,只裝帶0.5s延時(shí)的過(guò)電流保護(hù),而對(duì)靠近電源處的線路,因過(guò)電流保護(hù)時(shí)限太長(zhǎng),需裝設(shè)三段式電流保護(hù).具有電流速斷，限時(shí)電流速斷和過(guò)電流的單相原理接線圖+-+TATQ+++--++++123456789信號(hào)信號(hào)信號(hào)KTⅡKAⅠKAⅡKAⅢKTⅢKSⅠKSⅡKSⅢ電流Ⅰ段電流Ⅱ段電流Ⅲ段++TAA

TQTAC

++----+++12456789111213DLLPLPLP310信號(hào)信號(hào)信號(hào)KAⅠaKAⅠcKAⅡaKAⅡcKAⅢKAⅢKAⅢKTⅡKTⅢKSⅠKSⅡKSⅢ具有電流速斷，限時(shí)電流速斷和過(guò)電流的三相原理接線圖電流Ⅰ段電流Ⅱ段電流Ⅲ段A相二次電流兩相不完全星形接線LP交流電流回路TAATACKAⅠaKAⅡaKAⅢaKAⅠcKAⅡcKAⅢcKAⅢb電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)過(guò)電流保護(hù)跳閘及信號(hào)回路KAⅠaKAⅠcKAⅡaKAⅡcKTⅡKⅠKⅠKTⅢKAⅢaKAⅢbKAⅢbKSⅠKSⅡKTⅢKTⅡKTⅢQF+-兩相三繼電器接線2.1.8電流保護(hù)的接線方式常用電流保護(hù)接線方式三相完全星形接線方式二相不完全星形接線方式⑴三相完全星形接線方式可反應(yīng)各種相間短路和中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的單相接地短路。Ι

Ι

Ι

+保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式⑵兩相不完全星形接線方式Ι

Ι

+可反應(yīng)各種相間短路,但不反應(yīng)B相單相接地短路可反應(yīng)各種相間短路和中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的單相接地短路。⑶兩相三繼電器接線Ι

Ι

+Ι

回顧剛才的三相原理接線當(dāng)采用以上兩種接線方式時(shí)流入繼電器的電流就是互感器的二次電流，設(shè)電流互感器的變比為，則。因此，當(dāng)保護(hù)裝置的起動(dòng)電流整定為時(shí)，則反應(yīng)到繼電器上的起動(dòng)電流即應(yīng)為:稱為二次動(dòng)作電流⑷兩相電流差接線法把流入繼電器的電流與電流互感器的二次電流之比稱為接線系數(shù).在求得保護(hù)的動(dòng)作電流之后則:正常運(yùn)行和三相短路時(shí):33==jxaKKIIAC兩相短路時(shí):AB和BC兩相短路時(shí):I三段式電流保護(hù)整定計(jì)算試對(duì)線路AB進(jìn)行三段式電流保護(hù)整定,計(jì)算保護(hù)各段的一次動(dòng)作電流,二次動(dòng)作電流,最小保護(hù)范圍,靈敏系數(shù)和動(dòng)作時(shí)限.已知:采用兩相星形接線方式,Kss=2線路的最大負(fù)荷電流IL.max=100A,互感器變比nTA=300/5,保護(hù)2的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為2.2s,母線ABC等處三相短路時(shí)流過(guò)線路AB的短路電流值為(kA):ABC最大運(yùn)行方式下Ik(3)5.341.5250.562最小運(yùn)行方式下Ik(3)4.271.4240.548ABC~1225km80kmZ1=0.4Ω/km解:Ⅰ段動(dòng)作電流:靈敏性校驗(yàn)最小運(yùn)行方式下：其中:37為35kV電網(wǎng)的平均線電壓.(35×1.05=37電網(wǎng)始端調(diào)高)最大運(yùn)行方式下Ik最大根據(jù)A點(diǎn)短路數(shù)據(jù)可求出A點(diǎn)背后等效電源的等值阻抗最大運(yùn)行方式下：為相電壓()Zmins434.5337==.最小運(yùn)行方式下最小保護(hù)范圍:滿足要求動(dòng)作時(shí)限整定

tⅠ=0s最大運(yùn)行方式下最小保護(hù)范圍:?0.866EⅡ段動(dòng)作電流:AB的Ⅱ段應(yīng)與BC的Ⅰ段配合繼電器動(dòng)作電流:靈敏性校驗(yàn):動(dòng)作時(shí)限:Ⅲ段動(dòng)作電流的整定:繼電器的動(dòng)作電流:靈敏性:近后備遠(yuǎn)后備對(duì)Y,d接線變壓器一側(cè)兩相短路流過(guò)另一側(cè)保護(hù)中電流的分析+aYI&bYI&cYI&I3I1I2IAD&BID&(a)接線圖

