電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理

單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流維護(hù)雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流維護(hù)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向維護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地缺點(diǎn)的維護(hù)電網(wǎng)的電流維護(hù)2.1.1繼電器1、繼電器的分類和要求定義：是一種能自動(dòng)執(zhí)行斷續(xù)控制的部件，當(dāng)其輸入量到達(dá)一定值時(shí)，能使其輸出的被控制量發(fā)生估計(jì)的形狀變化，如觸點(diǎn)翻開、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。DL-10\11電流繼電器繼電器啟動(dòng)、量度、時(shí)間、中間、信號(hào)和出口繼電器.電磁型、感應(yīng)性、整流型、電子型和數(shù)字型等電流、電壓、功率方向、阻抗、頻率、氣體〔瓦斯〕等維護(hù)回路中的作用動(dòng)作原理物理量分類1、過電流繼電器原理框圖度量繼電器是實(shí)現(xiàn)維護(hù)的關(guān)鍵丈量元件。欠量：低電壓、間隔、低頻率繼電器等等。過量：過電流、過電壓、高頻率繼電器等度量繼電器電流交換比較小延時(shí)≥2-3ms輸出整定值調(diào)整輸入IIrIop圖2.1過電流繼電器原理框圖繼電特性動(dòng)畫：繼電器原理及繼電特性.swf動(dòng)作電流Iop：又稱啟動(dòng)電流，使繼電器動(dòng)作的最小電流。前往電流Ire：使繼電器前往的最大電流。前往系數(shù)Kre：前往電流與啟動(dòng)電流的比值，Kre=Ire/Iop。繼電特性：無論啟動(dòng)和前往，繼電器的動(dòng)作都是明確干脆的，不能夠停留在某一中間位置。2.1.2單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量值特征單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線如下圖，式中，為系統(tǒng)等效電源的相電動(dòng)勢；為短路點(diǎn)至維護(hù)安裝處之間的阻抗；為維護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗；為短路類型系數(shù)，三相短路取1，兩相短路取在一樣地點(diǎn)發(fā)生一樣類型的短路時(shí)流過維護(hù)安裝處的電流最??；系統(tǒng)等值阻抗最大。在一樣地點(diǎn)發(fā)生一樣類型的短路時(shí)流過維護(hù)安裝處的電流最大；系統(tǒng)等值阻抗最小。最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式曲線1代表最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下的短路電流隨短路點(diǎn)間隔變化的曲線，普通為三相短路。曲線2代表最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下的短路電流隨短路點(diǎn)間隔變化的曲線，普通為兩相短路。三段式電流維護(hù)的配置與整定主維護(hù)三電流Ⅰ段：電流速斷維護(hù)電流Ⅱ段：限時(shí)電流速斷維護(hù)段式電流III段：定時(shí)限過電流維護(hù) 后備維護(hù)講解思緒任務(wù)原理電流和時(shí)限整定校驗(yàn)單相原理接線需求留意的問題“躲開〞：普通指大于或者不超出；“下條線路出口處〞：以斷路器為界；除母線和斷路器附近的線路部分，在圖上，整定電流和維護(hù)范圍可以一一對(duì)應(yīng)；2.1.3電流速斷維護(hù)1.任務(wù)原理：反響短路電流幅值增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流維護(hù)。能否維護(hù)線路全長？答案：不能維護(hù)線路全長的100%。兩種處理方法：通常都是保證動(dòng)作的選擇性，即從維護(hù)安裝啟動(dòng)參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時(shí)不啟動(dòng)，在繼電維護(hù)技術(shù)中，這又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定。在個(gè)別情況下，中選擇切除缺點(diǎn)是首要條件時(shí)，就采用無選擇性的速斷維護(hù)，而以自動(dòng)重合閘來糾正這種無選擇性動(dòng)作。2.電流速斷維護(hù)的整定計(jì)算原那么可靠系數(shù)取1.2-1.3是思索非周期分量的影響，實(shí)踐上的短路電流能夠大于計(jì)算值、維護(hù)安裝的實(shí)踐動(dòng)作值能夠小于整定值和一定的裕度等要素。