2019精品继电保护第2章电网的电流保护化学

即延时返回的惯性时间； 4. 考虑一定裕度。
继电器保护中通常为0.5秒，微机保护中可以为0.3秒。
3 限时电流速断保护的构成
4 小结
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段的后备保护。
2.1.5 定时限过电保护（电流Ⅲ段）
A
B
C
1
E 115
kV 3
Z s.min 12
K
I re
l
1.25
Z s.max 18 Z1 0.4 / km
解：线路长80km时
① 整定值的计算
I K I I
I
set.1
rel k.B.max
1.25 E Zs.min Z AB
1.25 115 3 1.866kA 12 0.480
Z ) s.max
要最大求短路电1流5曲%线
I k .B.m ax
最小短路电流曲线
L
电流速断保护的构成
对电流速断保护的评价
优点: 简单可靠，动作迅速。
缺点: 不能保护线路的全长，并且保护范围 直接受运行方式变化的影响。
运行方式变化对保护范围的影响
被保护线路长短对保护的影响
例:图示网络中具体参数如下所示，计算当AB长度分别为80km 和20km时保护1电流速断保护的定值，并校验灵敏度。
KI rel
1.2
~ 1.3
最大短路电流曲线
I k .B.m ax
最小短路电流曲线
L
A 1
Ik
II se t.1
Lm in
保护范围的校验
B
C
II set.1

I k .L.m in

3
E
2 Zs.max z1Lmin
Lmin 100% LAB
1( Z AB
3 2
E II
set.1
算 电流速断保护的整定计算
2.1.4 限时电流速断保护（电流Ⅱ段）
问题的提出
电流速断保护无法保护线路全长，需要增加第二套 电流保护－限时电流速断保护，Ⅱ段电流保护。
限时电流速断保护－要求 能够保护线路全长，动作范围包括整个线路。
难点与解决－如何获得动作的选择性？ 增加时间延迟－时限，从而与相邻线路电流速断
Zs K 固定不变时，流过保护安装处的短路电流只与 Zk 有
关，即短路点到保护安装处的距离 lk 的大小有关。据此，
可作出 IK f (L) 曲线。
A 2
Z s Z ssmmainx Ik
KB
1
C
D
Ik

I
3 k2
E ZZssmmainx
ZZ11LLkk
最大短路电流曲线
I AB max
问题的提出 电流速断保护不能保护全长； 限时电流速断保护能够保护线路全长，可以起到后备 保护的作用，但是不能作为相邻线路后备保护。
一种既能保护本线路全长， 还能保护相邻线路全长的电流保护被提出，
——就是定时限过电流保护，或称Ⅲ段电流保护。
定时限过电流保护（电流Ⅲ段）
指其启动电流按躲过线路最大负荷电流来整定的一种 保护。
② 灵敏度校验
Lmin 100% LAB
1 Z AB
(
3 2
E II
set.1
Zs.max)
1 ( 3 115 3 18) 0.480 2 1.866
39% 15%
满足要求
线路长20km时
① 整定值的计算
I K I I
I
set.1
rel k.B.max
1.25 E Zs.min Z AB
D
Ik
I (3) K .B.max
I set .2
I set .1
I (3) K .C.max
L
2 整定原则 1）动作电流的整定：
躲过下一条线路电流速断保护的整定值来整定
满足：
I I

set .2
set .1
引入可靠系数来满足上面的不等式
I K I K K I set .2
rel set.1
(3) rel rel K .C.max
其中
K rel
1
1.11.2
限时电流速断保护的时限特性
2）灵敏度校验
A
B
C
D
2
1
为了能保护本线路全长，限时电流速断保护必须在系统最小 运行方式下，线路末端发生两相短路时，有足够的反应能力。
(2)
I k .B.min
保护的作用
作为本线路主保护的近后备以及相邻下一线路保护的远后备
过电流保护分为：
定时限过电流：动作时间是固定的； 反时限过电流保护：保护动作时间不固定，电流越大，动作
越快。
整定原则
按躲过本线路最大负荷电流来整定 同时保证在外部故障切除后，保护装置能够返回。
2.1.5 定时限过电流保护（电流Ⅲ段）
为了尽量缩短时限——其保护范围不超出下一条线 路速断保护的范围。
2.1.4 限时电流速断保护（电流Ⅱ段） Time delay instantaneous overcurrent protection
1 工作原理
A2
I I set .2
set .1
?
=
B 1 k k C
答案: 实际中 不可行
保护（电流Ⅰ段保护）配合。
2.1.4 限时电流速断保护（电流Ⅱ段）
限时电流速断保护：
能以较短的时限快速切除全线路范围以内的故障的 保护。
工作原理
为了保护线路全长——保护范围必须延伸到下一条 线路中，当下一条线路出口处发生短路时，保护启 动；
为了保证动作的选择性——动作必须带一定时限；
I
Ir
I op
动作电流：I op
使继电器刚好动作 的最小电流值
I 动作条件： r

Iop
返回电流： I re
使继电器触点刚好返回 原位置的最大电流值
返回条件： Ir Ire
Ire Iop
Kre

I re Iop
1
Kre：返回系数 0.85~0.95
3．继电器的继电特性
4 低电压继电器 (常闭触点)
如电磁型电流继电器（KA）
按动作 原理分
电磁型 感应型 整流型 电子型 数字型
反应的物理量分
2)分类：
电流继电器 电压继电器 功率方向继电器 阻抗继电器 周波继电器 瓦斯（气体）继电器
在保护回路 中的作用分
启动继电器 量度继电器 时间继电器 中间继电器
信号继电器 出口继电器
2. 过电流继电器原理框图
解决：缩短保护区，形成明显的边界，以保证AB
故障只有保护2动作切除，而BC故障只由保护1动
作切除。
Iopr I B. f .max
具体做法是： Iopr I B. f .max Iopr K I rel B. f .max
继电保护的起动电流——能够使装置启动的最小动作 电流，大于被保护线路末端可能出现的最大短路电流 （三相金属性短路电流）。 最大运行方式下的三相短路
K sen

