第3章輸電線路相間短路電流保護

繼電保護原理第三章輸電線路相間短路電流保護培訓(xùn)內(nèi)容第一節(jié)無時限電流速斷保護第二節(jié)限時電流速斷保護第三節(jié)定時限過電流保護第四節(jié)階段式電流保護第五節(jié)電流電壓聯(lián)鎖保護第六節(jié)反時限過電流保護第三章輸電線路相間短路電流保護第一節(jié)無時限電流速斷保護概述電流保護有無時限電流速斷保護、限時電流速斷保護和定時限過電流保護三種。電流保護是最早的繼電保護措施，之前就是簡單的熔斷器保護。無時限電流速斷保護就是一旦檢測出發(fā)生短路，不帶延時地斷開電路的保護。無時限電流速斷保護可作為被保護線路相間短路的主保護。無時限電流速斷保護原理10２３最大運行方式下三相短路時，流過保護的最大三相短路電流與短路點位置的關(guān)系曲線；最小運行方式下兩相短路時，流過保護的最小兩相短路電流與短路點位置的關(guān)系曲線；為了滿足選擇性要求，保護啟動時必須確保短路點位于本線路之內(nèi)，即Ioper>IKN·max由于Ioper>IKN·max，導(dǎo)致其保護范圍只有離線路首端的一部分；系統(tǒng)運行于最小方式時，其保護范圍更小，有時甚至沒有保護；無時限電流速斷保護接線系統(tǒng)發(fā)生短路時，流過線路的電流突然增大；信號

