电力系统继电保护原理-2

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串联线路
三相星形接线：保护1和保护2之间有配合关系，100％切除 NP线 两相星形接线：2/3机会切除NP线。（即1/3机会无选择性动 作）
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并行线路上：（可能性大）
三相星形接线：保护1和保护2同时动作，切除线路Ⅰ、Ⅱ。 两相星形接线：2/3机会只切一条线路。
I
( 3) d

E Zs Zd

E Z s Z 1l d
I
( 2) d
E 3 ( 3) 3 Id 2 2 Z s Z 1l d
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2、整定值计算及灵敏性校验
为了保护的选择性，动作电 流按躲过本线路末端短路时 的最大短路电流整定 保护装置的动作电流：能使 该保护装置起动的最小电流 值，用电力系统一次侧参数 表示。 在图中为直线3，与曲线1、 2分别交于a、b点 可见，有选择性的电流速断 保护不可能保护线路的全长 动作电流：

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2、整定值的计算和灵敏性校验：


1）、动作电流： ①躲最大负荷电流
Ⅲ I dZ .1＝K kⅢ I f . max

②在外部故障切除后，电动机自起动时，应可 靠返回。 电动机自起动电流要大于它正常工 作电流，因此引入自起动系数KZq
I Zq max K Zq I f . max
I
dZ .1
E 3 2 Z s max Z 1l d . min



要求：≥（15～20）％ 希望值50％ 方法： ① 图解法 ② 解析法： 可得 式中 ZL=Z1l――被保护线路全 长的阻抗值
l min 1 3 E 100 % ( Z s max ) l Z L 2 I dZ .1

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三段式电流保护配置

三段式 第Ⅰ段―――电流速断保护 主保护 第Ⅱ段―――限时电流速断保护
第Ⅲ段―――过电流保护
后备保护
应用领域：35KV、10KV单侧电源网络线路保护
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一、电流速断保护（第Ⅰ段）

仅反应于相电流增大而瞬时动作的电流保护。 1、短路电流的计算：
con
I2
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IdZ与IdZ..J之间的关系：
I1 nl I2
I dZ nl I dZ . J
I dZ . J
I dZ nl


比较：
对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映。 在小接地电流系统中，在不同线路的不同相上发 生两点接地时，一般只要求切除一个接地点，而 允许带一个接地点继续运行一段时间。
式中 ZL=Z1*L 被保护线路全长的阻抗值

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构成
中间继电器的作用： ① 触点容量大，可直接接TQ去跳 闸 ② 当线路上装有管型避雷器时， 利用其固有动作时间（60ms）防 止避雷器放电时保护误动
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4、小结
①
②
③
④
仅靠动作电流值来保证其选择性 能无延时地保护本线路的一部分（不是一个 完整的电流保护）。 当系统运行方式变化比较大，或者保护线路 长度比较短（短线路），可能无保护范围 终端线路采用线路—变压器组的接线方式方 式，按躲变压器低压侧线路出口处短路整定， 可保护本线路全长，并能保护变压器的一部 分。
②
③
④
⑤
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五、三段式电流保护评价
① 选择性： 在单测电源辐射网中，有较好的选择性（靠IdZ、t），但在多电源 或单电源环网等复杂网络中可能无法保证选择性。 ② 灵敏性： 受运行方式的影响大，往往满足不了要求。——电流保护的缺点 第Ⅰ段：运行方式变化较大且线路较短，可能失去保护范围； 第Ⅲ段：长线路重负荷（If增大，Id减小），灵敏性不满足要求。 ③ 速动性： 第Ⅰ、Ⅱ段满足； 第Ⅲ段越靠近电源，t越长——缺点 ④ 可靠性： 线路越简单，可靠性越高——优点 ⑤ 应用范围： ⑥ 35KV及以下的单电源辐射状网络中；第Ⅰ段：110KV等，辅助 保护
三相星形接线：发电机、变压器等（要求较高的可靠性和 灵敏性）。 两相星形接线：中性点直接接地电网和非直接接地电网中。 （注：所有线路上的保护装置应安装在相同的两相上（A、 C相）。）
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第二节 电网相间短路的方向性电流保 护
一．

问题的提出
双电源多电源和环形电网供电更可靠,但却带来新 问题
结论：B相电流是其它两相电流的两倍 并与它们反相位
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三相星形接线灵敏度是两相星形接线的两倍 针对措施：在两相星行接线的中线上再接入一个LJ3， 其电流为： .Y .Y .Y
( I A I C ) / nl I B / nl



利用LJ3提高灵敏性。（P31 Fig2－25） 经济性：两相星形接线优于三相星形接线 应用
保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合。 而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合， 矛盾得以解决
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二、功率方向继电器的工作原理
电流正方向：从母线流向线路。 d1处短路
U NA I d1A Z1l d1 d2处短路
第二章 电网的电流保护和方向性电 流保护
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第一节 单侧电源网络相间短路的电流 保护
一、电磁型、晶体管型和集成电路型电流继电器 继电特性,以过电流继电器为例： I J I dzJ 动作 ； I J I hJ 返回。
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Y／△接线变压器后d(2) 以Y／△－11接线降压变为例
(2 d AB)
I A IB
.
.
IC 0
.
1 . Ia Ic I A 3
. .
I A IC
.Y
.Y
I B 2 I A
.Y
2 . Ib I A 3 Y
.
.
继电器的动作电流IdzJ ：
能使继电器动作的最小电流值。
继电器的返回电流IhJ：
能使继电器返回的最大电流值。
Ij IhJ IdzJ
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继电特性的要点：