I set.2
Ksen 1.3 1.5
当灵敏系数不满足要求时，该如何处理？
• 动作电流
• 动作时间
3）动作时间的整定：
t2 t1 t t一般取0.5s
Δt考虑很多因素： 1. 断路器的跳闸时间和灭弧时间； 2. 时间继电器动作时间的误差； 3. 故障切除后，电流继电器可能由于惯性，不能立即返回
以期获得最大、可能的短路电流，保护不误动。 最小运行方式下的两相短路
在最小运行方式下出现可能的最小短路电流－两 相短路，保护是否还能动作。
起动电流的整定计算
A
B
C
1
Ik
II se t.1
Lm in Lm a x
I I I set.1 k.B.m ax
I K I I
I
set.1
rel k .B.m ax
1 工作原理和动作电流计算
正常情况下各线路上的 过电流保护绝对不动作
I set

I L.max
动作 电流 的选 择
在负荷自启动电流作用 下，保护装置能够可靠 返回
返回电流一次 侧值
Iss.max Ire
I re

K I rel ss.max
K rel
1,
可靠系数，1.15 1.25
动作电压Uop : 能使继电器动作的最高电压。
动作条件： Ur Uop
返回电压U
：
re
能使继电器返回动作前状态的 最低电压。
返回条件：
U r U re
返回系数K re
U re U op
1
1.05 ~ 1.25
电流继电器DL-21C
电压继电器DY-28C
二、单侧电源网络相间短路时电流量值特征
1.25 115 3 4.15kA 12 0.4 20
② 灵敏度校验
Lmin 100% LAB
1 Z AB
(
3 2
E II
set.1
Zs.max)
1 ( 3 115 3 18) 0.480 2 4.15
20% 15%
没有保护范围
线路-变压器组的电流速断保护
最大自启 动电流
I re

K I rel ss.max
K rel
三、电流速断保护(电流Ⅰ段)
1 工作原理：反应于电流幅值增加而瞬时动作的保护
A
K1 B
K2
K3 C
K4
D
2
1
Ⅰk
I (3) k . B. max
I (3) k .C . max
最大短路电流曲线
L
电流速断保护的动作区与整定计算
希望：AB故障时，保护2 瞬时动作；BC故障时， 保护1瞬时动作。
现实：被保护线路AB末端发生故障和线路BC首端 发生故障是一样的。无法区分保护区内AB还是区 外BC故障，导致保护无选择性动作。
对应的系统等效阻抗最小，Zs Zsmin
最小运行方式
对于继电保护而言，在相同地点发生同类型短路时流 过保护安装处的电流最小，称为系统最小运行方式。
对应的系统等效阻抗最大，Zs Zsmax
三相短路电流计算
A 1
B K (3)
2
C
Lk
E
Z S A I k Lk Z1
E
ZS
E
ZS
3、K 其大小与短路类型有关
4、Zk 其大小与短路点位置有关
A
KB
C
D
2
1
lk
对于具有均匀参数输电线路，若忽略影响较小的线路分布
电容时， Zk Z1lk

当短路点距离保护安装处越远， 流值越小
lk
越大，Z k
越大，短路电
短路电流的大小主要与 Zs K Zk (lk ) 三者的大小有关
Characteristics of Short Circuit Current for Phase Faults in Single Source Network
内容回顾
电力系统的构成
发电Baidu Nhomakorabea
变电
输电
差动保护、距离保护
配电
过电流保护
用电
电力系统的运行方式
最大运行方式
对于继电保护而言，在相同地点发生同类型短路时流 过保护安装处的电流最大，称为系统最大运行方式。
在个别情况下，电流速断保护也可以保护线路全长
特例:
小结
短路电流计算 电流速断保护的整定计算 电流速断保护的灵敏度校验 电流速断保护动作时限的确定 电流速断保护的特例
电网的电流保护
本节课主要内容
短路电流计算 电流速断保护的整定计算
本节课难点
电力系统运行方式的讨论 最大短路电流和最小短路电流的计
Lk Z1 Lk Z1
I
(3) k

ZS
E LK Z1
两相短路电流计算
A 1
B 2
Lk
E
Z S A I k Lk Z1
E
ZS
E
ZS
Lk Z1 ZL
K (2) C
I
(2) k

2ZS
3E 2LK Z1
3 E 2 ZS LK Z1
短路电流计算
短路电流计算公式 最大短路电流 最小短路电流
Ik
k
E Zs Zk
Ik

E Zs min Zk
Ik
3 E 2 Zsmax Zk
可见，相间短路时被保护元件中流过的短路电 流与以下因素有关：
1、 E 其大小取决于电网正常运行状态的变化, 变化范围在额定范围内,分析问题时, 对它的变 化可以忽略不计
2、Zs 其大小与系统运行方式有关
最小短路电流曲线
I BC max
IC D m ax
负荷电流曲线
L
电网的电流保护
电流速断保护（电流Ⅰ段保护） 限时电流速断保护（电流Ⅱ段保护） 定时限过电流保护（电流Ⅲ段保护）
主保护 后备保护
保护装置的整定
整定
所谓整定就是根据对继电保护的基本要求，确定 保护装置的起动值、灵敏性、动作时限等过程。
2 电网的电流保护
Overcurrent Protection
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
Overcurrent Protection for Phase Faults in Single Source Network
1．继电器的功能和分类
一、继电器(Protection Relay）
1）功能： 能对被控电路实现自 动“通”、“断”的 控制作用。