動(dòng)作電流的整定對(duì)于維護(hù)2來講，按照同樣的原那么，其啟動(dòng)電流應(yīng)整定須大于變電所B母線上短路時(shí)的最大短路電流Ik.B.max，即IIset.2=KIrelIk.B.max(2-5)計(jì)算出維護(hù)的一次動(dòng)作電流后，還需求求繼電器的二次動(dòng)作電流式中，nTA-電流互感器的變比Kcon-電流互感器的接線系數(shù)，其值與電流互感器的接線方式有關(guān)，當(dāng)電流互感器二次側(cè)為三相星形接線時(shí)其值為1，當(dāng)二次側(cè)為三角形接線時(shí)，其值為?！?〕動(dòng)作時(shí)間的整定：0s速斷速斷維護(hù)的動(dòng)作時(shí)間取決于繼電器本身固有的動(dòng)作時(shí)間，普通小于10ms。思索到躲過線路中避雷器的放電時(shí)間為40-60ms，普通加裝一個(gè)動(dòng)作時(shí)間為60-80ms的維護(hù)出口中間繼電器，一方面提供延時(shí)，另一方面擴(kuò)展觸點(diǎn)的容量和數(shù)量?！?〕維護(hù)范圍的校驗(yàn)：最小的維護(hù)范圍為在系統(tǒng)最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下兩相短路時(shí)出現(xiàn)。按最小的維護(hù)范圍進(jìn)展校驗(yàn)，要求大于被維護(hù)線路全長的〔15~20〕%，維護(hù)的最小范圍可按下式求出：式中：Lmin是電流速斷維護(hù)的最小維護(hù)線路長度；z1是線路單位長度的正序阻抗。動(dòng)畫：電流速斷維護(hù)整定過程.swf3.電流速斷維護(hù)的構(gòu)成動(dòng)畫：電流速斷維護(hù)單相原理接線.swf4.電流速斷維護(hù)的主要優(yōu)、缺陷優(yōu)點(diǎn)：簡單可靠、動(dòng)作迅速缺陷：不能維護(hù)線路的全長，并且維護(hù)范圍直接受運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化的影響。如圖2-5為系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化很大的情況，當(dāng)維護(hù)2電流速斷按最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下維護(hù)選擇性的條件整定以后，在最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下就沒有維護(hù)范圍。當(dāng)線路較短時(shí)，由于短路電流曲線變化平緩，速斷維護(hù)的整定值在思索了可靠系數(shù)之后，其維護(hù)范圍將很小甚至為零。但在個(gè)別情況下，有選擇性的電流速斷也可以維護(hù)線路的全長，例如圖示情況，把線路和變壓器可以看成一個(gè)元件，速斷維護(hù)可以按照躲開變壓器低壓側(cè)線路出口處K1點(diǎn)短路來整定。電流速斷維護(hù)不能維護(hù)線路全長，那么，不能被電流速斷維護(hù)的線路該怎樣辦？可思索添加一段帶時(shí)限動(dòng)作的維護(hù)，用來切除本線路上速斷維護(hù)范圍以外的缺點(diǎn)，同時(shí)作為速斷維護(hù)的后備，這就是限時(shí)電流速斷維護(hù)。2.1.4限時(shí)電流速斷維護(hù)首先要求可以維護(hù)線路全長，并且具有足夠的靈敏性；其次在滿足上述要求的前提下，力求具有最小的動(dòng)作時(shí)限，保證下級(jí)維護(hù)優(yōu)先切除缺點(diǎn)，滿足選擇性的要求。1.任務(wù)原理：與下級(jí)相鄰線路的電流速斷維護(hù)〔電流I段〕相配合。包含：維護(hù)范圍不超越下級(jí)線路速斷維護(hù)的范圍；動(dòng)作時(shí)限那么比下級(jí)線路的速斷維護(hù)高出一個(gè)時(shí)間階梯Δt。2.限時(shí)電流速斷維護(hù)的整定計(jì)算原那么啟動(dòng)電流的整定≥I IIset.1Iset.2I能否可以取相等，即=I IIset.1Iset.2I=KIK=1.1~1.2 IIset.1 IIIrelset.2I式中：答案：不能取相等。引入可靠性系數(shù) IIrelK IIrel動(dòng)作時(shí)限的選擇t1t2+Δt=IIIΔt通常取為0.5sΔt確實(shí)定原那么：〔1〕應(yīng)包括缺點(diǎn)線路斷路器QF的跳閘時(shí)間、滅弧時(shí)間?！?〕應(yīng)包括缺點(diǎn)線路維護(hù)2中時(shí)間繼電器的實(shí)踐動(dòng)作時(shí)間比整定時(shí)間大的正誤差?！?〕應(yīng)包括維護(hù)1中的時(shí)間繼電器能夠比預(yù)定時(shí)間提早動(dòng)作的負(fù)誤差。〔4〕應(yīng)包括假設(shè)維護(hù)1中的丈量元件在外部缺點(diǎn)切除后，由于慣性的影響而不能立刻前往的延時(shí)?！?〕思索一定的裕度。動(dòng)畫：限時(shí)電流速斷維護(hù)整定過程.swf2.