电力系统 继电保护PPT

电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.4.3 功率方向继电器的接线方式—90 º接线方式 A: IA UBC B: IB UCA C: IC UAB 设计: PjA=IAUBCCos(Ф jA+ α ) PjB=IBUCACos(Ф jB+ α ) PjC=ICUABCos(Ф jC+ α )
2 二相式 2/3机会只切除一回线情形； 2/3机会选择性情形
3 问题 有可能会越级切除故障
2.3.7 其他
电力系统大小运行方式和保护的大小运行方式说明
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.4 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
2.4.1 问题的提出 三段式电流保护在双电源网络上的问题—无法同时满足灵敏性和选择 性问题
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.7 继电保护分类：
1 按照职能分 线路保护 主设备保护
2．按发展阶段分 电磁型 整流型 晶体管型 （集成电路）微机保护 数字保护
3．其他说法 相间短路保护，接地短路保护、主保护、后备保护、 故障类保护、非故障类保护等
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.8 继电保护的作用和意义 1．作用： （1）避免引起故障设备进一步损坏 （2）防止事故进一步扩大 （3）缩小停电事故范围 （4）提高电力系统稳定性 2．意义： （1）没有继电保护就没有电力系统的今天 （2）是电力系统安全运行的保证 （3）为电力系统发展提供了可能性 （4）改善了电力系统的稳定性
实际一般有二种内角的功率方向继电器30 º 45 º
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.4.5 评价
1 功率方向继电器的灵敏性 P>Po 启动功率 Po 越小,它的灵敏度越高 有时需要注意和电流III段灵敏度的配合 在同样的故障电流下：不同的故障类型反应能力可能不 同。不同的故障位置可能也不同。
(1) 近处发生二相短路 不失一般性,假定故障发生在BC相出口处
A相: IA=0(设故障前空载) 不动作 B相: 近处故障 UCA非常大
线路阻抗角 θ l ∈ [0,90 º] Ф JB = θ l –90 º PJB=IBUCACos(Ф jB+ α B)>0
得到:0< α B<90 º
(1) C相: 近处故障 UAB非常大
2.3.2.2 动作时间 速动性 △t=0.5S <-- 等待时间 考虑因素:
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.3.2.2 动作时间 考虑因素: (1) 1号继电器固有的动作时间(比理论慢) (2) 2 号继电器的提前动作 (3) 1号断路器动作时间 (4) 2号保护的返回时间 (5) 一定的时间裕度
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.3 电流的三断式电流保护
引入线路电流定值的选定举例－－－图 图中设线路末端短路电流1000A
如电流继电器定值低于1000A －－选择性如何保证 如电流继电器定值高于1000A －－灵敏性如何保证
在选择性和灵敏性出现矛盾时，选择性是首要的
整定都是以选择性为前提条件整定的
问题:只有在发生三相短路时才有很小的电压死区
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.4.4 选择合适的内角-- α 1 正前方三相短路K(3)
线路阻抗角
θ l ∈ [0,90 º]
Ф JA = θ l –90 º 因此 A相有: PJA=IAUBCCos(Ф jA+ α A)>0
得到:0< α A<90 º
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.4.2 功率方向继电器
2.4.2.1 原理 P=UICosФ >0 – 正前方发生故障 <0 – 反方向发生故障
显然,不能用简单的潮流功率来替代上述功率 2.4.2.2 引入内角α –设计功率方向继电器
满足:正前方发生三相短路或二相短路时P>0 反方向发生三相短路或二相短路时P<0
一旦灵敏度不足时,本回线的限时电流速断可和下回线的 限时电流速断配合 本回线路限时电流速断保护区不伸出下回线路限时电 流速断保护区 Iset2”=Krel”Iset.1” t2=t1+0.5S
2.3.2.5 其他 三段式电流保护主要用在35KV的辐射形网络上 本回线任何位置故障可速断切除的例子 整定电流保护首要考虑的是“选择性” 限时电流速断牺牲“速动性”以换取“选择性”和“灵敏性”
电力系统继电保护
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
第1章 绪论
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.1 继电保护入门 • 层层叠叠的保护 • 继电保护 • 继电保护装置 • 事故
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.2 电力系统发生故障的可能性
1. 单相接地短路 2. 单相接地故障（非短路） 3. 两相（接地）短路 4. 三相短路 5. 各种故障的可能性 6. 瞬时性故障
此线路上即使很远的地方发生故障,它都会启动 它不仅要保证本线路故障切除有一定的灵敏度,而且
要保证下回线路故障切除也有一定的灵敏度
2.3.3.4 选择性 选择性自然满足 即:本线路的III段保护区不会超出下回线路III段电流保护区
2.3.3.5 后备作用 近后备(本线路) 远后备(下回线)
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.3.1.2 动作时间 理论上 0s 实际上 10-50ms
2.3.1.3 灵敏性 用最小保护区来衡量 两相短路 最小运行方式 如最小的保护区>15%线路长度 则值得保护
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.3.1.4 评价 优点:--简单可靠 缺点:-(1) 灵敏度问题 (2) 受电力系统的运行方式影响非常大
2 功率方向特性曲线 UJ=Po/(IJCos(Ф J+ α ) -- 表证功率方向继电器的工作特性 希望功率方向继电器都工作至UJ最小的时候,最灵敏 灵敏角定义: Ф sen=- α
3 接点竞争问题（如正常时功率方向接点闭合时发生反方向故障） 4 死区问题
三相短路时有死区 5 能不用的地方尽量不用
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
第2章 电网的电流保护
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.1 电流系统故障的特点
故障的特征量－－电流的跃变
2.2 如何检测电流
电流继电器 电流继电器的特点
正常时打开，短路时，电流很大，则接点闭合，从而判断故障发生，清 除故障
电流继电器的重要参数： 动作电流Iop 返回电流Ire 返回系数Kre=Ire/Iop Kre<1
2.3.4 反时限特性的电流保护
提高了保护的速动性 对下回线路的反应更灵敏 但整定配合比较困难 定.反时限之间更难配合,不建议采用.