當TA二次電流超過KA的Ioper時，KA動作，常開接點閉合；導(dǎo)致KM線圈帶電，KM接點閉合；通過KS的線圈、

QF的輔助接點QF1使QF的跳閘線圈TQ通電，然后跳閘；

接線展開圖1、保護動作電流的整定計算保證相鄰線路短路時，本保護不動：

——最大運行方式下，被保護線路末端N發(fā)生金屬性三相短路時，流過保護裝置的最大短路電流；

Krel——可靠系數(shù)，考慮了短路電流計算誤差、繼電器動作電流誤差、短路電流非周期分量的影響，及必要的裕度引入的系數(shù)，一般取1.2~1.3。整定原則整定原則1、保護動作電流的整定計算2、保護動作時間的計算保護力求最短時間內(nèi)切除故障，因此不帶延時。但為了避免管型避雷器放電引起保護誤動，利用帶有0.06~0.08s延時的中間繼電器，增大保護的固有動作時間。整定原則1、保護動作電流的整定計算2、保護動作時間的計算3、保護靈敏度校驗靈敏度按最小保護范圍校驗，應(yīng)確保最小保護范圍不小于線路全長的15%~20%。第三章輸電線路相間短路電流保護第二節(jié)限時電流速斷保護概述無時限電流速斷保護雖然動作速度很快，但不能保護線路的全長，應(yīng)加以改進。限時電流速斷保護用于與無時限電流速斷保護配合作為被保護線路相間短路的主保護，承擔本線路中無時限電流速斷保護范圍之外的保護任務(wù)。限時電流速斷保護原理0為了保護線路全長，其保護范圍必定要延伸至下一段線路，即為了滿足選擇性，其保護范圍又必須在下一段線路的無時限速斷范圍之內(nèi)，即而且，還要加上一個限時△t。這樣，在首端短路時，由于無時限速斷保護先于動作，限時速斷返回；在末端短路時，由于無時限速斷保護不能動作，限時速斷延時△t后正確動作；若無時限速斷保護故障，限時速斷延時△t后動作，作為近后備保護；在下一段線路首端短路時，由于下段的無時限速斷保護先于動作，限時速斷返回；限時電流速斷保護接線圖用時間繼電器代替中間繼電器，過程一樣。接線展開圖整定原則1、動作電流與相鄰線路無時限電流速斷保護（或主保護）配合：Krel——由于帶有一個延時△t，非周期短路電流的影響較小，可比無時限速斷保護略小，選1.1~1.2。整定原則1、動作電流2、動作時間由于限時電流速斷保護的保護范圍延伸到了下一段，為了保證選擇性，其動作時間應(yīng)比下一段的無時限電流速斷保護高一個時間級差△t，即△t一般為0.3~0.5s。整定原則1、動作電流2、動作時間3、靈敏度校驗校驗方法：選擇在要求的保護區(qū)內(nèi)，最不利于保護動作的短路情況，來校驗保護是否能夠動作。整定原則1、動作電流2、動作時間3、靈敏度校驗即校驗最小運行方式下本線路末端發(fā)生兩相短路時的靈敏度Ksen：為保證線路末端故障時，保護一定能動作，要求：第三章輸電線路相間短路電流保護第三節(jié)定時限過電流保護概述無時限電流速斷保護和限時電流速斷保護的結(jié)合，既可以保證首端保護的快速性，又能夠在全線路范圍內(nèi)實現(xiàn)0.5s內(nèi)的快速保護。因此，可以作為主保護。但，一旦下段線路的斷路器拒動，無法切除故障，即不能實現(xiàn)后備保護的功能。為了保護相鄰線路的故障，可以采用定時限過電流保護。定時限過電流保護原理定時限過電流保護的接線與限時電流速斷保護一樣，所不同的是動作電流和動作時間的整定不同。為了能夠作為相鄰線路的遠后備，定時限過電流保護必須能反應(yīng)遠方短路。因此，其動作電流Ioper必須盡可能小，但又必須保證正常工作時不能誤動。同時，定時限過電流保護只是作為遠后備保護，必須確保主保護正常工作時不能誤動。因此，動作時間必須比主保護長。動作電流整定原則定時限過電流保護的動作電流的整定，必須考慮以下兩個條件：1、動作電流Ioper必須大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負荷電流Il·max，以保證正常運行情況下不誤動，即Ioper>Il·max確定最大負荷電流Il·max時，必須考慮實際可能的最嚴重情況。比如雙回路供電線路中的一回線路切除后，另一回線路上負荷電流的增大。動作電流整定原則定時限過電流保護的動作電流的整定，必須考慮以下兩個條件：2、當相鄰元件故障切除后，已動作的過電流繼電器要可靠返回。當K點短路故障時，短路電流將流經(jīng)保護1和2，兩者都要起動。按選擇性要求應(yīng)由保護2動作切除故障，保護1由于電流已減小而立即返回。實際上，短路故障時，變電所N母線上所接正在運行的電動機被制動。在故障切除后電壓恢復(fù)時，電動機有一自起動過程，流經(jīng)保護1的電動機自起動電流要大于正常工作的負荷電流。動作電流整定原則定時限過電流保護的動作電流的整定，必須考慮以下兩個條件：2、當相鄰元件故障切除后，已動作的過電流繼電器要可靠返回。最大自起動電流Iss·max與正常運行時最大負荷電流有如下關(guān)系：Iss·max=KssIlmax自啟動系數(shù)Kss大于1，顯然在最大自起動電流Iss·max下保護1必須可靠返回，即保護1的返回電流Ires>Iss·max

。動作電流整定原則定時限過電流保護的動作電流的整定，必須考慮以下兩個條件：2、當相鄰元件故障切除后，已動作的過電流繼電器要可靠返回。引入可靠系數(shù)Krel，有Ires=KrelKssIl·max根據(jù)Kres=Ires