永远处于动作或返回状态，无中间状态。

返回系数： K h I hJ

I dzJ
过量继电器，Kh小于1；
欠量继电器，Kh大于1。
I dB. min I dZ .1

灵敏性： K lm
要求：≥1.3～1.5

若灵敏性不满足要求，与相邻线路第Ⅱ段配合：
I dZ .1＝K k I dZ .2
t1 t 2 t
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3、构成： 与Ⅰ段相同：仅中间继电器变为时间继电器。 4、小结：
图中 1――最大运行方式下d(3) 2――最小运行方式下d(2) 3――保护1第一段动作电流
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可见，Id的大小与运行 方式、故障类型及故障 点位置有关 最大运行方式：对每一 套保护装置来讲，通过 该保护装置的短路电流 为最大的方式。 （Zs.min） 最小运行方式：对每一 套保护装置来讲，通过 该保护装置的短路电流 为最小的方式。 （Zs.max）
① ② ③

限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长 依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性 与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼作第 Ⅰ段的近后备保护。
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三、定时限过电流保护（第Ⅲ段）


1、作用：
作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路 保护的远后备。 其起动电流按躲最大负荷电流来整定 不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全 长。
I dz.1 K k I d .B. max

K k 1.2 ~ 1.3(参看p15注①）
动作时限： TdzI= 0 s


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灵敏性

灵敏性：用保护范围的大小来衡 量 lmax 、lmin
l min 100 % 一般用lmin来校验： l
有选择性: 对电流速断保护：d1处短路， I dz 3 对过电流保护：d1处短路， 3
I
I 1 I dz 2
I
d2处短路， I dz 2 I 1 I dz3
I
I
t t2
d2处短路，
t 2 t3
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原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起误 动。 解决办法：加装方向元件——功率方向继电器（fig2-28）。 仅当它和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。这样双 侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源子系统。
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二、限时电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ速断保护（第Ⅱ段）



1、要求： （1）任何情况下能保护线路全长，并具有足 够的灵敏性 （2）在满足要求（1）的前提下，力求动作 时限最小。 因动作带有延时，故称限时电流速断保护。
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2、整定值的计算和灵敏性校验

为保证选择性及最小动作时限，首先考虑其保护范围 不超出下一条线路第Ⅰ段的保护范围。即整定值与相 邻线路Ⅰ段配合。
I dZ .1＝K k I dZ .2 K 1.1 ~ 1.2 动作电流： 动作时间： t1 t 2 t t
k



Δt取0.5“，称时间阶梯（时限级差），其确定原则参看P18.
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Ⅲ Ⅲ Ⅲ t1Ⅲ t 2 t 3 t 4
Ⅲ Ⅲ t 3 ＝t 4 t Ⅲ Ⅲ t 2 ＝t 3 t
Ⅲ t1Ⅲ＝t 2 t
阶梯时间特性 当相邻有多个元件，应选 择与相邻时限最长的配合
3）、灵敏性

近后备：

K
Ⅲ lm1
I d 1. min Ⅲ 1.3 I dZ
I h K kⅢ I Zq max K kⅢ K Zq I f . max
式中，
K Zq 1.3 ~ 3
K kⅢ K Zq Ih Ⅲ I dZ＝ I f max Kh Kh
K h 0.85
K ＝1.15～1.25
Ⅲ k
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K K Zq Ih I ＝ I f max Kh Kh
Ⅲ dZ Ⅲ k
Kh越大，IdZ越小，Klm越大。 因此，为了提高灵敏系数，要求有较高的返回系数。 （过电流继电器的返回系数为0.85～0.9）
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2）、动作时间

在网络中某处发生短路故障时， 从故障点至电源之间所有线路上 的电流保护第Ⅲ段的测量元件均 可能动作。例如：下图中d1短路 时，保护1～4都可能起动。为了 保证选择性，须加延时元件且其 动作时间必须相互配合。
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电流保护的接线方式




定义：指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈 之间的连接方式。 常用的接线方式：三相星形接线和两相星形接线。 1）、三相星形接线的特点： ① 每相上均装有CT和LJ、Y形接线 ② LJ的触点并联 2）、两相星形接线的特点： ① 某一相上不装设CT和LJ、Y形接线 ② LJ的触点并联 （通常接A、C相） 上述两种接线方式，流入电流继电器的电流IJ与电 流互感器的二次电流I2相等。接线系数： K I J 1
Id1.min―本线路末端短路时的短路电流
Ⅲ K lm 2

远后备： Id2min ―相邻线路末端短路时的短路电流
I d 2. min 1.2 Ⅲ I dZ
3、构成：与第Ⅱ段相同Ⅲ
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4、小结
①
第Ⅲ段的IdZ比第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多，其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段 更高； 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能 保证选择性； 保护范围是本线路和相邻下一线路全长； 电网末端第Ⅲ段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时 间之和（可瞬时动作），故可不设电流速断保护； 末级线路保护亦可简化（Ⅰ＋Ⅲ或Ⅲ），越接近电源，tⅢ越长， 应设三段式保护。