第2章 电网的电流保护

rel
1.1 ~ 1.2
2
2
1
II t2 t1I t
t ：取0.35～0.6S,
通常取0.5S
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c.灵敏度校验
K sen
(2)பைடு நூலகம்Id . min II I dz
1.3 ～ 1.5
( 2) ：为本线路末端两相短路时流过保护的最小 Id . min 短路电流。
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希望：切除一条线路
事实：当保护1、2采用 三相星形接线，在 t1=t2时，两条线路都 将切除
当保护1、2采用两 相星形接线，即使 t1=t2，也能保证有2/3 的概率只切除一条线路。
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c. Y，d接线变压器后的两相短路
I A I B 因为 I C 0
第2章 电网的电流保护
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护 2.3 中性点直接接地系统中接地短路的零序电 流及方向保护 2.4 中性点非直接接地系统中单相接地故障的 保护
罗 钦 制 作
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2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
通过整定计算保证
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（2）整定原则
保护线路全长：限时电流速断保护的保护范围 必须延伸到下一条线路中去。 保证选择性：限时电流速断保护的动作必须带 有时限。
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a.动作电流
II II I I dz K .2 rel I dz .1
可靠系数： K b.动作时限
相电压
lmin .2
1 3 Es ( Z s .max ) Z1 2 I dz .2 Ee 1 ( Z s .max ) Z1 2 I dz .2
线电线
问题2：灵敏度不能满足要求怎么办？ 解决：选用其他原理的保护，如无时限电流电压联 锁速断保护。 湖南工业大学-电气与信息工程学院
c.灵敏度校验 作为本级线路的近后备
K sen( 近 )
I d . min . 本 末
III I dz
1.3
作为下级线路的远后备
K sen( 远 )
I d . min . 下级末
III I dz
1.2
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思考
1、越靠近电源的保护，其动作电流越大还 是越小？
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希望：全线速断 矛盾：母线前后短路电流相同, 无法同时满足选择 性和速动性！ 问题1：如何解决？
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解决问题的方法： a.优先保证选择性：保证在下一条线路出口处短 路时不起动，称为按躲开下一条线路出口短路的 条件整定； b.优先保证速动性：采用无选择性 的速断保护切除故障，再用自动重 合闸装置纠正。
t
dz .1
0s
(特例：牵引供电系统0.1S）
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c.保护范围（灵敏度校验）
校验最小运行方式下，速断保护范围的相对值
Lb %
I
dz .2
Lmin LAB
100 % (15% ~ 20%)
Es 3 2 Z s .max Z1l min .2
K ss —自起动系数，一般取1～3；
K re —继电器的返回系数，一般取0.85。
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b.动作时间
为保证选择性，保护动作应比下级线路电流Ⅲ段 的动作延时 t ,即“阶梯原则”：
t
III k 1
t
III k
t
越靠近电源，动作电流越 大，动作时间越长。
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1.无时限电流速断保护(电流Ⅰ段)
(1)保护原理 作为本线路的主保护。
相电压
I I
( 3) d . max
ES Z s .min Z1l ES 3 . 2 Z s .max Z1l
( 2) d . min
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对于单侧电源的供电线路，在每回线路的电源侧均 装设电流速断保护！ 短路点距保护安装地点愈远，流过安装地点的短路 电流愈小。
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2.2 双侧电源网络相间短路的方向性 电流保护
1.方向电流保护的工作原理
现代电力系统，由多电源组成。 假设：断路器8断开，电源EII不存在，发生短 路时，保护1、2、3、4的动作情况和由电源EI单独 供电时一样，它们之间的选择性是能够保证的。 如果EI不存在，保护5、6、7、8由电源EII单独 供电，此时也同样能够保证动作的选择性。
2、对于同一个保护的不同段保护，段数越 高，其动作电流越大还是越小？七动作时间 越大还是越小
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(2)评 价 优点 对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。
缺点
越靠近电源端其动作时限越大，对靠近电源端的 故障不能快速切除。
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4.电流保护的接线方式
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(2)整定计算
a.动作电流
应按躲开下一段线路出口处短路时，通过保护的 最大短路电流整定。
( 3) I dz K I .1 rel d .c . max
K 可靠系数 rel 1.2 ~ 1.3 。
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b.动作时限 一般不人为设时限，仅为继电器的固有动作 时限。
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运行方式变化较大时，可能无保护范围 解决—阻抗保护不受运行方式影响
线路较短时，可能无保护范围
解决—纵联差动保护
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2. 限时电流速断保护（电流Ⅱ段）
（1）工作原理
作为本线路速断保护保护范围以外的主保护 作为速断保护的后备保护 要求： 保护线路全长 具有足够灵敏度 最小动作时限
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E
4
3
4 3
5
5
2
2
E
k1
k1
6
6
1
1
7
7
8
8
E
E
k1点短路时 的电流分布
A
A
B
I k1
B
I k1
I k1
a)
a)
C I k1
C
D
D
E 4 E
4
3
3
5 5
2 2
66
11
k2 k2
7 7
8 8
E E
II t2 t1II t
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3.定时限过电流保护（电流Ⅲ段）
作为本线路的近后备 作为下级线路的远后备 起动电流按照躲开最大负荷电流来整定。
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(1)工作原理与整定原则 在d1点发生故障时，保护3、4、5都起动。按选择 性要求，保护3切除故障后，保护4、5应立即返回。 问题：负荷有电动机时，保护4、5能否立即返回呢？ 解决：使返回电流大于电动机的 最大自起动电流。
I a I b I A I b I c I B I c I a I C
1 Ia Ic I A 3 2 2 I b I A I B 3 3
都能正确反映这些故障。
两相短路动作的继电器数不一样。三相星形接 线—两只继电器动作，两相星形接线—有时一只 继电器动作。 b.两点接地—中性点非直接接地
允许单相接地时短时运行，希望只切除一个故障 点。
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希望：切除BC线路 事实：当保护1、2 采用三相星形接线 时，在两个保护的 动作值和时限按选 择性配合，能保证 100%只切除BC线路 当采用两相星形接线时，BC段B相发生故障时， 保护1不能切除故障，只能靠保护2切除，扩大了停 电范围—只有2/3的概率切除BC线路
I r .dz
I dz K con KTA
式中，KTA=I1/I2，为电流互感器变比；Kcon为接 线系数，Y型和V型接线的Kcon=1，两相电流差接 线时，正常或三相短路的Kcon=√3，A、C两相短路 的Kcon=2，A、B或B、C两相短路的Kcon=1
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（3）性能分 析 a.相间故障—中性点直接接地和非直接接地电网
(3)无时限电流速断保护的构成
1—电流测量元件； 2—与门；
Ir KTA
KA
1 2 & 跳闸
I>
3—信号元件；
4—闭锁元件
I 4 KS IOP.r
3
无时限电流速断保护单相原理图
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(4)评价 优点 简单可靠，动作迅速。
缺点 不能保护线路全长。
解决—限时电流速断保
指电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连 接方式。
对相间短路电流保护，目前广泛应用三相星形 接线和两相星形接线。
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(1)三相星形联接方式 一般用于大接地电流系统。
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三个继电器的触点并联接线，相当于“或”回 路。当其中任一触点闭合后均可动作与跳闸或起 动时间继电器。 每相上均有电流继电器，可反应各种相间短路 和中性点直接接地电网中的单相接地短路。
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I f max
I re I zq .max K ss I L.max
III III I re K rel I zq .max K rel K ss I L.max