单侧电源网络相间短路的电流保护高教课件

Mdc Mth Mm
✓ 把能使继电器动作的最小电流值,称为 继电器的动作电流(起动电流).以Iop.J表 示,对应此时的电磁转矩:
M dz
K2
I2 op.J 2
研究学习
7
✓ 在继电器动作之后,为使它重新返回原位. 需使IJ减小以使Mdc减小,然后由弹簧的反 作用力把舌片拉回,这时摩擦力又起阻碍 返回的作用.故返回的条件是:
▪在最大运行方式下,三相短路时,通过保护装置的短路
电流为最大,而在最小运行方式下,两相短路时,则短路
电流为最小.(电流保护一般用于35kV以下配电网中.在35kV和
10kV以下的低压线路中,采用中性点不接地方式,所以当单相接地,
系统影响不大.)
系 变统
A
化运 ~
BI C
举行 例方
开机方式
网络拓扑
式
研究学习
24
短路点的位置不同,流经保护2的短路电流也不同
运行方式不同,同一地点发生短路时的短路电流也不同
故障类型不同,同一地点发生短路时的短路电流也不同
A
B
CD
~
2
1
Ik Ⅰ
Ⅰ:最大运行方式下三相短路
Ⅱ
Ⅱ:最小运行方式下二相短路
研究学习
25
综上分析：
❖流过保护安装处短路电流的大小与以下 因素紧密相关：
1. 电力系统运行方式（Zs）的变化； 2. 电力系统正常运行状态（EΦ）的变化； 3. 不同的短路类型； 4. 随短路点距等值电源的距离变化，短路电流 连续变化，越远电流越小，并且在本线路末端和 下级线路出口短路，短路电流没有差别。
和短路类型的不同，Zk和Z研s究的学习值不同，短路电流也不同。23
❖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(保护安装处到系统等效电源之间的系统 等效阻抗最小,即Zs=Zs.min)的方式,称为系统最大 运行方式,而短路电流为最小(系统等值阻抗Zs最大, 即Zs=Zs.max)的方式,则称为系统最小运行方式.
常闭触点
Ｕ> 过电压继电器
正常运行及电 压低时和停电 时继电器不动 作，触点闭合， 电压高时继电 器动作，触点 断开
功率方向继电器
Z
阻抗继电器
研究学习
JJ
极化继电器
19
t
时间继电器
信号继电器
中间继电器
研究学习
20
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流量值特征
A
B
C
D
2
1
I
2
I AB. f max
研究学习
22
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流量值特征
A 2
I
3
B
C
1
k1
k3 k2
D
k4
2
I AB. f max
1
I BC. f max
IC D. f max
l
随整个电力系统开机方式、保护安装处到电源之间电网
的网络拓扑、负荷水平的变化， Zk和Zs都会变化，造成 短路电流的变化。随短路点距离保护安装处远近的变化
~
在M点发生二相短路
时
I 2 k.M .max
3 2
I
3
k.M
0.866E Zs.min z1 M
A BC
1
2
Ik
I M Ⅰset.1
N
I(2)k.max
M点为最大运行方式下的最小保
护范围未端.
I 2 k.M .max
I set1
0.866E Zs.min z1
M
max
I(2)k.min
M
1 z1
➢显然必须当实际的短路电流 Ik Iset
保护装置才能起动.
➢保护装置的起动值 Iset 是用电力系统 一次侧的参数表示的.
➢它所表示的意义是:当在被保护线路的
一次侧电流达到这个数值时,安装在该
处的保护装置就能够起动.
研究学习
30
A
B
k3 C
k4
D
2
1
~
✓ 四性中选择性是第一位的.
为保选择性,对保护1,IⅠset.1须整定得大于k4短 路时,可能出现的最大短路电流.（保选择性）
Kre=0.85~0.9
研究学习
10
IJ
2
1
6
5
34 8
7
常开触点
IJ
2
6
6
5
34 8
1 7
多组触点
IJ
2
1
5
6
34 8
7
常闭触点
IJ
2
1
6
5
6
34 8
7
研既究有学常习 开触点也有常闭触点
11
Ι
I-I
电流继电器 电流差动继电器
常闭触点
Ｕ<
低电压继电器
正常运行及电 压高时继电器 不动作，触点 断开，电压低 及停电时继电 器动作，触点 闭合
I
延时一段时间,
t
启动继电器动作
❖概念:有选择性的电流速断不能保护本 线路的全长,增加一级保护,用来切除本线 路上速断范围以外的故障,同时也能作为 速断保护的后备，这就是限时速断保护。
1.原理:由于要求限时速断必须保护本线路的全长,因
此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去.这样,当
下一条线路出口处发生短路时,它就要起动,满足不了选择
至 ,则由弹簧产生的反抗力矩为
7
Mth Mth1 K31
K3:比例常数
▪ 此外,舌片转动须克服由摩擦力所产生的摩擦力矩
Mm,其值认为是一个常数.故阻碍继电器动作的全 部机械反抗转矩就是Mth+Mm.