/Ioper

,動作電流整定如下：可靠系數(shù)，一般取1.15~1.25電動機自啟動系數(shù)，大于1，由網(wǎng)絡(luò)具體接線和負荷性質(zhì)確定。電流繼電器的返回系數(shù)，機電型一般取0.85,該值越小，靈敏性越差。動作時限整定原則為了滿足選擇性，過電流保護動作時應(yīng)按階梯原則整定。如圖，假定各線路上均裝有定時限過電流保護，各保護的動作電流均按照躲過各自的最大負荷電流整定。當K1點短路故障時,短路電流將流經(jīng)保護1和2，兩者都要起動。按選擇性要求應(yīng)由保護2動作切除故障，保護1由于電流已減小而立即返回。因此，保護1、2的動作時限應(yīng)滿足：t1=t2+△t同理：t2=t3(或t5)+△t由于保護3、5位置相近，取t3、t5較大者同理：t3=t4+△t保護4位于線路末端，只要電動機故障，即可瞬時動作，相當于無時限電流速斷，t4可為保護裝置的固有時間。整定時，從網(wǎng)絡(luò)最末一級開始，向電源方向逐級增加一個△t，其動作時限由各保護的時間繼電器實現(xiàn)，與動作電流無關(guān)，故稱定時限過電流保護。靈敏度校驗靈敏度按如下式子校驗：其中IKmin指：1）過電流保護作為本線路近后備時，指本線路末端發(fā)生兩相短路時的最小電流值，Ksen>1.3~1.5；2）過電流保護作為相鄰線路的遠后備時，指相鄰線路末端發(fā)生兩相短路時的最小電流值，Ksen>1.2。第三章輸電線路相間短路電流保護第四節(jié)階段式電流保護概述無時限電流速斷保護動作速度快，可以保護線路首端嚴重短路的情況，但不能保護線路的全長；限時電流速斷保護帶0.5s時限，實現(xiàn)對線路全長的保護，但不能實現(xiàn)對相鄰線路的遠后備保護；定時限過電流保護可以實現(xiàn)對相鄰線路的遠后備保護，但動作慢；三者結(jié)合起來就可實現(xiàn)對線路比較完備的保護，這就是三段式電流保護，分別稱為I段、II段、III段保護。階段式保護的接線圖保護I段范圍內(nèi)短路。保護I段無時限啟動。中間繼電器動作，操作電源經(jīng)信號繼電器接通斷路器跳閘線圈,跳開斷路器。保護II、III段返回。階段式保護的接線圖保護II段范圍內(nèi)短路。保護I段啟動不了。保護II、III段啟動。保護II段延時時間小于III段，先動作。動作后，保護III段返回。階段式保護的接線圖相鄰線路末端短路。保護I、II段啟動不了。保護III段啟動，延時時間到后短路還沒有被切除，則動作。階段式保護的邏輯圖階段式保護的原理接線圖保護I段啟動，1KA動作。常開接點閉合信號繼電器1KS動作信號繼電器接點閉合，發(fā)信。中間繼電器KCO動作接點閉合，通過QF，接通TQ跳閘階段式保護的展開接線圖保護I段啟動，1KA動作。常開接點閉合信號繼電器1KS動作信號繼電器接點閉合，發(fā)信。中間繼電器KCO動作接點閉合，通過QF，接通TQ跳閘第三章輸電線路相間短路電流保護第五節(jié)電流電壓聯(lián)鎖保護概述當系統(tǒng)運行方式變化很大時，無時限電流速斷保護的保護范圍很小，甚至可能沒有保護范圍。如果采用限時電流速斷則增加了故障切除時間，如果想在不增加故障切除時間的條件下增大保護范圍，可以采用電流電壓聯(lián)鎖速斷保護。電流電壓聯(lián)鎖保護原理無時限電流速斷保護無時限低電壓速斷保護最大運行方式下短路電流與短路位置關(guān)系曲線。經(jīng)常運行方式下短路電流與短路位置關(guān)系曲線。最小運行方式下短路電流與短路位置關(guān)系曲線。最大運行方式下母線殘壓與短路位置關(guān)系曲線。經(jīng)常運行方式下母線殘壓與短路位置關(guān)系曲線。最小運行方式下母線殘壓與短路位置關(guān)系曲線。設(shè)定經(jīng)常運行方式下電流速斷的保護范圍。設(shè)定經(jīng)常運行方式下低電壓速斷的保護范圍。兩者的保護范圍設(shè)定相同。最大運行方式時，電流速斷的保護范圍變大。但，低電壓速斷的保護范圍變小，因此實際范圍變小。最小運行方式時，低電壓速斷的保護范圍超出本線路。但，最小運行方式時，電流速斷的保護范圍變小?？梢娐?lián)鎖速斷滿足選擇性要求。但保護范圍比無時限電流速斷要長。電流電壓聯(lián)鎖保護接線圖短路時電流繼電器動作常開接點閉合低電壓繼電器也動作常閉接點閉合KM1中間繼電器帶電常開接點閉合電流繼電器控制的電源通過KM1常開接點使KM2動作電源通過信號繼電器線圈，然后跳開斷路器。如果低電壓繼電器動作，但電流繼電器沒有動作，只發(fā)TV斷線信