維護(hù)安裝靈敏性的校驗(yàn)為了可以維護(hù)本線路的全長，限時(shí)電流速斷維護(hù)必需在系統(tǒng)最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的反響才干，這個(gè)才干用靈敏系數(shù)Ksen來衡量。Ksen=維護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)缺點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算值/維護(hù)安裝的動(dòng)作參數(shù)值=最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下維護(hù)線路末端兩相短路時(shí)短路電流/維護(hù)安裝的動(dòng)作參數(shù)值對(duì)維護(hù)1的限時(shí)電流速斷維護(hù)而言：Iset.1Ik.B.min IIKsen=≥1.3-1.5對(duì)維護(hù)2的限時(shí)電流速斷維護(hù)而言：靈敏系數(shù)大于1的緣由，主要思索不利于維護(hù)啟動(dòng)的要素：〔1〕缺點(diǎn)點(diǎn)普通都不是金屬性短路，而是存在過渡電阻，它將使得短路電流減小，因此不利于維護(hù)安裝動(dòng)作；〔2〕實(shí)踐的短路電流由于計(jì)算誤差或其他緣由而小于計(jì)算值；〔3〕維護(hù)安裝所運(yùn)用的電流互感器，在短路電流經(jīng)過的情況下，普通都具有負(fù)誤差，因此使流入維護(hù)安裝的電流小于按額定變比折合的數(shù)值；〔4〕維護(hù)安裝中的繼電器，其實(shí)踐啟動(dòng)數(shù)值能夠具有正誤差；〔5〕思索一定的裕度。假設(shè)校驗(yàn)不能滿足要求，闡明達(dá)不到維護(hù)線路全長的目的，怎樣辦？答案：與下條線路限時(shí)電流速斷維護(hù)相配合.且動(dòng)作時(shí)限要比下條線路限時(shí)速斷的時(shí)限再高一個(gè)Δt，此時(shí)限時(shí)電流速斷的動(dòng)作時(shí)限為1-1.2s。4.限時(shí)電流速斷維護(hù)的單相原理接線電流速斷維護(hù)+限時(shí)電流速斷維護(hù)=線路主維護(hù)。假設(shè)主維護(hù)缺點(diǎn)，不能正常啟動(dòng)怎樣辦？2.1.5定時(shí)限過電流維護(hù)作為下級(jí)線路主維護(hù)拒動(dòng)和斷路器拒動(dòng)時(shí)的遠(yuǎn)后備維護(hù)，同時(shí)作為本線路主維護(hù)拒動(dòng)時(shí)的近后備維護(hù)，也作為過負(fù)荷時(shí)的維護(hù)。1.任務(wù)原理：啟動(dòng)電流按照躲開最大負(fù)荷電流來整定的維護(hù)。分兩種：維護(hù)啟動(dòng)后出口動(dòng)作時(shí)間是固定的正定時(shí)間，稱為定時(shí)限過電流維護(hù)；出口動(dòng)作時(shí)間與過電流的倍數(shù)相關(guān)，電流越大，出口動(dòng)作越快，稱為反時(shí)限過電流維護(hù)。2.過電流維護(hù)的整定啟動(dòng)電流〔1〕必需大于該線路上出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流IL.max；〔2〕必需思索在外部缺點(diǎn)切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷自啟動(dòng)電流作用下維護(hù)安裝必需可以前往，其前往電流應(yīng)大于負(fù)荷自啟動(dòng)電流。普通思索后一種情況，對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電流大于前一種情況，往往為保證可靠前往從而決議啟動(dòng)電流。K2短路，維護(hù)2-5均啟動(dòng)，由維護(hù)2動(dòng)作，維護(hù)3-5應(yīng)能前往。由于短路時(shí)電壓降低，變電所ABC母線上的電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)，K2缺點(diǎn)切除后，電動(dòng)機(jī)需求一個(gè)自啟動(dòng)過程。引入自啟動(dòng)系數(shù)Kss，那么電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流：Iss.max=KssIL.max維護(hù)3-5應(yīng)可以前往，那么一次側(cè)前往電流I're>Iss.max引入可靠系數(shù)K=1.15-1.25 IIIrelI're=Iss.max=KssIL.maxK IIIrelK IIIrel由于繼電器前往電流與啟動(dòng)電流有：Kre=Ire/Iop。所以，Kre=I're/Iset動(dòng)作電流：IKKssIL.max IIIrelKre I'reKre== III setK=1.15-1.25 IIIrelKss數(shù)值大于1，由網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)接線和負(fù)荷性質(zhì)確定；Kre電流繼電器的前往系數(shù)，普通采用0.85-0.95。