研究学习
6
✓ 为使继电器起动并闭合其触点,须IJ变大, Mdc增大,继电器能够动作的条件为:
熄弧时间,其固有延时10~30ms) ▪ 灵敏性:15%的范围内,具有灵敏性.一般整定值选好后,
再来校验灵敏性. ▪ 可靠性:只要大于IⅠset,肯定动作,小于IⅠset不动作.
a. 优点:非常简单,动作速度快
b. 不足:保护范围太小(15%),受故障类别,运行方式 影响大,不能单独作为主保护.
c. 在系统(辐射型网络)末梢线路,电流速断满足“四
研究学习
26
2.1.3 电流速断保护
❖概念:对于仅反应于电流增大而瞬时动 作的电流保护,称为电流速断保护
电流
速断 保护
I
装置
研究学习
27
A
B
CD
~
2
1
假设在每条线路上均装有电流速断保护,则 当线路A~B上发生故障时,希望保护2能瞬 时动作,而当线路B~C上故障时,希望保护1 能瞬时动作,并且它们的保护范围最好能达
只有高于IⅠset保护才能动作.故在k3点三相短路时保护不
动作,两相短路时保护也不研动究学作习
31
✓因此,有选择性的电流速断保护不可 能保护线路的全长.
▪ 选护择装性置:一只定要动大作于,I以Ⅰ外set不,故动障作肯.定在被保护范围以内,保 ▪ 速动性:t=0,速度非常快(由于继电器闭合,跳闸线圈的
性” ~
D 研究学习
32
✓单相原理接线
A
~
2
Ik
B
1
TQ
+
IⅠsel.2=KⅠrel.Ik.B.max
Ι
-
研究学习
33
✓保护范围校验
1) 在最大运行方式的最小保护范围为:最大运 行方式下两相短路M点短路电流等于IⅠset.1
在M点发生三相短路时:
I 3 k.M .max
E Zs.min z1
M
大小决定于短路点和电源之间的总阻抗 Z, 三 相短路电
流可表示为:
I
3
k
E z
E zs zk
Ik
Ik f
0
E 系统等效电源的相电势
Z k 短路点到保护安装处的阻抗
Zs 保护安装处至系统的等效阻抗
✓在一定的系统运行方式下,
绘出 I的k 变f 化 曲线.
E和
等Z于s 常数,可经计算
✓当系统运行方式及故障类型改变时,Ik均将随之变化.
因此,由电磁力 作用到舌片上 的电磁转矩为:
M dc
K1 2
K2
I
2 J
2
研究学习
5
▪ 正常情况下,线圈中流入负荷电流,为保证继电器 不动作可动舌片受弹簧7拉力的控制而保持在原 始位置.此时,弹簧产生的力矩Mth1称为初拉力矩.
IJ
2
1
6
5
对应此时的空气隙长度 为1 , 弹簧的张力与其伸长
3 4 8 成正比.故当舌片向左移动而使 减小时,由1减少
解决方法
牺牲灵敏性 保选择性
优先保证动作的选择性.即从保护装置 起动参数的整定上保证下一线路出口 处短路时不动作(继保中称为按躲开 下一条线路出口处短路的条件整定)
牺牲选择性 采用无选择性的速断保护,而以自动重
保灵敏性 研合究闸学来习 纠正这种无选择性动作.
29
对反应电流升高而动作的电流速断保护 而言,能使该保护装置起动的最小电流值称 为保护装置的整定电流.以Iset表示.
电磁型过电流继电器结构
研究学习
4
IJ
2
1
6
5 线圈1中的电流IJ产生磁通,通过由:
3 4 8 铁心,空气隙,可动舌片组成的磁路.舌片被磁
化后与铁心产生电磁吸力,吸引舌片向铁心靠 7 近,当电磁吸力足够大时,即可吸动舌片,并
使触点接通,称为继电器“动作”.
电磁吸引力与 2成正比,假定磁阻全集中在空 气 隙 中, 设表示空气隙长度, 磁 通就 与I J 成 正 比, 而 与成 反 比.