Y，d11接線降壓變壓器兩相短路時(shí)的電流分析及過(guò)電流保護(hù)的接線對(duì)線路變壓器組，一般保護(hù)到變壓器低壓側(cè)出口。主要是保護(hù)變壓器。保護(hù)安裝在高壓側(cè)，反應(yīng)變壓器繞組和引出線故障。也作為低壓側(cè)線路故障的后備保護(hù)高壓側(cè)低壓側(cè)

（Y，d11）接線的降壓變壓器，分析當(dāng)三角形（低壓）側(cè)發(fā)生A－B兩相短路時(shí)在星（高壓）側(cè)各相電流的關(guān)系。由此可求出:

設(shè)側(cè)各相繞組中的電流分別為，和，則:caII&&=bI&AID&BID&0三角形側(cè)電流向量圖AYI&BYI&CYI&0=DCI&AID&BID&cI&bI&aI&

電流分布圖當(dāng)三角形（低壓）側(cè)發(fā)生A－B兩相短路時(shí)：根據(jù)變壓器的工作原理，即可求得星形（高壓）側(cè)電流的關(guān)系為:當(dāng)Y,d11接線的降壓變壓器低壓側(cè)A-B兩相短路時(shí)，在高壓側(cè)各相的電流具有和 的關(guān)系；

而當(dāng)Y,d11接線的升壓變壓器高壓（星型）側(cè)B－C兩相短路時(shí)，在低壓（三角）側(cè)各相的電流為和。CYAYII&&=BYI&0

當(dāng)過(guò)電流保護(hù)接于降壓變壓器的高壓側(cè)以作為低壓側(cè)線路故障的后備保護(hù)時(shí)，如果保護(hù)采用三相星形接線，則接于B相上的繼電器由于流有較其它兩相大一倍的電流，因此靈敏系數(shù)增大一倍，這是十分有利的。 如果保護(hù)采用的是兩相星形接線，則由于B相上沒(méi)有裝設(shè)繼電器，因此靈敏系數(shù)只能由A相和C相的電流決定，在同樣的情況下，其數(shù)值要比采用三相星形接線時(shí)降低一半。ABC12DT1T2例：如圖所示，35kV單側(cè)電源輻射網(wǎng)，確定線路AB的保護(hù)方案，變電所B，C中變壓器連接組別為Y，d11,且在變壓器上裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)，線路AB的最大傳輸功率為Pmax=9MW,cos=0.9,KSS=1.3。網(wǎng)絡(luò)中阻抗為歸算至37kV電壓級(jí)有名值。線路AB的過(guò)流保護(hù)要保護(hù)到變壓器T1低壓側(cè)短路。解：暫選三段式電流保護(hù)作為AB線路的保護(hù)方案（1）電流速斷保護(hù)B母線短路最大三相短路電流：靈敏度校驗(yàn)：最小運(yùn)行方式15%處兩相短路靈敏度：故靈敏度滿足要求（2）限時(shí)電流速斷保護(hù)1）按躲開(kāi)變壓器T1低壓側(cè)母線短路整定：2）與相鄰線路電流速斷保護(hù)配合：選取較大值作為動(dòng)作電流，則：3）靈敏度校驗(yàn)：不滿足要求改用與T1低壓側(cè)母線短路配合，則動(dòng)作時(shí)間取1s,即：（3）定限時(shí)過(guò)電流保護(hù)靈敏度校驗(yàn)：1）作為本線路近后備保護(hù)：2）作為相鄰線路遠(yuǎn)后備保護(hù)：3）作為相鄰元件變壓器遠(yuǎn)后備保護(hù)：靈敏度滿足要求靈敏度滿足要求靈敏度滿足要求

填空題:

2-1瞬時(shí)電流速斷的保護(hù)范圍隨_____和_____而變。2-2瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍在被保護(hù)線路_____端，在_____運(yùn)行方式下，保護(hù)范圍最小。2-3本線路限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍一般不超過(guò)相鄰下—線路的_____保護(hù)的保護(hù)范圍，故只需帶_____延時(shí)即保證選擇性。2-4線路裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)一般是為了作本線路的_____及作相鄰下一條線路的_____。2-5為使過(guò)電流保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作，其動(dòng)作電流應(yīng)大于_____，為使過(guò)電流保護(hù)在外部故障切除后能可靠返回，其返回電流應(yīng)大于_____。2-6為保證選擇性，過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)按_____原則整定，越