動(dòng)作電流必然大于最大負(fù)荷電流。動(dòng)作時(shí)限：階梯性原那么假設(shè)無分支線路假設(shè)有分支線路3.過電流維護(hù)靈敏系數(shù)校驗(yàn)4.過電流維護(hù)單相原理接線圖：同限時(shí)電流速斷維護(hù)2.1.6階段式電流維護(hù)的配合及運(yùn)用電流速度維護(hù)、限時(shí)電流速斷維護(hù)和過電流維護(hù)都是反響電流升高而動(dòng)作的維護(hù)。它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原那么來啟動(dòng)電流。速斷是按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定的；限時(shí)速斷是按照躲開下級(jí)各相鄰元件電流速斷維護(hù)的最大動(dòng)作范圍來整定；而過電流維護(hù)是按照躲開本元件最大負(fù)荷電流來整定。2.13階段式電流維護(hù)的配合和實(shí)踐動(dòng)作時(shí)間的表示圖階段式電流維護(hù)的配合及運(yùn)用具有三段式電流維護(hù)的單相原理框圖及動(dòng)作表示圖.swf三段式電流維護(hù)的功能邏輯框圖優(yōu)點(diǎn)：簡單、可靠，并且普通情況下也能滿足快速切出缺點(diǎn)的要求，因此在電網(wǎng)中特別是35kV及以下較低電壓的網(wǎng)絡(luò)中獲得廣泛運(yùn)用。缺陷：直接受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化的影響，比如整定值必需按系統(tǒng)最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式來選擇，而靈敏性那么必需用系統(tǒng)最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式來校驗(yàn)，這就使它往往不能滿足靈敏系數(shù)或維護(hù)范圍的要求。計(jì)算：課后習(xí)題2.72.1.7反時(shí)限的電流維護(hù)(了解)抑制階段式動(dòng)作特性的電流維護(hù)缺陷：短路點(diǎn)越接近電源，過電流維護(hù)動(dòng)作時(shí)間越長。1.反時(shí)限任務(wù)特性K為時(shí)間整定系數(shù)，K值越大，動(dòng)作時(shí)間越長；Iop為啟動(dòng)電流。國際電工委員會(huì)〔IEC〕將上式稱為規(guī)范反時(shí)限特性。2.反時(shí)限過電流維護(hù)的整定配合〔整定例子見課本27-28頁〕反時(shí)限特性上下級(jí)間的配合思緒：每個(gè)反時(shí)限維護(hù)定兩點(diǎn)〔兩個(gè)坐標(biāo)〕。一個(gè)坐標(biāo)：〔按照過電流維護(hù)整定啟動(dòng)電流，動(dòng)作時(shí)間〕；另一個(gè)坐標(biāo)：〔維護(hù)范圍末端或者下條線路出口處最大短路電流，高出下條線路維護(hù)Δt〕。反時(shí)限過電流維護(hù)與電源側(cè)定時(shí)限過電流維護(hù)配合反時(shí)限過電流繼電器電流速動(dòng)段的整定2.1.8電流維護(hù)的接線方式

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I2，設(shè)電流互感器的變比為nTA=I1/I2，那么I2=I1/nTA。因此，當(dāng)維護(hù)安裝的一次啟動(dòng)電流整定為Iset時(shí)，那么反響到繼電器上的啟動(dòng)電流應(yīng)為：Iop=Iset/nTA兩種接線方式在各種缺點(diǎn)時(shí)性能進(jìn)展分析比較：1.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)和非直接接地系統(tǒng)的各種相間短路一樣之處：兩種接線方式均能正確反響；不同之處：動(dòng)作的繼電器個(gè)數(shù)不一樣。2.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的單相接地短路三相星形接線可反響各種單相接地缺點(diǎn)；兩相〔AC〕星形接線不能反響B(tài)相接地缺點(diǎn)。3.中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的異地兩點(diǎn)接地短路在相互串聯(lián)的兩條線路上采用三相星形接線時(shí)：100%有選擇性地切除XL2；采用兩相星形接線時(shí)：假設(shè)兩個(gè)維護(hù)之間在定值上和時(shí)限上都是按照選擇性的要求配合整定，2/3時(shí)機(jī)有選擇性地切除XL2。2/3時(shí)機(jī)如何算的？線路故障相XL1AABBCCXL2BCACAB保護(hù)動(dòng)作切除線路XL1XL2XL2XL2XL2XL1缺點(diǎn)相組合及維護(hù)動(dòng)作情況表4.中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的異地兩點(diǎn)接地短路在同一母線上的兩條線路