电磁型 感应型 整流型 电子型 数字型
按照反应的物理量可分为：
按照作用可分为：
起动继电器 量度继电器 时间继电器 中间继电器 信号继电器 出口研继究学电习器
电流继电器 电压继电器 功率方向继电器 阻抗继电器 频率继电器 瓦斯（气体）继电器
2
2. 过电流继电器
过电流继电器是实现电流保护的基本元件，也 是反映于一个电气量而动作的简单继电器的典 型，它是一个量度继电器。
1
I BC. f max
功率因数角 一般小于300
IC D. f max
l
正常运行时，各条线路中流过所供的负荷电流，越是
靠近电源侧的线路，流过的电流越大。负荷电流的大
小，取决于用户负荷接入的多少，当用户的负荷同时
都接入时，流过线路的是研究最学习大负荷电流。
21
✓根据电力系统短路分析,当电源电势一定时,短路电流的
性.为了保证动作的选择性,就必须使保护的动作带有一定
的时限,为使这一时限尽量缩短,一般首先考虑使它的保护
范围不超出下一条线路速断保护的范围,而动作的时限则
I I set1
3
k .c. max
I 3 k.c.max
1) 下一线路出口处短路 2) 最大运行方式 3) 三相短路
引入可靠系数:KⅠrel=1.2~1.3, 则有:
I K I set1
3
rel k.c.max
由于I(3)k3.max=. I(3)k4.max,I(2)k4.max<I(3)k4.max
0.866E Zs.max z1
N
N点为最小运行方式下的最小保护范围未端.
I 2 k.N .min
I set1
0.866E Zs.max z1
N
3) 要求:
N
1 z1
0.866E I
set1
Zsmax
min.max % 50% 研究学m 习 in .min % 15%
35
2.1.4 限时速断保护 主保护的定义
Mdc Mth Mm
✓ 对应这一电磁转矩,能使继电器返回原位 的最大电流值称为继电器的返回电流.以 Ire.J表示,则此时的电磁转矩为
Mh
K2
I2 reJ 2
研究学习
8
❖由此可知:
当I J
I
时
opJ
:
当I J
I
时
opJ
:
当I J
I
时
reJ
:
继电器根本不动作
继电器能够突然迅速地动作闭合 其触点.
到本线路全长的100%.
研究学习
28
~
A
2
k1
B
1
k2
C
D
以保护2为例,当本线路末端k1点发生故障时希望保护 2能够瞬时动作切除故障.而当相邻线路B~C的始端k2点 短路时,按选择性的要求,速断保护2不应动作,而应由速
断保护1动作切除.但实际上,k1点和k2点短路时从保护安 装2处看所流过的短路电流的数值几乎一样.因此,希望k1 点短路时速断保护2能动作,而k2点短路时速断保护2又 不动作的要求就不可能同时得到满足.
过电流继电器 反映故障
量
过量继电器 过电压继电器 参数增大
度 继
而动作
高周波继电器
电 器
低电压继电器
欠量继电器 阻抗继电器
低周波继电器
研究学习
3
电磁型过电流继电器
IJ
2
1
6
5
34 8
7
1. 线圈 2. 铁心 3. 空气隙 4. 被吸引的可动舌片 5. 可动触点 6. 固定触点 7. 弹簧 8. 止档
0.866E I
set1
Z 研究学sm习in
34
2) 在最小运行方式的最小保护范围为：最小运 行方式下两相短路N点短路电流等于IⅠset.1
在N点发生三相短路时:
I 3 k . N .min
E Zs.max
z1
N
在N点发生二相短路 时
I 2 k . N .min
3 2
I 3 k . N .min
继电器又能突然地返回原位, 触点重新打开.
E1 1
62
5 34
继电特性图
0
I I reJ
opJ
研I究J 学习
9
无论起动和返回,继电器的动作都是明确干脆的, 它不可能停留在某一个中间位置,这种特性称为 “继电特性”.
返回电流与起动电流的比值
称为继电器的返回系数
K re
I re J I op J
由于剩余转矩以及摩擦转矩的影响,Kre恒 小于1,一般要求Kre=0.85~0.9
第一节 单侧电源网络相间Байду номын сангаас路 的电流保护
2.1.1 继电器
继电器是一种能自动执行断续控制的部 件，当其输入量达到一定值时，能使其 输出的被控制量发生预计的状态变化， 如触点打开、闭合或电平由高变低、由 低变高等，具有对被控电路实现“通”、 “断”控制的作用。
研究学习
1
1. 继电器的分类和要求
按照动作原理可分为：