2.3.5 三段式电流保护的保护配置
2.3.5.1 保护配置 2.3.5.2 时序图
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.3.6 二相式电流保护
1 35KV故障特点 存在不同线路上的两点接地故障 三相式电流保护可能同时切除两回线 若只切除一回线,则线路供电可靠性大大提高.
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.3.3 定时限过电流保护(III 段)
确保正常时,电流继电器不启动,一旦它动作,则线路上必有故障 2.3.3.1 整定
Iset’’’=Krel’’’Kss/KreIL.max Krel’’’=1.15-1.25
Kss 自启动电流系数 为了保证当下回线路短路切除后,本回线路电流III段的电流继 电器能自动返回,不会受到电动机同时启动时很大电流的影 响
(2)
线路阻抗角
(3)
(4)
θ l ∈ [0,90 º]
Ф JC = θ l –90 º PJC=ICUABCos(Ф jC+ α C)>0
(5) 得到:0< α C<90 º
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
(2) 远处发生二相短路(远至系统电压和保护安装处电压几乎相同) 不失一般性,假定故障发生在BC相
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.5 继电保护“四性” 1. 选择性 2. 灵敏性 3. 速动性 4. 可靠性
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.6 保护习惯常用语
1. 正方向/反方向 2. 误动 3. 拒动 4. 区内、区外故障 5. 保护区内、区外 6. 死区 7. 二次设备 8. 主保护、后备保护 9. 近后备、远后备
2.3.2.3 灵敏性 -- 反应线路上的所有故障 最轻微故障 线路最末端 最小的运行方式 Ksen=Id.min/Iset” Ksen=1.3—1.5
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2.3.2.4 评价 主保护—限时电流速断+电流速断 电流速度 t=0S 限时电流速断动作 t=0.5S
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.3 电力系统发生故障以后的危害 1. 故障设备 2. 非故障设备（引起发热等）发热和电动力的作用 3. 用户电能质量得不到保证 4. 稳定问题
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.4 继电保护的基本原理 1. 过电流特征 2. 低电压特征 3. 抗特征 4. 电流节点定律 5. 故障分量（序分量和突变量）
Kre 返回系数 为了保证区外短路故障切除后,使继电器可靠返回
问题:为什么I/II段的整定计算中没有考虑这些因素?
2.3.2.2 动作时间 从用户端开始相互配合,按△t级差增加延时
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2.3.3.3 灵敏度
Krel1>1.3-1.5 Krel2>1.2 定时限过电流保护躲开正常的最大负荷电流整定,因
B相有: PJB=IBUCACos(Ф jB+ α B)>0
得到:0< α B<90 º
C相有: PJC=ICUCACos(Ф jC+ α C)>0
得到:0< α C<90 º
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2 正前方二相短路K(2) 考虑两个极端 (1) 距离继电保护装置很近处故障 (2)距离继电保护装置相当远处故障
2.3.1.5 保护全长的可能性
-- 可将电流整定点考虑在变压器的低压侧 -- 终端用户
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2.3.2 限时电流速断保护(II 段)
2.3.2.1 整定 Iset.2’’=Krel’’Iset.1’ Kk’’=1.1-1.2 问题:有没有考虑运行方式/故障类型的因素
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.3.1 电流速断保护(I 段)
2.3.1.1 整定 Iset’=Krel’ Id.max Krel’=1.2—1.3
考虑的因素: 1 故障位置—线路末端短路(下一回出口处短路) 2.最严重的故障类型(三相短路) 3. 最大的运行方式 当动作电流确定后,在本回线中有一保护区,但无法保护线路的全长
一般三段式电流保护用于特别是35KV以下线路.而其经常为解环运 行,所以双电源的情况遇到得越来越少
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.5 中性点非直接接地系统中单相接地故障保护
2.5.1 原理 反应 3Uo； 信号；
2.5.2 整定 2.5.3 延时 2.5.4 选择性
3Uo本身无选择性－－无法区分故障发生在那一回线 采用 1 拉闸 2 故障选线装置 2.5.5 故障选线装置 1 零序电容电流原理 2 高次谐波方式 3 叠加式
得到: -30< α C<60 º
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
3 反方向发生三相和二相短路 考虑 由于系统电势相角基本系统,因此电流和正前方发 生故障相位基本相反.因此满足1 2 分析的α 此时都能 保证P<0 而不动作.
4 结论 30< α <60 º
含 意 : 任 何 线 路 , 无 论 正 前 方 发 生 何 种 故 障 , 只 要 选 用 30< α <60 º的功率方向继电器,都能正确判别方向
A相: IA=0(设故障前空载) 不动作 B相: UCA非常大
线路阻抗角 θ l ∈ [0,90 º] Ф JB = -(180-60-θ l )= θ l–120 º PJB=IBUCACos(Ф jB+ α B)>0
得到:30< α B<120 º C相: UAB非常大
线路阻抗角 θ l ∈ [0,90 º] Ф JC = -(60-θ l )= θ l–60 º PJC=ICUABCos(Ф jC+ α C)>0